胎圈增强胶片在轻型载重子午线轮胎中的应用

2022-07-19高超群王时豪秦艳分戴恺晨

轮胎工业 2022年2期

高超群，王时豪，秦艳分，戴恺晨，宋立

（中策橡胶集团股份有限公司，浙江杭州 310018）

轻型载重子午线轮胎承载能力要求虽然不如全钢载重子午线轮胎苛刻，但该类轮胎多用于面包车、皮卡、小货车等车型，用途广泛，使用环境复杂[1-4]。由于这些车型通常人货两用，当空车或者载人时，为了提升舒适性经常调低轮胎充气压力；当载货时，为了提升承载能力则会调高充气压力。频繁调整充气压力，难免有使用不当的情况，尤其是在超载情况下，高负荷、低气压的现象使得轮胎胎圈部位受力较大，胎圈部位损坏的发生率非常高[5-7]。

同时，在车辆行驶过程中轮胎反复形变、应力过渡不均匀时很容易发生早期损坏。胎圈部位是应力集中处，需要与柔软的胎侧平稳地过渡刚性，且胎圈部位与轮辋接触，车辆行驶过程中胎圈与轮辋反复挤压、滑移，导致胎圈内部材料出现剪切力和剪切生热的现象[8-9]。因此，在轮胎结构设计时通常会设置提高胎圈部位强度的增强层[10]。

由于胶片用作增强层材料比较常见，本工作在轻型载重子午线轮胎设计不同形式的胎圈增强胶片，并进行性能测试和对比分析，以期了解增强胶片在轻型载重子午线轮胎中的应用特点。

1 胎圈增强胶片的位置及其主要优缺点

胎圈增强胶片通常有2种形式。形式一是在胎体帘布裁断后将增强胶片预贴合到胎体帘布上[见图1（a）]。增强胶片贴合到胎体帘布上的传统工艺为:增强胶片压延后用塑料纸卷曲成大桶，再按设计宽度要求分条成小卷，在帘布裁断后再依照灯光线将增强胶片预贴合到帘布上，后将帘布卷曲存放，在成型时使用。形式二是在胎侧挤出时增强胶片复合到胎侧型胶上[见图1（b）]。此工艺直接在胎侧挤出时一步到位，做成三复合胎侧型胶。

图1 胎圈增强胶片位置示意

增强胶片复合到胎侧型胶上具有更多优势，其主要优点如下。

（1）提高生产效率。可减少增强胶片压延、卷取、分条、贴合等生产步骤，简化半成品管控，生产更为流畅，生产效率提高。

（2）降低生产成本。可免除增强胶片的压延设备、分条设备、卷取工装、卷取塑料纸，节省更多生产场地，减轻材料管理负担，减少多个生产工序的能源浪费，因此在设备、材料、人力、能源等多方面均能降低生产成本。

（3）提升产品品质。增强胶片预贴合到胎体帘布的过程中会出现气泡、塑料纸残余等问题；在成型过程中，胎体帘布上预贴合和没贴合增强胶片的部位由于拉伸情况不同，贴合时胎体帘布可能会有波浪褶皱的情况发生，影响生产效率和轮胎品质；且预贴合灯光线波动偏差的影响不利于轮胎的均匀性。增强胶片复合到胎侧型胶上不存在以上情况，因此产品品质更高。

（4）进一步提升胎圈耐久性能。增强胶片预贴合到帘布上时，胶片在端点会有一定的厚度，而胎侧复合的增强胶片由于月牙形的设计，两个端点的厚度接近于零，相比贴合会更加平滑，端点空隙减小，可避免气体残留，同时增强胶片厚度调整更为灵活，可以进一步提高胎圈的耐久性能。

胎侧复合增强胶片的缺点是对设备要求有所提高，需要三复合挤出设备才能实现，而且对增强胶片胶料的性能要求有提高。