CN106146920A - 导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物 - Google Patents
导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，具体涉及一种通过在橡胶原料中添加导热性优异的炭黑和环保的二氧化硅提高导热性，从而缩短硫化时间并提高生产率，而且防止在硫化过程中产生的热老化，由此能够减少磨损以及提高耐久性的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新橡胶组合物。本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，对于翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，在橡胶原料中添加导电性炭黑。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，具体涉及一种通过在橡胶原料中添加导热性优异的炭黑和环保的二氧化硅来提高导热性，从而缩短硫化时间并提高生产率，而且防止在硫化过程中产生的热老化，由此能够减少磨损以及提高耐久性的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新橡胶组合物。
背景技术
一般，轮胎的耐久性、耐磨性、制动性、噪音、振动、及油耗等性能与胎面橡胶组合物有着密切的关系，耐久性和耐磨性被知晓为轮胎的主要性能。因此，用于轮胎胎面的橡胶组合物为了使其具有橡胶的必要特性，需要在一定温度条件下进行硫化，这与生产率有着密切的关系，因此使用导热性高的橡胶组合物会缩短硫化时间，从而能够提高生产率。但是，橡胶的导热性比较低，需长时间的硫化，特别是卡车或巴士等大型车辆的轮胎，由于胎面部厚，因此在其内部出现未硫化的可能性非常高。
另外，最近随着对轮胎的经济性要求越来越高，特别是用在卡车或巴士等的大型轮胎，越来越多地使用在除去使用过的轮胎的磨损的胎面部分的胎体上，贴上重新制造的翻新胎面的翻新轮胎，这种翻新轮胎也要求翻新胎面组合物具有优异的耐磨性和耐发热性，但是翻新轮胎，往往会出现其翻新胎面比新轮胎的胎面厚的情况，因此具有难以散热的结构。即，使用超过一次的轮胎的胎体，因行驶中的发热现象已开始进行热老化，从而耐久性变脆弱，而且，由于需要针对此套上翻新胎面后在比较高的温度下进行硫化，翻新轮胎长时间暴露在热当中，因此存在主要性能不如新品轮胎的问题。
尤其，翻新轮胎的翻新胎面部位比起其他部位直接接触到路面，因此运动量最多，并且由于厚度厚而散热困难并且积累热，由此积累的热使翻新胎面部位的温度上升，从而翻新胎面部位的磨损率急剧上升，这也是翻新轮胎容易出事故的主要原因。
因此，制造翻新轮胎时需要一些能够延长翻新轮胎寿命的方法，这些方法通过提高翻新胎面橡胶组合物的导热性，缩短硫化时间，从而提高生产率，而且行驶中提高散热功能，从而延长翻新轮胎寿命。
作为提高橡胶组合物导热性的方法，主要使用的是增加炭黑的混合量的方法。一般情况下增加炭黑的混合量时橡胶组合物的导热性与其混合量成正比。但是如果轮胎中使用大量使用炭黑的橡胶组合物，则在动态情况下具有高发热性，这种高发热性加剧轮胎内部的热积累，随之成为发生事故的原因。
一般提高橡胶组合物导热性的方法有使用硬脂酸等导热性优异的金属氧化物的方法或使用导热性高的炭黑的方法。
韩国公开专利第10-1997-0027180号中公开了一种通过添加硬脂酸和氧化锌提高导热性和低发热的物理性质的“轮胎用低发热特性橡胶组合物”，但是硬脂酸或氧化锌的补强性比炭黑低很多，因此轮胎的耐磨性大幅低下。
另外，韩国授权专利第10-0179493号中公开了一种“导热性及耐久性提高的轮胎胎面用橡胶组合物”，其特征在于，相对于100重量份的橡胶，使用20～50重量份的平均粒径大小为15～25nm、DBP吸油量为130cm2/100g以上的炭黑。但由于DBP吸油量低，平均粒径大，因此存在导热性低和补强性降低的局限性。
现有技术文献
专利文献
韩国公开专利第10-1997-0027180号：轮胎用低发热特性橡胶组合物
韩国授权专利第10-0179493号：导热性及耐久性提高的轮胎胎面用橡胶组合物
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，该组合物可以在橡胶原料中添加导热性优异的炭黑和环保的二氧化硅来提高导热性，缩短硫化时间，从而提高生产率，同时可以防止硫化过程中产生的热老化，从而减少磨损、提高耐久性。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供一种导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，对于翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，在橡胶原料中添加导电性炭黑。
并且，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，在所述橡胶原料中还添加二氧化硅。
并且，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，所述导电性炭黑的平均粒径为1～10nm，DBP吸油量为3000ml/100g以上，BET表面积为700/g以上。
并且，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，所述导电性炭黑的平均粒径为1～10nm，DBP吸油量为3000ml/100g以上，BET表面积为700/g以上。
并且，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，以100重量份的所述橡胶原料为基准，所述导电性炭黑添加量为1～10重量份，所述二氧化硅添加量为15～40重量份，通用炭黑的添加量为20～60重量份。
并且，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，在以100重量份的所述橡胶原料为基准，所述导电性炭黑添加量为1～6重量份的情况下，使用班伯里混合机(Banbury mixer)进行混合，而所述导电性炭黑添加量为大于6重量份、小于或等于10重量份的情况下，使用强力混合机(Kneader mixer)进行混合。
(三)有益效果
通过上述的组成，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物具有如下优点：可以通过在橡胶原料中添加导热性优异的炭黑和环保的二氧化硅来提高导热性，缩短硫化时间，从而提高生产率，同时可以防止硫化过程中产生的热老化，从而减少磨损、提高耐久性。
即，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物具有如下优点：由于混合使用导电性优异的导电性炭黑，提高导热性，尽管导热性提高，但是耐久性及耐磨性等的机械物理性质与现有翻新胎面橡胶组合物相比有着同等以上的优异效果，而且制造翻新轮胎的过程中由于缩短了硫化时间而能够提高生产率的效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的在导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，以100重量份的橡胶原料为基准，添加了5重量份的导电性炭黑的组合物的扫描电子显微镜照片。
图2是本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，以100重量份的橡胶原料为基准，添加了30重量份的导电性炭黑的组合物的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面，参照附图及实施例对本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物进行详细说明。
图1是本发明的一个实施例的在导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，以100重量份的橡胶原料为基准，添加了5重量份的导电性炭黑的扫描电子显微镜照片，图2是本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，以100重量份的橡胶原料为基准，添加了30重量份的导电性炭黑的扫描电子显微镜照片。
本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，为了提高导热性，橡胶原料中添加导电性炭黑，为了提高耐久性及耐磨性添加二氧化硅。
所述橡胶原料是天然橡胶或如丁苯橡胶(SBR)等合成橡胶，或者由其组合而形成的组中选择一个或两个以上而混合而成的橡胶。
一般情况下，用于轮胎胎面橡胶组合物的炭黑(定义为‘通用炭黑’)的平均粒径为18～30nm、DBP吸油量为100～120ml/100g、BET表面积为80～140/g。
另外，本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，为提高其导热性而使用的导电性高的炭黑(定义为‘导电性炭黑’)的平均粒径为1～10nm、DBP吸油量为3000ml/100g以上、BET表面积为700/g以上。下面的表1是整理了‘通用炭黑’和‘导电性炭黑’的种类及各特征。表1中的炭黑N100、N220、N330、N990属于‘通用炭黑’，炭黑KMH77属于‘导电性炭黑’。
【表1】
本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，添加表1中整理的通用炭黑的同时添加导电性炭黑和二氧化硅，优选地，以所述橡胶原料100重量份为基准，添加所述导电性炭黑1～10重量份，添加所述二氧化硅15～40重量份，添加通用炭黑20～60重量份。以所述橡胶原料100重量份为基准，所述导电性炭黑的添加量为1重量份以下的情况下，作为本发明的主要特征的导热性无法充分地确保，所述导电性炭黑的添加量超过10重量份的情况下，翻新胎面的生产率及加工性急剧下降。
另外，本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物的制造中，根据所述导电性炭黑的含量，粘度会随之发生变化，因此优选不同的混合方式。即，所述导电性炭黑以橡胶原料100重量份为基准，其添加量为1～6重量份的情况下，混合物的粘度比较低，因此优选使用真空状态下高速(40rpm以上)旋转的班伯里混合机进行混合，但是，所述导电性炭黑以橡胶原料100重量份为基准，其添加量大于6重量份、小于或等于10重量份的情况下，粘度高，因此优选使用低速(大约25rpm)旋转的强力混合机进行混合。
本发明的一个实施例的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，由于添加所述导电性炭黑，提高导热性，生产翻新轮胎时缩短硫化时间，从而提高生产率，同时行驶过程中将翻新轮胎中所产生的热快速往外散发出，由此改善轮胎的耐磨性和耐久性，最终能够制造出环保轮胎。
下面说明本发明的实施例。
<实施例>
用于制造本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物的一个实施例中，将通用炭黑(N220)和导电性炭黑(KMH77)及二氧化硅与轮胎翻新用橡胶组合物中以表2中记载的比例混合通常使用的配合剂(1)。
所述橡胶原料是将氧化锌、硬脂酸、加工油、防老化剂、硫磺及硫化促进剂等配合剂(1)以通常配合比例添加到用于普通轮胎生产中的天然橡胶60重量份和丁苯橡胶1502(SBR 1502)40重量份当中。
下面表2中表示以橡胶100重量份为基准计算的各试验组的通用炭黑、导电性炭黑及二氧化硅的使用量。
各试验组的混合物是通过使用预硫化机在160℃下进行90％时间的硫化后制造出本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物的。
针对以各试验组的配合比制造的橡胶组合物，在下表2中整理了其门尼粘度、机械物理性质、耐磨性及导电性。在实施例中各试验组的导电性炭黑的使用量各不相同，以相同的方法测量通过各试验组制造的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物的特性。
【表2】
| 项目 | 试验组1 | 试验组2 | 试验组3 | 试验组4 | 试验组5 |
| 配合剂(1) | |||||
| 通用炭黑 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 导电性炭黑 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| 二氧化硅 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 特性结果 | |||||
| 门尼粘度(lb-inch)(2) | 52 | 56 | 76 | 96 | 110 |
| 90％硫化时间(分钟)(3) | 3.2 | 3.2 | 3.0 | 2.8 | 2.7 |
| 抗张强度(Mpa)(4) | 25.9 | 25.9 | 26.7 | 26.5 | 25.9 |
| 发热(℃)(5) | 21 | 26 | 32 | 35 | 40 |
| 耐磨(％)(6) | 14.0 | 13.0 | 12.0 | 11.5 | 11.0 |
| 导电性(KΩ)(7) | 无法测量 | 300,000 | 5.0 | 0.7 | 0.2 |
| 行驶试验(km)(8) | 62,000 | 65,000 | 70,200 | 69,500 | 69,200 |
(1)配合剂是以通常配合比例将氧化锌、硬脂酸、加工油、防老化剂、硫磺及硫化促进剂等添加到使用于普通轮胎生产中的天然橡胶60重量份和丁苯橡胶150240重量份当中而制造的。
(2)以KS M 6605门尼试验法在100中进行测量
(3)以KS M 6687未硫化橡胶硫化度试验法进行测量
(4)以KS M 6518硫化橡胶物理性质测量法进行测量
(5)以KS M/ISO 4666-3发热试验法进行测量
(6)以KS M 6625交联橡胶的磨损试验法进行测量
(7)利用MULTIMETER 2000(keithely)，以20mm间距测量阻抗
(8)以11R22.5规格实行公交车的安装和车辆试验(无事故)
如表2所示，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，随着导电性炭黑的添加量增加，会缩短90％硫化时间，随之缩短轮胎硫化时间。而且，抗张强度呈现出随导电性炭黑添加量的增加而先增加后重新减少的趋势，随导电性炭黑的添加量增加，门尼粘度急剧增加，从而配合及挤压加工性难。因此，可以知道本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中添加导电性炭黑，会缩短90％硫化时间，随之缩短轮胎硫化时间，在一定范围(以橡胶原料100重量份为基准，导电性炭黑1～10重量份)内可增加抗张强度，同时可确保配合及挤压加工性。
另外，根据本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，发热的情况下，导电性炭黑的用量增加使发热加剧，这意味着根据导电性炭黑用量的增加会使导电性急剧上升(经测量，电阻急剧下降)的事实，预计轮胎的导热性的提高使轮胎内部产生的热会快速散发到外部。
而且，根据本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，耐磨性也会随着导电性炭黑添加量的增加而提高，这是因为炭黑基本细粒小，会增大组合物的补强性(参照图1和图2)。
如上所述，本发明的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物中，通过将导电性炭黑和环保二氧化硅以一定比率混合，提高在硫化或行驶过程中从轮胎内部快速传热的导热性(或发热特性)。
附图及以上所述的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物只是用于实施本发明的一个实施例而已，不可解释为其限定本发明的技术思想。本发明的保护范围以权利要求书中记载的内容来确定，在没有脱离本发明的主旨的情况下进行改进或变更的实施例对于本发明所属技术领域的技术人员而言是显而易见的，则属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，对于翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，在橡胶原料中添加导电性炭黑。
2.根据权利要求1所述的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，在所述橡胶原料中还添加二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，所述导电性炭黑的平均粒径为1～10nm，DBP吸油量为3000ml/100g以上，BET表面积为700/g以上。
4.根据权利要求2所述的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，所述导电性炭黑的平均粒径为1～10nm，DBP吸油量为3000ml/100g以上，BET表面积为700/g以上。
5.根据权利要求2或4所述的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，以100重量份的所述橡胶原料为基准，所述导电性炭黑添加量为1～10重量份，所述二氧化硅添加量为15～40重量份，通用炭黑的添加量为20～60重量份。
6.根据权利要求5所述的导热性及耐磨性提高的翻新轮胎用翻新胎面橡胶组合物，其特征在于，在以100重量份的所述橡胶原料为基准，所述导电性炭黑添加量为1～6重量份的情况下，使用班伯里混合机进行混合，而所述导电性炭黑添加量为大于6重量份，小于或等于10重量份的情况下，使用强力混合机进行混合。
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