CN113087975B

CN113087975B - 一种低滚动阻力轻量化半钢子午线轮胎

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Publication number: CN113087975B
Application number: CN202110324565.5A
Authority: CN
Inventors: 徐从升; 陈想; 王丹灵; 张建军; 陈生; 刘玄
Original assignee: Zhongce Rubber Group Co Ltd
Current assignee: Zhongce Rubber Group Co Ltd
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: CN113087975A

Abstract

本发明属于橡胶轮胎制造领域，涉及一种低滚动阻力轻量化半钢子午线轮胎。一种胎体胶帘布复合件，由橡胶组合物与聚酯帘子布压延成，本发明在胎体用橡胶组合物中引入大粒径、低结构度的炭黑和锡偶联亲炭黑的溶聚丁苯橡胶，降低胶料的滞后损失。并使用高强度、细旦尼尔的聚酯帘子布替代传统相同帘子线强力的聚酯帘子布。将上述橡胶组合物与高强度、细旦尼尔的聚酯帘子布压延成胎体胶帘布复合件，此复合件与普通胎体胶帘布相比，在保持同等帘子布强度的前提下，该复合件厚度可减少10%左右，此时复合件重量减少7.5%左右，实现了轮胎的轻量化。用此复合件与轮胎其它部件成型、硫化成成品轮胎，此轮胎比传统轮胎滚动阻力下降5‑10%。

Description

一种低滚动阻力轻量化半钢子午线轮胎

技术领域

本发明属于橡胶轮胎制造领域，涉及一种低滚动阻力轻量化半钢子午线轮胎。

背景技术

2012年欧洲标签法的实施，激励着轮胎制造商开发更低滚动阻力等级的轮胎以参与市场竞争，近几年的汽车电动化也在轮胎配套市场促进低滚动阻力轮胎的进一步发展。低滚动阻力轮胎在降低油耗、电耗，减少用户用车成本的同时还可减少二氧化碳的排放，具有显著的环保意义。

滚动阻力由轮胎变形、路面变形、轮胎与路面的摩擦三部分组成。车轮在硬路面上滚动时，绝大部分滚动阻力损失在轮胎的能量消耗中，主要表现在橡胶、帘布等材料内的分子摩擦损失，以及轮胎各组成件间(如内胎与外胎、轮胎与轮辋，橡胶与帘布层等)的机械摩擦损失上。

随着轮胎工业的不断提高，汽车轮胎也在向着子午化、扁平化、高速化以及环保的方向不断发展。而胎体帘布作为汽车轮胎的重要组成部件之一，它不仅承受了作用于轮胎的大部分负荷，而且还能维持橡胶制品固定几何形状，保持橡胶制品的尺寸稳定性，因此能够较大程度地影响汽车轮胎的安全性、舒适性以及操控性等性能。随着欧盟标签法的推行，越来越要求汽车轮胎的轻量化。这就要求我们必须使用高强度、细旦尼尔的聚酯帘布代替原普通强度、粗旦尼尔的聚酯帘布。与普通强度、粗旦尼尔的聚酯帘布相比，高强度、细旦尼尔的聚酯帘布在相同强度下，能够降低胎体帘线和胶料的用量，减轻轮胎的重量，从而降低轮胎的行驶温度和滚动阻力。

目前从配方方面降低轮胎滚动阻力的研究较多，但主要是调整胎面、胎侧等轮胎中重量占比较大的部位配方，而从胎体当面降低滚动阻力的研究较少。中国发明专利申请(申请号：CN105670065B，申请日：2016.04.14日)公开了一种超低滚动阻力和超高湿抓性能轮胎胎面胶料及其制备方法和轮胎，采用上述的胎面胶的轮胎滚动阻力达到6.5以下(A级：RRC≤6.5)，湿抓性能达到1.55以上(A级：G≥1.55)，胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。中国发明专利申请(申请号：CN109251379B，申请日：2015.08.15日)公开了一种低填充高性能轮胎胎面胶料和轮胎，该轮胎胎面胶料可以提供较高的拉伸强度、拉断伸长率，更能满足轮胎低滚动阻力、高湿抓的要求，滚动阻力、湿地抓地力均能达到欧盟轮胎标签法规规定的B级。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明从轮胎胎体入手，创新性的在胎体用橡胶组合物中引入大粒径、低结构度的炭黑和锡偶联亲炭黑的溶聚丁苯橡胶，降低胶料的滞后损失。并使用高强度、细旦尼尔的聚酯帘子布替代传统相同帘子线强力的聚酯帘子布。将上述橡胶组合物与高强度、细旦尼尔的聚酯帘子布压延成胎体胶帘布复合件，此复合件与普通胎体胶帘布相比，在保持同等帘子布强度的前提下，该复合件厚度可减少10％左右，此时复合件重量减少7.5％左右，实现了轮胎的轻量化。用此复合件与轮胎其它部件成型、硫化成成品轮胎，此轮胎比传统轮胎滚动阻力下降5-10％。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种胎体胶帘布复合件，由橡胶组合物与聚酯帘子布压延成，橡胶组合物以橡胶组分为100份计包括以下的组分：

所述的橡胶组分Ⅰ选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶或反式聚异戊二烯橡胶中的一种或多种混合；橡胶组分Ⅱ为锡偶联型溶聚丁苯橡胶，苯乙烯含量为5-15％，乙烯基含量为35-45％，Tg为-45--70℃；炭黑吸碘值为30-48g/kg，DBP吸油值为80-100*10^-5m³/kg；

所述的聚酯帘子布经线的线密度为850-950dtex/2，细度为0.40-0.55mm，强力为≥137N，密度为80-150根/10cm；纬线为高伸长弹力纬纱，其线密度为250-300dtex，断裂伸长率为≥150％，纬纱密度为5-10根/10cm。

本发明炭黑为大粒径、低结构度的炭黑，加入可减少轮胎行驶过程中胶料的滞后摩擦，制备的胶料动态动态滞后因子tanδ显著降低。大粒径、低结构度的炭黑与传统胶料所用N330、N326等炭黑相比，胶料的扯断强度、伸长率、撕裂强度会略有下降，但通过本发明的配方设计也在可接受的水平，最终从成品轮胎判断物性水平可以满足轮胎最终性能要求。本发明锡偶联溶聚丁苯橡胶的加入可增加炭黑分散、减少分子末端数量、降低苯乙烯含量从而降低试验胶料内摩擦生热，进而进一步降低胶料动态滞后因子tanδ。

作为优选，所述的橡胶组分Ⅰ选用天然橡胶。

作为优选，所述的橡胶油为3.0-5.0份。

作为优选，所述的聚酯帘子布幅宽为1450±20mm，其中经线的线密度为900-950dtex/2，细度为0.48±0.03mm，强力为≥137N，密度为100±2根/10cm；纬线为高伸长弹力纬纱，其线密度为270±15dtex，断裂伸长率为≥150％，纬纱密度为8±1根/10cm。

在本发明的橡胶组合物中，除了上述组分，还可以混合不同的添加剂，例如通常用于轮胎和其他橡胶组合物中的其它填料、硫化剂、硫化促进剂，不同类型的油、抗氧剂、增塑剂等。这些添加剂以普通的方法混合以获得可以用于硫化的橡胶组合物。这些添加剂的量还可以是常规的通常的混合的量，前提是不反过来影响本发明的目的。

作为优选，所述的橡胶组合物还包括1.0-2.0份的粘合增进树脂。

作为优选，所述的橡胶组合物还包括2.0-3.5份的橡胶粘合剂。

作为优选，所述的橡胶组合物还包括3.5-5.0份的氧化锌和1.5-2.0份的硬脂酸。

作为优选，所述的橡胶组合物还包括1.0-1.5份的防老剂RD和1.0-1.5份的防老剂4020。

作为优选，所述的橡胶组合物还包括0.9-1.5份促进剂TBBS。

进一步本发明还公开了一种低滚动阻力轻量化半钢子午线轮胎，该轮胎的胎体采用包括所述的一种胎体胶帘布复合件硫化制得。

本发明由于采用了上述的技术方案，用上述橡胶组合物与高强度、细旦尼尔的聚酯帘子布按照传统压延工艺压延成胎体胶帘布复合件，不同之处是，与传统胶帘布保持同等帘布强度的前提下，本发明中的胎体胶帘布复合件厚度可减少10％±5％，此时胎体重量减少7.5％左右，实现了胎体的轻量化。

将上述复合件与轮胎的其它部件按照传统的成型和硫化工艺制备成品轮胎，可实现轮胎的轻量化，同时轮胎的滚动阻力比普通成品轮胎滚动阻力下降5-10％，高速性能和耐久性能满足国家标准。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行完整的描述，进而进一步解释发明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。给予本发明中的实施例，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。

参比例、对比例1-2、实施例1-3，具体如表1所示(橡胶组合物中单位为重量份)，聚酯帘子布中“√”代表选用的帘子布。

表1

表1脚注

*1：SVR 3L天然橡胶

*2：SBR1453，台橡股份有限公司产品，苯乙烯10％，乙烯基40％，Tg为-59℃

*3：SBR1500，中石油吉林石化分公司产品

*4：N660炭黑，上海卡博特化工有限公司产品，吸碘值36±5g/kg，DBP吸油值90±5*10-5m3/kg

*5：N330炭黑，上海卡博特化工有限公司产品，吸碘值82±5g/kg，DBP吸油值102±5*10-5m3/kg

*6：橡胶加工油V700，宁波汉圣化工有限公司产品

*7：不溶性硫磺IS7020，山东尚顺化工有限公司产品

*8：其它包括5.0phr ZnO、1.0phr RD、1.5phr 4020、1.5phr硬脂酸、1.0phr TBBS、1.6phr SL3020和3.2phr RA-65，所有组合物中其它都是市售通用产品。

*9：1100dtex/2，浙江海利得新材料股份有限公司产品，幅宽：1450±20mm，经线细度：0.56±0.03mm，强力：≥137N，密度：100±2根/10cm；纬线：高伸长弹力纬纱，其线密度：270±15dtex，断裂伸长率：≥150％，密度：8±1根/10cm。

*10：930dtex/2，浙江海利得新材料股份有限公司产品，幅宽：1450±20mm，经线细度：0.48±0.03mm，强力：≥137N，密度：100±2根/10cm；纬线：高伸长弹力纬纱，其线密度：270±15dtex，断裂伸长率：≥150％，密度：8±1根/10cm。

备注：除上述胎体用橡胶组合物和聚酯帘子布不同之外，轮胎其它部件都相同，轮胎规格都为225/60R17SU318，压延时帘子布*10厚度比帘子布*9厚度薄10％左右，其它工艺都相同。

用于评价橡胶物理性能的测试方法

1、硬度

基于GB/T 531.1-2008测定室温下的硬度。结果如表2中所示，参比例的指标记为100。该值越大，硬度越高。

2、300％模量和断裂强度

基于GB/T 528-2009测定的300％伸长的应力显示为“300％模量”。此外，相同的测试期间断裂时的负载显示为“断裂强度”。每一项都如表2所示。参比例的指标记为100。该值越大，增强性越高。

3、撕裂强度

基于GB/T529-2008测定的撕裂强度显示为“撕裂强度”。结果如表2所示。参比例的指标记为100。该值越大，撕裂性能越好。

4、动态性能

动态力学分析仪(DMA)为VR-7120型动态热机械分析仪(日本UESHIMA公司制造)用于测定硫化橡胶的动态性能，测试条件为：拉伸模式；频率，10Hz；应变，7％±2％；温升，2℃/min。结果如表2中所示。60℃下的tanδ值表征硫化橡胶的滞后损失，将参比例的值标记为100，该值越高，硫化橡胶的滞后损失越高，制得轮胎的滚动阻力越高。

5、胶帘布剥离性能

基于GB/T 32109-2015测定的胎体胶帘布剥离值显示为“胶帘布剥离强度”。胶帘布剥离覆胶显示为“胶帘布剥离覆胶”结果如表2所示。参比例的指标记为100。胶帘布剥离强度值越大，剥离强度越高。胶帘布剥离覆胶值越大，覆胶越好。

6、轮胎机床高速性能、耐久性能、滚动阻力系数

轮胎机床高速性能、耐久性能、滚动阻力系数都是基于国标测定的，结果如表2所示，参比例的滚动阻力系数值记为100，该值越大，滚动阻力越高。

表2

	参比例	对比例1	对比例2	实施例1	实施例2	实施例3
							硬度(指数)	100	100	98	98	97	102
300％模量(指数)	100	100	105	105	103	106
							断裂强度(指数)	100	100	95	95	94	92
撕裂强度(指数)	100	100	90	90	96	85
							tanδ60℃(指数)	100	100	50	50	62	48
胶帘布剥离强度(指数)	100	97	98	96	95	94
							胶帘布剥离覆胶(指数)	100	100	100	100	100	100
滚动阻力系数(指数)	100	97	96	91	93	92
							高速性能(要求240km/h 10min)	通过	通过	通过	通过	通过	通过
耐久性能(要求120km/h≥34h)	通过	通过	通过	通过	通过	通过

通过比较参比例、对比例1-2、实施例1-3可以看出，配方中选用大粒径、低结构度的炭黑、锡偶联亲炭黑的溶聚丁苯橡胶，并配合适量的硫磺和炭黑有助于降低胶料的动态生热性能，进而降低轮胎的滚动阻力；高强度、细旦尼尔的帘布的引入会进一步降低轮胎滚动阻力。

工业实用性

根据本申请，通过在胎体用橡胶混合物中引进大粒径、低结构度的炭黑和锡偶联亲炭黑的溶聚丁苯橡胶，使橡胶的滞后损失降低，生热降低，以及用高强度、细旦尼尔的帘子布替代普通帘子布，实现胎体的轻量化，进而实现轮胎的轻量化，降低轮胎滚动阻力，节省汽车行驶时的油耗，这对轮胎滚动阻力的降低具有重要的指导意义。本申请可用于但不限于本文示例中的轮胎胎体部件的改善，还可用于轮胎的冠带、缓冲层等的改善。

以上为对本申请实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种胎体胶帘布复合件，由橡胶组合物与聚酯帘子布压延成，其特征在于，橡胶组合物以橡胶组分为100份计包括以下的组分：

橡胶组分Ⅰ 70-95份；

橡胶组分Ⅱ 5.0-30份；

炭黑 40-60份；

不溶性硫磺 2.8-4.0份；

橡胶油 0-10.0份；

所述的橡胶组分Ⅰ选自天然橡胶；橡胶组分Ⅱ为锡偶联型溶聚丁苯橡胶，苯乙烯含量为5-15%，乙烯基含量为35-45%，Tg为-45--70℃；炭黑吸碘值为30-48 g/kg，DBP吸油值为80-100*10^-5m³/kg；

聚酯帘子布幅宽为1450±20mm，其中所述的聚酯帘子布经线的线密度为850-950dtex/2，细度为0.40-0.55mm，强力为≥137N，密度为80-150根/10cm；纬线为高伸长弹力纬纱，其线密度为250-300dtex，断裂伸长率为≥150%，纬纱密度为5-10根/10cm。

2.根据权利要求1所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组合物以橡胶组分为100份计包括以下的组分：

橡胶组分Ⅰ 80-90份；

橡胶组分Ⅱ 10-20份；

炭黑 45-55份；

不溶性硫磺 2.8-3.5份；

橡胶油 3.0-5.0份。

3.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，经线的线密度为900-950dtex/2，细度为0.48±0.03mm，强力为≥137N，密度为100±2根/10cm；纬线为高伸长弹力纬纱，其线密度为270±15dtex，断裂伸长率为≥150%，纬纱密度为8±1根/10cm。

4.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组分Ⅰ选用天然橡胶。

5.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组合物还包括1.0-2.0份的粘合增进树脂。

6.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组合物还包括2.0-3.5份的橡胶粘合剂。

7.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组合物还包括3.5-5.0份的氧化锌和1.5-2.0份的硬脂酸。

8.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组合物还包括1.0-1.5份的防老剂RD和1.0-1.5份的防老剂4020。

9.根据权利要求1或2所述的一种胎体胶帘布复合件，其特征在于，橡胶组合物还包括0.9-1.5份促进剂TBBS。

10.一种低滚动阻力轻量化半钢子午线轮胎，其特征在于，该轮胎的胎体采用包括权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种胎体胶帘布复合件硫化制得。