矿用自卸车斜交轮胎胎面基部胶配方优化

2017-07-23刘勇伟申玉德

轮胎工业 2017年10期

刘勇伟，靳政，申玉德

（风神轮胎股份有限公司，河南焦作 454003）

随着能源需求与日俱增，矿藏开采规模逐渐增大，采矿设备不断升级，大型矿用工程机械车辆应运而生。矿区用车由于工作环境较为恶劣，不仅坡度大、弯道多且作业负荷大、运距短、转弯速度快，因此对轮胎性能要求高[1]。我公司自卸车轮胎胎面胶生热高，胎体和胎面厚度大、花纹深、散热性差，胎肩部位受高频应力作用，热量不断积累，达到一定温度后，致使胶料性能及橡胶-帘线间的粘合强度快速下降，导致轮胎肩空、脱层[2]。

胎面基部胶作为上层胎面和缓冲层的过渡部件，具有良好的强伸性能、耐热性能，较低的生热能够有效降低轮胎热量产生，减少基部胶与缓冲层之间脱空[3]。本工作以全天然橡胶体系、半有效硫化体系为基础[4]，通过调整炭黑用量、炭黑与白炭黑并用比来降低轮胎胎面基部胶的生热、提高胶料的拉伸强度和耐老化性能[5]。优选后的胎面基部胶配方应用于矿用斜交自卸车轮胎，以期达到提高产品的耐久性能，减少轮胎在使用过程中出现肩空、脱层现象的目的。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SMR 20，马来西亚产品；炭黑N220，龙星化工股份有限公司产品；白炭黑，山东联科白炭黑有限公司产品；偶联剂TESPT，景德镇宏柏化学科技有限公司产品；硫黄，偃师市宝隆化工有限公司产品；硫化剂DTDM，三门峡市邦威化工有限公司产品。

1.2 配方

配方如表1所示。

表1 配方份

1.3 主要设备和仪器

Φ160 mm×320 mm型开炼机，广东湛江机械厂产品；PN370型密炼机,意大利POMINI S.P.A公司产品；GK270型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；BR1.6 L密炼机，英国法雷尔公司产品；140 t平板硫化机，上海橡胶机械一厂产品；tensiTECH型电子拉力机，美国德宝公司产品；MDR2000型硫化仪和MV2000型门尼粘度计，美国阿尔法科技有限公司产品；压缩生热试验仪，德国DOLI公司产品。

1.4 试样制备

1.4.1 小配合试验

胶料采用2段混炼工艺。一段混炼在1.6 L密炼机中进行，混炼工艺为：生胶→加压 min1 炭黑和小料→加压 min2 提压砣/加压 min2 排胶；二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→硫黄和促进剂等→薄通3次→捣胶2次→下片。

1.4.2 大配合试验

胶料采用3段混炼工艺。一段混炼在PN370型密炼机中进行，混炼工艺为：生胶、炭黑和小料→转速50 r·min-1，反复提压砣 min2 排胶；二段混炼工艺为：一段混炼胶返炼，转速40 r·min-1→反复提压砣 .min15 排胶；三段混炼在GK270型密炼机中进行，混炼工艺为：二段混炼胶、硫黄和促进剂等→转速20 r·min-1，反复提压砣，混炼min2开炼机捣胶2次→下片。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 小配合试验

2.1.1 硫化特性

小配合试验胶料的硫化特性结果如表2所示。

表2 混炼胶的门尼粘度与硫化特性

从表2可以看出，随着炭黑用量的减小，胶料Fmax和抗硫化返原率减小，胶料的门尼粘度、门尼焦烧时间、硫化速度基本相当，在不添加偶联剂的情况下，添加少量白炭黑对胶料Fmax影响不大。

与生产配方胶料相比，试验配方胶料的FL略小，抗硫化返原率增大，门尼粘度和门尼焦烧时间基本相当，硫化速度略快。

2.1.2 物理性能

小配合试验硫化胶物理性能如表3所示。

表3 小配合试验硫化胶物理性能

从表3可以看出：随着炭黑用量的减小，硫化胶的300%定伸应力减小，压缩生热降低，回弹值升高，除3#试验配方之外，硫化胶的拉伸强度基本相当，达到30 MPa左右；并用白炭黑使得硫化胶拉断永久变形增大、压缩生热提高。老化后硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度较老化前减小，300%定伸应力增大，邵尔A型硬度基本不变。

综合考虑胶料生热、拉伸强度和耐热氧老化性能，选择2#试验配方进行大配合试验，并进行成品性能验证。