薛丹，沈春和，肖春，羅花娟

( 陜西延長石油集團(tuán)橡膠有限公司，陜西 咸陽 712000)

輪胎成型是將準(zhǔn)備好的內(nèi)襯層、胎體簾布、鋼絲圈、子口布、胎肩墊膠、胎冠、胎側(cè)、帶束層等各種半成品部件在成型機(jī)上按一定標(biāo)準(zhǔn)要求通過一定工藝措施組合成胎坯[1]。自黏性在成型過程中很重要 , 因而也被稱為成型黏性。胎體簾布黏性差，與其直接接觸的內(nèi)襯層、子口布、胎肩墊膠、胎側(cè)的貼合不緊密，硫化成輪胎容易出現(xiàn)層間氣泡，造成降級甚至是報廢[2～5]。目前我公司的胎體黏性隨天然橡膠批次變化波動經(jīng)常出現(xiàn)黏性下降的情況，嚴(yán)重影響輪胎的質(zhì)量穩(wěn)定。適當(dāng)提高胎體簾布的成型黏性是必要的。

本文研究調(diào)整新癸酸鈷、不溶性硫磺用量優(yōu)化全鋼載重子午線輪胎胎體配方。保證膠料與鋼絲的黏合等性能外，提高使用試驗(yàn)配方生產(chǎn)的胎體簾布的成型黏性。并通過膠料表面黏性分析儀來驗(yàn)證成型黏性。通過輪胎機(jī)床試驗(yàn)及裝車路試的驗(yàn)證試驗(yàn)配方的性能可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

天然橡膠 SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；炭黑，韓城黑貓?zhí)亢谟邢挢?zé)任公司產(chǎn)品；白炭黑，山西同德化工有限公司；新癸酸鈷，江陰市三良化工有限公司；不溶性硫磺cure，伊士曼化學(xué)有限公司，0.25+6+12×0.225鋼絲簾線，貝卡爾特（重慶）鋼簾線有限公司，其余產(chǎn)品市售。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：SMR20 100，炭黑56，新癸酸鈷 0.5，不溶性硫磺HDOT20 5，其他 17.8。

試驗(yàn)配方： SMR0 100， 炭黑56，白炭黑6，新癸酸鈷1.0，不溶性硫磺HDOT20 4.5，其他17.8。

1.3 主要設(shè)備

XK-150 型開煉機(jī)，廣東省湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；BB2 型密煉機(jī)、BB430 型密煉機(jī)，日本株式會社神戶制鋼所產(chǎn)品；F270 型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；XLB-D 型平板硫化機(jī)，湖州宏僑橡膠機(jī)械有限公司；載重輪胎耐久高速試驗(yàn)機(jī)（TJR-2-TB(Y)），天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品；TCS-2000 型電子拉力試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品、MV2000 型門尼黏度儀和MDR2000 型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技公司產(chǎn)品；EPLEXOR500 動態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA），德國GABO 產(chǎn)品；膠料表面黏性分析儀，特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 試驗(yàn)制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉工藝分2 段進(jìn)行，一段混煉工藝在BB2 型密煉機(jī)中進(jìn)行，終煉混煉工藝在XK-150 型開煉機(jī)上進(jìn)行。

一段混煉混煉工藝：天然膠、→壓砣（30 s）→炭黑、氧化鋅、防老劑，其他除硫磺/ 促進(jìn)劑外小料→壓砣（30 s）→提砣（10 s）→壓砣（30 s）→壓砣→排膠（140 ℃或135 s）；終煉混煉工藝為：一段母膠→加不溶性硫磺、促進(jìn)劑等→下片（混煉溫度低于100 ℃）。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉工藝分3 段進(jìn)行，一段和二段混煉在BB430 型密煉機(jī)中進(jìn)行，終煉混煉在F270型密煉機(jī)中進(jìn)行。

一段混煉工藝為：生膠、部分炭黑、氧化鋅、防老劑等化工材料（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均為50 r.min-1）→壓砣（60 s）→排膠（160 ℃或155 s）；二段混煉工藝為：一段母膠、剩余炭黑、新癸酸鈷等化工材料（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均為45 r.min-1）→壓砣（60 s）→排膠（140 ℃或155 s）；終煉混煉工藝為：二段母膠、不溶性硫磺、促進(jìn)劑、黏合劑等（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均為20 r.min-1）→排膠（105 ℃或110 s）。

1.5 性能測試

各項(xiàng)性能測試均按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗(yàn)

小配合實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 和表2 所示。

表1 小配合試驗(yàn)?zāi)z料硫化特性

表2 小配合試驗(yàn)硫化膠物理性能

從表1 和表2 可以看出，與生產(chǎn)配方的膠料相比，試驗(yàn)配方的黏合力明顯優(yōu)于生產(chǎn)配方。試驗(yàn)配方的300% 定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、硬度等物理性能接近。試驗(yàn)配方的老化性能及流變性能與生產(chǎn)配方相當(dāng)。

2.2 大配合試驗(yàn)

從表3 和表4 可以看出，車間試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果趨勢基本一致。與生產(chǎn)配方相比，試驗(yàn)配方的門尼黏度高2～3 個值，t10延長1.57 min。這主要是試驗(yàn)配方中白炭黑的凝膠效應(yīng)導(dǎo)致門尼黏度升高；試驗(yàn)配方的黏合力提升，主要原因是試驗(yàn)配方增加新癸酸鈷的用量。

2.3 工藝性能

從工區(qū)使用情況來看，使用試驗(yàn)配方的胎體大卷單面貼PE 墊布存放15 天后，裁斷為胎體大卷，停放3 天后使用。試驗(yàn)配方黏性明顯優(yōu)于相同工藝條件下使用生產(chǎn)配方生產(chǎn)的胎體。

另外取使用生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方的胎體大卷各3份樣品，每個樣品尺寸為300 mm×20 mm。分別停放3、7、15 天后進(jìn)行滾球法黏性測試，測試結(jié)果如表5 所示。小球在胎體上滾動的距離約短，黏性越好。

表5 胎體大卷黏性數(shù)據(jù)

由表5 可以看出，停放3 天、7 天、15 天后使用試驗(yàn)配方的胎體簾布工藝黏性比生產(chǎn)配方的胎體黏性分別提高14.9%、31.7%、45%。停放時間越長，試驗(yàn)配方的黏性保持優(yōu)勢越明顯。主要原因可能是：

（1）白炭黑表面可與許多小分子有機(jī)物發(fā)生吸附作用，尤其是胺類小分子有機(jī)物。

（2）增加癸酸鈷有利于簾布表面黏性提升。

（3）減少不溶性硫磺用量，降低其析出的風(fēng)險。

2.4 成品性能

采用試驗(yàn)胎體配方生產(chǎn)12R22.5-18PR 全鋼載重子午線輪胎，按GB/T4501—2008 進(jìn)行常規(guī)耐久性試驗(yàn)。測試結(jié)果如表6 所示。

表6 12R22.5 輪胎耐久測試試驗(yàn)結(jié)果

由表6 可以看出，使用試驗(yàn)胎體配方制造的輪胎室內(nèi)耐久性能與生產(chǎn)胎體配方制造的輪胎性能相當(dāng)。

3 結(jié)論

增加白炭黑和新癸酸鈷，同時減少不溶性硫磺用量，胎體配方的黏合力和物理機(jī)械性能基本保持不變，胎體簾布的工藝黏性明顯提升，通過室內(nèi)機(jī)床及實(shí)車試驗(yàn)，試驗(yàn)胎體配方滿足輪胎性能要求。