CN116285025A - 一种低滚阻全钢子午胎的胎面胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料，由以下组分混炼制得，以质量份数计，3#烟片胶93份，钕系顺丁橡胶7份，中超耐磨炉黑35份，高分散的白炭黑20份，硅烷偶联剂Si‑692.5份；氧化锌3.2份，硬脂酸1.8份，防老剂RD1.5份，防老剂6PPD0.5份，微晶蜡0.5份，硫磺1.5份，促进剂TBBS1.8份，防焦剂CTP0.2份。本发明通过采用低滞后的配合胶料体系，组分之间相互配合后，使得生产出的胶料各个方面的性能均表现优异，回弹性以及耐磨耗性能均表现良好，尤其滚阻性能上表现更加显著，生产的胶料在60℃时的tanδ值在0.04～0.06范围内，生产的轮胎滚动阻力系数达到了B级。

Description

一种低滚阻全钢子午胎的胎面胶料及其制备方法

本申请是申请日为2018年12月24日、申请号为201811585241.1、发明名称为《一种低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料及其制备方法》的分案申请。

技术领域

本发明涉及轮胎加工领域，具体而言，涉及一种低滚阻全钢子午胎的胎面胶料及其制备方法。

背景技术

全钢载重子午线轮胎，使用范围很广，承载能力强，抗穿刺，真空轮胎表面是一层优质橡胶，充气后外表张力增大，在内表面形成一定的压力，提高了对破口的自封能力，一旦扎破，不像普通车胎那样气体在瞬间全部泄完，会持续一定的时间，保障了高速行车时的安全。超耐磨，真空轮胎轮圈比普通轮圈直径大，在行驶中不会受到刹车鼓热量的影响。由于没有内胎和衬带，轮胎与车轮圈密封为一体，在车辆在高速行驶时，由轮胎和路面摩擦产生的高温，在内部(热空气)经钢圈直接散热快速降低胎温，从而延长轮胎的使用寿命。油耗低。能保持较好的行驶稳定性和较小的摩擦，有利于减震和提高车速。带束层的定位性高，车轮的径向跳动量小，阻力小。因而节省燃油3％，使用全钢子午线轮胎的车，其耐磨性、安全性、舒适性、稳定性都比使用普通轮胎高。常作为工程机械轮胎、矿用轮胎，长途卡客车轮胎和中短途卡车胎使用。

低滚阻轮胎是欧盟、美国日趋严格的乘用车排放标准(或燃油限值)倒逼的一项技术创新。尽管全钢载重子午线卡客车轮胎相比斜交轮胎油耗低，但是按照欧盟2020年的乘用车排放标准，在欧盟的汽车厂家的产品线平均二氧化碳排放要达到95克/百公里。美国的目标则是到2025年，在美国的汽车厂家的产品线平均每加仑汽油行驶里程(mpg)要达到54.5英里(注：1加仑＝3.785升，1英里＝1.6公里)。我们还需要更深层次的革新技术。

影响轮胎滚动阻力的有4个方面：轮胎断面高宽比，轮胎的滚动阻力随着轮胎断面高宽比增大而增大；轮辋直径，轮胎的滚动阻力随着轮辋直径增加而减小；轮胎材料，轮胎用的材料对轮胎滚动阻力影响较大，一般情况下由胎面产生的滚动阻力占轮胎滚动阻力的49％；气压和负荷，充气压力增大，轮胎滚动阻力降低，负荷在一定范围内，负荷增加，轮胎滚动阻力增加，超过此范围，负荷增大，滚动阻力基本不变。

其中对应低滚阻轮胎的花纹、侧壁及轮毂的尺寸都与传统轮胎不同，这种轮胎的直径更大(转动一圈的行驶距离更长)，胎宽也较窄(减少与地面的接触面积)，但缺点也很明显，就是其抓地力变弱，湿滑路面的起步和刹车也变得迟滞和疲软，而这都是汽车操控很关键的因素，在相当程度上会影响消费者的选择，使用要在保持轮胎的安全性的基础上来降低轮胎滚动阻力。

鉴于现有技术低滚阻轮胎应用非常广泛，但是市面上的低滚阻轮胎的低滚阻性能不佳，其他方面的相关性能也表现欠佳。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种低滚阻的全钢子午轮胎的胎面胶料，该胎面胶料通过采用低滞后的配合胶料体系，组分之间相互配合后，使得生产出的胶料各个方面的性能均表现优异，回弹性以及耐磨耗性能均表现良好，尤其滚阻性能上表现更加显著，生产的胶料在60℃时的tanδ值在0.04-0.06范围内，生产的轮胎滚动阻力系数达到了B级，该胶料的生产将全钢子午轮胎的性能提升到了一个新的高度，更有利于市场推广，形成更为广泛的经济效益。

本发明的第二目的在于提供上述全钢子午轮胎的胎面胶料的制备方法，该制备方法操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料，主要由以下组分混炼制得，以质量份数计，天然橡胶80-100份，顺丁橡胶0-20份，炭黑20-50份，白炭黑10-30份，硅烷偶联剂1-4份。

本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种适用于全钢子午轮胎的低滚阻的胎面胶料的配方，通过将天然橡胶与顺丁橡胶一定的比例混合后，极大的降低了轮胎的滚动阻力系数，有利于轮胎在使用过程中对车辆使用油耗的降低。

优选的，为了优化原料之前的配比，作为进一步可实施的方式，天然橡胶90-95份，顺丁橡胶5-10份，炭黑30-40份，白炭黑15-25份，硅烷偶联剂2-3份。

更优选的，天然橡胶93份，顺丁橡胶7份，炭黑35份，白炭黑20份，硅烷偶联剂2.5份。

优选的，作为进一步可实施的方式，所述天然橡胶为3#烟片胶，所述顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，所述炭黑为中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑中的至少一种，通过对胎面胶料的制备原料进一步筛选，可以提升本身胶料的耐磨程度，也提高了混炼的效率，使得混炼过程更加容易进行。

优选的，作为进一步可实施的方式，所述硅烷偶联剂的型号为Si-69。

上述配方中，白炭黑最好采用的是高分散性的白炭黑，提高了其分散性，而且解决了混炼困难，分散不佳，佩恩效应大的问题。

优选的，作为进一步可实施的方式，所述胎面胶料中还包括以下组分混炼制得：以质量份数计，活化剂3-6份，防老剂2-5份，硫磺1-3份，促进剂TBBS 1-2.5份。

优选的，作为进一步可实施的方式，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，以质量份数计，氧化锌2-4份。

优选的，作为进一步可实施的方式，所述防老剂为防老剂RD和防老剂4020，以质量份数计，防老剂RD 0.5-2份。

本发明实施例还提供了上述胎面胶料的制备方法，包括如下步骤：

将天然橡胶、顺丁橡胶压栓后，添加白炭黑、硅烷偶联剂混炼得到母胶，停放8-24h，再添加炭黑继续混炼后，即可。

本发明的制备方法操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。

优选地，作为进一步可实施的方式，混炼在密炼机中进行，密炼机的转速控制在30-55rpm之间。

无论是制备母胶还是后续混炼均在密炼机中进行，这样使得混炼过程更加容易进行，也更有利于提升各个组分之间混炼后的分散性、均一性，进而有利于提升胎面胶料的质量。

优选的，作为进一步可实施的方式，压栓的时间为40-70s，然后提栓保持10-30s，压栓至160-170℃后排料，再进行停放。

优选的，作为进一步可实施的方式，添加白炭黑、硅烷偶联剂混炼后停放8-24h后，再进行继续混炼。

优选的，当上述体系中包含了活化剂，防老剂，硫磺，促进剂TBBS时，氧化锌是在母胶混炼的过程中与白炭黑、硅烷偶联剂一同添加的，其余组分均在后续混炼的过程中添加。

实际操作过程可以按照如下步骤进行：

1、塑胶混炼：设置密炼机转速为30～55rpm，在密炼机中加入天然胶、顺丁胶，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至165℃后排料；停放4—8小时后用于母胶混炼；

2、母胶混炼：设置密炼机转速为30～55rpm，在密炼机中加入塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30秒后，提栓保持5秒，然后压栓至135℃后提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料；停放8—24小时后用于一次法混炼；

3、一次法混炼：设置密炼机转速为30～55rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60秒后，提栓保持20秒，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90～100℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料，跟现有的配方技术相比，在尽量兼顾磨耗等使用性能的同时，极大的降低了轮胎的滚动阻力系数，有利于轮胎在使用过程中对车辆使用油耗的降低；

(2)本发明的低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料的制备方法，操作步骤简单，操作步骤前后衔接紧密，操作条件温和，大大缩短了操作时间，节约操作成本，有利于后续进一步扩大应用。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1-5、比较例1

低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料的制备方法按照如下步骤进行：

1、塑胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入天然橡胶、顺丁橡胶，压栓40s后，提栓保持30s，然后压栓至160℃后排料；停放4h后用于母胶混炼；

2、母胶混炼：设置密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30s后，提栓保持5s，然后压栓至135℃后提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料；停放8h后用于一次法混炼；

3、一次法混炼：设置密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60s后，提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90-100℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温，具体配方按照如下表1进行。

表1胶料配方

其中，上述表1中，天然橡胶为3#烟片胶，白炭黑为高分散的白炭黑，炭黑为中超耐磨炉黑或高耐磨炉黑，顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶。

实施例6

具体配方与上述实施例5一致，只是具体制备方法按照如下步骤进行：

1、塑胶混炼：设置密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入天然橡胶、顺丁橡胶，压栓70s后，提栓保持30s，然后压栓至170℃后排料；停放8h后用于母胶混炼；

2、母胶混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30s后，提栓保持5s，然后压栓至135℃后提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料；停放24h后用于一次法混炼；

3、一次法混炼：设置密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60s后，提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90-100℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。

实施例7

具体配方与上述实施例5一致，只是具体制备方法按照如下步骤进行：

1、塑胶混炼：设置密炼机转速为45rpm，在密炼机中加入天然橡胶、顺丁橡胶，压栓50s后，提栓保持20s，然后压栓至165℃后排料；停放6h后用于母胶混炼；

2、母胶混炼：设置密炼机转速为40rpm，在密炼机中加入塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30s后，提栓保持5s，然后压栓至135℃后提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料；停放10h后用于一次法混炼；

3、一次法混炼：设置密炼机转速为40rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60s后，提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90-100℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。

实验例1

通常认为Tanδ下降，滞后损失变小，则具有良好的回弹性能。从表2可以看出，混炼胶的tanδ较比较例1的混炼胶的小，说明实施例配方具有较低的轮胎滞后损失，从而进一步可降低轮胎的滚阻，压出时的加工性能要较比较例1普通配方的混炼胶好，并且从下表1的数据中可以看出通过添加一定量的顺丁胶是有益的，但是加量也不能太大，与天然橡胶之间有个比较适宜的配比关系，此外比较例1中并没有添加白炭黑、硅烷偶联剂Si-69，白炭黑可以起到一定辅助分散，提高后续相关性能的效果，所以其性能上也受到了一定的影响，此外比较例1的配比也并不合理，炭黑添加的量过大，影响后续了混炼的效果。

表2检测数据

测试参数	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							50℃tanδ	0.1500	0.0593	0.0581	0.0524	0.0594	0.0595
60℃tanδ	0.1488	0.0563	0.0564	0.0486	0.0564	0.0564
							70℃tanδ	0.1485	0.0514	0.0521	0.0464	0.0518	0.0521

实验例2

将胶料在151℃下硫化30min，具体硫化仪数据如下表3所示。

表3检测结果

测试参数	比较例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							MH(dNm)	23.19	21.18	21.98	22.31	21.09	21.05
T10(min)	3.44	3.65	3.82	3.96	3.64	3.63
							T90(min)	7.85	10.24	10.87	11.12	10.19	10.18

实验例3

各配方的物理性能如表4所示。通过对比发现，定伸应力升高，回弹变好，磨耗变好，硫化条件为：151℃下硫化30min。

表4硫化胶的物理性能对比

实验例4

该实验例中为全钢子午线轮胎的机床性能(实施轮胎规格11R22.516PR GL285T)，各轮胎的滚阻性能如表5所示。

表5滚阻性能数据

以上数据说明，本发明配方中使用了特定的配方配比后，在成品胎上的滚动阻力测试优于比较例1的现有配方。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (3)

1.一种低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料，其特征在于，由以下组分混炼制得，以质量份数计，天然橡胶93份，顺丁橡胶7份，炭黑35份，白炭黑20份，硅烷偶联剂Si-692.5份；氧化锌3.2份，硬脂酸1.8份，防老剂RD1.5份，防老剂6PPD0.5份，微晶蜡0.5份，硫磺1.5份，促进剂TBBS1.8份，防焦剂CTP0.2份；

所述天然橡胶为3#烟片胶，所述顺丁橡胶为钕系顺丁橡胶，所述炭黑为中超耐磨炉黑，所述白炭黑为高分散的白炭黑；

所述低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料的制备方法，步骤为：

(1)塑胶混炼：密炼机转速为30rpm，在密炼机中加入天然橡胶、顺丁橡胶，压栓40s后，提栓保持30s，然后压栓至160℃后排料；停放4h后用于母胶混炼；

(2)母胶混炼：密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入塑胶、氧化锌、白炭黑、硅烷偶联剂，压栓30s后，提栓保持5s，然后压栓至135℃后提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料；停放8h后用于一次法混炼；

(3)一次法混炼：密炼机转速为55rpm，在密炼机中加入母胶、硬脂酸、炭黑、防老剂，压栓60s后，提栓保持20s，然后压栓至155℃后排料至开炼机，翻炼冷却至90-100℃，加入硫磺、促进剂后薄通翻炼300秒，下片冷却至室温。

2.权利要求1所述低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将天然橡胶和顺丁橡胶进行混炼，得到塑胶；

(2)将所述塑胶、氧化锌、白炭黑和硅烷偶联剂进行混炼，得到母胶；

(3)将所述母胶、硬脂酸、炭黑和防老剂依次进行混炼和翻炼，得到混合料；

(4)将所述混合料、硫磺和促进剂进行翻炼，得到低滚阻全钢子午轮胎的胎面胶料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中混炼的转速独立地为30-55rpm。