18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的開發(fā)

劉 娟，高 利，許新安

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

堆高機、正面吊以及龍門吊等港口環(huán)境作業(yè)車輛用工程機械輪胎因承載高負(fù)荷及原地頻繁扭轉(zhuǎn)等原因，對胎面膠剛性、生熱和耐磨性能的要求非常高[1-2]，尤其是18.00R25以上規(guī)格港口專用工程機械輪胎的使用壽命一直是困擾工程機械子午線輪胎企業(yè)的技術(shù)難題。

為延長我公司18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎的使用壽命，提高胎面膠的性能，本工作對國外知名品牌18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎進(jìn)行胎面膠組成分析和物理性能測試，確定所開發(fā)胎面膠配方的目標(biāo)值，并按此目標(biāo)值完成配方初期開發(fā)，后續(xù)對該規(guī)格輪胎的低溫硫化工藝進(jìn)行優(yōu)化，使采用新胎面膠配方和優(yōu)化硫化工藝條件的18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎達(dá)到競品輪胎水平。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國進(jìn)口產(chǎn)品；炭黑N234和N220，卡博特化工（天津）有限公司產(chǎn)品；白炭黑，索爾維精細(xì)化工添加劑（青島）有限公司產(chǎn)品；辛基增粘樹脂SL1801，華奇（中國）化工有限公司產(chǎn)品；硫黃，榮成市崖頭新莊化工廠產(chǎn)品。

1.2 生產(chǎn)配方

NR 100，炭黑N220 40，白炭黑 15，氧化鋅 4，硬脂酸 3，辛基增粘樹脂 3，防護蠟1.5，防焦劑CTP 0.3，防老劑4020 2，防老劑RD 0.5，硫黃 1.2，促進(jìn)劑TBBS 1.1。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機，上海橡膠機械廠產(chǎn)品；GK400型和GK255型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產(chǎn)品；XLB-Q型400×400×2平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產(chǎn)品；Roell Z010型拉力機，德國Zwick公司產(chǎn)品；EPLEXOR 500N型動態(tài)粘彈譜分析（DMA）儀，德國GABO公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料采用四段混煉工藝混煉，一至三段混煉采用GK400型密煉機，終煉膠混煉使用GK255型密煉機。一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：加入橡膠、70%的炭黑、白炭黑、氧化鋅、硬脂酸、增粘樹脂、防護蠟和防老劑混煉至135 ℃，提壓砣，繼續(xù)混煉至155 ℃，排膠；二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，混煉工藝為：加入一段混煉膠、30%的炭黑混煉至130 ℃，提壓砣，繼續(xù)混煉至155℃，排膠；三段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，混煉工藝為：加入二段混煉膠混煉至120 ℃，提壓砣，繼續(xù)混煉至150 ℃，排膠；終煉膠混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝為：加入三段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑和防焦劑，混煉30 s，提壓砣，然后繼續(xù)混煉35 s，提壓砣，繼續(xù)混煉至105 ℃，排膠，總混煉時間約為150 s。

1.5 測試分析

各項性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 競品剖析及配方研發(fā)

競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠配方組分及所開發(fā)配方目標(biāo)值見表1。競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的物理性能及所開發(fā)配方目標(biāo)值見表2。

表1 競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠配方組分及所開發(fā)配方目標(biāo)值 份

表2 競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的物理性能及所開發(fā)配方目標(biāo)值

由表1和2可知，競品輪胎胎面膠配方生膠體系采用全NR，補強體系采用炭黑＋白炭黑，膠料具有很高的拉伸強度和中等拉斷伸長率。

通過大配合試驗優(yōu)選出開發(fā)配方為：NR 100，炭黑N234 45，白炭黑 8，氧化鋅 3.5，硬脂酸 2，辛基增粘樹脂 1，防護蠟 1.5，防老劑4020 1，防老劑RD 0.5，防焦劑CTP 0.3，硫黃 1.4，促進(jìn)劑TBBS 1.4，促進(jìn)劑DPG-80 0.3。

開發(fā)配方與生產(chǎn)配方胎面膠的硫化特性和物理性能對比見表3。

表3 開發(fā)配方與生產(chǎn)配方胎面膠的硫化特性和物理性能對比

從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，開發(fā)配方膠料的t10延長，t90縮短；邵爾A型硬度、100%，300%和500%定伸應(yīng)力及拉伸強度均有所提升，壓縮疲勞溫升降低，但60 ℃下的損耗因子增大。

3 硫化工藝優(yōu)化

為進(jìn)一步降低開發(fā)配方膠料的生熱，并提高其強度和模量，對18.00R25港口輪胎的硫化工藝進(jìn)行優(yōu)化[3]，具體為：將硫化外溫蒸汽溫度由143℃降至135 ℃；硫化工序排壓點統(tǒng)一按氣泡點時間的1.2倍取值，優(yōu)化后氣泡點時間延長了38 min，相應(yīng)總硫化時間延長了45 min；胎面最底層膠料過硫化程度降低約27%。

4 成品輪胎胎面膠物理性能

采用開發(fā)配方胎面膠試制18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎，對其胎面膠物理性能進(jìn)行測試，并與生產(chǎn)輪胎進(jìn)行對比，結(jié)果見表4。

從表4可以看出：與生產(chǎn)輪胎相比，開發(fā)配方＋原硫化工藝輪胎胎面膠的邵爾A型硬度、100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力和拉伸強度均提高；開發(fā)配方＋優(yōu)化硫化工藝輪胎胎面膠的邵爾A型硬度、100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力和拉伸強度均進(jìn)一步提高，且60 ℃下?lián)p耗因子明顯減小，各項性能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)值，與競品輪胎水平相當(dāng)。

表4 開發(fā)配方輪胎和生產(chǎn)配方輪胎胎面膠物理性能對比

5 結(jié)論

（1）對競品18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎進(jìn)行胎面膠物理性能和化學(xué)組分剖析，并通過分析數(shù)據(jù)確定開發(fā)配方的目標(biāo)值。

（2）采用參照競品輪胎開發(fā)的胎面膠配方，并對輪胎的硫化工藝進(jìn)行優(yōu)化，可使18.00R25港口專用工程機械子午線輪胎胎面膠的物理性能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)值，與競品輪胎水平相當(dāng)。