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增加实心轮胎舒适性,提升使用寿命的研究

发布时间:2020-04-26来源: 中国橡胶网作者:

实心轮胎其实已经有相当长的生产及使用的历史。但随着舒适性更好的充气轮胎的发明,实心轮胎慢慢地从大众的消费市场消失了。近些年随着共享单车在大江南北的普及,实心轮胎再一次回到了人们的视野之中。其实,实心胎一直在工业及工程应用场景中存在着。

今天要聊一聊实心胎缓冲层的那点事。广大的共享单车的用户也应该很明显地感觉到共享单车上减震效果并不理想,其原因就是实心胎的缓冲层的吸震/减震效果不及充气轮胎。但由于实心胎相比与充气轮胎具有更好的安全性(不会爆胎)、更高的负载能力、更简单的日常维护等性能,实心胎目前仍然是一些工业轮胎的首选。所以给大家分享一个加拿大肯卡伯公司关于实心轮胎缓冲层的研究,为增加实心胎的舒适性及提升使用寿命提供了可行性思路。


THERMAX® N990 在实心轮胎中的应用

 

在这项研究中,评估了用THERMAX ® MT 炭黑N990 替代炉法炭黑N660 对NR / SBR 实心轮胎的中间胶(也称为缓冲层)胶料性能的影响。这些胶料需要具有适当的动态性能,以确保低生热性和足够长的爆裂时间。

研究发现, 使用THERMAX N990 的好处有:

1. 在保持填料分散等级的同时,混合功率消耗降低多达14%

2. 降低15%的动态压缩

3. 爆裂时间提高75%

4. 保持物理性能,例如拉伸强度和断裂伸长率

 

实心轮胎缓冲层胶料测试配方列于表1。将N660 分别以25%,50%和75%的含量以2:1 的比例替换为N990,以保持80±5 的肖氏A硬度。对每个配方胶料收集门尼,MDR,硬度,拉伸,压缩永久变形,回弹,动力学特性和分散性。由俄亥俄州阿克伦市的Smithers Rapra,Inc. 进行混合和测试。

表一、测试配方表

原料名称

对比

A

 B

C

TSR 20

50

50

50 

50

SBR 1500

50

50

50

50

N330 

55

55

55

55

N660 

30

22.5

15 

7.5

N990 

--

15 

30

45

环烷油

10

10

10

10

氧化锌

4

4

4

4

硬脂酸

2

2

2

防老剂6PPD

1.5

1.5

1.5

1.5

防老剂TMQ 

1.5

1.5

1.5

1.5

促进剂TBBS

0.5

0.5

0.5

0.5

促进剂MBTS 

0.3

0.3

0.3

0.3

促进剂DTDM 

1.4

1.4

1.4

1.4

硫磺

3

3

3

3

总份数

209.2

216.7

224.2

231.7

 

1. 下图是实验胶料的混合功耗。随着N990 填充量的增加,混合动力消耗降低,在75%的更换水平下,混合动力消耗降低高达14%。

 

2. 下图是实验胶料的光学色散率,可以看出所有胶料的填料分散均匀。

 

3. 下图是实验胶料的MDR ML(160°C)和门尼粘度(100°C)。观察到胶料的粘度的没有明显差异。

 

4. 下图是实验胶料的焦烧时间,ts2 和Tc10。烧焦时间随着N990 填充量的增加保持稳定。

 

5. 下图是实验胶料的硫化时间Tc50 和Tc90。从图中可以看出随着N990 填充量的增加硫化时间略增加。

 

6. 下图是实验胶料的邵氏A 硬度。实验配方的胶料硬度均为80±5。

 

7. 下图是实验胶料的拉伸应力和强度数据图。在50%应变时,应力没有显著差异。随着N990 填充量的增加,100%应变下的应力略有增加。随着N660 被N990 取代,抗拉强度基本保持不变。

 

 

8. 下图所有实验胶料的断裂伸长率比较图。从图中可以看出其伸长率的差异变化不大。

 

9. 下图是所有实验胶料的回弹性数据。从图可以看出随着N990 的填充量增加,胶料的回弹性随之提高。

 

 

10.下图是用Goodrich flexometer 仪器对所有实验胶料的压缩生热测试数据图。随着N990 填充量的增加,动态压缩挠曲后的温升趋于稳定,并且降低了永久压缩变形率。在最高替换水平上,永久压缩变形率减少了15%。这个生热测试使用是55 lbf 的静载荷和0.175英寸(1 英寸=25.4mm)的冲程。