纖維骨架材料的性能及測(cè)試方法

1、纖維骨架材料的性能及測(cè)試方法張燕輪胎、膠帶、壓力膠管及其它某些橡膠制品都是由幾種化學(xué)性質(zhì)及組織結(jié)構(gòu)不盡相同的材料組合而成的復(fù)合體。簡(jiǎn)單地講，凡是非純膠制品，從使用材料方面看都可以看成是膠料（或熱塑性彈性體）與骨架材料的復(fù)合體。 骨架材料在橡膠制品中起重要作用。從某種意義上講，橡膠制品在結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)和產(chǎn)品性能方面的進(jìn)步和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都離不開(kāi)新品種、新結(jié)構(gòu)骨架材料的配合。骨架材料對(duì)橡膠制品的產(chǎn)品性能和工作壽命有決定性作用。 1.纖維骨架材料在橡膠制品中的作用概括地講骨架材料在橡膠制品中主要起兩點(diǎn)作用： （1）承受載荷：輪胎、膠帶、膠管等橡膠制品在使用時(shí)都要受到載荷作用。輪胎承受車(chē)輛及所載貨物的全

2、部載荷；動(dòng)力傳動(dòng)膠帶即V帶承受拉力作用，輸送帶除受到拉力作用外，還要受到所載物料的重力作用；膠管則承受著因傳輸介質(zhì)的壓力（包括負(fù)壓）而產(chǎn)生的周向拉力（在負(fù)壓作用時(shí)是壓縮力）的作用。橡膠制品所承受的各種作用力，絕大部分是由骨架材料承擔(dān)的。不難想見(jiàn)，沒(méi)有骨架材料，橡膠制品的承載能力將是何等低下，沒(méi)有骨架材料，上述三種橡膠制品不可能發(fā)展為今天這樣的局面。 （2）維持橡膠制品有固定的幾何形狀，保持橡膠制品的尺寸穩(wěn)定性：多數(shù)橡膠制品在使用時(shí)都承受著載荷的作用，橡膠本身是一種高彈性、低模量材料，在外力作用下極易產(chǎn)生變形。要維持橡膠制品有固定的幾何形狀并保持橡膠制品的尺寸穩(wěn)定性就不能不依賴(lài)骨架材料的支撐。其

3、尺寸穩(wěn)定性決不僅與橡膠制品的外觀質(zhì)量有關(guān)，更主要的是它關(guān)系到橡膠制品的使用性能。如果橡膠制品的尺寸穩(wěn)定性不好，就會(huì)劣化其使用性能而達(dá)不到最佳工作狀態(tài)。對(duì)于輪胎來(lái)講，其尺寸穩(wěn)定性用周長(zhǎng)變化和斷面寬變化兩項(xiàng)指標(biāo)考核。周向變形過(guò)大易使輪胎產(chǎn)生平點(diǎn)現(xiàn)象即輪胎在車(chē)輛停駛期間 ，由于仍受車(chē)輛及貨物的重力作用而使接地部位產(chǎn)生失圓（局部變平），影響輪胎的行駛平穩(wěn)性；斷面寬增加量過(guò)大，會(huì)使并裝輪胎間的間隙變小，不利于散熱，嚴(yán)重者會(huì)造成夾帶石塊，劃傷胎側(cè)。 膠帶的尺寸穩(wěn)定性是指在使用期間長(zhǎng)度的變化。如長(zhǎng)度變化過(guò)大甚至超過(guò)了帶輪調(diào)節(jié)范圍就將使膠帶處于放松狀態(tài)，V帶就會(huì)降低其動(dòng)力傳動(dòng)能力并加大主、從動(dòng)帶輪的不同步性；

4、輸送帶會(huì)降低其輸送物料的能力。更為嚴(yán)重的是由于膠帶處于放松狀態(tài)，在工作期間與帶輪發(fā)生相互摩擦，加速膠帶的磨損而降低其使用壽命。膠管的尺寸穩(wěn)定性表現(xiàn)在工作期間其斷面直徑的變化上。受內(nèi)壓作用的膠管在工作期間斷面直徑的增加值應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，否則影響膠管的承壓能力進(jìn)而影響使用壽命。受外壓作用的膠管（如真空膠管）其尺寸穩(wěn)定性更重要。工作期間應(yīng)使膠管不致受外壓作用而壓扁。要做到這一點(diǎn)除了膠管壁要有一定的厚度外更離不開(kāi)骨架材料的支撐作用?？傊?，骨架材料對(duì)橡膠制品的性能和使用壽命有至關(guān)重要的影響。根據(jù)不同橡膠制品的使用條件和特定的工作條件選用不同的骨架材料對(duì)保證橡膠制品有良好的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命有決定

5、性作用。2. 纖維骨架材料的分類(lèi)2.1按骨架材料所用的紡織材料分類(lèi) 骨架材料如按所用的紡織材料分類(lèi)包括天然纖維和化學(xué)纖維兩大類(lèi)。 2.1.1天然纖維是指植物、動(dòng)物所產(chǎn)的纖維及無(wú)機(jī)礦物纖維或由無(wú)機(jī)材料制成的可用做紡織材料的纖維。骨架材料用植物纖維目前只有棉纖維。過(guò)去曾用麻纖維（亞麻或苧麻）的紗線做膠管的增強(qiáng)紗線。但由于麻纖維經(jīng)深加工可制成中高檔服裝面料，加之資源豐富、物美價(jià)廉的合成纖維的出現(xiàn)，現(xiàn)在已不再用麻纖維做橡膠制品骨架材料的原料了。動(dòng)物纖維系蛋白質(zhì)纖維，是高檔服裝面料的紡織材料。在橡膠制品中除某些機(jī)械中專(zhuān)用部件有用到橡膠和毛氈的外一般不用動(dòng)物纖維做骨架材料。礦物纖維用做橡膠骨架材料的是玻璃

6、纖維。 化學(xué)纖維是指以天然或合成的高分子聚合物經(jīng)人工化學(xué)處理與紡絲加工而成的纖維?；瘜W(xué)纖維按原料來(lái)源及相應(yīng)的加工處理方法可分為人造纖維與合成纖維兩大類(lèi)。 人造纖維是以天然含纖維素的物質(zhì)如木材、棉短絨等材料經(jīng)化學(xué)處理與紡絲加工而制成的纖維，因此又被稱(chēng)為天然纖維素再生纖維。橡膠制品骨架材料中的粘膠人造絲纖維就是一種人造纖維。合成纖維是指以煤、石油、天然氣和農(nóng)副產(chǎn)品等天然低分子有機(jī)物為原料，經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng)合成為高分子聚合物，再經(jīng)不同的紡絲工藝而制成的纖維?，F(xiàn)在橡膠制品骨架材料用紡織材料中，化學(xué)纖維已占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 合成纖維還可以按不同的特定條件進(jìn)行分類(lèi)。通常按合成纖維的分子結(jié)構(gòu)分為碳鏈纖維和雜鏈纖

7、維兩類(lèi)。前者包括維尼綸和丙綸（即聚丙烯纖維，因其耐熱性不好，熔點(diǎn)低，所以不用做制造骨架材料。但丙綸是織造橡膠工業(yè)用墊布的理想材料），后者包括錦綸6、錦綸66（脂肪族聚酰胺纖維，亦稱(chēng)尼龍6、尼龍66）、聚酯（聚芳酯纖維）和芳綸（芳香族聚酰胺纖維）。綜上所述，可以將目前橡膠制品骨架材料在用紡織材料分類(lèi)用下述譜圖表示：骨 植物纖維：棉纖維架 天然纖維材 礦物纖維：玻璃纖維料用 人造纖維：人造絲（粘膠纖維）紡織 維尼綸（聚乙烯醇縮甲醛纖維）材 化學(xué)纖維 碳鏈纖維料 丙綸（聚丙烯纖維） 合成纖維 錦綸6、錦綸66（脂肪族聚酰胺纖維） 雜鏈纖維 聚酯（聚苯基酯纖維）、PEN（聚萘基酯纖維） 芳綸（芳香族聚

8、酰胺纖維） 此外，按材料在高溫下的熱行為還可將纖維分為熱塑性纖維和熱固性纖維。前者指纖維有一定的熔限（因高分子材料聚合度不同，熔點(diǎn)不像低分子材料那樣固定，而是有一個(gè)不大的溫度范圍），在一定的溫度下會(huì)劇烈收縮、熔化。這類(lèi)纖維包括錦綸、聚酯、維尼綸和丙綸。后者指纖維在高溫下不熔化而直接分解炭化。這類(lèi)纖維在高溫下無(wú)明顯的收縮現(xiàn)象，棉纖維、人造絲和芳綸屬于此類(lèi)纖維。 2.2 按骨架材料品種分類(lèi) 2.2.1 輪胎用纖維骨架材料主要是簾子布，此外還有一些小部件骨架材料如子口布、胎圈包布（又稱(chēng)扎口布）和子口加強(qiáng)層用布等。子口布是經(jīng)、緯線密度均較稀疏的平紋布，所用材料有錦綸、維尼綸、聚酯短纖維維尼綸短纖維混紡

9、紗、聚酯短纖維棉混紡紗、維尼綸短纖維棉混紡紗等。高檔無(wú)內(nèi)胎輪胎也有用無(wú)紡布做子口布的。胎圈包布一般用網(wǎng)眼織法的平紋布條，大型輪胎中也有用簾布條做胎圈包布的。子口加強(qiáng)層一般采用簾子布，大型輪胎也有用鋼絲簾線的。2.2.2輸送帶一般用帆布或簾布做骨架材料。帆布的織物結(jié)構(gòu)又可分為平紋帆布、牛津紡帆布、斜紋與破斜紋織物結(jié)構(gòu)。 平紋帆布是由一根經(jīng)線與一根緯線交織而成（結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1），適用于中、輕量級(jí)別輸送帶。牛津紡帆布是由二根經(jīng)線與一根（或兩根）緯線交織而成（結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2），這種織物適用于重量級(jí)別的輸送帶，由于兩根經(jīng)線（或緯線）一起織造，這種織物的抗撕裂強(qiáng)度高，可增強(qiáng)膠帶的橫向抗撕裂性能。 斜紋

10、組織帆布，經(jīng)線和緯線仍然是兩根兩根地交替織造，與牛津織物不同之處在于相臨的兩根經(jīng)線和緯線錯(cuò)位交織且每四根經(jīng)緯線才重復(fù)一次形成一個(gè)組織單元（結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3），故織物牢固，克服了合成纖維長(zhǎng)絲織物由于纖維表面光滑而使經(jīng)、緯線易滑動(dòng)的缺點(diǎn)，也有抗撕裂強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。這種帆布一般織造成重量級(jí)織物，適用于制造重量級(jí)別輸送帶并減少所用帆布層數(shù)。 破斜紋組織帆布是為改善牛津與斜紋帆布的一個(gè)缺陷而設(shè)計(jì)的，牛津與斜紋帆布的組織特點(diǎn)是經(jīng)線與緯線的浮長(zhǎng)較長(zhǎng)，經(jīng)緯結(jié)點(diǎn)數(shù)較少，這種組織提高了織物的抗撕裂強(qiáng)度，但同時(shí)經(jīng)緯結(jié)點(diǎn)的減少使得這種織物用機(jī)械緊固件接頭的緊固強(qiáng)度大大降低，這對(duì)增大輸送帶的接頭強(qiáng)度不利。破斜紋組織與斜紋

11、組織的不同之處在于每一個(gè)組織單元的第三、第四兩根線的織法相反，使得每?jī)筛暰€中必有一根與經(jīng)線都形成結(jié)點(diǎn)從而增多了結(jié)點(diǎn)數(shù)量，增強(qiáng)了織物的緊固強(qiáng)度（結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4）。 織造帆布的材料很廣泛，幾乎目前橡膠行業(yè)在用的紡織材料包括一些合成纖維短纖維與棉或維尼綸短纖維的混紡紗及合成纖維棕絲都可織造帆布。 我國(guó)輸送帶用帆布目前絕大部分采用前兩種結(jié)構(gòu)的帆布。 用簾子布增強(qiáng)輸送帶在歐美使用較多，這種簾子布經(jīng)、緯線線密度都比輪胎用簾子布大得多，經(jīng)線相當(dāng)于V帶用線繩。國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有。近年來(lái)鋼絲繩增強(qiáng)的輸送帶逐漸增多，為提高輸送帶的抗橫向撕裂性能，采用了一種網(wǎng)眼式的專(zhuān)用布。這種布的緯向?yàn)楦呔€密度的聚酯或錦綸線繩，經(jīng)

12、向?yàn)檩^細(xì)的兩股簾線，緯線穿過(guò)經(jīng)線的兩根股線間。這種結(jié)構(gòu)可以克服因經(jīng)、緯線密度稀疏而造成的易滑動(dòng)變位的缺點(diǎn)。前邊提到的輪胎胎圈用包布也屬這種結(jié)構(gòu)。它可以解決胎圈包布因割成窄條使用而使經(jīng)、緯線容易飛散的問(wèn)題。網(wǎng)眼式織物的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5。 煤礦巷道用輸送帶要求有良好的阻燃性能，現(xiàn)采用整體帶芯為這種阻燃輸送帶的增強(qiáng)材料。將整體帶芯用含阻燃劑的聚氯乙烯乳液處理可增強(qiáng)與橡塑帶體的粘著和提高阻燃性能。整體帶芯的組織結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，按帶子的承力等級(jí)分為雙層經(jīng)線和三層經(jīng)線?？椩煊貌牧隙嗖捎妹?、維尼綸、錦綸、聚酯、芳綸。其中緯線也有用維尼綸短纖維紗的，經(jīng)線也有用錦綸（或聚酯）短纖維棉（或維尼綸短纖維）混紡紗的。目前

13、已有的織造技術(shù)使其中的棉或維尼綸大部分處于帶芯的表面以增進(jìn)帶芯與帶體的粘著性能。整體帶芯的結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物圖見(jiàn)圖6。 國(guó)外有用直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)的織物制造輸送帶的。結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物圖見(jiàn)圖7。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是兩層緯線一層經(jīng)線且經(jīng)、緯線分別處于三個(gè)層面上，不相互交織，用連接經(jīng)線（一般線密度遠(yuǎn)小于經(jīng)線線密度，亦稱(chēng)吊線。）彎曲纏繞在處于經(jīng)線上、下層的緯線上起連接作用。這種織物的特點(diǎn)是由于經(jīng)、緯線伸直排列，沒(méi)有織縮（crimp，又稱(chēng)彎縮），因而纖維的強(qiáng)度效率即織進(jìn)織物后纖維的強(qiáng)度保持率很高。又因?yàn)闆](méi)有彎縮，織物的尺寸穩(wěn)定性好?？椩爝@種織物一般用聚酯為經(jīng)線，錦綸66為緯線，也有用芳綸為經(jīng)線的。 動(dòng)力傳動(dòng)帶分平型

14、帶、V帶（包括演變的多楔帶、連組帶）和同步帶 平型動(dòng)帶以帆布為骨架材料，在用的纖維材料有棉、維尼綸、人造絲及聚酯。帆布結(jié)構(gòu)為平紋，可用純紡帆布（經(jīng)、緯線均用同一種纖維），也可用混紡紗織成混紡帆布或經(jīng)、緯線材料不同的交織帆布。 包布式V帶分簾布型和線繩型兩種。前者屬淘汰中的產(chǎn)品，后者屬技術(shù)代表性產(chǎn)品，是V帶的發(fā)展方向且至今尚沒(méi)有更新的產(chǎn)品取而代之。V帶用簾布國(guó)內(nèi)為聚酯簾布和維尼綸簾布，但簾布密度和技術(shù)指標(biāo)有別于輪胎用簾布。線繩為聚酯線繩。也有廠家用錦綸線繩，但受力后變形大，影響V帶性能和使用壽命。農(nóng)機(jī)用V帶和油田鉆機(jī)V帶有以芳綸線繩作為骨架材料的產(chǎn)品。 切割式V帶用聚酯硬線繩，國(guó)外也有用芳綸硬線

15、繩的。 60年代后出現(xiàn)的內(nèi)齒型時(shí)規(guī)帶（又稱(chēng)同步帶）因要求帶子尺寸精密，工作期間有極佳的尺寸穩(wěn)定性，因此一般用變形量小的纖維的線繩為骨架材料，如芳綸線繩、玻璃纖維線繩。微型同步帶（如打印機(jī)的打印頭傳動(dòng)用同步帶）也使用聚酯線繩。 V帶的包布為輕型帆布，由棉紗或維尼綸短纖維紗織造。 同步帶的齒面包布為高彈性化纖長(zhǎng)絲織成的高彈布。2.2.3 膠管用增強(qiáng)材料一般根據(jù)膠管結(jié)構(gòu)分為兩種：帆布（適用于包布膠管）和膠管紗線（適用于織、纏繞和針織膠管）。從技術(shù)角度講，包布膠管屬淘汰產(chǎn)品，但國(guó)內(nèi)目前還有一定的生產(chǎn)能?？椩炱渌梅嫉牟牧隙酁槊藜?，也有的用合成纖維或維尼綸短纖維，一般厚度較薄，為輕型帆布。膠管紗目前國(guó)

16、內(nèi)多用聚酯纖維，也有的用維尼綸牽切紗或維尼綸短纖維。最近已有工廠為美國(guó)杜邦公司加工芳綸膠管紗線。國(guó)外也有用聚酯棕絲做膠管紗線的。 應(yīng)當(dāng)指出，橡膠制品用骨架材料選用的紡織材料除根據(jù)不同制品、不同使用部位的不同要求而有所區(qū)別外，還受資源、經(jīng)濟(jì)性等諸多因素影響。比如西歐尚有不小的人造絲生產(chǎn)能力，子午線輪胎、膠管和膠帶骨架材料中不少是以人造絲為紡織材料的。發(fā)達(dá)國(guó)家中芳綸用做橡膠制品骨架材料也漸成氣候，全世界（主要是西歐、北美地區(qū)）每年用在管、帶類(lèi)橡膠制品中的芳綸已達(dá)2500噸規(guī)模。 綜上所述，若按纖維骨架材料品種分類(lèi)，可用下圖表示: 簾子布（棉、錦綸、聚酯、維尼綸、人造絲、芳綸） 輪胎 子口布、扎口布

17、等小部件（錦綸長(zhǎng)絲子口布、維尼綸短纖維紗子口布、維尼綸短纖維棉混紡子口布、維尼綸短纖維聚酯短纖維混紡子口布或網(wǎng)眼扎口布） 平型帶：帆布（棉，人造絲、聚酯短纖維棉或維尼綸短纖維混紡紗、 包布帶：簾子布或軟線繩（人造絲、維尼綸、V帶（聯(lián)組、多楔帶） 聚酯、芳綸、錦綸） 膠帶 動(dòng)力傳動(dòng)帶 切邊帶：硬線繩（聚酯、芳綸） 同步帶：線繩（玻璃纖維線繩、芳綸硬線繩、聚酯線繩） 帆布或簾布增強(qiáng)輸送帶：各種織法的帆布（聚酯、錦綸、人造絲、棉或合成纖維短纖維與棉混紡紗 、合成纖維棕絲）或簾布（聚酯、芳綸） 輸送帶 直經(jīng)直緯織物增強(qiáng)輸送帶：直經(jīng)直緯織物（聚酯、錦綸、人造絲、芳綸） 巷道用阻燃輸送帶：整體帶芯（聚酯、

18、錦綸、人造絲、芳綸、維尼綸長(zhǎng)絲或棉及聚 酯、 錦綸、維尼綸短纖維） 鋼絲繩增強(qiáng)的輸送帶：鋼絲繩、防緯向撕裂網(wǎng)眼布（錦綸簾線與錦綸或聚酯線繩） 包布膠管: 棉、維尼綸或維尼綸棉混紡帆布 膠管 編織、纏繞、針織膠管：膠管紗線（聚酯、人造絲、芳綸，合成纖維短纖維與維尼綸短纖維或棉纖維混紡紗、聚酯棕絲） 3. 纖維骨架的性能及考核指標(biāo) 3.1 輪胎用骨架材料的性能及測(cè)試 輪胎用纖維簾子布的性能包括多項(xiàng)考核指標(biāo)，有文獻(xiàn)可查的考核項(xiàng)目最多的是美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM），ASTM D88598中對(duì)29項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)方法做了規(guī)定。其中物理機(jī)械性能方面21項(xiàng)，簾線及簾布組織規(guī)格方面指標(biāo)7項(xiàng)，商業(yè)結(jié)算方法

19、一項(xiàng)。ASTM D88564 Appendix中還規(guī)定了簾線耐疲勞性能的四種試驗(yàn)方法，加上動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，僅物理機(jī)械性能方面，纖維骨架材料有近30項(xiàng)考核指標(biāo)。但骨架材料的試驗(yàn)方法或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（如JIS， 我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）及國(guó)際貿(mào)易合同中，一般考核物理性能11項(xiàng)，織物組織規(guī)格4項(xiàng)。 詳細(xì)內(nèi)容可參看GB/T9100-1988粘膠浸膠簾子布，GB/T9101-2002錦綸66浸膠簾子布，GB/T9102-2003錦綸6浸膠簾子布，GB/T19390-2003輪胎用聚酯浸膠簾子布。棉簾子線強(qiáng)力低，耐疲勞性能差，以棉簾子布增強(qiáng)的輪胎胎體厚，輪胎重，不利于散熱及節(jié)油。由于優(yōu)質(zhì)棉簾子布要用優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)絨棉制

20、造，長(zhǎng)絨棉是織造高支精紡棉紗再深加工為高檔棉服裝面料的原料，加之化纖資源豐富，因此，我國(guó)已很少生產(chǎn)棉簾子布。棉簾子布的組織規(guī)格和物理性能可查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB33094輪胎用棉簾子布。人造絲簾線強(qiáng)度比棉簾線高，拉伸變形率低，模量高，幾乎不存在干熱收縮，尺寸穩(wěn)定性極佳，是制造高性能乘用子午胎的良好骨架材料，在歐洲仍擁有較大的用量。我國(guó)的工業(yè)用人造絲長(zhǎng)絲因設(shè)備先天不足，產(chǎn)品質(zhì)量欠佳，加之生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)重污染環(huán)境，自1996年開(kāi)始已不再生產(chǎn)，目前只是通過(guò)邊貿(mào)有少量俄羅斯的強(qiáng)力人造絲進(jìn)口加工成簾子布或線繩供橡膠工業(yè)用，因此，國(guó)標(biāo)中的指標(biāo)值已相對(duì)滯后。表1 列出ENKA公司（德國(guó)）的人造絲簾子線的規(guī)格與物理性能

21、。 表2列出了前蘇聯(lián)人造絲簾子布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理性能指標(biāo)。 表1 ENKA 公司供子午線輪胎用人造絲簾線的規(guī)格與性能長(zhǎng) 絲強(qiáng)力等級(jí)簾線規(guī)格初/復(fù)捻捻度， T/m粗 度mm斷裂強(qiáng)力N，44N定伸%斷裂伸長(zhǎng)率， %二 超1830/3260/2600.802451.52.08.510.02440/2260/2600.70±0.032351.52.08.510.0三 超1830/2300/3000.53±0.031761.42.08.510.01220/2400/4000.45±0.031271.42.08.510.0表2 前蘇聯(lián)人造絲簾布的規(guī)格與性能簾 布牌 號(hào)簾線規(guī)

22、格束絲tex/2粗 度mm斷裂強(qiáng)力N，斷裂強(qiáng)力變異系數(shù)，%44N定伸%斷裂伸長(zhǎng)率， %17B1840.67±0.03169.85.03.5±0.514.5±1.5172B、173B1840.67±0.03169.85.03.5±0.514.5±1.522B、222B2440.770.82215.84.53.2±0.516.0±1.3172BP1840.58±0.03176.65.01.7±0.510.8±1.5232BP、233BP2440.67±0.03230.54.51.

23、5±0.512.0±1.5簾 布牌 號(hào)捻 度 T/m粘著強(qiáng)度N， 簾 布 密 度，根/10cm每平方米重量， g初 捻復(fù) 捻經(jīng) 線緯 線17B480±20400±201569.694±110±1392±20172B480±20400±201569.675±112±1315±15173B480±20400±201569.647±115±1199±1022B420±20360±201716.789±1

24、10±1504±25222B420±20360±201716.772±112±1408±20172BP300±20300±201373.470±112±1290±15232BP260±20260±201716.775±112±1410±15233BP260±20260±201716.770±112±1380±15 注：牌號(hào)末位為“P”者為子午胎帶束層粘膠簾布，“B”表示人造絲。

25、粘著強(qiáng)度試驗(yàn)方法不詳。除國(guó)標(biāo)中規(guī)定的性能外，纖維骨架材料還有其它許多性能，這些性能對(duì)橡膠制品的性能同樣有重大影響。 輪胎簾子線的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能3.1.1.1線性粘彈行為內(nèi)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能動(dòng)態(tài)模量有關(guān)纖維骨架材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各項(xiàng)物理性能均是靜態(tài)力學(xué)性能。實(shí)際上多數(shù)橡膠制品是在動(dòng)態(tài)下工作的，輪胎的情況最具代表性。行駛運(yùn)轉(zhuǎn)的輪胎，其骨架材料簾子線處于反復(fù)的拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種應(yīng)力的作用，有些作用還是周期性的。簾子線（合成纖維簾子線更具典型性）屬于高分子材料，其力學(xué)行為屬粘彈性，在線性粘彈行為范圍內(nèi)（對(duì)簾線施以低應(yīng)變可保證簾線的粘彈行為為線性粘彈行為），粘彈性材料在各種動(dòng)態(tài)應(yīng)力的反復(fù)作用下表現(xiàn)

26、出兩項(xiàng)與輪胎性能密切相關(guān)的主要性能動(dòng)態(tài)模量E*和損耗因子tg。把簾線在行駛輪胎內(nèi)的受力看作是頻率為的周期變化的隨時(shí)間成正弦變化的力，振幅為，那么在時(shí)刻t簾線受力為（t）=0sint，對(duì)粘彈性材料，應(yīng)變滯后于應(yīng)力；對(duì)線性粘彈性材料，滯后相角為常數(shù)，應(yīng)變與時(shí)間變化關(guān)系可用（t）=0sin（t-）表征，0、0分別為最大應(yīng)力與最大應(yīng)變。簾線的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能動(dòng)態(tài)模量與損耗因子與輪胎的滾動(dòng)阻力和燃油消耗有直接關(guān)系，當(dāng)然，作為橡膠簾子線復(fù)合體的輪胎，其滾動(dòng)阻力與燃油消耗還與橡膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及輪胎結(jié)構(gòu)有關(guān)系，輪胎滾動(dòng)阻力的95%來(lái)自粘彈損失。過(guò)去研究工作的結(jié)論是：與橡膠對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)相比，簾線對(duì)輪胎滾動(dòng)

27、阻力的貢獻(xiàn)較小，只占20%40%的比例，即簾線在造成輪胎滾動(dòng)阻力的因素中只占不重要的位置。近2030年間，一些輪胎理論工作者對(duì)這個(gè)問(wèn)題開(kāi)展了新的研究工作，他們分別研究了三種結(jié)構(gòu)的輪胎：斜交乘用胎、輕型載重子午胎和乘用子午胎的滾動(dòng)阻力，得出的結(jié)論是：簾線在輪胎滾動(dòng)阻力中的貢獻(xiàn)率不象舊的理論那樣低。在不同結(jié)構(gòu)的輪胎中，簾線對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)可達(dá)20%80%，即簾子線在輪胎滾動(dòng)阻力中起的作用也很重要且在不同結(jié)構(gòu)輪胎中的貢獻(xiàn)率大相徑庭。他們還解釋了自己研究成果修正了先前結(jié)論的原因，即先前的研究工作者無(wú)一例外都是在很小的應(yīng)變幅度下研究簾線的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，但實(shí)際使用的輪胎中的簾線的應(yīng)變幅度都遠(yuǎn)大于他們研

28、究試驗(yàn)工作中所取的數(shù)值，這即是先前結(jié)論與實(shí)際不相吻和的原因。簾線對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力貢獻(xiàn)大小受輪胎驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、充氣壓力、輪胎結(jié)構(gòu)的影響，這些因素均可改變簾線對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)率。通常較小規(guī)格的子午胎的滾動(dòng)阻力低于斜交輪胎（但斜交乘用胎是個(gè)例外）。因?yàn)楹熅€對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)率是可變的，因此完全可以通過(guò)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)把滾動(dòng)阻力設(shè)計(jì)為簾線與橡膠共同均擔(dān)，并根據(jù)輪胎結(jié)構(gòu)、最終用途及驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)選擇最佳適用的簾線。簾子線受動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用時(shí)，損耗能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。因此一種簾子線的損耗能量或損耗因子tg越大，這種簾子線的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能越差，表現(xiàn)為在輪胎行駛時(shí)生熱多，這顯然對(duì)輪胎的性能不利。測(cè)定簾線動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的儀器為粘彈

29、儀，試驗(yàn)時(shí)對(duì)試樣施加低頻率的交變應(yīng)變，粘彈儀即自動(dòng)繪出每一周期內(nèi)簾線的應(yīng)力應(yīng)變曲線并自動(dòng)用積分方法求出每個(gè)周期內(nèi)的能量損耗進(jìn)而求出試樣的動(dòng)態(tài)模量E*和損耗因子tg。圖6圖8分別是幾種簾子線的動(dòng)態(tài)模量E、損耗模量E的對(duì)數(shù)值與溫度的關(guān)系和損耗因子tg與溫度的關(guān)系。由圖7、圖8可以看到這樣一個(gè)事實(shí)：每種簾子線都有一個(gè)使損耗模量E和損耗因子tg出現(xiàn)峰值的溫度。顯然，輪胎設(shè)計(jì)工作應(yīng)避開(kāi)選用此峰值溫度與輪胎最高使用溫度接近的簾線。廣義地講，簾子線的損耗模量E和損耗因子tg越小，出現(xiàn)峰值的溫度越高，這種簾線的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能越好。圖7 輪胎簾線損耗模量E的對(duì)數(shù)與溫度的關(guān)系1、聚酯簾線；2、錦綸6簾線；3、錦綸6

30、6簾線；4、芳綸簾線圖6 輪胎簾線貯存模量E的對(duì)數(shù)與溫度的關(guān)系1、聚酯簾線；2、錦綸6簾線；3、錦綸66簾線；4、芳綸簾線圖8 輪胎簾線損耗因子與溫度的關(guān)系1、聚酯簾線；2、錦綸6簾線；3、錦綸66簾線；4、芳綸簾線3.1.1.2非線性粘彈行為下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為滯后性輪胎在實(shí)際使用時(shí)其內(nèi)部簾線的應(yīng)變幅度遠(yuǎn)大于按線性粘彈行為處理所必備的條件應(yīng)變幅度很?。ㄒ话銥?%以下，此時(shí)簾線的動(dòng)態(tài)模量E和損耗模量E為常數(shù)）。當(dāng)應(yīng)變幅度高于1%時(shí)，簾線表現(xiàn)為非線性粘彈行為。 通過(guò)對(duì)簾子線的非線性粘彈行為系統(tǒng)的研究工作，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)變幅度高于1%之后，簾線的非線性粘彈性對(duì)線性粘彈性的誤差可超過(guò)100%。圖9所示是聚酯簾

31、線的粘彈行為（生熱速率）在應(yīng)變幅度超過(guò)一定值（>0.5%）后與小應(yīng)變幅度對(duì)線性粘彈行為相對(duì)比偏離了線性變化且變化速率極大。圖10、圖11表明：隨應(yīng)變幅度提高，簾線的動(dòng)態(tài)模量明顯降低而損耗因子大幅度增加。圖9 聚酯簾線受周期性應(yīng)變作用的幅度對(duì)生熱速率的影響圖11 聚酯簾線受周期性應(yīng)變作用的幅度對(duì)動(dòng)態(tài)模量E的影響圖10 聚酯簾線受周期性應(yīng)變作用的幅度對(duì)損耗因子tg的影響要更真實(shí)地考察簾子線的粘彈行為對(duì)輪胎性能的影響，應(yīng)進(jìn)行大應(yīng)變幅度的粘彈行為試驗(yàn)。該試驗(yàn)有兩種方法：一是利用大應(yīng)變動(dòng)態(tài)粘彈儀；二是利用能自動(dòng)控制簾線拉伸回復(fù)并自動(dòng)記錄任意周期內(nèi)拉伸、回復(fù)、損耗能量的CRE型材料試驗(yàn)機(jī)，這種試驗(yàn)機(jī)

32、在相應(yīng)的廠家使用極為普及，因此用這種試驗(yàn)機(jī)更有現(xiàn)實(shí)意義?；w簾線的滯后性是指作為粘彈性材料的化纖簾線在受到拉伸作用時(shí)其應(yīng)變相對(duì)于應(yīng)力的不同步性。在大應(yīng)變下，簾線受到的應(yīng)力即使是隨時(shí)間呈正弦變化，其應(yīng)變也是非正弦變化，這是非線性粘彈行為的表現(xiàn)。簾線的力學(xué)性能滯后性的宏觀表現(xiàn)是生熱，生熱對(duì)輪胎的耐久性有不利影響。由于應(yīng)變滯后于應(yīng)力，簾線在受到周期性的拉伸回復(fù)作用時(shí)，其拉伸曲線與回復(fù)曲線并不重合（理想虎克彈性材料的拉伸回復(fù)曲線完全重合），而是形成一個(gè)封閉的月牙狀的圈形，稱(chēng)之為滯后圈。從拉伸回復(fù)試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖（見(jiàn)圖12）上，可以得出如下信息：簾線在動(dòng)態(tài)下的塑性變形，在每一周期內(nèi)，簾線回復(fù)到應(yīng)力為

33、零時(shí)，其應(yīng)變并不為零。這個(gè)應(yīng)變就是簾線產(chǎn)生的塑性變形。在多周次試驗(yàn)中，每一周期相對(duì)于前一周期的塑性變形增加量呈逐漸減少之勢(shì)，第一周期的塑性變形最大。每個(gè)拉伸回復(fù)周期內(nèi)的拉伸功、回復(fù)功在數(shù)值上等于拉伸曲線、回復(fù)曲線下方至橫坐標(biāo)軸所形成圖形的面積，這兩塊面積之差即滯后圈的面積在數(shù)值上就是簾線在該周期內(nèi)的損耗功。生熱速率，損耗功以生熱形式散發(fā)，損耗功與拉伸回復(fù)的變化頻率之積即為單位時(shí)間的生熱。損耗因子：損耗功與拉伸功之比即為損耗因子。 圖12 定負(fù)荷拉伸-回復(fù)曲線在實(shí)際操作中，拉伸回復(fù)試驗(yàn)可用兩種方法進(jìn)行：在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)或在一定的應(yīng)變范圍內(nèi)。在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，若通過(guò)足夠多的周次的試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)

34、簾線的塑性變形逐步積累（每一周次內(nèi)新增的塑性變形逐漸減小，而積累的塑性變形逐步增加，但增長(zhǎng)速率逐漸減小，最后幾乎達(dá)到平衡，即幾乎不再產(chǎn)生新的塑性變形），最后因簾線由于多次拉伸作用破壞了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以至抵抗不了拉伸力的作用而被破壞。定伸長(zhǎng)往復(fù)拉伸試驗(yàn)曲線如圖13所示，這種試驗(yàn)的特點(diǎn)是每周次內(nèi)變形相同，但拉伸應(yīng)力隨試驗(yàn)周次增加逐漸減小，損耗功也越來(lái)越小。到足夠多的周次后，損耗功幾近為零，類(lèi)似彈性材料的行為。此時(shí)可以認(rèn)為簾線幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)被破壞了，見(jiàn)圖14。圖13 定伸長(zhǎng)往復(fù)拉伸曲線圖14 定伸長(zhǎng)往復(fù)拉伸試驗(yàn)應(yīng)力與試驗(yàn)周次的關(guān)系輪胎胎肩部位的簾線比胎側(cè)和胎冠部位簾線的應(yīng)變幅度大，因此其粘彈性損失10倍于

35、后兩個(gè)部位的簾線，胎肩部位簾線的生熱情況亦如此。Y.D.Kwon等人研究了不同結(jié)構(gòu)輪胎及輪胎不同部位簾線的滯后行為，結(jié)果匯總于表3。表3 不同結(jié)構(gòu)輪胎、輪胎不同部位簾線的滯后損失部位輪 胎 類(lèi) 別簾線應(yīng)變幅度/橡膠應(yīng)變幅度簾線對(duì)總生熱的 貢 獻(xiàn)輪 胎 負(fù) 荷 的 影 響輪胎速度的影響胎側(cè)斜交乘用胎均很小89%輕型載重胎1/1050%負(fù)荷增加，簾線生熱貢獻(xiàn)率提高速度提高，簾線生熱貢獻(xiàn)率提高乘用子午胎>1/10負(fù)荷增加，簾線與橡膠的應(yīng)變幅度均提高，簾線的生熱高于橡膠胎冠斜交乘用胎1/585%，簾線生熱速率七倍于橡膠負(fù)荷增加，簾線與橡膠的應(yīng)變幅度均提高輕型載重胎<1/550%乘用子午胎二

36、倍于輕型載重子午胎10%簾線、橡膠的生熱損失對(duì)負(fù)荷不敏感近年來(lái)，M.J.otto、E.Th.Steyn和F.Elkink對(duì)包括芳綸簾線在內(nèi)的各種纖維簾線的滯后生熱性能做了系統(tǒng)的研究，他們認(rèn)為輪胎在使用中的溫度取決于載荷和速度，也隨輪胎種類(lèi)而異。載重胎的胎肩部位溫度可達(dá)130，多層胎體輪胎由于普遍存在的超載超速狀況，實(shí)際溫度可能還要超過(guò)這個(gè)溫度。載重胎內(nèi)簾線生熱對(duì)輪胎溫度升高的貢獻(xiàn)率超過(guò)50%，乘用胎中這個(gè)比例稍低些。因此，研究高溫狀態(tài)下簾線的滯后生熱性能對(duì)指導(dǎo)輪胎設(shè)計(jì)有意義。他們還研究了溫度對(duì)滯后生熱的影響，發(fā)現(xiàn)半結(jié)晶的錦綸和聚酯簾線的生熱由于存在玻璃化轉(zhuǎn)變而對(duì)溫度有極強(qiáng)的依賴(lài)性，生熱均在玻璃

37、化轉(zhuǎn)變溫度附近出現(xiàn)峰值， 水平大體相同，區(qū)別主要是峰值出現(xiàn)的溫度和該峰的寬窄即出現(xiàn)峰值的溫度范圍。芳綸在整個(gè)試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的生熱接近恒定，低于聚酯和錦綸簾線生熱的1/51/15。人造絲的生熱稍有增加。盡管半結(jié)晶的纖維簾線在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上生熱降低，但簾線長(zhǎng)度卻有明顯增加，這是由于分子的相互作用在溫度提升時(shí)下變得更加薄弱，而簾線長(zhǎng)度增加則使分子鏈取向度提高，并使動(dòng)態(tài)模量變得更高和生熱稍有降低，僅有部分的伸長(zhǎng)是由于分子鏈的滑動(dòng)而引起的，見(jiàn)圖15。 圖15 各種纖維輪胎簾線在動(dòng)態(tài)載荷（常溫?cái)嗔褟?qiáng)力的7%-15%）下的生熱圖15 不同品種簾線在不同溫度下的滯后損耗功荷蘭AcordisAKZO公司的F

38、rits Elkink通過(guò)研究找到了不同品種纖維的簾線在不同溫度下的損耗功的變化規(guī)律，結(jié)果見(jiàn)圖16。發(fā)現(xiàn)熱塑性纖維（有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）簾線都有一使損耗功出現(xiàn)峰值的溫度，玻璃化溫度越低，峰值溫度越低。熱固性的人造絲、芳綸簾線在任何溫度下其損耗功變化不大，這就是兩種材料適宜作為高性能輪胎骨架材料的原因。圖16 不同品種簾線在不同溫度下的滯后損耗功.3纖維骨架材料的耐疲勞性能盡管采用常規(guī)的試驗(yàn)方法可以對(duì)纖維骨架材料的物理性能做出評(píng)價(jià)， 但在很多時(shí)候還不足以對(duì)纖維骨架材料在輪胎等橡膠制品內(nèi)的性能做出準(zhǔn)確、完整的評(píng)價(jià)。所以有時(shí)還需進(jìn)行橡膠制品的試驗(yàn)，然而這種試驗(yàn)程序復(fù)雜，成本高且費(fèi)時(shí)。因此人們多年

39、來(lái)一直在研究不同的試驗(yàn)方法以對(duì)橡膠制品內(nèi)的纖維骨架材料的性能做出更有價(jià)值的評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)出了不同的簾線耐疲勞試驗(yàn)方法及相應(yīng)的試驗(yàn)裝置。這些試驗(yàn)方法及裝置按被測(cè)簾線的狀態(tài)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是單純檢測(cè)簾線的耐疲勞性，即被測(cè)簾線處在空氣介質(zhì)中進(jìn)行試驗(yàn)；另一類(lèi)是被測(cè)簾線以橡膠為介質(zhì)即制成簾線橡膠復(fù)合體試樣進(jìn)行試驗(yàn)。這兩類(lèi)評(píng)價(jià)簾線的耐疲勞行為的試驗(yàn)方法屬動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法。 由于纖維骨架材料的耐疲勞性能試驗(yàn)除受到纖維固有性能的影響，還受橡膠的影響。所以同許多破壞性試驗(yàn)方法相仿，纖維骨架材料的疲勞性能試驗(yàn)受多種因素影響，諸如捻度、浸漬材料的種類(lèi)和附膠量及橡膠的性能等因素都會(huì)對(duì)纖維骨架材料的疲勞行為有重大影響。因此僅靠

40、某一種疲勞試驗(yàn)方法還不可能對(duì)纖維骨架材料在橡膠制品內(nèi)出現(xiàn)的所有疲勞應(yīng)力或疲勞應(yīng)變做出評(píng)價(jià)。為此，人們發(fā)明了各種不同型式的纖維骨架材料疲勞性能試驗(yàn)機(jī)及其各自相應(yīng)的試驗(yàn)程序。一種試驗(yàn)裝置僅能對(duì)纖維骨架材料的壓縮疲勞、拉伸疲勞、壓縮拉伸復(fù)合疲勞、屈撓疲勞等行為中的某一種做出評(píng)價(jià)，要全面了解纖維骨架材料的耐疲勞性能，應(yīng)進(jìn)行不同試驗(yàn)方法的試驗(yàn)以對(duì)簾線的耐疲勞性能做出綜合、全面評(píng)價(jià)。簾線的耐疲勞性能對(duì)橡膠制品的使用性能特別是使用壽命有直接影響。目前常用的評(píng)價(jià)簾線耐疲勞性能的試驗(yàn)方法為簾線彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，其測(cè)試原理是使簾線（或線繩）在一定的負(fù)荷下，通過(guò)一對(duì)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輥使之反復(fù)彎曲疲勞，試驗(yàn)的負(fù)荷及頻率可在

41、一定范圍內(nèi)給定。試驗(yàn)可以進(jìn)行到試樣斷裂，以試樣斷裂時(shí)的疲勞周期數(shù)表征簾線（或線繩）的疲勞性能；也可以在對(duì)試樣進(jìn)行一定次數(shù)的疲勞后，以試樣的強(qiáng)力保持率表征簾線（或線繩）的疲勞性能。該試驗(yàn)機(jī)如圖所示：圖17. 往復(fù)式簾線彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)示意圖 1. 上夾持器 2. 負(fù)荷檢測(cè)機(jī)構(gòu) 3. 試樣彎曲輥 4. 下夾持器和負(fù)荷砝碼 此外簡(jiǎn)單介紹幾種簾線“在橡膠內(nèi)”疲勞性能試驗(yàn)方法及相應(yīng)的試驗(yàn)裝置。Mallory膠管試驗(yàn)：該試驗(yàn)的試樣為橡膠膠管，被測(cè)簾線沿與膠管軸平行的方向以一定的密度固定在膠管內(nèi)并與內(nèi)、外層橡膠硫化為一個(gè)整體。為阻止膠管充氣后周向膨脹，沿周向纏繞低變形的簾線。圖17 Mallory管性疲勞試驗(yàn)

42、機(jī)示意圖該試驗(yàn)的裝置及原理如圖18所示，膠管兩端被固定于方向互相垂直的兩根軸上：一根為實(shí)心主動(dòng)軸，另一根為空心從動(dòng)軸，后者與一氣泵相通以給膠管充氣。試驗(yàn)時(shí)，膠管被彎成900并轉(zhuǎn)動(dòng)，膠管內(nèi)的被測(cè)簾線每轉(zhuǎn)動(dòng)一周要經(jīng)歷拉伸壓縮的交替作用，因此，簾線在這種疲勞試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)時(shí)受到的是拉伸壓縮疲勞作用。圖18 Mallory管型疲勞試驗(yàn)機(jī)示意圖U.S膠管試驗(yàn)： 這種試驗(yàn)的基本原理與Mallory膠管試驗(yàn)基本相同，不同之處是此種試驗(yàn)機(jī)的主動(dòng)軸與氣泵中心軸線處于直線狀態(tài)，主動(dòng)軸不是直接帶動(dòng)膠管而是帶動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，被測(cè)膠管被固定在轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣。試驗(yàn)時(shí)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)而帶動(dòng)膠管旋轉(zhuǎn)。兩種拉伸壓縮疲勞試驗(yàn)機(jī)工作時(shí)膠

43、管的中心軸線都呈彎弧狀，但Mallory法的膠管軸線位置是固定不變的，而U.S膠管法的膠管軸線弧線形狀不變但在試驗(yàn)時(shí)以試驗(yàn)機(jī)軸線為軸旋轉(zhuǎn)。U.S膠管式疲勞試驗(yàn)機(jī)的裝置及工作原理見(jiàn)圖19。圖19 美國(guó)橡膠管型疲勞試驗(yàn)機(jī)示意圖上述兩種膠管法簾線耐疲勞性能試驗(yàn)方法中，被測(cè)簾線隨膠管每轉(zhuǎn)動(dòng)一周都要經(jīng)受一次拉伸壓縮作用，由于合成纖維簾子線存在力學(xué)滯后行為，因此這種外界作用于簾線的反復(fù)拉伸壓縮作用將使一部分作用于簾線的能量以熱能形式散發(fā)，在固定膠料成分的前提下，測(cè)試簾線的溫度生高情況，可對(duì)簾線的力學(xué)滯后性能做出相對(duì)評(píng)價(jià)。Goodrich盤(pán)形疲勞試驗(yàn)：這種試驗(yàn)的試樣是一塊矩形橡膠試片，中間夾著沿矩形長(zhǎng)邊方向

44、平行排列的被測(cè)簾線。試驗(yàn)機(jī)的中心是兩塊傾斜的盤(pán)，盤(pán)的中心分別連著一根主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的軸線不在同一條直線而是互成一定角度。由于兩根轉(zhuǎn)動(dòng)軸呈折線排列，所以當(dāng)試驗(yàn)機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)且兩塊盤(pán)在通過(guò)上、下位置時(shí)其之間的間距不同，從而對(duì)試樣施加拉伸、壓縮作用。試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)?zāi)z片的兩條短邊分別緊固在兩個(gè)盤(pán)上，膠片內(nèi)的被測(cè)簾線隨試驗(yàn)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一周要經(jīng)歷拉伸、壓縮的交替作用。這種試驗(yàn)的裝置及試驗(yàn)原理見(jiàn)圖20。圖20 Goodrich盤(pán)型疲勞試驗(yàn)機(jī)示意圖由于此種試驗(yàn)中被測(cè)簾線只受拉伸、壓縮的交替作用而不象前邊兩種試驗(yàn)中的試驗(yàn)條件那樣苛刻（簾線被彎曲，膠管充內(nèi)壓），因此在此種試驗(yàn)中，被測(cè)簾線

45、不易斷裂損壞。通常以經(jīng)歷一定拉伸壓縮交替作用次數(shù)（試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)軸總轉(zhuǎn)數(shù)）后從膠片中解剖出簾線的強(qiáng)力保持率來(lái)對(duì)不同簾線的耐拉伸壓縮疲勞性能作相對(duì)評(píng)價(jià)。圖21 Firestone壓縮疲勞試驗(yàn)機(jī)示意圖Firestone壓縮屈撓疲勞試驗(yàn)在該種試驗(yàn)方法中，試樣為一兩層平行排列的簾線組成的外面覆以橡膠的帶狀試片，兩層簾線中一層為被測(cè)簾線，另一層為鋼絲簾線。此種試驗(yàn)的原理是將試片繞過(guò)一根軸并將兩端緊固，由于鋼絲簾線在試驗(yàn)載荷下不能被拉伸而使橡膠層和處于橡膠內(nèi)的被測(cè)簾線處于被壓縮狀態(tài)。試驗(yàn)裝置及原理見(jiàn)圖21。Dunlop疲勞試驗(yàn)圖23 德墨西亞（De Mattia）屈撓疲勞試驗(yàn)機(jī)示意圖圖22 Dunlp疲勞試驗(yàn)機(jī)

46、示意圖此種試驗(yàn)的裝置及工作原理見(jiàn)圖22。試片為一環(huán)形橡膠簾線復(fù)合體，試片內(nèi)有五層包覆了橡膠的簾線，從內(nèi)層開(kāi)始計(jì)數(shù)第二層和第五層簾線為被測(cè)簾線。被測(cè)簾線在試驗(yàn)中沿環(huán)形試片的長(zhǎng)度方向受拉伸作用，簾線的排列密度根據(jù)需要確定。環(huán)形試片在兩個(gè)輪（主動(dòng)輪與從動(dòng)輪各一）間被拉伸。通常是將試片運(yùn)轉(zhuǎn)給定時(shí)間，之后取出兩層被測(cè)簾線并測(cè)試其剩余強(qiáng)力，以剩余強(qiáng)力高低考核其耐疲勞性能。顯然此種方法中被測(cè)簾線經(jīng)受的是拉伸屈撓作用，試驗(yàn)后強(qiáng)力保持率越高的簾線，相對(duì)耐疲勞性能越好。德墨西亞（De Mattia）屈撓疲勞試驗(yàn)這種試驗(yàn)的試樣是一橡膠塊，被測(cè)簾線沿膠塊長(zhǎng)軸方向平行排列，膠塊的兩端牢牢固定于試驗(yàn)機(jī)上。這種試驗(yàn)方法考察

47、的是簾線耐曲屈撓疲勞性，試驗(yàn)后被測(cè)簾線的強(qiáng)力保持率越高，其相對(duì)耐屈撓疲勞性能越佳。這種試驗(yàn)方法的原理及相應(yīng)的試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖23。上述六種簾線耐疲勞性能試驗(yàn)方法中，第1、2、3種測(cè)試簾線的耐拉伸壓縮疲勞性能，第4種測(cè)試簾線的耐壓縮屈撓疲勞性能，第5種測(cè)試簾線的耐拉伸屈撓疲勞性能，最后一種方法主要反映簾線的耐屈撓疲勞性能。簾子線的耐疲勞性能實(shí)質(zhì)是其高聚物結(jié)構(gòu)（熱固性還是熱塑性纖維、剛性分子鏈還是柔性分子鏈）、粘彈性（滯后性）等性能在動(dòng)態(tài)作用下的綜合反映，對(duì)輪胎的耐久性有直接影響。簾子線的耐疲勞性能主要是纖維材料固有特性，由分子結(jié)構(gòu)決定：分子鏈柔性越強(qiáng)，耐疲勞性越好；反之，分子鏈剛性越強(qiáng)，耐疲勞性越差

48、。人們可以做的改善其耐疲勞性能的工作有兩點(diǎn)：第一是調(diào)節(jié)纖維單絲的線密度：耐疲勞性能好的纖維（如錦綸），其單絲線密度可增大，耐疲勞性能差的纖維（如芳綸、人造絲），應(yīng)降低其單絲線密度；第二是調(diào)節(jié)簾子線的捻度：在一定的范圍內(nèi)提高捻度可以改善其耐疲勞性能， 通常耐疲勞性能好的纖維加工成簾線時(shí)，捻度可稍低，而耐疲勞性能差的纖維加工成簾線，捻度應(yīng)較高。.4簾線彎曲剛度簾線受到橫向力F作用產(chǎn)生彎曲變形，彎曲變形撓度與簾線E、I值之積成反比，E為纖維材料在彎曲作用下的彈性模量，N/tex，I為簾線或纖維的斷面慣性矩，cm4，定義Rf=EI，稱(chēng)之為簾線或纖維的彎曲剛度。彎曲剛度與輪胎的胎面磨耗、操縱性能及滾動(dòng)阻

49、力有關(guān)。簾線的彎曲剛度越強(qiáng)表明其抗彎曲性能越好。為便于比較定義1tex線密度的纖維材料的彎曲剛度為相對(duì)彎曲剛度。常用纖維材料的相對(duì)彎曲剛度（10-7N·cm2）為：人造絲31.2，聚酯58.2，維尼綸29.4，錦綸6-13.2，錦綸66-13.8。 輪胎簾子線的耐沖擊性能高速行駛中的輪胎受到?jīng)_擊作用會(huì)使簾子線遭到破壞引起輪胎的損壞。輪胎簾子線在高溫、高速狀態(tài)下的變形量、拉伸強(qiáng)力和斷裂功等物理性能與常溫、低速下的性能大不相同。用試驗(yàn)方法確定簾子線的耐沖擊性能是現(xiàn)代高速輪胎設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。簾子線的耐沖擊性能是其強(qiáng)度、拉伸變形量與斷裂功等性能的綜合反映，試驗(yàn)室模擬沖擊試驗(yàn)就是以極快的應(yīng)

50、變速率檢測(cè)簾線的力學(xué)性能來(lái)評(píng)價(jià)其耐沖擊性能。與耐疲勞性能相仿，簾線的耐沖擊性能實(shí)際也是它的纖維高聚物分子結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。在宏觀物理性能方面，斷裂功能較全面地反映簾線的耐沖擊性能。同樣，通過(guò)調(diào)節(jié)簾線捻度等措施，可以在一定程度上改善簾線的耐沖擊性能。簾線的斷裂功系指簾線在被拉伸過(guò)程中，外力為拉斷簾線對(duì)簾線所做的功，即簾線在被拉伸至斷裂過(guò)程中吸收的能量。 簾線的斷裂功取決于簾線的強(qiáng)伸性能強(qiáng)度與變形性能，也與簾線的長(zhǎng)度、線密度成正比。為便于相互比較，引入了斷裂比功的概念，即單位長(zhǎng)度、單位線密度的簾線的斷裂功。斷裂比功單位為N/tex或cN/dtex。簾線的斷裂功和斷裂比功是其柔韌性的度量參數(shù)，美國(guó)ASTM

51、標(biāo)準(zhǔn)將斷裂比功命名為韌度（toughness），可在一定意義上表征簾線的耐沖擊性能，與輪胎的抗沖擊性能和使用壽命相關(guān)。 簾線的耐熱性輪胎等橡膠制品在制造和使用過(guò)程中受高溫作用（硫化、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)生熱等），簾線在浸漬熱處理過(guò)程中也受高溫作用，因此，纖維骨架材料的耐熱性能對(duì)橡膠制品的性能有直接影響?？梢詮膬蓚€(gè)方面考察簾線等纖維骨架材料的耐熱性能：一是其干熱收縮；二是受高溫作用后簾線等纖維骨架材料物理性能（主要是強(qiáng)伸性能）的下降程度。 熱塑性合成纖維受到熱作用時(shí)，溫度超過(guò)一定值后回產(chǎn)生收縮，這就是合成纖維的熱收縮。熱塑性合成纖維之所以有熱收縮，是由于在纖維制造過(guò)程中，為使纖維獲得良好的物理性能，曾在紡絲后

52、進(jìn)行拉伸，即在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上、軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)溫度之下對(duì)纖維施加張力使之伸長(zhǎng)，纖維高聚物分子鏈重新排列和取向，當(dāng)溫度冷卻到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之下后，纖維分子鏈的排列狀況穩(wěn)定下來(lái)。但由于拉伸作用使纖維分子產(chǎn)生了回縮應(yīng)力，一旦溫度超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、外力低于收縮應(yīng)力作用時(shí)，纖維分子就會(huì)重新排列形成收縮。簾線的熱收縮與下述幾個(gè)因素有關(guān)： 纖維材料：熱塑性纖維有明顯的熱收縮現(xiàn)象，而熱固性纖維則基本沒(méi)有或極低。 長(zhǎng)絲紡絲工藝條件：牽伸比及紡絲牽伸的熱歷史。牽伸比越大，纖維的熱收縮也越大；紡絲牽伸溫度越低或作用時(shí)間越長(zhǎng)，纖維的熱收縮越低，反之亦然。 簾線浸漬熱處理工藝條件：拉伸比大小及熱定型溫度高低、時(shí)間長(zhǎng)短

53、對(duì)簾線的干熱收縮率大小有影響，拉伸比大，干熱收縮也大，反之亦然。 簾線的熱收縮性能是其尺寸穩(wěn)定性的主要指標(biāo)之一。目前，考核纖維骨架材料的干熱收縮性能主要通過(guò)干熱收縮儀來(lái)測(cè)試。見(jiàn)圖24。圖24 干熱收縮儀高溫作用下的纖維骨架材料物理性能的下降程度取決于纖維材料、溫度高低和作用時(shí)間長(zhǎng)短三個(gè)因素。纖維材料的耐熱性（指受熱作用后強(qiáng)度下降）以芳綸和人造絲纖維為最好，芳綸受200作用48小時(shí),強(qiáng)度僅損失10%；人造絲被加熱到180,強(qiáng)度損失不大；聚酯纖維在150作用168小時(shí)后,強(qiáng)力保持率為70%；錦綸纖維的耐熱性更差；維尼綸纖維的耐熱性最差。纖維骨架材料受高溫作用時(shí)，溫度越高、作用時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度損失越大

54、；反之亦然。輪胎簾子線在用纖維材料耐熱性（受熱后強(qiáng)度損失）的順序是：150以下，聚酯<芳綸<棉纖維<人造絲<錦綸<維尼綸。160以上時(shí)，芳綸的耐熱性最好。3.1.5 輪胎簾子線的捻度對(duì)性能的影響捻度對(duì)簾線或線繩的多項(xiàng)物理性能有影響，因此，世界上眾多的骨架材料制造商至今未對(duì)究竟給簾線（或線繩）加多大捻度才能使各項(xiàng)物理性能取得最佳結(jié)果得出一致意見(jiàn)。一般地講，隨捻度增加簾線（或線繩）的強(qiáng)力、初始模量、耐往復(fù)拉伸疲勞性能下降（強(qiáng)力在一定捻度內(nèi)隨捻度增加提高，超過(guò)一定捻度后再提高捻度會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)力下降）；斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功和耐壓縮疲勞性能則隨捻度增加而提高。對(duì)于不同纖維材料，分子鏈剛性越強(qiáng)的纖維（如芳綸、聚酯、人造絲）越應(yīng)取較大捻度，而對(duì)柔性分子鏈的纖維（如錦綸、維尼綸）應(yīng)取相對(duì)低的捻度。Kemmnitz等人在這方面做了廣泛的研究試驗(yàn)工作，得出如下結(jié)論： 加捻程度與簾線強(qiáng)力的關(guān)