HMLS帘子线的模量和轮胎耐久的关系.doc

HMLS 帘子线的模量和轮胎耐久的关系先说说半钢子午线轮胎为何要用 HMLS 帘子线: 如果帘子线是一种弹性材料,那么在转弯时,我们转动方向盘,轮毂也随之转动,如果帘线没有模量, 轮胎的外壳与地面接触, 依然保持向前运动, 这样汽车就会失控。因此帘线的模量越高,轮胎的可操纵性能 STEERING 越好。由于半钢子午胎主要是轿车轮胎, 高速转动中, 容易升温, 如果骨架材料随着温度的提高, 模量就会大幅度下降。断裂伸长变大, 定负荷伸长也变大, 就将严重影响轮胎对转向的反应能力,方向打小了,转弯不足,打大了,则会转向过度,来不及复位,造成事故。因此早先开发子午线轮胎使用的帘子线是人造丝的,目前依然在高速轮胎上使用。而当今子午线轮胎大量使用聚酯工业丝, 其主要原因是价格成本的因素, 聚酯的生产成本远远低于人造丝, 而且也低于锦纶工业丝, 因此聚酯占据了半钢子午线轮胎胎体骨架材料的 90% 以上的市场空间: 那么人造丝和聚酯工业丝的差异在哪里?我们可以从下图看出其中的差异: rayon 人造丝 aramid 芳纶 PA66 锦纶 66 PA6 锦纶 6 PET HMLS 聚酯高模低收缩 PET regular 聚酯普通高强上述材料中, 人造丝和芳纶是热固性材料, 因此在高温下, 会分解, 不会熔融, 而聚酯、锦纶均为热塑性材料, 超过玻璃化温度以后, 材料的机械性能会接近橡胶。在高温下材料会熔融。从上图可见,在常温下,除了芳纶外,所有的骨架材料似乎没有很大的本质差异,人造丝的模量并没有想象的高, 但到了 130 ℃后, 人造丝中的水分完全干燥了, 模量反而高了, 热固性材料, 不会随温度的提高, 而出现模量的大幅度下降。而聚酯和锦纶纤维是热塑性材料, 玻璃化温度在 50-80 ℃之间, 因而在高温下, 模量和断裂伸长均发生了变化, 模量显著下降,而断裂伸长明显变大。因为我们轮胎在高速下的温度会由于橡胶、帘线的滞回特性, 出现温升, 温度可达 100 温度左右, 显然轮胎帘线在高温下的模量就显得十分重要了。那么如何提高聚酯在高温下的模量就成为聚酯替代人造丝的关键:我们再来比较不同的聚酯的特性: 1-在 20℃时的强伸曲线 2- 自由收缩后在 20℃时的强伸曲线 3- 自由收缩后在 80℃时的强伸曲线 4- 自由收缩后在 120 ℃时的强伸曲线所谓自由收缩是是模拟帘线在橡胶中的硫化过程, 因此模拟 190 度的硫化温度, 让聚酯工业丝在烘箱中受热 15 分钟,受热过程中不施加任何张力。那么, 对比左右两张图, 我们可以明显看到, 模拟硫化前, 两种帘线没有很大的本质差异,而模拟硫化后,帘线的模量差异就明显体现出来;而且是受热状态下,温度越高,差异越明显。普通工业丝 HMLS 那么我们再把不同聚酯帘线拉伸曲线的起始段放大做个比较: 轮胎帘线的高温特性,一般厂家不检测。目前的纺丝技术, 已经可以生产出完美的超模低收缩了, 我们可以更加明显地看到它在高温下的模量,比普通聚酯提高了一倍。我们可以说, HMLS 工业丝的发展进程, 就是尽可能提高在高温下的模量, 接近人造丝。如果大家同意上述观点,那么评价 HMLS 帘子线最为核心的关键就是高温下的模量, 很可惜,国内轮胎厂,这个实验是不做的。其实很简单,就是在硫化温度下,进行热处理 15 分钟, 随后测定纱线缩短的程度