輕型載重輪胎聚酯簾線胎體簾布膠的配方優(yōu)化設(shè)計

姚 舫

（徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

相較于錦綸簾線，聚酯簾線具有形變小、模量高的特性[1]，可適用部分規(guī)格的輪胎。尤其對于輕型載重輪胎，要求其在行駛過程中胎體變形小，安全性和耐久性能良好，使用壽命長。因此，對于輕型載重輪胎來說，聚酯簾線是非常理想的骨架材料[2]。

我公司生產(chǎn)的部分輕型載重輪胎在市場上出現(xiàn)胎體早期脫空和簾布脫層現(xiàn)象[3-4]。為了解決這一問題，本工作對輕型載重輪胎胎體簾布膠的配方進行優(yōu)化，以提高胎體簾布膠與聚酯簾線和胎面膠的粘合力，降低胎體生熱，從而提高輪胎的高速性能。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號1502，中國石油撫順石化分公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，南京揚子石化有限公司產(chǎn)品；炭黑N330和N660，河北龍星化工有限公司產(chǎn)品；增粘樹脂，聊城寶和化學科技有限公司產(chǎn)品；增粘劑，淄博鑫樂化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

胎體簾布膠優(yōu)化試驗配方和生產(chǎn)配方見表1。

表1 配方 份

與生產(chǎn)配方相比，試驗配方中優(yōu)化了生膠體系，調(diào)整了補強體系炭黑N660用量，增大了增粘體系用量。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XSM-1.5型智能實驗室密煉機，青島科高橡塑機械技術(shù)裝備有限公司產(chǎn)品；F370型和GK270型密煉機，大連橡膠塑料機械股份有限公司產(chǎn)品；25 t平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產(chǎn)品；MDR2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品；TCS-2000型伺服控制電腦拉力試驗機和GT-RH-2000型壓縮生熱機，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗膠料采用兩段混煉工藝，均在小型智能實驗室密煉機中進行。一段混煉初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠、氧化鋅和硬脂酸等小料→壓壓砣（25 s）→轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為45 r·min-1→炭黑→壓壓砣（20 s）→提壓坨→壓壓砣（20 s）→提壓砣（15 s）→操作油→壓壓砣（20 s）→提壓砣（10 s）→壓壓砣→排膠（165 ℃）。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→混煉10 s→壓壓砣（15 s）→提壓坨→硫黃和促進劑→壓壓砣（20 s）→提壓坨（5 s）→壓壓砣→排膠（103 ℃）。

大配合膠料采用兩段混煉工藝。一段混煉在F370型密煉機中進行，初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠、氧化鋅和硬脂酸等小料→壓壓砣（25 s）→轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為45 r·min-1→炭黑→壓壓砣（25 s）→提壓坨→壓壓砣（20 s）→提壓砣（15 s）→操作油→壓壓砣（20 s）→提壓砣（10 s）→壓壓砣→排膠（165 ℃）。二段混煉在GK270型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→混煉10 s→壓壓砣（15 s）→提壓坨→硫黃和促進劑→壓壓砣（20 s）→提壓坨（5 s）→壓壓砣→排膠（103 ℃）。

膠料在平板硫化機上硫化，硫化條件為143℃/10 MPa×40 min。

1.5 性能測試

各項性能均按相應的國家標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗

小配合試驗結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出：試驗配方A和B膠料的H抽出力由生產(chǎn)配方膠料的193.7 N分別提高至240.2和231.6 N，分別提升了24%和20%；覆膠率也由生產(chǎn)配方膠料的71%分別提高到84%和81%，壓縮溫升由生產(chǎn)配方膠料的30.5 ℃分別下降至24.5和26.7℃，拉伸強度和拉斷伸長率較生產(chǎn)配方膠料都有所提升。試驗配方A和B膠料的老化后綜合性能也優(yōu)于生產(chǎn)配方膠料。

表2 小配合試驗結(jié)果

綜合考慮，選取試驗配方A進行大配合試驗。

2.2 大配合試驗

考慮到膠料在加工過程中的安全性，在進行大配合試驗時在試驗配方A中加入0.2份防焦劑CTP，試驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，大配合試驗結(jié)果與小配合試驗結(jié)果基本一致，試驗配方膠料的H抽出力和覆膠量均高于生產(chǎn)配方膠料，而壓縮溫升明顯低于生產(chǎn)配方膠料。

表3 大配合試驗結(jié)果

2.3 成品輪胎高速性能

采用試驗配方A和生產(chǎn)配方胎體簾布膠制備6.50－16-10T2輕型載重輪胎，成品輪胎的胎體粘合力試驗結(jié)果如表4所示。

表4 成品輪胎胎體粘合力試驗結(jié)果 kN·m-1

從表4可以看出，試驗配方成品輪胎的胎體粘合性能明顯優(yōu)于生產(chǎn)配方成品輪胎。

成品輪胎室內(nèi)高速性能試驗結(jié)果見表5和6。

表5 成品輪胎室內(nèi)高速性能試驗基本數(shù)據(jù)

從表5和6可以看出：試驗輪胎胎肩部位在各試驗階段的生熱較生產(chǎn)輪胎平均下降12 ℃；試驗輪胎的高速性能試驗累計行駛時間由生產(chǎn)輪胎的3.6 h延長至4.3 h，時間延長19%，高速性能顯著提高。

將試驗輕型載重輪胎投放市場，經(jīng)過近2年的市場驗證，輪胎未出現(xiàn)胎體早期脫空、簾布脫層等質(zhì)量問題。

3 結(jié)語

通過對聚酯簾線胎體簾布膠的配方優(yōu)化，我公司輕型載重輪胎的胎體粘合性能和輪胎高速性能顯著提升，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，減小了輪胎退賠率，有效提高了公司輕型載重輪胎在市場上的占有率。

表6 成品輪胎高速性能試驗胎肩部位升溫情況