子午線輪胎用原材料性能要求及成品檢測

1、子午線輪胎用原材料性能要求及成品檢測目錄1 對原材料質量首要的要求2 子午線輪胎用天然橡膠3 子午線輪胎用合成橡膠4 子午線輪胎半成品部件的性能要求5 子午線輪胎的成品檢測1 對原材料質量首要的要求子午線輪胎的生產,與斜交輪胎相比,除要求生產廠的裝備、工藝控制、生產管理和測試水平要有較大提高外,對所用原材料品種、質量控制和應用技術也提出了更為嚴格的要求。使用性能穩(wěn)定、均勻一致的高質量原材料,是生產高質量子午線輪胎的重要保證條件之一。2 子午線輪胎用天然橡膠2.1總的要求及包裝(1 膠塊應無木材、金屬、纖維、石料等之類的外來物。(2 橡膠必須基本上無模壓,但表面上的干燥模痕不受此限。橡膠中離散的

2、斑點雖無限制,但不容許有“原始的”(未干燥橡膠。(3 顏色等級鑒別(4 每一塊膠用0.4 cm厚的聚乙烯塑料布包裝。每塊膠周圍放白色的聚乙烯塑料布條,用紅色字母寫上等級號。包裝好的膠塊放在適合的托架上,每層用0.08/0.10mm厚的紅色聚乙烯塑料布隔開。注:在某些使用開煉機塑煉的地方,膠塊需要用0.08/0.10mm厚的聚乙烯塑料布包裝,以便卸袋,在某些情況下,如果適合,也可以要求用滑石粉處理膠塊。(5 每一膠塊重33.3 kg(6 膠塊規(guī)格680mmX 340mmX 150/180mm(7 標準托架規(guī)格1425mmX1100mm(8 收到的橡膠必須無由于非橡膠組合分(例如篦麻油腐爛造成的有

3、害氣味。*聚乙烯要求符合下列技術條件:熔點105以下,比重0.92和溶解指數(shù)最小2.0。2.2標準橡膠的規(guī)格子午線輪胎最常用的天然橡膠是標準橡膠TSR 10和TSR 20。天然橡膠由于綜合性能良好,可以單獨使用,制作各種橡膠制品,也可與其他合成橡膠并用,以改進其他橡膠的性能,如成型粘性,拉伸強度,撕裂強度等,從而提高橡膠制品的全面性能。天然橡膠生膠強度和自粘性好,胎胚形狀易保持。輪胎越大,天然橡膠比例越高。天然橡膠的絕大多數(shù)物理機械性能都比較好,尤其是耐撕裂、彈性、耐寒性和工藝加工性能優(yōu)異,是一種綜合性能最好的橡膠。表1 TSR的級別原材料特征級別控制黏度CV 全鮮膠乳淺色橡膠,具有規(guī)定的顏色

4、指數(shù)L無規(guī)定黏度或顏色WF生膠片或凝固的混合無規(guī)定黏度或顏色 5 膠乳無規(guī)定黏度10或20膠園凝膠和/或生膠片控制黏度10CV或20CV表2 TSR的技術要求(ISO 2000:2003級別性能CV L WF 5 10 20 10CV20CV檢驗方法顏色標識綠綠綠綠褐紅褐紅留在45m篩網上的雜質/%(質量分數(shù),最大值0.05 0.05 0.050.050.100.200.100.20 ISO 249灰分/%(質量分數(shù),最大值0.5 0.5 0.50.60.75 1.00.75 1.0 ISO 247 氮含量/%(質量分數(shù),最大值0.6 0.6 0.60.60.60.60.6 0.6 ISO 1

5、656揮發(fā)分含量/%(質量分數(shù),最大值0.8 0.8 0.80.80.80.80.8 0.8ISO 248:1991(烘箱法1005塑性初值(P0,最小值-30 30 30 30 30 -ISO 2007 塑性保持率(PRI,最小值60 60 60 60 50 40 50 40 ISO 2930 拉維邦顏色指數(shù),最大值- 6 -ISO 4660門尼黏度, ML(1+4100605-ISO 289-1制膠原料見表1。有關各方商定的其他黏度值。這些級別的黏度未被規(guī)定,因為其可能發(fā)生改變,例如,由于老化和加工。然而,該黏度在生產端一般控制在65(+7,-5 的范圍,或有關方面商定的其他黏度值。2.3

6、 標準橡膠的優(yōu)點與傳統(tǒng)生產的煙片膠相比,標準橡膠(顆粒膠的優(yōu)點是(1 使用生膠理化性能分級,合理區(qū)分和判別天然橡膠的內在質量;(2 機械化程度高,生產周期短;(3 顆粒膠的粒子小,大大增加了與片狀膠相比的干燥面積,既縮短周期又易控制質量;(4 采用燒油或煤熱風干燥,代替木材熏煙,既節(jié)約木材,也保護了森林資源和生態(tài)環(huán)境。表3 標準中國橡膠(SCR 技術要求(GB/T 8081-1999各級橡膠的極限值恒黏膠(SCR CV淺色膠(SCRL5號膠(SCR510號膠(SCR1020號膠(SCR2050號膠(SCR50性能顏色標志綠綠綠褐紅黃檢驗方法留在45篩上的雜質含量/%(質量分數(shù),最大值0.05

7、0.05 0.05 0.10 0.20 0.50 GB/T8086塑性初值,最小值 30 30 30 30 30 GB/T3510 塑性保持率,最小值60 60 60 50 40 30 GB/T3517氮含量/%(質量分數(shù),最大值0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 GB/T8088揮發(fā)分含量/%(質量分數(shù),最大值0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 GB/T6737灰分含量/%(質量分數(shù),最大值0.6 0.6 0.6 0.75 1.0 1.5 GB/T4498顏色指數(shù),最大值- 6 - GB/T14796門尼黏度, ML(1+4100655- GB/T1232可按用戶要求

8、生產其他黏度級別的恒黏膠。3子午線輪胎用合成橡膠3.1 總的說明和包裝:1所供材料的包裝應合理。2所供材料應潔凈,同時無外雜質。3每包膠的重量不得超過制造廠規(guī)定重量2%。4每塊膠應用不分解的聚乙烯塑料薄膜打包,其塑料熔點115,比重0.925,厚度為0.05mm,當使用產品標號塑料條時,此聚乙烯塑料必須具有與打包膠塊用的材料相似的性能。5膠塊和容器應清楚地標明內裝聚合物品種和制造日期。6交貨應在生產之日起的12天到8個月之間進行。7每次裝運貨應寄送“質量檢驗報告”。3.2 合成橡膠的門尼粘度對于合成橡膠來說,門尼粘度是一項重要的技術指標,它關系到膠料的分散性和物理機械性能。合成橡膠的門尼粘度指

9、標公差一般是5,最好是3,供應商應盡力將波動范圍控制在3內。連續(xù)三次提供給一個廠的產品門尼值超過最高指標,則應考慮對此供應商進行重新評價。3.3 丁苯橡膠(SBR目前我國輪胎工業(yè)中采用的丁苯橡膠主要是乳聚丁苯橡膠ESBR 1500和充油乳聚丁苯橡膠ESBR 1712。由于充油后改善了加工性能,生膠強度高(相對于合成膠而言,且保持原聚合物的物理機械性能,硫化膠滯后損失小,生熱低,耐磨性好,有好的牽引性能和抗?jié)窕缘?。且充油后產量增大,成本降低。乳聚丁苯橡膠具有較好的綜合性能,它的物理機械性能、加工性能都接近于天然橡膠,其中耐磨、耐熱、耐老化、永久變形和硫化速度等特性優(yōu)于天然橡膠。表4 丁苯橡膠

10、SBR 1500 技術要求(優(yōu)級品項目指標試驗方法揮發(fā)分,% 0.60 GB/T6737-1997熱輥法灰分,% 0.50 GB/T4498-1997A法有機酸,% 5.007.25皂,% 0.50GB/T 8657-2000 A法結合苯乙烯,% 22.524.5 GB/T8658-1998生膠門尼粘度ML(1+41004757 GB/T1232.1-2000混煉膠門尼粘度ML(1+410088 GB/T1232.1-2000(使用ASTM IRB No.7表5 丁苯橡膠 SBR 1712 技術指標(優(yōu)級品項目指標試驗方法揮發(fā)分,% 0.60 GB/T6737-1997熱輥法總灰分,% 0.5

11、0 GB/T4498-1997方法A 有機酸,% 3.905.70皂,% 0.50GB/T 8657-2000 結合苯乙烯,% 22.524.5GB/T 8658-1998油含量,% 25.329.3SH/T 1718-2002生膠門尼粘度ML(1+41004454 GB/T1232.1-2000混煉膠門尼粘度ML(1+410070 GB/T 1232.1-2000ASTM IRB No.7丁苯橡膠是不飽和橡膠,其分子結構中雙鍵含量比天然橡膠低,且因為苯環(huán)的存在減少了雙鍵的活性,所以與天然橡膠相比,丁苯橡膠硫化速度較慢,膠料不易焦燒或過硫,有較好的耐熱、耐氧、耐臭氧、耐日光老化等性能。丁苯橡膠

12、分子鏈側基中帶有龐大的苯環(huán),分子鏈的柔順性差,內摩擦大,因此,丁苯橡膠的彈性、強度、耐屈撓龜裂、耐撕裂、耐寒性等不如天然橡膠。特別是制品在多次變形時生熱較大,在加工過程中壓延、壓出變形較大,較難加工,且膠料粘著性較差,貼合成型較困難,但與天然橡膠相比,丁苯橡膠有較好的耐磨性和耐透氣性。丁苯橡膠的物理機械性能和工藝加工性能的不足之處,可以通過調整配方和工藝條件,或與天然橡膠并用而得到改善。溶液聚合丁苯橡膠在國內一些轎車子午線輪胎廠已逐步使用,但用量與國外相比仍較小。它的特點是使高速輪胎在保持較好抗?jié)窕缘耐瑫r具有較低的滾動阻力,適應了近年來對輪胎的綠色環(huán)保要求。特別是充油溶聚丁苯橡膠,在轎車子午

13、線輪胎胎面橡膠的使用,可提高白炭黑的用量以取代炭黑,大大降低了輪胎的滾動阻力,雖目前用量小,但前景十分看好。3.4 高順式聚丁二烯橡膠(BR目前我國子午胎中采用的是BR9000。耐磨性好是順丁橡膠的最大特點。順丁橡膠的耐磨性,隨輪胎使用條件苛刻程度的提高而明顯增加。在道路平直、氣溫較高而使用條件不苛刻的情況下,順丁橡膠胎面膠的耐磨性,與丁苯橡膠胎面膠相近。順丁橡膠用作胎面膠的主要缺點是抗掉塊能力差,工藝性能不佳,抗?jié)窕阅懿睢Ｒ虼藢嵱弥薪洺Ｓ锰烊幌鹉z或丁苯膠與它并用。表6 順丁橡膠 BR 9000 技術要求(優(yōu)級品性能項目指標試驗方法熱輥法6737 揮發(fā)分,% 0.50 GB/T方法A4498

14、 總灰分,% 0.20 GB/T生膠門尼粘度ML(1+4100 454 GB 1232.1混煉膠門尼粘度ML(1+410065 GB 1232.13.5 鹵化丁基橡膠(CIIR或BIIR用于輪胎的內襯層(有內胎或氣密層(無內胎。輪胎工業(yè)中采用的鹵化丁基橡膠主要是氯化丁基橡膠和溴化丁基橡膠,它們均具有空氣透過性低的特點,廣泛應用于輪胎的氣密層配方中,隨鹵化丁基橡膠用量的增加,輪胎的氣密性能越好。對于無內胎輪胎采用鹵化丁基橡膠能起到保壓和保護胎體的作用;對有內胎輪胎主要起保護胎體免受空氣中的氧和水份的侵蝕作用。表7 幾種橡膠對水蒸氣的相對透過性100天然橡膠 1.0070鹵化丁基橡膠/30天然橡膠

15、0.100100鹵化丁基橡膠0.04鹵化丁基橡膠配方一般具有下列特點:(1易焦燒,因此要求排膠溫度低,并在終煉階段加入ZnO(2自粘性差,一般采用混合樹脂做增粘劑(3自硫化強,在配方中采用低硫或無硫配方(4硫化膠強度低,采用烷基二硫化物能顯著提高其物理性能,但成本較高。此外,國外一些公司也采用一些具有支化結構的鹵化丁基橡膠能夠改變其工藝性能,壓片的平展性好,但有焦燒時間和硫化速度不穩(wěn)定的缺點。3.6 高順式異戊二烯橡膠(IR替代NR,混煉膠門尼值低,加工性能好,化學成分與天然膠相同,生膠強力低。高粘度的粘合配方(子口加強層采用此膠有效改進加工性能。由于異戊橡膠純度高,灰分和凝膠含量較低,因而質

16、地均勻。異戊橡膠容易塑煉,壓出的半成品收縮小,硫化時膠料流動性好。用于輪胎鋼絲子口包布膠和胎圈鋼絲掛膠。3.7 低順式聚丁二烯橡膠(LCBR代替高順式聚丁二烯橡膠,用于子午線輪胎的耐磨膠條(胎圈護膠,工藝性能好。載重子午線輪胎的胎圈護膠,靠近輪輞,摩擦力大,要求有較好的形狀保持、耐磨、硬度高,膠料的門尼粘度一般都較高。以前采用高順式BR,以高炭黑、低操作油配合等手段來保證膠料的門尼粘度,但生產時膠料的加工性能較差,門尼粘度易發(fā)生波動。而LCBR具有相對分子質量分布較窄、膠料填充能力大、炭黑混入時間短等特點,尤其是在加工過程中門尼粘度降低較小,非常適合于子午線輪胎胎圈護膠的性能要求,在國外應用非

17、常廣泛。根據(jù)國內對國外各輪胎廠家的剖析報告,載重子午胎基本采用全鋼結構,胎圈護膠一般采用LCBR/NR并用,LCBR用量為5090份。4 子午線輪胎半成品部件的性能要求 子午線輪胎各部件的力學性能與斜交輪胎不同,其膠料性能要求也有很大的差異。子午線輪胎在行駛中,胎體簾線無剪切應力,生熱較低,而胎面在滾動時移動和蠕動很小,這是子午線輪胎和斜交胎胎面、胎體不同之點。子午線輪胎的性能主要取決于帶束層,而胎體對子午線輪胎的性能影響不大,因此對帶束層膠和胎肩膠性能要求較高。子午線輪胎的薄弱點在胎肩和胎圈部分,要求胎肩膠與帶束層結合牢固,胎圈部位的三角膠條的性能應和設計要求很好協(xié)調。子午線輪胎的膠料配方種

18、類比斜交胎多,膠料的性能要求也比斜交胎高,其拉伸強度、定伸應力和膠料的粘著性尤為主要。4.1胎面膠子午線輪胎的胎面膠性能要求和斜交輪胎有些不同。子午線輪胎在滾動時,胎面與地面的移動或蠕動很小,牽引力和側向力較高。不同膠種對子午線輪胎磨耗性能的影響不像斜交胎那樣敏感。提高天然膠使用比例,可改善膠料的抗切割、耐撕裂和粘著性。由于子午線輪胎生熱較低,故可采用超耐磨炭黑和中超耐磨炭黑等粒徑小的炭黑,以提高胎面膠的耐磨和抗撕裂性能。載重子午胎面膠的硬度可低些,炭黑用量可少些。而轎車子午胎由于時速較高,為提高其穩(wěn)定性,應適當提高胎面的硬度,因而可適當增加炭黑用量,硫磺用量也可以適當提高一些。表8 子午線輪

19、胎胎面膠配方示例單位:質量份載重子午胎胎面膠轎車子午胎胎面膠原材料NR NR/SBRNR/BRNR/BR/SBRNRNR/BR/SBRNR 10070805010060 SBR - 30 - 30 - 20BR -2020-20 氧化鋅 5 4 5 5 5 5硬脂酸 4 3 2.5 2 3 2防老劑4020 - 1.5 - 2 - -防老劑4010NA1 - 2.52 2.5 1.5防老劑RD 1 1.5 1.5 1 - 0.8防老劑BLE 1 - - - - -石蠟 1.2 - - - - -微晶蠟- 1 - - - -ISAF 4545-6555 HAF -5555- 補強樹脂- - -

20、- - 2芳烴油- 6 3 11 9 6松焦油 4.5 - - - - -促進劑NOBS0.45 0.9 0.9 - 0.8 -促進劑CZ - - - - - 1.1促進劑DZ - - - 1.3 - - 防焦劑CTP 0.2 - - 0.2 - - 硫化劑DTDM0.5 2 1.8 1.6 - 1.4 硫黃 1.5 2 1.8 1.6 - 1.4 不溶性硫黃- - - - 3.0 - 合計165.35 164.9 172.2 181.1 188.3 174.8 4.2 胎側膠子午線輪胎胎側柔軟,使用伸長變形大,經受的曲撓疲勞比斜交胎嚴重,但剪切應變小。其膠料要有優(yōu)異的耐曲撓性和耐熱氧臭氧老化

21、性能,拉伸強度較高,伸長率大,而且膠料的粘著性要好。為提高胎側膠的耐曲撓性和耐老化性,可在天然膠中并用順丁橡膠、三元乙丙橡膠和氯化丁基橡膠。順丁橡膠的并用量以3050質量份為宜。防老劑以4010、4010NA、4020和BLE或AW、RD并用,并配以微晶蠟12質量份,總用量可適當提高一些。補強體系可用高耐磨炭黑或中超耐磨炭黑和快壓出炭黑或通用炭黑并用,用量為4050質量份。表9 載重和轎車子午線輪胎胎側膠配方示例單位:質量份載重子午胎胎側膠轎車子午胎胎側膠原材料NR/BR NR/BRNR/BRNR/BRNR/EPDM/CIIRNR/CIIR/BRNR 50 50 60 50 50 50 BR

22、50 50 40 50 - 15 EPDM - - - - 20 - CIIR - - - - 30 35 氧化鋅 3 3 5 5 5 5 硬脂酸 2 2 2 1.5 2 1.5 防老劑4010NA2.5 2 2.5 1.5 1.5 1 防老劑BLE 1.5 - - 1 1 1 防老劑RD - 1.5 1.5 - - - 微晶蠟 1 1 - 1 1 1HAF 25 25 55 15 45 15-3535-25FEF 25促進劑- 0.6 0.8 1.2 - - NOBS促進劑DM - - - - 0.8 1.0促進劑- - - - 0.6 0.6 TMTD促進劑DZ 0.9 - - - - -

23、高芳烴油 6 5 6 6 5 5 MgO - - - - 0.5 -硫黃 1.2 1.2 2 1.4 0.5 0.5合計168.1 166.3 174.8 168.6 162.9 166.64.3 帶束層膠帶束層是子午線輪胎的關鍵部件,其膠料包括帶束層鋼絲簾布膠、胎肩墊膠、帶束層間墊膠(帶束層端部夾膠4.3.1 帶束層鋼絲簾布膠帶束層的骨架材料,除轎車子午線輪胎可采用高模量的纖維簾線外,一般均采用鋼絲簾線。由于簾線的模量高,膠料的定伸應力也要高,這樣才能減小膠與簾線間的剪切變形。膠與鋼絲簾線的粘合力是子午線輪胎的關鍵技術之一,不僅要求在常溫靜態(tài)下有良好的粘合力,而且在動態(tài)、高溫、潮濕老化后仍要

24、能保持良好的粘合力。影響粘合水平的配方因素有以下幾個。(1促進劑的品種誘導期長的促進劑,比如次磺酰胺類促進劑,具有最高的粘合水平。因為焦燒時間長,硫化過程中膠料的流動充分,有利于和簾線表面充分接觸并向簾線間隙滲透,因此其粘合性提高。研究發(fā)現(xiàn),濕度對橡膠與黃銅的粘合影響較大;不同促進劑對水分的敏感性也不同。試驗結果表明,促進劑DZ和NOBS是較好的品種。(2氧化鋅和硬脂酸的用量氧化鋅能提高橡膠和鋼絲簾線的粘合,粒度要求為0.10.2m。其用量一般不少于5質量份,但用量不易過大,否則會在粘合界面形成過多的ZnS,使粘合水平大大下降。硬脂酸對氧化鋅、黃銅與硫磺反應速率有顯著影響,并進而影響鍍銅鋼絲和

25、橡膠的粘合,因而其用量一般不超過2質量份。(3填充補強體系采用HAF或ISAF炭黑對提高帶束層膠料的撕裂性能和拉伸強度有利;膠料粘合力則隨炭黑用量增加而增大,在炭黑用量為5060質量份時達到最大值。(4增粘劑的選用增粘劑是提高橡膠和鍍銅鋼絲簾線粘合性的重要組分,常用的增粘劑有鈷鹽和鎳鹽,如Manobond 680C、Manobond C-16、Manobond CP-216、Cabolt polyborosilicat、Cabolt Naphleneli、Nice polyborosilicali等。其作用是提高蒸汽和潮濕老化后的粘合水平,鈷鹽增粘劑的用量在0.2質量份左右較好。(5使用不溶性

26、硫黃為防止硫黃在混煉膠表面噴霜而影響膠料的粘合性,帶束層膠常用不溶性硫黃。在使用不溶性硫黃時,應注意:存放溫度不超過4050;存放地附近不能有胺類原材料;混煉溫度不超過95;混煉膠存放時間不能太長,而且要放在低溫、低濕度的地方,否則不溶性硫黃會自動轉化為可溶性硫黃,進而引起混煉膠噴霜。對粘合有利的硫黃用量應高于3質量份,橡膠和黃銅粘合的必要條件之一是硫化交聯(lián)網絡中存在多硫鍵。(6軟化劑用量適當有利于配合劑在膠料中的分散,但其用量過多不利于粘合。一般軟化劑可用到5質量份。(7使用防焦劑這對改善粘合有利。4.3.2 胎肩墊膠由于子午線輪胎帶束層邊緣剪切變形大,為保護帶束層不致因沖擊應力而產生脫層,

27、因此在帶束層的兩側胎肩部端各置一塊胎肩墊膠。該膠可吸收和轉移來自胎面肩部的外應力,使帶束層的弧度和胎面基本保持平行,減少鋼絲簾線的彎曲變形;還可使胎肩平緩地過渡到胎側部位,避免了因厚度突然變化而引起肩部膠料的疲勞損壞。胎肩墊膠應具有彈性高、生熱低、拉伸強度大、耐老化性和抗疲勞性好。一般選用天然橡膠,配以3540質量份的炭黑來滿足其性能要求。4.3.3 帶束層端部夾膠帶束層的端點是沒有鍍銅的裸露鋼絲,與橡膠的粘合性差。大中型子午線輪胎的帶束層數(shù)多,為了減少層間端點的摩擦和剪切應變,在帶束層端部間置一硬度較高的墊膠,以防端部在經受較大應力的情況下,產生松動、脫粘、端頭松散等問題。加上帶束層端部夾膠

28、,不僅可提高層間粘合力,而且還起到了固定端點、防止端部位移的效果,減少了肩部層間脫空損壞的危險。該膠料應具有較高的定伸應力和硬度,以及良好的耐熱、耐老化性,并與帶束層粘合力高。膠料以天然橡膠為主體材料,配以較高用量的炭黑,使其硬度(邵爾A達到80度以上,并采用鈷鹽或間甲的增粘體系以提高其粘合力。表10 帶束層膠配方示例單位:質量份原材料帶束層簾布膠帶束層端部夾膠胎肩墊膠100 100 NR 100氧化鋅 6 5 10 硬脂酸 1.5 2.0 1.5防老劑4020 1.5 1.5 1.0防老劑BLE - - 1.0 HAF 50 25 - FEF - 20 - GPF - - 20 SRF -

29、- 20 芳烴油 6 6 - 松焦油- - 5 鈷鹽 1.5 1.0 -促進劑DZ 0.8 1.0 -促進劑NOBS - - 0.6 不溶性硫黃 3.5 3.5 2.6合計170.80 165.0 161.74.4 胎體膠子午線輪胎的胎體膠料包括胎體簾布膠、油皮膠或氣密層膠。4.4.1 胎體簾布層膠胎體簾布層有兩種:一種是鋼絲簾線胎體,一種是纖維簾線胎體。子午線輪胎簾布膠料與斜交胎不同,其胎體層間的剪切應力應變小,因此生熱較低。但成型時膠料經受的拉伸應力比斜交胎高,因而未硫化膠應具有較大的強度和自粘力,否則容易引起簾線間的膠被拉斷和布層間的脫層。硫化膠則應具有較高的拉伸強度和定伸應力,較好的耐

30、疲勞、耐老化性能,特別是橡膠與鋼絲簾線的粘著力非常重要。膠料配方主要使用天然橡膠,配以細粒子爐黑以提高膠料的定伸應力和強神強度,并選用適當?shù)脑稣丑w系。其他配合劑選用原則與帶束層膠相同。4.4.2油皮膠、氣密層膠子午線輪胎的油皮膠和胎體簾布層膠一樣,在成型中經受膨脹時容易開裂,因此膠料的強度應比斜交胎高,含較率也應高一些,不宜使用再生膠。無內胎輪胎用氣密層替代油皮膠,除起到保護簾布層的作用外,主要是放輪胎內所充的氣體滲透。氣密層膠應具有優(yōu)異的耐氣透性和耐老化、抗疲勞性能,未硫化膠料要有較高的強伸性能以適應成型時的膨脹、氣密層配方可用鹵化丁基橡膠或鹵化丁基橡膠與天然橡膠并用。硫化體系用硫磺、促進劑

31、DM和TMTD并用。補強劑以快壓出炭黑或通用炭黑為主。表11 子午線輪胎胎體膠料配方示例單位:質量份胎體簾布層膠氣密層膠原材料鋼絲簾布膠聚酯簾布膠尼龍簾布膠人造絲簾布膠CIIR CIIR/NR油皮膠NR 1009093100-20100 SBR -107- CIIR - - - - 100 80 -均勻劑40MS- - - - 7 10 -氧化鋅 6 3 5 5 3 3 5硬脂酸 2 2 2 2 2 2 2.5防老劑4010NA2 - 1 1 - - 1防老劑BLE 1 2 1 1 - - 1FEF - - 20 25 - - -GPF - 30 25 13 60 55 25HAF 45 5

32、- - - - 20松香- - 1 - - - -松焦油 6 3 3 3 - - 5環(huán)烷油- - - - 8 - - 粘合劑A 3 0.8 - 1 - - - RE樹脂 3 0.6 - 0.5 - - - 酚醛樹脂- - - - 4 8 - MgO - - - - 4 8 - 促進劑- - 0.8 0.9 - - 0.8 NOBS促進劑DZ 1.2 - - - - - -促進劑- 0.03 0.03 - - - - TMTD促進劑DM - 1.2 - - 1.5 1.5 - 硫黃- - - - 0.5 0.5 2.6 不溶性硫黃 3 2.5 2.6 2.6 - - -合計172.2 150.1

33、3161.43155.0186.15181.5 162.94.5胎圈各部件的膠料子午線胎圈各部件的構造復雜,部件比斜交胎多。胎圈部位在輪胎滾動阻力時承受周期性的壓縮與伸張應變大,因此對胎圈膠料性能要求較高。胎圈膠料包括三角填充膠、子口護膠和鋼絲圈膠。4.5.1 三角填充膠三角填充膠的作用主要是加強胎圈。子午線輪胎膠芯的尺寸比斜交輪胎的膠芯粗大,要求其膠料的硬度大,耐熱老化,抗曲撓疲勞,與簾布層粘著性好。大中型載重子午線輪胎的三角填充膠,分為上下兩種膠料。下部分膠料以提高硬度為主,可用天然橡膠或其他合成橡膠并用,填充細粒子炭黑或增硬劑,使膠料的邵爾A硬度達到8085度。上部分膠料硬度較低,應具有

34、一定的耐曲撓疲勞性、撕裂強度和良好的粘著性?？刹捎锰烊幌鹉z與順丁橡膠并用,填充細粒子爐黑。輕型載重輪胎和轎車輪胎的三角填充膠,不需上下兩部分復合的膠芯,而只用單一膠芯即可。膠料硬度保持在80度左右。必須使用不溶性硫磺。用于全鋼子午線輪胎的三角填充膠,其硫黃用量應與鋼絲簾線膠的硫黃用量相協(xié)調,否則會產生硫黃遷移而影響粘合力。4.5.2 子口護膠子口護膠是保護子午線輪胎胎圈部分免受輪輞磨損的部件,要求膠料具有高硬度、耐磨性好以及較好的耐老化和抗曲撓龜裂性能。配方可用全天然橡膠或天然橡膠與順丁橡膠、丁苯橡膠并用,硫化體系應保持足夠的硫化誘導期,與相接部件的硫化速度相近。其他配合劑與高硬度的下膠芯基本

35、相同,但要求尺寸穩(wěn)定性好。4.5.3 鋼絲圈膠子午線輪胎鋼絲圈受的引力比斜交輪胎大50%70%,要求膠料與鋼絲牢固粘合,鋼絲圈的鋼絲不能松散,以免鋼絲圈強度降低。配方中可采用較高的硫黃用量和填充劑,以獲得高硬度。可用氧化鋅或鉛鹽,例如油酸鉛,來提高粘合力。表12 鋼絲圈各部件膠料配方示例單位:質量份三角填充膠子口護膠原材料上膠芯下膠芯單一膠芯NR/BR NR鋼絲圈膠NR 100 70 70 70 100 80 BR - 30 30 30 - 20 氧化鋅 5 5 4 5 5 10 硬脂酸 2 2 3 2 3 1 防老劑4010NA1 1 1.5 1.5 0.5 -防老劑BLE 1 1 1 1.

36、5 1 2 HAF 30 35 - 35 55 - FEF 30 35 - 35 - - SPF - - 70 - - 70 天然氣槽黑- - - - 20 - 陶土- - - - - 100 松焦油 5 - - - 5 3 芳烴油- 6 6 4 - - 瀝青- - - - - 3 苯甲酸- 3.5 3 3 - - 氧化鐵紅- - - - - 8 促進劑0.7 0.6 1.4 0.6 - 0.9NOBS促進劑DZ - - - - 0.9 - 防焦劑CTP - 0.1 - - 0.1 - 環(huán)烷酸鈷- - - - - 3 不溶性硫黃 2.8 2.8 3 2.5 6 7 合計177.5 192.0

37、192.9 190.1 196.5 307.95 子午線輪胎的成品檢測隨著生活水平的提高,人們對汽車的高速性、舒適性、環(huán)保性和行駛的安全性等都提出了越來越高的要求。這些要求與輪胎的質量和性能密切相關。要提高輪胎的質量和性能,不但要從設計、制造工藝上進行研究和改進,還要加強成品輪胎的質量控制和檢測,像過去僅僅依靠檢查輪胎成品的物理機械性能是遠遠不夠的,還必須發(fā)展輪胎成品的測試方法和測試設備。目前在國際上各大輪胎公司采用兩類方法進行檢驗和研究輪胎的性能和質量,一類是室內的標準檢驗項目及輪胎性能的測試;另一類是在室外輪胎試驗場進行的實用試驗。其中室內測試又可分兩種:即對輪胎作常規(guī)的檢驗和質量分析研究

38、。室外道路實驗也有兩種:一種是測定輪胎的道路性能,另一種是進行實際里程試驗,測定輪胎的實際使用質量。5.1成品質量檢測5.1.1外觀檢測成品輪胎的檢測首先要看其外觀是否合格,凡影響輪胎使用壽命的外觀缺陷,如外胎各部件間脫層、海綿狀、鋼絲圈嚴重上抽、鋼絲斷裂和胎冠出邊帶有簾線等均為不合格產品。一般來說影響子午胎的外觀質量的因素有下列多種:胎冠圓周膠邊不能過大,胎冠圓周出溝,花紋棱角成圓形,花紋崩花,胎冠胎肩表面雜質印痕、氣泡或損傷,胎側重皮、損傷、裂口和接頭開,胎側缺膠、雜志印痕和氣泡,胎圈內測凹凸不平,胎圈外側露簾線、包布打褶翹起、破損、缺膠、重皮、裂口,胎圈寬窄不一,胎趾出邊,胎里簾線裂縫,

39、胎里簾線彎曲,胎里簾線斷裂,胎里凹凸不平、雜質印痕、內襯層接頭開、露簾線,胎體或胎圈變形等。5.1.2X光檢測自20世紀60年代初開始技術先進國家已經應用X光檢測輪胎。到70年代初,國際上對輪胎質量檢測提出了新的要求,美國、前西德相繼研制并生產了輪胎X光檢測設備。目前歐美國家的輪胎廠為檢測輪胎內部質量,都配備了自動或半自動X光機,后者用于新產品的開發(fā)或輪胎質量抽查;前者用于在生產線上逐條檢查輪胎。X光技術進行檢驗的目的是測定其內部結構的整體性。輪胎X光檢驗系統(tǒng)能夠探測到常見的缺陷有胎體簾布斷線、簾線劈縫、交叉、接頭不好、胎圈材料分布等問題、帶束級差及脫空、氣泡等。一般來說X光檢驗系統(tǒng)可包括4個

40、基本組成部分:X射線發(fā)生器,輪胎操縱或運輸系統(tǒng),攝像系統(tǒng)及X射線防護室。因攝像系統(tǒng)的種類特別而使之在市場上獨成一體。攝像系統(tǒng)的目的是采集對象的影像并將其傳送到用戶接口設備,供操作人員分析鑒別。5.1.3均勻性檢測均勻性是指在靜態(tài)和動態(tài)條件下,輪胎圓周特性恒定不變的性能。子午線輪胎的均勻性會影響車輛的乘坐舒適型、操縱穩(wěn)定性和安全性。當均勻性達不到要求時,即使汽車行駛路面較理想同樣會發(fā)生跑偏、徑向跳動和側向擺動的情況。子午線輪胎生產廠家應該把轎車輪胎的均勻性檢測作為產品質量控制的主要指標。輪胎的均勻性主要取決于徑向力、側向力和錐度效應力波動數(shù)值的大小。表示均勻性的指標有徑向力偏差(RFV、側向力偏

41、差(LFV、徑向力偏差最高一次諧波(RFVH-IST、側向力偏差最高一次諧波(LFVH-IST、側向力偏移正方向(LFD-CW、側向力偏移反方向(LFD-CCW、錐度效應(conicity、角度效應(ply steer。RFV:反映胎冠的跳動力。過大會使汽車在行駛時顛簸、乘坐舒適感差,影響其操縱性能。主要影響因素有胎面厚度不均勻、胎冠及帶束層上偏、胎體冠部簾線疏密不均造成胎冠波動起伏較大、胎面接頭大等。LFV:反映輪胎的擺動性。過大會使汽車在行駛過程中搖擺不定,影響操縱性能。主要影響因素有胎側厚度不均、兩條胎側重量不一、胎側接頭過大、冠部材料上騙等。CONY:主要反映輪胎兩肩受力的不同。過大會

42、使汽車行駛時輪胎左右擺動,汽車有被拉住的感覺,在高速行駛時容易發(fā)生事故。主要影響因素有輪胎胎肩兩邊不對稱、厚度不均、帶束層偏歪等。PLYS:主要反映出帶束層的結構設計問題。簾線密度不均、帶束層不平或厚度不均、存在剪切力等都會影響PLYS值。徑向力偏差最高一次諧波和側向力偏差最高一次諧波這兩項性能和徑向力偏差、側向力偏差對輪胎和汽車性能的影響基本相同,偏差值越小越好。側向力偏移正方向及側向力偏移反方向,通過這兩項性能可計算出輪胎的錐度和跑偏值。錐度=(LFDCW+LFDCCW/2角度=(LFDCWLFDCCW/2錐度和角度都與汽車的操縱性有關,但錐度的影響更為顯著。錐度值大,則在汽車行駛的操作中

43、有被拉住的感覺。輪胎胎肩兩邊不對稱、胎肩厚度不均、帶束層偏歪等都會使錐度值變大。而角度效應主要反映出帶束層的結構設計問題,如帶束層簾線的密度、帶束層彎曲時的不平剪切力和帶束層厚度不均都會影響跑偏。此外,在同一汽車上,輪胎帶束層的方向不同也會引起跑偏。均勻性指標隨著速度等級不同而不同,速度越高指標值越小。各廠都有自己的均勻性指標。從均勻性試驗的數(shù)值便可以判斷子午胎的制造工藝是否符合設計要求,并能分析子午胎存在的問題。表13 均勻性試驗標準輪胎類別速度級別RFV(N LFV(N CONY(N 轎車輪胎Q 200 140 140 S180 140 140H160 120 120輕載子午胎 -200

44、140 1405.1.4靜平衡檢測隨著公路質量的提高,交通狀況的改善,車輛的行駛速度也越來越高。車輛以較高速度行駛時,若車輪不平衡則會引起車輪的上下跳動,從而影響乘坐舒適性及操縱穩(wěn)定性,增加駕駛員的勞動強度,嚴重時將影響行車安全。若汽車長期在輪胎不平衡狀態(tài)下行駛,將導致車輪快速畸形磨損,并大大降低與車輪相關零件的使用壽命。車輪平衡分為靜平衡和動平衡。靜平衡車輪的重心與旋轉軸心在同一軸線上,停止轉動時的位置是任意的;如果一個車輪每次停止轉動時的位置都是相同的,則說明該車輪是靜不平衡的。靜不平衡度的定義為輪胎重點處不均勻質量和其重心旋轉軸距離的乘積。輪胎靜不平衡的消除方法,一般采用在輪輞邊緣配置平

45、衡校正塊使得車輪自由轉動停止時可在任意位置。5.1.5動平衡檢測動平衡是指車輪轉動過程中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象。由于質量相對車輪的對稱面不對稱,當車輪高速轉動時就會左右擺動,這就是車輪的動不平衡現(xiàn)象。一般輪胎的動不平衡度采用車輪在自由旋轉時產生的離心轉動慣量大小來測定。測量輪胎不平衡量的試驗機為輪胎專用的動平衡試驗機。它采取測量輪胎旋轉時的不平衡離心力和力矩的方式,求得輪胎的不平衡量和重點位置角。5.2 DOT安全標準檢測項目5.2.1 輪胎外緣尺寸所選的樣品輪胎必須在硫化后停放24h以上。同時,充氣前,必須在18-36室溫下停放3h以上。輪胎安裝在標準輪輞上,并按輪胎層級最大負荷所對應的氣壓充氣(當

46、規(guī)定單、雙胎使用條件時,用單胎層級最大負荷所對應的氣壓。輪胎充氣后,在18-36室溫下停放24h以上。測量停放后的輪胎氣壓,如氣壓下降,重新調整到規(guī)定的氣壓,停放15min后即可進行測量。輪胎斷面寬度的測量:選取沒有標志、裝飾線和防擦線的胎側部位,用游標卡尺或卡鉗在輪胎圓周四等分處測量四點的斷面寬度,取算術平均。輪胎外周長的測量:用金屬卷尺沿胎冠中心線或靠近中心線最高處繞輪胎一周,測量外周長。測量值取整。5.2.1 耐久性試驗輪胎是由多種材料和多個部件組成的復合結構制品,在使用過程中由于收到高頻率的交變應力和應變,因此很容易發(fā)生疲勞損壞,同時由于橡膠材料的滯后生熱和對熱的不良傳到性,輪胎對材料

47、的滯后生熱和對熱的不良傳到性,輪胎又很容易發(fā)生熱氧老化。因此考察輪胎的耐熱和耐疲勞性十分必要。輪胎的耐久性和高速性能試驗的主要目的就是考察輪胎的耐熱和耐疲勞性能。耐久性試驗是在規(guī)定的溫度范圍內,在輪胎和輪輞組合體內充入規(guī)定的氣壓,然后將輪胎以規(guī)定負荷壓在轉鼓上,轉鼓以恒定轉速帶動輪胎同步轉動,在試驗過程中按規(guī)定的程序逐步增大負荷。耐久性轉鼓試驗機的主要技術參數(shù)如下。轉鼓:直徑1707mm,表面平滑,寬度大于被試驗輪胎的充氣斷面寬。試驗時溫度控制在(383 的范圍內,轉鼓速度范圍為40-120km/h。1.載重輪胎的試驗方法按DOT的FMVSSNo.119要求,試驗前先檢查輪胎外觀是否有缺陷,把

48、外觀質量合格的輪胎裝在標準輪輞上,充入標準氣壓,在(383 的室內時停放3h,然后調整氣壓到額定標準,裝機進行試驗,試驗的負荷、速度和時間條件如表14所示。表14 載重子午胎耐久性試驗條件氣壓/kPa 按標準規(guī)定層級最大負荷所對應的氣壓負荷/kN 按標準規(guī)定層級所對應的最大負荷負荷率(%轉鼓速度/(km/h 80 65 65 55 50 輪胎層級 8及以下10 12 14 16及以上輪胎負荷率/%試驗階段1 試驗時間7h75 70 65 65 65試驗階段2 試驗時間16h95 90 85 85 85試驗階段3 試驗時間24h115 105 100 100 100以上是根據(jù)DOT標準每條輪胎都

49、必須達到這樣的指標,日本的標準與它基本相似。生產廠家為了保證其質量,都制訂了本廠內部控制的指標,其標準較高。即達到DOT標準試驗47h以后,再根據(jù)各廠自己制定的標準繼續(xù)試驗,如自定的5h、8h或10h加10%負荷作進一步的試驗,內控指標各廠都保密。但按DOT試驗指標47h后必須先卸下來檢查氣壓和外觀,觀察是否有脫層或其他缺陷。2.轎車輪胎的試驗方法轎車子午胎的耐久性試驗除了在試驗條件上與載重輪胎有所差別外,其方法基本按照DOTFMVSSNo.109的規(guī)定,試驗保持恒溫在(383 范圍內,轉鼓速度為80km/h,行駛時間比載重輪胎減少13h,即總的試驗時間為34h。例如美國的“P”系列輪胎負荷根

50、據(jù)不同氣壓而定,試驗中不調整氣壓。試驗條件見表15所示。表15 轎車子午胎耐久性試驗條件氣壓/kPa 按標準規(guī)定層級最大負荷所對應的氣壓負荷/kN 按標準規(guī)定層級所對應的最大負荷負荷率(%80轉鼓速度/(km/h試驗階段 輪胎負荷率/% 試驗時間/h1 100 42 110 63 115 24試驗到34h時,把輪胎從試驗機卸下,檢查輪胎的氣壓、外觀是否有缺陷,如經外觀檢查沒有發(fā)生脫層(胎面、胎側、簾布層、胎圈、簾線斷裂、簾布層裂縫達到下層簾線,接頭脫開、胎面或胎側膠掉塊、龜裂等情況即認為達到DOT標準。檢查后再裝上繼續(xù)做試驗,直到輪胎損壞為止。34h后由各輪胎廠自行制訂,不受時間和負荷的限制。

51、5.1.3 高速試驗高速試驗主要是對轎車子午胎而言,因為轎車的行駛速度高,如輪胎質量不好,在高速行駛中就容易發(fā)生事故,因此把高速試驗列為標準項目。但輕卡子午胎在8層級以下也要做高速試驗,這是由于國際上高速公路發(fā)展很普遍,車速加快,對輕卡輪胎的質量要求高了。高速試驗的試驗設備可采用與耐久性試驗相同的裝備。高速性能試驗是在規(guī)定的溫度范圍內,在輪胎和輪輞組合體內充入規(guī)定的氣壓,然后將輪胎以規(guī)定負荷壓在轉鼓上,轉鼓以規(guī)定轉速帶動輪胎同步轉動,在試驗過程中按規(guī)定的程序逐步增大轉鼓轉速。1.載重汽車輪胎高速性能試驗方法試驗時,首先選擇外觀符合HG/T 2177或GB 9744標準規(guī)定的試驗用胎以及符合GB

52、 516或GB 2977 規(guī)定的標準輪輞,充入標準氣壓,在(383 試驗溫度條件下停發(fā)3h以上,然后將輪胎氣壓重新調整到原來的規(guī)定值。在80km/h的速度下預熱2h,然后停車,使輪胎的溫度降至室內控制溫度(383 ,此時便可進行正式高速試驗.試驗過程按表16進行。表16 載重汽車輪胎高速性能試驗條件輪輞名義直徑代號 10 12、14 15、16 輪胎層級 4、6、8 4、6、8、106、8、10 12、14 充氣壓力/kPa 單胎最大負荷對應的氣壓試驗負荷/kg 單胎最大負荷0.88試驗階段 試驗速度(km/h 試驗時間(min1 80120 80120 80120 801202 9030 11030 10030 80303 10030 12030 11030 90304 11030 13030 12030 10030按第1階段進行試驗后,輪胎立即脫離鼓面,待輪胎溫度降到(383 時,把輪胎氣壓重新調到規(guī)定值,再按程序連續(xù)進行第2至第4階段的試驗,期間不得中斷,不得重新調整氣壓.從第1至第4階段的輪胎負荷必須保持不變。轉鼓從啟動至規(guī)定速度的升速時間不得超過5min,其他