耐切割輪胎胎面橡膠配方及其製作方法

2023-05-01 03:05:41

專利名稱：耐切割輪胎胎面橡膠配方及其製作方法
技術領域：
本發明涉及輪胎材料技術領域，尤其是耐切割的輪胎胎面橡膠配方及其製作方法。
背景技術：
當今社會，使用的輪胎大致分為二大類一類為大部分時間在公路上使用的輪胎；
另一類為大部分時間在非公路上使用的輪胎，它常被稱為OTR(off-the-road)輪胎。 目前的裝載機、輪式堆土機等工程車輛上安裝的輪胎，大都為0TR輪胎。 隨著工程車輛技術的不斷進步，現代採礦、建築等領域使用的工程機械車輛不斷
向大噸位、高載荷、高強度工作使用的方向發展，隨著車輛載荷與工作強度的不斷提高，無
論是斜交線結構的工程輪胎還是子午線鋼絲結構的工程輪胎，因輪胎負荷大，路面惡劣且
時常伴隨著工作場地存有大量的水，而水是切割橡膠的潤滑劑，輪胎胎面橡膠因被迅速切
削、切割磨損，致使輪胎工作壽命很低，進而導致過於頻繁的輪胎更新頻率，從而降低了礦
山的工作效率、增加了運營的成本；當來自路面的尖銳石塊切屑傷及輪胎胎體時，特別容易
導致輪胎爆破，給礦山安全生產帶來隱患。 OTR輪胎的胎面作為輪胎直接接觸工作路面的部位，其磨損速度與工作壽命的長 短，是直接決定OTR輪胎整體使用壽命與胎體保護的關鍵部位，傳統的OTR輪胎胎面材料一 般由生膠體系、補強體系、硫化體系的原料構成；生膠體系的原料採用天然橡膠與丁苯橡 膠並用體系，補強體系的原料採用N200或NIOO體系及其派生類別系的細粒子炭黑補強填 充，硫化體系的原料採用傳統普通硫化體系。 從橡膠本身性能來講，傳統OTR胎面膠配方的生膠體系中採用是為確保耐切割性 能、耐磨性能、低生熱性能的綜合平衡，但其耐切割、耐撕裂性能並不突出；傳統OTR胎面橡 膠採用細粒子補強體系，雖然使膠料的抗脹強度提高，確保了膠料的耐磨性能優異，但其耐 切割性能、耐撕裂性能不佳；傳統OTR胎面橡膠因採用普通硫化體系，硫化橡膠的硫化是以 一個或多個硫原子交聯鍵為主的，硫化橡膠耐熱抗降解能力很差。因此，傳統的OTR胎面胎 面材料耐切割性能較差，已經不能滿足這些現代工程車輛的使用要求。

發明內容
為解決上述問題，本發明提供了一種耐切割的輪胎胎面橡膠配方及其製作方法。
應用本發明的配方製作的輪胎可以使用在地表、地下採礦、建築等路面特別惡劣的環境下
工作的裝載機、輪式堆土機等工程機械上，可以有效地提高輪胎的抗切割、耐切削性能，並
降低裂口延伸速度；延長其使用壽命。本發明是通過以下方案來實現的 耐切割輪胎胎面橡膠配方，它包含有天然橡膠、中超耐磨炭黑、白碳黑、氧化鋅與
硬脂酸、防老化物質、尼龍短纖維特別粘合物質、半有效硫化體系組分物質；其特徵在於它
還包含有耐切割填充材料。 上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於所述耐切割填充材料為耐切割尼龍短纖維。 上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於它是由以下重量份的材料組成 的 天然橡膠100份； 中超耐磨炭黑N220 :40-50份； 白碳黑20-35份； 氧化鋅與硬脂酸4-10份； 防老化物質4-8份； 耐切割尼龍短纖維1-5份； 尼龍短纖維特別粘合物質1-5份； 半有效硫化體系組分物質3-5份。 上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵還在於所述的耐切割尼龍短纖維， 其纖維長度L為0. Olmm-lOOmm ;且O. 01mm《L < 0. lmm的佔總短纖維重量的25% -40%、 0. lmm《L < 1. 0mm的佔總短纖維重量的15% -50% 、 1. 0mm《L < 10mm的佔總短纖維重 量的10% -40%、10mm《L《100mm的佔總短纖維重量的5% -20%。 上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵還在於所述的半有效硫化體系組 分物質中包含硫化劑與促進劑。 進一步地，上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵還在於所述的半有效硫 化體系組分物質中硫化劑與促進劑的重量比例為0.8 : 1-1.2 : 1。
更進一步地，上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵還在於所述的半有效
硫化體系組分物質中硫化劑與促進劑的重量比例為i : i。 上述所述耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於包含以下混煉工藝步驟 A、將全部的天然橡膠、一半的中超耐磨炭黑、一半的白碳黑、全部的氧化鋅與硬脂
酸放入混煉容器中進行反應，溫度為150-165度、反應時間為2-3分鐘； B、將A步驟得到的混煉合成膠、另外一半的中超耐磨炭黑、另外一半的白碳黑、全
部的防老化物質、全部的耐切割尼龍短纖維、全部的尼龍短纖維特別粘合物質放入混煉容
器中進行反應，溫度為150-165度、反應時間為2-3分鐘； C、將B步驟得到的混煉合成膠、半有效硫化體系組分物質放入混煉容器中進行反 應；混煉溫度為90-110度、反應時間為2-3分鐘；
D、將C步驟得到的混煉合成膠冷卻至室溫； E、將D步驟得到的混煉合成膠放入混煉容器中進行再反應，混煉溫度為90-110 度、反應時間為2-3分鐘。 至此，完成了耐切割輪胎胎面橡膠的製作。 與傳統OTR輪胎胎面橡膠配方比較，本發明耐切割輪胎胎面橡膠配方，半成品膠 料物理機械性能得到顯著改善，膠料拉伸強度由19-22MPa提高到21-24MPa，抗撕裂強度由 原來的90kN/m提高的140kN/m，膠料硬度由原來的邵爾A 70度左右提高到79度左右，1萬 次試驗後，耐曲撓裂口增長性能由原來的25%降低到10%左右。 在成品裝車試驗中進行試驗對比，相同運營條件下，測試胎面冠部的磨損強度，即 測量每毫米花紋深度的胎面橡膠的工作時間，由原來的平均13h/mm提高到20h/mm，輪胎使用壽命可提高達50%。 本發明的方法中僅採用了五個步驟，因此，生產的控制是相當簡單的，成品率較高。 因此，本發明具有以下有益效果可以有效地提高輪胎的抗切割、耐切削性能，並降低裂口延伸速度；延長其使用壽命。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作詳細描述。 實施例1-實施例3為本發明耐切割輪胎胎面橡膠配方；實施例4-實施例6為耐
切割輪胎胎面橡膠的製作方法。
實施例1 耐切割輪胎胎面橡膠配方，它包含有天然橡膠、中超耐磨炭黑、白碳黑、氧化鋅與
硬脂酸、防老化物質、尼龍短纖維特別粘合物質、半有效硫化體系組分物質；其特徵在於它
還包含有耐切割填充材料；所述耐切割填充材料為耐切割尼龍短纖維。 所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於它是由以下重量份的材料組成的 天然橡膠100份； 中超耐磨炭黑N220 :50份； 白碳黑35份； 氧化鋅與硬脂酸10份； 防老化物質8份； 耐切割尼龍短纖維5份； 尼龍短纖維特別粘合物質5份； 半有效硫化體系組分物質5份。 而且所述的耐切割尼龍短纖維，其纖維長度L為0. Olmm-lOOmm ;且0. Olmm《L< 0. lmm的佔總短纖維重量的25% _40%、0. lmm《L < 1. 0mm的佔總短纖維重量的15% -50%、1. 0mm《L < 10mm的佔總短纖維重量的10% _40%、10mm《L《100mm的佔總短纖維重量的5% -20%。 所述的半有效硫化體系組分物質中包含硫化劑與促進劑，且半有效硫化體系組分物質中硫化劑與促進劑的重量比例為0.8 : 1。
實施例2 耐切割輪胎胎面橡膠配方，它包含有天然橡膠、中超耐磨炭黑、白碳黑、氧化鋅與
硬脂酸、防老化物質、尼龍短纖維特別粘合物質、半有效硫化體系組分物質；其特徵在於它
還包含有耐切割填充材料；所述耐切割填充材料為耐切割尼龍短纖維。 所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於它是由以下重量份的材料組成的 天然橡膠100份； 中超耐磨炭黑N220 :40份； 白碳黑20份； 氧化鋅與硬脂酸4份； 防老化物質4份；
耐切割尼龍短纖維1份；
尼龍短纖維特別粘合物質1份；
半有效硫化體系組分物質3份。 而且所述的耐切割尼龍短纖維，其纖維長度L為0. Olmm-lOOmm ;且0. 01mm《L
< 0. 1mm的佔總短纖維重量的25% _40%、0. 1mm《L < 1. Omm的佔總短纖維重量的 15% -50%、1. Omm《L < 10mm的佔總短纖維重量的10% _40%、10mm《L《100mm的佔總 短纖維重量的5% -20%。 所述的半有效硫化體系組分物質中包含硫化劑與促進劑，且半有效硫化體系組分
物質中硫化劑與促進劑的重量比例為i : i。 實施例3 耐切割輪胎胎面橡膠配方，它包含有天然橡膠、中超耐磨炭黑、白碳黑、氧化鋅與
硬脂酸、防老化物質、尼龍短纖維特別粘合物質、半有效硫化體系組分物質；其特徵在於它
還包含有耐切割填充材料；所述耐切割填充材料為耐切割尼龍短纖維。 所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於它是由以下重量份的材料組成的 天然橡膠100份； 中超耐磨炭黑N220 :45份； 白碳黑20-35份； 氧化鋅與硬脂酸7份； 防老化物質6份； 耐切割尼龍短纖維3份； 尼龍短纖維特別粘合物質3份； 半有效硫化體系組分物質4份。 而且所述的耐切割尼龍短纖維，其纖維長度L為0. Olmm-lOOmm ;且0. 01mm《L
< 0. 1mm的佔總短纖維重量的25% _40%、0. 1mm《L < 1. Omm的佔總短纖維重量的 15% -50%、1. Omm《L < 10mm的佔總短纖維重量的10% _40%、10mm《L《100mm的佔總 短纖維重量的5% -20%。 所述的半有效硫化體系組分物質中包含硫化劑與促進劑，且半有效硫化體系組分 物質中硫化劑與促進劑的重量比例為1.2 : 1。 經過申請人的多次試驗，發現上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方中，由以下重
量份的材料組成的橡膠都能夠達到設計的要求 天然橡膠IOO份； 中超耐磨炭黑N220 :40-50份； 白碳黑20-35份； 氧化鋅與硬脂酸4-10份； 防老化物質4-8份； 耐切割尼龍短纖維1-5份； 尼龍短纖維特別粘合物質1-5份； 半有效硫化體系組分物質3-5份。 與傳統OTR輪胎胎面橡膠配方比較，本發明耐切割輪胎胎面橡膠配方，半成品膠料物理機械性能得到顯著改善，膠料拉伸強度由19-22MPa提高到21-24MPa，抗撕裂強度由 原來的90kN/m提高的140kN/m，膠料硬度由原來的邵爾A 70度左右提高到79度左右，1萬 次試驗後，耐曲撓裂口增長性能由原來的25%降低到10%左右。 在成品裝車試驗中進行試驗對比，相同運營條件下，測試胎面冠部的磨損強度，即 測量每毫米花紋深度的胎面橡膠的工作時間，由原來的平均13h/mm提高到20h/mm，輪胎使 用壽命可提高達50%。
實施例4 —種耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於包含以下混煉工藝步驟
A、將全部的天然橡膠、一半的中超耐磨炭黑、一半的白碳黑、全部的氧化鋅與硬脂 酸放入混煉容器中進行反應，溫度為150度、反應時間為2分鐘； B、將A步驟得到的混煉合成膠、另外一半的中超耐磨炭黑、另外一半的白碳黑、全 部的防老化物質、全部的耐切割尼龍短纖維、全部的尼龍短纖維特別粘合物質放入混煉容 器中進行反應，溫度為150度、反應時間為2分鐘； C、將B步驟得到的混煉合成膠、半有效硫化體系組分物質放入混煉容器中進行反
應；混煉溫度為90度、反應時間為2分鐘； D、將C步驟得到的混煉合成膠冷卻至室溫； E、將D步驟得到的混煉合成膠放入混煉容器中進行再反應，混煉溫度為
90度、反應時間為2分鐘。
實施例5 —種耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於包含以下混煉工藝步驟
A、將全部的天然橡膠、一半的中超耐磨炭黑、一半的白碳黑、全部的氧化鋅與硬脂 酸放入混煉容器中進行反應，溫度為155度、反應時間為2. 5分鐘； B、將A步驟得到的混煉合成膠、另外一半的中超耐磨炭黑、另外一半的白碳黑、全 部的防老化物質、全部的耐切割尼龍短纖維、全部的尼龍短纖維特別粘合物質放入混煉容 器中進行反應，溫度為155度、反應時間為2. 5分鐘； C、將B步驟得到的混煉合成膠、半有效硫化體系組分物質放入混煉容器中進行反 應；混煉溫度為100度、反應時間為2. 5分鐘；
D、將C步驟得到的混煉合成膠冷卻至室溫； E、將D步驟得到的混煉合成膠放入混煉容器中進行再反應，混煉溫度為100度、反 應時間為2. 5分鐘。
實施例6 —種耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於包含以下混煉工藝步驟
A、將全部的天然橡膠、一半的中超耐磨炭黑、一半的白碳黑、全部的氧化鋅與硬脂 酸放入混煉容器中進行反應，溫度為165度、反應時間為3分鐘； B、將A步驟得到的混煉合成膠、另外一半的中超耐磨炭黑、另外一半的白碳黑、全 部的防老化物質、全部的耐切割尼龍短纖維、全部的尼龍短纖維特別粘合物質放入混煉容 器中進行反應，溫度為165度、反應時間為3分鐘； C、將B步驟得到的混煉合成膠、半有效硫化體系組分物質放入混煉容器中進行反 應；混煉溫度為110度、反應時間為3分鐘；
D、將C步驟得到的混煉合成膠冷卻至室溫； E、將D步驟得到的混煉合成膠放入混煉容器中進行再反應，混煉溫度為110度、反 應時間為3分鐘。 至此，完成了耐切割輪胎胎面橡膠的製作。 經過申請人的多次試驗，發現上述所述的耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法中，改 變成以下工藝條件，同樣能夠生產出上述胎面橡膠所述的步驟A和B中，溫度都為150-165度、反應時間都為2-3分鐘。
所述的步驟C和E中，混煉溫度都為90-110度、反應時間都為2-3分鐘。
至此，完成了耐切割輪胎胎面橡膠的製作。 本發明的方法中僅採用了五個步驟，因此，生產的控制是相當簡單的，成品率較高。 用本發明方法生產的耐切割輪胎胎面橡膠具有以下有益效果可以有效地提高輪 胎的抗切割、耐切削性能，並降低裂口延伸速度；延長其使用壽命。 本文具體說明了本發明示例性實施實例和目前的優選實施方式，應當理解，本發 明構思可以按其他種種形式實施運用，它們同樣落在本發明的保護範圍內。
權利要求
耐切割輪胎胎面橡膠配方，它包含有天然橡膠、中超耐磨炭黑、白碳黑、氧化鋅與硬脂酸、防老化物質、尼龍短纖維特別粘合物質、半有效硫化體系組分物質；其特徵在於它還包含有耐切割填充材料。
2. 根據權利要求1所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於所述耐切割填充材料 為耐切割尼龍短纖維。
3. 根據權利要求1或2所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於它是由以下重量 份的材料組成的天然橡膠100份； 中超耐磨炭黑N220 :40-50份；白碳黑20-35份； 氧化鋅與硬脂酸4-10份； 防老化物質4-8份； 耐切割尼龍短纖維l-5份； 尼龍短纖維特別粘合物質1-5份； 半有效硫化體系組分物質3-5份。
4. 根據權利要求3所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於所述的耐切割尼龍短纖維，其纖維長度L為0. Olmm-lOOmm ;且0. Olmm《L < 0. lmm的佔總短纖維重量的 25% -40%、0. lmm《L < 1. 0mm的佔總短纖維重量的15% -50% 、 1. 0mm《L < 10mm的佔 總短纖維重量的10% -40%、10mm《L《100mm的佔總短纖維重量的5% -20%。
5. 根據權利要求4所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於所述的半有效硫化 物質中包含硫化劑與促進劑。
6. 根據權利要求5所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於所述的半有效硫化 體系組分物質中硫化劑與促進劑的重量比例為0.8 : 1-1.2 : 1。
7. 根據權利要求6所述的耐切割輪胎胎面橡膠配方，其特徵在於所述的半有效硫化 體系組分物質中硫化劑與促進劑的重量比例為1 : 1。
8. —種耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於包含以下混煉工藝步驟A、 將全部的天然橡膠、一半的中超耐磨炭黑、一半的白碳黑、全部的氧化鋅與硬脂酸放 入混煉容器中進行反應，溫度為150-165度、反應時間為2-3分鐘；B、 將A步驟得到的混煉合成膠、另外一半的中超耐磨炭黑、另外一半的白碳黑、全部的 防老化物質、全部的耐切割尼龍短纖維、全部的尼龍短纖維特別粘合物質放入混煉容器中 進行反應，溫度為150-165度、反應時間為2-3分鐘；C、 將B步驟得到的混煉合成膠、半有效硫化體系組分物質放入混煉容器中進行反應； 混煉溫度為90-110度、反應時間為2-3分鐘；D、 將C步驟得到的混煉合成膠冷卻至室溫；E、 將D步驟得到的混煉合成膠放入混煉容器中進行再反應，混煉溫度為90-110度、反 應時間為2-3分鐘。
9. 根據權利要求8所述的耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於步驟A及步驟 B中的反應溫度都為155度，反應時間都為2. 5分鐘。
10. 根據權利要求8所述的耐切割輪胎胎面橡膠的製作方法，其特徵在於步驟C及步驟E中的混煉溫度都為100度，反應時間都為2. 5分鐘。
全文摘要
本發明涉及輪胎材料技術領域，尤其是耐切割的輪胎胎面橡膠配方。耐切割輪胎胎面橡膠配方，它包含有天然橡膠、中超耐磨炭黑、白碳黑、氧化鋅與硬脂酸、防老化物質、尼龍短纖維特別粘合物質、半有效硫化體系組分物質；其特徵在於它還包含有耐切割尼龍短纖維填充材料。該配方中，通過合理調配各原料的比例及增加耐切割尼龍短纖維填充材料來達到輪胎的超級防切割性能；該配方中半有效硫化體系組分物質中包含硫化劑與促進劑的重量比例近似為1∶1。本發明還介紹了該種胎面橡膠的生產方法。本發明具有以下有益效果可以有效地提高輪胎的抗切割、耐切削性能，並降低裂口延伸速度；延長其使用壽命。
文檔編號C08L7/00GK101735490SQ20091025605
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者王傳鑄, 王銀竹 申請人:青島泰凱英輪胎有限公司