TMA1000膠料表面黏性分析新技術(shù)

劉華僑, 陳 松, 楊京輝, 顧培霜

(特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司, 山東 青島 266061)

TMA1000膠料表面黏性分析新技術(shù)

劉華僑, 陳 松, 楊京輝, 顧培霜

(特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司, 山東 青島 266061)

主要介紹了一種新型的膠料表面黏性測(cè)試儀器TMA1000，分析了表面黏性的測(cè)試原理、儀器校準(zhǔn)以及半制品的測(cè)試重現(xiàn)性，同時(shí)從半制品存放周期的制定與在配方研發(fā)工作中的作用兩個(gè)方面，闡述了TMA膠料表面黏性分析儀在輪胎行業(yè)應(yīng)用的重要性。

TMA表面黏性分析儀；表面黏性；存放周期；配方研發(fā)

0 前 言

隨著中國(guó)輪胎產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)中國(guó)輪胎的質(zhì)量提出了更高的要求[1]。黏性控制是提高輪胎質(zhì)量的重要因素。黏性是材料表面在經(jīng)受短時(shí)間輕微壓力后被分開所需要的力，膠料的黏性對(duì)輪胎的安全性、橡膠半部件的生產(chǎn)以及成型加工有重要的關(guān)系。很多市場(chǎng)上的輪胎召回都與壓延的骨架材料半制品或氣密層半制品的質(zhì)量有關(guān)，其中壓延半制品的表面黏性是重要因素之一。不良的表面黏性會(huì)導(dǎo)致輪胎的胎冠脫層、胎體脫層、胎肩氣泡、外緣尺寸不良等嚴(yán)重質(zhì)量問題，威脅到客戶的生命和財(cái)產(chǎn)安全。另外，在輪胎生產(chǎn)過程中，也十分迫切需要監(jiān)測(cè)和控制黏性。例如冠帶條的黏性需要一個(gè)合適的度，太低會(huì)影響成型過程，不能很好地包覆帶束層；若太高，則在裁斷卷曲過程中，冠帶條難以分離，影響生產(chǎn)，甚者導(dǎo)致整批材料報(bào)廢。

目前輪胎廠對(duì)膠料表面黏性的檢測(cè)，95%以上以人為主觀判斷確定，存在膠料表面黏性量化失真，后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量追溯無依據(jù)的弊端，使產(chǎn)品質(zhì)量無法實(shí)現(xiàn)精確、嚴(yán)格的管控。

TMa1000膠料表面黏性分析儀是由特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司研發(fā)的一種專門測(cè)試膠料表面黏性的快檢檢測(cè)儀器，具有檢測(cè)精度高、速度快、操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期以來對(duì)膠料黏性無法準(zhǔn)確檢測(cè)的空白。

1 檢測(cè)原理

圖1 TMA1000膠料表面黏性儀

目前國(guó)內(nèi)外主流的黏性測(cè)量方法有滾球法和膠片（敷PE薄膜）拉開法。其他的測(cè)量方法，從原理上看，皆源于以上兩種。其中膠片拉開法是使兩個(gè)樣品表面在F力下接觸x時(shí)間，隨后撤銷壓力，并測(cè)試?yán)，如圖2所示。

圖2 膠片（敷PE薄膜）拉開法檢測(cè)原理圖

膠片拉開法是根據(jù)伏尤斯基擴(kuò)散理論進(jìn)行測(cè)試的，所得黏性力f是壓力、溫度、時(shí)間的函數(shù)，膠料受到的壓力越大、接觸時(shí)間越長(zhǎng)、黏性力f越大。實(shí)際檢測(cè)樣品與壓延、擠出制品存在很大差距，主要用于實(shí)驗(yàn)室研究。實(shí)際生產(chǎn)加工成型工藝中更加注重的是膠料的瞬時(shí)黏性，以提高生產(chǎn)效率。

TMa1000膠料表面黏性分析儀是依據(jù)滾球法基本原理，改良完善的新型檢測(cè)設(shè)備。測(cè)試原理是小球在膠料表面滾動(dòng)時(shí)受到黏性等力的作用而使?jié)L動(dòng)速度下降，直至停止（如圖3所示）。

圖3 TMA1000檢測(cè)原理圖

小球從高處固定高度自由滾落，在膠片上受到力的作用而速度降低直至停下：

TMa1000擁有多組光電檢測(cè)傳感器，可以精確檢測(cè)小球在膠料上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，多組數(shù)據(jù)反饋處理，經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出膠料的表面黏性Ftac。

2 設(shè)備穩(wěn)定性

2.1 標(biāo)準(zhǔn)試樣校準(zhǔn)

選用上?？R橡塑制品有限公司生產(chǎn)的cR氯丁橡膠發(fā)泡海綿作為TMa1000膠料表面黏性分析儀校正的標(biāo)準(zhǔn)試樣，技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)試樣技術(shù)參數(shù)

在標(biāo)準(zhǔn)試樣下進(jìn)行TMa表面黏性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)處理，如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)試樣校準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果

由表2可以看出，TMa1000膠料表面黏性分析儀在標(biāo)準(zhǔn)試樣下標(biāo)定，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)偏差與變異系數(shù)計(jì)算結(jié)果均表明了設(shè)備優(yōu)良的檢測(cè)穩(wěn)定性和對(duì)膠料表面黏性較高的檢測(cè)精度。

2.2 橡膠表面黏性測(cè)試

為驗(yàn)證在實(shí)測(cè)橡膠制品時(shí)TMa1000的設(shè)備穩(wěn)定性，選取了三組不同規(guī)格的壓延胎體、一組壓延冠帶層、一組壓延帶束層，分別用TMa1000進(jìn)行多次黏性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，TMa1000對(duì)于橡膠半部件的檢測(cè)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好，數(shù)值穩(wěn)定。綜合考量TMa1000在標(biāo)準(zhǔn)試樣下的標(biāo)定結(jié)果和橡膠壓延半部件的檢測(cè)穩(wěn)定性，TMa1000膠料表面黏性測(cè)試技術(shù)穩(wěn)定可靠。

圖4 黏滯力重現(xiàn)性統(tǒng)計(jì)圖

3 TMA1000的應(yīng)用

3.1 半制品存放周期

工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于不同規(guī)格半制品的存放周期一般根據(jù)膠料的物理性能老化周期制定，但是膠料的黏性隨著季節(jié)變化受溫度、濕度等影響很大，對(duì)于黏性下降快的膠料容易造成廢膠量增大的弊端，因此根據(jù)不同膠種的黏性特征制定合理的存放周期，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)效率及節(jié)約成本至關(guān)重要[3]。

表3 重復(fù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 F公司半部件停放時(shí)間

本次試驗(yàn)選取胎體簾布、帶束層、內(nèi)襯層各一組進(jìn)行24 h周期性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

由圖5、6、7、8可以看出，胎體簾布停放14 d后，該簾布表面黏性明顯下降；帶束層停放到達(dá)第7 d時(shí)，表面黏性下降明顯；過渡層在經(jīng)過14 d的停放時(shí)間內(nèi)，表面黏性變化并不明顯。對(duì)比表4中工廠根據(jù)膠料物理老化性能制定的最大存放周期，可以看出膠料老化性能與膠料表面黏性并不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，在制定半部件的停放周期時(shí)要綜合考慮膠料物理老化性能與膠料表面黏性兩方面的影響，即對(duì)膠料物理性能和加工性能進(jìn)行綜合考量。半部件優(yōu)化的最大存放周期如表5所示。

圖5 胎體簾布表面黏性變化

圖6 帶束層簾布表面黏性變化

圖7 過渡層表面黏性變化

圖8 冠帶條表面黏性變化

3.2 配方研發(fā)應(yīng)用

輪胎配方研發(fā)過程中，很多膠料對(duì)于黏性的要求非常嚴(yán)苛，例如輪胎胎體、帶束層等均需要比較高的黏性，一方面滿足膠料和聚酯及鋼絲簾線之間存在的很強(qiáng)的粘合應(yīng)力；另一方面亦要滿足表面覆膠與其他膠料之間強(qiáng)的粘合力。膠料和骨架材料之間的粘合力一般采用拉力試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)，如H抽出等均有標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法，但是膠料的表面黏性卻沒有相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這就使得在表面黏性相關(guān)的新配方研發(fā)過程中，無法準(zhǔn)確判斷膠料表面黏性，用以對(duì)比參考。

TMa1000膠料表面黏性儀為膠料表面黏性的檢測(cè)提供精確、快捷的檢測(cè)方法，填補(bǔ)了膠料黏性研發(fā)檢測(cè)的空白。

例如，在過渡層配方研發(fā)中，研究c5石油樹脂對(duì)膠料表面黏性的影響。采用的基本配方如表6所示。

表5 半部件優(yōu)化最大停放周期

表6 黏性改善配方表

煉膠過程采用相同的工藝條件，僅改變c5石油樹脂的加入量，所得膠料壓延后使用TMa1000做表面黏性檢測(cè)，所得結(jié)果如圖9所示。

由圖9可以看出：膠料表面黏性隨著c5石油樹脂的用量增加而增大，且在0.5～2 份之間時(shí)，膠料表面黏性上升趨勢(shì)大；隨后在大于2份時(shí)，黏性增幅趨于平緩。且成型工藝中，使用含有2份c5樹脂的過渡層成型黏性效果良好，綜合考慮配方的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，c5石油樹脂在此配方體系下的最優(yōu)用量為2份。

圖9 過渡層黏性隨C5樹脂用量的變化

4 結(jié) 論

TMa1000膠料表面黏性分析儀為膠料黏性檢測(cè)提供了精確的度量手段，可以科學(xué)地制定半制品的停放周期，改善密煉工藝和壓延擠出工藝，獲得表面黏性良好的半成品，保證輪胎成型的質(zhì)量，最終獲得質(zhì)量穩(wěn)定的成品輪胎。同時(shí)在配方研發(fā)過程中，黏性指標(biāo)的建立同樣為配方設(shè)計(jì)人員提供了數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。TMa1000膠料表面黏性分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了膠料黏性真正的快速檢測(cè)，對(duì)于輪胎等行業(yè)整體提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義。

[1] 王雪飛. 山東萬(wàn)達(dá)寶通輪胎有限公司半鋼子午胎項(xiàng)目評(píng)估研究[D]. 東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)(華東), 2011.

[2] 楊靜. 耐熱輸送帶橡膠-織物界面及橡膠-橡膠界面粘合性能的研究[J]. 中國(guó)橡膠, 2013(03)：40-44.

[3] 楊衍江. 節(jié)約、效率和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的關(guān)鍵舉措[J]. 當(dāng)代經(jīng)濟(jì)研究, 2006(11)：55-58.

[責(zé)任編輯：朱 胤]

韓泰輪胎推出腦電波感應(yīng)概念胎

近日，韓泰輪胎在韓國(guó)首爾舉行的The Next Driving Lab活動(dòng)上展示了一款Mind Reading Tire。作為該活動(dòng)2014年在韓國(guó)開發(fā)的第二個(gè)項(xiàng)目。該輪胎由駕駛者的腦電波驅(qū)動(dòng)，車輛無需發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器乃至方向盤等基本部件即可行駛，旨在為駕駛者提供具有未來感的駕駛體驗(yàn)。

在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，韓泰輪胎在發(fā)布了活動(dòng)視頻和線上模擬應(yīng)用之后，還在線下讓公眾親身體驗(yàn)了該產(chǎn)品所帶來的駕乘感受。

據(jù)了解，該活動(dòng)是韓泰輪胎“激情駕馭”這一主題的品牌活動(dòng)。韓泰曾于2013年發(fā)布了該活動(dòng)的第一個(gè)項(xiàng)目——Digital Creative Car。

韓泰輪胎副會(huì)長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官徐承和先生表示：“‘The Next Driving Lab’活動(dòng)代表了韓泰為開創(chuàng)未來駕駛而在品牌中注入的新理念。基于前瞻性的技術(shù)和強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，我們將持續(xù)開展多個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目，為消費(fèi)者打造全新的駕乘體驗(yàn)”。

據(jù)悉，早在2012年，韓泰輪胎就推出了一款“智能輪胎”，該輪胎可通過安裝在胎體內(nèi)部的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)整車所處的環(huán)境信息進(jìn)行分析，引導(dǎo)消費(fèi)者安全駕駛，同時(shí)還能分析車主的駕駛習(xí)慣，為其提供安全方面的建議。韓泰輪胎中央研發(fā)中心——HANKOOK TECHNO-DOME已于今年動(dòng)工。

（韓 泰）

中石化三井彈性體三元乙丙橡膠裝置投產(chǎn)

2014年11月26日，合資企業(yè)上海中石化三井彈性體有限有公司三元乙丙橡膠裝置正式投產(chǎn)。

2012年4月，“7.5萬(wàn)t/a三元乙丙橡膠合資項(xiàng)目可行性研究報(bào)告”獲得中石化總部批復(fù)，同意高橋石化代表中國(guó)石化股份有限公司與日本三井化學(xué)株式會(huì)社在上海化工區(qū)合資建設(shè)三元乙丙橡膠項(xiàng)目。

上海中石化三井彈性體有限公司在化工區(qū)新建的這一套年產(chǎn)7.5萬(wàn)t三元乙丙橡膠生產(chǎn)裝置是目前世界上工藝最先進(jìn)、規(guī)模最大的裝置，為提升中國(guó)石化高端化工產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力注入了新的原動(dòng)力。 （錢伯章）

New Compound Surface Tackiness Analysis Technology with TMA1000

Liu Huaqiao, chen Song, Yang Jinghui, Gu Peishuang
(TTa (Qingdao) Tire Technology alliance co., Ltd., Qingdao 266061, china)

a new type of compound surface tackiness testing instrument TMa1000 was introduced. The test principle of the surface tackiness, standard sample calibration and the testing repeatability were analyzed. From the aspects of the semi-f nish storage period and compound research and development, the application importance of TMa (Tack Measurement analyzer) in the tire industry was demonstrated.

TQ330.7

b

1671-8232(2014)12-0026-05

2014-11-10

Keywords:TMa(Surface Tackiness analyzer); Surface Tackiness; Storage Period; Formulation Research and Development