專利名稱：子午線輪胎中鋼絲簾線粘合力壽命的測(cè)評(píng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎性能的測(cè)評(píng)方法，具體地說是子午線輪胎中鋼絲簾線粘合力壽命的測(cè)評(píng)方法。
背景技術(shù)：
隨著輪胎工業(yè)的發(fā)展，子午線輪胎的比例越來越高。由于鋼絲簾線所具有的優(yōu)異性能和性價(jià)比方面的優(yōu)勢(shì)，已成為子午線輪胎的重要骨架材料。所有子午線輪胎的帶束層都要用鋼絲簾線做骨架材料，特別是在全鋼載重子午線輪胎中，骨架材料全部為鋼絲簾線。 鋼絲簾線表面都鍍有黃銅，一方面有利于鋼絲簾線與橡膠的粘合；另一方面也有利于鋼絲的拉拔，以獲得較小的單絲直徑。長(zhǎng)期以來，我國全鋼子午線輪胎使用的鋼絲簾線以高銅鍍層(銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 670)為主。這一方面是由于我國在發(fā)展全鋼子午線輪胎初期引進(jìn)的倍耐力技術(shù)要求使用高銅鍍層鋼絲簾線；另一方面是由于高銅鍍層鋼絲簾線與橡膠具有很好的初始粘合性能。 子午線輪胎用鋼絲簾線與橡膠的粘合力壽命是一個(gè)復(fù)雜的課題。粘合性能的優(yōu)劣對(duì)子午線輪胎的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，比如因各部件粘合不牢引起的冠空、肩空、肩泡、側(cè)空、側(cè)泡、脫接頭、脫層，以致影響輪胎的使用壽命?，F(xiàn)有的測(cè)試分析都是通過物理分析的手段對(duì)于輪胎現(xiàn)狀的測(cè)評(píng)，而對(duì)輪胎的粘合力壽命卻不能給出參照依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種子午線輪胎中鋼絲簾線粘合力壽命的測(cè)評(píng)方法，從而能幫助判斷粘合力的壽命長(zhǎng)短，為輪胎的使用壽命給出評(píng)判依據(jù)。影響膠料和鋼絲簾線之間的粘合力主要因素在于硫化亞銅和硫化鋅的化學(xué)鍵，硫化亞銅在其中起主導(dǎo)作用。在鋼絲簾線表面的銅鋅鍍層中，當(dāng)膠料中的硫先接觸到銅時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生少量的硫化亞銅(這是產(chǎn)生粘合力大小的關(guān)鍵)，但在后面由于鋅的金屬活性要比銅的強(qiáng)，因此鋅會(huì)搶先和硫反應(yīng)生成硫化鋅(這也是犧牲鋅來保護(hù)銅，使硫化亞銅生長(zhǎng)不大的原因)，只有當(dāng)鋅反應(yīng)完全或剩余量非常少(質(zhì)量百分含量低于0. 105%)的時(shí)候，銅才會(huì)和硫接著反應(yīng)。當(dāng)銅和硫反應(yīng)時(shí)，就會(huì)使硫化亞銅逐漸長(zhǎng)大(硫的質(zhì)量百分含量超過 22.5%),由于硫化亞銅有脆性，容易斷裂，因此當(dāng)硫化亞銅長(zhǎng)大時(shí)，隨著硫化亞銅的斷裂， 膠料和鋼絲簾線之間的粘合力就會(huì)顯著下降，影響鋼絲簾線與橡膠粘合力壽命，從而使斷裂拉伸力迅速減小，甚至發(fā)生脫膠的現(xiàn)象。本發(fā)明根據(jù)上述原理，對(duì)子午線輪胎中的鋼絲簾線進(jìn)行不同時(shí)間的熱老化處理， 模擬輪胎行駛的不同公里數(shù)對(duì)輪胎造成的影響，再對(duì)熱老化后的輪胎進(jìn)行測(cè)試。發(fā)明人采用化學(xué)元素分析方法，包括掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線電子能譜 (EDS)和ICP-AES (俄歇電子法)等分析方法。ICP-AES法主要是用于無機(jī)元素的定量分析， 其相對(duì)誤差在3%左右，測(cè)量的結(jié)果精確，因此在測(cè)定不同老化條件下老化后的樣品鋅的含量上我們采用了 ICP-AES法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明子午線輪胎中鋼絲簾線粘合力壽命的測(cè)評(píng)方法的特點(diǎn)在于按以下步驟操作a、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制將未使用的子午線輪胎在155°C熱硫化10-15分鐘，硫化結(jié)束后除凈輪胎的膠料得到鋼絲簾線，將所得鋼絲簾線進(jìn)行熱老化處理，熱老化的溫度為100°c，熱老化時(shí)間分別為1、2、4、6、8、10和12天，熱老化結(jié)束后對(duì)試樣進(jìn)行ICP-AES測(cè)試、EDS測(cè)試和斷裂拉伸力的測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制斷裂拉伸力-修正硫含量標(biāo)準(zhǔn)曲線和斷裂拉伸力-鋅單質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)曲線；b、將與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)使用的子午線輪胎配方相同的待測(cè)子午線輪胎試樣除凈膠料得到鋼絲簾線，然后對(duì)所得鋼絲簾線進(jìn)行ICP-AES測(cè)試、EDS測(cè)試和斷裂拉伸力的測(cè)試，得到該待測(cè)試樣的斷裂拉伸力、修正硫含量和鋅單質(zhì)含量的數(shù)據(jù)，通過所述斷裂拉伸力、修正硫含量和鋅單質(zhì)含量的數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)曲線中確定待測(cè)試樣的位置。與已有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明采用的實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單易操作、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)耗費(fèi)低、可行性強(qiáng)。2、本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，可以作為工業(yè)生產(chǎn)的參考。3、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)方法無法評(píng)估輪胎使用壽命的問題，同時(shí)也對(duì)何時(shí)輪胎肩空膠燒(粘合力的突然下降就是肩空膠燒的表現(xiàn))、理賠輪胎是鋼絲簾線的問題還是膠料的問題或是粘合力的問題等給出評(píng)判依據(jù)。
四

圖1 (a)為本發(fā)明實(shí)施例1對(duì)未老化的鋼絲簾線樣品的掃描電鏡照片(SEM)-電子能量型貌圖；圖1 (b)、(c)是對(duì)實(shí)施例1未老化的鋼絲簾線樣品分別放大100倍和500倍的掃描電鏡照片(SEM)；圖1(d)、(e)分別為用俄歇電子法(AES)測(cè)試出的簾線表面元素特征譜圖和內(nèi)部元素特征圖。圖1(d)、(e)中曲線六為狗元素，曲線B為Cu元素，曲線C為Si 元素，曲線D為C元素，曲線E為0元素，曲線F為S元素。圖2(a)、(b)、(c)、(d)分別為本發(fā)明實(shí)施例2在155°C硫化條件下得到的鋼絲簾線分別放大500倍、4000倍、5000倍和10000倍的掃描電鏡形貌圖，圖2 (e)是放大10000 倍的掃描電鏡形貌圖，其中藍(lán)色區(qū)域是表1的數(shù)據(jù)來源。圖3(a)、(b)分別為本發(fā)明實(shí)施例3在100°C和120°C下熱老化14天的掃描電子
顯微鏡圖。圖4(a)、(b)分別表示的是本發(fā)明實(shí)施例4中100°C熱老化1、2、4、6、8、10和12天后修正硫、單質(zhì)鋅含量和斷裂拉伸力之間的關(guān)系圖。圖4(a)、(b)為散點(diǎn)圖，根據(jù)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法格魯布斯法對(duì)于分布給出。圖中a為拐點(diǎn)。
五具體實(shí)施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體的輪胎試樣對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，非限定實(shí)施例如下。實(shí)施例1
4
本實(shí)施例未老化的黃銅鋼絲簾線中元素的徑向分布測(cè)定按以下步驟操作在鋼絲的徑向分布上，我們采取了 AES (俄歇電子法)法進(jìn)行了元素及其組成的測(cè)定。俄歇電子從圖示位置濺射電子電流，以每間隔5nm為一個(gè)單位(即每5nm為一個(gè)層面) 進(jìn)行從表面到軸心的逐步分析檢測(cè)，每隔5nm位一層的元素及其組成數(shù)據(jù)。圖1(a)為鋼絲的掃描電鏡(SEM)-電子能量型貌圖，圖中顯示了測(cè)量參數(shù)(電流大小為50eV，濺射面積2mm*2mm，圖為400. 0倍的放大效果圖)。圖1 (b)為整體型貌，(c)為局部型貌，從中可以看出還有極少量的膠料附著在表面，而且其表面的銅鋅硫化物并么有長(zhǎng)大，甚至很少出現(xiàn)。圖1(d) (e)對(duì)比中可以看出元素的含量基本相同，這也說明了鍍銅鋅比較均勻，圖中的縱坐標(biāo)為元素的含量比例。橫坐標(biāo)為測(cè)試深度，坐標(biāo)中的曲線顏色對(duì)應(yīng)于左上角的各元素顏色。在圖1(d) (e)中可以看出，從外表面開始向內(nèi)，一開始銅鋅共存的， 隨著濺射深度的增加，銅鋅的含量迅速下降，并且銅的下降幅度比鋅的要快的多。在210nm 深度以下后主要元素是鐵，銅鋅及其他元素的含量非常少。表明鍍層的厚度在210nm左右。 在測(cè)試樣品中含有極少量的C，0，S是簾線表面在空氣少量吸附所至。此次測(cè)定經(jīng)向分布主要是為了了解鋼絲的初始的銅鋅分布情況，為后面的工作做基礎(chǔ)。實(shí)施例2 采用平板硫化儀將子午線輪胎待測(cè)試樣于155°C硫化10分鐘，然后置于液氮中冷卻5分鐘，取出后立即用錘子敲擊去除膠料得到鋼絲簾線樣品，將鋼絲簾線樣品用二異丙苯在60°C條件下浸泡Mh，真空干燥后留待測(cè)試分析。二異丙苯是橡膠剔除劑，在膠料被敲擊碎后還會(huì)剩有少量的橡膠在鋼絲上面，用二異丙苯溶解剩余的橡膠就可以得到除去膠料后的鋼絲簾線，不會(huì)影響鋼絲簾線表面的元
素含量。圖2 (a)、(b)、(c)、(d)分別表示在155°C硫化條件下得到的鋼絲簾線放大500倍、 4000倍、5000倍和10000倍的掃描電子顯微鏡照片。在5000倍和10000倍中有少許白色點(diǎn)狀和片狀物質(zhì)為硫化銅和硫化鋅，從整體來看其表面也是比較平整光滑的。表1為155°C的硫化條件下，除去膠料后鋼絲簾線表面的電子能譜數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的來源為圖2(e)，從表1中可以看出硫的含量為2. 52%，銅鋅比為1.44。這表明鋼絲表面已經(jīng)有硫化銅和硫化鋅生成，這也是保證鋼絲和膠料之間粘合力的因素。表 1
元素重量原子百分比百分比CK1.275.54OK3.039.90SK2.524.10FeK37.8535.44CuK32.7026.92ZnK22.6318.10總量100.00 實(shí)施例3
將實(shí)施例2制備的鋼絲簾線樣品放到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在電熱恒溫干燥箱中分別于100°c何120°C加熱14天，然后用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀 (EDS)分析硫化層界面的老化情況。越高的老化溫度下，粘合力的下降速度也會(huì)越快，其原因主要在于溫度越高，銅鋅和硫的反應(yīng)速度越快造成的。圖3(a)、(b)分別為實(shí)施例3硫化后的鋼絲簾線樣品于100°C 和120°C下熱老化14天的掃描電子顯微鏡圖，從圖中可以看出120°C的熱老化明顯要比 100°C的熱老化的速度要快，并且其表面已經(jīng)有大量的銅、鋅硫化物出現(xiàn)。表2(a)、(b)分別表示的是實(shí)施例3硫化后的鋼絲簾線樣品于100°C和120°C熱老化14天的電子能譜數(shù)據(jù)， 表2(b)中的硫含量要大于表2(a)中的含量，說明120°C熱老化14天中的銅鋅硫化物更加多，也就是硫化的要更加嚴(yán)重。圖2 (c)表示的是實(shí)施例2未老化處理的鋼絲簾線和實(shí)施例 3中100°C熱老化處理14天的鋼絲簾線的斷裂拉伸力(按照國家標(biāo)準(zhǔn)ISO 7622-2-1984測(cè)定)變化表。表2(a)100°C硫化
權(quán)利要求
1.子午線輪胎中鋼絲簾線粘合力壽命的測(cè)評(píng)方法，其特征在于按以下步驟操作a、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制將未使用的子午線輪胎在155°C熱硫化10-15分鐘，硫化結(jié)束后除凈輪胎的膠料得到鋼絲簾線，將所得鋼絲簾線進(jìn)行熱老化處理，熱老化的溫度為100°C，熱老化時(shí)間分別為1、 2、4、6、8、10和12天，熱老化結(jié)束后對(duì)試樣進(jìn)行ICP-AES測(cè)試、EDS測(cè)試和斷裂拉伸力的測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制斷裂拉伸力-修正硫含量標(biāo)準(zhǔn)曲線和斷裂拉伸力-鋅單質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)曲線；b、將與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)使用的子午線輪胎配方相同的待測(cè)子午線輪胎試樣除凈膠料得到鋼絲簾線，然后對(duì)所得鋼絲簾線進(jìn)行ICP-AES測(cè)試、EDS測(cè)試和斷裂拉伸力的測(cè)試，得到該待測(cè)試樣的斷裂拉伸力、修正硫含量和鋅單質(zhì)含量的數(shù)據(jù)，通過所述斷裂拉伸力、修正硫含量和鋅單質(zhì)含量的數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)曲線中確定待測(cè)試樣的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種子午線輪胎中鋼絲簾線粘合力壽命的測(cè)評(píng)方法，是將未使用的子午線輪胎硫化后除凈膠料得到鋼絲簾線，將所得鋼絲簾線進(jìn)行熱老化處理，然后對(duì)試樣進(jìn)行ICP-AES測(cè)試、EDS測(cè)試和斷裂拉伸力的測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；將與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)使用的子午線輪胎配方相同的待測(cè)子午線輪胎試樣除凈膠料得到鋼絲簾線，然后對(duì)所得鋼絲簾線進(jìn)行ICP-AES測(cè)試、EDS測(cè)試和斷裂拉伸力的測(cè)試，通過所述斷裂拉伸力、修正硫含量和鋅單質(zhì)含量的數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)曲線中確定待測(cè)試樣的位置。本發(fā)明測(cè)評(píng)方法是通過化學(xué)分析的方法找到單質(zhì)金屬含量與粘合力壽命的關(guān)系，從而可以判斷粘合力的壽命長(zhǎng)短，為輪胎故障的判斷分析給出評(píng)判依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N23/00GK102445460SQ20111028725
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者伏文, 周倩, 陳春年 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)