在轮胎制造中,轻质碳酸钙作为一种重要的无机填料,广泛应用于胎面、胎侧、内衬层等多个部位,其添加量的合理选择对轮胎的性能和成本控制至关重要。本文将详细探讨轻质碳酸钙在轮胎制造中的具体添加量及其对轮胎性能的影响。
轻质碳酸钙在轮胎制造中的添加量范围
根据轮胎的不同部位和性能要求,轻质碳酸钙的添加量会有所不同。一般来说,轻质碳酸钙在轮胎中的添加量范围为 20-60份(每百份橡胶),部分制品中甚至可高达 100份以上。以下是具体的应用场景及添加量:
胎面胶
胎面胶是轮胎与地面直接接触的部分,需要具备高耐磨性和抗撕裂性能。在SBR/BR共混胎面中,轻质碳酸钙的添加量通常为 35份 左右。例如,广州市宝力轮胎在胎面胶中添加35份改性纳米轻钙后,DIN磨耗量从110mm³降至95mm³,滚动阻力降低15%,轮胎里程提升20%,生产成本降低18%。
胎侧胶
胎侧胶需要平衡抗屈挠性和抗老化性。在胎侧胶中,轻质碳酸钙的添加量一般为 30份 左右。研究表明,添加30份轻质碳酸钙后,全钢胎的行驶里程可突破40万公里。
内衬层
内衬层主要用于保持轮胎的气密性。在内衬层中,轻质碳酸钙的添加量通常为 20-30份。例如,在轮胎内衬层中添加20-30份轻质碳酸钙后,气密性提升且成本降幅达18%。
实心轮胎胎芯
实心轮胎胎芯需要较高的抗压强度。在实心轮胎胎芯中,轻质碳酸钙的添加量可达 60份 左右。实验表明,等量替代再生胶后,抗压强度保持率>95%,工艺能耗降低22%。
轻质碳酸钙对轮胎性能的影响
耐磨性
轻质碳酸钙的加入能够显著提升轮胎的耐磨性能。其细小的粒径和较大的比表面积使其能够均匀分散在橡胶基体中,形成致密的网络结构,从而提高轮胎的耐磨性。例如,在SBR/BR共混胎面中添加35份改性纳米轻钙后,DIN磨耗量显著降低。
抗撕裂强度
轻质碳酸钙颗粒在橡胶基体中形成微区应力场,迫使裂纹发生偏转甚至分支,从而延长裂纹路径,消耗更多断裂能。在胎面胶中添加30份轻质碳酸钙后,动态疲劳寿命提升30%。
加工性能
轻质碳酸钙的表面羟基使其易与橡胶分子作用,在密炼机中实现“无死角分散”,避免炭黑易团聚问题。此外,其规则颗粒形态能够降低胶料粘度,提高加工效率。
成本控制
轻质碳酸钙价格低廉,能够显著降低轮胎生产的原料成本。在典型配方中,轻质碳酸钙的添加量可达30-60份,部分制品中甚至高达100份以上,使原料成本降低20%-30%。
轻质碳酸钙的表面处理与分散性
轻质碳酸钙的表面处理对其在轮胎中的分散性和性能提升至关重要。常见的表面处理方法包括湿法改性和干法改性。例如,通过铝酸酯偶联剂处理后,轻质碳酸钙与橡胶分子之间的结合能提升40%,填料在摩擦中不易脱落。此外,硬脂酸包覆处理能够使轻质碳酸钙的亲水性表面转变为疏水性,进一步提高其分散性。
实际应用案例
广州*轮胎
在SBR/BR共混胎面中添加35份改性纳米轻钙后,DIN磨耗量从110mm³降至95mm³,滚动阻力降低15%,轮胎里程提升20%,生产成本降低18%。
徐州*橡胶
在再生胶中添加轻质碳酸钙后,保持性能稳定,可等量替代再生胶,减少固废污染。
液压密封件
在丁腈橡胶密封环中添加30份硬脂酸改性轻钙后,表面摩擦系数从0.8降至0.5,在20MPa液压油环境下寿命从6个月延长至15个月。
结论
轻质碳酸钙在轮胎制造中具有重要的应用价值。通过合理选择添加量和表面处理方法,轻质碳酸钙能够显著提升轮胎的耐磨性、抗撕裂强度和加工性能,同时降低生产成本。在实际生产中,应根据轮胎的具体部位和性能要求,优化轻质碳酸钙的添加量,以达到性能和成本的*佳平衡。随着技术的不断进步,轻质碳酸钙在轮胎工业中的应用前景将更加广阔。