CN111944213B - 适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轮胎橡胶技术领域，具体涉及一种适用于挤出法的低生热、粘合性适中的半钢子午线轮胎冠带条胶料配方、混炼及挤出工艺，胶料配方包括标准颗粒橡胶，反式聚辛烯橡胶，丁苯橡胶，低结构高耐磨炭黑，氧化锌，硬脂酸，防老剂4020，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂，亚甲基给予体粘合剂，增塑剂A，塑解剂，高热稳定性不溶性硫磺，防焦剂CTP以及次磺酰胺促进剂；本发明所提供制备工艺制得的冠带条胶料具有生热低、与尼龙帘线粘合性能适中、适用于挤出法生产尼龙冠带条等特点，使用人员少，生产效率高，直接在成型时使用，卷易倒开，不容易黏连，可有效解决压延法生产的尼龙冠带条帘布卷使用过程中层与层之间粘性大不易分离的弊端。

Description

适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料及其制备工艺
技术领域
本发明属于轮胎橡胶技术领域，具体涉及一种适用于挤出法的低生热、粘合性适中的半钢子午线轮胎冠带条胶料配方、混炼及挤出工艺。
背景技术
目前半钢轮胎冠带条配方主要组成为天然胶、丁苯胶或顺丁胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、粘合剂、促进剂、硫磺等。当前国内半钢子午线轮胎的尼龙冠带条的生产方法主要是压延法，经过压延后的大卷需要多刀纵裁，再缠绕成小卷，在成型使用过程中经常存在因为冠带条表面太黏，导致冠带条不能分离、冠带条小卷不能继续使用的现象。随着汽车轮胎业的快速发展，乘坐型轮胎速度等级、安全性要求越来越高，因此考虑在解决冠带条胶料粘性的同时，降低冠带条胶料生热性能，提高胶料整体性能，更好的保证轮胎的安全性成为轮胎技术人员关注的课题。目前亟需一种新的适用于挤出法的冠带条胶料，以避免压延法生产的冠带条使用过程中存在的弊端。
发明内容
针对现有技术中压延法生产的半钢子午线轮胎尼龙冠带条存在生产工序多、生产效率低、冠带条表面粘性大，不易剥离等问题，本发明提出了一种适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料及其制备工艺，采用该工艺制备得到的冠带条胶料具有生热低、与尼龙帘线粘合性能适中、适用于挤出法生产尼龙冠带条等特点，可有效解决压延法生产的尼龙冠带条帘布卷使用过程中层与层之间粘性大、不易分离的弊端。
本发明的技术方案是：
适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料，包括如下重量份数的组分：
标准颗粒橡胶20～60份，反式聚辛烯橡胶5～15份，丁苯橡胶20～60份，低结构高耐磨炭黑35～65份，氧化锌5～10份，硬脂酸1.5～3份，防老剂40201.5～3.5份，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂1.0～2.5份，亚甲基给予体粘合剂2～5份，增塑剂A1.5～3.5份，塑解剂0.15～0.3份，高热稳定性不溶性硫磺3～5份，防焦剂CTP 0.15～0.3份，次磺酰胺促进剂1.0～1.8份。
反式聚辛烯橡胶(Trans-polyoctene rubber，简称TOR)Vestenamer 8012，是一种经过独特设计具有部分结晶的线性和环状巨型分子结构的热塑性聚合物，通常作为橡胶新型改性剂。它在混炼过程中成为橡胶复合物的增塑剂，在橡胶组分的硫化过程中，其参与交联反应，而且作为一种弹性体被完全结合到整个物质化学键的网络结构中。反式聚辛烯橡胶Vestenamer8012与各种橡胶亲和性极佳，一般用量在5～15phr，向胶料添加反式聚辛烯橡胶Vestenamer8012，能够改善胶料的动态性能，降低胶料生热，增加胶料的硬度和定伸强度、扩张强度、伸长率，胶料撕裂强度会稍降。
反式聚辛烯橡胶Vestenamer 8012用途广泛，其独有的部分结晶的线性和环状巨型分子结构可减少软胶料的冷流动，可以保持软胶料挤出形状良好；温度高于熔点时粘度低，分子量低且分布广的Vestenamer 8012在100℃时，门尼粘度值低于10，可改进尼龙冠带条的挤出性能；环状巨分子缠绕于线性高比例环状分子结构，使混合橡胶有极佳变形抵抗性，且使交联后的胶料弹性增加；又由于Vestenamer 8012的巨型分子无终端官能基线性分子无分支结构，混炼胶料的生胶粘度会降低。
进一步的，所述冠带条胶料包括如下重量份数的组分：
标准颗粒橡胶50份，反式聚辛烯橡胶15份，丁苯橡胶50份，低结构高耐磨炭黑50份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，防老剂40202.0份，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂1.5份，亚甲基给予体粘合剂3.0份，增塑剂A2.5份，塑解剂0.2份，高热稳定性不溶性硫磺4.35份，防焦剂CTP 0.25份，次磺酰胺促进剂1.5份。
进一步的，所述标准颗粒橡胶为10号标准胶或20号标准胶中的任一种；所述反式聚辛烯橡胶为Vestenamer 8012；所述丁苯橡胶为SBR1500E；所述低结构高耐磨炭黑为N326；所述高热稳定性不溶性硫磺为IS70或IS90中的任一种；所述次磺酰胺类促进剂为促进剂CZ；所述氧化锌为纯度≥99.7的间接法氧化锌；所述硬脂酸为200型或400型或800型中的任一种；所述亚甲基给予体为粘合剂HMMM65；所述间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂包含间苯二酚-80。
进一步的，所述冠带条胶料的门尼粘度值为45～55。
适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料的制备工艺，采用如权利要求1-4所述的冠带条胶料组分，进行母炼胶及终炼胶的混炼；所述混炼的步骤包括：
(1)母炼胶混炼：
按重量份称取标准颗粒橡胶20～60份，反式聚辛烯橡胶5～15份，丁苯橡胶20～60份，增塑剂A1.5～3.5份，硬脂酸1.5～3份，氧化锌5～10份，防老剂40201.5～3.5份，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂1.0～2.5份，塑解剂0.15～0.3份加入密炼机中，设置密炼机转速为50转/分钟，加压混炼60s；升上顶栓，加入35～65份低结构高耐磨炭黑重量份的一半，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；升上顶栓，加入上述35～65份低结构高耐磨炭黑重量份的另一半，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；加压混炼至155～160℃排料；
(2)终炼胶混炼：
按重量份称取亚甲基给予体粘合剂2～5份，高热稳定性不溶性硫磺3～5份，防焦剂CTP0.15～0.3份，次磺酰胺促进剂1.0～1.8份，与母炼胶一起加入到密炼机中，设置转速为30转/份，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼至95～105℃排料。
进一步的，所述母炼胶混炼采用密炼机加双螺杆挤出机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.65～0.75。
进一步的，所述终炼胶混炼步骤中，母炼胶停放8h后进行终炼胶的制备，采用密炼机加2台开炼机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.65～0.75。
采用如权利要求5所述的制备工艺制得的冠带条胶料的挤出工艺，所述挤出工艺中，胶料采用如权利要求5所述的制备工艺制得的冠带条胶料，尼龙帘线采用dtex 1400×2，密度为110，锭子数为70；
所述挤出工艺的工艺参数为：采用尼龙冠带条挤出机，挤出线速度为100～120m/min，螺杆设定温度80℃，机身设定温度65℃，机头设定温度105℃，泵设定温度75℃，螺杆压力25MPa，机头压力120Mpa；泵压力220～230Mpa。
进一步的，采用挤出工艺制备得到的冠带条厚度为0.75±0.05mm，挤出后总宽度为63.5±0.5mm，冠带条宽度为12.7±0.5mm；冠带条挤出温度110℃。
本发明的有益效果：
(1)本发明所提供的半钢子午线轮胎冠带条胶料，既可以实现降低胶料的生热性能，保持冠带条的粘合性能适中，又具有优良的挤出工艺性能，可以解决冠带条表面粘性过大影响帘布小卷正常使用、导致帘布浪费的现象；胶料的生热性降低和胶料与尼龙帘线的粘合性适中有利于降低轮胎内部生热，有利于提高轮胎的行驶安全性。
(2)本发明所提供的半钢子午线轮胎冠带条胶料混炼及冠带条挤出工艺性能优良，冠带条表面粘性适中，采用挤出法生产尼龙冠带条挤出速度可达到100～120m/min，不需要使用冠带条裁切机二次分切，成型时不会因粘性过高而导致冠带条小卷后期出现层与层不能分离的问题，从而提高操作性，降低冠带条因不能分离导致的浪费现象。
(3)本发明能显著改善胶料的挤出性能，提高挤出速度，对低硬度的胶料挤出形状保持极佳；使用本发明所提供胶料挤出的冠带条的挤出速度可达100～120m/min，并且可在挤出的过程分切成5个小卷，有效解决压延法生产的尼龙冠带条帘布卷使用过程中层与层之间粘性大不易分离的弊端。相比于压延法制作的半钢子午线轮胎的尼龙冠带条，使用本发明所提供挤出法生产的半钢子午线轮胎尼龙冠带条，使用人员少，只需1-2人，生产效率高，即挤出速度达到100-120m/min，每次5条，直接在成型时使用，卷易倒开，不容易粘连。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料，包括如下重量份数的组分：
20号标准胶50份，Vestenamer 801215份，SBR1500E 50份，低结构高耐磨炭黑N32650份，间接法氧化锌5份，200型硬脂酸1.5份，防老剂40202.0份，间苯二酚-80粘合剂1.5份，粘合剂HMMM653.0份，增塑剂A 2.5份，塑解剂0.2份，高热稳定性不溶性硫磺IS904.35份，防焦剂CTP 0.25份，促进剂CZ 1.5份。
适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料的制备工艺，采用上述胶料组分，进行混炼的步骤如下：
(1)母炼胶混炼：
采用密炼机加双螺杆挤出机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.75；
按重量份称取20号标准胶50份，Vestenamer 801215份，SBR1500E 50份，间接法氧化锌5份，增塑剂A 2.5份，200型硬脂酸1.5份，防老剂40202.0份，间苯二酚-80粘合剂1.5份，塑解剂0.2份，加入密炼机中，设置密炼机转速为50转/分钟，加压混炼60s；升上顶栓，加入25份低结构高耐磨炭黑N326，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；升上顶栓，加入25份低结构高耐磨炭黑N326，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；加压混炼至155～160℃排料；
(2)终炼胶混炼：
采用密炼机加2台开炼机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.70；
按重量份称取粘合剂HMMM653.0份，高热稳定性不溶性硫磺IS904.35份，防焦剂CTP0.25份，促进剂CZ 1.5份，与放置8h后的母炼胶一起加入到密炼机中，设置转速为30转/份，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼至95～105℃排料；
冠带条的挤出工艺及参数：
采用上述步骤(1)和(2)制备得到的冠带条胶料，尼龙帘线采用dtex 1400×2，密度为110，锭子数为70；工艺采用尼龙冠带条挤出机，挤出线速度为100～120m/min，螺杆设定温度80℃，机身设定温度65℃，机头设定温度105℃，泵设定温度75℃，螺杆压力25MPa，机头压力120Mpa；泵压力220～230Mpa；冠带条挤出温度110℃。
实施例2
适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料，包括如下重量份数的组分：
20号标准胶55份，Vestenamer 801210份，SBR1500E 50份，低结构高耐磨炭黑N32655份，间接法氧化锌5份，400型硬脂酸1.5份，防老剂40202.0份，间苯二酚-80粘合剂1.5份，粘合剂HMMM653.0份，增塑剂A 2.5份，塑解剂0.2份，高热稳定性不溶性硫磺IS704.0份，防焦剂CTP 0.25份，促进剂CZ 1.5份。
适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料的制备工艺，采用上述胶料组分，进行混炼的步骤如下：
(1)母炼胶混炼：
采用密炼机加双螺杆挤出机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.75；
按重量份称取20号标准胶55份，Vestenamer 801210份，SBR1500E 50份，间接法氧化锌5份，增塑剂A 2.5份，400型硬脂酸1.5份，防老剂40202.0份，间苯二酚-80粘合剂1.5份，塑解剂0.2份，加入密炼机中，设置密炼机转速为50转/分钟，加压混炼60s；升上顶栓，加入27.5份低结构高耐磨炭黑N326，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；升上顶栓，加入27.5份低结构高耐磨炭黑N326，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；加压混炼至155～160℃排料；
(2)终炼胶混炼：
采用密炼机加2台开炼机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.70；
按重量份称取粘合剂HMMM653.0份，高热稳定性不溶性硫磺IS704.0份，防焦剂CTP0.25份，促进剂CZ 1.5份，与放置8h后的母炼胶一起加入到密炼机中，设置转速为30转/份，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼至95～105℃排料；
冠带条的挤出工艺及参数：
采用上述步骤(1)和(2)制备得到的冠带条胶料，尼龙帘线采用dtex 1400×2，密度为110，锭子数为70；工艺采用尼龙冠带条挤出机，挤出线速度为100～120m/min，螺杆设定温度80℃，机身设定温度65℃，机头设定温度105℃，泵设定温度75℃，螺杆压力25MPa，机头压力120Mpa；泵压力220～230Mpa；冠带条挤出温度110℃。
试验例
将现有技术中常见的压延法生产的半钢子午线冠带条胶料作为对比例；经对实施例1-2和对比例进行测试，胶料性能见表1。
表1实施例1-2和对比例的胶料性能
项目 实施例1 实施例2 对比例
混炼胶门尼粘度 52 55 61
邵氏硬度(邵A) 77 76.5 75
100％定伸应力(MPa) 4.47 4.19 3.93
拉伸强度(MPa) 12.23 13.2 12.6
扯断伸长率(％) 223 240 256
H抽出(MPa) 130 120 100
tanδ@60℃ 0.220 0.250 0.280
从上述表1中数据可以看出，本发明的胶料生热性(tanδ@60℃)平均降低约10.7％～21.4％，粘合性适中，硬度、模量(100％定伸应力)较高，H抽出提高约20～30％。
现有技术中的压延法生产的半钢子午线轮胎的尼龙冠带条，由压延机压延出大卷帘布，再用冠带条分条机裁切，然后缠绕成小卷，帘布卷开始使用时无问题，剩余10％左右时出现倒开困难现象，最后剩余大约5％的帘布不能剥离，并且设备投资大，使用人员多(压延机需要6人)，工序多，生产效率低。
相比于压延法制作的半钢子午线轮胎的尼龙冠带条，本发明采用挤出法生产的半钢子午线轮胎的尼龙冠带条，使用人员少(1-2人)，生产效率高(挤出速度达到100-120m/min，每次5条)，直接在成型时使用，卷易倒开，不容易粘连。
本发明的半钢子午线轮胎冠带条胶料，既可以实现降低胶料的生热性能，保持冠带条的粘合性能适中，又具有优良的挤出工艺性能，可以解决冠带条表面粘性过大影响帘布小卷正常使用、导致帘布浪费的现象。胶料的生热性降低和胶料与尼龙帘线的粘合性适中有利于降低轮胎内部生热，有利于提高轮胎的行驶安全性。
上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，凡在本发明的内容范围内所做出的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.半钢子午线轮胎冠带条胶料在制备适用于挤出法的冠带条中的应用，其特征在于，所述冠带条胶料包括如下重量份数的组分：
标准颗粒橡胶20～60份，反式聚辛烯橡胶5～15份，丁苯橡胶20～60份，低结构高耐磨炭黑35～65份，氧化锌5～10份，硬脂酸1.5～3份，防老剂4020 1.5～3.5份，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂1.0～2.5份，亚甲基给予体粘合剂2～5份，增塑剂A 1.5～3.5份，塑解剂0.15～0.3份，高热稳定性不溶性硫磺3～5份，防焦剂CTP 0.15～0.3份，次磺酰胺促进剂1.0～1.8份；
其中，所述反式聚辛烯橡胶为Vestenamer 8012；
采用所述冠带条胶料制备冠带条的挤出工艺中，尼龙帘线采用dtex 1400×2，密度为110，锭子数为70；
所述挤出工艺的工艺参数为：采用尼龙冠带条挤出机，挤出线速度为100～120m/min，螺杆设定温度80℃，机身设定温度65℃，机头设定温度105℃，泵设定温度75℃，螺杆压力25MPa，机头压力120MPa；泵压力220～230MPa。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述冠带条胶料包括如下重量份数的组分：
标准颗粒橡胶50份，反式聚辛烯橡胶15份，丁苯橡胶50份，低结构高耐磨炭黑50份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，防老剂4020 2.0份，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂1.5份，亚甲基给予体粘合剂3.0份，增塑剂A 2.5份，塑解剂0.2份，高热稳定性不溶性硫磺4.35份，防焦剂CTP 0.25份，次磺酰胺促进剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述标准颗粒橡胶为10号标准胶或20号标准胶中的任一种；所述丁苯橡胶为SBR1500E；所述低结构高耐磨炭黑为N326；所述高热稳定性不溶性硫磺为IS70或IS90中的任一种；所述次磺酰胺类促进剂为促进剂CZ；所述氧化锌为纯度≥99.7的间接法氧化锌；所述硬脂酸为200型或400型或800型中的任一种；所述亚甲基给予体为粘合剂HMMM65；所述间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂包含间苯二酚-80。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述冠带条胶料的门尼粘度值为45～55。
5.适用于挤出法的半钢子午线轮胎冠带条胶料的制备工艺，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项中所述的冠带条胶料组分，进行母炼胶及终炼胶的混炼；所述混炼的步骤包括：
(1)母炼胶混炼：
按重量份称取标准颗粒橡胶20～60份，反式聚辛烯橡胶5～15份，丁苯橡胶20～60份，增塑剂A 1.5～3.5份，硬脂酸1.5～3份，氧化锌5～10份，防老剂4020 1.5～3.5份，间苯二酚或间苯二酚甲醛粘合剂1.0～2.5份，塑解剂0.15～0.3份加入密炼机中，设置密炼机转速为50转/分钟，加压混炼60s；升上顶栓，加入35～65份低结构高耐磨炭黑重量份的一半，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；升上顶栓，加入上述35～65份低结构高耐磨炭黑重量份的另一半，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s；加压混炼至155～160℃排料；
(2)终炼胶混炼：
按重量份称取亚甲基给予体粘合剂2～5份，高热稳定性不溶性硫磺3～5份，防焦剂CTP0.15～0.3份，次磺酰胺促进剂1.0～1.8份，与母炼胶一起加入到密炼机中，设置转速为30转/份，加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼50s；提升上顶栓并浮动5s，继续加压混炼至95～105℃排料。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述母炼胶混炼采用密炼机加双螺杆挤出机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.65～0.75。
7.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述终炼胶混炼步骤中，母炼胶停放8h后进行终炼胶的制备，采用密炼机加2台开炼机，密炼机上顶栓压力为0.5～0.6MPa，混炼容量根据密炼机的种类和容积而定，填充系数为0.65～0.75。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，采用挤出工艺制备得到的冠带条厚度为0.75±0.05mm，挤出后总宽度为63.5±0.5mm，冠带条宽度为12.7±0.5mm；冠带条挤出温度110℃。
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