Page 45 - 《橡塑智造与节能环保》2024年3期

技术与装备

通过优化设计改进轻卡子午线轮胎的

耐老化性能

轮胎老化是轻型卡车（LT）大规格轮胎故障的重 同硬度水平和位置的详细测试数据如表1~4所示。
要原因，如果环境温度高且日照时间长，这些轮胎更 表1 胎面胶老化前后物理性能试验对比
容易出现老化耐久性问题。美国国家公路交通安全管 轮胎A 轮胎B
老化前 老化前 老化前 老化前
理局（NHTSA）已经研究轮胎老化耐久性近15年，现 硬度，HA 63 67 63 68
密度，g/cm 3 1.144 1.14 1.188 1.192
在已经确定了一种合适的室内试验方法，该方法可能
M100, MPa 2.7 3.3 2.5 4
会在未来写入FMVSS标准。 M300, MPa 11.7 14.7 11.6 16.3
TS，MPa 20.8 22.4 20.3 20.1
本文将从轻型子午线轮胎的结构入手，根据轮胎 Eb, % 483 437 507 381
的老化和耐久性特点采取相应措施，最后，通过测试 永久变形，% 18 13 22 14
验证，获得了明显的改进效果。 表2 胎侧橡胶老化前后的物理试验比较
轮胎A 轮胎B
1 老化机理分析 老化前 老化前 老化前 老化前
硬度，HA 49 57 45 54
与普通耐久性失效相比，老化耐久性在失效现象 密度，g/cm 3 1103 1.104 1.103 1.11
M100, MPa 1.4 2.3 1.3 2.3
和失效原因方面存在一些差异，主要体现在本文所述 M300, MPa 5.9 9.1 5.5 9.4
的四个特征上。 TS，MPa 14.9 13,4 13.4 13.6
Eb, % 616 428 617 419
1.1 化学老化是故障的主要原因 永久变形，% 11 6 11 6
在实际使用中，有许多因素会导致轮胎性能下
降，但其机理主要可分为化学老化和机械老化。 表3 老化前后轮胎顶点的物理测试比较
轮胎A 轮胎B
然而，如果仅使用转鼓试验（机械老化）来模拟 老化前 老化前 老化前 老化前
轮胎老化，则对轮胎性能退化的影响并不显著。通过 硬度，HA 86 89 86 87
密度，g/cm 3 1.178 1.176 1.18 1.179
收集市场上使用过的轮胎，发现了一个有趣的现象： M100, MPa 7.4 11.5 7.5 11.1
不仅使用多年的轮胎会发生老化性能下降，未使用的 M300, MPa - - - -
TS，MPa 15.3 15.1 15 14.5
备用轮胎老化也非常严重，性能下降仅略低于正常运 Eb, % 207 133 201 131
行的轮胎（约70%至80%）。 永久变形，% 8 6 10 5
因此，得出以下主要结论：对于轮胎老化而言，
表4 RC橡胶老化前后物理性能试验对比
化学老化是主要问题；行驶里程不是关键因素；轮胎 轮胎A 轮胎B
类型、臭氧、湿度和路况等其他因素对胎体的损坏并 老化前 老化前 老化前 老化前
硬度，HA 65 74 66 74
不重要；影响老化程度的关键因素是环境温度和轮胎 密度，g/cm 3 1.186 1.188 1.179 1.18
M100, MPa 4.7 8.7 4.8 8.6
类型。
M300, MPa - - - -
1.2 老化会影响胶料和材料的性能 TS，MPa 16.8 17 16.2 15.8
Eb, % 263 165 248 162
随着老化时间的增加，胶料的硬度、模量、交联 永久变形，% 6 2 7 3
密度和含氧量增加；而拉伸强度、极限伸长率、剥离
附着力和弯曲性能会随着时间的推移而降低。 通过物理测试发现，轮胎胶料的硬度和刚度增
佳通轮胎做了大量的物理测试，并比较了轮胎各 加，橡胶材料的强度大大降低，恢复变形的能力也降
部分的胶料（胎面胶、胎侧胶、顶点和轮辋缓冲[RC] 低。经过轮胎转鼓老化试验后，发现损伤部位主要在

橡胶），以期发现轮胎老化前后橡胶性能的变化。不 胎侧和胎圈。通过物理性能分析，RC 和胎侧橡胶的

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