1、子午线轮胎用原材料 性能要求及成品检测 目 录 1 对原材料质量首要的要求 2 子午线轮胎用天然橡胶 3 子午线轮胎用合成橡胶 4 子午线轮胎半成品部件的性能要求 5 子午线轮胎的成品检测 对原材料质量首要的要求 子午线轮胎的生产， 与斜交轮胎相比， 除要求生产厂的装备、 工艺控制、 生产管理和测试水平要有较大提高外，对所用原材料品种、质量控制和 应用技术也提出了更为严格的要求。 使用性能稳定、均匀一致的高质量原材料，是生产高质量子午线轮胎的 重要保证条件之一。 子午线轮胎用天然橡胶 .总的要求及包装 (1) 胶块应无木材、金属、纤维、石料等之类的外来物。 (2) 橡胶必须基本上无模压，但表面
2、上的干燥模痕不受此限。橡胶中离散的斑点虽 无限制，但不容许有“原始的” （未干燥）橡胶。 (3) 颜色等级鉴别 (4) 每一块胶用 0.4 cm厚的聚乙烯塑料布包装。每块胶周围放白色的聚乙烯塑料布条，用红色字母写上等级号。包装好的胶块放在适合的托架上，每层用 0.08/0.10mm厚的红色聚乙烯塑料布隔开。 注:在某些使用开炼机塑炼的地方， 胶块需要用 0.08/0.10mm厚的聚乙烯塑料布包装， 以便卸袋，在某些情况下，如果适合，也可以要求用滑石粉处理胶块。 (5) 每一胶块重33.3 kg (6) 胶块规格680mmX 340mmX 150/180mm (7) 标准托架规格1425mmX1
3、100mm (8) 收到的橡胶必须无由于非橡胶组合分（例如篦麻油）腐烂造成的有害气味。 *聚乙烯要求符合下列技术条件：熔点 105以下，比重 0.92和溶解指数最小 2.0。 . 标准橡胶的规格 子午线轮胎最常用的天然橡胶是标准橡胶TSR 10和TSR 20。 天然橡胶由于综合性能良好，可以单独使用，制作各种橡胶制品，也可 与其他合成橡胶并用，以改进其他橡胶的性能，如成型粘性，拉伸强度， 撕裂强度等，从而提高橡胶制品的全面性能。 天然橡胶生胶强度和自粘性好，胎胚形状易保持。轮胎越大，天然橡胶 比例越高。 天然橡胶的绝大多数物理机械性能都比较好，尤其是耐撕裂、弹性、耐 寒性和工艺加工性能优异，是
4、一种综合性能最好的橡胶。 表1 TSR的级别 原材料 特征 级别 控制黏度 CV 浅色橡胶，具有规定的颜色指数 L 全鲜胶乳 无规定黏度或颜色 WF 生胶片或凝固的混合 胶乳 无规定黏度或颜色 5 无规定黏度 10或20 胶园凝胶和/或生胶 片 控制黏度 10CV或20CV表2 TSR的技术要求（ISO 2000：2003） 级 别 性能 CV L WF 5 10 20 10CV 20CV 检验方法 颜色标识 绿 绿 绿 绿 褐 红 褐 红 留在45m 筛网上的杂质/% （质量分数），最 大值 0.05 0.05 0.05 0.05 0.10 0.20 0.10 0.20 ISO 249 灰分
5、/%（质量分 数），最大值 0.5 0.5 0.5 0.6 0.75 1.0 0.75 1.0 ISO 247 氮含量/%（质量分 数），最大值 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 ISO 1656 挥发分含量/%（质 量分数），最大值 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 ISO 248:1991 (烘箱法1005 ) 塑性初值（P 0 ）， 最小值 30 30 30 30 30 ISO 2007 塑性保持率 （PRI） ， 最小值 60 60 60 60 50 40 50 40 ISO 2930 拉维邦颜色指数， 最大值 6 ISO 4
6、660 门尼黏度， ML(1+4)100 605 ISO 289-1 制胶原料见表1。 有关各方商定的其他黏度值。 这些级别的黏度未被规定，因为其可能发生改变，例如，由于老化和加工。然而，该黏度在 生产端一般控制在65(+7,-5) 的范围，或有关方面商定的其他黏度值。 . 标准橡胶的优点 与传统生产的烟片胶相比，标准橡胶(颗粒胶)的优点是 (1) 使用生胶理化性能分级， 合理区分和判别天然橡胶的内在质 量； (2) 机械化程度高，生产周期短； (3) 颗粒胶的粒子小，大大增加了与片状胶相比的干燥面积，既 缩短周期又易控制质量； (4) 采用烧油或煤热风干燥，代替木材熏烟，既节约木材，也保 护
7、了森林资源和生态环境。 表3 标准中国橡胶（SCR) 技术要求（GB/T 8081-1999） 各级橡胶的极限值 恒黏胶 （SCR CV） 浅色胶 （SCR L） 5 号胶 （SCR 5） 10 号胶 （SCR 10） 20 号胶 （SCR 20） 50 号胶 （SCR 50） 性 能 颜色标志 绿 绿 绿 褐 红 黄 检验方法 留在 45 筛上的杂质含量 /%(质量分数)， 最大值 0.05 0.05 0.05 0.10 0.20 0.50 GB/T 8086 塑性初值，最小值 30 30 30 30 30 GB/T 3510 塑性保持率，最小值 60 60 60 50 40 30 GB/T
8、 3517 氮含量/%（质量分 数） ，最大值 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 GB/T 8088 挥发分含量/%（质量 分数） ，最大值 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 GB/T 6737 灰分含量/%（质量分 数） ，最大值 0.6 0.6 0.6 0.75 1.0 1.5 GB/T 4498 颜色指数，最大值 6 GB/T 14796 门尼黏度， ML(1+4)100 655 GB/T 1232 可按用户要求生产其他黏度级别的恒黏胶。 3 子午线轮胎用合成橡胶 3.1 总的说明和包装： 1)所供材料的包装应合理。 2)所供材料应洁净，同时无外杂质。 3)每
9、包胶的重量不得超过制造厂规定重量 2%。 4)每块胶应用不分解的聚乙烯塑料薄膜打包，其塑料熔点115 ，比重 0.925，厚度为0.05mm，当使用产品标号塑料条时，此聚 乙烯塑料必须具有与打包胶块用的材料相似的性能。 5)胶块和容器应清楚地标明内装聚合物品种和制造日期。 6)交货应在生产之日起的12天到8个月之间进行。 7)每次装运货应寄送“质量检验报告”。 3.2 合成橡胶的门尼粘度 对于合成橡胶来说，门尼粘度是一项重要的技术指标，它关系到胶料的 分散性和物理机械性能。 合成橡胶的门尼粘度指标公差一般是5，最好是 3，供应商应尽力 将波动范围控制在 3内。连续三次提供给一个厂的产品门尼值超
10、过最 高指标，则应考虑对此供应商进行重新评价。 3.3 丁苯橡胶（SBR） 目前我国轮胎工业中采用的丁苯橡胶主要是乳聚丁苯橡胶ESBR 1500 和充油乳聚丁苯橡胶ESBR 1712。 由于充油后改善了加工性能，生胶强度高(相对于合成胶而言)，且保持 原聚合物的物理机械性能，硫化胶滞后损失小，生热低，耐磨性好，有 好的牵引性能和抗湿滑性等。且充油后产量增大，成本降低。 乳聚丁苯橡胶具有较好的综合性能，它的物理机械性能、加工性能都接 近于天然橡胶，其中耐磨、耐热、耐老化、永久变形和硫化速度等特性 优于天然橡胶。 表4 丁苯橡胶 SBR 1500 技术要求 (优级品) 项 目 指 标 试验方法 挥
11、发分，% 0.60 GB/T 6737-1997 热辊法 灰分，% 0.50 GB/T 4498-1997 A法 有机酸，% 5.007.25 皂，% 0.50 GB/T 8657-2000 A法 结合苯乙烯，% 22.524.5 GB/T 8658-1998 生胶门尼粘度 ML（1+4）100 4757 GB/T 1232.1-2000 混炼胶门尼粘度 ML （1+4） 100 88 GB/T 1232.1-2000（使用 ASTM IRB No.7） 表5 丁苯橡胶 SBR 1712 技术指标 (优级品) 项 目 指 标 试验方法 挥发分，% 0.60 GB/T 6737-1997 热辊法
12、 总灰分，% 0.50 GB/T 4498-1997 方法 A 有机酸，% 3.905.70 皂，% 0.50 GB/T 8657-2000 结合苯乙烯，% 22.524.5 GB/T 8658-1998 油含量，% 25.329.3 SH/T 1718-2002 生胶门尼粘度 ML（1+4）100 4454 GB/T 1232.1-2000 混炼胶门尼粘度 ML（1+4）100 70 GB/T 1232.1-2000 ASTM IRB No.7 丁苯橡胶是不饱和橡胶，其分子结构中双键含量比天然橡胶低，且因为 苯环的存在减少了双键的活性，所以与天然橡胶相比，丁苯橡胶硫化速 度较慢，胶料不易焦烧
13、或过硫，有较好的耐热、耐氧、耐臭氧、耐日光 老化等性能。 丁苯橡胶分子链侧基中带有庞大的苯环， 分子链的柔顺性差， 内摩擦大， 因此，丁苯橡胶的弹性、强度、耐屈挠龟裂、耐撕裂、耐寒性等不如天 然橡胶。特别是制品在多次变形时生热较大，在加工过程中压延、压出 变形较大，较难加工，且胶料粘着性较差，贴合成型较困难，但与天然 橡胶相比，丁苯橡胶有较好的耐磨性和耐透气性。 丁苯橡胶的物理机械性能和工艺加工性能的不足之处， 可以通过调整配 方和工艺条件，或与天然橡胶并用而得到改善。 溶液聚合丁苯橡胶在国内一些轿车子午线轮胎厂已逐步使用， 但用量与 国外相比仍较小。它的特点是使高速轮胎在保持较好抗湿滑性的同
14、时具 有较低的滚动阻力，适应了近年来对轮胎的绿色环保要求。特别是充油 溶聚丁苯橡胶，在轿车子午线轮胎胎面橡胶的使用，可提高白炭黑的用 量以取代炭黑，大大降低了轮胎的滚动阻力，虽目前用量小，但前景十分看好。 3.4 高顺式聚丁二烯橡胶（BR） 目前我国子午胎中采用的是BR9000。 耐磨性好是顺丁橡胶的最大特点。 顺丁橡胶的耐磨性，随轮胎使用条件苛刻程度的提高而明显增加。在道 路平直、气温较高而使用条件不苛刻的情况下，顺丁橡胶胎面胶的耐磨 性，与丁苯橡胶胎面胶相近。 顺丁橡胶用作胎面胶的主要缺点是抗掉块能力差，工艺性能不佳，抗湿 滑性能差。因此实用中经常用天然橡胶或丁苯胶与它并用。 表6 顺丁橡
15、胶 BR 9000 技术要求(优级品) 性能项目 指 标 试验方法 挥发分，% 0.50 GB/T 6737 热辊法 总灰分，% 0.20 GB/T 4498 方法 A 生胶门尼粘度 ML（1+4）100 454 GB 1232.1 混炼胶门尼粘度 ML（1+4）100 65 GB 1232.1 3.5 卤化丁基橡胶（CIIR或BIIR） 用于轮胎的内衬层(有内胎)或气密层(无内胎)。 轮胎工业中采用的卤化丁基橡胶主要是氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶， 它们均具有空气透过性低的特点，广泛应用于轮胎的气密层配方中，随 卤化丁基橡胶用量的增加，轮胎的气密性能越好。对于无内胎轮胎采用 卤化丁基橡胶能起到
16、保压和保护胎体的作用；对有内胎轮胎主要起保护 胎体免受空气中的氧和水份的侵蚀作用。 表7 几种橡胶对水蒸气的相对透过性 100天然橡胶 1.00 70卤化丁基橡胶/30天然橡胶 0.100 100卤化丁基橡胶 0.04 卤化丁基橡胶配方一般具有下列特点： (1)易焦烧，因此要求排胶温度低，并在终炼阶段加入ZnO (2)自粘性差，一般采用混合树脂做增粘剂 (3)自硫化强，在配方中采用低硫或无硫配方 (4)硫化胶强度低，采用烷基二硫化物能显著提高其物理性能，但成本 较高。 此外， 国外一些公司也采用一些具有支化结构的卤化丁基橡胶能够改变 其工艺性能， 压片的平展性好， 但有焦烧时间和硫化速度不稳定
17、的缺点。 3.6 高顺式异戊二烯橡胶（IR） 替代NR，混炼胶门尼值低，加工性能好，化学成分与天然胶 相同，生胶强力低。高粘度的粘合配方(子口加强层)采用此胶 有效改进加工性能。由于异戊橡胶纯度高，灰分和凝胶含量较 低，因而质地均匀。异戊橡胶容易塑炼，压出的半成品收缩小， 硫化时胶料流动性好。用于轮胎钢丝子口包布胶和胎圈钢丝挂 胶。 3.7 低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR ） 代替高顺式聚丁二烯橡胶，用于子午线轮胎的耐磨胶条(胎圈护胶)，工 艺性能好。 载重子午线轮胎的胎圈护胶，靠近轮辋，摩擦力大，要求有较好的形状 保持、 耐磨、 硬度高， 胶料的门尼粘度一般都较高。 以前采用高顺式BR， 以高
18、炭黑、低操作油配合等手段来保证胶料的门尼粘度，但生产时胶料 的加工性能较差，门尼粘度易发生波动。而LCBR具有相对分子质量分 布较窄、胶料填充能力大、炭黑混入时间短等特点，尤其是在加工过程 中门尼粘度降低较小，非常适合于子午线轮胎胎圈护胶的性能要求，在国外应用非常广泛。根据国内对国外各轮胎厂家的剖析报告，载重子午 胎基本采用全钢结构，胎圈护胶一般采用LCBR/NR并用，LCBR用量为 5090份。 4 子午线轮胎半成品部件的性能要求 子午线轮胎各部件的力学性能与斜交轮胎不同，其胶料性能要求也 有很大的差异。子午线轮胎在行驶中，胎体帘线无剪切应力，生热较低， 而胎面在滚动时移动和蠕动很小，这是子
19、午线轮胎和斜交胎胎面、胎体 不同之点。子午线轮胎的性能主要取决于带束层，而胎体对子午线轮胎 的性能影响不大，因此对带束层胶和胎肩胶性能要求较高。子午线轮胎 的薄弱点在胎肩和胎圈部分，要求胎肩胶与带束层结合牢固，胎圈部位 的三角胶条的性能应和设计要求很好协调。子午线轮胎的胶料配方种类 比斜交胎多，胶料的性能要求也比斜交胎高，其拉伸强度、定伸应力和 胶料的粘着性尤为主要。 4.1 胎面胶 子午线轮胎的胎面胶性能要求和斜交轮胎有些不同。子午线轮胎在 滚动时，胎面与地面的移动或蠕动很小，牵引力和侧向力较高。不同胶 种对子午线轮胎磨耗性能的影响不像斜交胎那样敏感。提高天然胶使用 比例，可改善胶料的抗切割
20、、耐撕裂和粘着性。由于子午线轮胎生热较 低，故可采用超耐磨炭黑和中超耐磨炭黑等粒径小的炭黑，以提高胎面 胶的耐磨和抗撕裂性能。载重子午胎面胶的硬度可低些，炭黑用量可少 些。而轿车子午胎由于时速较高，为提高其稳定性，应适当提高胎面的 硬度，因而可适当增加炭黑用量，硫磺用量也可以适当提高一些。 表 8 子午线轮胎胎面胶配方示例 单位：质量份 载重子午胎胎面胶 轿车子午胎胎面胶 原材料 NR NR/SB R NR/BR NR/BR /SBR NR NR/ BR/SBR NR 100 70 80 50 100 60 SBR - 30 - 30 - 20 BR - - 20 20 - 20 氧化锌 5
21、4 5 5 5 5 硬脂酸 4 3 2.5 2 3 2 防老剂 4020 - 1.5 - 2 - - 防老剂 4010NA 1 - 2.5 2 2.5 1.5 防老剂 RD 1 1.5 1.5 1 - 0.8 防老剂 BLE 1 - - - - - 石蜡 1.2 - - - - - 微晶蜡 - 1 - - - - ISAF 45 45 - - 65 55 HAF - - 55 55 - - 补强树脂 - - - - - 2 芳烃油 - 6 3 11 9 6 松焦油 4.5 - - - - - 促进剂 NOBS 0.45 0.9 0.9 - 0.8 - 促进剂 CZ - - - - - 1.1
22、促进剂 DZ - - - 1.3 - - 防焦剂 CTP 0.2 - - 0.2 - - 硫化剂 DTDM 0.5 2 1.8 1.6 - 1.4 硫黄 1.5 2 1.8 1.6 - 1.4 不溶性硫黄 - - - - 3.0 - 合计 165.35 164.9 172.2 181.1 188.3 174.8 4.2 胎侧胶 子午线轮胎胎侧柔软，使用伸长变形大，经受的曲挠疲劳比斜交胎 严重，但剪切应变小。其胶料要有优异的耐曲挠性和耐热氧臭氧老化性 能，拉伸强度较高，伸长率大，而且胶料的粘着性要好。为提高胎侧胶 的耐曲挠性和耐老化性，可在天然胶中并用顺丁橡胶、三元乙丙橡胶和 氯化丁基橡胶。 顺
23、丁橡胶的并用量以 3050质量份为宜。 防老剂以 4010、 4010NA、4020 和 BLE 或 AW、RD 并用，并配以微晶蜡 12 质量份， 总用量可适当提高一些。补强体系可用高耐磨炭黑或中超耐磨炭黑和快 压出炭黑或通用炭黑并用，用量为 4050质量份。 表 9 载重和轿车子午线轮胎胎侧胶配方示例 单位：质量份 载重子午胎胎侧胶 轿车子午胎胎侧胶 原材料 NR/B R NR/B R NR/B R NR/B R NR/EPD M/CIIR NR/CIIR/ BR NR 50 50 60 50 50 50 BR 50 50 40 50 - 15 EPDM - - - - 20 - CIIR
24、 - - - - 30 35 氧化锌 3 3 5 5 5 5 硬脂酸 2 2 2 1.5 2 1.5 防老剂 4010NA 2.5 2 2.5 1.5 1.5 1 防老剂 BLE 1.5 - - 1 1 1 防老剂 RD - 1.5 1.5 - - - 微晶蜡 1 1 - 1 1 1 HAF 25 25 55 15 45 15 FEF 25 25 - 35 - 35 促进剂 NOBS - 0.6 0.8 1.2 - - 促进剂 DM - - - - 0.8 1.0 促进剂 TMTD - - - - 0.6 0.6 促进剂 DZ 0.9 - - - - - 高芳烃油 6 5 6 6 5 5 Mg
25、O - - - - 0.5 - 硫黄 1.2 1.2 2 1.4 0.5 0.5 合计 168.1 166.3 174.8 168.6 162.9 166.6 4.3 带束层胶 带束层是子午线轮胎的关键部件，其胶料包括带束层钢丝帘布胶、 胎肩垫胶、带束层间垫胶（带束层端部夹胶） 4.3.1 带束层钢丝帘布胶 带束层的骨架材料，除轿车子午线轮胎可采用高模量的纤维帘线 外，一般均采用钢丝帘线。由于帘线的模量高，胶料的定伸应力也要高， 这样才能减小胶与帘线间的剪切变形。胶与钢丝帘线的粘合力是子午线 轮胎的关键技术之一，不仅要求在常温静态下有良好的粘合力，而且在 动态、高温、潮湿老化后仍要能保持良好的
26、粘合力。影响粘合水平的配 方因素有以下几个。 （1）促进剂的品种 诱导期长的促进剂，比如次磺酰胺类促进剂， 具有最高的粘合水平。因为焦烧时间长，硫化过程中胶料的流动充分， 有利于和帘线表面充分接触并向帘线间隙渗透，因此其粘合性提高。研 究发现，湿度对橡胶与黄铜的粘合影响较大；不同促进剂对水分的敏感 性也不同。试验结果表明，促进剂 DZ和 NOBS是较好的品种。 （2）氧化锌和硬脂酸的用量 氧化锌能提高橡胶和钢丝帘线的粘 合，粒度要求为 0.10.2 m。其用量一般不少于 5 质量份，但用量不易 过大，否则会在粘合界面形成过多的 ZnS，使粘合水平大大下降。硬脂 酸对氧化锌、黄铜与硫磺反应速率有
27、显著影响，并进而影响镀铜钢丝和 橡胶的粘合，因而其用量一般不超过 2 质量份。 （3） 填充补强体系 采用 HAF或 ISAF 炭黑对提高带束层胶料的撕裂性能和拉伸强度有利；胶料粘合力则随炭黑用量增加而增大，在炭黑 用量为 5060质量份时达到最大值。 （4）增粘剂的选用 增粘剂是提高橡胶和镀铜钢丝帘线粘合性的重 要组分，常用的增粘剂有钴盐和镍盐，如 Manobond 680C、Manobond C-16、 Manobond CP-216、 Cabolt polyborosilicat、 Cabolt Naphleneli、 Nice polyborosilicali 等。其作用是提高蒸汽和潮
28、湿老化后的粘合水平，钴盐 增粘剂的用量在 0.2质量份左右较好。 （5）使用不溶性硫黄 为防止硫黄在混炼胶表面喷霜而影响胶料的 粘合性，带束层胶常用不溶性硫黄。在使用不溶性硫黄时，应注意： 存放温度不超过 4050；存放地附近不能有胺类原材料；混炼温 度不超过 95；混炼胶存放时间不能太长，而且要放在低温、低湿度 的地方，否则不溶性硫黄会自动转化为可溶性硫黄，进而引起混炼胶喷 霜。 对粘合有利的硫黄用量应高于 3 质量份，橡胶和黄铜粘合的必要条 件之一是硫化交联网络中存在多硫键。 （6）软化剂用量适当 有利于配合剂在胶料中的分散，但其用量过 多不利于粘合。一般软化剂可用到 5 质量份。 （7）
29、使用防焦剂 这对改善粘合有利。 4.3.2 胎肩垫胶 由于子午线轮胎带束层边缘剪切变形大，为保护带束层不致因冲击 应力而产生脱层，因此在带束层的两侧胎肩部端各置一块胎肩垫胶。该 胶可吸收和转移来自胎面肩部的外应力，使带束层的弧度和胎面基本保 持平行， 减少钢丝帘线的弯曲变形； 还可使胎肩平缓地过渡到胎侧部位， 避免了因厚度突然变化而引起肩部胶料的疲劳损坏。胎肩垫胶应具有弹 性高、生热低、拉伸强度大、耐老化性和抗疲劳性好。一般选用天然橡 胶，配以 3540质量份的炭黑来满足其性能要求。 4.3.3 带束层端部夹胶 带束层的端点是没有镀铜的裸露钢丝，与橡胶的粘合性差。大中型 子午线轮胎的带束层数多
30、，为了减少层间端点的摩擦和剪切应变，在带 束层端部间置一硬度较高的垫胶，以防端部在经受较大应力的情况下， 产生松动、脱粘、端头松散等问题。加上带束层端部夹胶，不仅可提高 层间粘合力，而且还起到了固定端点、防止端部位移的效果，减少了肩 部层间脱空损坏的危险。 该胶料应具有较高的定伸应力和硬度，以及良好的耐热、耐老化性， 并与带束层粘合力高。胶料以天然橡胶为主体材料，配以较高用量的炭 黑，使其硬度（邵尔 A）达到 80 度以上，并采用钴盐或间甲的增粘体 系以提高其粘合力。 表 10 带束层胶配方示例 单位：质量份 原材料 带束层帘布胶 带束层端部夹胶 胎肩垫胶 NR 100 100 100 氧化锌
31、 6 5 10 硬脂酸 1.5 2.0 1.5 防老剂 4020 1.5 1.5 1.0 防老剂 BLE - - 1.0 HAF 50 25 - FEF - 20 - GPF - - 20 SRF - - 20 芳烃油 6 6 - 松焦油 - - 5 钴盐 1.5 1.0 - 促进剂 DZ 0.8 1.0 - 促进剂 NOBS - - 0.6 不溶性硫黄 3.5 3.5 2.6 合计 170.80 165.0 161.7 4.4 胎体胶 子午线轮胎的胎体胶料包括胎体帘布胶、油皮胶或气密层胶。 4.4.1 胎体帘布层胶 胎体帘布层有两种：一种是钢丝帘线胎体，一种是纤维帘线胎体。 子午线轮胎帘布胶
32、料与斜交胎不同，其胎体层间的剪切应力应变小，因 此生热较低。但成型时胶料经受的拉伸应力比斜交胎高，因而未硫化胶 应具有较大的强度和自粘力，否则容易引起帘线间的胶被拉断和布层间 的脱层。硫化胶则应具有较高的拉伸强度和定伸应力，较好的耐疲劳、耐老化性能，特别是橡胶与钢丝帘线的粘着力非常重要。胶料配方主要 使用天然橡胶，配以细粒子炉黑以提高胶料的定伸应力和强神强度，并 选用适当的增粘体系。其他配合剂选用原则与带束层胶相同。 4.4.2 油皮胶、气密层胶 子午线轮胎的油皮胶和胎体帘布层胶一样，在成型中经受膨胀时容 易开裂，因此胶料的强度应比斜交胎高，含较率也应高一些，不宜使用 再生胶。 无内胎轮胎用气
33、密层替代油皮胶，除起到保护帘布层的作用外，主 要是放轮胎内所充的气体渗透。气密层胶应具有优异的耐气透性和耐老 化、 抗疲劳性能， 未硫化胶料要有较高的强伸性能以适应成型时的膨胀、 气密层配方可用卤化丁基橡胶或卤化丁基橡胶与天然橡胶并用。硫化体 系用硫磺、促进剂 DM 和 TMTD 并用。补强剂以快压出炭黑或通用炭 黑为主。 表 11 子午线轮胎胎体胶料配方示例 单位：质量份 胎体帘布层胶 气密层胶 原材料 钢丝 帘布 胶 聚酯 帘布 胶 尼龙 帘布 胶 人造 丝帘 布胶 CIIR CIIR/NR 油皮 胶 NR 100 90 93 100 - 20 100 SBR - 10 7 - - - -
34、 CIIR - - - - 100 80 - 均匀剂 40MS - - - - 7 10 - 氧化锌 6 3 5 5 3 3 5 硬脂酸 2 2 2 2 2 2 2.5 防老剂 4010NA 2 - 1 1 - - 1 防老剂 BLE 1 2 1 1 - - 1 FEF - - 20 25 - - - GPF - 30 25 13 60 55 25 HAF 45 5 - - - - 20 松香 - - 1 - - - - 松焦油 6 3 3 3 - - 5 环烷油 - - - - 8 - - 粘合剂 A 3 0.8 - 1 - - - RE 树脂 3 0.6 - 0.5 - - - 酚醛树脂
35、- - - - 4 8 - MgO - - - - 4 8 - 促进剂 NOBS - - 0.8 0.9 - - 0.8 促进剂 DZ 1.2 - - - - - - 促进剂 TMTD - 0.03 0.03 - - - - 促进剂 DM - 1.2 - - 1.5 1.5 - 硫黄 - - - - 0.5 0.5 2.6 不溶性硫黄 3 2.5 2.6 2.6 - - - 合计 172.2 150.13 161.43 155.0 186.15 181.5 162.94.5 胎圈各部件的胶料 子午线胎圈各部件的构造复杂，部件比斜交胎多。胎圈部位在轮胎 滚动阻力时承受周期性的压缩与伸张应变大，因
36、此对胎圈胶料性能要求 较高。胎圈胶料包括三角填充胶、子口护胶和钢丝圈胶。 4.5.1 三角填充胶 三角填充胶的作用主要是加强胎圈。子午线轮胎胶芯的尺寸比斜交 轮胎的胶芯粗大，要求其胶料的硬度大，耐热老化，抗曲挠疲劳，与帘 布层粘着性好。 大中型载重子午线轮胎的三角填充胶，分为上下两种胶料。下部分 胶料以提高硬度为主，可用天然橡胶或其他合成橡胶并用，填充细粒子 炭黑或增硬剂，使胶料的邵尔 A 硬度达到 8085度。上部分胶料硬度较 低，应具有一定的耐曲挠疲劳性、撕裂强度和良好的粘着性。可采用天 然橡胶与顺丁橡胶并用，填充细粒子炉黑。 轻型载重轮胎和轿车轮胎的三角填充胶，不需上下两部分复合的胶 芯
37、，而只用单一胶芯即可。胶料硬度保持在 80 度左右。必须使用不溶 性硫磺。 用于全钢子午线轮胎的三角填充胶，其硫黄用量应与钢丝帘线胶的 硫黄用量相协调，否则会产生硫黄迁移而影响粘合力。 4.5.2 子口护胶 子口护胶是保护子午线轮胎胎圈部分免受轮辋磨损的部件，要求胶 料具有高硬度、耐磨性好以及较好的耐老化和抗曲挠龟裂性能。配方可 用全天然橡胶或天然橡胶与顺丁橡胶、丁苯橡胶并用，硫化体系应保持 足够的硫化诱导期，与相接部件的硫化速度相近。其他配合剂与高硬度 的下胶芯基本相同，但要求尺寸稳定性好。 4.5.3 钢丝圈胶 子午线轮胎钢丝圈受的引力比斜交轮胎大 50%70%，要求胶料与 钢丝牢固粘合，
38、钢丝圈的钢丝不能松散，以免钢丝圈强度降低。配方中 可采用较高的硫黄用量和填充剂，以获得高硬度。可用氧化锌或铅盐， 例如油酸铅，来提高粘合力。 表 12 钢丝圈各部件胶料配方示例 单位：质量份 三角填充胶 子口护胶 原材料 上胶芯 下胶芯 单一胶 芯 NR/BR NR 钢丝圈 胶 NR 100 70 70 70 100 80 BR - 30 30 30 - 20 氧化锌 5 5 4 5 5 10 硬脂酸 2 2 3 2 3 1 防老剂 4010NA 1 1 1.5 1.5 0.5 - 防老剂 BLE 1 1 1 1.5 1 2 HAF 30 35 - 35 55 - FEF 30 35 - 35
39、 - - SPF - - 70 - - 70 天然气槽黑 - - - - 20 - 陶土 - - - - - 100 松焦油 5 - - - 5 3 芳烃油 - 6 6 4 - - 沥青 - - - - - 3 苯甲酸 - 3.5 3 3 - - 氧化铁红 - - - - - 8 促进剂0.7 0.6 1.4 0.6 - 0.9 NOBS 促进剂 DZ - - - - 0.9 - 防焦剂 CTP - 0.1 - - 0.1 - 环烷酸钴 - - - - - 3 不溶性硫黄 2.8 2.8 3 2.5 6 7 合计 177.5 192.0 192.9 190.1 196.5 307.9 5 子午
40、线轮胎的成品检测 随着生活水平的提高，人们对汽车的高速性、舒适性、环保性和行 驶的安全性等都提出了越来越高的要求。这些要求与轮胎的质量和性能 密切相关。要提高轮胎的质量和性能，不但要从设计、制造工艺上进行 研究和改进，还要加强成品轮胎的质量控制和检测，像过去仅仅依靠检 查轮胎成品的物理机械性能是远远不够的，还必须发展轮胎成品的测试 方法和测试设备。 目前在国际上各大轮胎公司采用两类方法进行检验和研究轮胎的 性能和质量，一类是室内的标准检验项目及轮胎性能的测试；另一类是 在室外轮胎试验场进行的实用试验。其中室内测试又可分两种：即对轮 胎作常规的检验和质量分析研究。室外道路实验也有两种：一种是测定
41、 轮胎的道路性能，另一种是进行实际里程试验，测定轮胎的实际使用质 量。 5.1 成品质量检测 5.1.1 外观检测 成品轮胎的检测首先要看其外观是否合格，凡影响轮胎使用寿命的 外观缺陷，如外胎各部件间脱层、海绵状、钢丝圈严重上抽、钢丝断裂 和胎冠出边带有帘线等均为不合格产品。一般来说影响子午胎的外观质 量的因素有下列多种：胎冠圆周胶边不能过大，胎冠圆周出沟，花纹棱 角成圆形，花纹崩花，胎冠胎肩表面杂质印痕、气泡或损伤，胎侧重皮、 损伤、裂口和接头开，胎侧缺胶、杂志印痕和气泡，胎圈内测凹凸不平， 胎圈外侧露帘线、包布打褶翘起、破损、缺胶、重皮、裂口，胎圈宽窄 不一，胎趾出边，胎里帘线裂缝，胎里帘
42、线弯曲，胎里帘线断裂，胎里 凹凸不平、杂质印痕、内衬层接头开、露帘线，胎体或胎圈变形等。 5.1.2 X光检测 自 20世纪 60年代初开始技术先进国家已经应用 X光检测轮胎。到 70年代初，国际上对轮胎质量检测提出了新的要求，美国、前西德相继 研制并生产了轮胎 X光检测设备。 目前欧美国家的轮胎厂为检测轮胎内 部质量，都配备了自动或半自动 X光机，后者用于新产品的开发或轮胎 质量抽查；前者用于在生产线上逐条检查轮胎。 X光技术进行检验的目的是测定其内部结构的整体性。 轮胎 X光检 验系统能够探测到常见的缺陷有胎体帘布断线、帘线劈缝、交叉、接头 不好、胎圈材料分布等问题、带束级差及脱空、气泡等
43、。一般来说 X 光 检验系统可包括 4 个基本组成部分：X射线发生器，轮胎操纵或运输系 统，摄像系统及 X 射线防护室。因摄像系统的种类特别而使之在市场上 独成一体。摄像系统的目的是采集对象的影像并将其传送到用户接口设 备，供操作人员分析鉴别。 5.1.3 均匀性检测 均匀性是指在静态和动态条件下，轮胎圆周特性恒定不变的性能。 子午线轮胎的均匀性会影响车辆的乘坐舒适型、操纵稳定性和安全性。 当均匀性达不到要求时，即使汽车行驶路面较理想同样会发生跑偏、径 向跳动和侧向摆动的情况。子午线轮胎生产厂家应该把轿车轮胎的均匀 性检测作为产品质量控制的主要指标。轮胎的均匀性主要取决于径向 力、侧向力和锥度
44、效应力波动数值的大小。表示均匀性的指标有径向力 偏差 （RFV） 、 侧向力偏差(LFV)、 径向力偏差最高一次谐波 （RFVH-IST） 、 侧向力偏差最高一次谐波 （LFVH-IST） 、 侧向力偏移正方向 （LFD-CW） 、 侧向力偏移反方向（LFD-CCW） 、锥度效应（conicity） 、角度效应（ply steer） 。 RFV：反映胎冠的跳动力。过大会使汽车在行驶时颠簸、乘坐舒适 感差，影响其操纵性能。主要影响因素有胎面厚度不均匀、胎冠及带束 层上偏、 胎体冠部帘线疏密不均造成胎冠波动起伏较大、 胎面接头大等。 LFV：反映轮胎的摆动性。过大会使汽车在行驶过程中摇摆不定， 影
45、响操纵性能。主要影响因素有胎侧厚度不均、两条胎侧重量不一、胎 侧接头过大、冠部材料上骗等。 CONY：主要反映轮胎两肩受力的不同。过大会使汽车行驶时轮胎 左右摆动，汽车有被拉住的感觉，在高速行驶时容易发生事故。主要影 响因素有轮胎胎肩两边不对称、厚度不均、带束层偏歪等。 PLYS：主要反映出带束层的结构设计问题。帘线密度不均、带束层不平或厚度不均、存在剪切力等都会影响 PLYS值。 径向力偏差最高一次谐波和侧向力偏差最高一次谐波这两项性能和 径向力偏差、侧向力偏差对轮胎和汽车性能的影响基本相同，偏差值越 小越好。 侧向力偏移正方向及侧向力偏移反方向，通过这两项性能可计算出 轮胎的锥度和跑偏值。
46、 锥度=（LFDCW+LFDCCW）/2 角度=（LFDCWLFDCCW）/2 锥度和角度都与汽车的操纵性有关，但锥度的影响更为显著。锥度 值大，则在汽车行驶的操作中有被拉住的感觉。轮胎胎肩两边不对称、 胎肩厚度不均、带束层偏歪等都会使锥度值变大。而角度效应主要反映 出带束层的结构设计问题，如带束层帘线的密度、带束层弯曲时的不平 剪切力和带束层厚度不均都会影响跑偏。此外，在同一汽车上，轮胎带 束层的方向不同也会引起跑偏。 均匀性指标随着速度等级不同而不同，速度越高指标值越小。各厂 都有自己的均匀性指标。从均匀性试验的数值便可以判断子午胎的制造 工艺是否符合设计要求，并能分析子午胎存在的问题。
47、表 13 均匀性试验标准 轮胎类别 速度级别 RFV(N) LFV(N) CONY(N) 轿车轮胎 Q 200 140 140 S 180 140 140 H 160 120 120 轻载子午胎 200 140 140 5.1.4 静平衡检测 随着公路质量的提高，交通状况的改善，车辆的行驶速度也越来越 高。车辆以较高速度行驶时，若车轮不平衡则会引起车轮的上下跳动， 从而影响乘坐舒适性及操纵稳定性，增加驾驶员的劳动强度，严重时将 影响行车安全。若汽车长期在轮胎不平衡状态下行驶，将导致车轮快速 畸形磨损，并大大降低与车轮相关零件的使用寿命。 车轮平衡分为静平衡和动平衡。静平衡车轮的重心与旋转轴心在
48、同 一轴线上，停止转动时的位置是任意的；如果一个车轮每次停止转动时 的位置都是相同的，则说明该车轮是静不平衡的。静不平衡度的定义为轮胎重点处不均匀质量和其重心旋转轴距离的乘积。轮胎静不平衡的消 除方法，一般采用在轮辋边缘配置平衡校正块使得车轮自由转动停止时 可在任意位置。 5.1.5 动平衡检测 动平衡是指车轮转动过程中所表现出的现象。由于质量相对车轮的 对称面不对称，当车轮高速转动时就会左右摆动，这就是车轮的动不平 衡现象。 一般轮胎的动不平衡度采用车轮在自由旋转时产生的离心转动惯量 大小来测定。 测量轮胎不平衡量的试验机为轮胎专用的动平衡试验机。它采取测 量轮胎旋转时的不平衡离心力和力矩的
49、方式，求得轮胎的不平衡量和重 点位置角。 5.2 DOT安全标准检测项目 5.2.1 轮胎外缘尺寸 所选的样品轮胎必须在硫化后停放 24h 以上。同时，充气前，必须 在18-36室温下停放3h 以上。轮胎安装在标准轮辋上，并按轮胎层级 最大负荷所对应的气压充气（当规定单、双胎使用条件时，用单胎层级 最大负荷所对应的气压） 。 轮胎充气后， 在18-36室温下停放24h以上。 测量停放后的轮胎气压，如气压下降，重新调整到规定的气压，停放 15min 后即可进行测量。轮胎断面宽度的测量：选取没有标志、装饰线 和防擦线的胎侧部位，用游标卡尺或卡钳在轮胎圆周四等分处测量四点 的断面宽度，取算术平均。轮胎外周长的测量：用金属卷尺沿胎冠中心 线或靠近中心线最高处绕轮胎一周，测量外周长。测量值取整。 5.2.1 耐久性试验 轮胎是由多种材料和多个部件组成的复合结构制品，在使用过程中 由于收到高频率的交变应力和应变，因此很容易发生疲劳损坏，同时由 于橡胶材
