實心輪胎白色胎面膠配方的開發

王振玲，孫 濤，王俊英，劉 峰，周寶珍，邢 濤，陳雪梅，仇培超

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

實心輪胎的胎體是實心的，沒有內胎和氣密層，不用充氣。實心輪胎具有彈性高、耐磨性能好以及維修費用低、使用壽命長等優勢。

為提高耐磨性能，普通實心輪胎胎面膠都使用炭黑補強[1-6]，胎面膠呈黑色，輪胎在制動和轉向時與地面摩擦會產生黑色的痕跡和橡膠粉末，污染環境，尤其對環境要求高的醫藥和食品加工行業是不適用的。為此，我公司開發了白色實心輪胎胎面膠配方，現將相關情況簡介如下。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR20和3#煙膠片，泰國進口產品。丁苯橡膠（SBR），牌號1502；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化齊魯石油化工公司產品。炭黑N220，山東聚力能源設備有限公司產品。白炭黑，牌號1165MP，福建三明正元化工有限公司提供。鈦白粉，濟南裕興化工有限責任公司產品。白炭黑分散劑，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品。防老劑WL，中國臺灣元慶國際貿易有限公司提供。防老劑4020，圣奧化學科技有限公司產品。

1.2 配方

參比配方（黑色）：NR（SCR20）45，SBR 40，BR 15，炭黑N220 60，白炭黑 10，RAE油10，防老劑 6，硫化劑 3，其他 8。

試驗配方（白色）：NR（3#煙膠片）80，SBR 20，白炭黑 65，硅烷偶聯劑Si75 5.2，白色填料14，防老劑 6，硫化劑 5，其他 11。

1.3 主要設備和儀器

F370型和F270型密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司產品；P-200-2-PCT型平板硫化機，磐石油壓工業（安徽）有限公司產品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；Z005型拉力機和5109型回彈試驗儀，德國ZwickRoell集團產品；DKD-K-16801型自動硬度計，德國Bareiss公司產品；401A型老化箱，上海精密科學儀器有限公司產品；EPLEXOR 500N型動態粘彈譜分析儀，德國GABO公司產品。

1.4 混煉工藝

（1）3#煙膠片塑煉工藝。3#煙膠片塑煉在F370型密煉機中進行，轉子轉速為40 r·min-1，壓力為0.55 MPa，塑煉工藝為：加入生膠→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（145 ℃）。

（2）參比配方混煉工藝。膠料采用三段混煉工藝。一段和二段混煉采用F370型密煉機，一段混煉轉子轉速為40 r·min-1，壓力為0.55 MPa，混煉工藝為：加入生膠、小料、炭黑和白炭黑→壓壓砣→提壓砣→油料→壓壓砣、提壓砣2次→混煉均勻，排膠（165 ℃）。二段混煉轉子轉速為30 r·min-1，壓力為0.55 MPa，混煉工藝為：加入一段混煉膠→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（150 ℃）。三段混煉采用F270型密煉機，轉子轉速為30 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入二段混煉膠、硫黃和促進劑→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（105 ℃）。

（3）試驗配方混煉工藝。膠料采用三段混煉工藝。一段和二段混煉采用F370型密煉機，一段混煉轉子轉速為40 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入塑煉膠、小料、白炭黑、偶聯劑和白色填料→壓壓砣→提壓砣→油料→壓壓砣（145 ℃保持40 s）→提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）。二段混煉轉子轉速為30 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入一段混煉膠→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（150 ℃）。三段混煉采用F270型密煉機，轉子轉速為30 r·min-1，壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：加入二段混煉膠、硫黃和促進劑→提壓砣、壓壓砣3次→混煉均勻，排膠（105 ℃）。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

膠料的硫化特性如表1所示。從表1可以看出，與參比配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼焦燒時間略有延長，門尼粘度增大，Fmax增大，t10，t25和t90略有延長，硫化速度略慢，這是因為試驗配方使用了大量白炭黑，對促進劑有吸附作用。

表1 膠料的硫化特性

2.2 物理性能

硫化膠的物理性能見表2，tanδ為損耗因子。

文化是指人類在社會歷史發展過程中制造的物質財富和精神財富的總和,是一個復合體，包括知識、信仰、道德、法律、藝術、風俗以及人作為社會成員而獲得的能力和習慣。班級文化建設是指班級成員創設文化環境、文化制度、文化關系等來熏陶和培育集體成員的一系列活動，它是班級成員在多種文化相互吸納相互促進的文化過程。它是班級全體師生共同創造的財富，是全體師生共同勞動的結晶，也是一個動態的、發展的系統工程，它的主體是學生。

表2 硫化膠的物理性能

從表2可以看出，與參比配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠老化前后的邵爾A型硬度、100%定伸應力、300%定伸應力、拉伸強度等較高，300%定伸應力與100%定伸應力比值相當，表明白炭黑偶聯反應較完全。

從表2還可以看出，試驗配方硫化膠60 ℃時的tanδ偏小，撕裂強度較高，DIN磨耗指數較小，說明膠料生熱較低，耐磨性能較好（實驗室磨耗數據僅供參考，具體還要看路試及實際使用情況）。

2.3 日光老化后顏色

2.3.1 戶外停放

試驗配方硫化膠片在戶外停放3.5個月后的照片如圖1所示。從圖1可以看出，經過風吹、日曬、雨淋3.5個月后，硫化膠片呈灰白色，并且在彎曲變形的情況下沒有出現裂口現象。

圖1 試驗配方硫化膠片戶外停放3.5個月后照片

2.3.2 室內停放

試驗配方硫化膠片在室內停放3.5個月后的照片如圖2所示。

圖2 試驗配方硫化膠片室內停放3.5個月后照片

從圖2可以看出，硫化膠片在室內重疊放置3.5個月后僅有輕微變色跡象，上方暴露的硫化膠片呈淺乳黃色，下方被覆蓋的硫化膠片呈乳白色，二者顏色相差不大。

2.4 輪胎路試

試驗輪胎停放2.5個月后，安裝在我公司成型車間的叉車上使用。試驗輪胎裝車4天后的外觀如圖3—6所示。

從圖3—6整車和單條輪胎的外觀看，試驗輪胎胎面顏色（除去車間地面的污染物）仍保持白色。

圖3 叉車整體外觀

圖4 前輪（18×7-8輪胎）

圖5 后輪（23×9-10輪胎）

圖6 胎面

2.4.2 長時間使用

試驗輪胎裝配叉車實際使用5個月后外觀如圖7所示。從圖7可以看出，車輛行駛5個月后，試驗輪胎耐磨性能良好，整體顏色與黑色胎面輪胎有區別，尤其是胎側部位仍能看出白色，胎面部分把表面灰塵稍微擦除一下，仍能看到白色。排除車間地面污染的因素，試驗輪胎行駛5個月后其顏色仍保持白色。

圖7 試驗輪胎裝配叉車實際使用5個月后的外觀

2.4.3 制動痕跡

白色胎面輪胎和黑色胎面輪胎制動時地面痕跡如圖8所示。

從圖8可以看出，黑色胎面輪胎的制動痕跡很明顯，白色胎面輪胎制動時則看不出明顯痕跡。

圖8 輪胎制動時地面痕跡

2.4.4 使用壽命

試驗輪胎裝車使用5個月期間定期統計行駛時間和對應的花紋深度，結果見表3，左右前輪裝配23×9-10輪胎，左右后輪裝配18×7-8輪胎。試驗輪胎剩余花紋深度與行駛時間的相關性見圖9。

從表3可以看出，試驗輪胎行駛5個月后花紋深度減小了2.6～2.9 mm，平均磨耗1 mm行駛約1 000 h。

表3 累計行駛時間和對應的花紋深度統計結果

從圖9可以看出，左右前輪和左右后輪輪胎剩余花紋深度與行駛時間均呈線性關系，線性回歸方程分別為y＝-0.001x＋23.328，y＝-0.001x＋23.340，y＝-0.001x＋19.426，y＝-0.001x＋19.176。從回歸方程可以計算得出，剩余花紋深度為2 mm時，左前輪、右前輪、左后輪和右后輪輪胎的預計行駛時間分別為21 328.0，21 340.0，17 426.0和17 176.0 h。

圖9 輪胎剩余花紋深度與行駛時間的相關性

3 結論

研發的白色胎面膠無論是工藝性能還是物理性能均能滿足使用要求，采用白色胎面膠生產的實心輪胎經在我公司成型車間叉車上裝車試用，結果表明輪胎制動無印痕，行駛5個月后，除去車間地面的污染物，輪胎胎面保持白色，完全能夠滿足醫藥和食品加工行業等特殊場所的使用要求。