《子午线轮胎的部件和性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《子午线轮胎的部件和性能（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、轮胎工业一年第卷子午线轮胎的部件和性能著胡尧生译涂学忠校轿车子午线轮胎结构需要有几种不同的部件,每个部件都提供规 定的使用性能。然而,轮胎公司一直在努力简化结构、减轻重量并降低加工成本。各轮胎部件都有与使用性能相关的关键特性。轮胎配方人员在不断努力通过采用各种抗降解剂、硫化体系和弹性体来开发提高抗疲劳性能的胶料,以提高轮胎性能。改进的防老化体系和稳定的硫化体系已大幅度延长了轮胎的寿命。本文仅讨论几种部件的主要功能和使用性能要求以及与轮胎试验结果相关的性能。还讨论各部件专用胶料所要求的关键性能。轿车子午线轮胎通常含有多种组分各异的胶料,每种胶料都对总体使用性能有特殊的贡献。为特定功能设计的各种胶
2、料有不同的物理性能要求,如硬度、扯断伸长率、定伸应力、滞后性、屈挠性能和老化后物理性能。各轮胎公司生产轮胎的方法不同。通常,所用部件最少的最简单的制造方法是最有利的方法,然而,耐久性、操纵性能、乘坐舒适性和其它使用性能要求迫使轮胎公司采用较为复杂的结构以改进轮胎性能。附图示出的是复杂 的轿车轮胎结构。轮胎主要部件为胎面、黑胎侧、带束层、胎体、胎圈三角胶、胎圈护胶、气密层、缓冲胶片和胎趾卡装带。胎面部分又分为冠部、基部和两侧翼小胎侧,以降低滚动阻力,提高抗滑性、牵引性和耐磨性。为改进屈挠性,下胎侧采用高硬度胶料、上胎侧采用低硬度胶料。气密层结构包括气密层、胎肩增强胶条和胎趾 卡装带。胎面胎面墓部
3、胶对胎面基部胶的要求是能降低轮胎滚动阻力,从而减 少油耗。胎面基 部 胶 料含有和导致低和滞后而且用量较低的炭黑。胎面力学滞后性低是有利的,因为轮胎行驶温度低有利于降低滚动阻力。因此,现在的低滚动阻力轮胎或高速载重轮胎胎面基部胶滞后性都较低。表示出了一种典型胎面基部胶料及其物理性能。表胎面墓部胶料,幻配方顺式炭黑氧化锌硬脂酸防老剂环烷油石蜡促进剂促进剂充油不溶性硫黄性能门尼粘度拟乙门尼焦烧,拉伸强度,扯断伸长率,定伸应力,邵尔型硬度,度撕裂强度型,一占,第期胡尧生译子午线轮胎的部件和性能二一一二压 目以月三二比 【翻匆目皿三日困目胜皿皿, 。之二习士卫乙二二二二、匕二立、气牙附图子午线轮胎部件
4、一气密层沼一胎肩增强胶条一胎趾卡装带汉一胎体一胎圈汤一胎圈三角胶一带束层隔离胶一胎圈护胶一白胎侧一黑胎侧一硬盖胶条胎侧薄胶片一钢丝带束层一冠带层一胎面基部一小胎侧一胎面冠部胎面冠部二烯橡胶匝式并用。因此,选择适当的轮胎结 构中的主要部件之 一是胎面冠和炭黑对获得 良好的胎面 总体性能是部。胎面胶有种重要性能抗切割或抗撕裂很重要的。表列 出了具有低滚动阻力和低性能、良好的耐磨性、良好 的牵引性和低滚动成本的两种胎面冠部胶料配方。低滚动阻力阻力。当然,在设计胎面时,考虑所有行驶条胎面胶料 含份炭黑,低成本胎面胶料含件下的良好牵引性是很重要的。为防止花纹份炭黑。物理性能见表。沟龟裂,胎面胶还必须抗降
5、解。适量抗臭氧剂结果与讨论和石蜡对抵抗各种环境条件下臭氧的侵袭或滚动阻力花纹沟龟裂是必不可少的。设计胎面冠部最为找到轮胎 滚动阻力与下占值重要的一点是聚合物的选择。大部分轿车轮的关系,用 不同占值的胎面 胶制造了胎胎面胶采用溶聚 丁苯橡胶一与高乙试验轮胎。为评价不 同占值的烯基聚丁二烯橡胶并用或高乙烯基胎面,试验轮胎采用相 同的结构和硫化条件。的一或乳聚一与顺式聚 丁我 们发 现下的占值 与滚动阻力成正轮胎工业年第卷表胎面冠部胶料,配方与性能低滚动阻力胶料低成本胶料一一顺式炭黑芳烃油氧化锌硬脂酸防老剂石蜡促进剂促进剂促进剂硫黄加工性能门尼粘度门尼焦烧表胎面冠部胶料物理性能性能低滚动阻力胶料低成
6、本胶料拉伸强度,扯断伸长率,定伸应力,邵 尔型硬度,度撕裂强度型,一占相对滚动阻力牵引性能干,一最高湿,一最高磨耗性能预定里程 根据车队试验,比。目前的胎面胶下的占值为一。胎面基 部 胶下 的占值小于。因此,冠部 基 部 胎面结构 可降低滚动阻力以上。还计算了下所测占值为的一顺 式胎面轮胎的相对滚动阻力。根据这一情况,相对滚动阻力可用下的测量值进行预测。抗滑性能已有许多文献阐述抗滑性。众所周 知,下具有高占值的聚合物可提供良好的湿滑牵引性。这可能直接与聚合物 的高玻璃化温度或胶料 的低回弹值有关。下的高值意味着高损耗模量。如果损耗模量高,回弹值将会 由于弹性损失和能量耗散而降低。下的回弹值与湿
7、滑牵引性和占成反比川。例如,含较高苯乙烯或较 高乙烯基 的或胶 料 的。下占值高得 多。干牵引性能可能与室温或室温以上温度下的占值相关。耐磨性能如果胶料 中炭黑用量相同,则 聚合物对耐 磨性能影响 最大。通常,较高分子 量或一的耐磨性能优于中、低分子量。然而极高分子量由于下门尼粘度高会引起混炼和加工间题,因此,需要将高、中分子量适当并用才能兼顾加工性能和耐磨性能。聚合物 的玻璃化温度也与耐磨性能直接相关见参考文献川。最近,科学家们开发了一种高乙烯基一,尽管它的玻璃化温度较高,但仍可提供高湿牵引性和较好的耐磨性。耐磨性可用较低温度下聚合物的拉伸强度预测。黑胎侧胎侧结构和胶料典型的黑胎侧胶料包括部
8、分带束层隔离胶,保护钢丝与磨损带束层 下的胶料的粘合胎侧,提供良好的抗屈挠和割口增长性能胎圈护胶,向子午线轮胎提供稳定第期胡尧生译子午线轮胎的部件和性能性,向胎圈提供耐磨性。胎 圈护胶位于 下 胎侧,它和与气密层相连的胎趾 卡装带可以用相同的胶料。胎圈护胶应具有低压缩永久变形、良好的耐磨性、高定 伸应 力、高硬度和 良好的耐候性。胎侧和胎圈护胶都暴露于外部环境中,两种部件都必须抗臭氧龟裂或氧 化龟裂。通常用一份对苯二胺类抗臭氧剂与石蜡并用保护胎侧和胎圈护胶。一种典型的胎圈护胶和胎侧胶列 于表。带束层 隔离胶用于覆盖胎面和胎肩部下 面的钢丝带束层。破坏往往始于下胎侧接头处 的脱开。因此,带束层隔
9、离胶应具有良好 的强度、抗撕裂性、屈挠性能,优异的抗割口增长性能以及与钢丝带束层的粘合性能。一种典型的钢丝带束层隔离胶示于表。结果与讨论黑胎侧典型的轮胎黑胎侧胶料采用和顺式,以改善抗割口增长性、屈挠性能并降低滞后。用一,一二甲基丁基一一苯基一对苯二胺或一异 丙 基一,一对 苯二胺 及约一份石蜡可获得 良好的抗疲 劳性能、耐候性及抗臭氧龟裂性。典型胎侧胶的物理性能见表。从表可见,石蜡并用可提供优异的抗臭氧龟裂性,室外动态屈挠性能、动态臭氧带试验性能、臭氧转鼓试验性能及有所改善的老化后物理性能。表胎侧胶的物理性能表胎侧胶与带束层隔离胶配方与性能胎侧胶带束层隔离胶顺式炭黑炭黑氧化锌环烷油防老剂防老剂
10、石蜡增粘树脂硬脂酸促进剂促进剂。充油 不溶性硫黄门尼粘度几才 五门尼焦烧,魂拉伸强度室温,扯断伸长率,定伸应力,邵尔型硬度,度撕裂强度型,一配方顺式防老剂石蜡性能静态试验环形老化试样至龟裂时间臭氧浓度一,好室外老化,好动态试验室外动态连续屈挠至龟裂的次数,。好动态臭氧带试验臭氧浓度义一,连续试验臭氧转鼓试验 轮胎,充气压力,臭氧浓度又一,试验在洛杉矶年车队试验胎圈护胶通 常胎圈 护 胶采用、顺式或。和高苯乙烯可提高胎圈护胶的刚性。然而,和顺式并用要求添加用亚甲基 给予体,如一氮杂一一经甲基一,二嗯双环,辛烷固化的增硬树脂。另外,胎圈护胶因暴露于环境 中,还要求添加适轮胎工业年第卷量抗臭氧剂石蜡
11、。带束层隔离胶隔离胶是改善轮胎耐久性最 重要 的胶料。这些高强度、低滞后胶料充油量低、炭黑用量少。其定伸应力应相当高,而且屈挠性能也较好。为改进与镀黄铜钢丝的粘合,要求高硫黄用量。与钢丝带束层贴胶和胎侧胶的粘合对消除部件脱层很重要。这些材料因暴露于轮胎行驶产生的高温环境 中,所以必须有良好的抗热老化性能。适量抗臭氧剂可提供这种保护。胎体胎体胶料胎体胶料必须与浸渍粘合剂 间苯二酚甲醛树脂胶乳浸渍织物结合紧密。通常用人造丝、聚酷或尼龙做胎体帘线。胎体胶料强度和耐久性应适于充分隔离各层帘线并使其定位,然而胎体胶料又 必须足够 软以使轮胎屈挠时帘线角度可以有轻微的变化。胎体胶料用于 隔离各层织物,为承
12、受周期性变形,要有优异的抗疲劳性。它们必须在高温下保持适 当的物理性能和耐久性,这可通过 添加聚合,一二氢化一,一三甲基喳琳或二苯胺丙酮 反应产物来获得。对胎体胶料的基本要求是与用处理帘线有良好的粘合性、屈挠性、热老化性和抗疲劳性。一种典型的胎体胶料示于表。结果与讨论物理性能用两种防老剂评价热老化和 屈挠性能。胎体胶料的热老化性能优于胶料。然而,可改进耐屈挠疲劳性。和并用提供良好的热老化和屈挠性能。胎体胶料物理性能见表。改进粘合性的处理帘线通常,轿车和载重车轮 胎胎体帘布层都使用高强力尼龙、人造丝或聚醋帘线,而单层钢丝载重轮胎等特种轮胎用钢丝帘线作胎体表胎体胶料的配方与性能配方顺式炭黑环烷油氧
13、化锌硬脂酸防老剂增粘树脂间苯二酚树脂亚甲基给予体促进剂促进剂写充油不溶性硫黄性能门尼粘度乙门尼焦烧,拉伸强度室温,扯断伸长率,定伸应力,召卜 尔型硬度,度屈挠至破坏次数,德墨西亚屈挠至破坏次数,帘布层。胎体帘线与胎体覆胶胶料老化前后的粘合性能都应极佳。为增进帘线与覆胶的粘合,常使用将间苯二酚一甲醛树脂缩合物加入胶乳中制得 的。对尼龙、人造丝和聚醋帘布均有效。尼龙和人造丝粘合用的典型树脂溶液及配方如表所示。目前聚醋帘线采用种基本粘合增进体系。它们包括异氰酸醋封闭异氰酸酷、聚环氧化物和特殊酚醛树脂体系。钢丝带束层目前的钢丝带束层胶料钢丝带束层胶料是轿车轮胎、载重轮胎最重要的胶料之一。轮胎早期损坏往
14、往归因第期胡尧生译子午线轮胎的部件和性能表钢丝带束层胶料,。、口。衬。引表尼龙和人造丝粘合用树脂溶液及配方配方树脂溶液水,间苯二酚,甲醛水,氢氧化钠,肠织物人造丝尼龙乙烯基毗吮胶乳胶乳一溶液水于钢丝带束层区的破坏。带束层钢丝结构很复杂,它要求高强度钢丝和适 当的几何形状以使其与橡胶粘合良好。为增进钢丝粘合需向添加高用量一份 硫黄,从而可与镀黄铜钢丝形成大量硫键。钢丝带束层覆胶的定伸应力通常比织物帘布覆胶高。高定伸应力胶料有助于使钢丝带束层中的橡胶 钢丝帘线复合体得到理想的刚性。高拉伸强度、剪切强度和优良的抗疲 劳性也是重要的性能。为改善粘合,胶料中添加诸如环烷酸钻或硬脂酸钻等粘合增进剂。老化后
15、粘合性能和物理性能的保持率对带束层胶料很重要。因此,必须添加抗氧 抗臭氧体系,以保持在长时间高温下 的物理性能。一种典型的钢丝带束层胶料列于表。配方炭黑氧化锌松焦油增粘树脂硬脂酸间苯二酚树脂环烷酸钻防老剂防老剂交联剂促进剂或工 兀。充油不溶性硫黄性能门尼粘度材乙门尼焦烧,拉伸强度室温,扯断伸长率,定伸应力,撕裂强度型,一,召卜 尔型硬度,度表,钢丝带束层胶料的物理性能结果与讨论物理性能研究了 含,和的钢丝带束层胶料。作为对比,评价了未添加任何抗降解剂的钢丝带束层胶料。使用抗降解剂可大大提高热老化后物理性能和屈挠性能保持率。使用或抗降解体系的结果最好。然而,为保持成型粘性,要 求使用最少量的抗降
16、解剂。结果列于表。钢丝粘合德墨西亚屈挠试验老化前屈挠至破坏的次数,。老化后屈挠至破坏的次数,钢丝粘合试验老化前粘合强度,一筱胶幸,老化后粘合强度,一板胶率,写蒸汽老化后粘合强度,一筱胶率,轮胎工业年第卷钢丝带束层胶料不仅应有良好的热老化和屈挠性能,而且还应有优良的老化前后粘合性能。诸如钻盐和其它添加剂等粘合增进体系对改善老 化前后与钢丝 粘合性能很重要。目前的钢丝带束层胶料具有优异的耐久性。然而,橡胶助剂供应者仍在继续努力开发如含氯有机助剂等更好的粘合增进剂。其它轮胎部件气密层 胎趾卡装带斜交载重车和轿车轮胎需要丁基橡胶内胎以保持气压。丁基橡胶 内胎不仅用于保持气压,而且还通过限制空气迁移防止轮胎内部部件氧化。胎体和带束层胶料特别容易受这种氧化降解。气密层是为代替轿车和载重车轮胎 内胎而研制的。像内胎一样,气密层胶料对保持气压和最大 限度减少空气向胎体和钢丝带束层渗透很关键。通常将卤化丁基橡胶胶料与和并用以改进加工性。气密层往往带有与轮辆装配的胎趾卡装带。胎趾
