黃 凱,楊尚毅
(杭州朝陽橡膠有限公司,浙江 杭州 310018)
近年來國內(nèi)輪胎發(fā)展增速放緩,從高速增長過渡到了平穩(wěn)發(fā)展的階段,全鋼載重子午線輪胎的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國內(nèi)需求,輪胎用戶也越來越理性,性價比成為挑選輪胎的主要因素。
TYC-0421樹脂是國內(nèi)企業(yè)開發(fā)的非熱反應(yīng)性熱塑性樹脂,具有長效增粘作用,可提高橡膠半部件的貼合精度。為了降低配方成本,本工作研究TYC-0421樹脂替代進(jìn)口Koresin樹脂在全鋼載重子午線輪胎外護(hù)膠和胎肩墊膠中的應(yīng)用。
天然橡膠(NR),20#標(biāo)準(zhǔn)膠,泰國產(chǎn)品;順丁橡膠(BR),牌號9000,北京燕山石化橡塑化工有限責(zé)任公司產(chǎn)品;炭黑N330和N660,卡博特(中國)投資有限公司產(chǎn)品;白炭黑,無錫恒誠硅業(yè)有限公司產(chǎn)品;氧化鋅,浙江聯(lián)華鋅品有限公司產(chǎn)品;硬脂酸,杭州油脂化工有限公司產(chǎn)品;防老劑4020和RD,中國石化集團(tuán)南京化工廠產(chǎn)品;TYC-0421樹脂,華奇(張家港)化工有限公司產(chǎn)品;Koresin樹脂,進(jìn)口產(chǎn)品;硫黃OT20,美國富萊克斯公司產(chǎn)品;促進(jìn)劑DZ,青島華恒助劑有限公司產(chǎn)品;促進(jìn)劑NS,山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品。
1.2.1 外護(hù)膠
生產(chǎn)配方:NR 50,BR 50,炭黑N330 75,氧化鋅 3.5,硬脂酸 2,防老劑4020 2,防老劑RD 1,Koresin樹脂 4,硫黃OT20 2.5,促進(jìn)劑DZ 1.2,其他 1。
試驗配方以TYC-0421樹脂等量替代Koresin樹脂,其余均同生產(chǎn)配方。
1.2.2 胎肩墊膠
生產(chǎn)配方:NR 100,炭黑N660 35,白炭黑 15,氧化鋅 5,硬脂酸 1,防老劑4020 2,防老劑RD 1.5,Koresin樹脂 2,硫黃OT20 3,促進(jìn)劑NS 1.5,其他 1.24。
試驗配方以TYC-0421樹脂等量替代Koresin樹脂,其余均同生產(chǎn)配方。
XK-160型開煉機(jī),無錫市第一橡塑機(jī)械設(shè)備廠產(chǎn)品;3 L密煉機(jī),佰弘機(jī)械(上海)有限公司產(chǎn)品;GK255型和GK400型密煉機(jī),益陽雙龍橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品;XLB-D型平板硫化機(jī),湖州宏僑橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品;橡膠門尼粘度儀和Y3000E型壓縮生熱試驗機(jī),北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品;MDR2000型橡膠硫化儀,美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品;A1-3000-ND型拉力機(jī),高鐵檢測儀器(東莞)有限公司產(chǎn)品;輪胎耐久性試驗機(jī),天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。
1.4.1 小配合試驗
膠料采用兩段混煉工藝,一段混煉在3 L密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80 r·min-1,混煉工藝為:生膠和小料→壓壓砣30 s→炭黑→壓壓砣→120 ℃提壓砣→150 ℃排膠;二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行,硫化小料添加后薄通6次,下片備用。
1.4.2 大配合試驗
膠料采用三段混煉工藝,一段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1,混煉工藝為:生膠、小料和炭黑→壓壓砣→120 ℃提壓砣→145 ℃提壓砣→160 ℃排膠;二段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1,混煉工藝為:一段混煉膠→壓壓砣→130 ℃提壓砣→150 ℃排膠;三段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為15 r·min-1,混煉工藝為:二段混煉膠、硫化小料→壓壓砣90 s→提壓砣→98 ℃排膠。
各項性能均按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
TYC-0421樹脂的理化性能見表1。
表1 TYC-0421樹脂的理化性能
從表1可以看出,TYC-0421樹脂的理化性能滿足指標(biāo)要求。
2.2.1 外護(hù)膠
外護(hù)膠小配合試驗結(jié)果見表2。
從表2可以看出:與生產(chǎn)配方膠料相比,試驗配方膠料的門尼粘度略有增大,門尼焦燒時間明顯縮短,硫化速度加快,加工安全性降低;硫化膠的100%和300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率增大,壓縮生熱有所提高;老化后拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度略有增大。
表2 外護(hù)膠小配合試驗結(jié)果
2.2.2 胎肩墊膠
胎肩墊膠小配合試驗結(jié)果見表3。
從表3可以看出:與生產(chǎn)配方膠料相比,試驗配方膠料的門尼粘度基本相當(dāng),門尼焦燒時間明顯縮短,硫化速度加快,加工安全性降低;硫化膠的100%和300%定伸應(yīng)力減小,拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率增大,壓縮生熱明顯降低。
表3 胎肩墊膠小配合試驗結(jié)果
2.3.1 外護(hù)膠
對外護(hù)膠配方平行進(jìn)行了兩次大配合試驗,試驗結(jié)果見表4。
從表4可以看出,與生產(chǎn)配方膠料相比,試驗配方膠料的門尼粘度略有下降,硫化速度加快,硫化膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略有增大,撕裂強(qiáng)度減小,老化后物理性能基本一致。
表4 外護(hù)膠大配合試驗結(jié)果
2.3.2 胎肩墊膠
對胎肩墊膠配方平行進(jìn)行了兩次大配合試驗,試驗結(jié)果見表5。
從表5可以看出:與生產(chǎn)配方膠料相比,試驗配方膠料的門尼粘度和門尼焦燒時間基本相當(dāng),但硫化速度略有加快,加工安全性基本一致;硫化膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度基本相當(dāng),拉斷伸長率略有減小,壓縮生熱差別較小。
表5 胎肩墊膠大配合試驗結(jié)果
TYC-0421樹脂和Koresin樹脂都是增粘樹脂,在物理性能差別較小的前提下,重點評價半成品型膠的表面粘性。使用外護(hù)膠試驗配方擠出的胎側(cè)型膠和使用胎肩墊膠試驗配方擠出的肩墊型膠常溫停放7 d后使用,斜裁接頭粘性和型膠表面粘性均與正常配方基本一致;常溫停放10 d后粘性也能達(dá)到成型要求,基本滿足工藝要求。
使用試驗外護(hù)膠配方的胎側(cè)型膠和試驗胎肩墊膠同時用于12.00R20 18PR CM998輪胎,并與正常輪胎在同一臺機(jī)床上按GB/T 4501—2008進(jìn)行耐久性對比試驗。試驗條件為:標(biāo)準(zhǔn)氣壓 830 kPa,額定負(fù)荷 3 750 kg,試驗速度 56 km·h-1,分別在65%,85%,100%,110%,120%,130%,140%,150%和160%的負(fù)荷率下運(yùn)行7,16,24,10,10,10,10,10和10 h,負(fù)荷至160%時輪胎損壞。
試驗輪胎和正常輪胎的累計行駛時間分別為97.12和96.63 h,累計行駛里程分別為5 438.5和5 411.5 km,輪胎損壞形式分別為花紋溝裂口和胎冠爆裂??梢钥闯?,試驗輪胎與正常輪胎的耐久性能基本一致。
在全鋼載重子午線輪胎的外護(hù)膠和胎肩墊膠配方中以TYC-0421樹脂等量替代進(jìn)口Koresin樹脂,硫化膠的物理性能基本相當(dāng),現(xiàn)場工藝情況基本一致,成品輪胎的耐久性能相當(dāng)。該樹脂已于2014年順利投產(chǎn),每年為公司降低約600萬元的原材料成本,經(jīng)濟(jì)效益顯著。