專利名稱：用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法，該方法能夠獲得當輪胎在路面上滾動時與輪胎實際耐磨性高度相關的評估結果。
背景技術：
迄今為止，用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法是將與待評估的輪胎胎面膠具有相同組合物的硫化橡膠制成測試樣品，然后，硫化橡膠通過使用室內磨損試驗機例如Lambourn磨損試驗機經受磨損試驗。在此方法中，存在這樣的可能性由于硫化條件的差異，經受耐磨試驗的硫化橡膠的特性不同于待評估的輪胎胎面膠的特性。因此，存在評估結果與實際耐磨性不同的問題。·
發明內容
因此，本發明的目標在于提供一種用于評估輪胎的胎面部耐磨性的方法，其中從輪胎胎面部切下的橡膠座(rubber seat)用作經受耐磨試驗的橡膠，并由此獲得與輪胎實際耐磨性高度相關的評估結果。根據本發明，用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法包含輪胎制造步驟，其中待評估的輪胎被制造；橡膠座取樣步驟，其中待評估的橡膠座從輪胎胎面部中被切下以包括一部分的胎面表面；磨損步驟，其中通過使用室內磨損試驗機對橡膠座進行磨損試驗；以及耐磨性評估步驟，其中基于橡膠座在磨損步驟中導致的橡膠座磨損狀態進行評估輪胎的耐磨性。橡膠座的厚度優選O. 5 4mm。所述室內磨損試驗機優選包含圍繞垂直于該平面的軸線在該平面內可旋轉的磨削面、以及圍繞與該平面平行的軸可旋轉支撐的輥，其中橡膠座放置于棍的外圓周表面上，并且在磨損步驟中，橡膠座被設置成與旋轉的磨削面接觸。室內磨損試驗機優選包含用于改變磨削面溫度的溫度控制裝置。在磨損步驟中，優選當評估在具有任一溫度X的路面上滾動的輪胎的耐磨性時，將磨削面的溫度Y設定為在路面溫度X的I. 5^3. O倍的范圍內。在磨損步驟中，優選當評估在溫度Xl不大于10°C的路面上滾動的輪胎的耐磨性時，溫度控制裝置將磨削面的溫度Y控制為在路面溫度Xl的I. (Γ5. O倍范圍內的值。在磨損步驟中，優選當評估在溫度X2大于10°C的路面上滾動的輪胎的耐磨性時，溫度控制裝置將磨削面的溫度Y控制為在路面溫度X2的I. 5^3. O倍范圍內的值。
圖I是用于說明橡膠座取樣步驟的圖。
圖2是在本發明中使用的室內磨損試驗機的透視示意圖。圖3是顯示圖2中所示室內磨損試驗機磨削面的透視示意圖。圖4是用于說明輥的透視示意圖。
具體實施例方式現在結合附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。根據本發明，用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法是室內評估方法，并且該方法包含輪胎制造步驟Kl，其中待評估的輪胎被制造，橡膠座取樣步驟K2，其中待評估的橡膠座從輪胎胎面部中被切下， 磨損步驟K3，其中橡膠座經受磨損試驗，以及耐磨性評估步驟K4，其中基于橡膠座在磨損步驟K3中導致的磨損狀態評估耐磨性。在輪胎制造步驟Kl中，輪胎I可以通過已知的制造方法例如使用硫化模具進行制造。輪胎I的類型不受限制。覆蓋了用于乘用車、卡車、摩托車等的各種充氣輪胎。在橡膠座取樣步驟K2中，如圖I中所示，借助于機械加工、切割工具例如刀等，將待評估的橡膠座G從輪胎I的胎面部2中切下，使得待評估的橡膠座G包括一部分的胎面表面。優選，切下的橡膠座G的形狀是矩形的。在磨損步驟K3中，可以使用包括已知類型機器的各種室內磨損試驗機M，只要能夠進行日本工業標準K6263中標準化的硫化橡膠的磨損試驗即可。在該具體實施方式
中使用的室內磨損試驗機是基于Heisen Yoko公司制造的橡膠磨損試驗機(型號LAT100)進行改進的室內磨損試驗機。室內磨損試驗機M如圖2和圖3所示，其形狀為長方體。在前面板P中，設置了控制室內磨損試驗機M的開關(sw)、指示工作條件的指示器(m)等。如圖3所示，該實施方式中的室內磨損試驗機M在垂直底架B的前側上設置了如下部件在垂直面中圍繞與該垂直面垂直的軸線chi可旋轉的磨削面4，圍繞與垂直面平行的軸7可旋轉支撐的輥5，以及用于改變磨削面4溫度的溫度控制裝置6。附帶的，還能夠將室內磨損試驗機M構造成使得磨削面4在水平面內是可旋轉的。在該例子中磨削面4在固定于上述軸chi的旋轉盤12上形成，并且磨削面4的形狀如同具有固定寬度的圓環。軸chi與位于例如基座B后側上的電機(未顯示)連接。因此,通過啟動電機,旋轉盤12和磨削面4圍繞軸chi旋轉。例如通過使用粘合劑，將橡膠座G穩固地粘附在輥5的外圓周表面5a上。 為了使得橡膠座G連續地經受磨損試驗，將具有粘附在其外圓周表面5a上的橡膠座G的輥5壓向旋轉的磨削面4。為了獲得與在道路上滾動的輪胎的實際耐磨性的高相關性，優選在磨削面4上的磨粒的粒徑在40-80 (目)的范圍內。如圖4所示,棍5為在其中心處具有通孔5b的管狀體。棍5通過使用位于通孔5中的軸承(bearing)8被連接到軸7的一端7i上，以便輥5圍繞軸7可自由旋轉。優選，輥5由橡膠材料制成,從而增加橡膠座G和輥5之間的粘合力。例如，輥5的優選尺寸如下外徑dl為約70 80mm，內徑d2為約25 35mm,并且寬度wl為約15 22mm。橡膠座G的厚度tl優選設定在如下范圍內不低于O. 5mm、更優選不低于I. Omm,但是不大于4. 0mm、更優選不大于3. 0mm。 橡膠座G的寬度w2優選15 22mm。在該例子中，寬度w2與輥5的寬度wl相同。如果厚度tl低于O. 5mm,那么存在橡膠座G的整體厚度在磨損試驗中磨損殆盡的可能性。如果厚度tl大于4. 0mm，那么變得難以將橡膠座G穩固地粘附到輥5的外圓周表面5a上。如圖3所示，室內磨損試驗機M包含用于移動輥5的輥移動裝置9。輥移動裝置9包含用于使輥5垂直于磨削面4移動的氣缸驅動器10、以及用于使棍5平行于磨削面4移動的旋轉機構(rotation mechanism) 11。氣缸驅動器10包含沿縱向進行伸縮運動的桿10A、以及支撐該桿IOA的套管10B。調整氣缸驅動器10，使得其縱向變為垂直于磨削面4。在該實施方式中，例如，桿IOA的一端IOAl經由扁平狀固定部件(platy fixing member) K連接到軸7的另一末端7e上。因此，通過桿IOA的伸縮運動，氣缸驅動器10能夠移動輥5，以便與磨削面4接觸或分開。在該實施方式中，軸7的另一末端7e具有連接部件15，所述部件為長方體形狀并且有助于固定到固定部件K上。為了提供輥5的滑動角(slip angle) α，旋轉機構11包含用于支撐圍繞垂直于磨削面4的軸可旋轉的氣缸驅動器10的軸承llr、以及用于保持軸承Ilr旋轉狀態的制動器(stopper,未顯示)。軸承Ilr固定在基座B上。在磨削面4和輥5之間的接觸部中，通過旋轉氣缸驅動器10，輥5的圓周切線方向和磨削面4的圓周切線方向彼此不同。兩個正切方向之間的角為滑動角a。通過使輥5具有大于O的滑動角α，磨削面4和橡膠座G之間的摩擦力增加，并因此能夠在短時間內有效磨損橡膠座G。上述溫度控制裝置6包含用于加熱/冷卻旋轉盤12上的磨削面4的傳熱裝置16，以及用于加熱/冷卻傳熱裝置16的熱源/冷源Τ。在該例子中，熱源/冷源T為使用介質R的熱泵型熱源/冷源。傳熱裝置16包含位于磨削面4前側且圍繞軸chi的圓柱形前部(front portion)16A、以及連接前部16A且位于旋轉盤12后側的后部(rear portion,未顯示)。傳熱裝置16其內具有空洞(未顯示)。在該實施方式中，前部16A具有注入介質R (由熱源/冷源T提供)的入口、以及排出介質R (返回到熱源/冷源T)的出口。入口和出口在前部16A的外圓周表面16A1中形成(在圖3中，分別在其上側和下側)。經由入口注入傳熱裝置16中的介質R流經空洞(hollow)，以便加熱/冷卻傳熱裝置16的整體，然后從出口排出。由此，加熱/冷卻磨削面4。更具體地說，傳熱裝置16對旋轉盤12進行加熱/冷卻，并且通過旋轉盤12加熱/冷卻磨削面4。因此，優選傳熱裝置16由導熱金屬材料制成。在旋轉盤12和在其后面的表面之間，存在不妨礙旋轉盤12旋轉的小縫隙(未顯示)。 關于介質R，例如，可使用氯氟烴。但是，在該實施方式中，具有較大比熱的油類被使用。此外，室內磨損試驗機M包括用于測定磨削面4溫度的溫度傳感器H。可采用各種類型的傳感器作為溫度傳感器H。例如，優選采用利用可見光激光器(visible-lightlaser)的無接觸型表面溫度計。溫度傳感器H輸出指示磨削面4溫度的信號h，該信號被傳輸到熱源/冷源T的控制器，以調整介質R的溫度。室內磨損試驗機M具有噴砂機(其全部未顯示)。噴砂機包含用于在橡膠座G和磨削面4之間注入研磨劑的噴嘴(blaster nozzle) 14,從而防止由橡膠座G和磨削面4的磨損所形成的廢屑(shavings)或粉塵粘附在橡膠座G上。對于研磨劑,優選使用例如顆粒狀氧化鎂和顆粒狀氧化鋁的混合物。在磨損步驟K3中，氣缸驅動器10中的桿IOA被縮回，以便粘附于輥5的外圓周表面5a上的橡膠座G與磨削面4接觸。然后，旋轉磨削面4，并由此在相對于磨削面4產生摩擦的同時旋轉輥5，從而引起橡膠座G的磨損。此時，優選使輥5具有某一滑動角a。磨削面4的平均轉速優選在約15 25km/h的范圍內，以便橡膠座G有序磨損。 在該磨損步驟K3中，根據溫度傳感器H的輸出信號h，通過上述溫度控制裝置6將磨削面4的溫度保持為恒值。優選，溫度控制裝置6被構造成符合如下條件當評估在具有任一溫度X的路面上滾動的輪胎耐磨性時，溫度控制裝置6依賴路面溫度X對磨削面的溫度Y進行調節。更具體地說，當評估在低路面溫度Xl (不超過10°C、特別是5 10°C)下的輪胎耐磨性時，優選將磨削面4的溫度Y設定在溫度Xl的I. (Γ5. O倍的范圍內。然而，當評估在高路面溫度X2 (大于10°C、特別是1(T50°C)下的輪胎耐磨性時，優選將磨削面4的溫度Y設定在溫度X2的I. 5^3. O倍的范圍內。因此，相對于路面的任一溫度X，可以將磨削面的溫度Y設定在溫度X的I. 5^3. O倍的范圍內。在耐磨性評估步驟K4中，基于在磨削面4的溫度Y下進行的磨損步驟K3中所導致的橡膠座G的磨損狀態，可以評估輪胎在表面溫度為X的道路上滾動時的實際耐磨性。更具體地說，磨損質量或質量磨損(mass worn away)通過測定磨損試驗前后橡膠座G的質量并找到它們之間的差值來獲得。然后，所獲得的磨損質量通過與另一實施例或對照例進行比較來評估。驗證試驗為了確定磨削面4的溫度和路面溫度之間的相關性，進行以下室內試驗和道路試驗。室內試驗在表I中所示磨削面溫度條件下通過使用上述室內磨損試驗機M根據JIS K6263 進行。橡膠座G (tl=2. 0mm, w2=18mm)圍繞棍 5 (dl=74mm, d2=30mm, w1 =18mm)被粘結。通過40N負載將輥壓在磨削面4上，并以6度的滑動角旋轉6000米。每1000米，測定橡膠座的質量(總共六次)，從而獲得磨損質量。道路試驗在如表I所示路面溫度條件(平均溫度)下進行，其中，四輪都具有試驗輪胎的日本2000CC FF乘用車在輪胎試驗場的干燥浙青路上行駛6000千米。
輪胎尺寸195/65R15 (輪輞尺寸15 X 6)輪胎壓力23OkPa輪胎負載4.2IkN速度60km/h每1000千米，測定胎面花紋溝的深度(總共六次)，從而獲得胎面膠的磨損量。更具體地說，在每一次中，在六個固定的圓周位置處進行測定，并且計算測定的平均值作為每次的磨損量。對于如表I所示路面溫度和磨削面溫度的各個組合，室內試驗的六個試驗結果(磨損質量)以及道路試驗的六個試驗結果(磨損量)被繪制在圖(縱坐標磨損質量，橫坐標磨損量)上，并計算相關系數R2。0.8以上的相關系數R2被認為是良好的。試驗結果如表I所示。表I
權利要求
1.用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法，包括 輪胎制造步驟，其中待評估的輪胎被制造； 橡膠座取樣步驟，其中待評估的橡膠座從輪胎胎面部中被切下以包括一部分的胎面表面； 磨損步驟，其中通過使用室內磨損試驗機對橡膠座進行磨損試驗；以及 耐磨性評估步驟，其中基于橡膠座在磨損步驟中導致的磨損狀態評估輪胎的耐磨性。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于， 所述橡膠座的厚度為O. 5 4mm。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于， 所述室內磨損試驗機包含可在一平面內并圍繞垂直于該平面的軸旋轉的磨削面、以及圍繞與該平面平行的軸可旋轉支撐的輥，其中 所述橡膠座放置于所述輥的外圓周表面上，并且 在磨損步驟中，所述橡膠座設置成與旋轉的磨削面接觸。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于， 所述室內磨損試驗機具有用于改變磨削面溫度的溫度控制裝置。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于， 在磨損步驟中，當評估在具有任一溫度X的路面上滾動的輪胎的耐磨性時，所述溫度控制裝置將磨削面的溫度Y控制為在路面溫度X的I. 5^3. O倍的范圍內的值。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于， 在磨損步驟中，當評估在溫度Xi不大于10°c的路面上滾動的輪胎的耐磨性時，所述溫度控制裝置將磨削面的溫度Y控制為在路面溫度Xl的I. (Γ5. O倍范圍內的值。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于， 在磨損步驟中，當評估在溫度X2大于10°C的路面上滾動的輪胎的耐磨性時，溫度控制裝置將磨削面的溫度Y控制為在路面溫度X2的I. 5^3. O倍范圍內的值。
全文摘要
用于評估輪胎胎面部耐磨性的方法，其包括輪胎制造步驟，其中待評估的輪胎被制造；橡膠座取樣步驟，其中待評估的橡膠座從輪胎胎面部中被切下，以包括一部分的胎面表面；磨損步驟，其中通過使用室內磨損試驗機對橡膠座進行磨損試驗；以及耐磨性評估步驟，其中基于橡膠座在磨損步驟中導致的磨損狀態評估輪胎的耐磨性。
文檔編號G01N3/56GK102954920SQ20121024950
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月18日 優先權日2011年8月9日
發明者平山道夫 申請人:住友橡膠工業株式會社