代偉鵬，雷振，李維鴿，沈春和

(陜西延長石油集團橡膠有限公司，陜西 西安 712000)

輪胎的胎面擠出工序是輪胎制造過程中一道重要的工序，其作用是將混煉膠通過擠出機制成胎面半部件，擠出胎面半部件的質(zhì)量與輪胎的質(zhì)量及磨耗息息相關(guān)[1]?，F(xiàn)國內(nèi)各輪胎企業(yè)主流胎面生產(chǎn)方式是冷喂料擠出，該生產(chǎn)方法勞動生產(chǎn)效率高，但擠出胎面易產(chǎn)生氣孔，氣孔的存在會影響到輪胎的質(zhì)量及耐磨性，容易出現(xiàn)崩花、掉塊、溝裂等質(zhì)量問題，影響客戶使用效果[2]。

冷喂料擠出胎面產(chǎn)生原因很多，包括膠料配方中原材料含水份和揮發(fā)物太多，膠料中炭黑分散不均，膠料可塑度低，膠料混煉溫度過高導(dǎo)致配合劑分解，膠料停放時間過長產(chǎn)生凝膠，擠出速度過快使膠料中的空氣未及時排出，擠出時供膠不足等[3]。本文主要研究，胎面半部件氣孔率超出可控范圍一倍以上與胎面半部件氣孔率在可控范圍以內(nèi)的胎面生產(chǎn)出的輪胎在實際使用中磨耗的差異。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，STR20#,泰國產(chǎn)品； N234炭黑，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品，氧化鋅，大連氧化鋅有限公司；硬脂酸，豐益油脂科技（連云港）有限公司；其他均為輪胎工業(yè)常用原材料。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 100，N234 52，氧化鋅 3.5；硬脂酸 2，其他9.85。

1.3 主要設(shè)備和儀器

BB-2密煉機，BB430密煉機，日本神戶制鋼株式會社；F270密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司；MV2000型門尼黏度計、MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技公司；400 mm×400 mm XLB-D型平板硫化機，湖州宏僑橡膠機械有限公司；3365型電子拉力試驗機，美國英斯特朗公司；DIN磨耗試驗機、阿克隆磨耗實驗機，中國臺灣高鐵儀器有限公司；動態(tài)力學(xué)分析儀DMA，德國高寶公司；炭黑分散儀，美國阿爾法科技公司；Φ250雙復(fù)合冷喂料螺桿擠出機，桂林橡膠設(shè)計院有限公司等。

1.4 試驗策劃

使用生產(chǎn)配方在密煉車間生產(chǎn)一批次胎面終煉膠料TY3，停放一天按照正常擠出工藝（三片供膠、擠出接取速度12 m/min）生產(chǎn)12R22.5胎面半部件，保證胎面重量合格選取胎面，取終煉膠（TY3-1前）以及擠出后胎面分割后胎面膠料（TY3-1后）。

停放第8天按照2片供膠以及提高擠出接取速度2 m/min生產(chǎn)12R22.5胎面半部件，保證胎面重量合格選取胎面，取終煉膠（TY3-8前）以及擠出后胎面分割后胎面膠料（TY3-8后），具體見表1。

表1 試驗方案編號

1.5 性能測試

膠料性能檢測均按照相應(yīng)國家標準進行測試。

硫化特性按GB/T 16584—1996測定，溫度151℃；門尼黏度按GB/T 1232.1—2016測定；拉伸強度按GB/T 528—2009測試，撕裂強度按GB/T 529—2008測試；硬度按GB/T 531.1—2008測試； 沖擊彈性按GB/T 1681—2009測試；阿克隆磨耗按GB/T 1689—2014測試；DIN磨耗按GB/T 9867—2008測試；熱空氣老化按GB/T 3512—2014測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 終煉膠料

選取TY3終煉膠同批次共40車，快檢各項檢測數(shù)據(jù)合格，滿足工藝技術(shù)要求，表2列出同批次TY3膠料與擠出氣孔相關(guān)的門尼黏度以及炭黑分散快檢數(shù)據(jù)，具體見表2。

表2 TY3膠料數(shù)據(jù)

分析以上數(shù)據(jù)，此批次TY3膠料混煉均一，膠料混煉質(zhì)量較高，炭黑表面與生膠產(chǎn)生了一定的結(jié)合作用，同批次比較穩(wěn)定，有利于膠料正常擠出生產(chǎn)。

2.2 擠出工藝

擠出生產(chǎn)12R22.5胎面時，選取胎面時優(yōu)先保證胎面質(zhì)量在標準范圍，尺寸可均勻偏大或偏小。第一天和第八天擠出生產(chǎn)，擠出生產(chǎn)相關(guān)工藝見表3，擠出胎面斷面掃描圖見圖1，圖2。

圖1 TY3-1胎面斷面掃面圖

圖2 TY3-8胎面斷面掃面圖

表3 擠出生產(chǎn)工藝

由表3可見，當膠料停放時間達到8天（內(nèi)控≤5天），在擠出生產(chǎn)過程中，供膠不足且提高壓出速度時，膠料氣孔率增大明顯，已超內(nèi)控指標（≤4%）一倍多；當擠出過程中米稱波動較大時，可能會存在擠出胎面氣孔率偏大現(xiàn)象。

2.3 膠料性能

TY3終煉膠進擠出機前后膠料性能測試結(jié)果見表4。

表4 膠料性能測試結(jié)果

分析表4數(shù)據(jù)，隨膠料停放時間延長到8天，膠料中一些極性較強配合劑相互聚集，形成包圍圈，限制部分橡膠分子鏈的運動，膠料門尼黏度增大；膠料在經(jīng)過冷喂料擠出機時膠料存在一次再加工過程，導(dǎo)致膠料的門尼黏度、焦燒時間、T90損失，膠料拉伸強度、扯斷伸長率、300%定伸應(yīng)力、撕裂強度、磨耗性能與未進擠出機前的膠料均有差異，可能原因為炭黑聚集體對分子鏈束縛的強弱，影響橡膠分子鏈運動，進而導(dǎo)致相關(guān)物理性能的變化。

2.4 輪胎成品性能對比

為驗證胎面氣孔率對全鋼絲載重子午線輪胎使用過程中磨耗的影響，對正常氣孔率和高氣孔率胎面分別生產(chǎn)12R22.5規(guī)格全鋼絲載重子午線輪胎，進行室內(nèi)機床耐久性能測試，具體結(jié)果見表5。對生產(chǎn)的輪胎進行實際裝車路試，驗證擠出胎面氣孔率對輪胎的實際磨耗性能相關(guān)性。選擇車輛行駛路況以高速為主，單趟1 000 km運距，驅(qū)動輪安裝，具體實際路試磨耗數(shù)據(jù)見表6。

表5 成品輪胎機床耐久結(jié)果

表6 輪胎路試情況

由表5可見，兩種氣孔率生產(chǎn)的輪胎在機床實驗結(jié)束時輪胎損壞病象一致，單高氣孔率生產(chǎn)的輪胎雖已滿足技術(shù)要求（≥81 h），相比正常氣孔率生產(chǎn)的輪胎在耐久方面存在差異。

表6中3,5,8,10輪位為正常胎面擠出氣孔率生產(chǎn)的輪胎，4,6,7,9輪位為實驗高胎面擠出氣孔率生產(chǎn)的輪胎，由表5計算得出，正常胎面擠出氣孔率生產(chǎn)的輪胎平均磨耗34 255 km/mm，實驗高胎面擠出氣孔率生產(chǎn)的輪胎平均磨耗312 38 km/mm，單毫米差異3 017 km，實驗高胎面擠出氣孔率生產(chǎn)的輪胎實際磨耗性能比正常差8.8%。

3 結(jié)論

（1）膠料配方隨停放時間延長，在使用時供膠不足、提高壓出速度，擠出胎面氣孔率增大明顯；

（2）膠料在經(jīng)過冷喂料擠出機后，膠料的門尼黏度、焦燒時間、T90均有損失；

（3）膠料拉伸強度、扯斷伸長率、300%定伸應(yīng)力、撕裂強度、磨耗性能與未進擠出機前的膠料均有差異；

（4）擠出氣孔率超出可控范圍一倍以上的胎面生產(chǎn)的輪胎，會損失輪胎使用壽命。