無內(nèi)胎輪胎氣密層膠的配方優(yōu)化

袁東昌，趙燕眀，董曉斌，王 卿

（1.青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266042；2.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

氣密層不僅保證輪胎充氣壓力，還保護(hù)輪胎內(nèi)部骨架材料和膠層免受大氣中氧、臭氧和水等的侵蝕，有利于延長(zhǎng)輪胎使用壽命。胎里露線是無內(nèi)胎工程機(jī)械輪胎較為常見的外觀質(zhì)量缺陷，該缺陷不僅會(huì)降低輪胎胎體強(qiáng)度，還會(huì)增大輪胎行駛時(shí)胎體簾線與膠料間的摩擦生熱，從而影響輪胎的使用性能。本工作對(duì)無內(nèi)胎輪胎氣密層膠配方進(jìn)行優(yōu)化，以改善膠料的流動(dòng)性能及硫化特性等，從而減少輪胎胎里露線問題，提高輪胎的外觀質(zhì)量和延長(zhǎng)使用壽命。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號(hào)SMR20，印度尼西亞產(chǎn)品；氯化丁基橡膠（CIIR），牌號(hào)301，上海兵穎實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；炭黑N330和N660，河北大光明實(shí)業(yè)集團(tuán)產(chǎn)品。

1.2 配方

膠料配方以12-16.5 RG500無內(nèi)胎工業(yè)車輛輪胎氣密層膠配方為例。

生產(chǎn)配方：NR，10；CIIR ，90；丁基再生橡膠，10；炭黑N330，15；炭黑N660，25；芳烴油，10；氧化鎂，0.5；硫黃，1；促進(jìn)劑CZ，1.5；促進(jìn)劑DM，2；其它，15。

試驗(yàn)配方（與生產(chǎn)配方相比，軟化劑用量減小，硫化體系適當(dāng)調(diào)整）：NR，10；CIIR，90；丁基再生橡膠，10；炭黑N330，15；炭黑N660，25；芳烴油，4；氧化鎂，0.5；硫黃，1；促進(jìn)劑CZ，1.2；促進(jìn)劑DM，2；促進(jìn)劑TMTD，1；其它，15。

1.3 主要設(shè)備與儀器

XSM-1.5型實(shí)驗(yàn)室智能密閉式煉膠（塑）機(jī)，青島科高橡塑機(jī)械技術(shù)裝備有限公司產(chǎn)品；XK-160型開煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；F370型和GK270型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；HV2-90E型智能型門尼粘度儀，無錫市蠡園電子化工設(shè)備有限公司產(chǎn)品；GT-M2000A型無轉(zhuǎn)子硫化儀和TCS-2000型伺服控制電腦拉力試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；25 t平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉采用2段混煉工藝。一段混煉在密閉式煉膠（塑）機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，加工工藝為：生膠和氧化鋅、硬脂酸等小料→壓壓砣（40 s）→炭黑和芳烴油（30 s）→壓壓砣（30 s）→提壓砣（10 s）→排膠。二段混煉在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行，加工工藝為：一段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→排膠。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉采用2段混煉工藝。一段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40~45 r·min-1，混煉工藝為：生膠和氧化鋅、硬脂酸等小料→壓壓砣（30 s）→1/2炭黑和芳烴油（30 s）→壓壓砣（30 s）→提壓砣（20 s）→排膠。二段混煉在GK270型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，加工工藝為：一段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→壓壓砣（10 s）→提壓砣 →壓壓砣（15 s）→提壓砣（10 s）→壓壓砣（10 s）→提壓砣（10 s）→排膠。

試樣在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，硫化條件為138 ℃×30 min。

1.5 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料性能如表1所示。從表1可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度增大，硫化速度快，硬度和300%定伸應(yīng)力略有升高，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率相當(dāng)，氣密性略好。試驗(yàn)配方膠料性能完全滿足生產(chǎn)要求。

表1 小配合試驗(yàn)?zāi)z料性能

2.2 大配合試驗(yàn)

根據(jù)小配合試驗(yàn)的結(jié)果，確定對(duì)試驗(yàn)配方進(jìn)行大配合試驗(yàn)。為提高膠料加工的安全性能，大配合試驗(yàn)時(shí)在試驗(yàn)配方和生產(chǎn)配方膠料中均添加0.1份防焦劑CTP，大配合試驗(yàn)?zāi)z料性能如表2所示。從表2可以看出，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

表2 大配合試驗(yàn)?zāi)z料性能

2.3 成品輪胎性能

采用試驗(yàn)配方膠料生產(chǎn)了100條12-16.5 RG500無內(nèi)胎工業(yè)車輛輪胎，試驗(yàn)輪胎胎里露線產(chǎn)生率由0.193%降至0.080%。

隨機(jī)抽取其中2條試驗(yàn)輪胎及2條生產(chǎn)輪胎進(jìn)行氣密性試驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果如下。

（1）靜態(tài)充氣試驗(yàn)

試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎在靜態(tài)條件下的充氣試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，試驗(yàn)條件：輪胎充氣壓力550 kPa（標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力）。從表3可以看出，經(jīng)過1個(gè)月后試驗(yàn)輪胎與生產(chǎn)輪胎氣壓變化基本一致，說明采用優(yōu)化的氣密層膠配方不影響輪胎的靜態(tài)氣密性。

表3 成品輪胎靜態(tài)條件下的充氣試驗(yàn)結(jié)果

（2）動(dòng)態(tài)充氣試驗(yàn)

試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎在動(dòng)態(tài)條件下的充氣試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，試驗(yàn)條件：輪胎充氣壓力550 kPa（標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力），負(fù)荷1500 kg，行駛速度20km·h-1。從表4可以看出，試驗(yàn)輪胎與生產(chǎn)輪胎氣壓和外周長(zhǎng)變化基本一致，說明采用優(yōu)化的氣密層膠配方不影響輪胎的動(dòng)態(tài)氣密性。

表4 成品輪胎動(dòng)態(tài)條件下的充氣試驗(yàn)結(jié)果

將其余試驗(yàn)輪胎投放市場(chǎng)，并跟蹤調(diào)查。結(jié)果得出，與生產(chǎn)輪胎相比，試驗(yàn)輪胎的外觀質(zhì)量提高，使用壽命延長(zhǎng)。

3 結(jié)語

通過優(yōu)化氣密層膠配方，我公司生產(chǎn)的無內(nèi)胎輪胎胎里露線問題減少，輪胎使用壽命延長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。