一种节能低碳全钢载重子午线轮胎及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶轮胎技术领域，尤其涉及一种全钢重子午线轮胎设备，具体是指 一种节能低碳全钢载重子午线轮胎及制备方法。
【背景技术】
[0002] 汽车业在国民经济中占有举足轻重的地位，近几年得到了迅猛的发展，2014年中 国汽车产销量分别是2372万辆和2349万辆，2015年我国汽车工业仍将呈现较好的发展态 势，因我国宏观经济仍将快速发展，城乡居民生活水平稳步提高，城镇化、工业化进程加快， 出口逐步恢复。据协会预测，汽车销量为2513万辆，增速为7%，节能环保汽车将成为我国 汽车工业发展的主基调。
[0003] 随着经济的快速发展和人类文明的提高，人们对能源节约和环境保护越来越重 视，众所周知，石油是目前经济发展及人们生活的主要能源，而石油资源是有限的，因卡车 运输要消耗大量能源同时又排放大量的碳，降低汽车行驶滚动阻力是节油的有效手段，轮 胎作为汽车的重要配件，有数据显示轮胎的油耗占整车的8~20% (轿车)、25~35% (卡车、客 车)。轮胎滚动阻力每减低10%，通常可以使燃料消耗降低1~3%，因而研究和开发降低轮胎 的滚动阻力、帮助用户降低运营成本、降低碳排放，长期以来一直是轮胎制造商所致力的目 标，近几年来，燃油价格居高不下，燃油经济性已成为运输业者最为关切的问题之一。
[0004] 随着人类环保意识的增强，低碳经济这个名词也被越来越多的人所关注，汽车工 业的燃油经济和汽车尾气排放量则受到了前所未有的重视。作为汽车重要的安全配件一一 轮胎，因具有弹性好、滚动阻力小、耗油低、生热低、耐磨、耐穿刺、承载能力大等优点，不可 避免地驶上了这条低碳环保的大道。"绿色节能轮胎"的理念就此应运而生，其设计思路是 降低轮胎的滚动阻力，提高每升汽油的汽车行驶里程数，以大幅度节省燃油，减少废气排放 量。
[0005] 能源资源的紧缺，环保要求的提高，使轮胎滚动阻力研究成为轮胎技术发展的重 要方向；全球能源消耗的26%来自交通，其中轮胎的能耗占4%左右。欧美国家的相关企业 在这一领域已经取得了很大进步，美国和欧盟都开始立法限制轮胎的滚动阻力；我国轮胎 行业在这方面的研究相对落后，尤其是在轮胎企业中的应用研究和形成系列的产品方面还 有较大差距。
[0006] 轮胎滚动阻力主要来源于以下主要方面： 一是风阻损失（由于空气与车轮组件表面的摩擦）； 二是轮胎/地面摩擦(轮胎接地面的微滑移）； 三是橡胶的滞后损失(轮胎内部材料摩擦产生的阻力）； 四是轮胎花纹型式设计对滚动阻力也有明显的影响（如纵向的条状花纹明显要比块状 花纹)。
[0007] 从配方专业角度分析，鉴于轮胎滚动阻力主要源于橡胶材料的滞后损失，合理改 进橡胶材料配方(如加人硅元素)能够显著改善降低滞后损失状况。因NR和Si0 22间以氢 键形式相互作用，可减小滞后效应，降低轮胎的滚动阻力。
[0008] 20世纪末，人们已经认识到，硫化橡胶三维交联网络中未被束缚的自由末端对橡 胶滞后损失贡献很大。这些自由末端相当于整个大分子网络的大侧基，其无规则热运动产 生大量的摩擦热会极大地增加滚动阻力。
[0009] 根据轮胎变形分析，它的受力部件主要在胎冠和胎圈部分。胎冠部通常包括胎面、 带束层、胎肩及带束层肩垫胶，而胎圈部位是由胎圈钢丝、填充胶、及子口耐磨胶条组成，胎 侧胶通常为钢丝胎体的保护胶，而内衬层除保护胎体外还必须预防在使用中湿空气进入轮 胎的胎体和带束层影响轮胎的使用寿命。此外，由于轮胎在使用过程中各界之间要产生相 对剪切变形，若各部件之间在性能上配合不妥，也会产生早期破坏，影响使用寿命。
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种节能低碳 全钢载重子午线轮胎及制备方法，该轮胎采用低碳、环保、节能胶料配方，选用新型原材料， 采用优化密炼的制备方法、技术手段，所制备的轮胎自身具有低滚动阻力、节省燃料、环保、 安全，制造成本低，具备良好的经济效益和社会效益，推动我国节能、低碳、环保载重子午线 轮胎的发展。
[0011] 本发明的技术解决方案是，提供如下一种节能低碳全钢载重子午线轮胎，包括胎 冠胶、胎肩垫胶和胎侧胶。
[0012] 按重量比计算，胎冠胶包括：泰国20#标准橡胶85份、1502 丁苯橡胶15份、炭黑 33份、白炭黑25份、硅烷偶联剂6份、硫磺粉1. 7份、促进剂DPG 0. 3份、微晶蜡1份，防老 剂RD 1份，防老剂4020 2份，氧化锌3. 5份。
[0013] 按重量比计算，胎肩垫胶包括：泰国20#标准橡胶100份、炭黑39份、白炭黑5份、 硅烷偶联剂1. 5份、分散架桥剂1. 5份、防老剂RD 1份、促进剂1. 5份、硫磺1. 69份、防焦 剂0.25份，氧化锌3份。
[0014] 按重量比计算，胎侧胶包括：泰国20#标准橡胶45份、顺丁橡胶55份、炭黑N375 27份、炭黑N326 20份、白炭黑8份、硅烷偶联剂0.8份、加工助剂RH-100 10份、微晶蜡1 份，氧化锌3份、芳经油7份、防老剂RD1. 5份、防老剂40202. 5份、氧化锌3份、硫化促进 剂0. 8份、硫磺粉1. 4份、防焦剂0. 1份。
[0015] -种节能低碳全钢载重子午线轮胎的制备方法，包括以下步骤：胎冠胶、胎肩垫胶 和胎侧胶混炼胶单元，所述混炼单元包括一段母炼胶和二段终炼胶。
[0016] 所述胎冠胶混炼胶单元包括： (1) 一段母炼胶生产工艺：将泰国20#标准橡胶85份、1502 丁苯橡胶15份、炭黑N234 33份、白炭黑25份、硅烷偶联剂5份，微晶蜡1份，防老剂RD 1份，防老剂4020 2份， 氧化锌3. 5份加入F370密炼机，压砣40秒，提坨，压砣35秒，提砣压砣30秒，压砣至 155-165°C 排胶； 其中，密炼机转速：40r/分，压力：0. 5~0. 6 MPa，混炼时间160秒； (2) 二段终炼胶生产工艺：将一段生产的母胶硫磺粉1. 7份、促进剂DPG 0. 3份、防焦 剂0. 2份加入GK255密炼机，压砣40秒，提砣清扫压砣30秒，提砣清扫压砣至100-105°C排 胶； 其中密炼机转速：25r/分，压力：0· 4~0· 5 MPa，混炼时间120秒。
[0017] 所述胎肩垫胶混炼胶单元包括： (1) 一段母炼胶生产工艺： 一段母炼胶生产工艺：将泰国20#标准橡胶100份、炭黑39份、白炭黑5份、硅烷偶联 剂1. 5份、分散架桥剂1. 5份，防老剂RD 1份，氧化锌3. 5份加入F370密炼机，压砣40秒， 提坨，压砣30秒，提砣压砣20秒，压砣至150-160 °C排胶； 其中，密炼机转速：50r/分，压力：0· 5~0· 6 MPa，混炼时间170秒； (2) 二段终炼胶生产工艺： 二段终炼胶生产工艺：将一段生产的母胶、促进剂1. 5份、硫磺1. 69份、防焦剂0. 25份 加入GK255密炼机，压砣25秒，提砣清扫压砣30秒，提砣清扫压砣至100-105°C排胶； 其中密炼机转速：25r/分，压力：0· 4~0· 5 MPa，混炼时间120秒。
[0018] 所述胎侧胶混炼胶单元包括： (1) 一段母炼胶生产工艺： 一段母炼胶生产工艺：泰国20#标准橡胶45份、顺丁橡胶55份、炭黑N375 27份、炭 黑N326 20份、白炭黑8份、硅烷偶联剂0. 8份、加工助剂RH-100 10份、微晶蜡1份，芳烃 油7份、防老剂RD1. 5份、防老剂40202. 5份、氧化锌3份加入F370密炼机，压砣30秒，提 坨，压砣25秒，提砣压砣20秒，压砣至160-170°C排胶； 其中，密炼机转速：50r/分，压力：0· 5~0· 6 MPa，混炼时间170秒； (2) 二段终炼胶生产工艺： 二段终炼胶生产工艺：将一段生产的母胶、硫化促进剂0. 8份、硫磺粉1. 4份、防焦剂 〇. 1份加入GK255密炼机，压砣25秒，提砣清扫压砣30秒，提砣清扫压砣至100-1KTC排 胶； 其中密炼机转速：25r/分，压力：0· 4~0· 5 MPa，混炼时间120秒。
[0019] 还包括半成品部件单元，所述的半成品部件单元具体为：使用四辊帘布压延机，挤 出压延温度兰105°C，供胶温度95±5°C，辊筒温度55±5°C，压延速度20-25m/分； 还包括胎胚硫化单元，所述胎胚硫化单元的具体为：双模定型硫化机，硫化时间为 55min，外温152°C，热板温度151±2°C，模套温度152±2°C，蒸汽压力0. 8±0.1 MPa，内温： 171±3°C，内压 2. 6±0· IMPa。
[0020] 所制备的轮胎邵氏硬度=65 ;300%定伸=17. 9MPa;断裂伸长率=473%;拉伸强度 =30.9MPa〇
[0021] 采用本发明专利的有益效果：经济效益：轮胎材料成本节约10. 8元/条，若按年 产此类新型节能环保轮胎20万条计算，每年可节约原材料成本216万元，为企业创造较好 的经济效益。
[0022] 社会效益：使用新配方生产的轮胎比正常轮胎滚动阻力降低了 9. 3%，汽车行驶 100公里，可节油1. 12升，按每条12万公里寿命计算，可节油1339升。每升油按5. 4元计 算，每辆车可节约7230元，减少二氧化碳3. 56吨左右。节约了运输成本，使轮胎消费者得 到实际利益，保护了人们赖以生存的环境，为社会带来了客观的效益。
【具体实施方式】
[0023] 在国内外市场进行大量的考察调研之后，并基于自身积累的配方设计经验，设计 开发了本发明所述的节能低碳全钢载重子午线轮胎及制备方法，具体实施例如下： 实施例1 : 一种节能低碳全钢载重子午线轮胎，包括胎冠胶、胎肩垫胶和胎侧胶，按重量比计算， 其中： 胎冠胶包括：泰国20#标准橡胶85份、1502 丁苯橡胶15份、炭黑33份、白炭黑25份、 硅烷偶联剂6份、硫磺粉1.7份、促进剂DPG 0.3份、微晶蜡1份，防老剂RD 1份，防老剂 4020 2份，氧化锌3. 5份。
[0024]胎肩垫胶包括：泰国20#标准橡胶100份、炭黑39份、白炭黑5份、硅烷偶联剂1. 5 份、分散架桥剂1. 5份、防老剂RD 1份、促进剂1. 5份、硫磺1. 69份、防焦剂0. 25份，氧化 锌3份。
[0025] 胎侧胶包括：泰国20#标准橡胶45份、顺丁橡胶55份、炭黑N375 27份、炭黑 N326 20份、白炭黑8份、硅烷偶联剂0. 8份、加工助剂RH-100 10份、微晶蜡1份，氧化锌 3份、芳烃油7份、防老剂RD1. 5份、防老剂40202. 5份、氧化锌3份、硫化促进剂0. 8份、硫 磺粉1.4份、防焦剂0.1份。
[0026] -种节能低碳全钢载重子午线轮胎的制备方法，包括以下步骤： 1、包括原材料准备单元、混炼胶单元、半成品部件单元、各部件成型胎胚单元、胎胚硫 化单元、轮胎检测单元、合格入库单元。
[0027] 2、所述原材料准备单元的具体为：天然橡胶烘胶温度50~70°C，芳烃油需要加热， 在加热罐里储存，储存温度70-90°C，其余原材料