炭黑在轮胎中的应用

轮胎是汽车、工程车、拖拉机、飞机的主要部件,是由弹悸体和骨架材料组成的复杂结构体。其主要功能是支撑车辆重量,传递牵引力、转向力和制动力,并吸收道路不平所产生的震动。轮胎按工作原理不同可分为实心轮胎和充气轮胎。按组成又可分为有内胎和无内胎两种,其中有内胎轮胎由外胎、内胎和垫带组成。外胎由胎面、胎体和胎圈三大部分组成。按照轮胎结构可分为子午线轮胎和斜交轮胎。子午线轮胎的胎体骨架材料呈子午线方向排列,并采用刚性的带束层结构。根据带束层和胎体使用的帘线材料不同,子午线轮胎又可分为三种:胎体和带束层全部采用钢丝帘线,称为全钢子午胎,钢丝胎体通常只有一层;胎体用纤维材料, 如尼龙、聚酯、人造丝等,而带束层用钢丝帘线的称为半钢子午胎;胎体和带束层全用纤维材料的子午胎称为全纤维子午胎。

斜交轮胎胎体由帘布层和缓冲层组成,帘布层由多层挂胶帘布按一定角度贴合而成,缓冲层是位于胎面和帘布层之间的多层挂胶帘布。

轮胎按照用途分类又可分为工程机械轮胎、载重轮胎、轻卡轮胎、轿车轮胎、航空轮胎等,每种轮胎因使用性能要求不同,结构和配方各不相同。

通常轮胎由如下几大部件组成。

胎面是轮胎与地面接触的部件,很多重要的轮胎使用性能要靠胎面胶体现。因此胎面应具有较高耐磨性,以提高轮胎行驶里程; 胎面还应具有尽可能低的滚动阻力和高的抗湿滑性,从而降低油耗并提高安全性;胎面胶应具有高强度,以抵抗不同路面作用;因为轮胎胎冠很厚,胎面胶应尽量采用低生热配合。而对于有特殊用途的轮胎,如越野胎、工程胎等还应具有抗刺扎性和抗崩花掉块性。胎面是轮胎十分重要的部件,性能要求很高,但橡胶材料的某些性能往往相互矛盾,就目前材料科学和配合技术的发展水平而言,一种配合满足所有要求不可能实现,所以胎面胶必须从使用条件和用途出发,进行有针对性的设计。

部件主要起保护胎体的作用。轮胎在使用过程中胎侧部位承受持续不断的屈挠疲劳,变形很大。同时胎侧又是直接暴露于阳光、空气和雨水等介质中,因此是耐老化性能和耐疲劳性能要求最高的部件。带束层是子午线轮胎主要受力部件,除极少数轮胎采用高模量纤维帘线外,一般均为钢丝骨架材料。因带束层承受巨大剪切应力,胶料应具有高定伸、高强度,并与钢丝帘线实现良好黏合。胎肩部位是从柔软的胎侧到刚性的胎冠的过渡区域,在行驶过程中应变最明显,最容易产生应力集中。同时胎肩部位位于轮胎内部,是使用中生热最高的部位。在带束层下设计胎肩垫胶目的是缓解肩部应力集中,避免疲劳破坏。肩垫胶要求髙弹性、低生热。髙性能轿车轮胎为提髙成型效率,通常采用冠包侧工艺。

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