轎車子午線輪胎氣密層膠配方改進(jìn)-

1、轎車子午線輪胎氣密層膠配方改進(jìn)劉曉慶,曾清,董繼學(xué),李冬,田小順,戴明利(四川海大橡膠集團(tuán)有限公司,四川簡陽641402摘要:對轎車子午線輪胎氣密層膠配方進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用強(qiáng)威粉T N K 等量代替輕質(zhì)碳酸鈣,適當(dāng)減小氯化丁基橡膠用量,并對硫化體系進(jìn)行調(diào)整,膠料的氣密性變化不大,原材料成本降低,成品輪胎耐久性能和高速性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。關(guān)鍵詞:轎車子午線輪胎;氣密層;補(bǔ)強(qiáng)填充劑中圖分類號:T Q 336.1;T Q 330.38+3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:1006-8171(201202-0085-04作者簡介:劉曉慶(1983,女,四川武勝縣人,四川海大橡膠集團(tuán)有限公司助理工程

2、師,學(xué)士,主要從事半鋼子午線輪胎配方設(shè)計(jì)工作。氣密層的作用是使輪胎保持適當(dāng)?shù)某錃鈮毫?隨著轎車輪胎向子午化、無內(nèi)胎化和扁平化方向發(fā)展,對輪胎氣密層氣密性能的要求越來越高。膠料的氣密性能主要取決于生膠體系及填料的品種和用量,氯化丁基橡膠(C I I R 具有低透氣性和透水性、高耐熱性和耐屈撓性,能夠與高不飽和橡膠共硫化,是氣密層膠的理想材料,但其價格較高。強(qiáng)威粉T N K 是由天然原礦經(jīng)粉碎、水洗、研磨、化學(xué)分解、活化處理、烘干、分級和除雜等工藝精制而成的一種片狀硅酸鹽補(bǔ)強(qiáng)填料,具有手感細(xì)膩、分散好、片層結(jié)構(gòu)保持完整等特點(diǎn)。強(qiáng)威粉T N K 可以顯著提高膠料的物理性能,且由于具有片層結(jié)構(gòu),還具有

3、優(yōu)良的氣體阻隔性能,在氣密層膠中應(yīng)用有望降低膠料成本。本工作對轎車子午線輪胎氣密層膠進(jìn)行優(yōu)化,以強(qiáng)威粉T N K 等量替代輕質(zhì)碳酸鈣,并適當(dāng)減小C I I R 用量,以降低膠料成本。1實(shí)驗(yàn)1.1主要原材料C I I R ,牌號C B K -139,俄羅斯產(chǎn)品;天然橡膠(N R ,S MR 20,馬來西亞產(chǎn)品;炭黑N 660,中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計(jì)院產(chǎn)品;強(qiáng)威粉T N K ,上海麒祥化工有限公司提供。1.2配方生產(chǎn)配方:C I I R 70,N R 30,炭黑N 66054,輕質(zhì)碳酸鈣25,氧化鋅4,硬脂酸1,塑解劑0.1,不溶性硫黃2.6,促進(jìn)劑D M 1.5,其他11.8。1#試驗(yàn)配方:C

4、 I I R 60,N R 40,炭黑N 66054,強(qiáng)威粉T N K 25,氧化鋅4,硬脂酸1,塑解劑0.1,不溶性硫黃2.6,促進(jìn)劑D M 1.5,其他11.8。2#試驗(yàn)配方:將硫化體系調(diào)整為促進(jìn)劑N S1.5,促進(jìn)劑T B z T D 0.2,不溶性硫黃0.5,其余組分同1#試驗(yàn)配方。1.3主要設(shè)備和儀器X K -160型開煉機(jī),廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品;X K -660型開煉機(jī),四川亞西橡塑機(jī)器有限公司產(chǎn)品;50t 平板硫化機(jī),上海第一橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;G K 400N 和G K 255N 型密煉機(jī),益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品;U T -2060型萬能材料試驗(yàn)機(jī)、U R -2010型無轉(zhuǎn)

5、子硫化儀和UM -2050型門尼粘度計(jì),臺灣優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品;高速性能試驗(yàn)機(jī)和耐久性試驗(yàn)機(jī),天津市久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。1.4試樣制備小配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段在X K -160型開煉機(jī)上混煉,硫化體系在二段混煉時加入,其余材料均在一段混煉時加入,一段混煉膠停放4h 后進(jìn)行二段混煉,終煉膠停放8h 后硫化。大配合試驗(yàn)和小批量試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉,采用時間、能量與溫度聯(lián)合控制自動變速混煉工藝。一段混煉在G K400N型密煉機(jī)中進(jìn)行,加料順序?yàn)?C I I R、N R和塑解劑氧化鋅和硬脂酸等炭黑排膠,排膠溫度為(130±5。二段混煉在G K255N型密煉機(jī)中進(jìn)行,加料順序?yàn)?一段混煉

6、膠硫化體系排膠,排膠溫度為(95±5。終煉膠在一臺X K-660型開煉機(jī)上包輥成片后劃膠送至另一臺X K-660型開煉機(jī),翻煉3次后割膠出片。各段膠料停放時間不短于4h,膠料儲存溫度不高于40。1.5性能測試成品輪胎氣密性能按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)C X S J0192003子午線輪胎氣密性能試驗(yàn)方法測試,膠料和輪胎其余性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。2結(jié)果與討論2.1理化分析強(qiáng)威粉T N K的理化分析結(jié)果如表1所示。表1強(qiáng)威粉T N K的理化分析結(jié)果項(xiàng)目實(shí)測結(jié)果指標(biāo)1外觀淡黃色粉末淡黃色粉末水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)×1020.671.5p H值9.58.010.045m篩余物質(zhì)量分?jǐn)?shù)×1020

7、0.02粒徑小于1m顆粒所占比例/%92>90白度/%757279注:1企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)H D S J032010。從表1可以看出,強(qiáng)威粉T N K理化性能符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。2.2小配合試驗(yàn)小配合試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出,與生產(chǎn)配方膠料相比,1#試驗(yàn)配方膠料的焦燒時間略短,硫化速度略慢;硫化膠300%定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略大,撕裂強(qiáng)度較大。總體來說,1#試驗(yàn)配方硫化膠的物理性能略優(yōu)于生產(chǎn)配方硫化膠。由于1#試驗(yàn)配方膠料的硫化特性與生產(chǎn)配方膠料不同,在后續(xù)試驗(yàn)過程中需密切關(guān)注膠料的擠出和硫化工藝性能。2.3大配合試驗(yàn)為了進(jìn)一步觀察1#試驗(yàn)配方的適用性,進(jìn)行大配合試驗(yàn),結(jié)果如表3所示。表2小

8、配合試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目1#試驗(yàn)配方生產(chǎn)配方門尼焦燒時間t5(127/m i n10.3612.18硫化儀數(shù)據(jù)(150M L/(d N·m0.160.13M H/(d N·m2.061.70t10/m i n3.233.33t90/m i n27.5726.85t90-t10/m i n24.3423.52硫化時間(150/m i n182535182535密度/(M g·m-31.221.22邵爾A型硬度/度656666676868 300%定伸應(yīng)力/M P a6.57.26.86.06.26.5拉伸強(qiáng)度/M P a9.49.89.98.08.08.4拉斷伸長率/%48

9、0460460480460460拉斷永久變形/%262524222120撕裂強(qiáng)度/(k N·m-137331級裂口屈撓次數(shù)×10-41515表3大配合試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目1#試驗(yàn)配方生產(chǎn)配方門尼焦燒時間t5(127/m i n9.2711.13硫化儀數(shù)據(jù)(150M L/(d N·m0.430.58M H/(d N·m2.502.55t10/m i n2.832.42t90/m i n28.1823.50t90-t10/m i n25.3521.12硫化時間(150/m i n182535182535密度/(M g·m-31.221.23邵爾A型硬度/度

10、656666676870 300%定伸應(yīng)力/M P a6.67.07.46.17.37.4拉伸強(qiáng)度/M P a10.311.210.810.510.510.6拉斷伸長率/%530520480520470460拉斷永久變形/%282826262220撕裂強(qiáng)度/(k N·m-142371級裂口屈撓次數(shù)×10-42520從表3可以看出,1#試驗(yàn)配方膠料起硫慢,正硫化時間長,不適應(yīng)公司提高硫化生產(chǎn)效率的技術(shù)要求,有必要調(diào)整配方的硫化體系。此外, 1#試驗(yàn)配方膠料耐屈撓性能明顯優(yōu)于生產(chǎn)配方膠料。大配合試驗(yàn)?zāi)z料的耐屈撓性能明顯優(yōu)于小配合試驗(yàn)?zāi)z料,這可能是由于小配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉加工溫度較

11、低,而大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉加工溫度較高,從而使配合劑分散程度不一致,導(dǎo)致耐屈撓性能存在差異。實(shí)際使用證明,1#試驗(yàn)配方膠料能夠滿足混煉、擠出、成型和硫化等工藝要求。2.4小批量試驗(yàn)根據(jù)大配合試驗(yàn)結(jié)果,對1#試驗(yàn)配方硫化體系進(jìn)行調(diào)整,得到2#試驗(yàn)配方,進(jìn)行小批量試驗(yàn),結(jié)果如表4所示。表4小批量試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目2#試驗(yàn)配方生產(chǎn)配方門尼焦燒時間t5(127/m i n13.3513.35硫化儀數(shù)據(jù)(150M L/(d N·m0.990.82M H/(d N·m4.183.92t10/m i n2.903.00t90/m i n22.9224.92t90-t10/m i n20.0221

12、.92硫化時間(150/m i n182535182535密度/(M g·m-31.221.22邵爾A型硬度/度666767656566 300%定伸應(yīng)力/M P a6.06.86.85.96.16.5拉伸強(qiáng)度/M P a11.611.811.910.610.911.1拉斷伸長率/%560550530540530530拉斷永久變形/%212020151514撕裂強(qiáng)度/(k N·m-138371級裂口屈撓次數(shù)×10-42723從表4可以看出,與生產(chǎn)配方膠料相比,2#試驗(yàn)配方膠料起硫稍快,正硫化時間縮短,能夠適應(yīng)提高硫化生產(chǎn)效率后的技術(shù)要求,膠料其余性能與大配合試驗(yàn)結(jié)

13、果基本一致。2.5成品性能氣密層膠料最重要的性能是氣密性,為此測試生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方硫化膠的氣密性能,結(jié)果如表5所示。從表5可以看出,采用強(qiáng)威粉T N K等量替代輕質(zhì)碳酸鈣,并適當(dāng)減小C I I R的用量,膠料的表5硫化膠片氣密性項(xiàng)目試驗(yàn)配方1#2#生產(chǎn)配方膠片厚度/m m1.992.011.97透氣率×1014/c m2·(P a·s-19.0959.0648.919氣密性下降不大,可滿足使用要求。采用試驗(yàn)配方試制205/65R1594V轎車子午線輪胎,測試其氣密性,并與正常生產(chǎn)輪胎進(jìn)行對比,結(jié)果如表6所示。表6成品輪胎氣密性項(xiàng)目試驗(yàn)配方1#2#生產(chǎn)配方初始?xì)鈮?/p>

14、/k P a240240240停放30d后氣壓/k P a234.7234.9235.7氣壓下降率/%2.22.11.8判定1合格合格合格注:1氣壓下降率大于5%判定為不合格。從表6可以看出,采用試驗(yàn)配方生產(chǎn)的輪胎與正常生產(chǎn)輪胎氣密性相差不大,均符合技術(shù)指標(biāo)要求。綜合考慮工藝性能和成本,確定采用2#試驗(yàn)配方。對采用2#試驗(yàn)配方氣密層膠生產(chǎn)的205/ 65R1594V轎車子午線輪胎按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐久性和高速性能試驗(yàn),進(jìn)行耐久性試驗(yàn)時,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后試驗(yàn)條件不變繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。成品輪胎耐久性能累計(jì)行駛時間達(dá)到50h,輪胎未損壞,滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求(不小于34h;高速性能通過速度達(dá)到240k m

15、83;h-1,試驗(yàn)結(jié)束時輪胎未損壞,符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。2.6效益分析C I I R價格較高,采用強(qiáng)威粉T N K等量代替輕質(zhì)碳酸鈣,膠料中C I I R用量減小10份,按年產(chǎn)400萬套轎車子午線輪胎計(jì)算,每年可節(jié)約原材料成本60萬元。3結(jié)論在轎車子午線輪胎氣密層膠中采用強(qiáng)威粉T N K等量代替輕質(zhì)碳酸鈣,適當(dāng)減小C I I R用量,并對硫化體系進(jìn)行調(diào)整,膠料的氣密性變化不大,原材料成本降低。成品輪胎耐久性能和高速性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。第16屆中國輪胎技術(shù)研討會論文M o d i f i c a t i o no fI n n e rL i n e rC o m p o u n df o rP

16、a s s e n g e rC a rR a d i a lT i r eL I UX i a o-q i n g,Z E N GQ i n g,D O N GJ i-x u e,L ID o n g,T I A NX i a o-s h u n,D A IM i n g-l i(S i c h u a nH a i d aR u b b e rG r o u pC o.,L t d,J i a n y a n g641402,C h i n aA b s t r a c t:T h ei n n e rl i n e rc o m p o u n do fp a s s e n g e r

17、c a rr a d i a lt i r ew a sm o d i f i e d.T h et e s tr e s u l t s s h o w e dt h a t,b yu s i n gS t r o n W iT N Ki n s t e a do fl i g h tc a l c i u mc a r b o n a t eb ye q u a lw e i g h t,r e d u c i n gt h e a d d i t i o nl e v e lo fC I I R,a n da d j u s t i n gt h ev u l c a n i z a t

18、 i o ns y s t e m,t h ea i rt i g h t n e s so fc o m p o u n dc h a n g e d l i t t l e,m a t e r i a lc o s tw a sr e d u c e d,a n dt h ee n d u r a n c ea n dh i g hs p e e dp e r f o r m a n c eo ft h ef i n i s h e dt i r em e t t h er e q u i r e m e n t so fn a t i o n a ls t a n d a r d s.K

19、 e yw o r d s:p a s s e n g e rc a rr a d i a lt i r e;i n n e rl i n e r;r e i n f o r c i n gf i l l e r新N i k a輪胎生產(chǎn)線瞄準(zhǔn)全天候市場中圖分類號:T Q336.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:D美國現(xiàn)代輪胎經(jīng)銷商(w w w.m o d e r n t i r e-d e a l e r.c o m2011年11月28日報道:N i k aA v a t a r系列輪胎(如圖1所示是專為濕地和雪地牽引(左胎肩和干路面轉(zhuǎn)彎性能(右胎肩設(shè)計(jì),可將其任意一側(cè)朝外安裝。圖1N i k aA v a t

20、a r系列輪胎示意V e e橡膠股份有限公司將N i k a聯(lián)合品牌添加到其在美國的乘用輪胎陣容。N i k aA v a t a r系列全天候輪胎具有“雙重性”技術(shù)設(shè)計(jì)的非對稱胎面花紋,可安裝于需要干路面轉(zhuǎn)彎性能或濕地和雪地牽引性能輪胎的地方,均不影響直線加速或制動特性。V e e橡膠美國公司銷售和市場經(jīng)理P a t r i c k H y l a n d說:“司機(jī)可以根據(jù)其駕駛偏好定制輪胎。”該款輪胎共有如下23個規(guī)格。13英寸:165/70R1379T,175/70R1382T和185/70R1386T。14英寸:175/65R1482T,175/70R1488T,185/60R1482T,185/65R1486H, 1