CN103254472A - 一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全钢载重子午线轮胎胎面胶，本发明还涉及使用这种胎面胶的工矿型全钢载重子午线轮胎，该胎面胶包括：—橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和丁苯橡胶；—混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑15～60重量份和高分散性白炭黑8～25重量份。基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述以重量份计的辅剂：硅烷偶联剂1～4份；活化剂3～9份；防老剂1～6份；促进剂0.5～2.5份；加工助剂1～2份；普通硫磺0.5～2.5份；抗撕裂助剂1～6份；酚醛增粘树脂1～3.5份。通过使用本发明所述胎面胶料制造的工矿型全钢载重子午线轮胎一方面较好的解决了工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶与轮胎其它部件胶料硫化速度匹配的问题；另一方面，由本发明提供的胎面胶制造的工矿型全钢载重子午线轮胎具有良好的耐磨性、耐疲劳性、耐撕裂性以及耐切割性能。

Description

一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

技术领域

本发明涉及一种全钢载重子午线轮胎胎面胶，尤其涉及一种具有高耐磨性、抗剌扎、耐切割性、抗崩花掉块、抗还原性的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶，本发明还涉及使用该胎面胶的全钢载重子午线轮胎。

背景技术

近年来，随着全球经济发展，在工程建设和矿业生产中所用的运输设备日趋大型化，这导致对工程机械所担负的运载任务的需求急剧增长。由于工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的使用条件及其苛刻，载荷大，转弯多，在胎面与路面的接触过程中易受撞击、刺扎和切割，这对工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的物理性能要求很高。

根据现有文献报道，造成轮胎胎面胶磨耗的机理目前主要有三种概念：

1、磨损磨耗。即轮胎胎面与粗糙路表面产生一种高磨擦系数的一种磨耗。主要是胎面接触坚硬路面划伤并形成撕裂小孔引起的磨耗，如路面越粗糙，胎面胶的强度、刚度越小，则磨耗越强烈。

、“卷曲”磨耗。即轮胎胎面与相对光滑的道路表面摩擦但又存在较高摩擦系数的情况下产生的一种特殊磨耗。这种磨耗只能是在外界路面和被磨胎面的性能达到一定配合下，才能产生，如胶料强度和抗撕裂性能低，胶料在滑动接触区摩擦生热大，促使胶料表层树脂化、发粘致使磨擦强度增大，更能产生这种磨耗。

、疲劳磨耗。磨损磨耗和“卷曲”磨耗都是高强度形式的磨耗。实际上在我国现阶段路况大大改善，主要存在较低强度的磨耗形式，即疲劳磨耗。这种磨耗产生于胎面与道路表面之间摩擦力不甚大、接触应力不很高的条件下，胶料表面磨耗主要是因多次变形生热氧化产生的。疲劳磨耗的主要特点是：因表层多次压缩伸张和剪切变形而受到的机械氧化损坏。由此可见，它与胎面胶的强度、弹性模量、抗疲劳、抗撕裂等性能有关。在疲劳磨耗中，胶料硬度增大，磨耗增大。

目前为止，在公开文献中全钢载重子午线轮胎胎面胶配方虽侧重于解决某方面的胶料物理性能需要。但未能综合平衡胎面胶料各项物理机械性能的关系。

本发明中的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶选用耐磨、抗刺扎性好的胶种；补强剂选用高结构、高补强性炭黑。为提高胎面胶抗崩花掉块、抗刺扎、抗切割、降低生热并用少量白炭黑等；硫化体系选用具有高抗还原性，耐氧性，其硫化胶的强度高，抗撕裂性好，耐动态疲劳以及生热低等优点的平衡硫化体系；多种防老剂并用；为防止因油类增塑剂降低胶料模量和硬度而控制软化剂的选用，如改用可提高胶料的模量和耐磨性的助剂。

发明内容

本发明目的在于设计一种工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶配方以及使用该配方的工矿型全钢载重子午线轮胎。本发明从胎面磨耗与胶料的拉伸强度、模量、抗疲劳性、滞后性、弹性模量等物理机械性能的关系着手，进行配方设计工作。配方中采用全天然橡胶配以平衡抗还原硫化体系，对关键原材料的用量和品种进行反复试验，使该胶料具有配方简单，工艺稳定性良好的特点，使之符合工矿型全钢载重子午线轮胎的工艺和性能要求，磨耗和耐刺扎性能均达到较好水平。

本发明工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶，它包括：

    —橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和丁苯橡胶；

    —混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑15～60重量份和高分散性白炭黑8～25重量份。

所述橡胶组份中，天然橡胶70～100重量份，丁苯橡胶为0～30重量份，且天然橡胶和丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

所述混合填料中，含有补强炭黑的优选配比范围20～55重量份，高分散性白炭黑优选配比范围10～20重量份。

所述的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶，基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述以重量份计的辅剂：

硅烷偶联剂1～4份；活化剂3～9份；防老剂1～6份；促进剂0.5～2.5份；加工助剂1～2份；普通硫磺0.5～2.5份；抗撕裂助剂 1～6份；酚醛增粘树脂1～3.5份。

所述生胶体系选用具有优异的物理机械性能和加工性能的100%天然橡胶，以满足工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶所需的高强力、强撕性和弹性及耐磨性，降低轮胎的生热和改善抗刺扎性能；选用丁苯橡胶具有优异的耐磨性，且耐老化性能优异。

所述补强体系选用高补强炭黑和硅烷改性白炭黑补强的并用体系，高补强炭黑为N115、N121、N234或N330炭黑，硅烷偶联剂为HP669C，白炭黑为高分散型的白炭黑，比表面积为150～220m ² /kg，；采用白炭黑取代部分炭黑的目的是提高胶料的撕裂强度、弹性、耐疲劳性和抗刺扎性和降低动态生热。

所述硫化体系，对天然橡胶来说，其耐热性相对差一些，在高温硫化或长时间过度硫化时会发生硫化返原现象，使胶料的物理机械性能明显下降。通常情况下，人们大都采用低硫高促的半有效硫化体系来提高胶料的耐热性，但不可辟免会使胶料的疲劳性下降。对本发明中工矿型全钢载重子午线轮胎厚制品，配方设计人员希望经长时间硫化后，胶料的各项性能不下降或下降得很小。因此硫化体系拟采用无硫化返原的平衡硫化体系，这样使得工矿型全钢载重子午线轮胎经长时间硫化后，在获得较高热稳定性的同时，仍可获得较好的抗撕裂和抗龟裂增长性能。本发明使用通用型主促进剂CZ，为后效性硫化促进剂，硫化时间短，抗焦烧性能优良，加工安全。操作温度下安全，具有抗焦烧性强、定伸强度高、低毒高效的优异综合性能。

所述防老体系选用RD、4020等防老剂加抗臭氧防护蜡并用。防老剂RD、4020具有优异的抗臭氧老化和抗屈挠龟裂性，对热氧、天候老化也有较好的作用，并有抑制铜、锰等有害金属催化老化作用。与微晶防护蜡并用，能增强对静态的防护效果。

所述加工助剂，操作油尽可能少用，同时加入增塑剂A或酚醛增粘树脂（目的少加操作油），以有利于各组分混炼的均匀分散和挤出均匀。

所述抗撕裂助剂，根据工矿型全钢载重子午线轮胎的抗撕裂、耐磨耗性能要求，在所述配方中加入抗撕裂助剂，主体为带功能基团的烃类树脂，可明显改善轮胎胎面花纹沟的抗开裂性和抗断裂性,可明显提高制品老化后的撕裂强度以及扯断伸长率，延长了混炼胶焦烧时间，对加工安全有利。

本发明还涉及使用上述胎面胶配方的工矿型全钢载重子午线轮胎，采用本发明轮胎胎面胶的工矿型全钢载重子午线轮胎硫化速度匹配，硫化程度均匀，较好的解决了工矿型全钢载重子午线轮胎胎面较厚，靠近模具部分易过硫的问题；另外，采用本发明的胎面胶的工矿型全钢载重子午线轮胎具有良好的耐磨性、耐疲劳性、耐撕裂性以及耐切割性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。以下实施例中所述份数均为重量份。

实施例1

    工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶由下表1组份构成：

表1

天然橡胶NR	100
		炭黑N234	37
白炭黑	15
		硅烷偶联剂（50%）	3
氧化锌	3.5
		硬脂酸	2
增塑剂A	1
		防老剂	5
普通硫磺	1
		促进剂CZ	1.4

    依照本方法生产出的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的物理性能如下表2所示：

表2

撕裂强度(kN/m)	96
		硬度    HA	63
300%定伸应力(MPa)	13.2
		500%定伸应力(MPa)	25.2
拉伸强度(MPa)	28.0
		扯断伸长率%	548
阿克隆磨耗体积	0.266
		耐刺扎性能(失重%)	2.85

实施例2

    工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶由下表3组份构成：

表3

天然橡胶NR	100
		炭黑N115	36
白炭黑	15
		硅烷偶联剂（50%）	3
氧化锌	3.5
		硬脂酸	2
增塑剂A	1
		防老剂	5
普通硫磺	1.3
		促进剂CZ	1.3

依照本方法生产出的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的物理性能如下表4所示：

表4

撕裂强度(kN/m)	104
		硬度    HA	60
300%定伸应力(MPa)	9.87
		500%定伸应力(MPa)	22.6
拉伸强度(MPa)	28.8
		扯断伸长率%	600
阿克隆磨耗体积	0.244
		耐刺扎性能(失重%)	3.40

实施例3

    工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶由下表5组份构成：

表5

天然橡胶NR	100
		炭黑N234	52
氧化锌	3.5
		硬脂酸	2
增塑剂A	1
		防老剂	5
普通硫磺	1.5
		促进剂CZ	1

依照本方法生产出的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的物理性能如下表6所示：

表6

撕裂强度(kN/m)	94
		硬度    HA	66
300%定伸应力(MPa)	15.1
		500%定伸应力(MPa)	22.0
拉伸强度(MPa)	27.1
		扯断伸长率%	502
阿克隆磨耗体积	0.240
		耐刺扎性能(失重%)	3.65

实施例4

    工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶由下表7组份构成：

天然橡胶NR	90
		丁苯橡胶SBR1500	10
炭黑N121	25
		炭黑N330	25
白炭黑	15
		环保塑解剂	0.2
氧化锌	5
		硬脂酸	3
酚醛增粘树脂	2.5
		增塑剂A	2
防老剂	4.5
		普通硫磺	1.2
促进剂CZ	1.5
		促进剂HMT	1

依照本方法生产出的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的物理性能如下表8所示：

表8

撕裂强度(kN/m)	103
		硬度    HA	70
300%定伸应力(MPa)	11.1
		500%定伸应力(MPa)	21.7
拉伸强度(MPa)	24.3
		扯断伸长率%	566
阿克隆磨耗体积	0.300
		耐刺扎性能(失重%)	3.18

实施例5

    工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶由下表9组份构成：

表9

天然橡胶NR	100
		炭黑N234	40
白炭黑	15
		硅烷偶联剂（50%）	3
氧化锌	3.5
		硬脂酸	2
抗撕裂助剂	3
		增塑剂A	1
防老剂	5
		普通硫磺	1
促进剂CZ	1.3

依照本方法生产出的工矿型全钢载重子午线轮胎胎面胶的物理性能如下表10所示：

表10

撕裂强度(kN/m)	151.04
		硬度    HA	67
300%定伸应力(MPa)	13.9
		500%定伸应力(MPa)	25.8
拉伸强度(MPa)	27.03
		扯断伸长率%	590
阿克隆磨耗体积	0.27
		耐刺扎性能(失重%)	2.0608

Claims (7)

1.一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于，它包括：

    —橡胶组份，含有天然橡胶，或者含有天然橡胶和丁苯橡胶；

    —混合填料，以100重量份的前述橡胶组份为基准，含有补强炭黑15～60重量份和高分散性白炭黑8～25重量份。

2.根据权利要求1所述的一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于：所述橡胶组份中，天然橡胶70～100重量份，丁苯橡胶为0～30重量份，且天然橡胶和丁苯橡胶的合计含量为100重量份。

3.根据权利要求1所述的一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于：所述混合填料中，基于100重量份的橡胶组份，含有补强炭黑20～55重量份和高分散性白炭黑10～20重量份。

4.根据权利1所述的一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于：基于100重量份的橡胶组份，进一步包括下述以重量份计的辅剂：

硅烷偶联剂1～4份；活化剂3～9份；防老剂1～6份；促进剂0.5～2.5份；加工助剂1～2份；普通硫磺0.5～2.5份；抗撕裂助剂 1～6份；酚醛增粘树脂1～3.5份。

5.根据权利要求3所述的一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于：所述补强炭黑为N115补强炭黑，或N121补强炭黑，或N234补强炭黑，或N330补强炭黑，或它们之中任意两种或两种以上的并用体系。

6.根据权利要求4所述的一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于：所述的防老剂可为RD（2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉)，或4020（N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺），或微晶蜡，或它们之中任意两种或两种以上并用体系。

7.根据权利要求4所述的一种全钢载重子午线轮胎胎面胶及使用该胎面胶的轮胎

，其特征在于：所述的抗撕裂助剂为主体为带功能基团的烃类树脂。