CN113549252B - 一种轻轨胎配合用密封圈及其制备方法 - Google Patents

一种轻轨胎配合用密封圈及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻轨胎配合用密封圈及其制备方法，使其满足了邵尔A型硬度82‑86，和使用7年或70万KM寿命，硫化后回弹率：40.0％‑45.0％的需求。解决了公司新开发的轻轨所用轮胎在轻轨车上装配轮胎时所需的密封圈，该密封圈是装配在轻轨胎与轻轨车轮辋之间，起密封防止轻轨胎漏气用的。经过配方的调配及其制备工艺的开发，成功开发轻轨胎装配组合用密封圈，为公司新产品轻轨胎销售增强了技术竞争力。满足了轻轨胎对密封圈各方面的性能要求。

Description

一种轻轨胎配合用密封圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及轻轨胎技术领域，尤其涉及到一种轻轨胎配合用密封圈及其制备方法。
背景技术
轻轨胎是城市轻轨专用轮胎，是一种非常用的特殊轮胎，使用量少但又不可缺少。国内目前能生产轻轨胎的厂家也较少，公司受某轨道交通公司委托，负责开发并提供轻轨胎。公司新开发的轻轨所用轮胎在轻轨车上装配轮胎时所需的密封圈，该密封圈是装配在轻轨胎与轻轨车轮辋之间，起密封防止轻轨胎漏气的作用。轻轨胎密封圈要求具有较高的硬度，即邵尔A型硬度82-86，和使用7年或70万KM寿命，又要保证硫化后回弹率：40.0％-45.0％，这样才能配合轻轨胎(弹性)、轮辋(刚性)的组合过渡，达到密封轻轨胎漏气的目的。但现有技术中暂无此种类型的密封圈满足该要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种高硬度、长寿面、回弹率高的一种轻轨胎配合用密封圈及其制备方法：
本发明是通过如下方式实现的：
一种轻轨胎配合用密封圈，包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：5～15份；
顺丁橡胶：75～85份；
丁苯橡胶：5～15份；
氧化锌:2.0～5.0份；
硬脂酸:1.0～3.0份；
超细粒径炭黑:80～90份；
防老剂RD:1.0～3.0份；
防老剂6PPD：1.0～3.0份；
防老剂DTPD：0～3.0份；
P型蜡：1.0～3.0份；
烃类树脂混合物：3.0～5.0份；
增塑剂A：2.0～5.0份；
环保油V700：4.0～6.0份；
不溶性硫黄：3.0～5.0份；
促进剂TBBS：2.0～5.0份；
防焦剂CTP：0.1～0.5份。
进一步的，所述一种轻轨胎配合用密封圈，包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：10份；
顺丁橡胶：80份；
丁苯橡胶：10份；
氧化锌:3.0份；
硬脂酸:1.5份；
超细粒径炭黑:85份；
防老剂RD:1.0份；
防老剂6PPD：2.0份；
防老剂DTPD：0.5份；
P型蜡：1.0份；
烃类树脂混合物：3.0份；
增塑剂A：3.0份；
环保油V700：5.0份；
不溶性硫黄：4.38份；
促进剂TBBS：3.0份；
防焦剂CTP：0.3份。
进一步的，一种轻轨胎配合用密封圈的制备方法，包含以下步骤：
S1：胶料一段混炼工艺：按配方重量份数先将天然橡胶SCR5、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氧化锌、防老剂RD、防老剂6PPD、防老剂DTPD、P型蜡、烃类树脂混合物、增塑剂A、环保油V700按配方重量份数投入第一密炼机下压30秒后升上顶栓，投入第一数量份超细粒径炭黑下压60秒或者下压使温度达到120℃，升上顶栓注油，下压20秒，升上顶栓，下压80秒或者下压使温度达到165℃排胶形成一段混炼胶；所述第一密炼机转速：40±2rpm，上顶栓压力:8.5±0.5MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S2：胶料二段混炼工艺：将一段混炼胶、配方重量份数的硬脂酸、第二数量份超细粒径炭黑投入第二密炼机，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压80S或者下压使温度达到165℃排胶形成二段混炼胶；所述第二密炼机转速：40±2rpm，上顶栓压力:8.5±0.5MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S3：胶料三段混炼工艺：将二段混炼胶、第三数量份超细粒径炭黑投入第三密炼机，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压80秒或者下压使温度达到165℃排胶形成三段混炼胶；所述第三密炼机转速：40±2rpm，上顶栓压力:8.5±0.5MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S4：胶料四段混炼工艺：将三段混炼胶、剩余份数超细粒径炭黑投入第三密炼机，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压80S或165℃排胶形成四段混炼胶；所述第三密炼机转速：30±2rpm，上顶栓压力:0.55±0.05MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S5：胶料五段混炼工艺：将四段混炼胶在第三密炼机内，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压60秒或者下压使温度达到160℃排胶形成五段混炼胶；所述第三密炼机转速转速：30±2rpm，上顶栓压力:0.55±0.05MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S6：终炼混炼工艺：将五段混炼胶、配方重量份数的促进剂TBBS、防焦剂CTP、不溶性硫黄在第三密炼机内，下压30秒，升上顶栓，下压20秒，升上顶栓，下压30秒或者下压使温度达到105℃排胶；转速：30±2rpm，上顶栓压力:0.55±0.05MPa，冷却水压力:≥0.2MPa，密炼机胶料排到开炼机后将辊距调至6±1mm，辊温40±5℃，薄通翻炼三次均匀后出片，放至通风处冷却至室温后用垫布隔开存放，防止粘连并取样检测。
进一步的，所述第一密炼机为SY410密炼机；所述第二密炼机为SY270密炼机；所述第三密炼机为55L捏炼型密炼机。
进一步的，所述第一数量份为50份；所述第二数量份为10份；所述第三数量份为15份。
进一步的，所述顺丁橡胶为顺丁橡胶BR9000；所述丁苯橡胶为丁苯橡胶SBR1502；所述超细粒径炭黑为橡胶炭黑N115；所述不溶性硫黄为不溶性硫黄HDOT20；所述促进剂为促进剂TBBS；所述防焦剂为防焦剂CTP。
本发明的有益效果在于：满足了邵尔A型硬度82-86，和使用7年或70万KM寿命，硫化后回弹率：40.0％-45.0％的需求。解决了公司新开发的轻轨所用轮胎在轻轨车上装配轮胎时所需的密封圈，该密封圈是装配在轻轨胎与轻轨车轮辋之间，起密封防止轻轨胎漏气用的。经过配方的调配及其制备工艺的开发，成功开发轻轨胎装配组合用密封圈，为公司新产品轻轨胎销售增强了技术竞争力。满足了轻轨胎对密封圈各方面的性能要求。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种轻轨胎配合用密封圈，包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：10份；
顺丁橡胶BR9000：80份；
丁苯橡胶SBR1502：10份；
氧化锌:3.0份；
硬脂酸:1.5份；
橡胶炭黑N115:80份；
防老剂RD:1.0份；
防老剂6PPD：2.0份；
防老剂DTPD：0.5份；
P型蜡：1.0份；
烃类树脂混合物：3.0份；
增塑剂A：3.0份；
环保油V700：5.0份；
不溶性硫黄HDOT20：4.38份；
促进剂TBBS：3.0份；
防焦剂CTP：0.3份。
实施例2：
一种轻轨胎配合用密封圈，包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：10份；
顺丁橡胶BR9000：80份；
丁苯橡胶SBR1502：10份；
氧化锌:3.0份；
硬脂酸:1.5份；
橡胶炭黑N115:85份；
防老剂RD:1.0份；
防老剂6PPD：2.0份；
防老剂DTPD：0.5份；
P型蜡：1.0份；
烃类树脂混合物：3.0份；
增塑剂A：3.0份；
环保油V700：5.0份；
不溶性硫黄HDOT20：4.38份；
促进剂TBBS：3.0份；
防焦剂CTP：0.3份。
实施例3：
一种轻轨胎配合用密封圈，包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：10份；
顺丁橡胶BR9000：80份；
丁苯橡胶SBR1502：10份；
氧化锌:3.0份；
硬脂酸:1.5份；
橡胶炭黑N115:90份；
防老剂RD:1.0份；
防老剂6PPD：2.0份；
防老剂DTPD：0.5份；
P型蜡：1.0份；
烃类树脂混合物：3.0份；
增塑剂A：3.0份；
环保油V700：5.0份；
不溶性硫黄HDOT20：4.38份；
促进剂TBBS：3.0份；
防焦剂CTP：0.3份。
上述三个实施例物性数据对比如下：
项目 实施例1 实施例2 实施例3
H(Shore A) 82 84 86
M100(MPa) 10.6 9.6 8.7
Ts(MPa) 16.8 17.6 18.6
Eb(％) 201 179 149
密度(g/cm3) 1.170 1.175 1.179
回弹率(％) 46 43 39
上述三个实施例生产出的密封圈的各方面性能均能够达到产品的需求，弹性及回弹率均在合理的范围内。
实施例4：一种轻轨胎配合用密封圈的制备方法，包含以下步骤：
S1：胶料一段混炼工艺：先将天然橡胶SCR5、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氧化锌、防老剂RD、防老剂6PPD、防老剂DTPD、P型蜡、烃类树脂混合物、增塑剂A、环保油V700按配方重量份数投入第一密炼机下压30秒后升上顶栓，投入第一数量份超细粒径炭黑50份进行混炼成一段混炼胶；
S2：胶料二段混炼工艺：将一段混炼胶、硬脂酸、第二数量份超细粒径炭黑20份投入第二密炼机混炼成二段混炼胶；
S3：胶料三段混炼工艺：将二段混炼胶、第三数量份超细粒径炭黑15份投入第三密炼机混炼成三段混炼胶；
S4：胶料四段混炼工艺：将三段混炼胶投入第三密炼机混炼成四段混炼胶；
S5：终炼混炼工艺：将四段混炼胶在第三密炼机内混炼；密炼机胶料排到开炼机后将辊距调至6±1mm，辊温40±5℃，薄通翻炼三次均匀后出片，放至通风处冷却至室温后用垫布隔开存放，防止粘连并取样检测。
实施例5：一种轻轨胎配合用密封圈的制备方法，包含以下步骤：
S1：胶料一段混炼工艺：先将天然橡胶SCR5、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氧化锌、防老剂RD、防老剂6PPD、防老剂DTPD、P型蜡、烃类树脂混合物、增塑剂A、环保油V700按配方重量份数投入第一密炼机下压30秒后升上顶栓，投入第一数量份超细粒径炭黑50份进行混炼成一段混炼胶；
S2：胶料二段混炼工艺：将一段混炼胶、硬脂酸、第二数量份超细粒径炭黑10份投入第二密炼机混炼成二段混炼胶；
S3：胶料三段混炼工艺：将二段混炼胶、第三数量份超细粒径炭黑15份投入第三密炼机混炼成三段混炼胶；
S4：胶料四段混炼工艺：将三段混炼胶、剩余份数超细粒径炭黑10份投入第三密炼机混炼成四段混炼胶；
S5：胶料五段混炼工艺：将四段混炼胶在第三密炼机混炼成五段混炼胶；
S6：终炼混炼工艺：将五段混炼胶在第三密炼机内混炼；密炼机胶料排到开炼机后将辊距调至6±1mm，辊温40±5℃，薄通翻炼三次均匀后出片，放至通风处冷却至室温后用垫布隔开存放，防止粘连并取样检测。
上述实施例4、实施例5炭黑分散等级对比数据如下：
Figure BDA0003214014030000091
综上述数据所述，实施例4段数比实施例5少一段，效率更高但炭黑分散等级6.4级低于实施例5(7.6级)。通过多级分散有效的增加了分散等级。
说明：
X值是测试结果相对于标准图片库标尺的等级，是表征填料分散度的参数。Y值是基于造成样品表面不规则的填料聚结的尺寸和数目，标准分辨率忽略小于23微米的填料颗粒。
Y值和大块的聚结多少相关。分散度百分比(D％)是根据ASTM D7723，基于用户输入的填料体积分数而计算出的数值。默认的填料分数为20％。计算填料尺寸的阈值也可以由用户输入，默认值为23μm，即任何小于该值的颗粒都不会纳入计算。
Z值是根据ASTM D7723标准，假设白色区域面积分数为35％时计算出的分散度。
本发明为了满足邵尔A型硬度82-86，和使用7年或70万KM寿命，硫化后回弹率：40.0％-45.0％，因此该配方采用了超高份数的炭黑且是超细粒径炭黑N115，在混炼分散时需要更多的次数、更长的时间才能确保各组分的均匀。
由于炭黑N115份数高，炭黑需要分多段加入，到第三段混炼时，由于胶料较硬，普通的密炼机无法满足混炼的需求，因此改为用捏炼型密炼机进行混炼,包括后面的段数也改用捏炼型密炼机混炼。捏炼型密炼机是一种低温同步转速的机型，混炼过程升温慢，可以达到较好的分散。
本发明采用高比例的顺丁胶，且顺丁胶吃炭黑的能力强于天然胶或丁苯胶，这对于高炭黑填充量是有利的，经试验，若全部用顺丁胶，则硫化成品容易断裂，因此用少量天然胶改善，另用少量丁苯胶并用改善裂口延长速度；炭黑N115粒径小，具有超强的耐磨耗，对该密封圈较长的寿命要求有较大的助力；氧化锌、硬脂酸的配比则是通常配方的一个比例；防老剂RD具有抗氧化、热老化及天候老化，对金属的催化氧化有较强的抑制作用，防老剂4020抗臭氧，抗机械疲劳，抗热、氧、光及有害金属的作用，防老剂3100长效抗臭氧剂，对疲劳裂口有抑制作用，迁移速度慢,无迁移污染性,后期防老化性能较好，这三种防老剂并用具有协同的加强作用；
P型防护蜡是静态防臭氧龟裂；烃类树脂混合物是考虑到三胶并用，适当用量可提高胶与胶、以及炭黑与胶的相容性和分散性能；增塑剂A改善胶料的加工工艺，提高炭黑分散；环保油起增塑湿润炭黑表面，有利于炭黑分散；本配方使用高含量硫黄，也可提高硫化胶料硬度，因为硫黄量大，使用不溶性硫黄HDOT20会改善硫黄析出喷霜；促进剂TBBS起促进硫化效率的作用，高份数的促进剂也有提高硫化胶硬度的作用；防焦剂CTP则是改善胶料加工安全的作用，改善胶料焦烧性能。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻轨胎配合用密封圈，其特征在于：包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：5～15份；
顺丁橡胶：75～85份；
丁苯橡胶：5～15份；
氧化锌:2.0～5.0份；
硬脂酸:1.0～3.0份；
超细粒径炭黑:80～90份；
防老剂RD:1.0～3.0份；
防老剂6PPD：1.0～3.0份；
防老剂DTPD：0～3.0份；
P型蜡：1.0～3.0份；
烃类树脂混合物：3.0～5.0份；
增塑剂A：2.0～5.0份；
环保油V700：4.0～6.0份；
不溶性硫磺：3.0～5.0份；
促进剂TBBS：2.0～5.0份；
防焦剂CTP：0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种轻轨胎配合用密封圈，其特征在于：包括下列重量份数的组分：
天然橡胶SCR5：10份；
顺丁橡胶：80份；
丁苯橡胶：10份；
氧化锌:3.0份；
硬脂酸:1.5份；
超细粒径炭黑:85份；
防老剂RD:1.0份；
防老剂6PPD：2.0份；
防老剂DTPD：0.5份；
P型蜡：1.0份；
烃类树脂混合物：3.0份；
增塑剂A：3.0份；
环保油V700：5.0份；
不溶性硫磺：4.38份；
促进剂TBBS：3.0份；
防焦剂CTP：0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的一种轻轨胎配合用密封圈的制备方法，包含以下步骤：
S1：胶料一段混炼工艺：先将天然橡胶SCR5、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氧化锌、防老剂RD、防老剂6PPD、防老剂DTPD、P型蜡、烃类树脂混合物、增塑剂A、环保油V700按配方重量份数投入第一密炼机下压30秒后升上顶栓，投入第一数量份超细粒径炭黑进行混炼成一段混炼胶；
S2：胶料二段混炼工艺：将一段混炼胶、硬脂酸、第二数量份超细粒径炭黑投入第二密炼机混炼成二段混炼胶；
S3：胶料三段混炼工艺：将二段混炼胶、第三数量份超细粒径炭黑投入第三密炼机混炼成三段混炼胶；
S4：胶料四段混炼工艺：将三段混炼胶、剩余份数超细粒径炭黑投入第三密炼机混炼成四段混炼胶；
S5：胶料五段混炼工艺：将四段混炼胶在第三密炼机混炼成五段混炼胶；
S6：终炼混炼工艺：将五段混炼胶、配方重量份数的促进剂、防焦剂、不溶性硫磺在第三密炼机内；密炼机胶料排到开炼机后将辊距调至6±1mm，辊温40±5℃，薄通翻炼三次均匀后出片，放至通风处冷却至室温后用垫布隔开存放，防止粘连并取样检测。
4.根据权利要求3所述的一种轻轨胎配合用密封圈的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1：胶料一段混炼工艺：先将天然橡胶SCR5、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氧化锌、防老剂RD、防老剂6PPD、防老剂DTPD、P型蜡、烃类树脂混合物、增塑剂A、环保油V700按配方重量份数投入第一密炼机下压30秒后升上顶栓，投入第一数量份超细粒径炭黑下压60秒或者下压使温度达到120℃，升上顶栓注油，下压20秒，升上顶栓，下压80秒或者下压使温度达到165℃排胶形成一段混炼胶；所述第一密炼机转速：40±2rpm，上顶栓压力:8.5±0.5MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S2：胶料二段混炼工艺：将一段混炼胶、配方重量份数的硬脂酸、第二数量份超细粒径炭黑投入第二密炼机，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压80秒或者下压使温度达到165℃排胶形成二段混炼胶；所述第二密炼机转速：40±2rpm，上顶栓压力:8.5±0.5MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S3：胶料三段混炼工艺：将二段混炼胶、第三数量份超细粒径炭黑投入第三密炼机，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压80秒或者下压使温度达到165℃排胶形成三段混炼胶；所述第三密炼机转速：40±2rpm，上顶栓压力:8.5±0.5MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S4：胶料四段混炼工艺：将三段混炼胶、剩余份数超细粒径炭黑投入第三密炼机，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压80秒或者下压使温度达到165℃排胶形成四段混炼胶；所述第三密炼机转速：30±2rpm，上顶栓压力:0.55±0.05MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S5：胶料五段混炼工艺：将四段混炼胶在第三密炼机内，下压30秒，升上顶栓，下压30秒，升上顶栓，下压60秒或者下压使温度达到120℃形成五段混炼胶；所述第三密炼机转速：30±2rpm，上顶栓压力:0.55±0.05MPa，冷却水压力:≥0.2MPa；
S6：终炼混炼工艺：将五段混炼胶、配方重量份数的促进剂、防焦剂、不溶性硫磺在第三密炼机内，下压30秒，升上顶栓，下压20秒，升上顶栓，下压30秒或者下压使温度达到105℃排胶；转速：30±2rpm，上顶栓压力:0.55±0.05MPa，冷却水压力:≥0.2MPa，密炼机胶料排到开炼机后将辊距调至6±1mm，辊温40±5℃，薄通翻炼三次均匀后出片，放至通风处冷却至室温后用垫布隔开存放，防止粘连并取样检测。
5.根据权利要求3所述的一种轻轨胎配合用密封圈制备方法，其特征在于：所述第一密炼机为SY410密炼机；所述第二密炼机为SY270密炼机；所述第三密炼机为55L捏炼型密炼机。
6.根据权利要求3所述的一种轻轨胎配合用密封圈制备方法，其特征在于：所述第一数量份为50份；所述第二数量份为10份；所述第三数量份为15份。
7.根据权利要求1或2所述的一种轻轨胎配合用密封圈，其特征在于：所述顺丁橡胶为顺丁橡胶BR9000；所述丁苯橡胶为丁苯橡胶SBR1502；所述超细粒径炭黑为橡胶炭黑N115；所述不溶性硫磺为不溶性硫磺HDOT20；所述促进剂为促进剂TBBS；所述防焦剂为防焦剂CTP。
8.根据权利要求3所述的一种轻轨胎配合用密封圈制备方法，其特征在于：所述顺丁橡胶为顺丁橡胶BR9000；所述丁苯橡胶为丁苯橡胶SBR1502；所述超细粒径炭黑为橡胶炭黑N115；所述不溶性硫磺为不溶性硫磺HDOT20；所述促进剂为促进剂TBBS；所述防焦剂为防焦剂CTP。
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