孫淑英，魏進斌，武茂軍，湯 超，王 亮

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

新型綠色子午線輪胎生產(chǎn)過程的自動化、新工藝的創(chuàng)新化和信息化為當前輪胎制造的主要發(fā)展方向，其中新工藝的創(chuàng)新化對輪胎的質量提升及性能優(yōu)化起著至關重要的作用。在全鋼子午線輪胎新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線設計時，著力研究開發(fā)新的半成品部件結構，并進行相關工藝試驗。

本工作研究雙胎面新工藝在全鋼子午線輪胎中的應用[1-4]。

1 胎面設計

傳統(tǒng)全鋼子午線輪胎胎面結構如圖1所示，成品輪胎材料分布如圖2所示，輪胎在高速行駛過程中與路面形成剪切和摩擦，使橡膠內部分子生熱，易造成輪胎損壞。

圖1 傳統(tǒng)胎面材料分布示意

圖2 傳統(tǒng)胎面輪胎的材料分布示意

全鋼子午線輪胎新結構胎面在傳統(tǒng)胎面的基礎上增加1層胎面膠，即雙胎面，第2胎面膠位于傳統(tǒng)的胎面膠與基部膠之間，第2胎面膠兼顧胎面膠和基部膠的性能要求，具有高模量、低生熱的特點，使用H250/C200/C200型擠出機三復合擠出，雙胎面新工藝胎面材料分布如圖3所示，成品輪胎材料分布如圖4所示。本工作以12R22.5輪胎為例進行試驗分析。

圖3 新工藝胎面材料分布示意

圖4 新工藝胎面輪胎的材料分布示意

1.1 胎面尺寸設計

新工藝胎面設計尺寸如圖5所示，第2胎面采用整體平直設計，可以簡化生產(chǎn)工藝，最大化降低生產(chǎn)成本，并降低生熱，其與第1胎面膠面積比例約為1∶2，12R22.5輪胎第1胎面膠、第2胎面膠和基部膠的面積分別為2 612.7，1 319.7和1 038.0 mm2；基部膠采用中間平兩肩厚的設計，既可以保證冠部胎面花紋溝底膠的厚度，又可以進一步降低肩部生熱，具體可根據(jù)輪胎性能要求設計各部位的分配比例，以便使胎面性能達到最佳狀態(tài)。

圖5 新工藝胎面設計尺寸

上口型板尺寸開型因數(shù)為90%，基部膠通過下口型板開型擠出（見圖6），可以確?；砍叽鐫M足設計要求，避免第2胎面影響基部尺寸。胎面使用推試擠出法擠出，可以提高擠出胎面尺寸的穩(wěn)定性。

圖6 下口型板結構

第1胎面膠為熱喂料擠出，第2胎面膠和基部膠為冷喂料擠出，為了更好地將三者緊密復合在一起，避免界面存在分層或氣泡，引起成品輪胎出現(xiàn)胎冠脫層、胎里氣泡、肩空等問題，胎面口型板局部加厚，如圖7所示。

圖7 局部加厚口型板結構

1.2 配方選用

第1胎面膠接觸地面，使用高耐磨性能的膠料配方。第2胎面膠使用高模量、低生熱膠料配方，與帶束層及第1胎面膠良好過渡，用于低滾動阻力、高行駛里程新產(chǎn)品研發(fā)，可有效提高全鋼子午線輪胎的整體質量；采用低生熱、低成本的第2胎面膠配方可降低輪胎肩部生熱，提高抗撕裂性能，降低輪胎原材料成本。

雙胎面輪胎既保證胎面的低滾動阻力、抗刺扎、高耐磨等相關性能，又能降低膠料內部生熱，提高輪胎的高速、耐久性能，延長輪胎的使用壽命。

1.3 胎面擠出試驗

設定胎面擠出參數(shù)：擠出速度 13 m·min-1，第1胎面膠采用熱喂料擠出，供膠寬度 280 mm，供膠厚度 10 mm，供膠速度與生產(chǎn)速度自動匹配；第2胎面膠與基部膠采用冷喂料擠出，確定機筒內充滿膠料后擠出。通過測量胎面肩部寬度、總寬度，參考米秤稱量值，調整擠出機轉速，待肩部寬度滿足施工要求后，記錄相關數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 胎面擠出參數(shù)

由表1可見，擠出參數(shù)需相互匹配，才能使各膠料在胎面中合理分布。

為提高擠出胎面長度的穩(wěn)定性，避免生產(chǎn)過程中存在胎面拉伸的問題，胎面膠擠出后經(jīng)過強制收縮輥道，設定分段強制收縮率：6.7%，13.3%，20%。500 mm定長胎面收縮率測量結果如表2所示。

表2 500 mm定長胎面收縮率測量結果

由表2可見，500 mm定長測量平均收縮量為56.5 mm，各點定長極差及前后拉伸量均滿足≤10mm要求，胎面收縮較穩(wěn)定，為雙胎面輪胎性能提升打下基礎。

1.4 胎面輪廓尺寸測量

胎面擠出裝車前在線測量胎面輪廓尺寸，如圖8所示。

圖8 實際測量的新工藝胎面尺寸

由圖8可見，胎面尺寸滿足設計要求。

2 成品輪胎測試和分析

采用新三復合雙胎面與傳統(tǒng)雙復合胎面生產(chǎn)12R22.5 18PR輪胎（胎面均采用C-1花紋），進行室內性能測試。

2.1 耐久性能

按照GB/T 4501—2023《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行耐久性能測試，每種輪胎各測試2條，結果如表3所示。

表3 耐久性能測試結果

由表3可見，雙胎面輪胎的耐久性能較傳統(tǒng)產(chǎn)品有所提升，其耐久性能測試累計行駛時間延長約20.2%，兩者均滿足設計要求（≥57 h）。

2.2 高速性能

按照企業(yè)標準進行高速性能測試，每種輪胎各測試2條，結果如表4所示。

表4 高速性能測試結果

由表4可見，雙胎面輪胎的高速性能更優(yōu)越，其性能提升約21.4%，兩者均滿足設計要求（≥75 min）。

高速性能試驗損壞輪胎斷面剖析結果如圖9所示。

圖9 高速性能試驗損壞輪胎斷面剖析結果

由圖9可見，雙胎面輪胎3#帶束層端點損壞，傳統(tǒng)胎面輪胎為胎面生熱損壞，二者對比，傳統(tǒng)胎面輪胎明顯生熱高，高速性能測試累計行駛時間短，各項性能均低于雙胎面輪胎。

2.3 輪胎斷面分析

雙胎面輪胎斷面如圖10所示，雙胎面輪胎與傳統(tǒng)胎面輪胎的斷面厚度對比如表5所示。

表5 輪胎斷面厚度數(shù)據(jù)對比 mm

圖10 雙胎面輪胎斷面

由圖10可見，雙胎面輪胎第2胎面膠與基部膠過渡良好，花紋溝底處由第2胎面膠保護，減小了花紋溝底裂口的風險。由表5可見，胎面各膠料在輪胎中的分布、胎面各點厚度及花紋溝底膠料厚度均滿足設計要求。

2.4 成本分析

與傳統(tǒng)工藝胎面對比，雙胎面工藝基部膠和粘合膠片的體積和質量相同，成本差異主要在第2胎面膠，第1和第2胎面膠成本分別為9.67和9.09元·kg-1，單條輪胎（第1和第2胎面膠料質量分別為10.65和3.91 kg）成本降低2.26元，按年產(chǎn)300萬條輪胎計算，成本降低678萬元，在輪胎質量提升的同時大幅度降低了生產(chǎn)成本。

3 結語

三復合全鋼子午線輪胎胎面擠出新工藝的創(chuàng)新應用改善了不同膠料在胎面中的分布，在大幅度提高輪胎質量的同時，可有效降低胎面膠的原材料成本。胎面雙層膠料分布適應不同路況對輪胎產(chǎn)品差異化需求，實現(xiàn)全鋼子午線輪胎胎面擠出的創(chuàng)新化。該新工藝的推廣對提高輪胎耐磨性能、降低生熱、延長行駛里程有積極的促進作用。