全路面起重机用445/95R25工程机械轮胎胎体胶和胎圈填充胶配方优化

2020-07-20高利，刘娟，周勇

轮胎工业 2020年5期

高利，刘娟，周勇

（三角轮胎股份有限公司，山东威海 264200）

全路面起重机是一种兼具汽车起重机和越野起重机特点的高性能车辆，它既能像汽车起重机一样快速转移、长距离行驶，又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地作业的要求[1]。近年来，随着物流行业的发展，越来越多的移动式起重机需要进行高速长途作业，这对其轮胎的高速性能提出了更高要求，诸如385/95R25和445/95R25规格的传统轮胎E速度级别的产品已不能满足实际需求，国外轮胎巨头纷纷开发速度级别为F（80 km·h-1）的产品。与此同时，各大主机厂为确保车辆行驶安全性，对轮胎高速和耐久性能的要求已不满足欧洲经济委员会（ECE）关于F速度级别轮胎产品的认证标准，制定了企业自身高速耐久性能标准[2]。

本工作通过对全路面起重机用F速度级别的445/95R25轮胎进行胎体胶与胎圈填充胶配方优化，旨在提升胶料弹性并降低动态生热，以改善胎圈部位脱层质量问题。

1 病象分析

全路面起重机用445/95R25轮胎材料分布如图1所示。

图1 全路面起重机用445/95R25轮胎材料分布示意

按照主机厂耐久性测试方法在轮胎室内耐久性试验中发生胎体与胎圈填充胶之间脱层，脱层界面有胶料焦烧现象，属于生热过高所致，分析认为与测试后期负荷超过160%标准负荷有关，测试结果未达到主机厂对该产品耐久性能标准要求。

为提升该产品耐久性能，改善胎体与胎圈填充胶脱层质量问题，对胎体胶和胎圈填充胶配方进行优化，目标是提升胶料弹性，降低生热[3-4]。

2 实验

2.1 主要原材料

天然橡胶（NR），STR20和3#烟胶片，泰国产品；炭黑N375，N330，N326和N550，天津卡博特化工有限公司产品；白炭黑ZEOSIL 175，青岛罗地亚白炭黑有限公司产品；不溶性硫黄HDOT-20，美国富莱克斯公司产品。

2.2 配方

2.2.1 胎体胶

优化前：NR（3#烟胶片） 100，炭黑N375 45，白炭黑 15，有机硅混合物（有效成分质量分数为0.5） 3，氧化锌 8，硬脂酸 0.6，Koresin增粘树脂 2.5，防老剂4020 1，防老剂RD 1.5，防焦剂CTP 0.3，不溶性硫黄HDOT-20 6.5，促进剂DZ 0.75。

优化后：NR（3#烟胶片） 100，炭黑N326 53，氧化锌 9，硬脂酸 0.4，Koresin增粘树脂1.5，防老剂4020 1，防老剂RD 0.7，防焦剂CTP 0.3，不溶性硫黄HDOT-20 6.8，促进剂DZ 0.55。

2.2.2 胎圈填充胶

优化前：NR（STR20） 100，炭黑N375 35，白炭黑 15，有机硅混合物（有效成分质量分数为0.5） 1.5，氧化锌 3，硬脂酸 2，辛基增粘树脂3，防老剂4020 1.5，防老剂RD 1，防焦剂CTP 0.3，硫黄 1.5，促进剂TBBS 0.7。

优化后：NR（STR20） 100，炭黑N330 22，炭黑N550 20，氧化锌 4，硬脂酸 2，防老剂4020 1，防老剂RD 0.7，防焦剂CTP 0.25，不溶性硫黄HDOT-20 2.5，促进剂TBBS 0.88。

2.3 主要设备和仪器

GK400和GK255型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；Roell Z010型拉力机，德国Zwick公司产品；DMTS EPLEXOR 500N型动态热机械分析（DMA）仪，德国GABO公司产品；TJR-1-OR（Y）型轮胎耐久试验机，天津久荣车轮技术有限公司产品。

2.4 混炼工艺

胎体胶采用5段混炼工艺，胎圈填充胶采用4段混炼工艺，胎体胶前4段和胎圈填充胶前3段混炼采用GK400型密炼机，终炼采用GK255型密炼机。

一段混炼转子转速为55 r·min-1，混炼工艺为：加入NR、70%的炭黑（优化前胎体胶和胎圈填充胶配方加入全部炭黑）、氧化锌、硬脂酸、增粘树脂和防老剂混炼至110 ℃，提压砣，继续混炼至130℃，提压砣，混炼至160 ℃，排胶。

二段混炼转子转速为40 r·min-1（优化前胎体胶和胎圈填充胶配方混炼转速为35 r·min-1），混炼工艺为：加入一段混炼胶和剩余炭黑（优化前胎体胶和胎圈填充胶配方加入全部白炭黑和有机硅混合物）混炼至120 ℃，提压砣，继续混炼至150℃，排胶。

三段混炼转子转速为35 r·min-1，混炼工艺为：加入二段混炼胶进行回车处理，混炼至120 ℃，提压砣，继续混炼至150 ℃，排胶（优化前胎体胶和胎圈填充胶配方排胶温度为140 ℃）。

完善的内部控制制度有利于保险公司进行财务、业务等各方面的综合管理，提高企业的综合市场竞争力和凝聚力。针对目前保险公司缺乏内部控制制度的现状，我国保险公司应根据中国有关内部控制的制度体系规范，再结合自身企业的业务特点进行内部控制、风险评估、流程监督等多方面控制，做到业务流程各环节控制紧凑、企业管理制度规范严谨、财务信息披露及时有效，同时要设立专门的机构进行保险公司的资金投入、支出和具体运行过程的全面监管，以更好地减少财务管理风险。

四段混炼（仅胎体胶）转子转速为35 r·min-1，混炼工艺为：加入三段混炼胶进行回车处理，混炼至120 ℃，提压砣，继续混炼至150 ℃，排胶。

终炼转子转速为17 r·min-1（胎圈填充胶混炼转子转速为22 r·min-1），混炼工艺为：加入上段混炼胶、防焦剂、硫黄和促进剂，混炼30 s，提压砣，继续混炼40 s，提压砣，混炼至105 ℃，排胶，总混炼时间为140～160 s。

2.5 性能测试

轮胎耐久性能按主机厂标准进行测试，其余各项性能均按相应国家标准进行测试。

3 结果与讨论

3.1 硫化特性和物理性能

优化前后胎体胶和胎圈填充胶的硫化特性和物理性能如表1所示。

从表1可以看出：优化后胎体胶和胎圈填充胶的邵尔A型硬度均减小，300%定伸应力和拉伸强度略有增大；优化后胎体胶硫化速率减小，胎圈填充胶硫化速率增大；优化后胶料100 ℃高温弹性明显提升，其中胎体胶提升16.7%，胎圈填充胶提升6.9%；优化后胎体胶和胎圈填充胶压缩生热和动态损耗因子减小，其中胎体胶压缩生热降低29%，60 ℃动态损耗因子减小26.7%，胎圈填充胶压缩温升降低36.7%，60 ℃动态损耗因子减小56%。