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增加實心輪胎舒適性,提升使用壽命的研究

  • 所屬欄目:科技動態
  • 發布時間:2020-5-13 10:35:22
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實心輪胎其實已經有相當長的生產及使用的歷史。但隨著舒適性更好的充氣輪胎的發明,實心輪胎慢慢地從大眾的消費市場消失了。近些年隨著共享單車在大江南北的普及,實心輪胎再一次回到了人們的視野之中。其實,實心胎一直在工業及工程應用場景中存在著。

今天要聊一聊實心胎緩沖層的那點事。廣大的共享單車的用戶也應該很明顯地感覺到共享單車上減震效果并不理想,其原因就是實心胎的緩沖層的吸震/減震效果不及充氣輪胎。但由于實心胎相比與充氣輪胎具有更好的安全性(不會爆胎)、更高的負載能力、更簡單的日常維護等性能,實心胎目前仍然是一些工業輪胎的。所以給大家分享一個加拿大肯卡伯公司關于實心輪胎緩沖層的研究,為增加實心胎的舒適性及提升使用壽命提供了可行性思路。


THERMAX? N990 在實心輪胎中的應用

 

在這項研究中,評估了用THERMAX ? MT 炭黑N990 替代爐法炭黑N660 對NR / SBR 實心輪胎的中間膠(也稱為緩沖層)膠料性能的影響。這些膠料需要具有適當的動態性能,以確保低生熱性和足夠長的爆裂時間。

研究發現, 使用THERMAX N990 的好處有:

1. 在保持填料分散等級的同時,混合功率消耗降低多達14%

2. 降低15%的動態壓縮

3. 爆裂時間提高75%

4. 保持物理性能,例如拉伸強度和斷裂伸長率

 

實心輪胎緩沖層膠料測試配方列于表1。將N660 分別以25%,50%和75%的含量以2:1 的比例替換為N990,以保持80±5 的肖氏A硬度。對每個配方膠料收集門尼,MDR,硬度,拉伸,壓縮變形,回彈,動力學特性和分散性。由俄亥俄州阿克倫市的Smithers Rapra,Inc. 進行混合和測試。

表一、測試配方表

原料名稱

對比

A

 B

C

TSR 20

50

50

50 

50

SBR 1500

50

50

50

50

N330 

55

55

55

55

N660 

30

22.5

15 

7.5

N990 

--

15 

30

45

環烷油

10

10

10

10

氧化鋅

4

4

4

4

硬脂酸

2

2

2

防老劑6PPD

1.5

1.5

1.5

1.5

防老劑TMQ 

1.5

1.5

1.5

1.5

促進劑TBBS

0.5

0.5

0.5

0.5

促進劑MBTS 

0.3

0.3

0.3

0.3

促進劑DTDM 

1.4

1.4

1.4

1.4

硫磺

3

3

3

3

總份數

209.2

216.7

224.2

231.7

 

1. 下圖是實驗膠料的混合功耗。隨著N990 填充量的增加,混合動力消耗降低,在75%的更換水平下,混合動力消耗降低高達14%。

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2. 下圖是實驗膠料的光學色散率,可以看出所有膠料的填料分散均勻。

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3. 下圖是實驗膠料的MDR ML(160°C)和門尼粘度(100°C)。觀察到膠料的粘度的沒有明顯差異。

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4. 下圖是實驗膠料的焦燒時間,ts2 和Tc10。燒焦時間隨著N990 填充量的增加保持穩定。

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5. 下圖是實驗膠料的硫化時間Tc50 和Tc90。從圖中可以看出隨著N990 填充量的增加硫化時間略增加。

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6. 下圖是實驗膠料的邵氏A 硬度。實驗配方的膠料硬度均為80±5。

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6. 下圖是實驗膠料的邵氏A 硬度。實驗配方的膠料硬度均為80±5。

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8. 下圖所有實驗膠料的斷裂伸長率比較圖。從圖中可以看出其伸長率的差異變化不大。

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9. 下圖是所有實驗膠料的回彈性數據。從圖可以看出隨著N990 的填充量增加,膠料的回彈性隨之提高。

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0.下圖是用Goodrich flexometer 儀器對所有實驗膠料的壓縮生熱測試數據圖。隨著N990 填充量的增加,動態壓縮撓曲后的溫升趨于穩定,并且降低了壓縮變形率。在*高替換水平上,壓縮變形率減少了15%。這個生熱測試使用是55 lbf 的靜載荷和0.175英寸(1 英寸=25.4mm)的沖程。

11.png

11.下圖是Goodrich flexometer 儀器對所有實驗膠料的爆裂時間數據圖。從數據中可以看出即使在低替換水平下,爆裂時間也有顯著增加。在*高的替換水平上,爆裂時間幾乎增加了一倍。爆裂試驗采用了110 lbf 的靜載荷和0.25 英寸的沖程。

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