簾線及其與橡膠粘合

1、簾線及其與橡膠的粘合1第一節(jié) 纖維材料1.1輪胎纖維材料的使用現(xiàn)狀 2001年美國輪胎簾線的組成(%)帶束層材料車型市場鋼絲 芳綸 尼龍乘用、輕卡原裝9721替換胎9910胎體材料乘用原裝9820替換胎9820子午輕卡原裝10000替換胎9820斜交輕卡原裝00100替換胎2207821.2輪胎纖維材料的發(fā)展歷程 充氣輪胎織物的演變簾線時間簡述愛爾蘭亞麻1888短纖維/沒有黏性, 昂貴棉花（正方形）1900短纖維/沒有黏性,低成本棉花（簾線）1920同上,低重量鋼絲（歐洲)1937首先在子午胎上使用, 為了黏合而鍍銅人造絲1938黏膠纖維, RFL/NR 簾子布尼龍1947拉伸簾布，為得到高的

2、拉伸強度進行熱處理, 用RFL/VP-SBR 增加黏性鋼絲（美國）1955鍍黃銅提高黏性聚酯1962拉伸簾布，為得到高的拉伸強度進行熱處理, 2 步法增強黏性, 異氰酸鹽/RFL玻璃纖維1967在單絲上用RFL 增強黏性芳綸1974特殊的 RFL/VP-SBR 增粘人造絲1975高彈性人造絲聚酯（二代）1982低收縮鋼絲1980年代高滲透黏合/防腐蝕聚酯（三代）1995高模量/低收縮鋼絲1990年代高彈性. 新拉拔和纏繞(e.g., BETRU)Pplyethylene naphthalate1990-2000s潛在的新的輪胎織品，還沒有商業(yè)化31.3表征纖維材料的常用術(shù)語 4纖維： 在纖維軸

3、方向上有高的強度、長度至少大于直徑 100倍的一種材料。單絲： 輪胎簾線的最小的連續(xù)單元。紗線 ： 經(jīng)進一步處理的絲線，通常從噴嘴直接聚集，輕輕扭轉(zhuǎn)(例如.，每英寸0.3圈)和纏繞到輥子上，經(jīng)過其他一些工序捻合形成簾線。簾線：由兩個或多個紗線經(jīng)扭轉(zhuǎn)而形成的結(jié)構(gòu)。經(jīng)線：沿纖維軸縱長方向的簾線。5旦尼爾： 紗線的線密度單位，被定義為9000米長度的克數(shù)。 因此，旦數(shù)越大，強度越強。例如，2000旦尼爾紗線據(jù)推測在為1000旦尼爾紗線的兩倍。分特： 在SI單位制中的線性密度(部分地)，被定義為在10,000米長度的重量的克數(shù) 6捻： 每單位長度的紗線或簾線的360轉(zhuǎn)數(shù)，例如每英寸10轉(zhuǎn)或每10cm

4、40轉(zhuǎn)。捻向： 垂直拿著的繩子，從頂向下如果螺旋按順時針方向轉(zhuǎn)動的為“S”，逆時針方向被命名為“Z”。平衡簾線： 如果一束紗線和形成的簾線有相同轉(zhuǎn)向則被命名平衡簾線。捻度：捻度是用于鋼簾線結(jié)構(gòu)的測量。7強度： 按一定拉伸率拉伸簾線所需的負荷，即給定簾線的破斷力。輪胎簾線的強度用牛頓或磅遠比Mpa常用的多。由于確定一束纖維的斷面比較困難，纖維抗拉強度有時用psi來報告：psi=12800 (比重) (每旦尼爾的克數(shù))彈性： 輪胎的強度常常被作為每分特或每旦尼爾來報告，這個值作為相等重量的簾線的強度。當比較相似比重簾線的時候，它是有用的。舉例來說，在子午胎上計算尼龍和鋼絲簾線的時候，計算在哪兒使用

5、相等容量遠比在哪兒使用相同重量的簾線更加實用。81.4 輪胎簾線的作用承受負荷，保持氣壓為制動和驅(qū)動提供力為均勻、駕乘、處理提供尺寸均一性保持耐久性，防止損傷和沖擊 輪胎簾線是一個輪胎的骨架部件，它決定輪胎的形狀，承擔輪胎的負荷，封閉內(nèi)部氣壓。它們必須提供在汽車加速、制動時輪胎承受的周向和側(cè)向力，乘坐舒適性，尺寸穩(wěn)定性（均勻性），和駕車手感（平順性）。它們也必須提供耐損傷、疲勞、沖擊的性能而提高耐久性能。9輪胎對簾線的要求-對直徑的大長度，長的單絲-高的軸向剛度和強度-好側(cè)向靈活性(低抗彎剛度)- 在軸向可以扭轉(zhuǎn)其它單絲- 可以扭轉(zhuǎn)，輪胎設計時防止簾線經(jīng)常受到壓縮10輪胎胎體簾線的性質(zhì)尺寸穩(wěn)定

6、性：低的收縮, 沒有污斑, 沒有長期伸長高拉伸強度、高拉伸模量 低的彎曲模量高耐久 ：疲勞抵抗力強, 低生熱,與橡膠的高粘合, 強的抗氧化，抗熱能力 高沖擊：抵抗 沖擊和變形高速時的低滯后損失11輪胎帶束層簾線的性質(zhì)高拉伸強度、高拉伸模量高剛度超高拉伸模量高壓縮模數(shù)高的橡膠粘合耐化學腐蝕12選擇輪胎簾線的依據(jù)簾線的化學成分；每單位長度和重量的成本（輪胎成本）；旦：單絲長度和強度；簾線結(jié)構(gòu)：紗線層數(shù)；簾線捻度；在每層上單位長度簾線的數(shù)目；輪胎簾線數(shù)目；13輪胎5種主要簾線單絲的性質(zhì) 14輪胎5種簾線材料的相對表現(xiàn)15輪胎上簾線使用的普遍評價聚酯 聚酯是乙二醇和對苯二荃樹脂的聚合物，經(jīng)改良后被稱為

7、DSP-PET，大約提高了50%的模量和降低了50%的收縮，接近人造絲的尺寸穩(wěn)定性。它已經(jīng)成為乘用胎和小型卡車輪胎的良好選擇。 聚酯必須小心地設計它的黏性體系和胎體橡膠化合物，以防止在使用中性能惡化。聚酯簾線不適合在高承載和高溫度下使用，在卡車、航空器和賽車上，超過120C聚酯的性能迅速下降。 16輪胎上簾線使用的普遍評價人造絲 自從人造絲提高了凝固和熱處理技術(shù)，輪胎簾線的強度增長了300%，其低收縮、高模量良好的粘合特性使它成為乘用車輪胎的最優(yōu)選擇。 但相對于聚酯的高成本和對資源的浪費，人造絲已經(jīng)逐漸失去了市場。在歷史上，人造絲被使用于卡車，但由于尼龍的高強度和沖擊力的優(yōu)勢而被尼龍所代替。人

8、造絲被用于低檔胎，在乘用車翻新胎的使用上得到發(fā)展。17輪胎上簾線使用的普遍評價尼龍 尼龍是脂肪族多醯胺的一個常用術(shù)語，有兩個品種應用于輪胎：尼龍6和尼龍66。 兩種材料有相似的特性，但尼龍6相對便宜些，但在惡劣溫度下對濕氣和受抗拉強度的損失更加敏感。尼龍簾線經(jīng)早期模量處理后，強度提高25-50% 。 它低的模量和低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度使它作為帶束層材料不被接受，然而作為裝飾、乘用把手卻是非常重要的。例如在乘用車輪胎上，尼龍有韌性、耐沖擊，有高的強度和低的熱疲勞。再例如，在中重型卡車、除路裝備和航空器上，尼龍是基本的材料。在子午胎上，與鋼絲簾線或芳綸用于帶束層一起被用到胎體上。18輪胎上簾線使用的普

9、遍評價芳綸 芳綸是芳族聚酰胺，其最主要的是做承重材料。芳綸有非常高的強度、高模量、和低的伸長率。 相對高昂的成本降低了它作為子午胎帶束層上的應用。它被應用到重量相對重要的場合，比如航空輪胎的帶束層或者是高速輪胎的胎體上。與鋼絲簾線相比，芳綸更能在運輸帶上做多層骨架材料。但是，在胎體的承重能力上，芳綸必須作為單層使用。 在承重的環(huán)境下，芳綸低的伸長率將防止外層胎體受到傷害，因此，把它放在內(nèi)層保持壓力。這降低了作為內(nèi)層承受的力量，但是，嚴肅的說，內(nèi)層的早期損壞是由于芳綸惡劣的動態(tài)疲勞所致。191.5 輪胎簾線的制造紡絲紡絲捻合浸漬紡絲烘烤打卷包裝20 單絲的生產(chǎn)過程是融化紡絲（尼龍和聚酯）和溶液紡

10、絲（人造絲和芳綸）熔融紡絲 熔融聚合物被填充、擠壓推動通過大量的小孔，沿正方向的位移精確地推到螺桿末端通過噴絲頭。擠壓出的熔融單絲由原先的長度被伸展25倍同時經(jīng)過冷空氣冷卻。這束固體擠出物經(jīng)處理后形成紗線，然后經(jīng)冷拉牽引到滾筒上。經(jīng)過拉的過程單絲伸長率達到了百分之幾百而單絲仍然在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上。這個過程通過晶度取向增強了強度和模量，減少了斷裂伸長率。最后的拉拔結(jié)構(gòu)，晶度取向獲得了材料高模量。 控制的喂料率和拉拔速度對于單絲的形成與否是必須的。最后，單絲經(jīng)聚集、纏繞，貯藏成輥便于后續(xù)工序加工和簾線生產(chǎn)。形成標準紗線成品和高模量的簾線，經(jīng)拉拔后模量有2-4倍的提高而斷裂伸長率在10-20%的范

11、圍。輪胎簾線的制造紡絲21溶液紡絲 人造絲和芳綸沒有固定的融化溫度，而必須溶解后擠出形成單絲。集中的解決辦法是通過噴嘴濕法凝固或干法凝固。單絲經(jīng)空氣干燥后沒有拉拔就獲得高的伸展。芳綸由于高的強度性質(zhì)，人造絲的彈性經(jīng)過凝結(jié)改良獲得了3倍進展。22輪胎簾線的制造簾線組合23加捻效果 捻度對輪胎簾線來說是非常重要的。 a、高的捻度使簾線在壓力下不易散開，低的捻度使簾線象棒子一樣繃直，容易散開。 b、捻度增加，彈性下降，壓力下的疲勞性能提高，每條胎的成本增加。在形變過程中收縮迅速，彈性和抗疲勞穩(wěn)定性隨著捻度的增加而降低。 c、在輪胎的結(jié)構(gòu)上如果沒有捻度，簾線將出現(xiàn)松散、摩擦，在壓力狀態(tài)下受到損傷。簾線

12、在壓力下的疲勞表現(xiàn)在輪胎的胎側(cè)受到高的應力和應變上面。 24紡織簾線的干燥, 烘烤和熱處理溫度(C)簾線干燥烘烤設定溫度人造絲120-175175-260150-175尼龍120-175225-240180-245聚酯120-175240-250210-245芳綸120-175240-250230-26025簾線與橡膠粘合 強調(diào)簾線粘合的主要目的是避免簾布粘合表面、膠片粘合表面和粘合劑本身的分離。在簾線的制造過程中通過恰當?shù)慕葸^程來實現(xiàn)這一目的。粘合劑的浸泡和烘烤與簾布的拉伸和放松過程緊密相連 26間苯二酚甲醛膠乳浸漬系統(tǒng)(RFL) RFL在20世紀40年代得到了廣泛使用，與尼龍和人造絲一起

13、應用到輪胎產(chǎn)業(yè)中。 在浸漬中，間苯二酚和甲醛提供了一個極強的極性聚合物與極性的輪胎簾線黏合，而乳汁的橡膠組分提供了與橡膠良好黏合的物質(zhì)。 27人造絲和尼龍的浸漬 RFL被人造絲和尼龍完全使用 。 一般來說，間苯二酚和甲醛混合成溶液存放24個小時，共混后將簾線拉緊浸漬。浸漬配方包含2 -5%的固體量，附著量被控制在大約6 - 8%，然后簾線被拉緊后烘烤。為了防止影響?zhàn)ず狭?，進行簾線的濕潤以清除斑點是必須的。為了得到好的黏合和密實度，良好的浸漬滲透是非常重要的，2-3層的滲透是最佳優(yōu)選。 28 對聚酯和芳綸的浸漬采用標準RFL是較不易反應的，必須進行預處理以獲得良好的黏著力。 普遍做法是使用一個多

14、級浸洗的過程。 簾線在一種易反應的化學制品的水溶液中首先被浸洗，例如環(huán)氧化物，丙三醇或異氰酸鹽等與少量潤濕劑一起給定附著量。 經(jīng)過拉緊烘烤過程，簾線再用標準RFL進行最后的烘烤和放松，然后進行浸洗，其中每一步的處理時間通常為30-60秒。聚酯和芳綸的浸漬 29質(zhì)量管理 浸漬配方、附著量、處理條件和所有影響?zhàn)ず系囊蛩乇仨氝M行優(yōu)選，嚴格的質(zhì)量管理制度一經(jīng)建立，必須實施。 必須避免的問題有：簾線濕潤不充分，附著量不足，膠粘劑剝落，熱處理過程的過度烘烤，這些情況中的任一個都可能減少附著力。如果簾線與橡膠一起存放或運輸，處理后的簾線必須免受氧化亞氮（油熱法烤箱使用氣體）、曝曬、濕氣或者臭氧的侵蝕。 簾線

15、通常用聚丙烯布料和黑聚乙烯薄膜密封保存。 30第二節(jié) 鋼絲簾線鋼絲簾線的要求A、有一定硬度、高模量、高強度帶狀材料， B、在適當彎曲剛度下具有高強度和高壓縮硬度， C、良好的抗疲勞強度及其與橡膠的粘合性能。 31描寫鋼絲簾線結(jié)構(gòu)的術(shù)語 鋼絲簾線由單絲、股、線、外纏絲組成單絲一根鋼簾線的基本要素是單根優(yōu)良鋼絲線，直徑在0.150.38mm之間。股兩根和多根單絲組合而成。線一股鋼絲用來做最終的產(chǎn)品，或者通常情況是由股與股或單絲纏繞而成。外纏絲單根細絲通常直徑0.15mm纏繞包裹鋼線，保持緊密。32單絲、子線、簾線、外纏絲1、單絲；2、股；3、簾線；4、外纏絲33描寫鋼絲簾線特性的術(shù)語1鋼簾線直徑測

16、量鋼簾線最大和最小直徑算出平均數(shù)（mm）2線性密度單位長度鋼簾線質(zhì)量（g/m）3破斷力破壞鋼簾線要達到力（N）4抗拉強度破壞單絲單位面積的力（Mpa）5捻距任意股或線組成部件完成360度旋轉(zhuǎn)軸距。標準范圍是2.5mm到25mm。反向扭轉(zhuǎn)。6捻向Z和S方向被確定在纖維工業(yè)（見表3.3）7彎曲剛度在規(guī)定載下抗彎曲能力。彎曲剛度取決于細絲直徑和鋼簾線結(jié)構(gòu)。34單絲的加工 盡管單絲制造成本高，然而更高強度單絲可以得到更強或者更輕的等強度的帶束層，從而一個輪胎總體成本可能降低。 使用硼砂潤滑處理過的56mm直徑棒通過碳化鎢的模具拉拔，使直徑縮小到13mm。鋼絲通過熱處理（鉛淬火鋼絲）以消除內(nèi)應變和改變鐵

17、碳晶相組織結(jié)構(gòu)，從而使鋼絲得到最大抗拉強度。再進行電鍍，先鍍銅，再鍍鋅，熱處理是金屬相互擴散產(chǎn)生黃銅鍍層（含銅量63/70和含鋅量37/30）。黃銅鍍層更利于拉拔獲得最終直徑為0.150.4mm單絲，并且是鋼繩與橡膠粘合的一個決定性因素。黃銅鍍層最后厚度大約為0.10.7微米。拉拔模具必須無毛刺以防止刮傷黃銅鍍層，否則當接觸水汽或橡膠化學藥品時，可能在銅與鐵之間出現(xiàn)腐蝕問題。35典型單絲的抗拉強度 單絲含碳量%抗拉強度Mpa直徑0.2mm直徑0.35mm正常拉伸0.730002600高拉伸0.834003000超高拉伸0.936503400特高拉伸0.964000365036鋼簾線結(jié)構(gòu)識別 一

18、個輪胎簾線的完整定義是由鋼簾線的結(jié)構(gòu)，捻距和捻向，產(chǎn)品類型。 鋼簾線完整描述公式： 股1（N*F）*D+股2（N*F）*D+股3（N*F）*D+ N=股數(shù) F=單絲數(shù) D=單絲直徑 注：當是N或F=1簡單結(jié)構(gòu)，1可以不寫，假如幾股單絲直徑相同時，D僅僅需要最后標明，外纏通常單獨標記。 37幾例常用簾線結(jié)構(gòu) 1 x 2 x0 .30mm1 x 3 x .20mm + 6 x .35mm3 + 9 + 15 x .22mm + 1 x .15mm 7 x 7 x .22mm 38鋼簾線產(chǎn)品類型Lang氏捻鋼絲簾線 (LL) 股線的捻向與簾線的捻向相同，是一種關(guān)閉式鋼絲簾線。高伸長鋼絲簾線(HE)是一種變形的Lang氏捻鋼絲簾線，股線間呈松散狀態(tài)且可相對移位。這種簾線適合較大的舒展，當使用在子午胎的防護層上時能夠有