密煉機殘余密封油在全鋼載重子午線輪胎中的應用

2020-07-22 02:23:50薛彬彬陳建軍倪海超李培生

輪胎工業 2020年4期

薛彬彬，陳建軍，倪海超，李培生

（山東華盛橡膠有限公司，山東廣饒 257300）

為保證密煉機運作時的密封性和潤滑性，密煉機轉子與端面密封裝置多采用高壓油潤滑的密封形式[1]。在混煉膠生產過程中產生的混有炭黑、小料和混煉膠的密煉機轉子密封油稱為密煉機殘余密封油（以下簡稱再生油）。再生油不斷累積，數量增大，造成后續處理困難。目前再生油處理方式主要有兩種：一是送到有資質的專業處理公司進行無害化處理，其運輸和處理成本較高，多數企業不采用這種方式；二是直接當廢油處理，由于國家環保無害化要求，現今廢油處理也成為問題[2]。

我公司的再生油處理方式為交付回收再生油的個人或企業進行處理，其處理周期長、損耗較大。為了控制生產成本并響應國家環保無害化要求，降低材料損耗，減少材料浪費，保障材料使用安全性及膠料穩定性，公司研發中心嘗試對再生油進行回收再利用。

本工作主要研究將回收的再生油進行簡單處理后，加入全鋼載重子午線輪胎配方中，探討保持膠料綜合性能不變的情況下盡可能地降低生產成本的可行性。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），20#標準膠，泰國產品；炭黑N326，卡博特（中國）投資有限公司產品；炭黑BL201，山東貝斯特有限公司產品；新癸酸鈷，大連愛柏斯化工股份公司產品；間苯二酚-甲醛樹脂（牌號SL3022）和抗撕裂樹脂（牌號SL6903），華奇（中國）化工有限公司產品；氧化鋅，濰坊奧龍鋅業有限公司產品；硬脂酸，南通凱塔化工科技有限公司產品；防老劑4020和RD，圣奧化學科技有限公司產品；防護蠟，牌號672，青島錦鮮化工有限公司產品；促進劑TBBS和DZ，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品。

1.2 配方

胎體簾布膠：NR 100，炭黑N326 58，氧化鋅 8，防老劑4020 1.5，防老劑RD 0.5，樹脂SL3022 1.5，新癸酸鈷 0.3，不溶性硫黃OT20/促進劑DZ/防焦劑CTP 11.7，再生油變量。

1#—3#配方的再生油用量分別為0，3，5份，其中1#配方為生產配方。

胎面膠：NR 100，炭黑BL201 52，氧化鋅3.5，硬脂酸 2.5，防老劑4020 1.5，防老劑RD 1，樹脂SL6903 2，防護蠟 1，不溶性硫黃OT20/促進劑TBBS/防焦劑CTP 2.72，再生油變量。

4#—6#配方的再生油用量分別為0，3，5份，其中4#配方為生產配方。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機和X（S）M-1.5X（0-120）型智能試驗密煉機，青島科高橡塑機械技術裝備有限公司產品；GK400和GK255型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型無轉子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；XL-800×800×2型平板硫化機，青島光越橡膠機械制造有限公司產品；TD-401A型熱老化試驗箱，江都騰達試驗儀器廠產品；GTTCS-2000型電子拉力機和雙工位輪胎走行試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗

1.4.1.1 胎體簾布膠

一段混煉在X（S）M-1.5X（0-120）型智能試驗密煉機中進行，轉子轉速為70 r·min-1，壓砣壓力為25 MPa。混煉工藝：生膠、均勻劑等小料→壓壓砣（80 s）→炭黑、再生油（80 s）→提壓砣（80 s）→清掃（80 s）→提壓砣（50 s），轉子轉速降為65 r·min-1→排膠（130～140 ℃）；二段混煉在開煉機上進行，一段混煉膠和其他小料過輥6～8次后，薄通6次混煉均勻后下片。

混煉膠硫化在平板硫化機上進行，硫化條件為151 ℃/15 MPa×30 min，硫化膠停放12 h以上進行性能測試。

1.4.1.2 胎面膠

胎面膠混煉和硫化工藝同胎體簾布膠。

1.4.2 大配合試驗

大配合試驗選取輪胎胎體簾布膠進行試制評價，采用4段混煉工藝。前3段混煉均在GK400型密煉機中進行，終煉在GK225型密煉機中進行。

一段混煉密煉機轉子轉速為55 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa。混煉工藝：生膠→壓壓砣（30 s）→1/3炭黑（30 s）→提壓砣（30 s）→排膠[（170±5） ℃]。二段混煉密煉機轉子轉速為55 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa。混煉工藝：一段混煉膠、1/3炭黑、活性劑等小料→壓壓砣（40 s）→提壓砣（30 s）→轉子轉速降為50 r·min-1→排膠[（160±5） ℃]。三段混煉密煉機轉子轉速為50 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa。混煉工藝：二段混煉膠、剩余炭黑和鈷鹽→壓壓砣（30 s）→提壓砣（30 s）→排膠（150 ℃以下）。四段混煉密煉機轉子轉速為30 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa。混煉工藝：三段混煉膠、1/2不溶性硫黃OT20/促進劑DZ/防焦劑CTP→壓壓砣（15 s）→提壓砣（45 s）→剩余1/2不溶性硫黃OT20/促進劑DZ/防焦劑CTP→提壓砣（45 s）→排膠[（110±5） ℃]。

各段混煉膠的停放時間不少于4 h。

1.5 性能測試

1.5.1 硫化特性

硫化特性按照GB/T 16584—1996《橡膠用無轉子硫化儀測定硫化特性》進行測試，測試溫度為151 ℃，振幅為±1°；門尼粘度按照GB/T 1232.1—2000《未硫化橡膠用圓盤剪切粘度計測定第1部分：門尼粘度的測定》進行測試。

1.5.2 物理性能

密度按照GB/T 533—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠密度的測定》進行測試；邵爾A型硬度按照GB/T 531.1—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》進行測試，測量3次，取中位數；拉伸性能按照GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》進行測試，采用Ⅰ型試樣（3個），拉伸速率為500 mm·min-1；撕裂強度按照GB/T 529—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定（褲形、直角形和新月形試樣）》進行測試，測量3個直角形試樣，取中位數；耐老化性能按照GB/T 3512—2014《硫化橡膠或熱塑性橡膠熱空氣加速老化和耐熱試驗》進行測試，老化條件為100 ℃×48 h。

1.5.3 耐久性能

成品輪胎耐久性能按照GB/T 4501—2016《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行測試。

1.5.4 其他性能

其他性能均按相應國家或企業標準測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

再生油（見圖1）大致可以分為兩部分：第1部分為液體和固體的混合物，為純黑色粘流液體狀，由于外觀顏色為純黑，運動粘度檢測無法看清刻度，目視傾倒粘度與重質環烷油接近（冷卻狀態下），此類混合物掛壁嚴重；第2部分為含有較多固體的混合物，非可利用類雜質較多，使用時需先除去雜質。

圖1 再生油

在進行試驗配方膠料性能分析評價試驗時，選取再生油的第1部分和第2部分的混合物，除去雜質后進行配合驗證評價。

2.2 小配合試驗

2.2.1 硫化特性

胎體簾布膠和胎面膠的硫化特性分別見表1和2。

表1 胎體簾布膠硫化特性

從表1可以看出，隨著再生油用量的增大，試驗配方膠料的門尼粘度、FL和Fmax逐漸減小，門尼焦燒時間略有延長，對硫化速度無明顯不利影響。當再生油用量為3份時，膠料的各項硫化特性與生產配方膠料最為接近。從表2可以看出，胎面膠硫化特性試驗結果與胎體簾布膠基本一致。

表2 胎面膠硫化特性

2.2.2 物理性能

胎體簾布膠和胎面膠的物理性能分別見表3和4。

從表3可以看出，隨著再生油用量的增大，試驗配方膠料的定伸應力和撕裂強度逐漸降低，膠料的硬度、拉伸強度、拉斷伸長率、壓縮生熱變化不大。當再生油用量為3份時，膠料基本物理性能與生產配方膠料最為接近。從表4可以看出，隨著再生油用量的增大，試驗配方膠料的耐磨性能和定伸應力略有降低，壓縮生熱減小，拉斷伸長率、壓縮變形率以及耐熱老化性能提高。當再生油用量為3份時，胎面膠物理性能較好。