CN103554554A - 制作轮胎气密层的胶料新配方和制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制作轮胎气密层的胶料新配方,配料中含有的组分及重量份配比为：泰国天然胶STR20的重量份为54-56；氯化丁基橡胶CIIR的重量份为29-31；丁基再生胶的重量份为38-42；氯黄化聚乙烯MCSM的重量份为14-16；空气阻止剂NM360的重量份为14-16等。通过一段母胶的混炼工艺和二段终炼胶混炼工艺完成。本发明通过科学地调整配方组份和制备工艺，有效地释放出胶料混炼过程中的气泡和水分，使胶料更密实，提升了物理机械性能，改善了气密性,轮胎生产成本价下降约5%。

Description

制作轮胎气密层的胶料新配方和制作方法

技术领域： 

    本发明涉及制作轮胎的配方和制作方法,具体地说是轮胎气密层胶料的配比与方法。

技术背景：  

    无内胎轮胎,指轮胎(胎体)的胎内壁上复合着一定厚度而又有良好气密性的胶料层，有了这种胶料层之后，无需再装内胎就可以使用。安装使用时,只须将该轮胎直接装配到汽车轮辋上，充上一定的气压即可。无内胎轮胎，包括斜交轮胎和子午线轮胎。

轮胎气密层之胶料的传统制作配方及重量份是：泰国20#天然胶（STR20） 30，氯化丁基橡胶（CIIR） 70，炭黑（N660） 60，芳烃油 5，氧化锌 4，硬脂酸 1，氧化镁 0.8，203树脂 3，防老剂RD 1.5，防老剂DTPD 1，均匀剂40MSF 5，促进剂DM 0.6，硫磺 1.6，合计183.5。

制备胶料通常分两大步骤，第一大步骤为“一段母胶”，是把各种胶、炭黑、化工材料混合到一块的一个过程，这种胶不会发生交联反应，不会变熟；第二大步骤称为“二段终炼胶”,是在一段母胶的基础上再加入硫磺、促进剂的胶，这种胶只要给其加热，就会发生交联反应，也就是能由生胶变熟胶。

传统胶料的制作工艺是人工出胶片、手工贴合：

    将STR20塑炼8分钟，可塑度达到0.43±0.02后，与CIIR一起投入密炼机，混炼40秒；

    投入氧化锌、硬脂酸、防老剂、均匀剂、树脂、炭黑和芳烃油，混炼90秒；无需排胶。

  传统方法制备气密层的胶料中,由于采用的是价格昂贵的氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶原料, 虽然能改善胶料的气密性，但制作成本很高，且传统方法制备的气密层存在胶片较薄(厚度仅约1.0mm)、空气渗透性大等缺点。

 

发明内容

  本发明的目的在于,克服传统气密层成本高、胶片薄、空气渗透性大的缺点,提供一种能够提高气密层之物理机械性能且降低生产成本的胶料新配方及其制作方法。

  本发明是这样实现的：

  本发明之配方中含有的组分及重量份配比为：

 泰国天然胶STR20的重量份为54-56；氯化丁基橡胶CIIR的重量份为29-31；丁基再生胶的重量份为38-42；氯黄化聚乙烯MCSM的重量份为14-16；空气阻止剂NM360的重量份为14-16；炭黑N660的重量份为57-63；ZnO的重量份为4-6；硬脂酸的重量份为08-.1.2；防老剂RD的重量份为1.4-1.6；防老剂4020的重量份为1.8-2.2；芳烃油的重量份为4.8-5.2；增粘树脂的重量份为1.8-22.；硫磺的重量份为1.0-1.2；橡胶硫化促进剂DM的重量份为0.8-0.9；橡胶硫化促进剂TB710的重量份为0.6-0.8。

 所述组分中,还可以含有RT-90F树脂,其重量份为4.8-5.2。

 

    本发明之气密层胶料之配方,其特点在于：

   1.运用MCSM材料，能等量替代传统配方中三分之一的CIIR量。仅此,每吨原材料的成本价可降低约12000元，且与STR20和CIIR有良好的相容性。

   2.原料NM360,是一种粒径较小呈片状层形结构的空气阻止剂，可阻止气体的渗出，从而提高轮胎制品的气密性，且价位与通用炭黑N660相比,每吨降低约3000元。

   3.采用较高重量配比的丁基再生胶作以填充，降低了胶料的含胶率，改善了胶料的挤出工艺。

        4. 加入橡胶硫化促进剂DM和TB710，有利于缩短硫化时间，提高生产效率。

 本发明的生产制造方法如下：

A. 一段母胶的混炼工艺：

1). 按配方比例投STR20、CIIR、MCSM和丁基再生胶，自由混炼35-45秒；

所谓“自由”,指不增加压力，让其在含有转动转子的密闭容器内自然混炼。

    2.) 投ZnO、硬脂酸、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4020、增粘树脂及三分之二的炭黑N660，在0.50Mpa压力、85~90℃的条件下混炼55-65秒；

    3) 剩余三分之一炭黑N660、空气阻止剂NM360和芳烃油，在0.50Mpa压力、120~125℃温度的条件下,混炼55-65秒；

    4) 随后将上述 1).2.) 3)步的产物混放到一起，并在密炼室内160℃±5下混炼胶，随之排胶；

5) 割刀，下片;冷却，存放6h-48h，获得母炼胶，待二次进行终炼时用；

所述“割刀，下片”,是在开炼机上操作－－这是使胶料降温、增加均匀度的一个操作步骤。

 

B.二段终炼胶混炼工艺：

   1) 将一段二分之一的母炼胶，自由混炼25-35秒；

   2) 将剩余的二分之一母炼胶及终炼胶硫磺、促进剂DM、促进剂TB710投入，在压力0.50Mpa和50~60s摄氏度下，混炼55-65秒；

   3)继续上述2)之步骤,再加压升温混炼,达105℃±3时，排胶；

   4) 割刀，下片;冷却，存放6h-48h，备下道工序挤出气密层时用。

 

本发明通过科学地调整配方组份和制备方法，能有效地释放出胶料混炼过程中的气泡和水分，胶料更密实，提升了物理机械性能得到，改善了气密性,轮胎生产成本价下降约5%。

 

具体实施方式

下面叙述两个工业化生产气密层的实施例,对本发明做进一步说明。

实施例1. 第一种气密层的胶料配方及制备方法：

  配料： 泰国天然胶STR20的重量份为56；氯化丁基橡胶CIIR的重量份为29；丁基再生胶的重量份为42；氯黄化聚乙烯MCSM的重量份为14；空气阻止剂NM360的重量份为16；炭黑N660的重量份为57；ZnO的重量份为6；硬脂酸的重量份为08；防老剂RD的重量份为1.6；防老剂4020的重量份为1.8；芳烃油的重量份为5.2；增粘树脂的重量份为1.8.；硫磺的重量份为1.2；橡胶硫化促进剂DM的重量份为0.8；橡胶硫化促进剂TB710的重量份为0.8；RT-90F树脂,其重量份为4.8。

该实施例的制备方法是：

A. 一段母胶混炼的方法步骤：

 生产设备：XM-270密炼机，一段母炼胶制备，转子转速40r/min，上顶栓冷风压力0.55Mpa，冷却水温度22℃±2。

   1. 按配方比例投STR20、CIIR、MCSM和丁基再生胶，自由混炼35-45秒；

   2. 打开进料门，投ZnO、硬脂酸、ZnO、硬脂酸、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4020、增粘树脂及三分之二的炭黑N660，在0.50Mpa压力、85~90℃的条件下混炼55-65秒；

   3. 提上顶栓，投剩余三分之一炭黑N660及NM360，投芳烃油，加压混炼55-65秒；

   4. 提上顶栓，加压混炼至160℃±5；排胶；

   5.开炼机左右割刀2次，下片，冷却，存放6h-48h，待二次做终炼时用。

B.二段终炼胶混炼工艺：：

  生产设备：XM-270密炼机，二段终炼胶制备，转子转速20r/min，上顶栓冷风压力0.45Mpa，冷却水温度22℃±2。

   1) 将一段二分之一的母炼胶，自由混炼25-35秒；

   2) 将剩余的二分之一母炼胶及终炼胶硫磺、促进剂DM、促进剂TB710投入，在压力0.50Mpa和50~60s摄氏度下，混炼55-65秒；

   3)继续上述2)之步骤,再加压升温混炼,达105℃±3时，排胶；

   4) 割刀，下片;冷却，存放6h-48h，备下道工序挤出气密层时用。

 

   试验结果：

项       目                           测试数据

门尼粘度ML（1+4）100℃                    46.6

焦烧时间120℃ t5                            25:16

硫化仪数据143℃

MH(N.m)                                     0.76

ML(N.m)                                      0.18

T90                                          18:56

胶料的物理机械性能

拉伸强度Mpa                                 11.2

伸长率%                                      525

300%定伸应力Mpa                             5.8

永久变形%                                    36

硬度邵尔A                                    54

密度g/cm3                                    1.215

100℃×24h热老化后性能

拉伸强度Mpa                                 8.9

伸长率%                                      420

300%定伸应力Mpa                             6.5

永久变形%                                    22

硬度邵尔A                                    66

透气率                                  2.523×10^-14

实施例2. 第二种气密层的胶料配方及制备方法

 配料： 泰国天然胶STR20的重量份为54；氯化丁基橡胶CIIR的重量份为31；丁基再生胶的重量份为38；氯黄化聚乙烯MCSM的重量份为16；空气阻止剂NM360的重量份为14；炭黑N660的重量份为63；ZnO的重量份为4；硬脂酸的重量份为1.2；防老剂RD的重量份为1.4；防老剂4020的重量份为2.2；芳烃油的重量份为4.8；增粘树脂的重量份为22.；硫磺的重量份为1.0；橡胶硫化促进剂DM的重量份为0.9；橡胶硫化促进剂TB710的重量份为0.6；RT-90F树脂,其重量份为5.2。

该实施例的制备方法是：

A. 一段母胶混炼：

 生产设备：XM-270密炼机，一段母炼胶制备，转子转速40r/min，上顶栓冷风压力0.55Mpa，冷却水温度22℃±2。

    

B.二段(问：何为“二段”？)终炼胶混炼工艺：

生产设备：XM-270密炼机，二段终炼胶制备，转子转速20r/min，上顶栓冷风压力0.45Mpa，冷却水温度22℃±2。

1.  将一段母炼胶按配方比例先投二分之一，自由混炼25-35秒；

2.     打开进料门，将剩余二分之一母胶及终炼胶硫磺、促进剂等混合料投入，加压混炼55-65秒；

3.     提上顶栓，再加压混炼25-35秒；

4.     105℃±3时，紧急排胶；

5.     开炼机左右割刀2次，下片，冷却，存放6h-48h，备下道工序挤出气密层时用。

6.     用在胎里气密层胶片厚度为1.5mm。

   物理机械性能：

项       目                           测试数据

门尼粘度ML（1+4）100℃                    49.8

焦烧时间120℃ t5                            27:16

硫化仪数据143℃

MH(N.m)                                     0.79

ML(N.m)                                      0.20

T90                                          19:32

胶料的物理机械性能

拉伸强度Mpa                                 10.1

伸长率%                                      495

300%定伸应力Mpa                             5.9

永久变形%                                    32

硬度邵尔A                                    56

密度g/cm3                                    1.205

100℃×24h热老化后性能

拉伸强度Mpa                                  7.8

伸长率%                                      450

300%定伸应力Mpa                             6.9

永久变形%                                    20

硬度邵尔A                                    66

透气率                                  2.651×10^-14

实施例3. 第三种工业化生产气密层的胶料配方及制备方法

 本实施例与实施例2基本相同,不同之处在于,配方中不含有RT-90F树脂。其性能指标为：软化点为85~100℃；灰分为≤0.2%；颜色为琥珀色。

通过上述三个实施例------其试验结果基本一致，所生产的轮胎经客户近两年的使用，无漏气现象发生，且成本低，经济效益、社会效益、环保效益明显。

Claims (2)

1.一种制作轮胎气密层的胶料新配方, 含有：泰国20#天然胶STR20，氯化丁基橡胶CIIR，炭黑N660，芳烃油，氧化锌，硬脂酸，防老剂RD，促进剂DM，硫磺; 其特征在于，配料中含有的组分及重量份配比为：泰国天然胶STR20的重量份为54-56；氯化丁基橡胶CIIR的重量份为29-31；丁基再生胶的重量份为38-42；氯黄化聚乙烯MCSM的重量份为14-16；空气阻止剂NM360的重量份为14-16；炭黑N660的重量份为57-63；ZnO的重量份为4-6；硬脂酸的重量份为08-.1.2；防老剂RD的重量份为1.4-1.6；防老剂4020的重量份为1.8-2.2；芳烃油的重量份为4.8-5.2；增粘树脂的重量份为1.8-22.；硫磺的重量份为1.0-1.2；橡胶硫化促进剂DM的重量份为0.8-0.9；橡胶硫化促进剂TB710的重量份为0.6-0.8。

2.  一种制作轮胎气密层的胶料的制备方法, 其特征在于, 制备的方法由一段母胶的混炼工艺和二段终炼胶的混炼工艺完成：

A. 一段母胶的混炼工艺：

    1). 按配方比例投STR20、CIIR、MCSM和丁基再生胶，自由混炼35-45秒；

    2.) 投ZnO、硬脂酸、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4020、增粘树脂及三分之二的炭黑N660，在0.50Mpa压力、85~90℃的条件下混炼55-65秒；

    3) 剩余三分之一炭黑N660、空气阻止剂NM360和芳烃油，在0.50Mpa压力、120~125℃温度的条件下,混炼55-65秒；

    4) 随后将上述 1).2.) 3)步的产物混放到一起，并在密炼室内160℃±5下混炼胶，随之排胶；

 5) 割刀，下片;冷却，存放6h-48h，获得母炼胶，待二次进行终炼时用；

B.二段终炼胶混炼工艺：

   1) 将一段二分之一的母炼胶，自由混炼25-35秒；

   2) 将剩余的二分之一母炼胶及终炼胶硫磺、促进剂DM、促进剂TB710投入，在压力0.50Mpa和50~60s摄氏度下，混炼55-65秒；

   3)继续上述2)之步骤,再加压升温混炼,达105℃±3时，排胶；

   4) 割刀，下片;冷却，存放6h-48h，备下道工序挤出气密层时用。