CN105131376A - 一种芳纶纤维复合材料、制作实心轮胎的复合材料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芳纶纤维复合材料实心轮胎、制作实心轮胎的胎面胶层复合材料、胎基胶复合材料及其制作方法，包括轮胎面层，缓冲层、胎基层和胎内钢圈，所述轮胎面层附着于缓冲层，所述缓冲层附着于胎基层，所述胎内钢圈穿着于胎基层，所述轮胎面层为胎面胶层复合材料，所述胎基层为胎基胶复合材料，芳纶纤维具有强度高、耐磨性能好、耐温性能好、抗冲击的特点，玄武岩纤维具有耐高温的特点，橡胶具有很好的缓冲性能，将三者复合兼具三者的特点，该复合材料生产实心轮胎可以在高温路面上或热带地区长时间行驶，保证其不易老化，使用寿命延长。

Description

一种芳纶纤维复合材料、制作实心轮胎的复合材料及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种芳纶纤维复合材料实心轮胎及其制备方法，尤其是涉及一种用于叉车、装卸机等运输车辆的芳纶纤维复合材料实心轮胎、制作实心轮胎的胎面胶层复合材料、胎基胶复合材料及其制作方法。

背景技术

随着全球物流、工程机械和矿山机械的快速发展，对实心轮胎的质量提出了更高的要求，高耐磨、耐疲劳寿命的高性能轮胎制品已成为轮胎制品工业化研究的热点。另一方面，在目前节能减排的大背景下，如物流行业、工程机械、矿山机械对实心轮胎的使用量巨大，提高实心轮胎的使用寿命意味着降低了原材料的消耗，促进了节能减排。

众所周知，实心轮胎具有承载能力和缓冲能力，广泛地用于叉车、装载机、工程机械、矿山运输机械、农业机械等车辆中。然而，实心轮胎一般是用天然橡胶和丁苯橡胶等材料制成，由于这样的轮胎一般是在较大的摩擦环境中使用，使用寿命较短，容易产生发热爆胎、开裂、磨损快等众多问题。另一方面，随着原油价格的提高，合成橡胶价格也进一步攀升，天然橡胶在我国仍存在较大缺口，需要大量从国外进口。轮胎和输送带在生产过程中生产了大量的边角料一直没有得到很好的利用。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提出一种芳纶纤维复合材料实心轮胎、制作实心轮胎的胎面胶层复合材料、胎基胶复合材料及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种芳纶纤维复合材料实心轮胎，包括轮胎面层，缓冲层、胎基层和胎内钢圈，所述轮胎面层附着于缓冲层，所述缓冲层附着于胎基层，所述胎内钢圈穿着于胎基层，所述轮胎面层为胎面胶层复合材料，所述胎基层为胎基胶复合材料。

进一步的，所述胎内钢圈并排独立穿着于胎基层。

一种胎面胶层复合材料，包括：

丁苯橡胶1500：20~30份；

天然橡胶：40~50份；

顺丁橡胶：10~20份；

笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷：1~2份；

芳纶纤维：3~5份；

玄武岩纤维：4~6份；

阻燃剂：3~5份；

硫化剂：2~3份；

促进剂：1~2份；

氧化锌：3~5份；

硬脂酸：1~2份；

碳黑N220：50~55份；

芳烃油：3~6份；

氧化石蜡：2~3份；

固马隆：2~4份；

粘合剂X-100：3~5份；

防老剂4010NA：1~3份；

防老剂RD：1~2份；

白碳黑：3~5份；

石蜡：0.5~1份；

硫磺：2~3份。

一种胎基胶复合材料，包括：

天然橡胶：10~20份；

丁苯橡胶：10~20份；

芳纶纤维：2~3份；

玄武岩纤维：3~5份；

棉纤维：3~6份；

橡胶边角料：30~40份；

防焦剂：0.5~0.8份；

碳黑N330：20~30份；

阻燃剂：3~6份；

再生胶：10~20份；

氧化锌：3~5份；

防老剂4010NA：1~2份；

防老剂RD：1~2份；

促进剂DTDM：0.5~1份；

促进剂DM：0.5~1份；

萜烯树脂：2~3份；

氧化石蜡：1~2份；

白碳黑：3~5份；

粘合剂X-100：2~3份；

粘合剂F480：2~3份；

芳烃油：2~4份；

硫磺：1~2份。

一种胎面胶层复合材料的方法，包括如下步骤：

5.1）在芳纶纤维与玄武岩纤维切割成短纤维的过程中，采用温度高于芳纶纤维或玄武岩纤维熔点的切刀，将芳纶纤维与玄武岩纤维切割成楔型或纺锤型；

5.2）将芳纶短纤维浸渍于E51型环氧树胎3~6分钟后，加入笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷，在10~20转/分钟速度下搅拌5~10分钟，得到芳纶纤维浸渍材料；

5.3）将丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、阻燃剂、氧化锌、硬脂酸、碳黑、芳烃油、氧化石蜡、固马隆、粘合剂、防老剂、白碳黑、石蜡加入密炼机中混炼2~3分钟，当密炼机温度达到60~70度时，再加入芳纶纤维浸渍材料和玄武岩纤维混炼复合2~3分钟，将胶料放出用输送机送到开炼机上再加入硫化剂、促进剂、硫磺，再将胶料放上翻胶装置将硫化剂翻均匀后送进冷却机冷却后停放。

一种胎基胶复合材料的方法，包括如下步骤：

6.1）将轮胎生产边角料以及输送带生产的边角料通过破碎机破碎，再通过精破机精破制成纤维复合材料；

6.2）将纤维复合材料和天然橡胶、丁苯橡胶、再生胶、芳纶纤维、玄武岩纤维、棉纤维、碳黑、防焦剂、阻燃剂、氧化锌、防老剂、萜烯树脂、氧化石蜡、粘合剂、芳烃油加入到密炼机混炼复合、炼到5~6分钟后输送机将混炼后的胶料送到开炼机，加入硫化剂、促进剂、硫磺，炼均后送到冷却装置冷却停放。

本发明的有益效果在于：芳纶纤维具有强度高、耐磨性能好、耐温性能好、抗冲击的特点，玄武岩纤维具有耐高温的特点（大于1000摄氏度），橡胶具有很好的缓冲性能，将三者复合兼具三者的特点，该复合材料生产实心轮胎可以在高温路面上或热带地区长时间行驶，保证其不易老化，使用寿命延长。同时还可以防止路面尖锐的石块、杂物等对胎面的切割作用，延长轮胎使用寿命，使用玄武岩纤维大大降低了材料成本，提高热疲劳性能。

附图说明

图1为本发明实心轮胎的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种芳纶纤维复合材料实心轮胎，包括轮胎面层1，缓冲层2、胎基层3和胎内钢圈4，所述轮胎面层1附着于缓冲层2，所述缓冲层2附着于胎基层3，所述胎内钢圈4穿着于胎基层3，所述轮胎面层1为胎面胶层复合材料，所述胎基层3为胎基胶复合材料。

实施例一：

胎面胶层的复合材料组份与重量份数为：

丁苯橡胶1500：20份；天然橡胶：40份；顺丁橡胶：10份；笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷：1份；芳纶纤维：3份；玄武岩纤维：4份；阻燃剂：3份；硫化剂：2份；促进剂：1份；氧化锌：3份；硬脂酸：1份；碳黑N220：50份；芳烃油：3份；氧化石蜡：2份；固马隆：2份；粘合剂X-100：3份；防老剂4010NA：1份；防老剂RD：1份；白碳黑：3份；石蜡：0.5份；硫磺：2份。

胎基胶复合材料的原料组份与重量份数为：

天然橡胶：10份；丁苯橡胶：10份；芳纶纤维：2份；玄武岩纤维：3份；棉纤维：3份；橡胶边角料：30份；防焦剂：0.5份；碳黑N330：20份；阻燃剂：3份；再生胶：10份；氧化锌：3份；防老剂4010NA：1份；防老剂RD：1份；促进剂DTDM：0.5份；促进剂DM：0.5份；萜烯树脂：2份；氧化石蜡：1份；白碳黑：3份；粘合剂X-100：2份；粘合剂F480：2份；芳烃油：2份；硫磺：1份。

实施例二

胎面胶层的复合材料组份与重量份数为：

丁苯橡胶1500：30份；天然橡胶：50份；顺丁橡胶：20份；笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷：2份；芳纶纤维：5份；玄武岩纤维：6份；阻燃剂：5份；硫化剂：3份；促进剂：2份；氧化锌：5份；硬脂酸：2份；

碳黑N220：55份；芳烃油：6份；氧化石蜡：3份；固马隆：4份；

粘合剂X-100：5份；防老剂4010NA：3份；防老剂RD：2份；白碳黑：5份；石蜡：1份；硫磺：3份。

胎基胶复合材料的原料组份与重量份数为：

天然橡胶：20份；丁苯橡胶：20份；芳纶纤维：3份；玄武岩纤维：5份；棉纤维：6份；橡胶边角料：40份；防焦剂：0.8份；碳黑N330：30份；阻燃剂：6份；再生胶：20份；氧化锌：5份；防老剂4010NA：2份；防老剂RD：2份；促进剂DTDM：1份；促进剂DM：1份；萜烯树脂：3份；氧化石蜡：2份；白碳黑：5份；粘合剂X-100：3份；粘合剂F480：3份；芳烃油：4份；硫磺：2份。

实施例三：

胎面胶层的复合材料组份与重量份数为：

丁苯橡胶1500：25份；天然橡胶：45份；顺丁橡胶：15份；笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷：1.5份；芳纶纤维：4份；玄武岩纤维：5份；阻燃剂：4份；硫化剂：2.5份；促进剂：1.5份；氧化锌：4份；硬脂酸：1.5份；碳黑N220：52.5份；芳烃油：4.5份；氧化石蜡：1.5份；固马隆：3份；粘合剂X-100：4份；防老剂4010NA：2份；防老剂RD：1.5份；白碳黑：4份；石蜡：0.75份；硫磺：2.5份。

胎基胶复合材料的原料组份与重量份数为：

天然橡胶：15份；丁苯橡胶：15份；芳纶纤维：2.5份；玄武岩纤维：4份；棉纤维：4.5份；橡胶边角料：35份；防焦剂：0.65份；碳黑N330：25份；阻燃剂：4.5份；再生胶：15份；氧化锌：4份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂RD：1.5份；促进剂DTDM：0.75份；促进剂DM：0.75份；

萜烯树脂：4份；氧化石蜡：1.5份；白碳黑：4份；粘合剂X-100：2.5份；粘合剂F480：2.5份；芳烃油：3份；硫磺：1.5份。

一、胎面胶层的复合材料制作方法：

（1）在芳纶纤维与玄武岩纤维切割成短纤维的过程中，采用高温切刀（温度高于芳纶纤维或玄武岩纤维的熔点），使得切割后的短纤成为常温下切割不出来的楔型或纺锤型的存在使得芳纶短纤与玄武岩短纤在复合橡胶材料中在外力作用下起到“卡子”的作用，不容易与聚合物脱落、拉伸强度、抗冲击强度等力浮性能大幅度增加。

（2）芳纶纤维浸渍材料的制备：将芳纶短纤维浸渍于环氧树胎（E51型）3~6分钟后，加入笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷，在10~20转/分钟速度下搅拌5~10分钟，即得到芳纶浸渍材料。

（3）丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、阻燃剂、氧化锌、硬脂酸、碳黑、芳烃油、氧化石蜡、固马隆、粘合剂、防老剂、白碳黑、石蜡加入密炼机中混炼2~3分钟，（密炼机温度达到60—70度时）再加入芳纶纤维和玄武岩纤维混炼复合2~3分钟，将胶料放出用输送机送到开炼机上再加入硫化剂、促进剂、硫磺再将胶料放上翻胶装置将硫化剂等翻均匀后送进冷却机冷却后停放，进行性能检测。

二、胎基胶复合材料制作方法：

（1）将轮胎生产边角料其输送带生产的边角料加入破碎机破碎，再加入到精破机精破制成纤维和胶废物利用的纤维复合材料。

（2）将纤维复合材料和天然橡胶、丁苯橡胶、再生胶、芳纶纤维、玄武岩纤维、棉纤维、碳黑、防焦剂、阻燃剂、氧化锌、防老剂、萜烯树脂、氧化石蜡、粘合剂、芳烃油加入到密炼机混炼复合、炼到5~6分钟后输送机将混炼后的胶料送到开炼机，加入硫化剂、促进剂、硫磺，炼均后送到冷却装置冷却停放。

三、实心轮胎成型其工艺制备：

（1）将胎基胶复合材料制成胶片放到实心轮胎成型机上成型胎胚，在胚胎内才穿入独立并排的钢圈，在胎胚上贴粘上缓冲层。

（2）再用XJP-180*160销钉或冷喂料挤出机将胎面胶层的复合材料挤出成轮胎的胎面形状贴粘在胎胚上的缓冲层，轮胎成型机将胎面胶压实，完成轮胎成型工艺。

四、胎胚余热处理其工艺制备：

通过太阳能余热处理装置，将胎胚放进余热处理装置，装置温度升到70℃，胎胚余热处理1~3小时，胎胚表面温度达到50~55℃时取出进行下一道工序硫化工艺生产。

五、轮胎的硫化其工艺制备：

（1）、采用自动控温的轮胎硫化机，开机后轮胎模具温度升到120℃将模具打开喷上脱模剂后将胎胚放进模具里盖好模具，开启硫化机压力，压力设定在20Mpa时自动停机，开始轮胎硫化工序。

（2）、硫化时间根据轮胎的型号大小，材料流速来确定一般3~5小时，硫化时间到后将轮胎取出，进入检验过程。

六、轮胎的验收检测：

按照本发明的技术要对轮胎质量验收检测：

1、外观其轮胎尺寸进行全面验收

2、硬度全面检测

3、承压试验每批抽样检测

4、磨耗量每批抽样检测

5、拉伸强力每批抽样检测

将根据实施例一、二和三比例制作的实心轮胎在连续耐候性试验-25℃24小时，80℃24小时，连续5个循环结果表明，其使用寿命是普通实心轮胎的2~3倍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种芳纶纤维复合材料实心轮胎，其特征在于，包括轮胎面层，缓冲层、胎基层和胎内钢圈，所述轮胎面层附着于缓冲层，所述缓冲层附着于胎基层，所述胎内钢圈穿着于胎基层，所述轮胎面层为胎面胶层复合材料，所述胎基层为胎基胶复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种芳纶纤维复合材料实心轮胎，其特征在于，所述胎内钢圈并排独立穿着于胎基层。

3.一种胎面胶层复合材料，其特征在于，包括：

丁苯橡胶1500：20~30份；

天然橡胶：40~50份；

顺丁橡胶：10~20份；

笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷：1~2份；

芳纶纤维：3~5份；

玄武岩纤维：4~6份；

阻燃剂：3~5份；

硫化剂：2~3份；

促进剂：1~2份；

氧化锌：3~5份；

硬脂酸：1~2份；

碳黑N220：50~55份；

芳烃油：3~6份；

氧化石蜡：2~3份；

固马隆：2~4份；

粘合剂X-100：3~5份；

防老剂4010NA：1~3份；

防老剂RD：1~2份；

白碳黑：3~5份；

石蜡：0.5~1份；

硫磺：2~3份。

4.一种胎基胶复合材料，其特征在于，包括：

天然橡胶：10~20份；

丁苯橡胶：10~20份；

芳纶纤维：2~3份；

玄武岩纤维：3~5份；

棉纤维：3~6份；

橡胶边角料：30~40份；

防焦剂：0.5~0.8份；

碳黑N330：20~30份；

阻燃剂：3~6份；

再生胶：10~20份；

氧化锌：3~5份；

防老剂4010NA：1~2份；

防老剂RD：1~2份；

促进剂DTDM：0.5~1份；

促进剂DM：0.5~1份；

萜烯树脂：2~3份；

氧化石蜡：1~2份；

白碳黑：3~5份；

粘合剂X-100：2~3份；

粘合剂F480：2~3份；

芳烃油：2~4份；

硫磺：1~2份。

5.制作权利要求3所述一种胎面胶层复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.1）在芳纶纤维与玄武岩纤维切割成短纤维的过程中，采用温度高于芳纶纤维或玄武岩纤维熔点的切刀，将芳纶纤维与玄武岩纤维切割成楔型或纺锤型；

5.2）将芳纶短纤维浸渍于E51型环氧树胎3~6分钟后，加入笼型入聚乙烯基倍半硅氧烷，在10~20转/分钟速度下搅拌5~10分钟，得到芳纶纤维浸渍材料；

5.3）将丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、阻燃剂、氧化锌、硬脂酸、碳黑、芳烃油、氧化石蜡、固马隆、粘合剂、防老剂、白碳黑、石蜡加入密炼机中混炼2~3分钟，当密炼机温度达到60~70度时，再加入芳纶纤维浸渍材料和玄武岩纤维混炼复合2~3分钟，将胶料放出用输送机送到开炼机上再加入硫化剂、促进剂、硫磺，再将胶料放上翻胶装置将硫化剂翻均匀后送进冷却机冷却后停放。

6.制作权利要求4所述一种胎基胶复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.1）将轮胎生产边角料以及输送带生产的边角料通过破碎机破碎，再通过精破机精破制成纤维复合材料；

6.2）将纤维复合材料和天然橡胶、丁苯橡胶、再生胶、芳纶纤维、玄武岩纤维、棉纤维、碳黑、防焦剂、阻燃剂、氧化锌、防老剂、萜烯树脂、氧化石蜡、粘合剂、芳烃油加入到密炼机混炼复合、炼到5~6分钟后输送机将混炼后的胶料送到开炼机，加入硫化剂、促进剂、硫磺，炼均后送到冷却装置冷却停放。