CN102146174A - 轿车轮胎的胶料配方及生产方法 - Google Patents

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刘瑞强
崔淑芳
王振太
臧运衡
井同印
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Abstract

本发明涉及一种轮胎橡胶的配方，尤其涉及一种轿车轮胎的胶料配方。本发明的轿车轮胎的胶料配方，其配方按以下重量配比：生胶料110-140份、补强剂60-110份、环保芳烃油10-15份、活性剂2-3份、防老剂2-4份、微晶蜡1-2份、促进剂2-5份、硫化剂2-2.5份。本发明的轮胎，其安全性大大提高，降低了油耗，该设计满足了汽车轮胎的环保、安全及节能的要求。

Description

轿车轮胎的胶料配方及生产方法
技术领域
本发明涉及一种轮胎橡胶的配方，尤其涉及一种轿车轮胎的胶料配方。
背景技术
目前轮胎的胎面胶配置主要包括天然胶、顺丁胶、丁苯胶、补强炭黑、均匀剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂、防护蜡、促进剂、硫磺和防焦剂等。胎面胶与地面接触，要求具备耐磨耗，缓和冲击，防滑，驱动和制动作用。传统的轮胎，所用的原材料很多已无法满足欧盟REACH法规等的要求；而且胎面胶配方，其耐磨性、安全性和滚动阻力互相牵制，无法达到综合平衡。譬如，使用超耐磨炉黑可以提高胎面胶的耐磨性，可是随之而来的问题是，由于超耐磨炉黑粒子细，在炼胶的过程中不易在胶料中分散，会造成胶料的不均匀，降低胶料性能；同时，由于这种细粒子炉黑的存在，使得胎面胶在半成品加工过程中滚动阻力大、生热多，会耗费大量燃油，直接增加运输成本。
当前形势下，人们的环保意识越来越强，保护环境和节约能源的问题日益受到国际社会的重视。随着汽车工业的飞速发展，对汽车轮胎环保性要求也越来越高，安全、环保、绿色轮胎已成为世界轮胎发展的主题和方向。为适用国内外市场的需要，满足欧盟REACH法规的要求，环保性能和高速安全节能性能的轮胎成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种轿车轮胎的胶料配方，其轮胎的环保性能和耐用性能大大提高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其配方按以下重量配比：生胶料110-140份、补强剂60-110份、环保芳烃油10-15份、活性剂2-3份、防老剂2-4份、微晶蜡1-2份、促进剂2-5份、硫化剂2-2.5份。
本发明的配方通过并用多种成分，使胎面胶料具有良好的抗刺扎性能，并具有较高的定伸应力、低生热性和热稳定性、良好的耐磨性能，使用该轮胎在泥土、沙石路面行驶时抗刺扎性能良好，在公路条件使用时生热低、热稳定性好、使用寿命长。
生胶料并用溶聚丁苯胶和顺丁胶，溶聚丁苯胶和顺丁胶重量配比为80∶20，控制顺丁胶的用量，提高轮胎的耐磨性。在设计中，生胶体系利用了原材料溶聚丁苯胶的抗湿滑性、滚动阻力和磨耗平衡的特点。
补强剂并用N220炭黑、高分散白炭黑和硅烷偶联剂Si-75，N220炭黑、高分散白炭黑、硅烷偶联剂Si-75重量配比依次为2-6∶10-14∶1。因为在阻力大的路面、无水的干路面上或下小雨的路面上及无ABS刹车***的车辆上，并用部分白炭黑的胎面胶比填充纯炭黑的胎面胶，可以降低滚动阻力，提高对路面的抓着力，提高抗撕裂性，减少崩花掉块。
活性剂并用硬脂酸和活性氧化锌，硬脂酸和活性氧化锌重量配比为3∶2-9。因为胎面面部较厚，在配方中使用了抗热硫化活性剂来提高胎面硫化过程中的抗返原性能，保证其内外硫化程度均一，获得硫化程度的匹配。活化体系采用活性氧化锌和硬脂酸，它们相互反应产生自由基，改善硫化性能。
防老剂并用防老剂RD和防老剂4020，防老剂RD和防老剂4020重量配比为1∶1。防老剂4020有着优良的抗氧、抗臭氧、抗屈挠作用，防老剂RD对热氧老化效果极佳，微晶蜡能在胎面胶上形成一层保护膜，并且在轮胎使用的整个周期内不断迁出保护胎面，同时可以提高轮胎的防滑性能。并用体系使硫化胶的抗臭氧龟裂等性能显著提高。
促进剂并用促进剂NS、促进剂DM和促进剂D，按重量配比，促进剂NS为1.0-2份、促进剂DM为0-0.8份、促进剂D为1-2.2份。低硫高促硫体系的配合使用，在降低顺丁胶交联密度进而减小轮胎使用过程中崩花掉块风险的同时，可以提高轮胎胎面胶的定伸应力，保证胎面胶与胎体的整体结合性能。
环保安全节能轿车轮胎全套配方在设计时，充分考虑欧盟一系列法规及***环境署提出的清洁生产的要求，对胶料中存在致癌、致突变、具有持久生物蓄积性和毒性物质的原材料进行替换，全部调整为环保胶料。而胎面胶则是影响轮胎的安全操控性、油量消耗及轮胎寿命的重要因素。采用新的聚合物体系、补强体系和硫化体系，使胎冠胶配方综合物理性能优异，提高了轮胎的安全性能，并降低油耗。
本发明的另一个目的是提供一种上述胶料配方的生产方法，包括如下步骤：
(1)在密炼机内加入全部溶聚丁苯胶、顺丁胶、高分散白炭黑、硅烷偶联剂Si-75和部分N220炭黑；
(2)在压力为165bar、转速为45rpm的条件下加压混炼，50秒后提坨一次；
(3)混炼至120℃，升上顶栓，加入环保芳烃油、防老剂、硬脂酸和微晶蜡；
(4)加压混炼至155℃排料，得到一段母炼胶，停放16小时后，再进入同样条件的密炼机；
(5)加入剩余的炭黑N220、活性氧化锌，加压混炼30秒后提坨一次，并保持5秒；
(6)继续混炼至150℃排料，得到二段母炼胶，再停放16小时；
(7)进入转速为20rpm、压力为165bar的密炼机内加压混炼30秒后，加入全部硫化剂、促进剂；
(8)升降上顶栓，反复压料，控制在105℃排料，即得终炼胶。
为适用欧盟REACH法规及清洁生产的要求，对半钢高性能轮胎所用全套配方胶料中存在致癌、致突变、具有持久生物蓄积性和毒性物质的原材料进行替换，全部调整为环保胶料，其中现有技术中所用的“充油丁苯胶SBR1712、芳烃油、石蜡油”含有多稠环芳烃，具有较高的毒性和致癌性；“塑解剂B”主要成分为五氯硫酚，具有致癌性；“氧化锌”是一种无机活性剂，轮胎磨损后对水质有污染，属生态毒性，需要减量使用，等等。因此本发明中分别用“环保充油丁苯胶SBR1723、环保芳烃油、环保环烷油、环保塑解剂P-40、环保氧化锌”进行替代，以满足PAHs的最大限量标准，即苯并(a)芘(Bap)＜1mg/kg；8项PAHs总和＜10mg/kg。并且对配方中加工助剂用量、硫化体系及压料工艺做了相应的调整，从而满足胶料的加工性能和物理性能。
本发明的轮胎，其安全性大大提高，降低了油耗，该设计满足了汽车轮胎的环保、安全及节能的要求。
具体实施方式
实施例1
本发明的轮胎胶料的配方按以下重量配比：生胶料110份、补强剂60份、环保芳烃油10份、活性剂2份、防老剂2份、微晶蜡1份、促进剂2份、硫化剂2份。
生胶料并用溶聚丁苯胶和顺丁胶，其重量配比为溶聚丁苯胶88份、顺丁胶22份。补强剂并用N220炭黑、高分散白炭黑和硅烷偶联剂Si-75，其重量配比为N220炭黑8份、高分散白炭黑48份、硅烷偶联剂Si-75为4份。活性剂并用硬脂酸和活性氧化锌，其重量配比为硬脂酸1份和活性氧化锌1份。防老剂并用防老剂RD和防老剂4020，其重量配比为防老剂RD为1份和防老剂4020为1份。促进剂并用促进剂NS和促进剂D，按重量配比，促进剂NS为1份、促进剂D为1份。
该配方在0℃时Tan Delta＝0.815，说明胶料抗湿滑性能优异，在60℃时Tan Delta＝0.153，说明轮胎的滚动阻力较低。明显优于常用的普通配方(0℃时Tan Delta＝0.411，60℃时Tan Delta＝0.254)。所以该胎冠胶配方综合物理性能优异，在滚动阻力、耐磨性能和抗湿滑性能方面取得了综合平衡。
本发明的胶料配方的生产方法，包括如下步骤：
(1)在密炼机内加入全部溶聚丁苯胶、顺丁胶、高分散白炭黑、硅烷偶联剂Si-75和部分N220炭黑；
(2)在压力为165bar、转速为45rpm的条件下加压混炼，50秒后提坨一次；
(3)混炼至120℃，升上顶栓，加入环保芳烃油、防老剂、硬脂酸和微晶蜡；
(4)加压混炼至155℃排料，得到一段母炼胶，停放16小时后，再进入同样条件的密炼机；
(5)加入剩余的炭黑N220、活性氧化锌，加压混炼30秒后提坨一次，并保持5秒；
(6)继续混炼至150℃排料，得到二段母炼胶，再停放16小时；
(7)进入转速为20rpm、压力为165bar的密炼机内加压混炼30秒后，加入全部硫化剂、促进剂；
(8)升降上顶栓，反复压料，控制在105℃排料，即得终炼胶。
实施例2
本发明的轮胎胶料的配方按以下重量配比：生胶料140份、补强剂110份、环保芳烃油15份、活性剂3份、防老剂4份、微晶蜡2份、促进剂5份、硫化剂2.5份。
生胶料并用溶聚丁苯胶和顺丁胶，其重量配比为溶聚丁苯胶112份、顺丁胶28份。补强剂并用N220炭黑、高分散白炭黑和硅烷偶联剂Si-75，其重量配比为N220炭黑33份、高分散白炭黑71.5份、硅烷偶联剂Si-75为5.5份。活性剂并用硬脂酸和活性氧化锌，其重量配比为硬脂酸0.75份和活性氧化锌2.25份。防老剂并用防老剂RD和防老剂4020，其重量配比为防老剂RD为2份和防老剂4020为2份。促进剂并用促进剂NS、促进剂DM和促进剂D，按重量配比，促进剂NS为2份、促进剂DM为0.8份、促进剂D为2.2份。
其它同实施例1。
实施例3
本发明的轮胎胶料的配方按以下重量配比：生胶料120份、补强剂80份、环保芳烃油12份、活性剂2.5份、防老剂2.5份、微晶蜡1.5份、促进剂4份、硫化剂2.3份。
生胶料并用溶聚丁苯胶和顺丁胶，其重量配比为溶聚丁苯胶96份、顺丁胶24份。补强剂并用N220炭黑、高分散白炭黑和硅烷偶联剂Si-75，其重量配比为N220炭黑20份、高分散白炭黑55份、硅烷偶联剂Si-75为5份。活性剂并用硬脂酸和活性氧化锌，其重量配比为硬脂酸0.7份和活性氧化锌1.8份。防老剂并用防老剂RD和防老剂4020，其重量配比为防老剂RD为1.25份和防老剂4020为1.25份。促进剂并用促进剂NS、促进剂DM和促进剂D，按重量配比，促进剂NS为1.5份、促进剂DM为0.5份、促进剂D为2份。
其它同实施例1。

Claims (7)

1.一种轿车轮胎的胶料配方，其特征在于，其配方按以下重量配比：生胶料110-140份、补强剂60-110份、环保芳烃油10-15份、活性剂2-3份、防老剂2-4份、微晶蜡1-2份、促进剂2-5份、硫化剂2-2.5份。
2.根据权利要求1所述的轿车轮胎的胶料配方，其特征在于，生胶料并用溶聚丁苯胶和顺丁胶，溶聚丁苯胶和顺丁胶重量配比为80∶20。
3.根据权利要求1所述的轿车轮胎的胶料配方，其特征在于，补强剂并用N220炭黑、高分散白炭黑和硅烷偶联剂Si-75，N220炭黑、高分散白炭黑、硅烷偶联剂Si-75重量配比依次为2-6∶10-14∶1。
4.根据权利要求1所述的轿车轮胎的胶料配方，其特征在于，活性剂并用硬脂酸和活性氧化锌，硬脂酸和活性氧化锌重量配比为3∶2-9。
5.根据权利要求1所述的轿车轮胎的胶料配方，其特征在于，防老剂并用防老剂RD和防老剂4020，防老剂RD和防老剂4020重量配比为1∶1。
6.根据权利要求1所述的轿车轮胎的胶料配方，其特征在于，促进剂并用促进剂NS、促进剂DM和促进剂D，按重量配比，促进剂NS为1.0-2份、促进剂DM为0-0.8份、促进剂D为1-2.2份。
7.一种采用权利要求1-6任一权利要求所述配料的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在密炼机内加入全部溶聚丁苯胶、顺丁胶、高分散白炭黑、硅烷偶联剂Si-75和部分N220炭黑；
(2)在压力为165bar、转速为45rpm的条件下加压混炼，50秒后提坨一次；
(3)混炼至120℃，升上顶栓，加入环保芳烃油、防老剂、硬脂酸和微晶蜡；
(4)加压混炼至155℃排料，得到一段母炼胶，停放16小时后，再进入同样条件的密炼机；
(5)加入剩余的炭黑N220、活性氧化锌，加压混炼30秒后提坨一次，并保持5秒；
(6)继续混炼至150℃排料，得到二段母炼胶，再停放16小时；
(7)进入转速为20rpm、压力为165bar的密炼机内加压混炼30秒后，加入全部硫化剂、促进剂；
(8)升降上顶栓，反复压料，控制在105℃排料，即得终炼胶。
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