頻率和溫度對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響

陳 想，陳波宇

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

胎體簾線作為輪胎的主要骨架材料，與膠料之間的粘合性能是直接影響輪胎安全性和使用壽命的關(guān)鍵因素[1-2]，因此在輪胎半制品中是一項(xiàng)十分重要的性能指標(biāo)。由于靜態(tài)法不能完全模擬簾線與膠料在輪胎行駛過(guò)程中的真實(shí)狀況，因此，對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的測(cè)試儀器以及測(cè)試方法的研究越來(lái)越廣泛[3-6]。自2008年，有關(guān)國(guó)產(chǎn)新型LDN-Ⅰ型簾線動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)原理報(bào)道[7]以來(lái)，至今還未有對(duì)簾線與膠料粘合性能的試驗(yàn)條件進(jìn)行研究的相關(guān)報(bào)道。

由于汽車輪胎在行駛過(guò)程中狀態(tài)的復(fù)雜性，現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)粘合設(shè)備還不能完全真實(shí)地模擬簾線/膠料在輪胎行駛過(guò)程中的狀況。本工作主要研究頻率和溫度對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響，希望能夠?qū)窈笱芯亢烷_(kāi)發(fā)更接近輪胎行駛狀況的新型簾線動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)機(jī)提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

2200dtex/2尺寸穩(wěn)定型聚酯浸膠簾線，我公司合格供方A，B和C三個(gè)廠家產(chǎn)品；膠料，我公司配方膠料，膠料配方為天然橡膠 81.58，丁苯橡膠1500 18.42，炭黑N330 49，環(huán)保油 8.5，小料 8.35，塑解劑 0.24，硫黃 5.84，其他18.22。

1.2 主要設(shè)備和儀器

LDN-Ⅱ型簾線動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)機(jī)，北京萬(wàn)匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；AI-3000型拉力試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

將浸膠簾線與膠料硫化后制成16 mm×6.4 mm×6.4 mm的試樣，室溫下使用LDN-Ⅱ型簾線動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)粘合性能測(cè)試。試驗(yàn)時(shí)試樣以一定的振幅和頻率沿簾線延伸方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬簾線在輪胎中的使用環(huán)境，在簾線與膠料界面間產(chǎn)生持續(xù)的動(dòng)態(tài)剪切，通過(guò)重復(fù)變形，使得簾線與膠料界面的粘合力逐步下降。國(guó)產(chǎn)LDN-Ⅱ型簾線動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 國(guó)產(chǎn)LDN-Ⅱ型簾線動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)

采用試樣重復(fù)剪切變形達(dá)到設(shè)定值所需要的疲勞次數(shù)來(lái)表征頻率對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響。使用拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試試樣運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后簾線與膠料間的粘合力，通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞后的粘合力保持率來(lái)表征溫度對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 頻率對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響

不同頻率下，試樣重復(fù)剪切變形達(dá)到設(shè)定值時(shí)的動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)如表1所示，動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)平均值如圖2所示，變異系數(shù)如圖3所示。

表1 試樣重復(fù)剪切變形達(dá)到設(shè)定值時(shí)的動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)

從圖2可以看出，室溫下，隨著頻率的增大，試樣重復(fù)剪切變形達(dá)到設(shè)定值時(shí)的動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)平均值增大，說(shuō)明簾線與膠料的動(dòng)態(tài)粘合性能提高。從圖3可以看出，室溫下，隨著頻率的增大，動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)變異系數(shù)總體呈減小趨勢(shì)，說(shuō)明不同測(cè)試工位動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)的數(shù)據(jù)離散性降低，動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。

圖2 動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)平均值

圖3 動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)變異系數(shù)

2.2 溫度對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響

在不同溫度下將C廠家試樣以30 Hz的頻率動(dòng)態(tài)疲勞15 min后，測(cè)試其粘合力，并與未進(jìn)行動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)的試樣進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 溫度對(duì)簾線與膠料動(dòng)態(tài)粘合性能的影響

從表2可以看出，試驗(yàn)溫度為80 ℃時(shí)，簾線與膠料的動(dòng)態(tài)粘合力保持率最大。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)浸膠簾線與膠料粘合試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)粘合試驗(yàn)，模擬簾線在輪胎行駛過(guò)程中的真實(shí)狀態(tài)，在簾線與膠料的界面間不斷產(chǎn)生動(dòng)態(tài)剪切力，并以兩種不同的表征方法判斷動(dòng)態(tài)粘合后的失效模式，以此判斷簾線與膠料的動(dòng)態(tài)粘合性能。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在室溫條件下，隨著頻率的增大，簾線與膠料的動(dòng)態(tài)粘合性能提高，當(dāng)頻率達(dá)到30 Hz時(shí)，試樣的動(dòng)態(tài)疲勞次數(shù)平均值達(dá)1×105以上，且不同工位數(shù)據(jù)的變異系數(shù)也最小，即不同工位的浸膠簾線與膠料的動(dòng)態(tài)粘合性能趨于穩(wěn)定。在不同試驗(yàn)溫度下，以30 Hz的頻率持續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)15 min，當(dāng)溫度為80 ℃時(shí)，簾線與膠料的動(dòng)態(tài)粘合力保持率最大。