频率和温度对帘线与胶料动态粘合性能的影响

陈 想，陈波宇

（中策橡胶集团有限公司，浙江 杭州 310018）

胎体帘线作为轮胎的主要骨架材料，与胶料之间的粘合性能是直接影响轮胎安全性和使用寿命的关键因素[1-2]，因此在轮胎半制品中是一项十分重要的性能指标。由于静态法不能完全模拟帘线与胶料在轮胎行驶过程中的真实状况，因此，对帘线与胶料动态粘合性能的测试仪器以及测试方法的研究越来越广泛[3-6]。自2008年，有关国产新型LDN-Ⅰ型帘线动态粘合试验机的试验原理报道[7]以来，至今还未有对帘线与胶料粘合性能的试验条件进行研究的相关报道。

由于汽车轮胎在行驶过程中状态的复杂性，现有的动态粘合设备还不能完全真实地模拟帘线/胶料在轮胎行驶过程中的状况。本工作主要研究频率和温度对帘线与胶料动态粘合性能的影响，希望能够对今后研究和开发更接近轮胎行驶状况的新型帘线动态粘合试验机提供依据。

1 实验

1.1 主要原材料

2200dtex/2尺寸稳定型聚酯浸胶帘线，我公司合格供方A，B和C三个厂家产品；胶料，我公司配方胶料，胶料配方为天然橡胶 81.58，丁苯橡胶1500 18.42，炭黑N330 49，环保油 8.5，小料 8.35，塑解剂 0.24，硫黄 5.84，其他18.22。

1.2 主要设备和仪器

LDN-Ⅱ型帘线动态粘合试验机，北京万汇一方科技发展有限公司产品；AI-3000型拉力试验机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

将浸胶帘线与胶料硫化后制成16 mm×6.4 mm×6.4 mm的试样，室温下使用LDN-Ⅱ型帘线动态粘合试验机进行动态粘合性能测试。试验时试样以一定的振幅和频率沿帘线延伸方向做往复运动，模拟帘线在轮胎中的使用环境，在帘线与胶料界面间产生持续的动态剪切，通过重复变形，使得帘线与胶料界面的粘合力逐步下降。国产LDN-Ⅱ型帘线动态粘合试验机结构如图1所示。

图1 国产LDN-Ⅱ型帘线动态粘合试验机结构

采用试样重复剪切变形达到设定值所需要的疲劳次数来表征频率对帘线与胶料动态粘合性能的影响。使用拉力试验机测试试样运动一定时间后帘线与胶料间的粘合力，通过动态疲劳后的粘合力保持率来表征温度对帘线与胶料动态粘合性能的影响。

2 结果与讨论

2.1 频率对帘线与胶料动态粘合性能的影响

不同频率下，试样重复剪切变形达到设定值时的动态疲劳次数如表1所示，动态疲劳次数平均值如图2所示，变异系数如图3所示。

表1 试样重复剪切变形达到设定值时的动态疲劳次数

从图2可以看出，室温下，随着频率的增大，试样重复剪切变形达到设定值时的动态疲劳次数平均值增大，说明帘线与胶料的动态粘合性能提高。从图3可以看出，室温下，随着频率的增大，动态疲劳次数变异系数总体呈减小趋势，说明不同测试工位动态疲劳次数的数据离散性降低，动态疲劳次数测试数据趋于稳定。

图2 动态疲劳次数平均值

图3 动态疲劳次数变异系数

2.2 温度对帘线与胶料动态粘合性能的影响

在不同温度下将C厂家试样以30 Hz的频率动态疲劳15 min后，测试其粘合力，并与未进行动态粘合试验的试样进行对比，结果如表2所示。

表2 温度对帘线与胶料动态粘合性能的影响

从表2可以看出，试验温度为80 ℃时，帘线与胶料的动态粘合力保持率最大。

3 结论

本研究通过对浸胶帘线与胶料粘合试样进行动态粘合试验，模拟帘线在轮胎行驶过程中的真实状态，在帘线与胶料的界面间不断产生动态剪切力，并以两种不同的表征方法判断动态粘合后的失效模式，以此判断帘线与胶料的动态粘合性能。

试验结果表明，在室温条件下，随着频率的增大，帘线与胶料的动态粘合性能提高，当频率达到30 Hz时，试样的动态疲劳次数平均值达1×105以上，且不同工位数据的变异系数也最小，即不同工位的浸胶帘线与胶料的动态粘合性能趋于稳定。在不同试验温度下，以30 Hz的频率持续往复运动15 min，当温度为80 ℃时，帘线与胶料的动态粘合力保持率最大。