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短纤维在橡胶轮胎中的开发

2012/04/25 10:44
导读: 在轮胎各部件中加入短纤维有降低成本和改善橡胶使用性能作用。如果短纤维使用和取向得当, 则可开发出重量轻、滚动阻力低、安全、舒适、驾驶灵活稳定的轮胎。

  在轮胎各部件中加入短纤维有降低成本和改善橡胶使用性能作用。如果短纤维使用和取向得当, 则可开发出重量轻、滚动阻力低、安全、舒适、驾驶灵活稳定的轮胎。

  1、胎面胶

  短纤维补强胎面胶的短纤维取向(排列)有3种可能: 径向取向, 即短纤维沿轮胎半径方向取向, 垂直于路面; 周向取向, 即短纤维沿轮胎圆周方向取向; 轴向取向, 即短纤维沿轮胎轴向取向,也就是沿垂直于周向取向。3种取向均可降低滚动阻力10% ~ 17% 。其中, 径向取向既可提高耐磨性, 大大降低胎面生热量, 又可使轮胎有较高的横向刚度, 改善驾驶的灵活性。但是。应当指出, 由于用短纤维取代了部分炭黑, 使炭黑用量有所减少, 有可能会影响胎面对地面, 特别是湿路面的抓着力。通过采用两层结构胎面(冠部/基部胶)可解决这个问题, 其中胎冠胶由普通胎面胶制成, 而基部胶则由短纤维沿径向取向的短纤维补强橡胶制成, 可使轮胎的滚动阻力和转向响应性都得到改善, 同时也提高了轮胎的抓着性能。

  2、带束层边部胶

  短纤维补强的胶条可用于子午线轮胎的带束层边部以减少生热,并有助于防止带束层边缘脱开,减少磨损。短纤维补强还可改善胎面胎肩处的耐磨性, 提高屈挠疲劳性和降低成本。

  3、胎侧胶

  用沿轮胎周向和径向取向的短纤维替代胎侧胶料中的一部分炭黑, 可减小胎侧厚度, 进而提高乘坐舒适性并减轻轮胎重量(胎侧胶的重量减轻了40% )。据专利报道, 将碳纤维和芳纶短纤维用于胎侧中, 可改善轮胎的行驶性能和乘坐舒适性。

  4、气密层胶

  短纤维补强胶料用于子午线轮胎气密层可提高胶料的强度和模数, 防止气密层被刺伤, 从而起到保护气密层的作用。气密层胶料的短纤维用量一般为3. 5份。在气密层胶料中添加纤维素纤维可提高胶料的流动阻力和生胶强度, 进而提高厚度均匀性, 减小胶料渗透帘布的倾向。另外, 纤维素纤维和操作油(可减小门尼粘度) 的加入不会影响气密层胶料的空气或蒸汽的透气性。

  5、子口包布

  短纤维胶料用于代替子口包布的效果相当于尼龙子口包布, 甚至更好, 因为尼龙子口包布耐磨性不好, 而短纤维胶料可进一步提高耐磨性能和生胶强度, 降低成本, 短纤维用量一般为5~10份。

  6、三角胶条

  在三角胶条胶料中使用短纤维可进一步提高胎圈胶料的硬度, 减少子午线轮胎的滚动阻力, 提高模量。当胶料中添加10 份纤维素纤维时, 能够将三角胶条的厚度减半而不损失其刚性度, 可降低成本和减少重量。普通填充胶条胶料常常具有高门尼粘度和高硬度并在加工过程有焦烧倾向, 如果添加5% ~ 10% 纤维素纤维, 即可获得等同或高于现用的较低门尼粘度胶料所赋予的刚性, 而且焦烧安全性更好。

  7、胎圈包布

  用5~ 15份的纤维素纤维取代轮胎胎圈包布所用的传统织物, 可使成本显著下降。加入5% ~ 10% 的短纤维, 可在保证加工粘度和焦烧安全性的前提下获得满意的刚性, 并可解决因添加高硬度树脂(如高苯乙烯树脂) 所造成的加工困难及温度升高, 硬度迅速下降的问题。

  8、浇注轮胎

  在液体橡胶中加入短纤维(浇铸法)制造浇铸轮胎可使橡胶加工工艺发生根本性的变化。据称, 日本用尼龙短纤维与液体橡胶复合已能获得强力相当于二层帘线轮胎胎体的水平。

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