CN104479181B - 一种粘合增进体系轮胎带束层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型粘合增进体系轮胎带束层及其制备方法，按重量分计算，包括100份的天然橡胶，40~50份炭黑、8~15份白炭黑、5~10份氧化锌、1~3新癸酸钴、1~3、2~4份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺、3~6份硫磺、1.0~1.5份硫化促进剂、3~5份亚甲基给予体、0.1~0.3份防焦剂；制备方法，包括塑炼胶制备、三段母胶制备和终炼。本发明提高轮胎使用性能，延长了轮胎的使用寿命长，有效节约资源，降低成本，减少资源浪费，能够减少污染、提高性能。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶与金属骨架材料的粘合技术，尤其涉及一种轮胎带束层，具体是指一种新型粘合增进体系轮胎带束层及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，交通设施需求的迅速膨胀，人们对汽车轮胎的需求量越来越大，而且对行驶的安全性要求也越来越高,但是，轮胎是劳动密集型行业，为操作工提供环保、良好的劳动环境，减少污染，是跃龙轮胎一贯追求的目标。国内轮胎生产企业大部分仍采用传统配方及橡胶加工工艺，其中，传统的粘合增进体系因使用间苯二酚，易产生对眼睛和嗅觉刺激的烟雾，对生产环境和人身健康伤害较大，随着我国对环境和劳动保护的要求日益严格，为了给操作工提供良好的工作环境，非污染性新型环保粘合增进体系必将为轮胎企业所采用，同时，也可打破欧美国家设置的出口产品技术、环保、安全等壁垒。以改善轮胎生产环境，降低污染。
现在国内外轮胎生产中，由于传统带束层配方的设计特点，出现胎冠脱层、胎冠爆胎等问题较多，为解决此类问题，各个厂家都在研究解决方案，由于传统带束层配方在生产过程中对过程控制要求比较苛刻，对温度控制比较敏感，经常会出现挤出压延温度超高胶料喷霜的现象，压延过程中表面不平，易造成半成品复合时存有空气，此问题一直未彻底解决，致使依然存在带束层挤出压延温度高、胶料表面不平、硫化轮胎脱层等问题，这些问题导致轮胎性能低、安全性差、寿命短等。
载重子午线轮胎具有耐磨、节油、使用寿命长等优点，其优越的性能日益受到广大消费者的青睐，通过对载重子午线轮胎生产过程控制发现，轮胎生产过程中胎肩泡和胎冠脱层现象较多。主要因为是轮胎带束层配方使用间苯二酚，在胶料混炼及挤出压延时温度难以控制，温度超过105℃，间苯二酚易升华，造成带束层表面喷霜，同时，分解的烟雾刺鼻、熏眼。这样就造成在轮胎制造过程中出现许多工艺问题，硫化过程中易产生胎肩泡或胎冠脱层，给轮胎质量带来隐患，生产过程中污染严重，生产的轮胎性能低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种轮胎带束层及制备方法，本工艺可减少带束层表面喷霜，使用大分子的新型粘合增进剂代替传统的低分子间苯二酚，提高胶料粘性，避免带束层喷霜，减少轮胎冠部带束层脱层，提高轮胎使用性能，延长了轮胎的使用寿命长，有效节约资源，降低成本，减少资源浪费，能够减少污染、提高性能。
一种新型粘合增进体系轮胎带束层，按重量分计算，包括100份的天然橡胶，40~50份炭黑、8~15份白炭黑、5~10份氧化锌、1~3新癸酸钴、1~3、2~4份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺、3~6份硫磺、1.0~1.5份硫化促进剂、3~5份亚甲基给予体、0.1~0.3份防焦剂。
作为优选，所述的新型粘合增进剂是间苯二酚甲醛的预缩合树脂。采用间苯二酚甲醛预缩合树脂，亚甲基接受体，分子量增大，分子链的排布加大，增加热稳定性，避免加工过程中受热升华，污染环境，同时保证胶料与钢丝帘线表面镀层的结合，提高带束层的表面粘性，从而减少胎冠带束层脱层现象，提高轮胎整体性能。
作为优选，所述的炭黑优选N375。采用本技术方案，主要由于N375定伸应力高，耐疲劳性能好，抗撕裂强度大，是全钢载重子午线轮胎制造中首选补强材料。
作为优选，所述的白炭黑优选比表面积为160~180。采用本技术方案，主要由于白炭黑定伸应力高，生热低，抗撕裂强度大，与其它材料组成粘合体系，是全钢载重子午线轮胎制造中首选粘合体系材料。
作为优选，所述的新癸酸钴优选钴含量20.5。采用本技术方案，主要由于新癸酸钴与白炭黑及间苯二酚甲醛预缩合树脂，形成间-甲-白-钴粘合体系，与钢丝帘线表面的镀层起化学反应，提高帘线与胶料的粘合力，是钢丝帘线粘合的必选产品。
一种新型粘合增进体系轮胎带束层的制备方法，包括塑炼胶制备、三段母胶制备和终炼，具体步骤如下：
（1）塑炼胶制备：转子转速50~60r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，首先将100份天然胶投入到密炼机混炼室中，压砣混炼20~30秒后提砣，胶料温度为160~170℃，混炼结束得到天然胶塑炼胶；
（2）第一次停放：将塑炼得到塑炼天然胶至于室内空气中冷却到室温；
（3）一段母胶制备：转子转速40~50r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，向密炼机加入5~10份氧化锌、2~4份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺，最后将40~50份炭黑、8~15份白炭黑同时投到密炼机混炼室，压砣混炼35~45秒，胶料温度达到120~130℃，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，提砣5~10秒，再次压砣混炼30~40秒，胶料温度为150~160℃，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；
（4）第二次停放，将一段混炼得到一段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（5）二段母胶制备：转子转速40~50r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，将一段母胶投到密炼机混炼室，同时加入1~3新癸酸钴、1~3新型粘合增进剂，关上加料门后，压砣混炼30~40秒，胶料温度达到120~130℃，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，胶料温度达到135~145℃，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；
（6）第三次停放，将二段混炼得到二段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（7）三段母胶制备：转子转速35~45r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，将二段母胶投到密炼机混炼室，关上加料门后，压砣混炼20~40秒，胶料温度达到120~130℃，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，胶料温度达到135~145℃，混炼结束进行排胶，得到三段母胶；
（8）第四次停放，将三段混炼得到三段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（9）终炼：转子转速20~40r/min，压砣压力0.4~0.5Mpa，将三段母胶和3~6份硫磺、1.0~1.5份硫化促进剂、3~5份亚甲基给予体、0.1~0.3份防焦剂一起投到密炼机混炼室，混炼20~30秒，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，提砣5~10秒，再次继续压砣混炼20~30秒，胶料温度为95~105℃，混炼结束进行排胶，即可得到含有间苯二酚甲醛预缩合物的轮胎带束层胶成品。
利用本发明所述的轮胎带束层的生产工艺配方及制备方法所生产出来的轮胎，其中轮胎带束层胶能够与钢丝帘线起到更好的粘合作用，实际测试轮胎耐久性能提高27%以上，提高了轮胎的使用寿命，降低了生产成本，同时，改善了工人的劳动环境，减少污染，所达到的技术指标为：拉伸强度为27.45MPa，扯断伸长率为497%、100%定伸为4.73MPa，300%定伸为16.89MPa、粘合抽出力为1427N/mm，产品耐久性为83.15h。
具体实施方式
为便于说明，对发明的轮胎带束层胶及制备方法做详细说明。
实施例1：
一种新型粘合增进体系轮胎带束层，以重量份计，包括100份的橡胶，43份炭黑、10份白炭黑、8份氧化锌、1.5份新癸酸钴、1.5份新型粘合增进剂、3份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺、5份不溶性OT20硫磺、1.5份硫化促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、5份亚甲基给予体、0.2份防焦剂N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺，其中所述的新型粘合增进剂是间苯二酚及苯乙烯与甲醛的反应产物间苯二酚甲醛预缩合树脂，所述的新癸酸钴优选钴含量20.5，所述的白炭黑优选比表面积为160~180，所述的炭黑优选N375。
一种新型粘合增进体系轮胎带束层的制备方法，包括塑炼胶制备、三段母胶制备和终炼，具体步骤如下：
（1）塑炼胶制备：转子转速55r/min，压砣压力0.6MPa，首先将100份天然胶和投入到密炼机混炼室中，压砣混炼28秒后提砣，胶料温度为165℃，混炼结束得到塑炼胶；
（2）第一次停放：将塑炼得到塑炼天然胶至于室内空气中冷却到室温；
（3）一段母胶制备：转子转速50r/min，压砣压力0.6MPa，向密炼机加入8份氧化锌、10份白炭黑、3份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺，最后将30份炭黑N375同时投到密炼机混炼室，此处为了防止炭黑加入后从加料门中逸出，在加入炭黑之前先将加料门关闭，再通过炭黑添加专用口添加炭黑，压砣混炼45秒，胶料温度达到125℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼23秒，提砣8秒，再次压砣混炼25秒，胶料温度为160℃，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；
（4）第二次停放，将一段混炼得到一段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（5）二段母胶制备：转子转速45r/min，压砣压力0.6MPa，将一段母胶投到密炼机混炼室，同时加入间苯二酚甲醛预缩合树脂及新癸酸钴各1.5份、最后加入13份炭黑N375，此处为了防止炭黑加入后从加料门中逸出，在加入炭黑之前先将加料门关闭，压砣混炼38秒，胶料温度达到128℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼23秒，胶料温度达到145℃，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；
（6）第三次停放，将二段混炼得到二段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（7）三段母胶制备：转子转速40r/min，压砣压力0.55MPa，将二段母胶投到密炼机混炼室，关上加料门后，压砣混炼25秒，胶料温度达到120℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼30秒，胶料温度达到145℃，混炼结束进行排胶，得到三段母胶；
（8）第四次停放，将三段混炼得到三段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（9）终炼：转子转速23r/min，压砣压力0.45Mpa，将三段母胶和5份不溶性硫磺、1.5份硫化促进剂、5份亚甲基给予体、0.2份防焦剂一起投到密炼机混炼室，混炼25秒，提砣8秒，二次继续压砣混炼30秒，提砣8秒，再次继续压砣混炼20秒，胶料温度为100℃，混炼结束进行排胶，即可得到含有新型环保粘合树脂的轮胎带束层胶。
实施例2：
一种不含有新型粘合增进体系轮胎带束层，以重量份计，以重量份计，包括100份的橡胶，43份炭黑、10份白炭黑、8份氧化锌、1.5份新癸酸钴、3份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺、35份不溶性OT20硫磺、1.5份硫化促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、5份亚甲基给予体、0.2份防焦剂N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。
一种不含有新型粘合增进体系轮胎带束层的制备方法，包括塑炼胶制备、三段母胶制备和终炼，具体步骤如下：
（1）塑炼胶制备：转子转速55r/min，压砣压力0.6MPa，首先将100份天然胶和投入到密炼机混炼室中，压砣混炼28秒后提砣，胶料温度为165℃，混炼结束得到塑炼胶；
（2）第一次停放：将塑炼得到塑炼天然胶至于室内空气中冷却到室温；
（3）一段母胶制备：转子转速50r/min，压砣压力0.6MPa，向密炼机加入8份氧化锌、10份白炭黑、3份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺，最后将30份炭黑N375同时投到密炼机混炼室，此处为了防止炭黑加入后从加料门中逸出，在加入炭黑之前先将加料门关闭，再通过炭黑添加专用口添加炭黑，压砣混炼45秒，胶料温度达到125℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼23秒，提砣8秒，再次压砣混炼25秒，胶料温度为160℃，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；
（4）第二次停放，将一段混炼得到一段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（5）二段母胶制备：转子转速45r/min，压砣压力0.6MPa，将一段母胶投到密炼机混炼室，同时加入新癸酸钴1.5份、最后加入13份炭黑N375，此处为了防止炭黑加入后从加料门中逸出，在加入炭黑之前先将加料门关闭，再通过炭黑添加专用口添加炭黑，压砣混炼38秒，胶料温度达到128℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼23秒，胶料温度达到145℃，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；
（6）第三次停放，将二段混炼得到二段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（7）三段母胶制备：转子转速40r/min，压砣压力0.55MPa，将二段母胶投到密炼机混炼室，关上加料门后，压砣混炼25秒，胶料温度达到120℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼30秒，胶料温度达到145℃，混炼结束进行排胶，得到三段母胶；
（8）第四次停放，将三段混炼得到三段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（6）终炼：转子转速23r/min，压砣压力0.45Mpa，将三段母胶和5份不溶性硫磺、1.5份硫化促进剂、5份亚甲基给予体、0.2份防焦剂一起投到密炼机混炼室，混炼25秒，提砣8秒，二次继续压砣混炼30秒，提砣8秒，再次继续压砣混炼20秒，胶料温度为100℃，混炼结束进行排胶，即可得到不含有新型环保粘合树脂的轮胎带束层胶。
实施例3：
一种含有间苯二酚的轮胎带束层，以重量份计，包括100份的橡胶，43份炭黑、10份白炭黑、8份氧化锌、1.5份新癸酸钴、1.5份间苯二酚、3份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺、35份不溶性硫磺、1.5份硫化促进剂、5份亚甲基给予体、0.2份防焦剂。
一种仅含有间苯二酚轮胎带束层的制备方法，包括塑炼胶制备、三段母胶制备和终炼，具体步骤如下：
（1）塑炼胶制备：转子转速55r/min，压砣压力0.6MPa，首先将100份天然胶和投入到密炼机混炼室中，压砣混炼28秒后提砣，胶料温度为165℃，混炼结束得到塑炼胶；
（2）第一次停放：将塑炼得到塑炼天然胶至于室内空气中冷却到室温；
（3）一段母胶制备：转子转速50r/min，压砣压力0.6MPa，向密炼机加入8份氧化锌、10份白炭黑、3份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺，最后将30份炭黑N375同时投到密炼机混炼室，此处为了防止炭黑加入后从加料门中逸出，在加入炭黑之前先将加料门关闭，再通过炭黑添加专用口添加炭黑，压砣混炼45秒，胶料温度达到125℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼23秒，提砣8秒，再次压砣混炼25秒，胶料温度为160℃，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；
（4）第二次停放，将一段混炼得到一段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（5）二段母胶制备：转子转速45r/min，压砣压力0.6MPa，将一段母胶投到密炼机混炼室，同时将间苯二酚及新癸酸钴各1.5份、最后加入13份炭黑N375，压砣混炼38秒，胶料温度达到128℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼23秒，胶料温度达到145℃，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；
（6）第三次停放，将二段混炼得到二段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（7）三段母胶制备：转子转速40r/min，压砣压力0.55MPa，将二段母胶投到密炼机混炼室，关上加料门后，压砣混炼25秒，胶料温度达到120℃，提砣8秒，二次继续压砣混炼30秒，胶料温度达到140℃，混炼结束进行排胶，得到三段母胶；
（8）第四次停放，将三段混炼得到三段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（9）终炼：转子转速23r/min，压砣压力0.45Mpa，将三段母胶和5份不溶性硫磺、1.5份硫化促进剂、5份亚甲基给予体、0.2份防焦剂一起投到密炼机混炼室，混炼25秒，提砣8秒，二次继续压砣混炼30秒，提砣8秒，再次继续压砣混炼20秒，胶料温度为100℃，混炼结束进行排胶，即可得到含有间苯二酚的轮胎带束层胶。
上述三个实施例中，实施例1为本发明所述的新型粘合增进体系轮胎带束层及其制备方法，实施例2为不含有新型粘合增进体系轮胎带束层及其制备方法，实施例三为仅含有间苯二酚的轮胎带束层及其制备方法。
按照上述三个实施例所提供的制备轮胎的工艺配方和生产工艺方法分别制备出的产品，所制备出来的成品性能有所不同，经过对三个实施例所制备出来的产品分别做拉伸强度、扯断伸长率、100%定伸、300%定伸、粘合抽出力以及耐久性测试，测试结果如表1中所示：
表1：
此外，针对成分新型环保粘合树脂的有、无，以及与间苯二酚对产品性能的影响做了对比，其中实施例1为含有新型环保粘合树脂的生产工艺，实施例2为不含有新型环保粘合树脂的生产工艺，将通过同样生产工艺方法制得的产品进行检测，所检测的结果如表2中所示：
表2：
由表1中所示，通过实施例1中所述的制备轮胎的工艺所制成的产品较实施例3中所述的制备轮胎的工艺所制成的产品各项性能差别不大，可视为基本相当，但通过实施例2中所述的制备轮胎的工艺所制成的产品在做拉伸强度、100%定伸、300%定伸、粘合抽出等实验后所得的结果较实施例1和实施例3所述的制备轮胎的工艺所制成的产品低，由此可得出实施例1和实施例3中所述的制备轮胎的工艺所制成的产品比实施例2中所述的制备轮胎的工艺所制成的产品物理性能更优，能够起到更好的物理性能作用，实际测试轮胎耐久性能提高27%以上，产品的耐久性有明显提升，而且，经过测试发现，经过实施例1中所述的制备轮胎的工艺所制成的产品较实施例3耐久性更长，是一种最优的配比方案，同时通过表2也可得出新型环保粘合树脂的添加使所制得的产品性能更好。
按照国家标准（GB9744-2007）对通过最优生产工艺实施例1所制得的产品进行耐久性的检验，其检验结果表3中所示：
表3：
由表3中所得，通过本技术方案的配方以及工艺制造出来的产品，完全符合GB9744-2007标准，并且产品质量高压国家标准，产品质量高，使用寿命长，更加环保、节能。
通过本工艺制造出的产品可减少带束层表面喷霜，提高胶料与钢丝帘线的粘合抽出力，避免表面粘性差导致产品胎冠带束层脱层问题，提产品使用性能，延长了产品的使用寿命长，有效节约资源，降低成本，减少资源浪费，同时为操作工提供了环保的工作环境，避免职业病的发生。
在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化。在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种含有粘合增进体系轮胎带束层，其特征是：按重量份计算，包括100份的天然橡胶，40~50份炭黑、8~15份白炭黑、5~10份氧化锌、1~3份新癸酸钴、1~3粘合增进剂、2~4份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺、3~6份硫磺、1.0~1.5份硫化促进剂、3~5份亚甲基给予体、0.1~0.3份防焦剂；
所述的新癸酸钴的钴含量20.5%；
所制造的轮胎带束层的拉伸强度为27.45MPa，扯断伸长率为497%、100%定伸为4.73MPa、300%定伸为16.89MPa、粘合抽出力为1427N/mm，产品耐久性为83.15h；
轮胎外缘尺寸充气停放后气压830kPa，外周长3529mm，断面宽度平均值为316.3mm，检验通过标准值时，气压950kPa，外周长3550mm，断面宽度平均值为319.2mm；
所述的含有粘合增进剂是间苯二酚甲醛的预缩合树脂；所述的炭黑为N375；所述的白炭黑比表面积为160~180㎡/g；
所述的含有粘合增进体系轮胎带束层的制备方法包括塑炼胶制备、三段母胶制备和终炼，具体步骤如下：
（1）塑炼胶制备：转子转速50~60r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，首先将100份天然胶投入到密炼机混炼室中，压砣混炼20~30秒后提砣，胶料温度为160~170℃，混炼结束得到天然胶塑炼胶；
（2）第一次停放：将塑炼得到塑炼天然胶至于室内空气中冷却到室温；
（3）一段母胶制备：转子转速40~50r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，向密炼机加入5~10份氧化锌、2~4份N-（1，3-二甲丁基）-N’-苯基对苯二胺，最后将25~35份炭黑、8~15份白炭黑同时投到密炼机混炼室，压砣混炼35~45秒，胶料温度达到120~130℃，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，提砣5~10秒，再次压砣混炼30~40秒，胶料温度为150~160℃，混炼结束进行排胶，得到一段母胶；
（4）第二次停放，将一段混炼得到一段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（5）二段母胶制备：转子转速40~50r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，将一段母胶投到密炼机混炼室，同时加入1~3新癸酸钴、1~3粘合增进剂，关上加料门后，最后将5~15份炭黑压砣混炼30~40秒，胶料温度达到120~130℃，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，胶料温度达到135~145℃，混炼结束进行排胶，得到二段母胶；
（6）第三次停放，将二段混炼得到二段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（7）三段母胶制备：转子转速35~45r/min，压砣压力0.5~0.6MPa，将二段母胶投到密炼机混炼室，关上加料门后，压砣混炼20~40秒，胶料温度达到120~130℃，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，胶料温度达到135~145℃，混炼结束进行排胶，得到三段母胶；
（8）第四次停放，将三段混炼得到三段母胶至于室内空气中冷却到室温；
（9）终炼：转子转速20~40r/min，压砣压力0.4~0.5MPa，将三段母胶和3~6份硫磺、1.0~1.5份硫化促进剂、3~5份亚甲基给予体、0.1~0.3份防焦剂一起投到密炼机混炼室，混炼20~30秒，提砣5~10秒，二次继续压砣混炼20~30秒，提砣5~10秒，再次继续压砣混炼20~30秒，胶料温度为95~105℃，混炼结束进行排胶，即可得到含有间苯二酚甲醛预缩合树脂的轮胎带束层胶成品。
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