汽车轮胎老化试验

汽车轮胎在行驶、停放和储存过程中，会持续受到热、氧、臭氧及机械应力等因素影响，胎面、胎侧和内部橡胶材料可能发生硬化、龟裂或力学性能下降。轮胎老化不仅涉及橡胶配方稳定性，还与轮胎结构、充气状态及实际使用条件有关。针对轿车轮胎、轻型载重汽车轮胎及轮胎橡胶材料，老化试验能够为材料性能比较、产品研发和耐久性验证提供技术依据。

一、轮胎老化试验的重要性

汽车轮胎老化试验是通过规定的热、氧、臭氧等环境条件，使轮胎橡胶材料或成品轮胎产生可测量的性能变化，并比较老化前后的结构与力学性能。其主要目的是研究材料对环境作用的敏感程度，评价配方稳定性，并为轮胎耐久性设计提供试验数据。

轮胎属于承受复杂载荷的橡胶复合结构，胎面、胎侧、带束层附近胶料和气密层承担不同功能。材料老化可能导致断裂伸长率下降、刚度变化或界面性能减弱，但不同部位的劣化机制并不相同。因此，必须区分橡胶试样老化和整胎加速老化，不能用单一胶料试验结果直接推断成品轮胎的安全性能。

二、试验条件与方法

1. 橡胶材料热空气老化试验

热空气老化是轮胎橡胶材料耐老化评价中的重要方法。试验将规定形状的硫化橡胶试样置于受控温度的空气环境中，在一定时间内促进热氧作用，再通过拉伸、硬度等性能测试分析材料变化。该方法适用于胎面胶、胎侧胶及其他可制备标准试样的橡胶配方比较。

温度和持续时间应依据适用标准及材料技术要求确定。试验温度过高可能改变实际服役条件下的主要反应机制，因此不应单纯通过提高温度追求更短周期。对于不同配方，应保持试样厚度、硫化程度和老化条件一致。

2. 成品轮胎加速老化试验

整胎加速老化与胶料热空气老化具有不同目的。对于特定类型的子午线轮胎，可以采用规定的充气及加热条件对成品轮胎进行实验室老化，使带束层边缘等关键部位发生具有研究意义的材料性能变化，并为后续相关耐久试验提供试样。

此类方法需要明确轮胎类型、负荷等级、轮辋及充气要求。整胎加速老化不能被解释为轮胎全部部位均获得与实际使用完全一致的老化状态，也不能仅通过完成加热程序认定轮胎满足全部行驶安全要求。

3. 臭氧老化及表面龟裂试验

臭氧可与部分橡胶材料中的不饱和结构发生反应，在适当应变条件下诱发表面龟裂。轮胎胎侧在使用过程中长期承受弯曲变形，因此耐臭氧龟裂性能是相关胶料配方评价的重要内容。

臭氧试验通常控制臭氧浓度、温度、试样应变及曝露时间，并观察裂纹形成情况。静态拉伸试样的评价结果主要反映规定条件下的材料耐臭氧性能，不能直接代替整胎动态屈挠耐久性测试。

4. 不同老化方法的适用对象

工程实践中，轮胎配方筛选宜以胶料老化前后的性能保持情况为重点；成品轮胎可靠性研究则需要结合带束层、胎侧及整体结构的具体风险制定方案。两种试验可以互为补充，但评价层级不同。

三、相关汽车标准

汽车轮胎老化试验涉及成品轮胎产品标准、橡胶老化方法标准及老化后力学性能测量标准。选择依据时应明确试验属于材料性能研究、成品轮胎加速老化，还是整胎安全性能验证，避免将不同标准的技术要求混用。

• GB 9743-2024《轿车轮胎》：现行强制性国家标准，自2025年5月1日起实施，适用于相应轿车轮胎产品要求，不能直接视为通用橡胶老化试验方法。
• GB 9744-2024《载重汽车轮胎》：现行强制性国家标准，自2025年5月1日起实施，适用于相应载重汽车轮胎产品要求。
• GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》：现行橡胶热空气老化方法，可用于符合适用条件的轮胎胶料。GB/T 3512-2026已发布，将于2027年2月1日实施并替代2014版。
• GB/T 7762-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验》：适用于相应胶料的耐臭氧龟裂性能评价。
• GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》：用于符合条件的橡胶试样拉伸强度及断裂伸长率等指标测量。
• GB/T 39693.4-2025《硫化橡胶或热塑性橡胶 硬度的测定 第4部分：用邵氏硬度计法（邵尔硬度）测定压入硬度》：自2026年3月1日起实施，可用于相应橡胶硬度评价。
• ASTM F2838-25：适用于规定范围内乘用车和轻型载重汽车子午线轮胎的实验室加速老化，重点研究带束层边缘老化特征，并为相关带束层分离试验提供前处理方法。

ASTM F2838-25不规定轮胎产品的通用性能合格限值。对于成品轮胎，仍应根据轮胎类别和验证目标选择适用的产品规范及耐久性试验方法，不能以某项材料老化测试代替整胎合规检验。

四、试验流程

1. 确认样品和目标：明确轮胎规格、材料类型、生产批次、使用场景及需要研究的老化失效风险，确定采用胶料还是整胎试验。
2. 制备并检查试样：记录原始状态、试样尺寸、硫化或成型信息，完成必要的初始拉伸、硬度及外观测量。
3. 设置老化条件：按照标准配置温度、曝露时间、空气或臭氧条件；整胎项目还需核对规定的充气和安装要求。
4. 实施规定曝露：记录实际试验条件和运行时间，观察试样异常，按要求控制试样取出及后续状态调节。
5. 测试并形成报告：开展老化后力学性能或规定的整胎评价，比较初始与老化结果，整理试验数据及适用范围。

涉及整胎加热及充气的项目，应严格按照适用方法落实压力、温度和操作安全要求，不宜将普通胶料热老化设备直接用于整胎试验。

五、第三方试验服务

1. 主要委托项目

• 轮胎胶料配方对比：评价不同防老剂、橡胶体系及配合方案在热氧环境下的性能保持能力。
• 胎侧耐臭氧评价：通过规定应变和臭氧曝露条件分析橡胶材料的表面龟裂敏感性。
• 材料老化失效分析：结合拉伸、硬度及表面状态变化，辅助识别热氧降解和配方稳定性问题。
• 整胎老化验证：根据轮胎结构和适用标准确认成品老化方案及必要的后续性能测试要求。

2. 检测报告及应用

第三方轮胎老化检测报告应明确样品类型、取样部位、执行标准、老化条件、持续时间、试样状态及实际测试结果。对于橡胶材料，应记录老化前后的性能数值和变化情况；对于整胎项目，应说明所采用的加速老化程序及后续评价内容。

报告可用于轮胎材料研发、原材料供应商比选、批次质量验证和技术问题分析。若需形成符合性结论，应提前明确适用的产品标准或合同限值。只有老化前后性能变化数据，而没有约定判定要求时，不宜直接表述为轮胎寿命合格。

六、轮胎寿命评价

1. 老化前后性能指标

轮胎寿命评价需要区分材料老化程度和成品轮胎使用安全性。橡胶材料可以通过力学性能变化分析耐老化能力，而整胎寿命还受到结构设计、负荷、气压、道路状况和使用维护等因素影响。

• 拉伸强度：比较老化前后材料抵抗拉伸破坏的能力，分析热氧作用对橡胶力学性能的影响。
• 断裂伸长率：评价材料延展性变化，识别老化造成的脆化或柔韧性下降。
• 硬度变化：观察老化引起的材料刚度变化，但不能仅凭硬度升降判断全部耐久性能。
• 龟裂情况：记录裂纹出现时间、位置及严重程度，评价规定臭氧或应变条件下的材料稳定性。
• 结构损伤：对适用的整胎试验，关注带束层附近损伤、分离或其他规定缺陷。

2. 影响寿命评价的关键问题

材料试验与整胎性能混淆：从轮胎不同部位取得的胶料试样，其配方、硫化状态和受力条件可能存在差异。某种胎面胶具有较高的热老化性能保持率，不代表轮胎带束层、胎侧及胎圈结构均具备相同的长期可靠性。

加速条件与实际使用环境不一致：轮胎在实际使用中受到热、氧、机械疲劳和环境介质的共同作用。实验室较高温度可能加快反应，也可能改变降解机制。若缺乏同类轮胎的服役数据，不能简单建立固定的试验小时数与行驶里程或使用年限换算关系。

忽略使用和储存差异：充气压力、车辆负荷、行驶频率、停放环境及储存条件都会影响轮胎老化。生产日期只能反映时间信息，不能独立代表材料实际劣化程度；反过来，短期老化测试结果良好，也不能替代轮胎使用期间的安全检查。

3. 轮胎耐老化结果如何应用

对于配方开发，可以在统一的温度、时间和试样条件下比较拉伸性能保持及龟裂程度，筛选稳定性更好的材料。对于成品轮胎研究，则应根据实际风险结合整胎耐久和结构损伤评价，避免将单一胶料指标作为完整寿命预测模型。

轮胎是否适合继续使用属于综合安全判断，不能由一次实验室加速老化结果直接决定。出现明显鼓包、深度裂纹、结构分离等异常时，应按照车辆和轮胎适用要求进行检查与处置，不应通过补充老化试验为继续使用提供简单保证。

七、总结

汽车轮胎老化试验通过热空气、臭氧及规定的整胎加速老化条件，评价轮胎橡胶材料和相关结构的性能变化。科学的试验方案应区分胶料与成品轮胎，明确试验温度、时间、试样状态和评价指标，并依据现行标准分析拉伸性能、硬度、龟裂及结构损伤。检测结果可为配方优化、材料筛选和耐久性研究提供依据，但不能将加速老化时间直接解释为轮胎安全使用年限或行驶里程。

关于广州德恺检测

广州德恺检测从事第三方检测、材料检测及成分分析等业务，所属集团具备CNAS、CMA资质，在全国各地设有分部，拥有10年检测经验。针对汽车轮胎老化及橡胶材料性能评价需求，可进行委托要求和技术方案对接，实际项目实施能力、资质覆盖范围及报告形式需以核实结果为准。

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