配方優(yōu)化改善輪胎胎冠變色

孫茂忠，趙相帥，韓志松，殷震方，朱建陽(yáng)

[特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司，山東 青島 266061]

半鋼輪胎銷售市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈[1]，相較于產(chǎn)品的使用質(zhì)量，非專業(yè)人士更注重產(chǎn)品顏值，漂亮的外觀更容易激起消費(fèi)者的購(gòu)買欲。但是在硫化工序中，配方內(nèi)的小分子組分會(huì)不可避免地遷移至模具內(nèi)表面，形成模垢[2-4]，積少成多，便會(huì)附著在輪胎外壁上，導(dǎo)致胎冠出現(xiàn)色差、啞光等問(wèn)題。

清洗模具是去除模垢的有效辦法，目前應(yīng)用最廣泛的模具清洗方法是噴砂清洗法[5]，利用離心式或空壓式噴砂機(jī)，向模具待清洗表面噴射石英砂等磨料，達(dá)到去除模垢的目的。但是，此方法操作繁瑣，治標(biāo)不治本，一味提高清洗頻率還可能對(duì)模具內(nèi)表面造成不可逆的損傷。

本工作對(duì)在產(chǎn)輪胎胎面冠部膠配方進(jìn)行優(yōu)化，以期在不影響輪胎使用性能的前提下解決胎冠變色問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

環(huán)保芳烴油V500，德國(guó)漢圣化工有限公司產(chǎn)品；微晶蠟Antilux111，德國(guó)朗盛公司產(chǎn)品；氧化鋅，濰坊慶聯(lián)化工有限公司產(chǎn)品；防老劑RD，天津科邁化工有限公司產(chǎn)品；防老劑4020，圣奧化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品；硫黃S-80，上海殊江化工有限公司產(chǎn)品；其余均為橡膠工業(yè)常用原材料。

1.2 主要設(shè)備和儀器

BB430型密煉機(jī)，日本神戶制鋼株式會(huì)社產(chǎn)品；GT-7080S2型門尼粘度計(jì)、GT-M2000-A型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀、GT-AT-7000M型電子拉力機(jī)和GT-7005-T型高溫老化箱，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；LX-A橡塑邵爾A硬度計(jì)，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；LLY-B1400×2350×2型液壓輪胎硫化機(jī)，廣東巨輪模具有限公司產(chǎn)品；GCYLSN-1114型輪胎里程試驗(yàn)機(jī)，青島高校測(cè)控技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)配方

試驗(yàn)配方在正常生產(chǎn)配方的基礎(chǔ)上，對(duì)增塑體系、防護(hù)體系和硫化體系進(jìn)行微調(diào)，盡量降低前文所述相關(guān)小料的用量，減小1份油料，同時(shí)減小2份填料平衡硬度；減小0.5份防老劑4020、0.5份防老劑RD和0.15份微晶蠟；減小0.75份氧化鋅和0.4份硫黃S-80，同時(shí)增加0.3份促進(jìn)劑CZ平衡硫化性能。目的是在不影響配方性能的前提下，延緩模垢的生長(zhǎng)速度，進(jìn)而改善胎冠外觀質(zhì)量。

試驗(yàn)配方如表1所示。

1.4 輪胎規(guī)格

本次試制輪胎規(guī)格為205/55R16 97W，分別采用生產(chǎn)、試驗(yàn)兩個(gè)胎冠膠配方方案。

1.5 性能測(cè)試

（1）膠料性能。均按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

（2）模垢附著情況。硫化相同次數(shù)后拍照記錄2副模具內(nèi)側(cè)外觀情況。

（3）胎冠外觀顏色。輪胎入庫(kù)停放1周后，拍照記錄胎冠外觀情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 膠料性能

膠料的性能如表2所示。

表2 膠料性能

從表2可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的加工性能和物理性能基本相當(dāng)，拉伸強(qiáng)度和阿克隆磨耗量等關(guān)鍵指標(biāo)幾乎無(wú)變化，老化后的撕裂強(qiáng)度略有下降，但在可接受范圍內(nèi)。總之，優(yōu)化后配方膠料的各項(xiàng)性能穩(wěn)定，可以達(dá)到輪胎的正常性能要求。

2.2 模具污染情況

不同硫化次數(shù)下模具內(nèi)表面如圖1所示。

圖1 不同硫化次數(shù)下的模具內(nèi)表面示意

從圖1可以看出，與生產(chǎn)輪胎模具相比，試驗(yàn)輪胎模具的污染情況有了較大的改善，相同使用次數(shù)下試驗(yàn)輪胎模具污染程度更輕，這個(gè)差距隨著使用次數(shù)的增大越來(lái)越明顯。另外還可以發(fā)現(xiàn)，較之生產(chǎn)輪胎模具，試驗(yàn)輪胎模具硫化后的模垢分布較均勻，避免了成品輪胎胎冠出現(xiàn)色差、色塊等外觀不良。總之，配方優(yōu)化后輪胎模具模垢增長(zhǎng)速度更慢，既延長(zhǎng)了模具的清洗周期，節(jié)省了人力物力，也保證了胎冠外觀質(zhì)量。

2.3 輪胎外觀情況

停放1周后輪胎胎冠外觀對(duì)比如圖2所示。

圖2 停放1周后輪胎胎冠外觀對(duì)比

從圖2可以看出，對(duì)比生產(chǎn)輪胎，試驗(yàn)輪胎的胎冠外觀有了極大的提升。生產(chǎn)輪胎的胎冠泛黃嚴(yán)重，表面啞光，能明顯地看到色差、色塊；試驗(yàn)輪胎的胎冠整體黑亮，有光澤，無(wú)局部色差、色塊。綜合來(lái)看，配方優(yōu)化達(dá)到了改善輪胎胎冠外觀的目的。

3 結(jié)論

以在產(chǎn)高性能輪胎胎面冠部膠配方為基本配方，對(duì)增塑體系、防護(hù)體系和硫化體系進(jìn)行優(yōu)化，試制輪胎并進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。結(jié)果表明，在膠料各項(xiàng)性能相當(dāng)?shù)那疤嵯?，適當(dāng)降低配方中防老劑等易遷移小分子組分用量可以極大地減輕模具的污染，胎冠變色明顯減弱。本工作從配方設(shè)計(jì)優(yōu)化角度著手改善胎冠變色的問(wèn)題，保證成品輪胎外觀光澤黑亮，也減輕了工業(yè)生產(chǎn)的洗模壓力。