中國橡膠機械網 補強織物在客車輪胎的性能中起著顯著的作用。補強織物的屬性強烈地影響控制客車輪胎性能的各種輪胎特性。這些特性是：尺寸穩定性、均勻一致性、滾動損失和耐久性等。

◆尺寸穩定性

輪胎的穩定性是指對變形的抵抗力。輪胎在較高的速度和升溫的情況下很容易變形。這是影響輪胎性能的最重要的輪胎特性。客車輪胎被設計的運行速度為180km/hr或以上，因此，輪胎在一致性能的操作條件范圍中總是需要尺寸穩定性。

尺寸穩定性低時常產生一種輪胎的“無偏差靈敏點”。輪胎的無偏差靈敏點的機制被描述為：長期運行后客車輪胎停止移動，而內胎溫度可以升溫至110℃。輪胎的胎印部位被強化了的簾線在低壓下變得比輪胎其它部位更冷。由于該簾線部位和其它部位相比較而出現的收縮性的不同會導致輪胎胎印部位的形變。當輪胎又開始移動時，這個移動就會變成一個顛簸的移動。在高速運行的客車輪胎里，這種不一致性會最終導致使用的失敗。

如上所述，補強織物特性在輪胎的尺寸穩定性上有一個重要的作用。影響補強織物輪胎的尺寸穩定性的兩個重要的特性是：起始模量和熱收縮。補強輪胎高的起始模量和低的熱收縮性能可提供輪胎更好的尺寸穩定性。

◆起始模量

補強織物的起始模量可以由張力測試產生的應力應變曲線中初始部位的斜率得到。具有高起始模量的補強織物在應力下會被拉伸到一個較低的程度，因而可提供更好的輪胎尺寸穩定性。

在使用條件下，輪胎的形變通常在5％-8％之間變化。因此，補強織物的起始模量在輪胎的尺寸穩定性上起著最重要的作用。

不同補強織物的應力應變曲線表明：尼龍6和尼龍66這兩者都有強度較高的優點，但是，它們都有一個缺點-起始模量低。

人造纖維在起始模量方面是第一的。不同補強織物起始模量按降序排列為：人造纖維＞聚酯＞尼龍66＞尼龍6。

空間穩定的聚酯（DSP）比尼龍6和尼龍66有較大的起始模量，但是比人造纖維要低。已經出現一系列的發展措施來增加聚酯的起始模量和降低其收縮性。

維持相同的堅韌性和剛性，DSP的起始模量比標準的聚酯高1.5倍。DSP的收縮性是標準聚酯的一半。事實上，DSP可以特制，用來滿足高速客車輪胎的需要。

◆收縮性

受熱時補強織物具有收縮的特性，這是釋放聚合物分子內部應力的結果。這是由在制造補強織物的過程中在紗線階段（旋轉）所引起的。

由于在基礎聚合物分子和紗線的形態之間的不同，在加熱的情況下不同性質的簾線收縮到不同的程度，即：人造纖維＜聚酯＜尼龍66＜尼龍6。

在硫化過程中，客車輪胎經過了大約175℃的熱處理，在長期運行后內胎溫度達到大約110℃，在這些情況下，胎內的紗線趨向于收縮。因此，補強用簾線特性具有較小的收縮性，從而引起輪胎較小的形變，這就意味著輪胎尺寸穩定性較好。

顯然，對于收縮特性，人造纖維是首選材料，其次是聚酯、尼龍66和尼龍6。然而，自由收縮在輪胎中并不具有適用性。為了評估強化輪胎簾線特性，收縮力是比較精確和合適的參數。

◆均勻一致性

均勻一致性是指在運行條件下作用于輪胎上的力的均勻分布。由于客車輪胎是為高速行駛設計的，所以，一致性對輪胎堅固性和輪胎的耐久性起著關鍵的作用。

輪胎是一種由不同原料和成份組成的復合材料。這樣，輪胎的均勻一致性依賴于其各種成分的重量分布的均勻性和各組成成分的性質的均勻性。補強織物對客車輪胎的均勻一致性有著顯著的作用。

收縮力是補強織物的一個影響客車輪胎一致性的最重要的特性。較低的收縮力提供較好的輪胎均一性。

◆收縮力

收縮力是當橡膠輪胎在熱中暴露時，橡膠織物內部產生的一種力。

當長時期行駛時，輪胎內補強織物就會被加熱，內胎的補強織物就會趨向收縮。由于它是與橡膠化合物組成的復合狀態，它不能夠自由收縮,結果，收縮力在復合物內得到發展試圖使輪胎發生形變，因此，收縮力對輪胎的均勻一致性起著一個重要的作用。

通常，自由收縮值被用來對不同的補強織物的熱力學特性進行比較。輪胎制造者通常規定“自由收縮性”（例如，177℃/兩分鐘/0.05gpd預張力）為補強材料的性能之一。然而，補強材料的自由收縮性與制造過程和服務過程不相關。對于評估補強織物的性能，收縮力是一個更精確和更合適的參數。自由熱收縮性與補強織物的收縮力并不直接成比例。例如，尼龍6比尼龍66有相當高的自由收縮性。但是，它們的收縮力是相當的。

因為聚酯的低收縮力，聚酯比尼龍6和尼龍66在熱力特性上有顯著的優勢。在不同的強化織物中，人造纖維有最小的收縮力，接下來是聚酯和尼龍（6和66）。因此，輪胎制造者應該考慮規定收縮力，而不是自由的熱收縮性。

◆滾動損失和熱的產生

輪胎和路面可以認為是一個系統，該系統從外部接收機械能，并且以機械能和熱的形式分散。滾動損失可以定義為每個行駛距離單位輪胎產生的熱。由于滾動損失與燃油效率（能量損失）和輪胎內產生的熱有直接的關系，所以，滾動損失在輪胎的性能上有重要的作用。

當長時間運行時，客車輪胎的內部溫度可達到110℃。輪胎內產生的熱是使用中輪胎損傷的通常因素之一。使用中的粘合層破壞和分離通常是由輪胎內產生的過熱引起的。這也會引起補強織物降級、輪胎疲勞和過早損壞。

在輪胎內的滾動損失和發熱是由許多原因引起的，包括不同輪胎組成的滯后作用、輪胎非均一性、輪胎振動、低膨脹壓力、路面曲率和粗糙程度、路面和輪胎之間的滑動、空氣動力學的拖拉等等。

實驗表明在客車輪胎中補強織物對整個滾動損失的貢獻在40％左右。所以，補強織物對客車輪胎的滾動損失和發熱性能有重要作用。聚合物材料的黏彈性特性是動力荷載過程中發熱形成的原因。

◆耐久力

耐久力，也就是輪胎的使用壽命，是輪胎內所有組成完整性能的結果。當然，它也會受其它不同因素的影響，例如，道路條件、過載、過高壓力、保養等等。影響輪胎耐久力的兩個最重要的補強織物的特性是破裂能和疲勞特性。

◆破裂能

破裂能的定義是破裂時的能量，它可以通過補強織物拉力測試產生的壓力應變曲線的面積來測量。補強織物高的破裂能與高活塞能和長輪胎壽命有關?？梢灾涝谄屏褧r尼龍6和尼龍66有高的斷裂強度和延長性的優點，因此也就有高的破裂能。

然而，在失靈時輪胎直到補強織物裂斷伸長時也不發生形變。經拉力實驗測試，輪胎內的補強織物在比破裂延長更低時失靈。該失靈與補強織物的疲勞特性有關，下面給出更詳細的描述。

◆抗疲勞性

補強材料的耐疲勞性是抵抗由于周期載荷和卸載引起的壓力損失。輪胎承受著周期載荷和卸載，隨著里程的增加，這導致了補強材料抗張強度損失的增加。在輪胎的伸縮部位，束縛力的損失是處于中心地位的。疲勞破壞最主要的機制是束縛力的逐漸損失。撓曲導致束縛變得更弱，直到胎體的殘余強度比輪胎內的張力低。因此，補強織物的抗疲勞特征對輪胎的壽命和耐久力有著很大的影響。

在一個實驗評估中，抗疲勞力或者是根據彎曲一定數量循環后的保持力被表達或者是作為需要的一定彎曲循環數量在橡膠束縛復合中的束縛失敗。

在不同補強織物上的SCEF(剪切-濃縮-延長彎曲壽命)比較疲勞研究顯示了尼龍6和尼龍66都是關于使用壽命的首選的材料。并且人造纖維相對于尼龍和聚酯有差的抗疲勞性。

◆輪胎的制造過程-后固化膨脹

后固化膨脹(PCI)是固化后將輪胎保持在高壓下的過程并允許輪胎冷卻到一個輪胎的恒定幾何形狀。當輪胎被從模子中釋放出來時，內胎溫度大約是175℃。由于胎線收縮力，在輪胎內部產生較大的內應力，從而促使輪胎形變。PCI被用于計算輪胎的形變，因此，在輪胎的一致性上，PCI有一個顯著的影響，這對客車輪胎的性能是一個至關重要的作用。

在輪胎中使用的強化織物的類型與在輪胎制造中的PCI過程有著直接的聯系。有著低收縮力的強化織物需要較少的PCI循環。通常，PCI循環允許輪胎冷卻到一種接近用作胎線的強化織物的玻璃化轉變溫度（Tg）的溫度。

一個具有較高Tg強化材料在PCI循環中需要較小的周期。這在輪胎的制造過程中是一個有利的情形。

用聚酯做的輪胎需要一個PCI過程，需要的周期小于由尼龍所做輪胎需要的周期。這是因為聚酯比尼龍有更高的Tg(大約20℃)和更低的收縮力。

由尼龍6和尼龍66所做的輪胎需要相似的PCI處理，因為，它們的Tg和收縮力是相當的。

關于在輪胎制造中的PCI過程。不同補強織物性能的順序是-人造纖維＞聚酯＞尼龍6＞尼龍66。

◆補強織物的消費趨勢

對輪胎的應用來說，不同補強織物的消費趨勢最顯著的部分是：

人造纖維的使用主要是由西歐所控制。它主要是在高速的客車輪胎中消耗。

尼龍6和尼龍66大多應用在卡車輪胎里。相當大的數量也消耗在輪胎的胎體層材料（LCV和客車）里。輪胎的頂板層主要是由尼龍66和尼龍6做成的。

在印度，由于客車輪胎的革命，聚酯在過去的30年內得到了快速發展。在客車輪胎部分，目前，子午線輪胎占整個市場的75%，這在接下來的3年內有可能達到85%。聚酯是客車子午線輪胎胎體層中最主要補強材料。只有少數制造商在胎體層中用尼龍6。在印度，尼龍6主要應用在客車子午線輪胎的胎體層中。

◆結論

每一種補強織物都有它自己的積極和消極作用，決不可能得到一種在所有方面都具有最好性能的補強織物。

在四種不同類型的補強織物中，已出現有兩種廣泛類型。第一類是由具有優越的尺寸穩定性、一致性和滾動損失特性的人造纖維和聚酯組成的。這些是高速客車子午線輪胎性能最關鍵的特性。第二類是由比人造纖維和聚酯具有優越的壓力和疲勞特性的尼龍6和尼龍66組成的。然而，聚酯和人造纖維所擁有的屬性在高速客車子午線輪胎胎體層應用中是至關重要的。

總得來說，聚酯優于人造纖維，這主要是因為它更好的成本效果。按重量計，聚酯比人造纖維便宜。而且，聚酯比人造纖維有更高的力和更低的密度，因此，由聚酯制的輪胎比由人造纖維做成的輪胎需要更低重量的補強織物。由于它們更輕的重量，這使得由聚酯制的輪胎有另外的燃油效率優勢。因此，在高速客車輪胎胎體的應用中，聚酯正在逐步取代人造纖維。

尼龍6和尼龍66之間，客車子午線輪胎所需要的屬性是相當的。然而，尼龍6比尼龍66便宜。作為胎體材料，尼龍仍然被許多輪胎制造商運用在相對低速的客車子午線輪胎內。并且，只要每個輪胎的尼龍成本比聚酯更便宜，那么尼龍就被繼續使用。

為了保持尼龍在子午線輪胎中應用的地位，在尼龍未來的發展中，它的低的收縮性和增加的模量也許會成為新的利益空間。Benchmark對世界上所有的不同來源的尼龍6的紗線進行了研究并且揭示了具有相關尺寸穩定性、收縮性和其它屬性的一個廣泛的尼龍6紗線。有點技術含量的尼龍6紗線比其它的紗線有顯著的尺寸穩定性。為了尼龍6能滿足客車子午線的特種需要，這也許會在未來的發展中得到研究。