從2002年起,我國汽車工業(yè)步入高速增長的發(fā)展階段,并已成為世界汽車生產(chǎn)大國。在汽車快速增長的拉動下,與之處于同一生產(chǎn)鏈的輪胎行業(yè)也獲得了較大的發(fā)展。然而,伴隨著全球輪胎制造業(yè)高新技術(shù)的發(fā)展和原材料價格的瘋狂猛漲,我國很多輪胎廠家經(jīng)濟效益不太樂觀。為了能在市場上求得生存,很多輪胎制造廠家也紛紛采取了積極的對策,如不斷實現(xiàn)科技創(chuàng)新,不斷從原材料的配方、生產(chǎn)工藝等上面入手進行改革,千方百計的降低輪胎制作成本,因而出現(xiàn)了很多新的生產(chǎn)工藝和方法。在此,本文簡單介紹兩種新式輪胎外胎的制作方法:
以氮氣為工作介質(zhì)實現(xiàn)輪胎制作輕量化的方法
以氮氣為工作介質(zhì)實現(xiàn)輪胎輕量化的方法是利用透氣性差的樹脂薄膜作輪胎的內(nèi)襯層,向金屬模具內(nèi)的輪胎里加入溫度為140℃,壓力為1.0~2.0MPa的氮氣進行硫化的方法。這種方法最關(guān)鍵的是內(nèi)襯層材料的選用和氮氣硫化的實現(xiàn)。
▲內(nèi)襯層的選用:若采用丁基膠之類透氣性差的內(nèi)襯層會導(dǎo)致輪胎重量的增加,達不到輪胎輕量化的要求。由于丁基橡膠與輪胎內(nèi)面橡膠粘合不太緊密,故需要借助于能把丁基橡膠和胎胚內(nèi)面橡膠粘合起來的結(jié)合橡膠片才能進行充分粘合。此外,丁基橡膠并非完全不透氣,為了維持必要的輪胎壓力至少需要幾百微米的厚度,加上丁基橡膠后,結(jié)合橡膠的厚度將超過1mm(1000μm),這將會導(dǎo)致輪胎重量的增加。如采用透氣性差的薄膜代替丁基橡膠作為內(nèi)襯層,例如:用聚脂薄膜作為內(nèi)襯層,該薄膜與丁基橡膠相比具有透氣性更差、與輪胎內(nèi)面粘結(jié)性好的特點,可以減少橡膠厚度以及不需要使用結(jié)合橡膠,實現(xiàn)不改變空氣壓力穩(wěn)定性的狀態(tài)下空氣輪胎輕量化。本方法還可采用透氣性差的樹脂薄膜,如表面鍍有氧化硅的聚脂類薄膜、乙烯叉二氯和聚氯乙烯聚合的薄膜、脂肪酸聚酰胺薄膜等。
▲氮氣硫化工藝的實現(xiàn):首先,把透氣性差的樹脂薄膜迭壓到未硫化橡膠制成的輪胎內(nèi),形成內(nèi)襯層。然后,向金屬模具里的輪胎加入溫度為140~1700℃、壓力為1.0~2.0MPa的氮氣進行硫化。但由于使用了透氣性差的薄膜作內(nèi)襯層,在插塞式硫化成型機上進行硫化作業(yè)時,會被插塞捅破、損壞,故此時的金屬模具應(yīng)使用無插塞式硫化成型機,也可以把普通的插塞式硫化機改造成無插塞式硫化機使用。氮氣的溫度設(shè)定為140~1700℃,溫度太低則硫化不徹底,太高則會出現(xiàn)過硫化、繩織老化、橡膠物理性能下降,導(dǎo)致輪胎質(zhì)量達不到要求。另外,氮氣的壓力設(shè)定為1.0~2.0MPa,如低于1.0MPa,輪胎質(zhì)量(耐用性、外觀故障)會出現(xiàn)問題;高于2.0MPa,會增加模具的負擔(dān),給安全生產(chǎn)帶來隱患。在整個工藝過程中,氮氣的壓力和溫度是采用熱交換機和壓縮機來保證的。
利用這種制作方法,可實現(xiàn)在不損壞內(nèi)襯層的同時制造出空氣壓力穩(wěn)定性好且輕量化的空氣輪胎,同時可更大地降低輪胎外胎的制作成本。
利用超高頻能量為能源,以氮氣為保壓的成型硫化方法
這種方法是利用超高頻能量對模具中胎胚進行預(yù)熱,預(yù)熱時胎胚在工作介質(zhì)壓力的8.7%~10%下進行。胎胚加熱到橡膠氣泡形成溫度后工作介質(zhì)壓力達到指定值,然后進行成型和硫化。這種方法能夠提高輪胎質(zhì)量,降低輪胎生產(chǎn)過程中的能量消耗。整個流程概括如下:
首先,將輪胎胚裝進模具,用工作介質(zhì)填充模具(壓力達到指定加壓值的8.7%~10%),壓模中的坯料受到超高頻能量的預(yù)熱。這種壓力不能保證在輪胎胎面上形成圖案,因此在密閉的壓模中,只有坯料表面接觸圖案模具。
用超高頻能量電源,進行輪胎坯料預(yù)熱,達到氣泡形成溫度。坯料加熱后,工作介質(zhì)壓力達到指定加壓值。結(jié)果橡膠混合坯料流進壓模的圖案模具中形成輪胎花紋,實現(xiàn)成型和硫化。將輪胎坯料迅速加熱到橡膠氣泡形成溫度降低了橡膠的粘度(韌性),促使其更好的流入壓模圖案中,改善了輪胎的商品外觀,并降低了加壓介質(zhì)的壓力。輪胎圖案形成時硫化器模具中加壓介質(zhì)所需壓力的降低,減少了硫化器硫化設(shè)備的金屬和加壓介質(zhì)的消耗量。在輪胎坯料(加熱到120℃)上輪胎花紋的形成過程中,提高了與橡膠與簾布(簾線)部分的粘合強度,加快了橡膠混合物的應(yīng)力松弛過程,提高了輪胎耐用期。向模具填加工作介質(zhì),達到指定加壓值的8.7%~10%后,將超高頻硫化器壓模中的輪胎坯料加熱到120℃,這樣能夠避免加熱橡膠混合物中的早期硫化和產(chǎn)生強化氣泡。
例:在超高頻硫化器中生產(chǎn)260~508P氣體輪胎,使用氮氣作為工作介質(zhì)。
將橡膠坯料填加到硫化壓模中,在模具中注入氮氣,壓力達到0.1MPa。接通超高頻能量電源,迅速給輪胎坯料加熱到橡膠混合物氣泡形成溫度(120℃),達到此溫度后,讓模具中氮氣壓力達到1.0 MPa,這樣橡膠混合物流進壓模圖案模具,完成輪胎的成型和硫化。
利用這種方法制作輪胎的特點是:既能提高輪胎質(zhì)量又可以降低其生產(chǎn)過程中的能量消耗。預(yù)熱是在模具中工作介質(zhì)壓力等于指定加壓值8.7%~10%下進行的,坯料加熱到橡膠坯料氣泡形成溫度后,模具中工作介質(zhì)壓力達到指定加壓值。從而達到降低輪胎制作成本的目的。