18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的開發

劉 娟，高 利，許新安

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

堆高機、正面吊以及龍門吊等港口環境作業車輛用工程機械輪胎因承載高負荷及原地頻繁扭轉等原因，對胎面膠剛性、生熱和耐磨性能的要求非常高[1-2]，尤其是18.00R25以上規格港口專用工程機械輪胎的使用壽命一直是困擾工程機械子午線輪胎企業的技術難題。

為延長我公司18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎的使用壽命，提高胎面膠的性能，本工作對國外知名品牌18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎進行胎面膠組成分析和物理性能測試，確定所開發胎面膠配方的目標值，并按此目標值完成配方初期開發，后續對該規格輪胎的低溫硫化工藝進行優化，使采用新胎面膠配方和優化硫化工藝條件的18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎達到競品輪胎水平。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國進口產品；炭黑N234和N220，卡博特化工（天津）有限公司產品；白炭黑，索爾維精細化工添加劑（青島）有限公司產品；辛基增粘樹脂SL1801，華奇（中國）化工有限公司產品；硫黃，榮成市崖頭新莊化工廠產品。

1.2 生產配方

NR 100，炭黑N220 40，白炭黑 15，氧化鋅 4，硬脂酸 3，辛基增粘樹脂 3，防護蠟1.5，防焦劑CTP 0.3，防老劑4020 2，防老劑RD 0.5，硫黃 1.2，促進劑TBBS 1.1。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，上海橡膠機械廠產品；GK400型和GK255型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；XLB-Q型400×400×2平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產品；Roell Z010型拉力機，德國Zwick公司產品；EPLEXOR 500N型動態粘彈譜分析（DMA）儀，德國GABO公司產品。

1.4 試樣制備

膠料采用四段混煉工藝混煉，一至三段混煉采用GK400型密煉機，終煉膠混煉使用GK255型密煉機。一段混煉轉子轉速為50 r·min-1，混煉工藝為：加入橡膠、70%的炭黑、白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、增粘樹脂、防護蠟和防老劑混煉至135 ℃，提壓砣，繼續混煉至155 ℃，排膠；二段混煉轉子轉速為45 r·min-1，混煉工藝為：加入一段混煉膠、30%的炭黑混煉至130 ℃，提壓砣，繼續混煉至155℃，排膠；三段混煉轉子轉速為40 r·min-1，混煉工藝為：加入二段混煉膠混煉至120 ℃，提壓砣，繼續混煉至150 ℃，排膠；終煉膠混煉轉子轉速為20 r·min-1，混煉工藝為：加入三段混煉膠、硫黃、促進劑和防焦劑，混煉30 s，提壓砣，然后繼續混煉35 s，提壓砣，繼續混煉至105 ℃，排膠，總混煉時間約為150 s。

1.5 測試分析

各項性能均按相應國家標準進行測試。

2 競品剖析及配方研發

競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠配方組分及所開發配方目標值見表1。競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的物理性能及所開發配方目標值見表2。

表1 競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠配方組分及所開發配方目標值 份

表2 競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的物理性能及所開發配方目標值

由表1和2可知，競品輪胎胎面膠配方生膠體系采用全NR，補強體系采用炭黑＋白炭黑，膠料具有很高的拉伸強度和中等拉斷伸長率。

通過大配合試驗優選出開發配方為：NR 100，炭黑N234 45，白炭黑 8，氧化鋅 3.5，硬脂酸 2，辛基增粘樹脂 1，防護蠟 1.5，防老劑4020 1，防老劑RD 0.5，防焦劑CTP 0.3，硫黃 1.4，促進劑TBBS 1.4，促進劑DPG-80 0.3。

開發配方與生產配方胎面膠的硫化特性和物理性能對比見表3。

表3 開發配方與生產配方胎面膠的硫化特性和物理性能對比

從表3可以看出：與生產配方膠料相比，開發配方膠料的t10延長，t90縮短；邵爾A型硬度、100%，300%和500%定伸應力及拉伸強度均有所提升，壓縮疲勞溫升降低，但60 ℃下的損耗因子增大。

3 硫化工藝優化

為進一步降低開發配方膠料的生熱，并提高其強度和模量，對18.00R25港口輪胎的硫化工藝進行優化[3]，具體為：將硫化外溫蒸汽溫度由143℃降至135 ℃；硫化工序排壓點統一按氣泡點時間的1.2倍取值，優化后氣泡點時間延長了38 min，相應總硫化時間延長了45 min；胎面最底層膠料過硫化程度降低約27%。

4 成品輪胎胎面膠物理性能

采用開發配方胎面膠試制18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎，對其胎面膠物理性能進行測試，并與生產輪胎進行對比，結果見表4。

從表4可以看出：與生產輪胎相比，開發配方＋原硫化工藝輪胎胎面膠的邵爾A型硬度、100%定伸應力、300%定伸應力和拉伸強度均提高；開發配方＋優化硫化工藝輪胎胎面膠的邵爾A型硬度、100%定伸應力、300%定伸應力和拉伸強度均進一步提高，且60 ℃下損耗因子明顯減小，各項性能達到預期目標值，與競品輪胎水平相當。

表4 開發配方輪胎和生產配方輪胎胎面膠物理性能對比

5 結論

（1）對競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎進行胎面膠物理性能和化學組分剖析，并通過分析數據確定開發配方的目標值。

（2）采用參照競品輪胎開發的胎面膠配方，并對輪胎的硫化工藝進行優化，可使18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的物理性能達到預期目標值，與競品輪胎水平相當。