一種雙復合三角膠擠出強制分配型預口型的開發

陳 晨，齊慶森，馬鵬之，楊賢華

（通力輪胎有限公司，山東 兗州 272000）

在輪胎的生產過程中，輪胎各部件的實際尺寸與理論尺寸存在一定偏差，這種偏差會縮短輪胎的使用壽命，影響車輛使用安全，為此提高各部件的精度就成為輪胎行業一項必須的研究。

全鋼載重子午線輪胎的冠部和趾口承擔了整個輪胎90%以上的應力，因此這兩個部位的質量至關重要。全鋼載重子午線輪胎胎側部位薄、變形大，趾口部位承受的應力比斜交輪胎大，趾口部位質量問題在國內市場全鋼載重子午線輪胎缺陷中占比較大。趾口部位中三角膠起到重要的支撐作用及耐屈撓性能，該部位易因應力集中等因素破壞，導致趾口空、裂、爆等問題。因此保證三角膠質量良好是保證輪胎質量的重要因素之一。

三角膠由軟質三角膠與硬質三角膠組成，兩種膠料通過雙螺桿擠出機擠出并在機頭內復合，形成復合分界面。由于輪胎性能要求，兩種膠料的門尼粘度、邵爾A型硬度及流動性均有較大差異，復合困難，容易開裂（見圖1）。針對兩種膠料設計不同擠出工藝，在經過螺桿擠出后雖然流動性有所改善，但在復合過程中仍然會出現因壓力差過大導致復合面形狀不固定、精度差的問題，且復合面在三角膠內部，從外觀無法辨別，質量風險高[1-2]。

圖1 趾口部位三角膠開裂

本工作設計了一種雙復合三角膠擠出強制分配型預口型，通過調整軟質三角膠和硬質三角膠貼合精度，控制其擠出尺寸，降低三角膠復合面波動對趾口部位厚度的影響，從而減少趾口部位缺陷。

1 雙復合三角膠擠出強制分配型預口型結構

本工作設計的雙復合三角膠擠出強制分配型預口型結構見圖2。在預口型內設隔板以強制進行形狀分配，結合合理的工藝參數設計，降低軟質三角膠與硬質三角膠在機頭內部產生的壓力差使復合面的斷面形狀向一側偏壓的影響，同時彌補橡膠挺性對復合面直線曲度的影響，可有效保證軟質三角膠與硬質三角膠貼合面（m與n面）的曲度與拐點角度（α）（見圖3）的精度，提高輪胎趾口位置的精度[3-4]。

圖2 雙復合三角膠擠出強制分配型預口型結構示意

圖3 雙復合三角膠結構示意

2 方案實施方式

本雙復合三角膠擠出強制分配型預口型包括第1模塊和第2模塊，兩個模塊共同組成一套擠出模具，并貼合形成一個貼合面；作為擠出模具的分型線，貼合面上形成預口型；預口型由設在其內部的隔板分成軟質三角膠口型和硬質三角膠口型，軟質三角膠口型和硬質三角膠口型的形狀分別對應軟質三角膠和硬質三角膠的橫截面形狀。

軟質三角膠口型設在第1模塊上，硬質三角膠口型設在第2模塊上，軟質三角膠和硬質三角膠的結合線為隔板，隔板的橫截面為楔形，有助于對軟質三角膠和硬質三角膠進行導流。楔形的頂點在軟質三角膠口型和硬質三角膠口型的結合處，通過隔板的頂點時，軟質三角膠和硬質三角膠進行有型貼合，各自形成設計好的形狀。這種通過隔板的貼合方式避免了傳統方法通過調節軟質三角膠和硬質三角膠的擠出壓力來調節其結合面形狀的不穩定性。

軟質三角膠和硬質三角膠的貼合面由m面和n面組成，兩個面相交形成角度為α的拐角，通過增加錐形的隔板能夠保證該拐角的精度，提高兩個面的直線曲度和輪胎趾口部位精度。軟質三角膠口型和硬質三角膠口型分別與軟質三角膠流道和硬質三角膠流道連通。貼合面水平設置，使第1模塊和第2模塊采用上下合模的方式，貼合面也可采用傾斜設置。

3 改進效果對比

傳統工藝下生產三角膠易發病象如圖4所示。分界面因壓力差及膠料硬度變化造成復合面偏壓，且各部位的膨脹率不同，形狀不規則、不穩定，很難控制三角膠精度，這與產品均一性原則相違背，最終導致生產過程廢料多、輪胎質量不穩定。

圖4 三角膠復合面病象

與傳統工藝相比，使用改進后的預口型生產，因預口型內設置強制分配隔板，有效地降低軟質三角膠與硬質三角膠在機頭內部的壓力差，有效保證了軟質三角膠與硬質三角膠貼合面的曲度與拐點角度的精度（見圖5），軟質三角膠與硬質三角膠復合面平直，可控度高，提高了三角膠貼合精度，保證三角膠擠出尺寸的穩定性，大幅度減少了不合格半成品，減少了膠料浪費，大幅度提高了產品質量和生產效率，降低了廢品率。

圖5 改進預口型后三角膠實物剖面

4 結語

三角膠部件質量顯著影響輪胎胎圈部位質量，結構合理的三角膠擠出預口型是輪胎質量的重要保證。本工作通過分析膠料通過流道和口型時的壓力和速度，采用開發的擠出強制分配型預口型，通過調整三角膠預口型設計，改變三角膠擠出形式，使軟質和硬質三角膠貼合更加精準，提高了三角膠生產效率和質量，使得成品輪胎因三角膠問題導致的缺陷率明顯降低。