配方優化改善輪胎胎冠變色

孫茂忠，趙相帥，韓志松，殷震方，朱建陽

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266061]

半鋼輪胎銷售市場競爭激烈[1]，相較于產品的使用質量，非專業人士更注重產品顏值，漂亮的外觀更容易激起消費者的購買欲。但是在硫化工序中，配方內的小分子組分會不可避免地遷移至模具內表面，形成模垢[2-4]，積少成多，便會附著在輪胎外壁上，導致胎冠出現色差、啞光等問題。

清洗模具是去除模垢的有效辦法，目前應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，向模具待清洗表面噴射石英砂等磨料，達到去除模垢的目的。但是，此方法操作繁瑣，治標不治本，一味提高清洗頻率還可能對模具內表面造成不可逆的損傷。

本工作對在產輪胎胎面冠部膠配方進行優化，以期在不影響輪胎使用性能的前提下解決胎冠變色問題。

1 實驗

1.1 原材料

環保芳烴油V500，德國漢圣化工有限公司產品；微晶蠟Antilux111，德國朗盛公司產品；氧化鋅，濰坊慶聯化工有限公司產品；防老劑RD，天津科邁化工有限公司產品；防老劑4020，圣奧化學科技有限公司產品；硫黃S-80，上海殊江化工有限公司產品；其余均為橡膠工業常用原材料。

1.2 主要設備和儀器

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

1.3 試驗配方

試驗配方在正常生產配方的基礎上，對增塑體系、防護體系和硫化體系進行微調，盡量降低前文所述相關小料的用量，減小1份油料，同時減小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，同時增加0.3份促進劑CZ平衡硫化性能。目的是在不影響配方性能的前提下，延緩模垢的生長速度，進而改善胎冠外觀質量。

試驗配方如表1所示。

1.4 輪胎規格

本次試制輪胎規格為205/55R16 97W，分別采用生產、試驗兩個胎冠膠配方方案。

1.5 性能測試

（1）膠料性能。均按相應國家標準或化工行業標準測定。

（2）模垢附著情況。硫化相同次數后拍照記錄2副模具內側外觀情況。

（3）胎冠外觀顏色。輪胎入庫停放1周后，拍照記錄胎冠外觀情況。

2 結果與討論

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，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的加工性能和物理性能基本相當，拉伸強度和阿克隆磨耗量等關鍵指標幾乎無變化，老化后的撕裂強度略有下降，但在可接受范圍內?？傊?，優化后配方膠料的各項性能穩定，可以達到輪胎的正常性能要求。

2.2 模具污染情況

不同硫化次數下模具內表面如圖1所示。

圖1 不同硫化次數下的模具內表面示意

從圖1可以看出，與生產輪胎模具相比，試驗輪胎模具的污染情況有了較大的改善，相同使用次數下試驗輪胎模具污染程度更輕，這個差距隨著使用次數的增大越來越明顯。另外還可以發現，較之生產輪胎模具，試驗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色差、色塊等外觀不良?？傊?，配方優化后輪胎模具模垢增長速度更慢，既延長了模具的清洗周期，節省了人力物力，也保證了胎冠外觀質量。

2.3 輪胎外觀情況

停放1周后輪胎胎冠外觀對比如圖2所示。

圖2 停放1周后輪胎胎冠外觀對比

從圖2可以看出，對比生產輪胎，試驗輪胎的胎冠外觀有了極大的提升。生產輪胎的胎冠泛黃嚴重，表面啞光，能明顯地看到色差、色塊；試驗輪胎的胎冠整體黑亮，有光澤，無局部色差、色塊。綜合來看，配方優化達到了改善輪胎胎冠外觀的目的。

3 結論

以在產高性能輪胎胎面冠部膠配方為基本配方，對增塑體系、防護體系和硫化體系進行優化，試制輪胎并進行對照試驗。結果表明，在膠料各項性能相當的前提下，適當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。本工作從配方設計優化角度著手改善胎冠變色的問題，保證成品輪胎外觀光澤黑亮，也減輕了工業生產的洗模壓力。