CN114276626A

CN114276626A - 一种老化后耐久性能高的轮胎及其制备方法

Info

Publication number: CN114276626A
Application number: CN202111593153.8A
Authority: CN
Inventors: 陈辉; 李哲志
Original assignee: Cheng Shin Rubber Xiamen Ind Ltd
Current assignee: Cheng Shin Rubber Xiamen Ind Ltd
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-04-05

Abstract

本发明公开了一种老化后耐久性能高的轮胎，它涉及轮胎技术领域，其包括气密层、帘布层及胎面部；其中，所述气密层的胶料组成包括以下重量份数配比的原料：100重量份基体橡胶、30‑90重量份补强剂、1‑15重量份加工油、0.1‑10重量份活性剂、0.1‑3重量份硫化剂、0.1‑3重量份促进剂。采用上述技术方案后，本发明通过提高轮胎的气密层的保气性以提升轮胎气压保持率；提高帘布层的胶料硬度以提升老化后轮胎胎体强度；减少胎面部的胶料生热以减少胎面部热老化；对轮胎的气密层、帘布层及胎面部的胶料进行改善，全方面提升轮胎老化后耐久性能。

Description

一种老化后耐久性能高的轮胎及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种老化后耐久性能高的轮胎及其制备方法。

背景技术

轮胎老化是指轮胎在加工、存放或使用过程中，因受到外部环境因素(热、光、氧等)的影响和作用，导致轮胎性能逐渐下降，直至丧失使用价值的现象。轮胎长期使用、高温环境下及存放较长时间引起的老化均会使橡胶性能下降，直接关系到轮胎的使用寿命，因此就算在胎面尚未磨损完情况下，仍有许多汽车轮胎制造商均会建议消费者在一定使用寿命内及时更换，避免因轮胎老化引起的安全隐患。

在所有轮胎当中，尤其备用轮胎最为特殊，属于长时间存放，仅在紧急特`殊状况下代替落地胎使用，为了保证备用轮胎在长期存放后气压仍能满足正常使用需求，初始气压要比落地胎高，经长时间存放后，橡胶及帘线均会因长时间承受较大压力而导致其性能出现不可逆的下降，同时气密层气密性的下降对气压的保持率会产生不利影响，气压保持率过低，会导致轮胎耐久性能差，因此帘布层的刚性及气密层的气密性对备胎来说尤为重要。

备胎由于断宽较一般落地胎小，落地使用后接地面积小，胎肩处应力集中较一般落地胎严重，若胎面部生热过多更加会加速此位置的破坏，因此降低胎面胶生热性对提升备胎老化后耐久性能也是尤为重要；

综上，备胎的耐久性跟轮胎的气密性、胎体硬度、胎面生热性息息相关，因此，对备胎的气密层气密性的提高、帘布层的硬度的提高及对减少备胎胎面部生热的改进也尤为重要。

有鉴于此，本发明针对上述中未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本发明。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种能够全方面提升轮胎老化后耐久性能，提高气压保持率，提高胎体强度，减少胎面部热老化，确保轮胎老化后仍具有较佳的耐久性能高的轮胎。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：

一种老化后耐久性能高的轮胎，其包括气密层、帘布层及胎面部；

其中，所述气密层的胶料组成包括以下重量份数配比的原料：100重量份基体橡胶、30-90重量份补强剂、1-15重量份加工油、0.1-10重量份活性剂、0.1-3重量份硫化剂、0.1-3重量份促进剂；

所述帘布层的胶料组成包括以下重量份数配比的原料：100重量份基体橡胶、30-70重量份补强剂、0-15重量份加工油、0.1-8重量份活性剂、0.1-10重量份树脂、0.1-5重量份防老剂、0.1-5重量份硫化剂、0.1-5重量份促进剂；

所述胎面部的胶料组成包括以下重量份数配比的原料：80-90重量份丁苯橡胶、10-20重量份聚丁二烯橡胶、40-100重量份补强剂、5-25重量份加工油、0.1-8重量份活性剂、0.1-5重量份防老剂、0.1-5重量份硫化剂、0.1-5重量份促进剂。

进一步，所述气密层的胶料中的基体橡胶包括溴化丁基橡胶，BIMSM弹性体橡胶(溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物)中的一种或多种以上混合。

进一步，所述帘布层的胶料中的基体橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶的混合物，所述的天然橡胶质量份为70-80份、丁苯橡胶的质量份为20-30份。

进一步，所述帘布层的胶料中的树脂包括C5石油树脂、酚醛增粘树脂、苯乙烯改性酚醛增粘树脂、中的一种或两种以上混合，用量优选为3-5份。

进一步，所述气密层的胶料中的补强剂包括炭黑N-660、无机材料(云母粉、陶土、高岭土、粉煤灰、膨润土、硅藻土、蒙脱土中)的一种或多种以上混合；所述帘布层的胶料中的补强剂为炭黑N-330、N-550中的一种或两种以上混合；所述胎面部的胶料中的补强剂包括炭黑、白炭黑中的一种或两种混合。

进一步，所述气密层的胶料中的加工油及帘布层的胶料中的加工油皆为环烷油，所述胎面部的胶料中的加工油为芳烃油。

进一步，所述活性剂包括氧化锌、硬脂酸。

本发明还揭示了一种老化后耐久性能高的轮胎制备方法，包括气密层胶料的制备方法、帘布层胶料的制备方法及胎面部胶料的制备方法；

所述气密层胶料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将基体橡胶、加工油、补强剂、活性剂进行第一段混炼，直到135℃排胶，得到第一段混炼胶；

步骤二：将步骤一得到的第一段混炼胶添加硫化剂和促进剂进行混炼，排胶温度不超过110℃，即得到气密层胶料。

所述帘布层胶料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将基体橡胶、加工油、补强剂、活性剂、树脂进行第一段混炼，直到150℃排胶，得到第一段混炼胶；

步骤二：将步骤一得到的第一段混炼胶添加硫化剂和促进剂进行混炼，排胶温度不超过100℃，即得到帘布层胶料。

所述胎面部胶料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将基体橡胶、加工油、补强剂、活性剂进行第一段混炼，排胶温度不超过145℃，得到第一段混炼胶；

步骤二：将步骤一得到的第一段混炼胶进行第二段混炼，直到145℃排胶，得到第二段混炼胶；

步骤三：将步骤二得到的第二段混炼胶进行第三段混炼，直到145℃排胶，得到第三段混炼胶；

步骤四：将步骤三得到的第三段混炼胶添加硫化剂和促进剂进行混炼，排胶温度不超过105℃，即得到低生热胎面胶料。

采用上述技术方案后，本发明通过采用溴化丁基胶取代氯化丁基胶提升气密层的气密性以提高气压的保持率，采用提高天然胶与丁苯胶并用比例及树脂用量，同时减少加工油用量提升帘布层的胶料的硬度以提高胎体强度，采用顺丁橡胶取代部分丁苯胶，白炭黑取代全部炭黑同时减量降低胎面胶生热性以减少胎面部热老化，对轮胎的气密层、帘布层及胎面部的胶料进行改善，全方面提升轮胎老化后耐久性能。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本发明揭示了一种老化后耐久性能高的轮胎，其包括气密层、帘布层及胎面部。

所述气密层的胶料组成包括以下重量份数配比的原料：100重量份基体橡胶、30-90重量份补强剂、1-15重量份加工油、0.1-10重量份活性剂、0.1-3重量份硫化剂、0.1-3重量份促进剂。

所述基体橡胶包括溴化丁基橡胶，BIMSM弹性体橡胶(溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物)中的一种或多种以上混合。

所述补强剂包括炭黑N-660、无机材料(云母粉、陶土、高岭土、粉煤灰、膨润土、硅藻土、蒙脱土中)的一种或多种以上混合。

所述加工油为环烷油。

所述活性剂包括氧化锌、硬脂酸。

所述气密层胶料的制备方法包括以下步骤：

气密层设置在轮胎的最里层，气密层选用高保气原材料，气密层的作用就是保证轮胎充气压力保持率，现有技术主要以卤化丁基橡胶及天然橡胶为主，卤化丁基橡胶具有突出气密性，其原因为丁基橡胶分子链中两侧甲基陈列密集，限制了聚合物分子的热活动，因而透气率低；卤化丁基橡胶可分为氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶两类，溴化丁基胶与氯化丁基橡胶的性能相比，溴化丁基橡胶的碳–溴键能低于氯化丁基橡胶的碳–氯键能，因此可表现出更高的交联活性，混炼胶的硫化速度更快，溴化丁基橡胶与通用弹性体的共硫化相容性更好，故气密层生胶为100重量份丁基胶；

轮胎的帘布层是在轮胎的内层，是一种在轮胎里面所衬的布，作用是保护橡胶，抵抗张力，帘布层采用高硬度帘布胶料。

所述帘布层的胶料组成包括以下重量份数配比的原料：100重量份基体橡胶、30-70重量份补强剂、0-15重量份加工油、0.1-8重量份活性剂、0.1-10重量份树脂、0.1-5重量份防老剂、0.1-5重量份硫化剂、0.1-5重量份促进剂。

所述基体橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶的混合物，所述的天然橡胶质量份为70-80份、丁苯橡胶的质量份为20-30份。

所述补强剂为炭黑N-330、N-550中的一种或两种以上混合。

所述加工油为环烷油，用量优选为1-5重量份。

所述活性剂包括氧化锌、硬脂酸。

所述树脂包括C5石油树脂、酚醛增粘树脂、苯乙烯改性酚醛增粘树脂中的一种或两种以上混合，用量优选为3-5份。

所述帘布层胶料的制备方法包括以下步骤：

轮胎的胎面部设置在轮胎的表面，胎面部采用低生热胎面胶料，胎面部老化后轮胎破坏位置均为胎肩处，主要原因，首先轮胎在滚动过程中，胎肩处本身就是一个应力集中点，容易出现损坏，故应对减少胎面生热问题进行改善。

所述补强剂包括炭黑、白炭黑中的一种或两种混合。

所述加工油为芳烃油。

所述活性剂包括氧化锌、硬脂酸。

所述胎面部胶料的制备方法包括以下步骤：

目前许多组车厂及国家标准规范仅针对新胎耐久性能，并未对长时间使用或长时间存放的轮胎进行耐久性能要求，也暂无轮胎老化条件来模拟轮胎老化，故无法有效验证当轮胎长期使用或长时间存放下，对性能将造成何种影响。目前仅福特汽车有一套实验室加速轮胎老化试验方法，藉由加速老化方式，验证轮胎老化耐久。

故本发明老化条件参考方法及标准依福特汽车进行，具体老化条件为：65℃x 56天、充气压力420kPa(氮/氧含量50/50)，老化耐久走行依标准(FMVSS109)执行，即第三阶段2720km、停机检查外观无异常。

分别以气密性、粘弹测试中tanδ60℃、硬度来表征各部件性能好坏。

气密性测试以气体渗透仪测得，结果以相对值表示，指越大，表明气体透过量越少，气密性越优异；

硬度以ShoreA硬度计测得，结果以相对值表示，值越大，说明硬度越大；

tanδ60℃以粘弹仪测得，结果以相对值表示，值越小，说明生热越少；具体实施例如下：

气密层胶料对比例与实施例及半制品测试结果如下：

帘布层胶料对比例与实施例及半制品测试结果如下：

胎面部胶料对比例与实施例及半制品测试结果如下：

配方	对比例3	实施例5	实施例6
				丁苯橡胶	100	90	80
聚丁二烯橡胶	0	10	20
				N234	90	5	5
普通白烟	0	75	60
				芳烃油	15	15	15
氧化锌	3	3	3
				硬脂酸	1	1	1
防老剂	5	5	5
				硫磺	2	2	2
促进剂NS	2	2	2
				tanδ60℃	100％	73％	50％

采用对比例及优选实施例2，实施例4，实施例6配方制作轮胎，从老化耐久结果中可以看出，与对比例配方胶料相比，单独使用一种实施例配方后，成品老化耐久整圈约有23％～71％的破坏，同时使用两种实施例配方后，成品老化耐久整圈约有6％～18％的破坏，同时使用三种实施例配方，即同时使用本发明中气密层胶料、帘布层胶料及胎面胶料后，成品耐久整圈无破坏，说明本发明可以显著提升轮胎老化耐久性能。

具体老化耐久结果如下：

从上述结果可知，同时对轮胎的气密层、帘布层及胎面部进行改进，且使用本发明中的气密层、帘布层及胎面部胶料的配方，能够显著的提升轮胎的老化耐久性能。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种老化后耐久性能高的轮胎,其特征在于：其包括气密层、帘布层及胎面部；

2.一种老化后耐久性能高的轮胎制备方法，用于生产一种如权利要求1所述的轮胎，其特征在于：包括气密层胶料的制备方法、帘布层胶料的制备方法及胎面部胶料的制备方法；

所述气密层胶料的制备方法包括以下步骤：

步骤二：将步骤一得到的第一段混炼胶添加硫化剂和促进剂进行混炼，排胶温度不超过110℃，即得到气密层胶料；

所述帘布层胶料的制备方法包括以下步骤：

步骤二：将步骤一得到的第一段混炼胶添加硫化剂和促进剂进行混炼，排胶温度不超过100℃，即得到帘布层胶料；

所述胎面部胶料的制备方法包括以下步骤：

步骤四：将步骤三得到的第三段混炼胶添加硫化剂和促进剂进行混炼，排胶温度不超过105℃，即得到胎面胶料。

3.根据权利要求1所述的一种老化后耐久性能高的轮胎，其特征在于：所述气密层的胶料中的基体橡胶包括溴化丁基橡胶，BIMSM弹性体橡胶中的一种或多种以上混合。

4.根据权利要求1所述的一种老化后耐久性能高的轮胎，其特征在于：所述帘布层的胶料中的基体橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶的混合物，所述的天然橡胶质量份为70-80份、丁苯橡胶的质量份为20-30份。

5.根据权利要求1所述的一种老化后耐久性能高的轮胎，其特征在于：所述帘布层的胶料中的树脂包括C5石油树脂、酚醛增粘树脂、苯乙烯改性酚醛增粘树脂中的一种或两种以上混合。

6.根据权利要求1所述的一种老化后耐久性能高的轮胎，其特征在于：所述气密层的胶料中的补强剂包括碳黑N-660、无机材料的一种或多种以上混合；所述帘布层的胶料中的补强剂为碳黑N-330、N-550中的一种或两种以上混合；所述胎面部的胶料中的补强剂包括炭黑、白炭黑中的一种或两种混合。

7.根据权利要求1所述的一种老化后耐久性能高的轮胎，其特征在于：所述气密层的胶料中的加工油及帘布层的胶料中的加工油皆为环烷油，所述胎面部的胶料中的加工油为芳烃油。

8.根据权利要求1所述的一种老化后耐久性能高的轮胎，其特征在于：所述活性剂包括氧化锌、硬脂酸。