工程轮胎胎面配方试验室耐切割性能试验

第39卷第2期 世界橡胶T．业 V01．39No．2：37～42 2012年2月 WorldRubberIndustry Feb．2012 工程轮胎胎面配方试验室耐切割性能试验 李明枝 (中国化工橡胶桂林有限公司，广西桂林541004) 摘要：在试验室里对工程轮胎胎面胶配方的性能测试，长期以来都是采用常规的试验项目，如拉伸性能、 抗撕裂性能和阿克隆磨耗等。但是，工程胎在矿山上使用的条件相当苛刻，特别是要求工程胎胎面胶料要具有 良好的耐切割性能。文中使用RCC—l型橡胶动态切割试验机对胎面胶配方进行耐切割性能试验。试验数据表明， 该项试验为配方设计者对胶料配方是否具有良好的耐切割性能提供了预期评估。通过轮胎的实际路面试验获 悉，试验室的预期与实际试验结果有较好的相关性。。 关键词：工程轮胎；胎面胶；耐切割性能试验；橡胶动态切割试验机 中图分类号：TQ336．1 文献标识码：B 文章编号：1671．8232(2012)02．0037．06 0 前言 矿山上使用的T程轮胎都不可避免地会 接触各种碎石和尖利的矿石块。因此，T程 轮胎是否具有优良的耐切割性能是影响轮胎 使用寿命的关键因素之一。其中，具有耐切 割性能的胎面胶配方没计显得尤为重要。配 方设计者很需要在试验章里，就能对所设计 的胎面胶配方的耐切割性能有一个预期的评 估。近年来，有多家企业模拟T程轮胎实际 应用状况，制造了试验室用切割试验机。笔 者使用RCC．1型动态切割试验机(图1)对T 程胎胎面胶料配方进行了耐切割性能试验， 并将“切割量”与常规的阿克隆磨耗减量等 数据进行J，对比。 妣、也蔓。～． 丁雳F -+誓ik，叠■■■+ ．．●■■■_l 。．m《孙霉 、。溷l 7务一-≮ 。． 图1 RCC—l型橡胶动态切割试验机 1 实验 1．1原 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 天然橡胶，泰国生产；丁苯橡胶1502， 中国石化公司上海高桥分公司生产；Nl15炭 黑，N326炭黑，江西黑猫股份有限公司产 品；．N220，武汉祥龙电业股份有限公司牛 产；白炭黑，山东联科白炭黑公司生产；其 它均为常用原材料： 1．2配方 1．2．1 天然橡胶、丁苯橡胶单用和并用试验配 方(表1)。 表1天然橡胶丁苯橡胶单用和并用配方 l撑 2撑 3撑 甜 5群6撑 ● 天然橡胶 10080 70 60 50 0 丁苯橡胶15020 20 30 40 50 100 注：其它组份；N220，55；氧化锌和硬脂酸5．5；硫化剂和 促进剂2．70；其它5．3。 1．2．2炭黑品种变量试验配方 炭黑品种N115、N234、N220、N326试 验配方见表2。 万方数据 世 界 橡 胶 1二 业 2012 1．2．3硫磺变量试验配方 硫磺变量试验配方见表3。 表2炭黑品种变量试验配方 注：其它组份；天然橡胶70 酸55；硫化剂和促进剂2．70 丁苯橡胶30；氧化锌和硬脂 其它5．3。 表3硫磺变量试验配方 促进剂CZ 硫磺 0．8 2．5 O．8 2．O O．8 1．5 0．8 l 注：其它组份：天然橡胶70．丁苯橡胶30，N220炭黑45 白炭黑10，氧化锌和硬脂酸5．5，其它5．3。 1．3主要试验设备及测试仪器 RCC一1型动态切割试验机，北京万汇一 方科技公司产品；阿克隆磨耗试验机，中艺 机器厂产品；BB一2密炼机，BB．370密炼机，日 本神户制钢所产品；GK一270密炼机，益阳橡 机厂产品；45t平板硫化机，上海虹【_l机器厂 产品；①160mmX320mm开炼机，湛江橡机 厂产品；100S流变仪和T．10橡胶电子拉力试 验机，美国孟山都公司产品；Y-25型压缩疲劳 试验机，上海非金属试验机厂产品。 1．4试样制备 1．4．1试验室内小配合试验 小配合试验采用二段混炼工艺，一段混炼 在BB．2密炼机中进行，转子转速为55rpm。_二 段混炼在中160mm×320mm小开炼机卜进行． 一段混炼：生胶一小料一炭黑一白炭黑 (偶联剂)一排胶； 二段混炼：一段混炼胶_促进剂、硫化 剂_薄通4次后下片。 1．4．2车问大配合试验 大配合试验采用i段混炼工艺，一段和 二段混炼在BB．370密炼机中进行，转子转速 为50rpm，上顶栓压力为9MPa。i段混炼 (终炼)用GK一270密炼机进行。 一段混炼：生胶、小料一放下上顶栓 一炭黑斗放下上顶栓一炭黑一提上顶栓一 排胶。 二段混炼：一段混炼胶、白炭黑一放下 上顶栓一提上顶栓一放下上顶栓一排胶。 三段混炼：二段混炼胶、促进剂、硫化 剂一放下上顶栓一提上顶栓_排胶。 1．5性能测试 1．5．1耐切割性能试验 RCC一1型动态切割试验机系采用一种经 过特定设计的刀头，以一定的能量反复冲击 旋转着的圆轮状橡胶试样，模拟轮胎胎面在 实际使用过程中被石块撞击、切割出现的崩 花掉块的情形。试验20min后，以橡胶试样被 冲击、切割前后的质量差值表征试验结果。 陔质量差值被称为“切割量”。这个差值越 小，表明试样耐切割性能越好。 试验机上附有使用说明书和详细的试验 方法。把硫化后的网轮状橡胶试样安装在切 割试验机的旋转轴上，切割刀以1Hz的频率 垂直撞击旋转着的试样。冲程48±1mm；刀 尖夹角60。；刃锋利度0．015～0．020mm；切割 刀宽度6．3mm；切割刀对试样的静态负荷： 400～475g；试样转速：750±15rpm；试验时 问20min。 1．5．2其它降能均按相应的国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 进行测试 2结果与讨论 上文已简述了动态切割试验机的试验方 法。传统的阿克隆磨耗试验机是将旋转的橡 胶网轮状试样在一定的负荷下以一定的倾斜 角与砂轮接触，进行滚动摩擦，试样被摩擦 前后失重的体积称为“磨耗减量”。“磨耗 减量”小，则耐磨性好。在阿克隆磨耗试验 中，由于试样与砂轮相对滚动的速度不同， O 钙 O m ● O 钙 O m 0 O O 贷 O O O 鲐 O O O 够 O O 0 O 博 加 拍 嬲 @ |耋 煳 一懈耋| 万方数据 第39卷第2期 李明枝．：1：程轮胎胎面配方试验室酎切割性能试验 使橡胶试样受到磨损。这种试验模拟j，轮胎 在公路上的行驶状况。 有文献指出，耐切割性能是归咎于橡胶 “耐磨耗性”范畴。耐磨耗性能试验包括耐 切割、抗崩花、耐磨耗甚至耐撕裂试验。把 工程轮胎或越野轮胎胎面的“耐磨耗性”单 独描述为“耐切割和抗崩仡”尤其合适。⋯ 2．1天然橡胶、丁苯橡胶单用和并用试验(表4)。 表4天然橡胶、丁苯橡胶单用和并用试验数据 【 i篱ii。 I} i鼍蔓。。。 I j鎏誊； I“ | 切割量／g 1：70 L661．63 1．68 1．63 1．06尉o：26o．20 o．13 0．13 o．15 o．09 糌摩 l：22 134 139 98 117 106 嚣黟缸4zt5 47 4s 52 +注：冲程5．7lmm；负荷0．437Mpa；温度55℃。 据相关资料介绍，国内外都有使用大比 例丁苯橡胶用量的T程胎胎面配方，大量的 实际应用数据表明，在全天然橡胶T程胎面 中使用丁苯橡胶能改善耐切割性能：表4中的 数据也验证了这一点。从这些数据可以看出， 全天然橡胶l“配方的切割量最大为1．70g，全 丁苯橡胶6“配方的切割量最小1．06g。阿克隆 磨耗减量随着天然橡胶用量减小和丁苯橡胶 用量增大有减小的趋势。存这一试验中，切 割量和阿克隆磨耗减量有相同的变化趋势。 也就是说，随着丁苯橡胶用量增大，胶料的 耐切割性能和耐磨耗性能得到改善。另外， 全天然橡胶或以天然橡胶为主，只掺用少量 丁苯橡胶的l∥、24、38配方的撕裂强度数据都 接近。但随着丁苯橡胶用量增大．直至全用 丁苯橡胶的44、54、64配方(丁苯橡胶分别为 40、50、100份)其撕裂强度下降比较明显。 增大丁苯橡胶用量后，胶料压缩疲劳温升增 大的趋势明显，全丁苯橡胶的6”配方压缩疲劳 温升52℃，比全天然橡胶的1”配方(40oC) 高m12℃= 传统的撕裂性能测试是使用圆弧型试样 (中间有小刀口，执行GB529．8l标准)。天 然橡胶的结晶性能有效地阻止了这种撕裂的 扩大，冈而采用这一测试方法，天然橡胶有 较高的撕裂强度。而丁苯橡胶不具备这种特 性，因而以丁苯橡胶为主的44、54雨16“配方撕 裂强度都下降。如果配方设计者只做常规试 验，就有可能被这些数据限制了设计思路。 有文献指出，对那些运距较短、无需快速运 输的T程车辆使用的T程胎(轮胎的生热要 求不高)，胎面胶中完全可以大量掺用甚至 全用丁苯橡胶。实际路面试验表明，胎面不 仅具有良好的耐切割性能，同时还大大降低 了轮胎生产成本口】： 广泛使用的1502丁苯橡胶其苯乙烯含量 为23．5％。分子结构的支化度可提高胎面抵抗 外力的冲击，但同时也会使胎面温升提高， 因此，设计T程胎胎面配方时需要综合考虑 常规试验和切割试验数据。 表5炭黑品种试验数据 卜 。 ．|- j≯ijil≯ 1}：¨_。．j 留捌量詹 阿壳隆磨耗薰em3／1．6ikm 撕裂强度kN．i ·压缩疲劳温升／℃ 1．2l O．20 141 53 1．52 0．13 139 45 2．08 0．22 139 42 136 O．29 133 50 1．53 O．22 139 45 +注：同表4。 万方数据 世 界 橡 胶 T 业 2012 2．2 炭黑品种Nll5N220和N326试验以及炭 黑与白炭黑并用试验数据(表5)。 表5中的74、88和94配方对比了N1l5、 N220和N326这3个不同特性的炭黑品种。采用 N115炭黑的74配方切割量最小(1．21g)，采 用N326的94配方切割量最大(2．08g)，采用 N220f14J88配方切割量居于两者之间，这三种 炭黑胶料的耐切割性能以N115为最好： 采用N220的8≠}配方阿克隆磨耗减量稍 低，这说明N220的耐磨性能稍优于Nl15和 N326。 108和114配方并用了10份白炭黑，11“配方 添加了1份Si-69。从数据看，使用Si胡后的114配方 其切割量为1．53，比没有Si—59的l∥配方(1．36)稍 大。但11韬己方的压缩疲劳温升(45℃)明显低于 不使用Si．69的108配方(50oC) 从撕裂强度看，这i个炭黑品种之间以 及掺用白炭黑后是否还添加Si．69，数据几乎 是相同的。 已知炭黑的粒径、比表面积和结构度是炭 黑补强的三要素，炭黑的这三项特性对轮胎的 胎面胶料补强和磨耗性能起着关键的作用。从 相关的标准得知炭黑的平均粒径、比表面积和 吸油值(表征炭黑结构度)：N115炭黑这三项 分别是22nm，138矗儋，120cm3／lOOg；INN326j塞_ 三项分别是34nm，80m2／g，773／1009。大量的研 究数据表明，炭黑的粒径小，比表面积大，结 构度高(吸油值大)对胶料的补强性能十分有 利，N115就属于这一类炭黑。N326的粒径，比 表面积，结构度远低于Nll5，所以，前者对胶 料的补强性能也就比不上Nl15，它的切割量和 阿克隆磨耗减量都比较大；N220的这i项特性 介于N115矛'11N326之间，分别是25nm，115m2／ g，119cm3／100g，其胶料的耐切割性能略低于 N115。但是，使用N220的胶料生热性能较低。 2．3硫磺变量试验数据(表6) 表6中，含硫磺2．5份的128配方的切割量为 2．50g，含硫磺1份的15“配方切割量1．24g，两 者相差一倍多。本研究在硫磺变量范围内， 胶料的切割量随着硫磺用量的减少而减少， 即耐切割性能得到改善；而阿克隆磨耗减量 却随着硫磺用量的减少而增大；即耐磨耗性 能下降：但是，随着硫磺用量减少，压缩疲 劳温升提高。 表6硫磺变量试验数据 哆些时间(142。C)6090 6090 6090 6090 切割量幢 2．50 2．03 1．52 1．24 怒篙耗量km o．07 o．10 014 o．3l 撕裂强度／kN·m’ 93．6 95．9 104．1 111．5 }在缩疲劳温升／'E 34 41 45 49 +注：同表4 从以上数据可以看m“切割量”与“磨 耗减量”之间并没有直接的关联，因为切割 试验机和阿克隆磨耗试验机的试验条件和方 法完全不同。国内有学者撰文综述了轮胎的5 种磨耗机理：粘着磨耗、疲劳磨耗、磨粒磨 耗、降解磨耗和卷曲磨耗(也有称为摩擦磨 耗)。对轮胎来讲，常常是由丁这几种机理 的共同作用导致了磨耗的产牛，其巾，磨粒 磨耗和卷曲磨耗较为严重【3】。笔者认为，接受 阿克隆磨耗试验的橡胶试样是在砂轮上进行 滚动摩擦，这种方式应是以摩擦磨耗为主， 同时伴有很温和的磨粒磨耗。用RCC—l进行的 切割试验其橡胶试样被具有能量的刀头反复 冲击，这种情形应是以磨粒磨耗为主，而且 其“磨粒磨耗”的程度是严重和苛刻的(见 图2和图3)。 图2阿克隆磨耗试验后的橡胶磨面 万方数据 第39卷第2期 李明枝．工程轮胎胎面配方试验室耐切割性能试验 ．4l 3 车间大配合试验 根据经验和以上试验数据确定了一个车 间大配合试验配方：天然橡胶70；丁苯橡胶 30；炭黑N220，45份；白炭黑10；硫磺、促 进剂2．1；氧化锌、硬脂酸5．5；防老剂4．5； 其它5．3。 数据表明，掺用30份丁苯橡胶的试验配 方的切割量为1．26g，全天然橡胶的生产配方 的切割量1．89g，也就是说，试验配方的耐 切割性能获得了改善，但压缩疲劳温升高于 生产配方，这与小配合试验的结果一致。与 生产配方相比，试验配方的撕裂强度稍高一 些，阿克隆磨耗减量偏大。 表7试验配方和生产配方数据 硫化时间(142℃)／min60 镪孰薰Igj t黼 阿竞隆磨耗量fern3 0．29 撕裂强度，(kN·m1> 13l +压缩疲劳温升／6E 48 60 1．89 o．15 123 35 +注同表4 “生产配方：天然橡胶100，炭黑／白炭黑55，SI一693，氧化锌、 硬脂酸7，防老剂4．5，硫磺、促进剂3．1，其它2．8。 4成品轮胎路面试验 采用试验配方试制了两条27．00—4952PR 轮胎。试验胎与批量生产轮胎一起发往安微 某铁矿试用。经过了5个多月实际使用。经现 场观察，试验胎胎面剌伤裂口密度、深度比 批量生产的胎要轻微。 5 结论 (1)判断工程胎面是否耐切割，过去只有 依靠很长周期的实际路面试验才能得出结论， 这样既浪费资源又耗费时间。使用RCC一1型 动态切割试验机，就能让配方人员在试验室就 能对所设计胶料配方的耐切割性能数据有一 个预期评估，避免了只依靠传统的实验方法进 行评价从而产生的偏差和盲目性。 (2)RCC．1型动态切割试验机模拟了工 程胎的实际使用状况，因此，为配方人员提供 了一个科学的测试手段。轮胎成品路面试验表 明，使用该机获得的试验数据与实际情况有较 好的相关性。 (3)影响胶料耐切割性能的原材料因素 是复杂的，在改善胶料耐切割性能的同时，仍 要综合考虑胶料的其他各项性能，做到胎面、 胎面与胎体整体性能平衡协调，只有这样，才 能延长T程胎在苛刻条件下的使用寿命。 (4)RCC一1型动态切割试验机在试验过 程中会产生较大的噪音，这需要进一步改进： LaboratoryTestofCut-ResistantPerformanceForOTRTireTreadCompound Abstract：InthelaboratorytheperformancestestingforOTRtiretreadcompoundarebasedonthe conventionalitems，suchastensilestrength，tearresistanceandAkronabrasion，etc．Howeverirlmine OTRtiresmustbearharshworkingconditions，SOthattorequireitstreadrubberhasgoodresistanceto cutting．UsingtheRCC一1rubberdynamictestingmachineforcuttingperformancetestsof01Rtires treadcompoundiSintroducedinthisarticle．TestresultshowthatthetestiSabletogiveafairevaluation fortheresistancetocuttingofOTRtiretreadcompound．Thereisagoodcorrelationbetweentheactual roadtestandlaboratorytestforOTRtires． Keywords：cutresistancetestforOTRtiretread，testingmachinefordynamiccutting 万方数据 42 世 界 橡 胶 T 业 2012 参考文献： [1]文兴编译“工程机械轮胎胎面胶的耐切割和抗崩 花性能试验评述”“J]2006现代橡胶技术第32卷 [2]黄春芳“宽基工程机械斜交轮胎胎面胶配方改 进”[J]201l，轮胎工业93期 [3]彭旭东“轮胎磨耗机理及炭黑对磨耗的影 响”[J]2003合成橡胶工业第26卷 【责任编辑：张启跃】 收稿日期：2011—06—23 朗盛启动“绿色机动化”年 德国特殊化学品集团朗盛公司日前宣布， “绿色机 动化”为2012年龙年的主 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。在新的一年里，朗盏将积极 致力于以创新的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 应对全球机动化浪潮带来的重大 挑战。 随着中国和其他新兴市场经济国家的民众生活水平 普遍提高，汽车保有量也日趋增长。统计数字显示，截至 2011年底，中国机动车保有量(包括摩托车和汽车)已超 过2．25亿辆，并保持着强劲的增长势头。当机动化浪潮带 给人们诸多便利的同时，也引发了巨大的挑战，例如，日 益拥堵的交通和越来越糟糕的空气质量。 “对于中国乃至 全球，如何在机动化浪潮不断推进的同时，还要保护环 境，使之免遭污染，是一个极其严峻的挑战。”朗盛大中 华区首席执行官柯茂庭(MartinKraemer)说道，“作为 领先的特殊化学品公司，我们将利用我们的技术和创新为 实现可持续性的机动化浪潮贡献力量。” 作为主题年的一部分，朗盏将开展一系列活动，并参 加各种行业的贸易展会，向所有感兴趣的大众，从客户、 政界代表到记者及公司雇员提供相关资讯。 “我们将介绍 如何通过化工工业的创新解决方案让我们的出行更快捷、 环保和安全，”柯茂庭补充道。 创新以实现绿色机动化 作为全球最大的合成橡胶制造商，朗盏同时也是钕系 顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶的主要供应商，这两类橡胶是生 产绿色轮胎的必备原料。数据显示，轮胎足以影响汽车20％ ～30％的耗油量以及约24％的CO，排放量。使用由高性能橡 胶制成的绿色轮胎可有效减少汽车5％～7％的耗油量，从而 减少CO，气体的排放。 钕系顺丁橡胶将主要用作生产绿色轮胎的胎面以及 胎侧，其滚动阻力低于其他许多轮胎橡胶，此外，它还能 减少轮胎磨损，因而在提高汽车安全性、延长轮胎使用寿 命方面发挥重要的作用。溶聚丁苯橡胶主要用作绿色轮胎 的胎面胶料，可降低滚动阻力，同时改善在湿滑路面上的 抓着性能。 高性能添加剂对于绿色轮胎同样重要。朗盛的纳米 级添加剂Nanoprene加入胎面后．可有效提高湿地抓着力以 及抗磨损性能。 除7尖端产品，可持续生产 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 以及原材料同样致 力于绿色机动化。自2011年底起，朗盏己开始利用生物基 乙烯为原料生产三元乙雨橡胶。该产品主要用于汽车工 业，例如车f1密封条以及雨刮器。 “通过这一技术，未来 我们将有可能利用有机废料生产大量的高品质橡胶，”柯 茂庭说道。 省油环保的另一个简单而有效的途径就是制造更轻 盈的汽车。朗盏半结晶产品业务部的旗舰品牌杜力顿(聚 酰胺)和保根(聚对苯二甲酸丁二醇酯)使设计制造更加 环保可靠的汽车有了保证。通过替换金属构件，汽车变得 更轻，从而提高燃油效率，并且减少尾气排放。 机动化不仅仅局限于道路上的车辆，对此朗蛊还有 很多其他的创新解决方案。例如，朗盛材料保护品部的备 防多系列，用作防污涂料可有效防止海藻在船体上集聚， 从而提高船舶的航速，减少油耗。无机颜料业务部的拜耳 乐产品以及功能化学品部的颜料分散液不仅能为船舶增 色，更能提供防锈保护，延长船舶的使用寿命。 致力于中国的可持续性机动化浪潮 中国政府在十二五规划中提升了对企业的环保标准 要求，同时，公众的环保意识也在不断增强，这些都推动 着这一领域对可持续-胜解决方案的迫切需求。中国政府 就二氧化碳减排已设定了宏伟的目标，将在2005—2020年 间，实现单位GDP减排40％至45％。“凭借我们领先的产 品及解决方案，我们有决心帮助中国打造绿色机动化的未 来，”柯茂庭说道。 “我们的工业橡胶制品、功能化学品 以及莱茵化学业务部的创新型添加剂正不断为提高燃油效 率以及环保开辟新的可能。” 随着春节长假临近尾声，陆续返回工作地的客流带给 了公路及铁路系统新一轮严峻的考验。在春运四十天内，全 国交通系统预计承扭近32亿人次的出行。其中约90％选择陆 路出行。 “试想如果所有汽车均配备绿色轮胎，总燃油消耗 将可减少5％～7％，无论就经济还是环保而言，都将意义非 凡。”柯茂庭说道。 给每年确定一个主题是朗盏的传统。例如，2叭o#- 是朗蛊水年，而2011年则突出了高科技塑料这一特殊产 品。 “对于吉祥的龙年，我们将围绕绿色机动化的主题， 以引发公众对这一重要话题更大的关注。”柯茂庭说道。 (潘海霞) 万方数据