半钢PCR子午轮胎配方设计

半钢子午胎配方设计2019年10月北京轮胎特性半钢子午胎配方设计半钢子午胎结构特点什么是半钢子午胎?与全钢子午胎有什么区别?半钢子午胎是指胎面部位部分或全部采用钢丝帘线作为补强材料，胎体采用尼龙、聚酯等纤维材料的子午线轮胎全钢子午胎是指胎面部位加强层（带束层）及胎体均使用钢丝帘线做为骨架材料的子午线轮胎轿车胎一般采用半钢丝子午线轮胎结构部分轻卡胎采用半钢丝子午线轮胎结构1半钢子午胎配方设计轿车轮胎结构2半钢子午胎配方设计轿车轮胎结构2轿车胎构成胎面冠带层、带束层胎侧、子口耐磨胶胎体气密层胎圈、三角胶子口护布半钢子午胎配方设计轿车轮胎结构2轿车胎结构特点胎面一般采用单一胶料，可不做分层设计在带束层上增加一至两层纤维冠带层，提高轮胎高速性能胎侧柔软，耐曲挠疲劳性及抗光老化性能好无内胎设计，气密层要求有极低的透气性为提高胎圈区的刚性，采用大而硬的三角胶蕊半钢子午胎配方设计轻卡轮胎结构3半钢子午胎配方设计轻卡轮胎结构3轻卡胎构成胎面带束层、带束层垫胶胎侧、子口耐磨胶胎体气密层胎圈、三角胶子口护布半钢子午胎配方设计轻卡轮胎结构3轻卡胎结构特点半钢轻卡子午胎设计接近半钢轿车子午胎设计胎面一般采用单一胶料，可不做分层设计因行驶速度要求比轿车胎低，一般不采用冠带层设计采用带束层垫胶，保持带束层端部平直及胎面到胎侧的过度胎侧增加，抗撕裂、耐曲挠疲劳及抗光老化性能要好三角胶蕊，可采用上、下分层设计，也可以采用单一硬胶蕊设计半钢子午胎配方设计半钢子午胎特性对胶料的要求轮胎行驶速度高，胎冠部刚性高、厚度薄，胎面与地面间的蠕动很小，牵引力和侧向力较高，因此要求胎面胶要具有较高的硬度、较好的耐磨性、牵引性、较低的滚动阻力因采用刚性带束层结构，对带束层胶及胎肩部位胶料要求有较高的拉伸强度、定伸应力及粘性由于胎体呈子午线方向排列，胎侧柔软，径向变形大，因此要求胎侧胶有较好的耐动态疲劳性和抗动态老化性，以及良好的抗撕裂性能4半钢子午胎配方设计半钢子午胎特性对胶料的要求由于胎侧柔软、径向变形大，在轮辋边缘易产生磨损，因此要求耐磨胶耐磨性好、硬度高、变形小（气密性要求）由于轮胎对子口部位刚性的要求，及子口到胎侧的过渡性要求，三角胶要同时具有较高的硬度和较好的抗曲挠疲劳性能。由于轮胎制造工艺复杂、精度高、部件在成型过程中受力大，因此要求胶料生胶强度高、挤出部件尺寸稳定性好、部件表面粘性大4配方设计原则半钢子午胎配方设计配方设计的基本概念轮胎产品设计包含三个方面结构设计配方设计工艺设计三个方面既相互独立，又相互联系、相互协同、相互制约。任何一方或相互作用都可能对产品的使用性能、使用寿命、外观质量、生产成本产生决定性影响。应确立：“整体协调统一”的观念，尽可能利用结构因素、工艺因素，将材料性能使用到极限。1半钢子午胎配方设计配方设计的基本概念配方设计利用所掌握的有关理论和实践经验，结合加工设备、加工历程、生产效率、外观质量、制造成本等客观条件，根据产品结构、产品使用性能、使用寿命、多部件胶料硫化特性及物机性能的匹配等质量要求，拟定试验配方，通过试验、优化、验证，最终确定橡胶及配合剂品种、产地、型号、用量配比、混炼工艺条件、胶料物机性能及成本等要素的过程。1半钢子午胎配方设计进行配方设计时应注意的几个原则从轮胎整体使用性能考虑，各部位胶料使用性能及硫化特性应匹配，同时应避免局部性能过剩。应进行有针对性的设计，在注重主要性能指标的同时，兼顾其它性能要求。充分考虑各种配合剂之间的相互作用。2半钢子午胎配方设计进行配方设计时应注意的几个原则关注胶料的加工性能，不应过分追求使用性能。在保证性能的前提下，尽量降低成本。“在不提高成本的基础上提高质量，在不降低质量的前提下降低成本”，是基本原则。在保证质量的前提下，尽量简化配方、采用相对容易得到的原材料、选用易操作剂型，提高劳动效率、减少生产成本。2半钢子午胎配方设计配方设计辅助方法到目前为止，橡胶技术还是属于试验科学范畴，需要通过试验才能最终确定配方的组成。科学的试验设计方法能以较少时间及成本，有效的筛选出较优的配方。3半钢子午胎配方设计配方设计辅助方法常用配方试验设计方法3方法名称方简介变量因数与试验点数特点经验筛选法根据以往数据及经验，先找出较佳的周边试验点3-5个，然后以第一次试验的最佳点为基轴，再就近安排3-5个试验点，从中选出认为最好的点单因素多次试验试验点每次为3-5个，一般安排2-3轮方法简便可靠，对技术经验的依赖性强，亦或作双因素试验。缺点是试验点数及试验次数较多，周期长0.618优选法-黄金分割法按0.618原理选取204个试验点，以第一次试验的最好点处继续进行第二轮和第三轮试验，直到找出认为最理想的点。试验点的安排有：折纸法、分散法、紧缩法、爬山法以及陡度法等多种单因素多次试验试验点每次为2-4个，一般安排3-4轮方法容易掌握，适于多数人员使用，亦能进行双因素试验，缺点是试验次数多，试验范围较窄半钢子午胎配方设计配方设计辅助方法3方法名称方简介变量因数与试验点数特点进展运筹法在设想较好的试验点处的小正方形内，取中心和4个边点共5个试验点，然后以第一次试验的最好点为中心再按上述方法作第二和第三轮试验，直至找到重合的最佳点单因素多次试验试验点每次为5个，一般安排2-3轮方法简单易懂，适于大众使用，最佳点周围观察清楚亦可作双因素试验，缺点为试验次数多，周期长中心加任意点法在垂直坐标上任选9个试验点，其中中心点为必选固定点，其余8个点可视性能走向采取集中或分散方式选取双因素一次试验，9个试验点方法类似经验筛选法，需要有配方设计经验，可用于各种配方试验，缺点为受随意性的影响较大星状布点法把试验点安排在五角星的中心及内外10个角上双因素一次试验，11个试验点方法科学简单，能用于多种配方试验，缺点为试验点数略多常用配方试验设计方法半钢子午胎配方设计配方设计辅助方法3方法名称方简介变量因数与试验点数特点拉丁方格布阵法按拉丁方格阵式列出试验点多因素一次试验双因素为6个试验点为配方试验常用方法之一，缺点是多因素试验时不易看出交互作用正交试验设计法在垂直坐标上，按正交方法固定试验点多因素一次试验双因素为4个试验点方法科学简单，主要用于直线性曲线复合试验设计法-正交星形选点法把正交与星形两者结合一起布置试验点多因素一次试验双因素为9个试验点三因素为15个试验点四因素为25个试验点五因素为27个试验点为现代配方设计最主要的试验设计方法，适用各种复杂的变量试验，并可绘出等高线图。由于计算量大，通常用计算机处理多角形试验设计法把试验点安排在多角形的中心各个角上多因素一次试验双因素为6个试验点为最经济科学的试验设计方法，应用十分广泛常用配方试验设计方法半钢子午胎配方设计配方设计辅助方法辅助设计方法各有优缺点作研究性配方设计时，多选用正交试验法、复合试验设计法、多角形试验设计法及拉丁方格布阵法等。正交试验设计法使用最多。在对现有生产配方进行微调时，常选用0.618优选法、进展运筹法、星状布点法以及中心加任意点法等，其0.618优选法在我国轮胎企业使用较多。对多数有经验的配方设计人员，较习惯采用有针对性的经验筛选法。3配合体系半钢子午胎配方设计配合体系生胶补强、填充剂硫化剂、硫化促进剂防老剂粘合体系助剂加工助剂其它功能性助剂1半钢子午胎配方设计生胶生胶天然胶合成胶烟片胶标准胶复合胶丁苯胶顺丁胶异戊胶卤化丁基胶乙丙橡胶----2半钢子午胎配方设计天然胶（NR）组分烟片胶颗粒胶橡胶烃%92.894.0蛋白质%3.03.1丙酮抽出物%3.52.1水溶物%0.20.2灰分%0.20.2挥发分%0.30.4加工工艺对不同品种天然胶化学组分的影响3半钢子午胎配方设计天然胶（NR）天然胶分类方法烟片胶--按外观进行分级的，产地及加工工艺对烟片胶性能影响较大。标准胶--按杂质含量、P0、PRI、氮含量、挥发分、灰分等理化指标进行分级。其中杂质含量为主要指标，塑性保持率为次要指标，氮含量、挥发分及灰分为保证性指标。复合胶--根据原胶品种及填充物品种进行分类。3半钢子午胎配方设计标准胶国产标准胶（SCR）SCR5、SCR10、SCR20……马来西亚标准胶（SMR）SMR10、SMR20、SMRCV60……泰国标准胶（STR）STR10、STR20、STRCV60……印度尼西亚标准胶（SIR）SIR10、SIR20……印度标准胶（ISNR）ISNR10、ISNR20……越南标准胶（SVR）SVR3L、SVR10、SVR20……新加坡标准胶（SSR）SSR10、SSR20……部分常用标准胶牌号4半钢子午胎配方设计选用标准胶应关注的几个问题门尼粘度的要求国内外大多数工厂对标准胶的门尼粘度都有要求，用以保证混炼胶料有较小的门尼波动，以适应半部件对尺寸稳定性的要求。10号标准胶及20号标准胶门尼值通常被规定为83±5、±7或±10。标准胶4半钢子午胎配方设计主要性能指标对混炼胶特性的影响塑性初值（P0）：与平均分子量相关P0↑—分子量↑—胶料强力水平↑塑性保持率（PRI）：与胶料的耐热老化水平相关PRI↑—耐老化程度↑蛋白质含量：对胶料的硫化速度会产生一定影响门尼粘度：与生胶的强度水平相关门尼粘度↑—生胶强度↑—胶料加工性能↓标准胶4半钢子午胎配方设计标准胶原料生长环境及加工工艺的差异，导致相同牌号标准胶加工性能不同SMR门尼居中，性能波动小STR门尼居中，性能波动较SMR大SIR门尼稍低，较SMR易加工但物性低SVR门尼稍低，较SMR易加工但物性低，杂质较多4半钢子午胎配方设计标准胶4半钢子午胎配方设计复合胶复合橡胶是指以天然胶为主（95%-99.5%），添加少量的硬脂酸和/或丁苯橡胶、或顺丁橡胶、或异戊橡胶、或氧化锌、或炭黑、或塑解剂等，经混炼复合而成的橡胶。复合胶属于生胶范畴。5半钢子午胎配方设计复合胶常见复合胶种类丁苯复合胶：在原胶中加入2.5%-5%的SBR1502和硬脂酸。如：加入2%的SBR1502和0.5%的硬脂酸炭黑复合胶：在原胶中加入1%-5%的炭黑，一般为N330炭黑。常用的有加入1%N330炭黑复合胶异戊二烯复合胶：在原胶中加入3.9%异戊胶5半钢子午胎配方设计复合胶项目技术指标测试方法挥发分%,max.0.8GB/T6737灰分%,max.1.0GB/T4498P0min.30GB/T3517PRImin.40GB/T3517ML(1+4)100℃70±10GB/T1232拉伸强度MPa,min.18GB/T528扯断伸长率%650GB/T528500%定伸应力MPa2.5-3.5GB/T528标准复合橡胶技术指标《复合胶自律规范》5半钢子午胎配方设计复合胶项目TSR10TSR20试验方法杂质（45μm）%,max.0.100.20GB/T8086P0min.3030GB/T3510PRImin.5040GB/T3517氮含量%,max.0.60.6GB/T8088挥发分%,max.0.80.8ISO248灰分%,max.0.751.0GB/T4498ML(1+4)100℃70±1070±10GB/T1232拉伸强度MPa,min.2020GB/T528扯断伸长率%650650GB/T528500%定伸应力MPa2.5-3.52.5-3.5GB/T528标准胶复合橡胶技术指标NY/T1524-20195半钢子午胎配方设计合成胶聚异戊二烯橡胶：IR、LIR丁苯胶：ESBR、SSBR顺丁胶：BR、LCBR、LBR三元乙丙橡胶：EPDM卤化丁基胶：CIIR、BIIR6半钢子午胎配方设计液体异戊胶（LIR）LIR是一种无色、无味、粘稠的液体状异戊二烯橡胶，具有活性增塑剂功能。与其它增塑剂相比，LIR具有很高的分子量，又可以参与硫化反应。LIR可以与NR、SBR、BR及EPDM通过硫黄或过氧化物实现共硫化。LIR用于高硬度配方，可以提高胶料的加工性能，避