一种用于五零规格乘用车轮胎的气密层制造技术

摘要

本发明提供一种轮胎气密层的制造方法，第一步， 将二烯烃弹性体投入啮合型密炼机中，在第一预定条件下进行混合均匀；第二步，将炭黑、改性碳酸钙和其他助剂投入啮合型密炼机中，在第二预定条件下进行处理，卸出胶料到双螺杆挤出压片机，冷却后形成第一母胶；第三步，将第一母胶到啮合型密炼机中，在第三预定条件下进行处理，获得第二母胶；第四步，将第二母胶、促进剂、硫磺和氧化锌加入到密炼机中，在第四预定条件下进行处理，卸出胶料，下片冷却至室温完成胎面胶的制作。该气密层用于五零规格乘用车轮胎的制造。

说明书

技术领域

本发明涉及五零规格乘用车轮胎，更具体的涉及一种用于五零规格乘 用车轮胎气密层的制造方法，尤其是一种关于由无机填料碳酸钙组成 的具有高气密性的轮胎气密层的制造方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，乘用车已经越来越成为人民生活中不可或缺的 交通工具。轮胎是汽车安全行驶的一个很重要的部件，由于轮胎的原 因而造成的事故其后果的严重程度是不言而喻的，乘用车轮胎的质量 直接关系到车辆的行驶安全和驾驶员、乘客的生命安全，而胎压是轮 胎的生命，所以保持轮胎压力在标准要求内是非常重要的。

现代乘用车轮胎技术已经发展到无内胎轮胎，而无内胎轮胎实际上是 由具有低透气性的气密层组成，该气密层位于轮胎的最内侧，能够保 持充气压力防止漏气使轮胎瘪掉，能够保护轮胎内部的一些重要区域 如胎体及带束层等，防止氧气和水进入内部对它们侵蚀，从而保证轮 胎的耐久性。目前，通过由卤化丁基橡胶及其它弹性体的组合物组成 的气密层实现了轮胎内表面的这种保护。

因此，进一步提高气密层材料的气密性，保持轮胎压力的长期稳定性 是研究人员研究的课题。

发明内容

本发明旨在提供一种用于五零规格乘用车轮胎气密层的制造方法，通 过该方法能够生产出具有高气密性的气密层材料，以生产出低成本、 高质量的轮胎产品，满足各种生产场合之需求。

为达到这一目的，本发明向弹性体中添加半补强性填料——碳酸钙， 该碳酸钙为改性碳酸钙，其组成为一部分由脂肪酸、偶联剂和交联剂 等组成；另一部分以碳酸钙为载体，将增韧改性剂稀释，从而使高活 性无机填料表面包覆一层薄的弹性体，更易于与橡胶高分子偶联和接 枝。改性碳酸钙与普通碳酸钙相比，能够改善和提高产品耐老化性能 ，降低压缩式永久变形，提高动态屈挠性，同时其加工性能好，不吸 潮。

本发明采用改性碳酸钙材料加入到气密层胶料中，从而达到在提高气 密层气密性的同时降低成本。

本发明提供了一种轮胎胎面气密层的制造方法：其特征在于

第一步， 将二烯烃弹性体投入啮合型密炼机中，在第一预定条件下 进行混合均匀；

第二步，将炭黑、改性碳酸钙和其他助剂投入啮合型密炼机中，在第 二预定条件下进行处理，卸出胶料到双螺杆挤出压片机，冷却后形成 第一母胶；

第三步，将第一母胶到啮合型密炼机中，在第三预定条件下进行处理 ，获得第二母胶；

第四步，将第二母胶、促进剂、硫磺和氧化锌加入到啮合型密炼机中 ，在第四预定条件下进行处理，卸出胶料，下片冷却至室温完成胎面 胶的制作。

其中，所述第一预定条件包括密炼机转子速度为45rpm，上顶栓压力为 6bar，密炼机冷却水温度为 30-40℃。

其中，所述第二预定条件包括密炼机内部胶料温度达120℃时，提栓将 转子转速降到30rpm且同时注入环保油TDAE，压栓至145-165℃的最高 温度。

其中，所述第三预定条件包括密炼机转速为20rpm，上顶栓压力为5ba r，密炼机冷却水温度为30-40℃。   

其中，所述第四预定条件包括投入密炼机后压栓50秒，提栓再压栓炼 40秒，胶料温度达到100-110℃的最高温度卸出。

其中，二烯烃弹性体选自聚丁二烯橡胶、天然橡胶、乳聚SBR橡胶、丁 二烯共聚物或这些弹性体的混合物。

其中，所述碳酸钙为改性碳酸钙，它一部分由脂肪酸、偶联剂和交联 剂等组成；另一部分以碳酸钙为载体，将增韧改性剂稀释，从而使高 活性无机填料表面包覆一层薄的弹性体，更易于与橡胶高分子偶联和 接枝。

其中，该改性碳酸钙用量为45phr。  

一种轮胎气密层，其采用上面所述的方法制成。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面对本发明的实施例进行说明，本领域技术 人员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为 对其范围的具体限定。

本发明通过添加大份量的半补强填料，在气密层抗曲挠性能和老化等 性能基本保持不变的前提下，有效提高气密层胶料的气密性，且同时 降低轮胎成本。

为了提高无内胎轮胎气密层的气密性，本发明公开了一种用于子午线 轿车胎气密层的橡胶组合物，所述橡胶组合物可用于五零规格乘用车 轮胎。

一种用于子午线轿车胎气密层的橡胶组合物，其特征在于其成分由以 下组分组成：

其中，所述的卤化丁基橡胶为溴化丁基橡胶；

所述的增塑剂为以下物质中的一种或几种混合而成：芳烃油、环保芳 烃油TDAE、RAE、MES、环烷油、石蜡油、植物油、C5树脂、C9树脂、 增粘树脂；

所述活化剂为：硬脂酸；

所述促进剂为以下物质中的一种或几种混合而成：秋兰姆、噻唑、次 磺酰胺、胍、硫脲、醛胺与醛氨、二硫代氨基甲酸盐或黄原酸；

所述硫化剂为以下物质中的一种或几种混合而成：硫磺、不溶性硫磺 ； 

一种优选的气密层，作为本发明的优选实施例，其中橡胶组合物的成 分包括：

以上所用原材料为本领域技术人员公知的并在市场可以购得的，如天 然橡胶可以为泰国生产的STR20或马来西亚生产的SMR20，轮胎中使用 的溴化丁基橡胶可选择埃克森美孚橡胶公司BIIR2030或德国朗盛公司 的BIIR2222，炭黑N660可选黑猫公司或卡博特公司产品，改性碳酸钙 为青岛蒙力橡塑填料公司的产品，产品名称为子午胎专用材料。

按上面所述气密层配方进行气密层胶料的生产制备，具体生产过程如 下：

采用GK580E啮合型密炼机，密炼机转子速度初始设定为45rpm，上顶栓 压力设定6bar，密炼机冷却水温度为30-40℃。

加料顺序为采用塑炼后的天然胶和溴化丁基橡胶投入密炼机压栓45秒 ， 使胶料充分混合均匀；

提栓投入炭黑、改性碳酸钙、C5树脂、硬脂酸，压栓炼40秒，提栓清 扫后压栓，待密炼机内部胶料温度达120℃时，提栓将转子转速降到3 0rpm且同时注入环保油TDAE，压栓至145-165℃的最高温度卸出胶料到 双螺杆挤出压片机；冷却后做成母胶待用。

将母胶加入ZZ2串轴式密炼机GK255，密炼机转速为20rpm，上顶栓压力 为5bar，密炼机冷却水温度为30-40℃。

加料顺序为，母胶及促进剂DM及硫磺和氧化锌一起投入密炼机压栓50 秒，提栓再压栓炼40秒，胶料温度达到100-110℃的最高温度卸出胶料 。

翻炼冷却胶料，下片冷却至室温完成气密层胶料的制作。

对比实例和效果分析，在一组采用上述配方的气密层胶料（以下简称 C-2），与不使用碳酸钙胶料的配方（以下简称C-1）及使用部分普通 碳酸钙胶料的配方（以下简称C-3）相比较。其中各方案仅碳酸钙及T DAE用量的比例不同，其它组份不变。

组合物No C-1 C-2 C-3 天然橡胶 15 15 15 溴化丁基橡胶 85 85 85 炭黑N660 60 60 60 普通碳酸钙 45 改性碳酸钙 45 TDAE 5 9 9 C5树脂 2 2 2 硬脂酸 1 1 1 硫磺 1 1 1 ZnO 1 1 1 促进剂DM 1 1 1 门尼粘度 50 52 62 断裂伸长率 % 462 465 425 气密性能 100 130 120 屈挠性能 100 99 90 高速性能 100 100 100 耐久性能 100 100 100

上述门尼粘度、断裂伸长率、气密性和屈挠性能测试样品为气密层胶 料。 从上表中可以看出，当不加入碳酸钙时，气密性能为100，当加入45份 的碳酸钙时，气密性能为120，当加入45份的改性碳酸钙时，气密性能 为130，由此可见，改性碳酸钙有助于提高气密层的气密性能。

使用该含有改性碳酸钙的气密层制成的轮胎205/55R16 91V进行轮胎 室内安全性能测试，高速试验累计行驶时间为2h10min，试验结束时的 速度为300km/h，轮胎未损坏；耐久试验累计行驶时间为112h37min， 轮胎未坏。

使用含有普通碳酸钙的气密层制成的轮胎205/55R16 91V进行轮胎室 内安全性能测试，高速试验累计行驶时间为2h5min，试验结束时的速 度为300km/h，轮胎未损坏；耐久试验累计行驶时间为112h30min，轮 胎未坏。

本发明优化了气密层胶料的配方，在屈挠老化等性能基本不变的前提 下提高30%左右的气密性，同时适当降低胶料的成本。为了提高半补强 材料在胶料中的分散，优化胶料的混炼工艺。

I 测试方法

I-1 门尼粘度和断裂伸长率的测试方法

分别按照国标GB/T 1232.1-2000和GB/T 528-2009中的要求进行测试 。

I-2气密性测试方法  

按照国标GB/T 1038-2000，采用压差法测定薄片气体透过量和气体透 过系数。将以圆片形式的硫化片安装在装置上并用真空油脂进行密封 。硫化片将低压室和高压室分开，高压室充有约10⁵Pa的试验气体，低 压室气体已知。试样密封后用真空泵将低压室内空气抽到接近零值。 用测压计测量低压室内的压力 增量Δp，可确定试验气体由高压室透过硫化片到低压室的以时间为函 数的气体量，但应排除气体透过速度随时间而变化的初始阶段。气体 透过量和气体透过系数可由仪器所带的计算机按规定程序计算后输出 到软盘或打印在记录值上，也可按测定值经计算得到。100作为气密性 能的对照值，高于100表示气密性能提高，即气体透过量或气体透过系 数变小。

I-3屈挠性能

屈挠性能的测试方法参考GB/T 13934-2006德墨西亚型，按标准制成 屈挠样片，屈挠14.4万次时后查看裂口长度、宽度和龟裂数量，然后 判定等级。100作为屈挠性能的对照值，低于100表示抗屈挠性能下降 。

I-4 高速性能测试方法

高速性能测试是依据国标GB/T 7034-1998,将轮胎安装在负荷GB/T  2987的标准轮辋上，并充以国标中规定的气压，将轮胎和轮辋组合体 在38±3℃的温度下至少存放3h。轮胎测试时，使充气轮胎在施加的规 定负荷和充气压力下，在转鼓上旋转，逐步提高速度，按规定在每步 中速度保持特定的时间直至到规定速度和规定时间下，轮胎无损坏。

I-5 耐久性能测试方法

本文中的耐久性能指的是轮胎低气压耐久性能，依据美国FMVSS139中 的规定，将轮胎在给定的温度和速度下，负荷率不断加大，充气轮胎 运行给定时间后，检查无可见缺陷。

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是 对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进 及改变应认 为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照 了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由 此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广 阔范围之内的各种改进和等同修改。