張文廣，趙 敏

（1.朝陽浪馬輪胎有限責(zé)任公司，遼寧 朝陽 122009；2.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143）

全鋼載重子午線輪胎行駛路面復(fù)雜，其胎面膠配方設(shè)計(jì)時(shí)需要與輪胎用途相結(jié)合。研究輪胎使用性能與胎面膠性能的相關(guān)性，根據(jù)路面苛刻度及使用情況選擇低滾動(dòng)阻力、耐磨或抗切割胎面膠配方[1]，對(duì)輪胎性能改進(jìn)和新配方開發(fā)目標(biāo)值設(shè)定具有很好的指導(dǎo)意義。

本工作主要研究全鋼載重子午線輪胎滾動(dòng)阻力與胎面膠性能的相關(guān)性。

1 性能評(píng)價(jià)

1.1 胎面膠性能

采用常規(guī)混煉工藝制備3種天然橡膠（NR）配方（編號(hào)為1290B，1270和1600A）胎面膠，按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行物理性能測試（粘彈性委托江蘇麒祥高新材料有限公司進(jìn)行測試），并將各項(xiàng)物理性能指數(shù)化，結(jié)果見表1。

表1 胎面膠物理性能測試結(jié)果

1.2 輪胎滾動(dòng)阻力

分別使用1290B，1270和1600A配方胎面膠試制12R22.5 18PR LM288全鋼載重子午線輪胎（輪胎設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝相同），委托國內(nèi)某檢測機(jī)構(gòu)對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力進(jìn)行測試，結(jié)果見表2。

表2 輪胎滾動(dòng)阻力測試結(jié)果

2 輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠性能的相關(guān)性

2.1 低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠硬度指數(shù)和拉伸性能指數(shù)的相關(guān)性

根據(jù)表1和2的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖并計(jì)算得到輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠邵爾A型硬度指數(shù)、300%定伸應(yīng)力指數(shù)、拉伸強(qiáng)度指數(shù)、拉斷伸長率指數(shù)和回彈值指數(shù)的線性回歸方程及相關(guān)因數(shù)（R2）。

低滾動(dòng)阻力指數(shù)與邵爾A型硬度指數(shù)的線性回歸方程為

低滾動(dòng)阻力指數(shù)與回彈值指數(shù)的線性回歸方程為

通過上述線性回歸方程得出輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠硬度指數(shù)和拉伸性能指數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果如表3所示。

表3 輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠硬度指數(shù)和拉伸性能指數(shù)的相關(guān)性

從表3可以看出，輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠硬度指數(shù)、拉伸強(qiáng)度指數(shù)和拉斷伸長率指數(shù)沒有相關(guān)性，與回彈值指數(shù)疑似相關(guān)，與300%定伸應(yīng)力指數(shù)有強(qiáng)相關(guān)性。

2.2 低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠粘彈性指數(shù)的相關(guān)性

根據(jù)表1和2的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖并計(jì)算得到輪胎滾動(dòng)阻力指數(shù)與粘彈性指數(shù)的線性回歸方程。

低滾動(dòng)阻力指數(shù)與低tanδ（20 ℃）指數(shù)線性回歸方程為

低滾動(dòng)阻力指數(shù)與G′（60 ℃）指數(shù)線性回歸方程為

通過上述線性回歸方程得出輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠粘彈性指數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果見表4。

表4 輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠粘彈性的相關(guān)性

從表4可以看出：輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠的低tanδ（20和100 ℃）指數(shù)疑似相關(guān)，與低tanδ（60 ℃）指數(shù)的相關(guān)性很好；與G′指數(shù)和低G″指數(shù)沒有相關(guān)性，與低G″/G*2（20和100 ℃）指數(shù)沒有相關(guān)性，與低G″/G*2（60 ℃）指數(shù)疑似相關(guān)。雖然前述研究表明，輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與300%定伸應(yīng)力指數(shù)的相關(guān)性最好，但由于此次評(píng)價(jià)的配方均為NR系配方，可以推測膠料的300%定伸應(yīng)力與tanδ的變化趨勢間接一致，因此300%定伸應(yīng)力只作參考，不作為輪胎滾動(dòng)阻力的代用性能；輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與低tanδ（60 ℃）指數(shù)的R2為0.98，tanδ（60 ℃）可以作為輪胎滾動(dòng)阻力的代用性能，這也與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)理論相一致[2]。

2.3 與輪胎滾動(dòng)阻力相關(guān)的tan δ（60 °C）修正因數(shù)的確定

由于胎面以外的部件亦會(huì)對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力產(chǎn)生影響，因此胎面tanδ不會(huì)對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力產(chǎn)生100%的影響，也受到胎面體積占輪胎整體體積的比例以及各部件變形量差值的影響，tanδ修正因數(shù)即胎面對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的影響比例[3]。為使各配方輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)的差與代用性能低tanδ（60 ℃）指數(shù)的差一致，必須確定tanδ（60 ℃）修正因數(shù)。

為確定胎面膠性能對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的影響比例，低tanδ（60 ℃）指數(shù)必須與輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)的絕對(duì)值一致，因此需設(shè)定修正因數(shù)。表5示出了不同tanδ修正因數(shù)下低tanδ（60 ℃）指數(shù)。

根據(jù)表5制圖并計(jì)算得出輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與使用修正因數(shù)修正后低tanδ（60 ℃）指數(shù)的線性關(guān)系。

表5 不同tan δ修正因數(shù)下的低tan δ指數(shù)

修正因數(shù)為1/3時(shí)，兩者線性回歸方程為

由于回歸直線的斜率越近似于1、截距越近乎為0，輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與低tanδ指數(shù)的絕對(duì)值越一致，因此斜率為1、截距為0時(shí)的修正因數(shù)即為所求的修正因數(shù)。從上述分析可知，胎面膠低tanδ（60 ℃）指數(shù)修正因數(shù)為1/5時(shí)，回歸直線的斜率最接近1、截距最接近0，此時(shí)與輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)的絕對(duì)值基本保持一致，即表明胎面膠tanδ（60℃）對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的影響比例約為20%。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠低tanδ（60 ℃）指數(shù)相關(guān)性的線性方程，根據(jù)回歸直線的斜率計(jì)算影響比例[4]。

輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠低tanδ（60 ℃）指數(shù)相關(guān)性的線性方程為

y＝－164.5x＋107.55，R2＝0.863 8

根據(jù)公式可以預(yù)測出tanδ（60 ℃）減小0.1，則輪胎的滾動(dòng)阻力可以下降16.4%。

3 結(jié)論

全鋼載重子午線輪胎低滾動(dòng)阻力指數(shù)與胎面膠硬度指數(shù)、拉伸強(qiáng)度指數(shù)和拉斷伸長率指數(shù)沒有相關(guān)性，與回彈值指數(shù)疑似相關(guān)，與300%定伸應(yīng)力指數(shù)有強(qiáng)相關(guān)性；與胎面膠的低tanδ（20和100℃）指數(shù)疑似相關(guān)，與tanδ（60 ℃）指數(shù)的相關(guān)性很好；與G′指數(shù)和低G″指數(shù)沒有相關(guān)性，與低G″/G*2（20和100 ℃）指數(shù)沒有相關(guān)性，與低G″/G*2（60℃）指數(shù)疑似相關(guān)。胎面膠的tanδ（60 ℃）可作為輪胎滾動(dòng)阻力的代用性能，低tanδ（60 ℃）指數(shù)修正因數(shù)為1/5，即胎面膠60 ℃時(shí)的tanδ減小0.1，輪胎滾動(dòng)阻力下降16.4%。