提升橡膠保氣性能應用技術

     保氣性能，甚麼叫作保氣性能，就是兩個空間中有一層薄膜，阻止高壓力的氣體向低壓力氣體區流動，造成氣體及壓力損失，能讓高壓力氣體損失越少的薄膜則就有好的保氣性能，例如輪胎的內壓(2.3大氣壓力)與環境壓力(1大氣壓力)的壓力差。

     以橡膠製產品來說保氣性能應用最廣的是輪胎的內襯膠(取代內胎的氣密層)，還有就是瓶塞，主要的橡膠是用丁基橡膠(IIR)或鹵化丁基橡膠(XIIR)， IIR是所有橡膠中保氣性最好的橡膠，但IIR的價格高，供貨也較為吃緊，所以如何保有甚至增加其保氣性能又可減少IIR使用量，降低配方成本是配方開發及材料供應人員應共同努力的事情。

     輪胎為什麼要提升保氣性，因為要提升輪胎的使用壽命(耐久性)，輪胎使用壽命與保氣性能有什麼關係？簡述如下：
 ◎降低充氣後輪胎中的氧氣滲入胎體中，降低胎體中天然橡膠的氧化(老化)現象，造成輪胎各部位剛性分布異常所產生的異常。
◎提升鋼絲層的剝離力(Belt skim coat & peel strengths )，降低因為胎面剝離(Tread separation)所產生的故障。

 我司蒐集世界各大輪胎廠的資訊及保氣性能理論，挑選由美國生產的特殊高嶺土，其結構為類似平板形狀(Platy)，這種板狀結構的高嶺土應用於橡膠中具有良好的阻氣效果，其阻氣理論如下圖所示：

    CHPA Clay這種排列方式，讓充氣後輪胎的內壓，要經過(滲入)內襯膠到達胎體必須經過更長的路徑，對氣體造成很大的阻力，達到提升輪胎的保氣性能。

依據以上資訊，我司的配方主要設計如下所示：

 膠料物性如下所示：
1. Rheometer特性：

2. Monney Viscosity特性：

3. 物理特性：

4. 保氣性能：

                                           註：氣體滲透速率(P)，數值越小表示保氣性能越好。

5. 配方及內襯膠成本比較

 

結論：
1. Platy高嶺土與白煙類似，表面官能基會吸附水分子，使高嶺土呈現酸性，使得Tc20及Tc90時間延後，這樣可降低內襯膠於硫化實的過硫化現象，若要維持原有的硫化速率，請加入鹼性的物質，中和其酸性。
2. 提升保氣性能11%至29%，Platy高嶺土加至100 phr時其保氣性能下降，主要原因為填充量太大，於加工時 Platy高嶺土無法依序順向排列，就無法達到好的阻氣效果，所以其保氣性能較填充量75%時低9%。
3.  成本：
  3-1. 若只用配方phr來計算成本，不考慮內襯膠成品的體積的話可節省成本12.3% 至 26.3%。
  3-2. 考慮內襯膠成品的體積的話可節省成本3.3% 至 6.3%，因為保氣性能提升，期內襯膠的厚度可以減薄，故成本可再降低。
4.  Platy高嶺土於100 phr的XIIR配方中建議用量為50 phr 至 75 phr。

    依據Platy高嶺土的長寬比特性及補強理論，我司會進一步驗證Platy高嶺土在提升橡膠的耐油性能及提升耐屈撓性能的應用。

新型Non PAHs Aromatic Base Process Oil簡介

最近在做一些配方的研究，其配方設計均要考量到有關歐盟化學總署頒定的環保法規(簡稱REACH)，所以在材料的選取要特別的注意，而輪胎配方材料中影響最大的是加工油，主要是Aromatic Oil中的PAHs，可能有致癌的風險，所以在銷往歐盟的輪胎製品中對PAHs有嚴格管制，所以現在各廠家均改用無PAHs或低PAHs含量的油品。

那現行用量最大的環保油品是TDAE，TDAE是將Aromatic Oil在純化，將PAHs分離出來後達到Non PAHs，但其純化分離出的PAHs後續處理是個問題。所以我沒有用TDAE作為我配方設計的加工油。

我用的環保加工油是國內的石化廠家分餾出來的油品，其控制分餾的條件，直接分餾出Non PAHs的Aromatic Base Process Oil，無後續PAHs處理的環保問題，油品本身的動黏度高(代表分子量高)，苯胺點低(代表Aromatic Base含量高)，如此與一般二烯料橡膠的相容性高，動態行為好。原料化性如下：

其將油品再經過接枝加工，油品的結構變化，使其極性增加，可使用在工業用品上，達到提升耐油膠的耐油性能，耐磨性能，我司預計12月將進行相關測試評價。

高效偶聯活化劑於輪胎的應用(二)

高效偶聯活化劑於2010年中進行實驗室試驗(試驗室數據請參閱：偶聯活化劑於輪胎的應用)，效果顯著，緊接著進行高載重實心胎試作及路試，至今已有初步結果，提出來將成果分享。
1. 現場B/B練膠
1-1配方主要成分：

1-2. Rheometer數據

1-3. Mooney數據

1-4. 物性數據

1-5. 粘彈特性數據

1-6. Goodrich震動發熱數據

1-7. 性能比較數據

1-8 總結：
1-8-1. 耐磨耗性能提升 2 %
1-8-2. 滾動阻力降低 31 %
1-8-3. 發熱降低 25%
1-8-4. 抗動態壓縮變形性能提升 52 %
1-8-5. 拉力性能降低 12 %

2. 路試
輪胎規格：12.00-20實心胎，於今年年初交至客戶處進行載重及速度路試，尚未使用低發熱胎面配方，使用約6個月壽命就結束了，使用低發熱胎面配方的輪胎至今還在使用(約路試9個月)，客戶正式將其納入採購廠商。

驗收標準合理化的重要

輔導一家工業製品廠商，工業製品不像生產輪胎，工序這麼多，僅是膠料及硫化，所以膠料的品質穩定性就非常重要，該廠自行練膠，但沒有驗收規格，只要膠料打出來，Rheometer測一下，會不會加硫就好，不管這個測試數據是正常還是異常、是穩定還是不穩定，只要曲線有往上爬，會轉折為平的曲線就好，結果生產出來的產品品質一直不穩定，客訴率高再加上又要拓展海外業務，品質不提升不行，所以聯絡信利公司，請我司協助提升製品品質。

我司去該公司進行協助如下：
第一步驟協助其利用合理的數據統計分新方法建立合理的檢驗驗收規格(目前非常多的公司建立驗收規格都是用喊的，長官說多少就多少，有些根本就無法達成)。

第二步驟建立推移圖及應用此合理規格進行製程能力分析。合理的規格才能進行有效的製程能力分析，依據該推移圖及能力分析數據進行改善。

第三步驟是將第二步驟分析的數據進行4M1E的改善，尤其是設備投資的改善(工欲善其事，必先利其器)，再加上生產方法的修正，使該廠橡膠製品的品質獲的大幅的提升且相當穩定；客訴率降低很多，業務出門跟客戶推展業務實講話有更有信心了。

該案子已經執行2年了，改善效果也已經浮現，長官每天都在說合理化，但真正做到合理化的少之又少，僅Po此文與大家分享。

低滾動阻力胎面配方應用

    近來石油價格居高不下，使得開車及騎摩托車族的加油成本大幅增加，如何降低車輛的油耗是當前火熱的課題，我司於是對降低輪胎耗油(也就是降低輪胎的滾動阻力，由輪胎滾動阻力所造成的汽車燃料消耗約佔20% ，所以降低輪胎的滾動阻力對於汽車的節能有重大幫助。)的橡膠材質進行搜尋，搜尋性能目標訂在：
1. 橡膠配方須降低滾動阻力性能
2. 橡膠配方能維持甚至提升抓地力性能
3. 橡膠配方能維持甚至提升耐磨耗性能
    經搜尋後，該品號的sSBR符合我司定的性能目標，我司向廠商購買樣品後進行試驗，試驗資料如下：
1. 配方(主要材料)

2. 性能目標達成率：
 2-1. 降低輪胎滾動阻力 8%，約可減少 2%油耗。
 2-2. 提升輪胎抓地力性能 14%，這樣可縮短煞車距離。
 2-3. 降低輪胎發熱性能 21%，這樣可降低輪胎在高速行駛下爆胎的發生。
 2-4. 提升輪胎耐磨耗性能 7%，這樣可延長輪胎的使用壽命。
性能目標雷達圖：

    未來的輪胎除了節能，也要減廢並提升安全性才是一個全方位的輪胎，這樣的性能在10年前是個不可能的任務，因為輪胎胎面的橡膠抓地力性能與低滾動阻力及耐磨耗性能是相違背的，相衝突的；現在因為合成膠材料的創新及白煙-偶聯劑的使用，使這衝突的性能可以同時存在。

輔導輪胎廠申請銷售歐盟必須的品質認證

昨天(10/12)輔導輪胎廠申請銷歐盟必須的品質認證，協助該輪胎廠建立實施計畫表，，請其先對廠內要認證用的輪圈、模具的標示作調查，進行先期準備作業。

說到銷歐盟，歐盟於2010實施的環保法規：REACH，銷歐盟的化學品要符合其法規對各項有害物質(PAHs)的含量標準，橡膠業分為輪胎及非輪胎製品，依據與人體接觸時間及對環境影響程度分為三個類別。

輪胎檢測有八項，檢驗標準為第二類，非輪胎製品，檢驗項目已達50項，檢驗標準依使用條件涵蓋一 - 三類。

製品要達到上述的要求，牽涉到原料的品質及採購、物料及製程的管理.....等多方面。

財團法人橡膠試驗中心授課

9月份財團法人橡膠試驗中心請我司授課，場次為台北、台中各一場，課題是：橡膠工業製品，學員中有從事運動器材生產、專業練膠廠、輪胎製造廠....等。

除了課程中膠輥、電線電纜、發泡製品.....等原排定的課程，對練膠的設備及生產技術也補充說明，課後的Q & A討論熱烈，尤其是補強劑白煙（Silica)與偶聯劑(Silane Coupling)應用及練膠的技術討論最多白煙的應用近10年來因為輪胎的抓地力、發熱性需兼具的性能需求，歐盟對汽車油耗的要求，使得白煙在輪胎配方的應用越來越廣。

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