國內外充氣輪胎內胎的檢驗與分析

1、國內外充氣輪胎內胎的檢驗與分析賀年茹劉玉環(huán)楊惠芳李淑蘭(國家橡膠輪胎質量監(jiān)督檢驗中心,北京100039摘要通過對內胎膠種、質量、含膠率、拉伸強度、扯斷伸長率、接頭強度、粘合強度、撕裂強度、平疊外周長、平疊斷面寬等項目進行檢驗與分析,對國內外充氣輪胎內胎進行了對比。認為國內充氣輪胎內胎還需注意控制平均厚度和厚度均勻性,提高物理性能的內控指標,增設氣密性試驗,擴大IIR內胎的使用。關鍵詞充氣輪胎,NR內胎,IIR內胎,含膠率,粘合強度,接頭強度國家橡膠輪胎質量監(jiān)督檢驗中心1997年承擔了充氣輪胎內胎產品統(tǒng)檢,1998年第3季度完成了汽車輪胎及內胎的抽查檢驗任務,作為國家商檢局汽車輪胎認可實驗室,還

2、承擔進1檢驗111樣品來源國內樣品:參加1997年充氣輪胎內胎統(tǒng)檢的31家企業(yè)的78個樣品和1998年國家監(jiān)督抽查的35家企業(yè)的35個樣品,共計113個樣品。國外樣品:日本普利司通和橫濱、韓國錦湖等7家公司的24個樣品。112檢驗項目膠種、質量、平疊外周長、平疊斷面寬、厚度均勻性、拉伸強度、扯斷伸長率、扯斷永久變形、熱拉伸變形、接頭強度、粘合強度和外觀。對國外充氣輪胎內胎增加了含膠率和撕裂強度的檢驗。113檢驗方法產品標準為G B703689和G B7036111997。硫化膠的拉伸性能按G B/T52892測定;撕裂強度按G B/T52991測定;充氣輪胎的物理性能按G B/T51993測定

3、。114檢驗設備JDL21000型和PDL22500型電子拉力試驗膠種輪輞直徑/mm<406.4406.4NR826NR并用膠1557IIR00IIR并用膠25合計2588隨著各廠輪胎出口量的增大,已有部分企業(yè)開始生產IIR內胎,例如張家港安固橡膠工業(yè)有限公司生產的純IIR內胎,已基本上可與國外產品相媲美。從國外各大公司的充氣輪胎看,內胎全部為IIR內胎。而配套輪胎有子午線輪胎和斜交輪胎,也就是說,國外汽車輪胎內胎均為IIR內胎,這也充分發(fā)揮了輪胎外胎的使用性能。21112質量檢測的國內充氣輪胎內胎主要為4150-12,6150-16,9100-20和5160-13。表2列作者簡介賀年茹

4、,女,34歲。工程師。主要從事輪胎質量監(jiān)督檢驗工作。已發(fā)表論文1篇。機,北京橡膠工業(yè)研究設計院產品;L H401A型老化試驗箱,天津市三水科學儀器有限公司產品。2檢驗數(shù)據(jù)分析211原材料分析21111膠種目前國內充氣輪胎內胎主要采用NR或NR/SBR并用膠,在113個樣品中,采用IIR/ EPDM并用膠的僅有7個,占612%。表1列出了國內充氣輪胎內胎113個樣品中膠種應用的樣品數(shù)量,可以看出,無論輪輞直徑大小,采用NR并用膠的樣品均超過60%。表1國內充氣輪胎內胎膠種應用的樣品數(shù)量個口輪胎許可證制度實施的產品檢驗工作,因此有機會將國內外充氣輪胎內胎進行對比,為我國汽車輪胎內胎的發(fā)展提供參考。

5、出了采用不同膠種的內胎質量。表2不同膠種的內胎質量3g內胎規(guī)格NR或NR并用膠IIR或IIR并用膠標準值4150-12823980>5606150-161638154013101800 9100-203343310731503650 5160-13929>610膠種最大值最小值平均值NR或NR并用膠62.54553.44IIR或IIR并用膠56.434952.7注:3依據(jù)各企業(yè)自填數(shù)據(jù)整理。從表3可以看出,NR或NR并用膠內胎的含膠率低于G B703689的規(guī)定,而IIR或IIR并用膠內胎的含膠率則超過G B703689的規(guī)定。含膠率低直接反映在產品的物理性能上,在1997年充氣輪

6、胎內胎統(tǒng)檢中,因拉伸強度和扯斷伸長率不合格的內胎占不合格內胎總量的5412%,且主要表現(xiàn)在橫向的拉伸強度和扯斷伸長率上。從IIR/EPDM并用膠內胎的檢測結果也可以看出,IIR的各項指標均超過標準規(guī)定值,因此,在IIR中可以增加填充劑,降低含膠率,保證物性指標,達到最佳應用。國外充氣輪胎的內胎全部為IIR內胎,其含膠率參見表4。表4國外充氣輪胎內胎含膠率3%國家最大值最小值平均值日本57.2548.6253.03韓國48.1944.4146.01注:31997年統(tǒng)檢數(shù)據(jù)。國內企業(yè)對充氣輪胎內胎的質量把握較好,在31家統(tǒng)檢企業(yè)中,只有3家企業(yè)的樣品質量不符合標準,判定為不合格。然而各企業(yè)的內胎質

7、量相差較大,如上海輪胎橡膠(集團股份有限公司煉膠廠采用IIR/EPDM并用膠生產的9100-20內胎,其質量僅為2840g,但其物性指標遠遠超過標準值。從國外各大公司生產的充氣輪胎內胎質量來看,7150-16以下規(guī)格的內胎質量相差不大,而9100-20以上規(guī)格的內胎質量相差較大。尤其是普利司通公司,其內胎質量是所有公司中最小的,較其它公司小1616%20%。以9100-20和6150-16為例,9100-20的平均質量為3009g,最大3250g(錦湖,最小2510g(普利司通,6150-16的平均質量為1350g,最大1400g(橫濱,最小1300g(登錄普。21113含膠率根據(jù)G B703

8、689中第41111條規(guī)定,IIR 或IIR并用膠內胎含膠率不應小于45%,NR 或NR并用膠內胎含膠率不應小于55%。表3列出了國內充氣輪胎內胎的含膠率。表3國內充氣輪胎內胎含膠率3%注:3實測值。212物理性能分析21211國內內胎從113個樣品看,一個企業(yè)充氣輪胎內胎含膠率都相同,可以斷定使用的配方基本上為同一配方;從檢驗數(shù)據(jù)看,其物性指標也基本相同。下面以9100-20輪胎內胎為例進行物理性能匯總,詳見表5。從表5可以看出,NR或NR并用膠內胎的拉伸強度和扯斷伸長率的最大值分別是標準值的14419%和11212%。從78個樣品檢驗結果也可以看出,拉伸強度不合格的樣品有6個,扯斷伸長率不

9、合格的有20個,接頭強度不合格的有10個,膠墊與胎身的粘合強度不合格的有8個。接頭強度和粘合強度不合格主要是工藝方面的原因。接頭強度和粘合強度不合格有以下3種情況:(1單純的接頭強度不合格,且一點值低于標準值;(2接頭強度、拉伸強度、扯斷伸長率和粘合強度都不合格;(3接頭強度和粘合強度不合格。1997年充氣輪胎內胎統(tǒng)檢樣品78個,合格45個,合格率為5717%。1998年第3季度進行了規(guī)格為6150-16的35個樣品的監(jiān)督抽查,合格30個,合格率為8517%,比1997年提高28%,主要的不合格項目由拉伸強度和扯斷伸長率轉為接頭強度。21212國外內胎從申請進口CCIB(進口商品安全質量許可證

10、的所檢樣胎來看,其內胎全部為IIR內胎。下面以6150-16和9100-20為例進行說明,所檢項目結果詳見表6。表51997年充氣輪胎內胎物理性能檢驗結果性能NR或NR并用膠IIR或IIR并用膠最大值最小值標準值最大值最小值標準值拉伸強度/MPa21.311.014.711.410.27.0扯斷伸長率/%617.2505.6550763.6681.6400熱拉伸變形/%19925181328接頭強度/MPa19.1 6.38.48.9 5.02.8粘合強度/(kNm-1膠與銅11.0 4.13.5 6.8 4.83.5膠與膠9.4 3.23.5 6.2 5.23.5注:產品標準為G B7036

11、89。表6國外充氣輪胎內胎物理性能檢驗結果項目6150-169100-20最大值最小值平均值最大值最小值平均值橫濱公司9100-20內胎的拉伸強度為標準值的157%,6150-16內胎的拉伸強度為標準值的143%;而普利司通9100-20內胎的拉伸強度為標準值106%,6150-16內胎的拉伸強度為標準值119%。普利司通公司內胎的接頭強度和粘合強度都超過橫濱公司。從接頭強度和斷裂位置也可以看出,測定接頭強度時大部分是在非接頭的位置發(fā)生斷裂。以普利司通內胎為例,其接頭強度是標準值的的2144倍,也就是說,IIR內胎粘合性能不好的問題已基本解決。在測定膠墊與胎身的粘合強度時,可以從試驗機的顯示儀

12、表上看出,粘合強度是一個定值,也就是說,它的粘合很均勻。在日本標準中沒有考核拉伸強度,只是對扯斷伸長率作了規(guī)定:A類(NR>500%,B類(IIR>450%。據(jù)解釋,標準已對產品薄弱部分進行了規(guī)定,再對不會出現(xiàn)問題的部分加以規(guī)定毫無意義,從另外一層意義上來說,其產品的拉伸強度合格率為100%。從日本內胎的檢測數(shù)據(jù)來看,拉伸強度和扯斷伸長率為標準值的190%250%,內控指標遠遠高于標準值,這也是國內企業(yè)應當效仿的。另外,從檢測數(shù)據(jù)看,橫、縱向的拉伸強度和扯斷伸長率差別不大或沒有差別,在上、下模也沒有什么區(qū)別。接頭強度和粘合強度與工藝過程控制直接相關。從檢測數(shù)據(jù)看,接頭粘合不好的問題

13、已基本得到解決,測試接頭強度與測定拉伸強度近似。而粘合強度也超過315kNm-1,且為一個定值,即膠墊與胎身的粘合很好,均勻、無氣泡或蜂窩狀海綿體。此外,對國外內胎還增加了以下兩項的測試。(1在G B/T52892中規(guī)定試樣的厚度為(210±012mm,當測試中型載重汽車輪胎內胎時,厚度往往大于2mm。因此,對同一條內胎(輪胎規(guī)格為11100/12100R20分別測試未磨片和磨片后的物理性能,觀察厚度對檢測值的影響,結果見表7。(2經過47h機床試驗,用同樣方法進行測定,觀察其物性的變化,結果見表8。平疊外周長/mm209819842030302028402873平疊斷面寬/mm20

14、2188196311265280 IRHD硬度/度544247574252平均厚度/mm 1.81 1.62 1.68 2.31 1.52 2.09厚度均勻性/%-7.3 2.8 5.810.1 2.77.3拉伸強度/MPa12.010.010.713.28.910.5扯斷伸長率/%705580640626.8515.6595 300%定伸應力/MPa 4.5 3.0 3.9 5.5 4.1 4.7撕裂強度/(kNm-132.026.929.932.628.530.1扯斷永久變形/%362028.6362230.2熱拉伸變形/%181617191014.4接頭強度/MPa10.27.59.01

15、1.1 5.78.0粘合強度/(kNm-1 6.2 4.0 4.9 6.0 4.7 5.6表7厚度對內胎物理性能的影響處理方式拉伸強度/MPa扯斷伸長率/%撕裂強度/(kNm-1縱上縱下橫上橫下縱上縱下橫上橫下縱上縱下橫上橫下未磨片12.512.310.712.6666.0652.4598.0656.023.624.024.425.0磨片12.512.413.413.6634.8632.8650.4669.222.223.924.825.2表8機床試驗前后內胎的物理性能變化項目10100-206150/7100R16縱上縱下橫上橫下縱上縱下橫上橫下項目內胎規(guī)格9100-206150-16415

16、0-125160-13含膠率/%57585658質量/g33601680880780平疊外周長/mm2850209415781670平疊斷面寬/mm263193147150最薄點厚度/mm 2.10 1.87 1.56 1.55厚度均勻性/%-3.8-7.6-8.6+9.4IRHD硬度/度5353拉伸強度/MPa19.719.115.519.0扯斷伸長率/%584.0580.0625.0582.0熱拉伸變形/%9141418接頭強度/MPa16.016.811.813.4尤為重要。以9100-20為例,某企業(yè)內胎質量3020g,平均厚度2136mm,最薄點厚度2119mm,厚度均勻性偏差為&#

17、177;513%。而另一企業(yè)內胎質量3300g,平均厚度2128mm,最薄點厚度1175mm,厚度均勻性偏差為±1210%。內胎的優(yōu)劣很大程度上由氣密性決定,而氣密性則需要有一定的厚度及良好的物理性能作保證。從以上數(shù)據(jù)不難看出,控制厚度均勻性十分必要,它既可減小內胎質量,又能保證良好的氣密性。據(jù)對國外內胎的測試,日本企業(yè)內胎的厚度均勻性偏差最大為819%,最小為016%,平均為510%;韓國企業(yè)內胎的厚度均勻性偏差最大為1011%,最小為213%,平均為717%,而國內85%的企業(yè)可以將其控制在拉伸強度/MPa11.110.310.910.310.810.610.510.0扯斷伸長率

18、/%716.8724.4740.4732.4740.4693.2685.6712.8 300%定伸應力/MPa 4.4 4.2 4.0 3.7 4.2 4.0 3.7 3.4扯斷永久變形/%2829292829303030撕裂強度/(kNm-130.830.731.432.531.431.632.131.9 47h機床試驗后拉伸強度/MPa10.911.310.711.210.310.510.711.0扯斷伸長率/%664.0644.4699.2693.2644.4679.6689.6683.6300%定伸應力/MPa 5.0 5.3 4.3 4.5 5.0 4.8 4.2 4.5扯斷永久變形

19、/%2628272826312928撕裂強度/(kNm-131.131.032.632.932.532.034.633.7從表8可以看出,IIR內胎經過47h機床試驗后,其物理性能變化不大,這也是IIR內胎不考核老化后拉伸性能下降率的原因。213主要尺寸分析從1997年統(tǒng)檢數(shù)據(jù)看,各規(guī)格內胎的最小平疊外周長均超過標準值,而平疊斷面寬也只有一家企業(yè)的檢測數(shù)據(jù)低于標準值,其原因是模具過小,可以說主要尺寸合格率接近100%。214外觀檢驗國內充氣輪胎內胎的外觀標志有商標和規(guī)格,生產廠家不一定標注。國外充氣輪胎內胎的外觀標志有商標、規(guī)格、制造國、認證標志。所有標志均在上模的基部,與氣門嘴相隔90

20、76;或180°,接頭位置與氣門嘴間隔在90°范圍內。215小結前面對國內外充氣輪胎內胎的各項參數(shù)進行了大概統(tǒng)計,從檢驗結果看,影響各項參數(shù)的因素既有配方方面的,又有工藝方面的,在此推薦幾個成品的檢測數(shù)據(jù)(見表9,僅供參考。3幾點建議(1控制平均厚度和厚度均勻性在G B9743111997標準中,對平疊斷面寬、平疊外周長和質量均有規(guī)定,在保證內胎氣密性的前提下,控制最薄點厚度和厚度均勻性表9成品檢測數(shù)據(jù)10%以內。(2提高物理性能的內控指標1997年國內充氣輪胎內胎統(tǒng)檢的78個樣品,合格率為5717%,不合格項目主要是拉伸強度、扯斷伸長率和接頭強度。1998年第3季度抽檢的

21、35個樣品,合格率為8517%。合格率提高一方面是由于企業(yè)進行了整改,加強了質量管理,另一方面是由于標準值降低了。在G B7036111997中,扯斷伸長率只考核了縱向的,且標準值由550%降至500%,若綜合考慮橫向和縱向兩方面,扯斷伸長率降低了60% 80%,但目前仍有企業(yè)產品不合格。日本標準規(guī)定扯斷伸長率為450%,從實測數(shù)據(jù)看,最低為54418%,最高達801%,均超并制定出高于國標一定范圍的內控指標。(3增設氣密性試驗G B7036111997中沒有氣密性檢驗一項,我們希望各企業(yè)增設此項目。內胎作為一個空氣的容器,里面充入壓縮空氣,在高溫和伸張狀態(tài)下使用,故膠料的氣密性是最重要的性能

22、。國外內胎氣密性的測試方法為:使用一種T形閥裝置,裝上內胎的原配堵芯以微調初始充氣壓力,需要注意所有連接處要牢固粘接,防汽車輪胎防爆預警系統(tǒng)在寧研制成功由江蘇省汽車工業(yè)銷售集團有限公司總經濟師繆啟忠等4人共同開發(fā)的“汽車輪胎防爆預警系統(tǒng)”,近日在南京精達通信技術研究所研制成功,并被國家授予實用新型發(fā)明專利。該系統(tǒng)通過高科技手段,可準確測定出汽車在高速行駛中前后各輪胎的內壓參數(shù)值。司機只要事先在系統(tǒng)中設置首次和極限兩個參數(shù)值,當車輛在行駛中輪胎達到這一預先設置的參數(shù)值時,系統(tǒng)便會自動兩次數(shù)碼顯示預警、報警和語音提示,可有效避免車輛在高速行駛中突發(fā)性爆胎事故的發(fā)生。該系統(tǒng)設計靈巧、安裝方便,無需對車輛進行專門的改造。(摘自汽車商報,1999208203去年汽車保有量1300余萬輛1998年我國汽車保有量131913萬輛,較1997年增長8122%,除1996年僅增長517