橡胶英才网_轮胎胶料配方设计

轮胎胶料配方设计

第一节轮胎各部件胶料配方设计

一、胎面胶、胎侧胶配方设计

一、胎面胶、胎侧胶性能要求

（1）胎面胶性能要求由于胎面是轮胎与路面直接接触的部位，经受着轮胎最苛

刻的外应力作用，常常出现的损坏形式为胎面磨光、刺扎损坏、花纹崩花及裂口，

致使胎体爆破，影响轮胎的利用寿命。因此，胎面胶应具有优越的耐磨性，较高的

拉伸强度和撕裂强度，良好的耐老化、耐屈挠、耐热、抗刺扎和抗花纹沟裂口等性

能。

（2）胎侧胶性能要求胎侧即轮胎双侧，是侧向变形最大的部位，胎侧胶较薄，

用以保护胎体免受机械损伤及日光、风雨的侵蚀，其损坏形式为屈挠龟裂、机械损

伤。因此，胎侧胶应具有良好的强伸性能及耐屈挠龟裂、耐大气老化等性能。

胎面胶、胎侧胶可用一种胶料制备，但一种胶料难以同时知足各类不同性能的

要求。目前大中型载重轮胎已普遍采用分层出形的复合胎面胶，既利于提高产品质

量，又可降低本钱。分层压出形式常常利用的有以下三种形式。

①胎冠上层用一种胶料，胎冠基层胶与胎侧共用一种胶料。

②胎冠上、基层用一种胶料，胎侧用另一种胶料。

③胎冠、胎肩、胎侧别离采用三种胶料。

二、胎面胶、胎侧胶配方

（1）胎面胶配方特点胎面胶与胎冠上层胶配方相同。

①常常利用生胶品种有NR、SBR 和BR。NR 具优良的弹性、拉伸强度和耐磨性能，

是轮胎胶料中理想的胶种，虽然利用中出现裂口较快，但其扩展速度比SBR 和BR

慢。SBR 具有优良的耐磨和耐老化性能。BR 的弹性更优于NR 并具有良好的耐磨性

和生热低的特点，适宜用于轮胎胎面胶较料中。

通常大型轮胎如工程机械轮胎胎面以NR 单用为宜。中小型轮胎胎面胶则以NR

为主，掺用SBR 或BR，拖沓机轮胎胎面也可采用三胶并用的配方。

②主要补强剂是cb，可按照胶料性能要求和生胶类别肯定cb 品种及用量。胎

面胶采用活性cb,一般总用量为45～50 质量份。以下均用“份”代表“质量份”来

表示配合剂用量。

③硫化体系中硫磺用量按照选用胶种而定，全天然橡胶配方硫磺用量为～

份，掺用SBR 或BR 的配方，以采用低硫高促体系。一般掺用30%SBR，硫磺用

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量为～份，掺用30%BR，硫磺用量为～份，若BR 用量增至70%时，

硫磺用量只用～份。增进剂品种及用量与硫磺量应相配合，同时视生胶种类和cb 品种而定。活性剂一般ZnO 3～5 份，SA 2～3 份

④软化剂品种和用量应视生胶及炭黑品种用量而定，同时考虑与生胶有良好的

互溶性。天然胶胶料可用松焦油，一般为3～8 份。掺用合成橡胶的胶料，宜选用

石油系软化剂，常常利用的有环烷烃油、三线油、六线油、锭子油和机油，用量约6～

12 份，顺丁橡胶掺用量增大时，用量适当增大。

⑤防老剂一般采用综合性能较好的对苯二胺类防老剂，如4010、4010NA、4020、

或与BLE、RD、AW 并用，总用量为2～4 份。配用物理防老剂石蜡1～2 份，可获取

优良的防老化效能并可改善胎面外观质量。

（2）胎侧胶配方特点胎侧胶与胎面胶基层配方相同。生胶品种可采用全天然

橡胶或以天然橡胶为主，掺用30～50%的丁苯橡胶或顺丁橡胶。Cb 可以补强型炉黑

为主，掺用半补强型炉黑，用量一般约为55 份。防老剂用量可高达3 份。

此刻已生产出白色或各类颜色胎侧胶的轮胎。这种浅色胎侧胶配方宜选用无污

染型的配合剂，如补强剂用改性陶土、白炭黑和钛白粉等，防老剂选用24六、SP 或

MB 等品种。相邻胶料不宜选用有迁移性、污染性的配合剂（如软化剂、防老剂等），

浅色胎侧胶配方见表所列

（3）胎面胶、胎侧胶配方举例见表所列

二、胎体胶料配方设计

一、胎体胶料性能要求

胎体胶料包括缓冲层、外帘布层及内帘布层胶料和油皮胶等

（1）缓冲层胶料性能要求缓冲层是胎面胶与帘布层之间的过渡层，在轮胎行驶

进程中，不可是经受剪切应力最大的部位，而且还要缓和和分散外部冲击应力，避

免因局部应力过大造成帘布层初期损坏，因此要求胶料具有较高定伸应力、弹性和

抗剪切性能，同时要求生热低、耐热性好。

（2）帘布层胶料性能要求帘布层因连线密度不同分为外帘布层和内帘布层，外

帘布层位于缓冲层与内帘布层之间，形成过渡层结合。因此要求胶料与帘线具有良

好的粘合性能，使胎体成为牢固的整体，并要求胶料生热低、耐热及耐屈挠疲劳性

好。

（3）油皮胶料性能要求油皮胶位于外胎的内表面，在内帘布层的里层，起保

护内胎及避免空气和水分侵蚀帘布层的作用。因此要求胶料有必然的强伸性能和较

好的耐老化性能，而且要求胶料硫化起点较快，可塑性不宜过大，避免在硫化进程

中向帘布层迁移影响帘布层的性能。

二、胎体胶料配方

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（1）配方特点目前胎体大多数采用尼龙帘线，胶料配方应考虑与帘线的良好粘

合及与外胎各部件的整体配合。

①生胶品种通常可用纯天然橡胶或以天然橡胶为主，掺用部份BR 或SBR。掺用比例

一般按照轮胎品种和规格而定，合成橡胶掺用量以不超过30%为宜，通常大型轮胎

合成橡胶掺用量应少些，外层帘布胶掺用量比内层帘布胶略少。

轮胎胶料含胶率从缓冲层、外帘布层至内帘布层依次逐渐增大，彼此配合，缓

冲层胶一般不低于62%，外层帘布胶不低于63%，内帘布层胶不低于64%。

②补强剂品种及用量应按照不同部位胶料要求而定，cb 用量应视帘线种类与合成橡

胶掺用比例定。

③软化剂品种及用量以不影响胶料粘合性及滞后性能为选定原则。天然橡胶胶料可

单用松焦油和古马隆树脂，用量为3～4 份，掺用合成橡胶胶料常常利用芳香烃含量较

高的石油软化剂如三线油、六线油，用量为3～5 份。

④硫化增进体系可按照胎体骨架材料和生胶品种而定，一般人造丝或尼龙帘线胎

体，NR 与SBR 并用胶料硫磺用量为～份，NR 与BR 并用胶料硫磺用量为～

份。钢丝帘线的胎体，为提高胶料与钢丝的粘合性能，硫磺用量较高，为4 份

左右。

增进剂品种应选用硫化进程中诱导期较长的后效性增进剂，使胶料有良好的粘

流状态，利于胶与帘线的结合。