北院培训-轮胎配方设计及材料改性技术

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1、橡胶配方的五大体系：主胶体系----决定主要性能补强体系----决定物性硫化体系----决定物性与工艺性能防老体系----决定使用寿命软化体系----决定工艺加工性能绪论第一章全钢与斜交胎的区别和差异（一）结构区别斜交胎主要由胎面、帘布层、缓冲层和胎圈组成。胎体一般由一层以上、不同角度偶数层帘布、交叉排列组成）全钢子午胎主要由胎面、带束层、胎体和胎圈组成。胎体帘布(全钢丝帘线）一般为一层，与胎面中心线呈90°或接近90°角排列，帘线的排列方向与轮胎的子午断面一致。斜交轮胎结构示意图斜交轮胎各部件配合的断面图全钢子午

2、线轮胎结构示意图全钢子午线轮胎各部件配合的断面图（二）材料区别斜交胎：以尼龙帘线作胎体骨架材料，以一层以上、不同角度偶数层帘布、交叉排列组成；尼龙帘线一般以一股或多股尼龙单丝合捻而成。采用尼龙帘线作骨架材料所制作的斜交轮胎，下沉量小，侧向稳定性好；由于胎侧强度高，耐刺；滚动阻力大，胎体厚而散热差、升温快，高速性能差。高强度的纤维材料斜交胎重获新生命的关键：骨架材料的创新高分子量的PE芳纶纤维材料全钢胎：以钢丝帘线作胎体骨架材料；钢帘线是用优质高碳钢制成的表面镀有黄铜并具有特殊用途的细规格钢丝股；由两根或两根以上钢丝

3、组成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。”采用钢帘线作为骨架材料所制作的子午线轮胎具有使用寿命长、行驶速度快、耐穿刺、弹性好、安全舒适、节约燃料等优点。子午化是当今轮胎工业的发展方向（三）斜交轮胎与子午线轮胎半成品部件的性能要求子午线轮胎各部件的力学性能与斜交轮胎不同，其胶料性能要求也有很大的差异。子午线轮胎在行驶中，胎体帘线无剪切应力，生热较低，胎面在滚动时移动和蠕动很小；而斜交轮胎在行驶过程中，胎体帘布层间产生很强的剪切应力，因帘布层间的剪切摩擦产生的生热很大。子午线轮胎在滚动时轮胎的性能主要

4、取决于带束层，而胎体对子午线轮胎的性能影响不大，因此子午线轮胎对带束层胶和胎肩胶性能要求较高。子午线轮胎的薄弱点在胎肩和胎圈部分，要求胎肩胶与带束层结合牢固，胎圈部位的三角胶条的性能应和胎圈应力应变很好地协调。斜交胎因胎体伸长大、轮胎在行驶过程中的生热大，因而轮胎的性能除取决于缓冲层、基部胶、外层胶外，还取决于胎面胶。子午线轮胎的胶料配方种类比斜交胎多，胶料的性能要求也比斜交胎高，其拉伸强度、定伸应力和胶料的粘着性尤为主要。3.1胎面胶子午线轮胎的胎面胶性能要求和斜交轮胎有些不同。子午线轮胎在滚动时，胎面与地面的移

5、动或蠕动很小，牵引力和侧向力较高。不同胶种对子午线轮胎磨耗性能的影响不像斜交胎那样敏感。提高天然胶使用比例，可改善胶料的抗切割、耐撕裂和粘着性。由于子午线轮胎生热较低，故可采用超耐磨炭黑和中超耐磨炭黑等粒径小的炭黑，以提高胎面胶的耐磨和抗撕裂性能。载重子午胎面胶的硬度可低些，炭黑用量可少些。而轿车子午胎由于时速较高，为提高其稳定性，应适当提高胎面的硬度，因而可适当增加炭黑用量，硫磺用量也可以适当提高一些。斜交胎的胎面胶因胎体的膨胀率比较大，同时，胎面与路面间的蠕动比较大，其耐磨性比全钢子午胎差，因此，除矿区用胎外，

6、极少采用全NR的冠部配方，多采用NR与BR及SBR二胶或三胶并用的用胶体系，以提高胎面胶的耐磨性、减少胎面与路面接触处的蠕动变形，提高使用寿命。炭黑采用中超耐磨炭黑为主要补强剂。硫化体系多采用半有效硫化体系。表一轮胎胎面胶配方示例单位：质量份3.2胎侧胶子午胎胎侧胶分上胎侧与下胎侧二部分，上胎侧胶与斜交胎有点相近，但性能要求比斜交胎高，下胎侧胶主要。子午线轮胎胎侧柔软，使用伸长变形大，经受的曲挠疲劳比斜交胎严重，但剪切应变小。其胶料要有优异的耐曲挠性和耐热氧臭氧老化性能，拉伸强度较高，伸长率大，而且胶料的粘着性要好

7、。为提高胎侧胶的耐曲挠性和耐老化性，可在天然胶中并用顺丁橡胶、三元乙丙橡胶和氯化丁基橡胶。顺丁橡胶的并用量以30~50质量份为宜。防老剂以4010、4010NA、4020和BLE或AW、RD并用，并配以微晶蜡1~2质量份，总用量可适当提高一些。补强体系可用高耐磨炭黑或中超耐磨炭黑和快压出炭黑或通用炭黑并用，用量为40~50质量份。表二载重和轿车子午线轮胎胎侧胶配方示例单位：质量份4.3带束层胶带束层是子午线轮胎的关键部件，其胶料包括带束层钢丝帘布胶、胎肩垫胶、带束层间垫胶（带束层端部夹胶）（斜面交胎没有带束层，与之

8、对应的是缓冲层）4.3.1带束层钢丝帘布胶带束层的骨架材料，除轿车子午线轮胎可采用高模量的纤维帘线外，一般均采用钢丝帘线。由于帘线的模量高，胶料的定伸应力也要高，这样才能减小胶与帘线间的剪切变形。胶与钢丝帘线的粘合力是子午线轮胎的关键技术之一，不仅要求在常温静态下有良好的粘合力，而且在动态、高温、潮湿老化后仍要能保持良好的粘合力。影响粘合水平的配方因素有以下