CN104031296A - 全钢子午线轮胎带束层垫胶配方及胶料制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，该配方原材料重量配比是：天然橡胶为100份，其它组分包括炭黑20～40份，白炭黑5～20份，环保塑解剂0.1～0.4份，硬脂酸0.5～2份，氧化锌3～7份，炭黑分散剂1～3份，防老剂RD0.5～2份，防老剂40201.5～3份，硅烷偶联剂1～7.5份，增粘树脂1～4份，粘合树脂0.5～2份，不溶性硫磺HIS7020 1.5～3份，促进剂NS1～2.5份，防焦剂CTP0.1～0.4份，粘合促进剂RA-65 1～3份。本发明能够大幅度提升轮胎的耐久性能，轮胎在使用过程中抵御高负荷长距离行驶的能力提升，减少了肩空问题的发生，提高了经济效益。

Description

全钢子午线轮胎带束层垫胶配方及胶料制备工艺

技术领域

本发明涉及化工材料领域，特别涉及一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方及胶料制备工艺。

背景技术

全钢载重子午线轮胎在使用过程中，因承受车辆全部负荷并受路面的不断冲击，磨擦，轮胎各部位胶料发生压缩变形，曲挠变形，部件间发剪切变形，因橡胶胶料是一种粘弹性材料，胶料均存在一定的滞后损失，其中一部分变形由机械能转化为热能，而产生大量热量，使轮胎温度升高，当温度升高到一定程度，胶料性能下降而发生肩部脱层损坏，即肩空问题，继续使用会导致轮胎爆破。目前轮胎使用过程中因肩空发生的损坏占50%左右。

目前解决肩空问题主要从降低带束层垫胶生热及提高抗硫化返原性入手，降低胶料生热主要是使用大量白炭黑和硅烷偶联剂替代部分炉法炭黑，以减少胶料滞后损失，从而降低胶料生热。但要是大量使用白炭黑会导致工艺加工性能困难。另外通过炭黑品种调整，使用软质炭黑或减少炭黑用量也能降低胶料生热，但会造成胶料硬度和定伸应力减小，从而增加受力变形，实际应用效果不好。另一方面提高带束层垫胶抗硫化返原性主要是通过添加抗硫化返原剂来实现，但抗硫化返原剂实际上因价格高，在普通硫化体系应用效果不明显而应用受到限制。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，该带束层垫胶具有高定伸模量、低生热、抗硫化返原、与相邻胶种粘合性良好的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，该配方原材料重量配比是：天然橡胶为100份，其它组分包括炭黑20~40份，白炭黑5~20份，环保塑解剂0.1~0.4份，硬脂酸0.5~2份，氧化锌3~7份，炭黑分散剂1~3份，防老剂RD 0.5~2份，防老剂4020 1.5~3份，硅烷偶联剂1~7.5份，增粘树脂1~4份，粘合树脂0.5~2份，不溶性硫磺HIS7020 1.5~3份，促进剂NS 1~2.5份，防焦剂CTP 0.1~0.4份，粘合促进剂RA-65 1~3份。

从上述技术方案可以看出，本发明通过改善轮胎肩部关键胶料带束层垫胶性能，能够大幅度提升轮胎的耐久性能，轮胎在使用过程中抵御高负荷长距离行驶的能力提升，减少了肩空问题的发生，延长轮胎使用寿命，提高了经济效益。

具体实施方式

在介绍本发明之前，先对现有情况进行简单的叙述。

现有带束层垫胶配方中补强体系采用N375和N660并用的形式，炭黑总量为45份，含量高，胶料定伸应力高，但滞后损失高，生热大，抗疲劳性差。

现有带束层垫胶配方中防老剂用量较少，总用量1.7份，对于抗热老化和抗疲劳性不利。

目前带束层垫胶配方设计中一般都含有一定的增粘树脂，以保证胶料部件接头及与其它部件良好的粘合性，通常使用的是叔丁基酚醛增粘树脂，用量为2份左右，但因这些普通增粘树脂会增加胶料的滞后损失，从而增加生热性。

目前带束层垫胶在配方设计时未考虑与相临部件的硫化后粘合性，而是单一配方性能设计，配方中大量使用硬脂酸，用量达到3份，在相临的胎体配方和带束层配方中，一般不使用硬脂酸，酸性物质一般会破坏钢帘线的镀层，这对于与相临部件的粘合性不利，容易发生界面脱层问题。

本发明公开了一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方及胶料制备工艺，该带束层垫胶具有高定伸模量、低生热、抗硫化返原、与相邻胶部件粘合性良好的特点，通过改善轮胎肩部关键胶料带束层垫胶性能，减少肩空问题的发生，延长轮胎使用寿命。

通过这种高定伸模量设计使轮胎在相同负载下变形量减小，从而减小因压缩变形和曲挠而产生的热量。低生热配方设计可以减少胶料在同等变形下的生热，从而降低轮胎使用过程中的生热，提高轮胎抵抗长时间高负载行驶的能力，减少轮胎发生肩空，冠空损坏的问题。配方提高抗硫化返原能力是为保证轮胎在硫化过程中防止过硫化而使性能下降，维持较好的性能，同时抗硫化返原好的胶料，热老化性能也会提高，保证胶料在轮胎使用过程中不因热积累温度升高而性能过快下降，从而提高轮胎抵抗长时间高负载行驶的能力，而不发生肩空，冠空损坏的问题;提高带束层垫胶与相临部件的粘合性能，可以减少因界面脱层而导致的轮胎损坏。

本发明公开的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其原材料重量配比是：以天然橡胶为100份，其它组分包括炭黑20~40份，白炭黑5~20份，环保塑解剂0.1~0.4份，硬脂酸0.5~2份，氧化锌3~7份，炭黑分散剂1~3份，防老剂RD 0.5~2份，防老剂4020 1.5~3份，硅烷偶联剂1~7.5份，增粘树脂1~4份，粘合树脂0.5~2份，不溶性硫磺HIS7020 1.5~3份，促进剂NS 1~2.5份，防焦剂CTP 0.1~0.4份，粘合促进剂RA-65 1~3份。

本发明中所指天然橡胶，包括烟片胶1#，3#，不同国家生产的标准橡胶10#，20#，国标SCR5#，SCR10#，以及天然橡胶含量95%以上的复合橡胶。

优选为，所用炭黑为N660炭黑或N550黑或二者并用形式。N660炭黑和N550炭黑是目前使用的生热最低，定伸模量较高的品种。

优选为，选用N660炭黑或N550炭黑，其用量为25~35份。

优选为，白炭黑选择氮吸附比表面积160~200 m²/g的白炭黑，用量为8~15份。

优选为，活性剂硬脂酸用量为1~2份。氧化锌用量为4~6份。

优选为，炭黑分散剂用量为1~2份。

优选为，防老剂RD 用量为1~1.5份。防老剂4020用量为1.5~2.5份。

优选为，硅烷偶联剂用量为白炭黑用量的30%，其中硅烷偶联剂为SI69与N330 炭黑1:1混合物。通常配方一般硅烷偶联剂用量为白炭黑用量的16~20%，本发明配方增加了硅烷偶联剂使用比例，目的是提高白炭黑表面硅烷化反应程度，同时硫化平坦期会更长。

优选为，增粘树脂用量为1.5~2.5份。为乙炔型叔丁基酚醛超级增粘树脂KORESIN，此树脂具有较好的高，低温，湿热等条件下粘性保持率，并具有较普通叔丁基酚醛增粘树脂更低的生热性。

优选为，不溶性硫磺HIS7020用量为1.8~2.5份，本发明所用不溶性硫磺其特点为充环烷油量20%，不溶性硫磺含量70%;

优选为，粘合树脂用量为1~2份，粘合树脂是指间苯二酚或者间苯二酚甲醛树脂。

优选为，促进剂NS用量为1.2~1.8份，较多的促进剂会提高胶料的定伸模量，回弹性同时保持较好的抗硫化返原性。本发明中促进剂NS和不溶性硫磺总用量应不小于3.2份。本发明硫化胶料300%定伸应力在13MPa以上。

优选为，粘合促进剂RA-65用量为1.5~2.5。

本发明所用的环保塑解剂为RENACIT-11，主要成份为DBD。

本发明所用增粘树脂为乙炔型叔丁基酚醛超级增粘树脂KORESIN，德国BASF产品。

本发明所用环保塑解剂为RENACIT-11。本发明所用炭黑分散剂为GE3082。本发明所用粘合树脂为SL-3022。其它原材料为橡胶行业常用原材料。

本发明公开的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方的胶料制备工艺，其工艺流程包括:

一段混炼胶:将GK400密炼机转速调至50转/分，将天然橡胶，环保塑解剂，氧化锌，硬脂酸，炭黑分散剂，增粘树脂加入，压上顶栓混炼15秒，升上顶栓，加入N660或N550炭黑，压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒， 升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒，开卸料门排胶，控制排胶温度165~175℃，开炼机下片，冷却建垛;

二段混炼胶: 将GK400密炼机转速调至50转/分，将一段母炼胶，粘合树脂，防老剂，硅烷偶联剂，白炭黑加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼35秒，开卸料门排胶，控制排胶温度155~165℃;开炼机下片，冷却建垛;

终炼胶:将GK255密炼机转速调至28转/分，将二段母炼胶，不溶性硫磺，促进剂NS，防焦剂，粘合促进剂RA-65加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓， 压上顶栓混炼30秒，升上顶栓， 压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95~105℃，开炼机下片，冷却建垛。

本发明实施例配方

本发明实施例胶料物理性能

成品性能

采用发明配方制作的12R22.5 18PR JY566轮胎，室内耐久时间为162小时，对比配方耐久时间为118小时42分，耐久时间延长43.3小时，耐久时间提升率为36.47％。

由于耐久性能大幅度提升，轮胎在使用过程中抵御高负荷长距离行驶的能力提升，减少了肩空问题的发生，给公司和客户带来较好的经济效益。

本发明配方胶料定伸模量高，300%定伸13MPa以上。本发明配方胶料较正常配方胶料降低动态生热35%以上。

本发明配方胶料使带束层垫胶增加了与相邻部件间的界面粘合，减少界面脱层引发的肩空问题。

本发明配方胶料硫化平坦性好，耐老化性好。

本发明通过改善轮胎肩部关键胶料带束层垫胶性能，能够大幅度提升轮胎的耐久性能，轮胎在使用过程中抵御高负荷长距离行驶的能力提升，减少了肩空问题的发生，延长轮胎使用寿命，提高了经济效益。

Claims (10)

1.一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：该配方原材料重量配比是：天然橡胶为100份，其它组分包括炭黑20~40份，白炭黑5~20份，环保塑解剂0.1~0.4份，硬脂酸0.5~2份，氧化锌3~7份，炭黑分散剂1~3份，防老剂RD 0.5~2份，防老剂4020 1.5~3份，硅烷偶联剂1~7.5份，增粘树脂1~4份，粘合树脂0.5~2份，不溶性硫磺HIS7020 1.5~3份，促进剂NS 1~2.5份，防焦剂CTP 0.1~0.4份，粘合促进剂RA-65 1~3份。

2.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述所用炭黑为N660炭黑或N550 炭黑或二者并用形式，当所述所用炭黑为N660炭黑或N550黑，其用量为25~35份。

3.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述白炭黑选择氮吸附比表面积160~200 m²/g的白炭黑，用量为8~15份。

4.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述硬脂酸用量为1~2份，所述氧化锌用量为4~6份，所述炭黑分散剂用量为1~2份。

5.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述防老剂RD 用量为1~1.5份，所述防老剂4020用量为1.5~2.5份。

6.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述硅烷偶联剂用量为白炭黑用量的30%。

7.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述不溶性硫磺HIS7020用量为1.8~2.5份，所述所用不溶性硫磺其特点为充环烷油量20%，不溶性硫磺含量70%。

8.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述增粘树脂用量为1.5~2.5份，增粘树脂为乙炔型叔丁基酚醛超级增粘树脂，所述粘合树脂用量为1~2份，粘合树脂为间苯二酚或者间苯二酚甲醛树脂。

9.根据权利要求1所述的全钢子午线轮胎带束层垫胶配方，其特征在于：所述促进剂NS用量为1.2~1.8份，所述粘合促进剂RA-65用量为1.5~2.5份。

10.一种全钢子午线轮胎带束层垫胶配方的胶料制备工艺，其特征在于：工艺流程包括：

一段混炼胶:将GK400密炼机转速调至50转/分，将天然橡胶，环保塑解剂，氧化锌，硬脂酸，炭黑分散剂，增粘树脂加入，压上顶栓混炼15秒，升上顶栓，加入N660或N550炭黑，压上顶栓，混炼30秒，升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒， 升上顶栓清扫，压上顶栓混炼25秒，开卸料门排胶，控制排胶温度165~175℃，开炼机下片，冷却建垛;

二段混炼胶: 将GK400密炼机转速调至50转/分，将一段母炼胶，粘合树脂，防老剂，硅烷偶联剂，白炭黑加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼35秒，开卸料门排胶，控制排胶温度155~165℃，开炼机下片，冷却建垛;

终炼胶:将GK255密炼机转速调至28转/分，将二段母炼胶，不溶性硫磺，促进剂NS，防焦剂，粘合促进剂RA-65加入，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓清扫5秒，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，压上顶栓混炼30秒，升上顶栓， 压上顶栓混炼30秒，升上顶栓，开卸料门排胶，控制排胶温度95~105℃，开炼机下片，冷却建垛。