CN1069234A - 高速载重汽车斜交轮胎 - Google Patents

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单瑞琴
李汶源
牟延亭
任帆
张治国
车岩国
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Abstract

一种适用于在高速公路行驶的高速载重汽车斜 交轮胎，它包括经改进的胎冠胶、缓冲胶、基本层挂 胶、稀线层挂胶，并在结构设计上打破了正常的设计 规范，而且每层胶采用科学配方，因此本发明具有胎 体刚性强，周向变形小，轮胎稳定性好，生热较低，增 加了轮胎的临界速度，提高了斜交轮胎的高速性能。

Description

本发明属于汽车轮胎技术领域，特别是一种高速载重的斜交轮胎。
随着我国高速公路的发展，现有的普通斜交载重轮胎已适应不了载重汽车由60km/h左右提高到80-90km/h的需要。其原因是：轮胎是用橡胶、纤维、钢丝、配合剂等材料制成的复合体，其中多数是热的不良导体，生热后热量积聚，不易扩散，随着轮胎速度的提高，轮胎温度逐渐提高。轮胎材料的拉伸强度和屈挠性能随温度的上升而急剧下降。在达到轮胎使用的临界温度时，胎面胶、缓冲层胶的拉伸强度只有室温的55%左右，纤维材料强度为室温的54-68%。随着温度的上升，不仅材料本身强度下降，而且橡胶与纤维帘线、橡胶与钢丝等的粘合强度也下降。在轮胎使用的临界温度下，粘合强度一般降至室温时的53%左右。轮胎在高速行驶时温度升高，胶料本身强度和复合材料间的粘合强度下降严重，轮胎就会遭到如胎面脱层、肩空掉块、橡胶与纤维或橡胶与钢丝界面脱离等损坏现象。众所周知，子午线轮胎具有降低油耗、高速安全、生热低、耐磨性好、减震舒适、操纵稳定等优点，但在使用条件下，我国仍受到路面的限制，目前国内虽增加了高速和高等级公路的使用量，但与总的公路延长米相比，所占的比例还不是很高，尚有许多土路、坑洼不平的碎石路面，这些对于使用子午线轮胎是不利的，发挥不了子午线轮胎的优越性，甚至出现早期损坏的现象，因其子午线轮胎胎体厚度较小，刚性较差，路面不平、曲挠增大，而产生一系列使用过程中的质量问题，并且在制造子午线轮胎方面，工艺设备较复杂，投资较大，成本高出斜交胎的20%，而且子午线轮胎是一种高精度产品，制造工艺要求非常严格，否则，不但发挥不了其优越性，反而因坚硬的带束层和胎圈补强部件位置偏移而造成胎肩或胎圈周向裂口，甚至钢丝帘布刺出损坏。因此，攻克突破载重斜交轮胎的高速性能，对我国目前和较长一个时期内是十分的意义的。
本发明的目的是提供一种既可在高速公路上高速行驶，又适应任何路面环境行驶并且成本低的高速载重汽车斜交轮胎及其制造方法。
本发明的目的是这样实现的：它包括有胎面胶、缓冲胶、基本层挂胶、稀线层挂胶，其特征是在胎冠胶与缓冲胶之间设置有一层底层胶，其中：
胎冠胶各成分的投入量（重量%）为：
塑2/1天然胶  40-50份
顺丁胶  50-60份
微细活化胶  5-10份
硫黄  0.8-1.20份
促NOBS  0.7-1.00份
氧化锌  3.5-4.50份
硬脂酸  2.5-3.50份
RP-3腊  0.8-1.20份
老防4010NA  1.3-1.80份
老防H  0.25-0.35份
老防BLE-W  1.70-2.10份
04炭黑  18.0-22.00份
N234炭黑  31.0-35.00份
20＃机油  6.2-6.80份
CTP防焦剂  0.14-0.16份
底层胶各成份的投入量（重量%）为：
天然胶2＃  70-80份
顺丁胶  20-30份
微细活化胶粉  4-8份
硫黄  1.10-1.40份
促NOBS  0.8-1.00份
促TMTD  0.02-0.04份
CTP  0.08-0.12份
氧化锌  9.0-11.00份
硬脂酸  2.40-2.80份
石腊  0.80-1.20份
老防BLE-W  1.70-2.10份
老防4010NA  1.3-1.70份
老防H  0.25-0.35份
低结构通用炭黑  29-31份
高耐磨炭黑  14.0-16.00份
20＃机油  6.0-6.80份
缓冲胶各成份的投入量（重量%）为：
塑1/2天然胶  80-85份
顺丁胶  10-13份
1500＃丁苯胶  5-7份
活化胶粉  4.0-7.00份
硫黄  1.80-2.20份
促DM  0.15-0.25份
促NOBS  0.80-1.20份
促TMTD  0.02-0.04份
氧化锌  4.80-5.20份
硬脂酸  2.30-2.70份
老防A  0.80-1.20份
老防4010NA  0.40-0.60份
老防BLE-W  1.40-1.46份
通用炭黑  42.0-44.00份
10＃机油  4.30-4.70份
基本层挂胶各成份的投入量（重量%）为：
塑2/2天然胶  70.0-80.00份
顺丁胶  10.0-15.00份
丁苯胶1500＃  10.0-15.00份
微细活化胶粉  4.0-7.00份
硫黄  2.0-2.40份
促DM  0.20-0.40份
促CZ  0.70-0.90份
促TMTD  0.01-0.02份
氧化锌  4.80-5.20份
硬脂酸  2.30-2.70份
老防A  0.80-1.20份
老防RD  0.80-1.20份
老防4010  0.40-0.60份
低通炭黑  24.0-26.00份
半补强炭黑  8.0-12.00份
20＃机油  3.80-4.20份
沥青  1.80-2.20份
松香  0.8-1.20份
稀线层挂胶各成份的投入量（重量%）为：
塑1/2天然胶  70-80份
顺丁胶  10.0-15.00份
丁苯胶1500＃  10.0-15.00份
微细活化胶粉  4.0-7.00份
硫黄  2.0-2.40份
促DM  0.20-0.40份
促NOBS  0.80-1.20份
促TMTD  0.01-0.02份
氧化锌  4.80-5.20份
硬脂酸  2.30-2.70份
老防A  0.80-1.20份
老防RD  0.80-1.20份
老防4010  0.40-0.60份
通用炭黑  26.0-28.00份
半补强炭黑  12.0-14.0份
20＃机油  3.80-4.20份
沥青  1.80-2.20份
松香  0.80-1.20份
以缓冲胶为例，缓冲胶配方采用以一等天然胶为主，少量顺丁胶和丁苯胶三胶并用，并配用少量微细活化胶粉;硫化剂应用不易引起喷霜的不溶性硫黄，使胶料保持粘着性，提高成型质量。促进剂采用操作安全、不易焦烧的后效性促进剂NOBS。防老剂采用4010NA、BLE-W二者并用，改善胶料耐热性能，以防屈挠变形动态热氧老化作用。补强剂采用弹性好、生热低的低结构通用碳黑。
本发明是在上述改进轮胎整体配方设计的基础上对轮胎的结构设计与工艺做如下改进：
a、调整缓冲层结构（见表1）
规格9.00-20
表1
序号 项目 改进前 改进后 改进目的
1 缓冲层宽度mm 230/190 205/165 解决缓冲层端点离开危险区
2 缓冲层帘布规格 1260D／2尼龙帘布 840D／2尼龙帘布 胶料在动态情况下机率相对减少，肩空缓解
3 挂胶帘布厚度mm 1.7 1.5
b、调整胎体帘布挂胶厚度及胎面基本厚度（见表2）
规格9.00-20
表2
序号 项    目 改进前        改进后        改进目的
12345 V1胿胶厚度mmV1挂胶量g/mV2挂胶厚度mmV2挂胶量g/m胎面基本厚度mm 1.12           1.05       胎重降低，820            780        轮胎滚动1.05           1.03       阻力及生850            810        热减少。4.5            4.0
c、胎面胶采取“双峰”式复合压出工艺
d、改进胎圈部位结构及工艺
采用加大三角牙子胶尺寸（9.00-20由8×9mm改为12×16mm）和钢圈搭头由布条缠绕改为半硫化固定法工艺。改进目的是增强钢圈部位强度，使钢丝受力均匀，对解决钢圈松散、胎圈脱层、爆破及钢圈出现“楔形”变形问题有利。
e、增大胎体和缓冲帘布裁断角度，由32度均改为胎体帘布34度，缓冲帘布38度。
f、改进硫化模具花纹设计，由烟斗型式改为连烟斗并且镶有散热钢片。
g、减少胎体隔离胶片的层数，由原来二层改为一层。
h、胶料混炼采用F270密炼机先进混炼工艺。
轮胎是胶料和骨架材料的复合制品，各部件在动负荷作用下，所受的应力应变有所差别，因此，各部件胶料物理性能应当匹配好，使应力应变过渡合理，避免应力集中导致轮胎早期损坏。本发明打破了斜交轮胎配方设计中传统的以胎面胶为基准，定伸强力高，逐步向内层以阶梯形式逐步降低的设计原则，使轮胎耐久性能上不去，而改变为驼峰式定伸配比后，使轮胎耐久性能达到137h以上，并相应地提高其高速性能，取得了突破性进展，超过了化工部正在组织的斜交胎攻关标准要求。
本发明还打破了斜交轮胎结构正常的设计规范，打破成品胎冠帘线角度不能超过50-52度的束缚，因此具有胎体刚性强，周向变形小，轮胎稳定性好，生热较低，还可以增加轮胎的临界速度，提高了斜交轮胎的高速性能。
下面通过实施例对本发明作进一步描述。
实例1
该轮胎所采用的胶料具体配方是：
胎冠胶的投放量（kg）
塑2/1天然胶  48.000
顺丁胶  72.000
微细活化胶粉  9.600
硫黄  1.200
促NOBS  1.080
氧化锌  4.800
硬脂酸  3.600
RP-3腊  1.200
老防4010NA  1.800
老防H  0.360
老防BLE-W  2.280
04炭黑  24.000
N234炭黑  39.600
20＃机油  7.800
CTP防焦剂  1.800
底层胶各成份的投入量（kg）为：
天然胶2＃  96.000
顺丁胶  24.000
微细活化胶粉  6.000
硫黄  1.560
促NOBS  1.080
促TMTD  0.036
CTP  0.120
氧化锌  12.000
硬脂酸  3.000
石腊  1.200
老防BLE-W  2.280
老防4010NA  1.800
老防H  0.360
低结构通用炭黑  36.000
高耐磨炭黑  18.000
20＃机油  7.200
缓冲胶各成份的投入量（kg）为：
塑1/2天然胶  110.500
顺丁胶  13.000
1500＃丁苯胶  6.500
微细活化胶粉  2.600
不溶性硫黄  2.600
促DM  0.260
促NOBS  1.300
促TMTD  0.039
氧化锌  6.500
硬脂酸  3.250
老防A  1.300
老防4010NA  0.650
老防BLE-W  1.859
通用炭黑  55.900
10＃机油  5.850
基本层挂胶各成份的投入量（kg）为：
塑2/2天然胶  108.000
顺丁胶  13.500
丁苯胶1500＃  13.500
微细活化胶粉  6.750
硫黄  2.970
促DM  0.405
促CZ  1.080
促TMTD  0.014
氧化锌  6.750
硬脂酸  3.375
老防A  1.350
老防RD  1.350
老防4010  0.675
低通炭黑  33.750
半补强炭黑  13.500
20＃机油  5.400
沥青  2.700
松香  1.350
稀线层挂胶各成份的投入量（kg）为：
塑1/2天然胶  104.000
顺丁胶  13.000
丁苯胶1500＃  13.000
微细活化胶粉  6.500
硫黄  2.860
促DM  0.390
促NOBD  1.300
促TMTD  0.013
氧化锌  6.500
硬脂酸  3.250
老防A  1.300
老防RD  1.300
老防4010  0.650
通用炭黑  35.100
半补强炭黑  16.900
20＃机油  5.200
沥青  2.600
松香  1.300
采用上述配比所生产的高速载重轮胎，其高速性能试验结果见表3;其高速性能与轮胎生热性能达到和超过英国登录普公司生产的载重汽车子午线轮胎的水平，参见表4;与英国登录普公司轮胎生热性能对比见图1。由于轮胎实现优质轻量化，每年可节约成本100万元以上。
表3
试验阶段  1  2  3  4  5
试验速度km/h  55  90  110  120  130
行驶时间min  120  4500  60  60  41
注：高速性能超过了全国轮胎行业质量攻关指标100km/h×2h的要求。
表4
项目  本发明实例1  英国登录普公司
轮胎规格  9.00-20  11R22.5
耐久性能  1  55×2  75×5
试验速度×  2  90×75  80×2
时间km/h  3  110×1  90×2
×h  4  120×1  100×2
5  130×0.14
累计时间  79.41  11
胎冠  68-73  73-101
试验胎生热  胎沟  78-88
性能℃  胎肩  83-114
胎侧  52-53
胎圈  56-83

Claims (4)

1、一种适用于在高速公路行驶的高速载重汽车斜交轮胎，它包括有胎冠胶、缓冲胶、基本层挂胶、稀线层挂胶，其特征是：在胎冠胶与缓冲胶之间设置一层底层胶，其中：
胎冠胶各成分的投入量(重量%)为：
塑2/1天然胶  40-50份
顺丁胶       50-60份
微细活化胶   5-10份
硫黄         0.8-1.20份
促NOBS       0.7-1.00份
氧化锌       3.5-4.50份
硬脂酸       2.5-3.50份
RP-3腊       0.8-1.20份
老防4010NA   1.3-1.80份
老防H        0.25-0.35份
老防BLE-W    1.70-2.10份
04炭黑       18.0-22.00份
N234炭黑     31.0-35.00份
20#机油      6.2-6.80份
CTP防焦剂    0.14-0.16份
底层胶各成份的投入量(重量%)为：
天然胶2#        70-80份
顺丁胶          20-30份
微细活化胶粉    4-8份
硫黄            1.10-1.40份
促NOBS          0.8-1.00份
促TMTD          0.02-0.04份
CTP             0.08-0.12份
氧化锌          9.0-11.00份
硬脂酸          2.40-2.80份
石腊            0.80-1.20份
老防BLE-W       1.70-2.10份
老防4010NA      1.3-1.70份
老防H           0.25-0.35份
低结构通用炭黑  29-31份
高耐磨炭黑      14.0-16.00份
20#机油         6.0-6.80份
缓冲胶各成份的投入量(重量%)为：
塑1/2天然胶  80-85份
顺丁胶       10-13份
1500#丁苯胶  5-7份
活化胶粉     4.0-7.00份
硫黄         1.80-2.20份
促DM         0.15-0.25份
促NOBS       0.80-1.20份
促TMTD       0.02-0.04份
氧化锌       4.80-5.20份
硬脂酸       2.30-2.70份
老防A        0.80-1.20份
老防4010NA   0.40-0.60份
老防BLE-W    1.40-1.46份
通用炭黑     42.0-44.00份
10#机油      4.30-4.70份
基本层挂胶各成份的投入量(重量%)为：
塑2/2天然胶   70.0-80.00份
顺丁胶        10.0-15.00份
丁苯胶1500#   10.0-15.00份
微细活化胶粉  4.0-7.00份
硫黄          2.0-2.40份
促DM          0.20-0.40份
促CZ          0.70-0.90份
促TMTD        0.01-0.02份
氧化锌        4.80-5.20份
硬脂酸        2.30-2.70份
老防A         0.80-1.20份
老防RD        0.80-1.20份
老防4010      0.40-0.60份
低通炭黑      24.0-26.00份
半补强炭黑    8.0-12.00份
20#机油       3.80-4.20份
沥青          1.80-2.20份
松香          0.80-1.20份
稀线层挂胶各成份的投入量(重量%)为：
塑1/2天然胶   70-80份
顺丁胶        10.0-15.00份
丁苯胶1500#   10.0-15.00份
微细活化胶粉  4.0-7.00份
硫黄          2.0-2.40份
促DM          0.20-0.40份
促NOBS        0.80-1.20份
促TMTD        0.01-0.02份
氧化锌        4.80-5.20份
硬脂酸        2.30-2.70份
老防A         0.80-1.20份
老防RD        0.80-1.20份
老防4010      0.40-0.60份
通用炭黑      26.0-28.00份
半补强炭黑    12.0-14.0份
20#机油       3.80-4.20份
沥青          1.80-2.20份
松香          0.80-1.20份。
2、根据权利要求1所述的高速载重汽车斜交轮胎，其特征是：在胎冠胶、底层胶、缓冲胶、基本层挂胶和稀线层挂胶内均加入一定量微细活化胶粉。
3、根据权利要求1所述的高速载重汽车斜交轮胎，其特征是：胶料300%定伸配比为驼峰式。
4、根据权利要求1所述的高速开重汽车斜交轮胎，其特征是：胎体角度为34度，缓冲层角度为38度。
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