雷 輝，李 浩，嚴(yán)豪冠，鄭求義，陳 俊，陳 超

（杭州海潮橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

內(nèi)襯層是輪胎的主要部件之一，內(nèi)襯層壓延是輪胎生產(chǎn)的關(guān)鍵工序之一[1-3]，內(nèi)襯層質(zhì)量關(guān)系著成品輪胎的氣密性。在內(nèi)襯層壓延過程中，由于壓延設(shè)備陳舊、卷取溫度偏高以及在現(xiàn)場(chǎng)的停放時(shí)間不足等[4]，導(dǎo)致內(nèi)襯層在使用時(shí)出現(xiàn)尺寸變化。為此，我公司將此問題列為年度改善課題之一，對(duì)內(nèi)襯層壓延設(shè)備各個(gè)模塊進(jìn)行剖析，通過對(duì)擠出機(jī)至壓延輥[5]、壓延輥至復(fù)合輥、復(fù)合輥至冷卻輥筒、冷卻線、冷卻至卷取等階段進(jìn)行分析，采取措施對(duì)半鋼子午線輪胎內(nèi)襯層壓延冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造[6]，有效提高了內(nèi)襯層質(zhì)量。

1 現(xiàn)有內(nèi)襯層壓延設(shè)備冷卻線結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有9個(gè)冷卻輥筒（見圖1）由單電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，冷卻輥筒間由鏈條帶動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較單一，無法進(jìn)行單獨(dú)的速度調(diào)節(jié)，經(jīng)常出現(xiàn)鏈條松動(dòng)引起內(nèi)襯層收縮不均勻的情況。其缺點(diǎn)是無法單獨(dú)控制各輥筒之間的速度比[7]，應(yīng)力無法釋放，內(nèi)襯層過度拉伸造成尺寸不穩(wěn)定情況比較突出。

圖1 現(xiàn)有設(shè)備冷卻輥筒排布

內(nèi)襯層材料行走路線如圖2所示。從圖2可以看出，內(nèi)襯層材料與輥筒的接觸面積約為50%，通過冷卻輥筒與內(nèi)襯層材料的熱交換來降低材料的卷取溫度。

圖2 內(nèi)襯層材料行走路線

改造前，統(tǒng)計(jì)12月份內(nèi)襯層材料平均卷取溫度為37.0 ℃左右，最低溫度為31.6 ℃，最高溫度為40.8 ℃。

內(nèi)襯層材料在經(jīng)過冷卻線前后有一定程度的拉伸，寬度變化如表1所示。

從表1可以看出，4個(gè)規(guī)格內(nèi)襯層材料冷卻后，寬度平均減小5.5 mm，拉伸率為1.21%。因設(shè)備自身缺陷，內(nèi)襯層在復(fù)合前拉伸嚴(yán)重，需要在設(shè)備上進(jìn)行收縮，以減小材料使用時(shí)的變化量，因此在冷卻線上繼續(xù)拉伸不能達(dá)到滿意效果[8-10]。

表1 經(jīng)過冷卻線前后內(nèi)襯層材料寬度變化量 mm

內(nèi)襯層在卷曲導(dǎo)開后的尺寸（長(zhǎng)度方向和寬度方向）變化量是判定內(nèi)襯層材料是否收縮完全的一個(gè)重要指標(biāo)，日常制定的要求是各種材料進(jìn)行一定時(shí)間（4 h）的停放，以確保半成品材料在使用時(shí)完全收縮。對(duì)部分規(guī)格內(nèi)襯層材料在卷曲停放40 min后200 mm定長(zhǎng)變化率進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 部分規(guī)格內(nèi)襯層材料在卷曲停放40 min后200 mm定長(zhǎng)變化率 %

從表2可以看出，內(nèi)襯層材料長(zhǎng)度方向的變化化率遠(yuǎn)大于寬度方向的變化率。因此，為了驗(yàn)證內(nèi)襯層隨著停放時(shí)間延長(zhǎng)的收縮情況，隨機(jī)抽取5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為300 mm的內(nèi)襯層進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出：隨著停放時(shí)間的延長(zhǎng)，內(nèi)襯層長(zhǎng)度減小，停放40～50 min期間，內(nèi)襯層長(zhǎng)度變化不大，停放50 min后內(nèi)襯層尺寸基本穩(wěn)定，長(zhǎng)度平均值為285.8 mm，平均收縮率為4.7%。

表3 內(nèi)襯層長(zhǎng)度隨著停放時(shí)間的變化情況

2 冷卻系統(tǒng)改造

改造后冷卻系統(tǒng)有4組共8個(gè)冷卻輥筒，如圖3所示。4組冷卻輥筒間通過浮動(dòng)輥調(diào)節(jié)速度，各組之間通過低摩擦阻尼氣缸控制浮動(dòng)輥，匹配冷卻輥筒組與組之間的速差，從而達(dá)到單獨(dú)控制內(nèi)襯層經(jīng)過冷卻輥筒之間拉伸量的目的。

圖3 改造后冷卻輥筒排布

同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)可按照實(shí)際需求增加或減少冷卻輥筒組的數(shù)量，來達(dá)到降低溫度、減小拉伸量的目的，在相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的配合下，通過在工藝方面對(duì)浮動(dòng)輥的位置和質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使改造后冷卻系統(tǒng)達(dá)到滿意的效果。

改造后內(nèi)襯層材料的行走路線如圖4所示。內(nèi)襯層材料與輥筒的接觸面增大至輥筒表面的67%左右，提高了冷卻線的換熱能力。

圖4 改造后內(nèi)襯層材料的行走路線

改造后內(nèi)襯層材料的平均卷取溫度為28.5℃，較改造前降低了8.5 ℃，最低溫度為23.2 ℃，最高溫度為32.8 ℃。

改造后內(nèi)襯層材料在經(jīng)過冷卻線前后寬度變化如表4所示。

表4 改造后內(nèi)襯層材料在經(jīng)過冷卻線前后寬度變化量 mm

從表4可以看出，改造后內(nèi)襯層材料在經(jīng)過冷卻線后寬度平均增大了6.3 mm，與改造前相比，有近11.8 mm差異。

對(duì)改造后部分規(guī)格內(nèi)襯層材料在卷曲停放40 min后200 mm定長(zhǎng)變化率進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表5所示。

表5 改造后部分規(guī)格內(nèi)襯層材料在卷曲停放40 min后200 mm定長(zhǎng)變化率 %

從表5可以看出，改造后內(nèi)襯層材料在卷曲停放后長(zhǎng)度方向和寬度方向變化量較改造前均有所減小。

改造后，隨機(jī)抽取5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為200 mm的內(nèi)襯層進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，結(jié)果如表6所示。

表6 改造后內(nèi)襯層長(zhǎng)度隨著停放時(shí)間的變化情況

從表6可以看出：隨著停放時(shí)間的延長(zhǎng)，內(nèi)襯層長(zhǎng)度減小；停放30 min到40 min期間，內(nèi)襯層長(zhǎng)度沒有變化，表明停放30 min后內(nèi)襯層尺寸基本穩(wěn)定，長(zhǎng)度平均值為194.4 mm，平均變化率為2.8%。

改造后，內(nèi)襯層長(zhǎng)度變化率比改造前減小，穩(wěn)定時(shí)間從改造前的50 min縮短至改造后的30 min，降低了內(nèi)襯層后續(xù)工序使用時(shí)的變量。

3 效果評(píng)價(jià)

對(duì)改造前后內(nèi)襯層卷取溫度、冷卻前后寬度變化量、停放后長(zhǎng)度變化率、停放后寬度變化率和制品尺寸穩(wěn)定時(shí)間等項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表7所示。

表7 改造效果評(píng)價(jià)

從表7可以看出，改造后內(nèi)襯層的卷取溫度降低，停放后長(zhǎng)度和寬度變化率減小，制品尺寸穩(wěn)定時(shí)間縮短，改善效果明顯。

為確定設(shè)備改造后對(duì)輪胎動(dòng)態(tài)均勻性的影響[11-13]，選擇合格率較低的輪胎規(guī)格（235/60R18PR SU318 103V）進(jìn)行成品輪胎動(dòng)態(tài)均勻性測(cè)試，結(jié)果如表8所示。

從表8可以看出：改造后輪胎的徑向力和橫向力平均值變化不大，但徑向力標(biāo)準(zhǔn)差和橫向力標(biāo)準(zhǔn)差降低，說明數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更好；動(dòng)平衡值從26.67 g降至22.83 g，動(dòng)平衡性能有一定提高；同時(shí)徑向力、橫向力和動(dòng)平衡合格率均有提高，表明輪胎的動(dòng)態(tài)均勻性得到改善。

表8 235/60R18PR SU318 103V輪胎動(dòng)態(tài)均勻性測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)語

在當(dāng)前以消費(fèi)為導(dǎo)向的市場(chǎng)中，消費(fèi)者對(duì)于輪胎質(zhì)量的要求越來越高，輪胎的外觀質(zhì)量和動(dòng)態(tài)均勻性要求也越來越嚴(yán)格。通過改造內(nèi)襯層壓延線的冷卻系統(tǒng)，半成品拉伸得到有效控制，輪胎質(zhì)量提高，該經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在公司內(nèi)部推廣。由于各公司之間的內(nèi)襯層生產(chǎn)線存在差異，因此需要根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的改造方案。