工程胎配方设计解析

3. 确定胶料的技术要求
收集国内外有关同类产品或类似产品研制的技术资料作为 配方设计参考。
技术要求的内容：
1）产品用途、使用部位及应起之作用 2）产品具体的使用条件（工作条件），包括工作温度、工
作压力、工作周期、频率及使用寿命等。 3）胶料的工艺性能（可塑度、焦烧性、硫化特性） 4）确定胶料的主要性能指标，物理机械性能、耐介质性能
2）具体的设计原则
对轮胎产品的性能要求、使用条件要求均要有充分正 确的认识，进行有针对性的设计。使产品性能满足使 用的要求或给定的指标。
对轮胎各部件的特殊性能要求和胶料的加工性能(加工 过程中的温度、胶料流动性等)要求要有充分正确的认 识，要与轮胎结构设计工程师进行交流，既要考虑各 不同部件在使用、加工过程的差异性，又要考虑它们 的共性和相关性，确保各部位的胶料性能达到要求。
本，提高硫化胶料的耐寒性）。
第二节:工程轮胎配方设计
1. 工程机械轮胎使用特点
工程机械轮胎一般是在苛刻的环境下工作的。如推土机、 挖掘机、压路机等工程车，作业场地大，路面不平坦且有尖锐 的碎石块、岩石、钉子和碎玻璃等杂物，行驶速度较慢，受硬 物冲击大，经常是昼夜连续作业，轮胎胎面易被割伤或刺穿或 出现崩花掉块等现象，工作时易发生单胎压爆、撞爆、刺爆等 事故。对于装载机、起重机、搅拌机、大型自卸车等机械，虽 在较平坦的路面上工作，但负荷大，运距短，转弯多，速度较 快，使用过程中易出现热脱层等问题。运输机工作在碎石和平 坦路面，行驶速度快，载荷大，运距长，轮胎易出现磨损、热 脱层而爆胎。此外，各种工程车一般都是露天作业，冬、夏季 温差变化大，如北方冬季矿山气温达-38℃，夏季采场高达38℃ 左右，工程轮胎要承受较宽的温度变化范围，而且受风吹日晒 雨淋。工程轮胎的这些使用特点，对其使用寿命均会产生重要 影响。
最终使橡胶的性能、成本和工艺可行性三方面取得综 合平衡。
2 配方设计的程序
1. 制品性能和使用条件的分析
进行调查研究，了解产品使用时的负荷、工作温度、 接触介质、使用寿命以及胶料在产品结构中所起的作 用，作为配方设计依据。
2. 加工性能和制造工艺的分析
1）混炼的易加工性 2）混炼胶料的焦烧性、稳定性要求 3）生胶的并用状态 4）成型性、压出性、压延性、粘结性等的要求 5）硫化特性的要求 6）使用材料的安全性要求
3、橡胶配方的五大体系
（1）生胶——最重要的组成部分，决定了胶料的使用 性能、工艺性能和产品的成本。
（2）硫化体系——使橡胶大分子发生化学交联。 （3）填充补强体系——提供胶料的强度和降低成本 （4）防老体系——提高胶料的耐老化性能（耐臭氧、
耐热和耐疲劳）。 （5）软化增塑体系——改善胶料的加工性能，降低成
2）补强体系
工 程 机 械 轮 胎 配
T 方
设 O R Compound Design
计
2012年10月
第一节、橡胶配方设计的原则与程序
1 橡胶配方设计的原则
1）橡胶配方设计时的要考虑的问题（3P） 价格（Price）：成本尽可能低 加工（Processing）：胶料加工性好、易于生
产。 性能（Property）：性能满足使用要求 环境安全性
条件确定。
5）确定防老剂品种和用量。根据产品使用环境的条件来确定。 6）确定其它专用配合剂的品种和用量。（如着色剂，发泡剂等）
4．进行试验并选取最佳配方
通过在实验室进行基本配方和变量实验，优选出综合平衡性能 最好的配方。
5.复试和扩大中试
6.确定生产配方
生产配方包括：配方组份和用量，胶料性能指标，工艺条件 （塑炼、混炼条件，硫化条件等）和检验方法整套资料。
在保证满足使用性能或给定的指标情况下，尽量节约 原材料和降低成本，或者在不提高成本情况下提高质 量。
加工性能：使胶料适合于混炼、压延、压出、硫化等 工艺操作，以及有利于提高设备生产效率。
对轮胎的硫化条件包括硫化介质、硫化温度、硫化压 力等要了解，对轮胎整体配方设计时，要充分考虑各 个配方的硫化速度的匹配。要考虑产品各部位不同橡 胶的整体配合，使各部件胶料在硫化速度上和硫化性 能上达到协调。例如，轮胎胎面胶和缓冲层、帘布层 间。
配方设计时，除考虑同一配方中各配合剂之间的内在 联系，同时要考虑相接触的胶料中的配合剂的联系。 如，相邻胶料配方的硫黄、促进剂等。
配方设计人员在考虑选取配合剂时，要避免使用有毒 原材料，尽力不使用能导致职业病的配合剂和溶剂， 减少污染和公害，加强劳动保护，确保操作人员的健 康和环境的清洁。
保证质量前提下，尽可能简化配方。
2. 性能要求
综合分析工程机械轮胎使用特点，可以看出，这种轮胎的作业场地条件 恶劣，要求轮胎整体刚性大；胎面胶耐切割、耐刺扎、抗崩花掉块、耐磨 耗、弹性好、硬度高、变形小、生热低；胎体胶生热低、耐疲劳、耐热、耐 老化、胶与帘线及不同胶料之间粘合强度高。对于巨型、大型工程机械轮 胎，由于花纹沟深、基部胶厚、胎体厚、帘布层数多（OTR）、外胎硫化时 间长，因此要求各部件胶料的物理机械性能、硫化速度具有较好的匹配性。 对于胎里密封胶和胎圈密封层胶要求气密性好，胶料与胎体、胶料与帘线粘 合强度高，不脱层、不起泡，保持轮胎气压稳定，延长轮胎使用寿命。
及耐环境（臭氧、热、紫外线…）性能。
4. 性能研究配方制订
制定基本配方步骤如下：
1）确定生胶的品种和用量。根据主要性能指标确定主体胶料品种 （单用与并用），用量与含胶率有关。
2）确定硫化体系。根据生胶的类型和品种，硫化工艺及产品性能要 求来确定。
3）确定补强剂品种和用量。根据胶料性能、比重及成本确定。 4）确定软化剂品Baidu Nhomakorabea和用量。根据生胶及填料种类，胶料性能及加工
3 配方设计
1）胶种的选择
主要采用NR制造工程机械轮胎，因为NR无论是工艺还是综 合性能都是较适宜的。
从不同国家不同规格的工程机械轮胎胎冠胶化学组分分析 看出，巨型、大型工程机械轮胎胎面胶大部分采用100%NR，也 有并用10～15份SBR的。小规格工程机械轮胎采用NR/SBR=70/30 或NR/SBR=60/40的并用体系。