輪胎胎面翼膠擠出破邊問題改善方法的研究

勞龍龍，楊京輝，李 濤，袁金琪，代玉龍

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266100]

輪胎胎面指胎冠部位緩沖層或帶束層以上的外胎膠層或外胎與地面接觸的輪胎行駛面，由胎冠膠、基部膠和胎面翼膠構成，其作用是防止胎體遭受機械損傷、傳遞車輛牽引力和制動力、減緩輪胎在行駛過程中受到的沖擊[1-3]。胎面應該具有良好的彈性、耐磨和抗刺扎性能、抓著性能。胎面翼膠與胎側膠搭接，可以起到緩沖的作用[4-5]。

針對胎面翼膠在擠出過程中的破邊問題，本工作從設備、工藝和口型工裝方面分析其產生原因，以期使胎面翼膠破邊現象得到有效改善。

1 實驗

1.1 配方

天然橡膠 50，順丁橡膠 50，炭黑N375 22，炭黑N660 30，氧化鋅 3，環保芳烴油 12，防老劑4020 3.5，硫黃 1，促進劑CBS 1，防焦劑CTP 0.2。

1.2 擠出設備

三復合擠出設備，桂林橡膠設計院有限公司產品，由上、中、下機頭及冷喂料擠出機加生產輔線組成。其中：冷喂料擠出機型號為QSM 120/k-16D（Φ120），3段螺桿直徑分別為120，250和150 mm，運行壓力為0.5～0.6 MPa，機頭最大壓力為22 MPa，其工作參數如表1所示；口型采用電加熱、熱電偶測溫形式，口型可設定溫度；生產輔線主要由接取裝置、輸送輥道、冷卻線、卷取裝置等組成。

表1 Φ120冷喂料擠出機工作參數

2 胎面翼膠擠出破邊問題分析

2.1 破邊問題

生產發現擠出胎面翼膠端點處存在鋸齒狀、不規則的破邊現象，且擠出膠料表面不光滑，有輕微麻面現象，經冷卻線拉伸后，破邊情況較出型后更為嚴重，出現多個不合格品。

雖然采用加大口型邊部厚度的方法可以使破邊問題得到一定改善，但胎面翼膠出型邊部的厚度超出施工要求（0.6 mm），達到0.9～1.4 mm，成型后胎坯在胎面翼膠與胎側交接處厚度落差較大，硫化后成品輪胎在胎面翼膠交接處易出現周向缺膠和裂口等問題。

2.2 影響因素分析

2.2.1 口型開型比

胎面口型設計如圖1所示，設計參數如表2所示，口型開型比為口型尺寸/擠出斷面尺寸。

圖1 胎面口型設計

表2 調整前胎面口型設計參數

膠料通過擠出機剪切、塑化后，由高彈性狀態轉變為粘流態并且膨脹，當口型開型比不小于100%時，胎面出型后實際寬度大于半成品設計寬度。為達到設計寬度，只能加快生產輔線速度（如擠出機頭轉速及牽引線速度），對胎面拉伸量較大，胎面翼膠破邊的幾率增大，因此應減小口型開型比。

2.2.2 口型進膠口倒角樣式

口型進膠口與出膠口（見圖2和3）在端點位置面積不同，進膠口倒角較小，進膠口面積與出膠口面積比為1∶1.5，且前后端面積分布較為均勻，易造成胎面翼膠端點處擠出壓力相對偏小，易導致胎面翼膠破邊的情況。

圖2 口型進膠口

2.2.3 口型溫度設置

口型板溫度低，膠料不能從高彈性狀態轉變為粘流態，易造成胎面翼膠破邊。一般情況下，口型板的加熱溫度在95～100 ℃，胎面翼膠及胎側擠出口型溫度設置一致。

生產胎面翼膠的Φ120冷喂料擠出機溫度設定如表3所示。

圖3 口型出膠口

從表3可以看出，口型溫度為（100±5）℃，但胎面翼膠仍出現破邊，可以考慮增大口型溫度。

3 胎面翼膠破邊問題解決措施

根據上述分析，為解決胎面翼膠破邊問題，本工作從口型開型比、口型進膠口倒角和口型溫度3個方面進行調整。

3.1 減小口型開型比

調整后胎面口型設計參數如表4所示。

從表4可以看出，調整后口型開型比均小于100%，胎面翼膠出型后寬度達到設計寬度要求，不需要加快輔線速度，減小了胎面翼膠出型破邊的幾率。

3.2 調整口型進膠口倒角樣式

胎面翼膠端點處破邊表明該處膠料擠出量不足、擠出壓力過小，加大口型端點處倒角面積、提升出膠量、加大胎面翼膠端點處的擠出壓力可以保證胎面擠出效果良好。

調整前口型進膠口倒角高度和深度分別為5和6 mm，調整后分別為10和8 mm。調整后口型進膠口如圖4所示。

圖4 調整后口型進膠口

調整后口型進膠口倒角高度和深度均增大，胎面翼膠端點處的進膠量和擠出壓力也相應增大，可以改善胎面翼膠出型破邊問題。

3.3 調整口型溫度

為使膠料從高彈性狀態順利地轉變為粘流態，避免胎面翼膠破邊，本工作將Φ120冷喂料擠出機口型溫度調整為120 ℃，其他部位溫度不變。

3.4 胎面翼膠破邊問題改善效果

口型調整后生產的胎面翼膠如圖5所示。

從圖5可以看出，口型調整后胎面翼膠擠出表面光滑，胎面翼膠破邊問題得到有效改善。

圖5 口型調整后生產的胎面翼膠

4 結語

通過減小口型開型比、增大口型進膠口倒角高度和深度、提高口型設置溫度，胎面翼膠擠出破邊問題可以得到有效改善。