全钢丝载重子午线轮胎生产工艺及配方解析四
所属分类：轮胎
2013-8-12 15:05:56 推荐指数：
在载重子午胎的胶料中主要用芳烃油。
芳烃油的质量指标如比重、粘度、芳烃含量等项目，对胶料的物理性能有很大的影响。
油的苯胺点越高，表明油的芳烃含量越高。芳烃含量影响胶料的硬度。闪点是检验材料安全性的项目。目前芳烃油存在的问题有水分大，粘度不均一，对生产中带来很多不利因素。
另一类软化剂为化学塑解剂。如塑解剂B，在含天然胶的胶料中加入约2%的用量，可以大幅度降低胶料的门尼粘度 而对胶料的物理机械性能没有较大的影响。塑解剂B 有效组分为五氯硫酚，而该产品对人类健康危害较大，所以国外已停止生产和使用，但其它类的塑解剂价格昂贵。目前大多仍使用国产塑解剂B。
活性剂配入橡胶后能增加促进剂的活性，从而减少促进剂的用量或缩短胶料的硫化时间。
3.3.4.1 ZnO
ZnO一种最通用的活性剂。对于全钢子午胎来说，氧化锌的质量尤为重要，因为氧化锌在与钢丝粘合的胶料中，对橡胶与胶料的粘合起着重要的作用，用量也较其他胶料大。氧化锌中的微量的变价金属，含量超标，对胶料的粘合、特别是轮胎使用中后期影响非常大。因此在全钢子午胎中使用的氧化锌的质量要远远高于斜交胎。
3.3.4.2 ZnO-80
ZnO-80是由80%的ZnO和20%填加剂的混合物。其中填加剂（20%）是由15%的EVA（是一种低软化点能与橡胶匹配的一种聚合物）＋5%无机物组成。
在胶料配方中使用ZnO-80的目的是它比普通ZnO在胶料中容易分散，以保证胶料获得好的物理机械性能和气密性，因此把它用在密封层胶料中。
3.3.4.3 硬脂酸
硬脂酸主要对氧化锌起活化作用。
3.3.5 硫化剂硫化剂的主要作用是对生胶其交联作用,提高胶料的物理性能。
3.3.5.1 硫化树脂A
硫化树脂A是外胎硫化胶囊用的硫化剂。对这种材料必须进行胶料配合试验。
3.3.5.2 不溶性硫黄
所谓不溶性硫黄就是将普通的八角形硫黄加热到高温熔融，然后急速冷却，使硫黄形成线形大分子硫黄，而这种硫黄不溶入二硫化碳（普通硫黄溶入二硫化碳）所以称之为不溶性硫黄。不溶性硫黄在橡胶中可以以任意比例混容而不喷出，而普通硫黄若超过1.5PHR（PHR含义是每100份橡胶所含有的配合剂的份数）则从橡胶中析出，俗称“喷霜”。大家知道，胶料喷霜后半成品没有任何粘性，这些半成品就成为了废料，会造成很大的浪费。在全钢子午胎胶料中，为增加橡胶与钢丝的粘合，通常要加入超过3.5PHR的硫黄，为防止喷霜，而在胶料中使用不溶性硫黄。但不溶性硫黄在105℃的条件下又会转化成普通硫黄，所以在使用不溶性硫黄的胶料中，其加工过程严禁超过105℃。
3.3.5.3 普通硫黄
普通硫黄是橡胶中最常用的硫化剂，其硫含量、细度和酸值是重要的检验指标。
3.3.5.4 硅烷偶联剂
加入硅烷偶联剂，能够改善白炭黑的加工性能，并且对胶料的抗硫化返原性有特殊的作用，同时在胎面胶使用，也可以提高胎面胶的耐磨性。
X-50S是一种混合物，其N330炭黑和Si69所占比例各50%。
检验X-50S中的Si69含量是否正确和均匀分散在炭黑的表面上，是通过TESPT的硫含量加以鉴别。该配合剂一般用于含有白炭黑的胶料中，它可以明显改善胶料的加工性能，同时对胶料的抗硫化返原起到重要的作用。
3.3.6 树脂和粘合剂在全钢子午胎中使用的增粘树脂有三种：碳氢树脂、叔丁基酚醛树脂和辛基酚醛树脂。
叔丁基酚醛树脂只有荷兰的BASF公司生产的质量最好，其采用乙炔缩合的加工方法独特，增粘效果比用甲醛缩合的增粘效果叔丁基酚醛树脂持久性长，被称之为“超级增粘树脂”。叔丁基酚醛树脂比辛基酚醛树脂增粘效果好，但有的胶料在炼胶过程中混炼温度较低，只能使用辛基酚醛树脂。
碳氢树脂是一种石油树脂的混合物，由于其内部结构含有多种官能团，所以它可以和不同极性的橡胶相溶，对于多胶并用的胶料中，加入碳氢树脂可以促使配合剂和橡胶更好的混合和分散。目前国际上用量最大的40MSF树脂是这种材料的代表。
补强酚醛树脂主要用来提高胶料的硬度。与促进剂HMT按10：1并用，可提高胶料硬度5-20国际标准硬度。其质量主要控制软化点。
3.3.7 橡胶与金属粘合的助剂全钢胎中用于与钢丝粘合胶料中的粘合剂有钴盐、粘合剂RA、HMT、间苯二酚等，这几种原材料用量较少，但对轮胎质量影响至关重要。
3.3.7.1 间苯二酚
间苯二酚其升华温度在145℃，且其在胶料中较难分散，所以一般在二段混炼时加入，而二段混炼温度很难控制在145℃以下，造成间苯二酚晶体在母炼胶或终炼胶中喷出，影响到胶料的粘合性能和半成品的粘性，同时炼胶过程中散发出有毒烟雾，对操作工的身体带来伤害。近几年来，大部分轮胎生产厂家使用间苯二酚-80分别间苯二酚，在炼胶过程中将间苯二酚在二段加入改为终炼加入，同时又能改善间苯二酚的分散。在有的欧美国家，已经禁止使用纯间苯二酚，目前研制的简苯二酚-甲醛树脂（国外商品名称B20-S）可以替代纯间苯二酚，完全解决了在胶料加工过程中的烟雾问题，但其活性较纯间苯二酚低，对橡胶/钢丝的粘合有一定的影响。
3.3.7.2 HMMM
HMMM含65%的六次甲基四蜜胺和35%的SiO2，成粉末状物便于分散。除控制外观和水份外游离甲醛也要严格控制，对人体有害。HMMM在国内又称粘合剂RA ，由于该产品使用的载体是白炭黑，所以在夏季天气湿度大时极易出现水分超标现象。
3.3.7.3 钴盐
目前大多数全钢胎生产厂使用的钴盐为癸酸钴或硼酰化钴。癸酸钴的钴含量为20.5，其主要控制金属钴与癸酸的比例(一般为1:2)，做成颗粒状。环球软化点这项指标较为重要，软化点高时在胶料中难于分散，低时产品发粘，但这种材料的环球软化点的测试较为困难，在癸酸钴中控制乙酸/钴的比例超过影响粘合，CH3COOH量不能超过1%。硼酰化钴的钴含量为22.5，其橡胶与钢丝的初始粘合力较好，但对硫化温度的波动较为敏感。
3.3.7.4 HMT
HMT是由乌洛托品加以白炭黑改性而来，其本身也是橡胶的促进剂，应在炼胶时在终炼加入。HMT经油处理过的可防止炼胶时结团，容易分散在胶料中，并可减少飞扬。该产品在储存过程中，极易吸潮结团，在炼胶过程中造成分散不均。为此在供货时，我们要求每次进货量要少，但由于用量较少，所以每次进500kg，也要使用１个多月。建议使用HMT-80替代HMT，改善HMT在储存过程中吸潮结块，及胶料混炼时HMT不易分散的问题。
3.3.8 促进剂和防焦剂
在全钢子午胎中常用的促进剂多为次磺酰胺类后效性促进剂，如促进剂CBS、NOBS、TBBS、DCBS。这些促进剂起硫化促进的速度从快到慢排序为CBS、TBBS、NOBS、DCBS。这些促进剂的生产原料大多是DM，所以其产品中游离DM含量容易超标。因为DM是快速促进剂，其可明显减少胶料的焦烧时间，因而这项指标较为重要，特别是促进剂DCBS，由于其用于与钢丝帘线粘合的胶料，其胶料的焦烧时间和硫化速度对胶料与钢丝的粘合有着较大影响。
据国际卫生组织公布，促进剂NOBS由于分子中含有吗啉基团，对人类有致癌的可能，因而现在欧美地区已明确规定禁止使用，而用TBBS代替。目前TBBS的价格较NOBS高，因而在我国推广应用有一定难度，使用TBBS替代NOBS可以等量替代，但要加入一定量的防焦剂CTP配合使用，以保证胶料的加工安全性。
防焦剂CTP可以延长胶料的焦烧时间，且对胶料的硫化速度没有多大影响。一般胶料中加0.2PHR防焦剂可以起到较好防焦作用，最多不能超过0.5PHR，否则将出现喷霜现象。
3.3.9 防老剂
导致橡胶老化的因素很多。研究表明，主要因素有氧、臭氧、微量变价金属、阳光、紫外线以及霉菌腐蚀等。屈挠疲劳主要是增加橡胶分子与氧的接触面积，从而加速其老化。
在使用防老剂时，某一种防老剂在胶料中兼有几个方面的防护效果，有时某两种或三种防老剂并用，其防护效能超过各防老剂单用效果的叠加，这种现象称之为防老剂的“协同效应”。
抗氧剂的种类有很多，如胺类（防老剂A、防老剂等）醛胺类、酮胺类（防老剂RD等）、酚类衍生物防老剂等等。
抗臭氧剂有对苯二胺类（防老剂4010、4010NA、4020、DTPD等）。
全钢子午胎用化学防老剂主要有：6PPD、TMQ、DTPD。这些防老剂对轮胎起化学防老化作用。DTPD在微量变价金属对橡胶/钢丝粘合方面的防老化性能有着较好的表现。
抗臭氧剂：物理防老剂为Ｂ型微晶蜡是很好的抗臭氧剂。微晶蜡是在轮胎使用过程中慢慢向轮胎表面迁移，并在轮胎表面形成一层薄膜，防止紫外线的照射，对轮胎起到保护作用。而普通石蜡会很快全部从轮胎内部迁移到轮胎表面，只对轮胎的使用前期有保护作用，而后期则没有作用了。
微晶蜡的选择要根据轮胎的大小、轮胎的使用地区来定，一般来说，小轮胎和气候比较寒冷地区使用的轮胎，要选用分子量大的微晶蜡；载重轮胎和气候较热地区使用的轮胎，要要选用分子量大的微晶蜡。
3.3.10 加工助剂能够显著改善胶料的加工性能（如混炼、压延、压出、成型硫化等）而对胶料的物理机械性能和成品的最终使用性能没有不利的影响的配合剂称之为加工助剂。近几年来，随着子午胎技术从国外的引进，加工助剂在配方中的应用日益广泛。加工助剂从其用途上分主要有：
在胶料混炼过程中，利于炭黑等配合剂的分散的助剂，典型代表是胶易素T-78；
在半成品部件压延、压出过程中，能显著提高胶料流动性，提高压延、压出速度，降低压出温度，防止胶料粘附辊筒的助剂，增塑剂A、AKT-73、莱茵T等；
在胶料成型过程中，能够保证各半成品部件的粘性，典型代表有KORESIN树脂，各种酚醛树脂等；
在胶料硫化过程中，能够改善胶料的流动性，提高成品离模性，典型代表有模得利等。