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1、R-1农业胎—胎里凹凸不平及胎里露线问题的解决杨开泰,(贵州轮胎股份有限公司,李瑛贵州贵阳550008)摘要:通过对胎面胶料的流动性分析,找出影响农业高花纹轮胎胎里凹凸不平和胎里露线的关键因数,在实际生产中对轮胎花纹设计和配方做出相应调整并最终解决问题1关键词:R-1农业胎;中图分类号:U4631341胎里凹凸不平;胎里露线;表观粘度;剪切速率文献标识码:A文章编号:1671-9743(2009)02-0126-03色胶料为110mm厚的红色胶皮,在胎胚成型过程中第一层贴于外层帘布与胎面胶底面,第2层
2、贴于第一层胎面和第二层胎面缠绕之间11简介R-1系列农业胎是我公司开发较早的一个系列产品,经过每年的新产品开发,现可以生产的规格已经比较齐全,且已具备年产8万套的生产能力1R-1系列农业胎的设计特点为:⑴花纹为独立块状人字花纹,花纹深度较深1⑵轮胎层级一般为低层级,使用时充气气压较低,相应轮胎负荷较小1对应的一般只要4层尼龙帘布层就可以满足强度和刚度的设计要求1与国外知名品牌轮胎(如费尔斯通、皮列里、联合等)对比我公司轮胎存在以下问题:⑴轮胎内轮廓胎冠到胎肩部位严重失圆1导致帘线在充气状态下受力不均匀
3、,在使用相同骨架材料的前提下,我公司轮胎安全性能低于以上品牌轮胎1⑵从轮胎断面来看,我公司轮胎胎肩部位花纹沟基部胶料较厚1⑶从成品来看胎里凹凸不平、在花纹块底部露线1⑷外胎重量整体水平重于以上品牌1总体来说就是材料分布不均匀导致材料利用率低下1在行业标准HGΠT2177-1998中对于R-1这样的人字形花纹在胎里肩部是允许有凹坑的,但是随着客户对于使用质量的要求不断提高,部分客户已经要求希望能解决此问题12问题分析从R-1系列农业胎的设计特点为花纹块之间连续性差,而且在胎面胶胶料在硫化温度下属于假塑性
4、流体,在此温度下胶料粘度还是比较大1造成在硫化过程中胎面胶料不能充分流动到花纹块部位,导致成品的材料分布不均匀(胎肩部位花纹块基部胶料薄,花纹沟部位基部胶料厚)1这就是轮胎外观表现出来的凹凸不平1在硫化过程中胶料的流动方向是从压力大的区域流向压力小的区域,在硫化打压力初始阶段,花纹沟区域最先受压与模具接触,而此时,在花纹块区域,胶料并未完全填满花纹块区域的空隙,所以在硫化内压的作用下花纹沟底区域的胎面胶和花纹块区域的帘布胶开始向花纹块流动,帘布胶迁徙量过大就会在成品中发现胎体帘线外露1图1、2验证了硫
5、化过程中胶料的流动情况,图中红图1图2如图中显现,本来紧贴外层帘布的红色胶皮在花纹块底部区域已经与帘布层分离,之间的间隙由帘布胶填充,尤其在肩部花纹块区域在冠部和侧部胎面胶和帘布胶三者之间的相互挤压作用下呈现凹三角形并整体向花纹块部迁徙1从图2中还可以看出花纹沟区域的基部胶明显比花纹块区域基部胶厚1现取出花纹沟底一微小胎面胶单元做流动应力分析,该单元胶料受硫化压力和层间煎切应力1如图3所示:⑴流动推力为:ΔP1×ΔZ×ΔY-ΔP2×ΔZ×ΔY=(ΔP1-ΔP2)×ΔZ×ΔY收稿日期:2009-01-1
6、0作者简介:杨开泰(1975-),男,贵州贵阳人,贵州轮胎股份有限公司工程师,主要研究轮胎结构设计1·127·第28卷第2期杨开泰,李瑛:R-1农业胎—胎里凹凸不平及胎里露线问题的解决由(2)和(3)式可得(ΔP×h)m´v=(4)2ηa×L其中剪切速率能很好的表观胎面胶单元的流动情况1从式(4)可知,随着胶料的表观粘度增加剪切速率降低,剪切速率随胶料流动距离增加而降低1所以在表观粘度越低的情况下,胶料的流动性也越好1对于胎面胶来说较好的流动性能有利于在较短时间内由花纹沟区域迁徙到花纹块区域1这样材料
7、分布就比较均匀,减低胎里凹凸不平的程度1对于帘布胶来说希望有相对胎面胶较高的表观粘度,这样就能保证帘布胶有较低的迁徙量,从而保证胎里不露帘线1碳黑总体属于粒径比较小的填料,表面还带有许多活性基团,一般来说采用高结构碳黑的胶料表观粘度较高,流动性较差1图3⑵粘滞阻力为:Δτ1×ΔZ×ΔL-Δτ2×ΔZ×ΔL另外在胶料开始交联以后粘度大幅上升胶料的流,动性随着交联度的上升而下降1故提高帘布胶交联的起步时间有利于降低帘布胶的流动性能,意味着胎面胶有更多的流动时间来填满外胎花纹块区域1对于花纹设计来说,从(4
8、)式可知,随着流动距离的=(Δτ1-Δτ2)×ΔZ×ΔL由于在硫化过程中胶料流动为稳定流动,则各应力之间达到平衡,可得到下式:(ΔP1-ΔP2)×ΔZ×ΔY+增加剪切速率降低1所以采用多节距花纹设计能缩短前后花纹块之间的距离,利于胎面胶在短时间内填充满花纹块13解决措施综上所述,提出的解决方案如下:⑴降低胎面胶的表观粘度,提高胎面胶的流动性能,使更多数量胎面胶能流动至花纹块部位从而解决外胎的凹凸不平1同时提高帘布胶的表观粘度,降低帘布胶的流动性能使其覆着
