18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎胎面胶的开发

2020-07-22许新安

轮胎工业 2020年4期

刘娟，高利，许新安

（三角轮胎股份有限公司，山东威海 264200）

堆高机、正面吊以及龙门吊等港口环境作业车辆用工程机械轮胎因承载高负荷及原地频繁扭转等原因，对胎面胶刚性、生热和耐磨性能的要求非常高[1-2]，尤其是18.00R25以上规格港口专用工程机械轮胎的使用寿命一直是困扰工程机械子午线轮胎企业的技术难题。

为延长我公司18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎的使用寿命，提高胎面胶的性能，本工作对国外知名品牌18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎进行胎面胶组成分析和物理性能测试，确定所开发胎面胶配方的目标值，并按此目标值完成配方初期开发，后续对该规格轮胎的低温硫化工艺进行优化，使采用新胎面胶配方和优化硫化工艺条件的18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎达到竞品轮胎水平。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），STR20，泰国进口产品；炭黑N234和N220，卡博特化工（天津）有限公司产品；白炭黑，索尔维精细化工添加剂（青岛）有限公司产品；辛基增粘树脂SL1801，华奇（中国）化工有限公司产品；硫黄，荣成市崖头新庄化工厂产品。

1.2 生产配方

NR 100，炭黑N220 40，白炭黑 15，氧化锌 4，硬脂酸 3，辛基增粘树脂 3，防护蜡1.5，防焦剂CTP 0.3，防老剂4020 2，防老剂RD 0.5，硫黄 1.2，促进剂TBBS 1.1。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，上海橡胶机械厂产品；GK400型和GK255型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；XLB-Q型400×400×2平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品；Roell Z010型拉力机，德国Zwick公司产品；EPLEXOR 500N型动态粘弹谱分析（DMA）仪，德国GABO公司产品。

1.4 试样制备

胶料采用四段混炼工艺混炼，一至三段混炼采用GK400型密炼机，终炼胶混炼使用GK255型密炼机。一段混炼转子转速为50 r·min-1，混炼工艺为：加入橡胶、70%的炭黑、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、增粘树脂、防护蜡和防老剂混炼至135 ℃，提压砣，继续混炼至155 ℃，排胶；二段混炼转子转速为45 r·min-1，混炼工艺为：加入一段混炼胶、30%的炭黑混炼至130 ℃，提压砣，继续混炼至155℃，排胶；三段混炼转子转速为40 r·min-1，混炼工艺为：加入二段混炼胶混炼至120 ℃，提压砣，继续混炼至150 ℃，排胶；终炼胶混炼转子转速为20 r·min-1，混炼工艺为：加入三段混炼胶、硫黄、促进剂和防焦剂，混炼30 s，提压砣，然后继续混炼35 s，提压砣，继续混炼至105 ℃，排胶，总混炼时间约为150 s。

1.5 测试分析

各项性能均按相应国家标准进行测试。

2 竞品剖析及配方研发

竞品18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎胎面胶配方组分及所开发配方目标值见表1。竞品18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎胎面胶的物理性能及所开发配方目标值见表2。

表1 竞品18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎胎面胶配方组分及所开发配方目标值份

表2 竞品18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎胎面胶的物理性能及所开发配方目标值

由表1和2可知，竞品轮胎胎面胶配方生胶体系采用全NR，补强体系采用炭黑＋白炭黑，胶料具有很高的拉伸强度和中等拉断伸长率。

通过大配合试验优选出开发配方为：NR 100，炭黑N234 45，白炭黑 8，氧化锌 3.5，硬脂酸 2，辛基增粘树脂 1，防护蜡 1.5，防老剂4020 1，防老剂RD 0.5，防焦剂CTP 0.3，硫黄 1.4，促进剂TBBS 1.4，促进剂DPG-80 0.3。

开发配方与生产配方胎面胶的硫化特性和物理性能对比见表3。

表3 开发配方与生产配方胎面胶的硫化特性和物理性能对比

从表3可以看出：与生产配方胶料相比，开发配方胶料的t10延长，t90缩短；邵尔A型硬度、100%，300%和500%定伸应力及拉伸强度均有所提升，压缩疲劳温升降低，但60 ℃下的损耗因子增大。

3 硫化工艺优化

为进一步降低开发配方胶料的生热，并提高其强度和模量，对18.00R25港口轮胎的硫化工艺进行优化[3]，具体为：将硫化外温蒸汽温度由143℃降至135 ℃；硫化工序排压点统一按气泡点时间的1.2倍取值，优化后气泡点时间延长了38 min，相应总硫化时间延长了45 min；胎面最底层胶料过硫化程度降低约27%。

4 成品轮胎胎面胶物理性能

采用开发配方胎面胶试制18.00R25港口专用工程机械子午线轮胎，对其胎面胶物理性能进行测试，并与生产轮胎进行对比，结果见表4。

从表4可以看出：与生产轮胎相比，开发配方＋原硫化工艺轮胎胎面胶的邵尔A型硬度、100%定伸应力、300%定伸应力和拉伸强度均提高；开发配方＋优化硫化工艺轮胎胎面胶的邵尔A型硬度、100%定伸应力、300%定伸应力和拉伸强度均进一步提高，且60 ℃下损耗因子明显减小，各项性能达到预期目标值，与竞品轮胎水平相当。