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。 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（干热收缩率），再测定拉伸强度和模量。由于纱线热收缩变粗了，此时我们要进行修正的。这才是评价帘子线机械性能最好的方法，我受到的培训是这样的。 轮胎是个充气材料，轮胎的耐压后的抗爆破能力的大小，是决定轮胎抗冲击和耐重载的关键。因此帘线的强度是个重要因素，但断裂伸长的大小，比强度更加重要。 比如轮胎充气前胎体的表面积为1个平方，充气后由于帘线模量低，象气球一样变大了，变成2个平方，那么单位面积中的帘线就会减少1半，自然轮胎的耐压性能降低至少一半。因此，轮胎的耐压是与帘线的强度F成正比例关系，与（1+ E%）2成反比例关系。 P ≈ F / (1+E%)2 E： 断裂伸长； F：帘线总强力 如果帘线的数量一定，那么，轮胎的耐压与单根帘线的强度有关，更与这根帘线的断裂伸长有关。我们的轮胎行业的同事，过于注重帘线的强度。其实轮胎帘线的断裂伸长更为重要，而且往往是断裂伸长降低，模量提高。 因为汽车轮胎是一旦轮胎的温度升高，胎压也会升高，轮胎的受力提高，而聚酯帘线模量下降，轮胎胎体会胀大，轮胎的耐压性能会下降。 有一个奇怪的现象，聚酯的高模低收缩性能越好，强度越低，断裂伸长也低，我可以大胆的告诉大家，如果帘子线的强度降低的同时，模量依然保持，或断裂伸长可以大幅度降低，轮胎的耐久性能反而更好。 此时，可以总结性地说：HMLS是生产高性能高速轮胎的关键材料，其模量高低，决定了轮胎的可操纵性能。确定帘线性能的好坏，更要注重帘线在高温下的特性。 我们强调一点，采用HMLS工业丝是为了