頻率和溫度對簾線與膠料動態粘合性能的影響

陳 想，陳波宇

（中策橡膠集團有限公司，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鍵因素[1-2]，因此在輪胎半制品中是一項十分重要的性能指標。由于靜態法不能完全模擬簾線與膠料在輪胎行駛過程中的真實狀況，因此，對簾線與膠料動態粘合性能的測試儀器以及測試方法的研究越來越廣泛[3-6]。自2008年，有關國產新型LDN-Ⅰ型簾線動態粘合試驗機的試驗原理報道[7]以來，至今還未有對簾線與膠料粘合性能的試驗條件進行研究的相關報道。

由于汽車輪胎在行駛過程中狀態的復雜性，現有的動態粘合設備還不能完全真實地模擬簾線/膠料在輪胎行駛過程中的狀況。本工作主要研究頻率和溫度對簾線與膠料動態粘合性能的影響，希望能夠對今后研究和開發更接近輪胎行駛狀況的新型簾線動態粘合試驗機提供依據。

1 實驗

1.1 主要原材料

2200dtex/2尺寸穩定型聚酯浸膠簾線，我公司合格供方A，B和C三個廠家產品；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 主要設備和儀器

LDN-Ⅱ型簾線動態粘合試驗機，北京萬匯一方科技發展有限公司產品；AI-3000型拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

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型簾線動態粘合試驗機進行動態粘合性能測試。試驗時試樣以一定的振幅和頻率沿簾線延伸方向做往復運動，模擬簾線在輪胎中的使用環境，在簾線與膠料界面間產生持續的動態剪切，通過重復變形，使得簾線與膠料界面的粘合力逐步下降。國產LDN-Ⅱ型簾線動態粘合試驗機結構如圖1所示。

圖1 國產LDN-Ⅱ型簾線動態粘合試驗機結構

采用試樣重復剪切變形達到設定值所需要的疲勞次數來表征頻率對簾線與膠料動態粘合性能的影響。使用拉力試驗機測試試樣運動一定時間后簾線與膠料間的粘合力，通過動態疲勞后的粘合力保持率來表征溫度對簾線與膠料動態粘合性能的影響。

2 結果與討論

2.1 頻率對簾線與膠料動態粘合性能的影響

不同頻率下，試樣重復剪切變形達到設定值時的動態疲勞次數如表1所示，動態疲勞次數平均值如圖2所示，變異系數如圖3所示。

表1 試樣重復剪切變形達到設定值時的動態疲勞次數

從圖2可以看出，室溫下，隨著頻率的增大，試樣重復剪切變形達到設定值時的動態疲勞次數平均值增大，說明簾線與膠料的動態粘合性能提高。從圖3可以看出，室溫下，隨著頻率的增大，動態疲勞次數變異系數總體呈減小趨勢，說明不同測試工位動態疲勞次數的數據離散性降低，動態疲勞次數測試數據趨于穩定。

圖2 動態疲勞次數平均值

圖3 動態疲勞次數變異系數

2.2 溫度對簾線與膠料動態粘合性能的影響

在不同溫度下將C廠家試樣以30 Hz的頻率動態疲勞15 min后，測試其粘合力，并與未進行動態粘合試驗的試樣進行對比，結果如表2所示。

表2 溫度對簾線與膠料動態粘合性能的影響

從表2可以看出，試驗溫度為80 ℃時，簾線與膠料的動態粘合力保持率最大。

3 結論

本研究通過對浸膠簾線與膠料粘合試樣進行動態粘合試驗，模擬簾線在輪胎行駛過程中的真實狀態，在簾線與膠料的界面間不斷產生動態剪切力，并以兩種不同的表征方法判斷動態粘合后的失效模式，以此判斷簾線與膠料的動態粘合性能。

試驗結果表明，在室溫條件下，隨著頻率的增大，簾線與膠料的動態粘合性能提高，當頻率達到30 Hz時，試樣的動態疲勞次數平均值達1×105以上，且不同工位數據的變異系數也最小，即不同工位的浸膠簾線與膠料的動態粘合性能趨于穩定。在不同試驗溫度下，以30 Hz的頻率持續往復運動15 min，當溫度為80 ℃時，簾線與膠料的動態粘合力保持率最大。