實心輪胎白色胎面膠配方的開發(fā)

王振玲，孫 濤，王俊英，劉 峰，周寶珍，邢 濤，陳雪梅，仇培超

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

實心輪胎的胎體是實心的，沒有內(nèi)胎和氣密層，不用充氣。實心輪胎具有彈性高、耐磨性能好以及維修費用低、使用壽命長等優(yōu)勢。

為提高耐磨性能，普通實心輪胎胎面膠都使用炭黑補強[1-6]，胎面膠呈黑色，輪胎在制動和轉(zhuǎn)向時與地面摩擦會產(chǎn)生黑色的痕跡和橡膠粉末，污染環(huán)境，尤其對環(huán)境要求高的醫(yī)藥和食品加工行業(yè)是不適用的。為此，我公司開發(fā)了白色實心輪胎胎面膠配方，現(xiàn)將相關情況簡介如下。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR20和3#煙膠片，泰國進口產(chǎn)品。丁苯橡膠（SBR），牌號1502；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化齊魯石油化工公司產(chǎn)品。炭黑N220，山東聚力能源設備有限公司產(chǎn)品。白炭黑，牌號1165MP，福建三明正元化工有限公司提供。鈦白粉，濟南裕興化工有限責任公司產(chǎn)品。白炭黑分散劑，山東陽谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品。防老劑WL，中國臺灣元慶國際貿(mào)易有限公司提供。防老劑4020，圣奧化學科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

參比配方（黑色）：NR（SCR20）45，SBR 40，BR 15，炭黑N220 60，白炭黑 10，RAE油10，防老劑 6，硫化劑 3，其他 8。

試驗配方（白色）：NR（3#煙膠片）80，SBR 20，白炭黑 65，硅烷偶聯(lián)劑Si75 5.2，白色填料14，防老劑 6，硫化劑 5，其他 11。

1.3 主要設備和儀器

F370型和F270型密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司產(chǎn)品；P-200-2-PCT型平板硫化機，磐石油壓工業(yè)（安徽）有限公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；Z005型拉力機和5109型回彈試驗儀，德國ZwickRoell集團產(chǎn)品；DKD-K-16801型自動硬度計，德國Bareiss公司產(chǎn)品；401A型老化箱，上海精密科學儀器有限公司產(chǎn)品；EPLEXOR 500N型動態(tài)粘彈譜分析儀，德國GABO公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

（1）3#煙膠片塑煉工藝。3#煙膠片塑煉在F370型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓力為0.55 MPa，塑煉工藝為：加入生膠→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（145 ℃）。

（2）參比配方混煉工藝。膠料采用三段混煉工藝。一段和二段混煉采用F370型密煉機，一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓力為0.55 MPa，混煉工藝為：加入生膠、小料、炭黑和白炭黑→壓壓砣→提壓砣→油料→壓壓砣、提壓砣2次→混煉均勻，排膠（165 ℃）。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，壓力為0.55 MPa，混煉工藝為：加入一段混煉膠→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（150 ℃）。三段混煉采用F270型密煉機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入二段混煉膠、硫黃和促進劑→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（105 ℃）。

（3）試驗配方混煉工藝。膠料采用三段混煉工藝。一段和二段混煉采用F370型密煉機，一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入塑煉膠、小料、白炭黑、偶聯(lián)劑和白色填料→壓壓砣→提壓砣→油料→壓壓砣（145 ℃保持40 s）→提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入一段混煉膠→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（150 ℃）。三段混煉采用F270型密煉機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入二段混煉膠、硫黃和促進劑→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（105 ℃）。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

膠料的硫化特性如表1所示。從表1可以看出，與參比配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼焦燒時間略有延長，門尼粘度增大，F(xiàn)max增大，t10，t25和t90略有延長，硫化速度略慢，這是因為試驗配方使用了大量白炭黑，對促進劑有吸附作用。

表1 膠料的硫化特性

2.2 物理性能

硫化膠的物理性能見表2，tanδ為損耗因子。

文化是指人類在社會歷史發(fā)展過程中制造的物質(zhì)財富和精神財富的總和,是一個復合體，包括知識、信仰、道德、法律、藝術、風俗以及人作為社會成員而獲得的能力和習慣。班級文化建設是指班級成員創(chuàng)設文化環(huán)境、文化制度、文化關系等來熏陶和培育集體成員的一系列活動，它是班級成員在多種文化相互吸納相互促進的文化過程。它是班級全體師生共同創(chuàng)造的財富，是全體師生共同勞動的結(jié)晶，也是一個動態(tài)的、發(fā)展的系統(tǒng)工程，它的主體是學生。

表2 硫化膠的物理性能

從表2可以看出，與參比配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠老化前后的邵爾A型硬度、100%定伸應力、300%定伸應力、拉伸強度等較高，300%定伸應力與100%定伸應力比值相當，表明白炭黑偶聯(lián)反應較完全。

從表2還可以看出，試驗配方硫化膠60 ℃時的tanδ偏小，撕裂強度較高，DIN磨耗指數(shù)較小，說明膠料生熱較低，耐磨性能較好（實驗室磨耗數(shù)據(jù)僅供參考，具體還要看路試及實際使用情況）。

2.3 日光老化后顏色

2.3.1 戶外停放

試驗配方硫化膠片在戶外停放3.5個月后的照片如圖1所示。從圖1可以看出，經(jīng)過風吹、日曬、雨淋3.5個月后，硫化膠片呈灰白色，并且在彎曲變形的情況下沒有出現(xiàn)裂口現(xiàn)象。

圖1 試驗配方硫化膠片戶外停放3.5個月后照片

2.3.2 室內(nèi)停放

試驗配方硫化膠片在室內(nèi)停放3.5個月后的照片如圖2所示。

圖2 試驗配方硫化膠片室內(nèi)停放3.5個月后照片

從圖2可以看出，硫化膠片在室內(nèi)重疊放置3.5個月后僅有輕微變色跡象，上方暴露的硫化膠片呈淺乳黃色，下方被覆蓋的硫化膠片呈乳白色，二者顏色相差不大。

2.4 輪胎路試

試驗輪胎停放2.5個月后，安裝在我公司成型車間的叉車上使用。試驗輪胎裝車4天后的外觀如圖3—6所示。

從圖3—6整車和單條輪胎的外觀看，試驗輪胎胎面顏色（除去車間地面的污染物）仍保持白色。

圖3 叉車整體外觀

圖4 前輪（18×7-8輪胎）

圖5 后輪（23×9-10輪胎）

圖6 胎面

2.4.2 長時間使用

試驗輪胎裝配叉車實際使用5個月后外觀如圖7所示。從圖7可以看出，車輛行駛5個月后，試驗輪胎耐磨性能良好，整體顏色與黑色胎面輪胎有區(qū)別，尤其是胎側(cè)部位仍能看出白色，胎面部分把表面灰塵稍微擦除一下，仍能看到白色。排除車間地面污染的因素，試驗輪胎行駛5個月后其顏色仍保持白色。

圖7 試驗輪胎裝配叉車實際使用5個月后的外觀

2.4.3 制動痕跡

白色胎面輪胎和黑色胎面輪胎制動時地面痕跡如圖8所示。

從圖8可以看出，黑色胎面輪胎的制動痕跡很明顯，白色胎面輪胎制動時則看不出明顯痕跡。

圖8 輪胎制動時地面痕跡

2.4.4 使用壽命

試驗輪胎裝車使用5個月期間定期統(tǒng)計行駛時間和對應的花紋深度，結(jié)果見表3，左右前輪裝配23×9-10輪胎，左右后輪裝配18×7-8輪胎。試驗輪胎剩余花紋深度與行駛時間的相關性見圖9。

從表3可以看出，試驗輪胎行駛5個月后花紋深度減小了2.6～2.9 mm，平均磨耗1 mm行駛約1 000 h。

表3 累計行駛時間和對應的花紋深度統(tǒng)計結(jié)果

從圖9可以看出，左右前輪和左右后輪輪胎剩余花紋深度與行駛時間均呈線性關系，線性回歸方程分別為y＝-0.001x＋23.328，y＝-0.001x＋23.340，y＝-0.001x＋19.426，y＝-0.001x＋19.176。從回歸方程可以計算得出，剩余花紋深度為2 mm時，左前輪、右前輪、左后輪和右后輪輪胎的預計行駛時間分別為21 328.0，21 340.0，17 426.0和17 176.0 h。

圖9 輪胎剩余花紋深度與行駛時間的相關性

3 結(jié)論

研發(fā)的白色胎面膠無論是工藝性能還是物理性能均能滿足使用要求，采用白色胎面膠生產(chǎn)的實心輪胎經(jīng)在我公司成型車間叉車上裝車試用，結(jié)果表明輪胎制動無印痕，行駛5個月后，除去車間地面的污染物，輪胎胎面保持白色，完全能夠滿足醫(yī)藥和食品加工行業(yè)等特殊場所的使用要求。