轮胎工艺知识.docx

轮胎工艺知识.docx

《轮胎工艺知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轮胎工艺知识.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

轮胎工艺知识

第三节 轮胎工艺知识

第一部分 轮胎发展简史

最早的轮胎是由木头或铁制造的，这从我国古代的战车上和国外的绅士马车上都能看出。

1885年首次发明空气轮胎的是英国商人R.W.Thomson，这种轮胎是充气轮胎的雏形，它的舒适性与滚动阻力都比实芯轮胎好得多，但负荷量小，也无法充气，因而限制了它的使用范围。

到1888年曾在英国兽医学院受训过的J.B.Dunlop发明了充气轮胎，并取得了专利。

这种充气轮胎比空气轮胎前进了一大步，它提高了负荷质量，减小了滚动阻力，提高了行驶速度和舒适性。

虽然Dunlop的充气轮胎结构比较简单，但却开创了轮胎制造技术的新纪元。

后来C.K.Welch发明了有钢丝圈结构的轮胎，同时开始采用内胎。

1890年Dunlop和Welch两家公司联合生产带钢丝圈结构的充气轮胎。

由于轮胎采用了钢丝圈和轮辋，使充气轮胎由自行车胎发展到汽车轮胎。

对提高轮胎性能起决定作用的革命是采用了无纬线的帘布，约于1893年第一次采用棉帘布制造轮胎，比用帆布制造的充气轮胎使用寿命和行驶性能大大提高。

在美国于1889年首先制造充气轮胎的厂家是Goodrich。

中国则是在1931年由上海的一家工厂生产出第一家汽车轮胎。

因此，轮胎的发展是经历了一个漫长的历程，在这漫长过程中不知有多少代人为之付出了艰辛的劳动和高超的智慧。

第二部分轮胎基本构成

一、轮胎的功能

为保证汽车的性能，要求轮胎具有如下四项基本功能：

1、支承汽车重量（负荷性能）

2、将驱动力和制动力传递到路面（牵引性和制动性）

3、改变和保持行驶方向（操纵性和稳定性）

4、缓冲来自路面的冲击（乘坐舒适性和包络特性）

此外，耐磨性和节油性，也都是重要的要求性能。

二、轮胎的分类

轮胎按照结构可以分为三类，分别为斜交胎、半钢胎和全钢胎。

无论是斜交胎、半钢丝子午线轮胎，还是全钢丝子午线轮胎，大致上都可以分为胎冠、胎体、缓冲层或带束层及胎圈等部位，基本上都是由胎冠、胎肩、胎侧复合件、胎体、胎圈、胎圈填充胶、子口包布及内衬层等几个部分组成。

具体如下图

斜交胎                 半钢胎

全钢胎

三、子午线轮胎结构特点

胎体帘线按子午线方向排列（与胎冠中心线呈90°或接近90°排列），并有帘线排列几乎接近周向的带束层箍紧胎体的这类充气轮胎，叫子午线轮胎。

只有带束层为钢丝帘线的子午线轮胎叫半钢子午线轮胎，而胎体、带束层和子口包布全部采用钢丝帘线的子午线轮胎叫全钢丝子午线轮胎。

一般简称为全钢子午胎，有时又称为全钢胎。

为了便于统一描述轮胎的部位，避免产生混乱，一般轮胎行业将整个轮胎按下图分为：

（1）五大部位：

胎冠、胎肩、胎侧、胎圈、胎体；

（2）三大区域：

两个非变形区，一个变形区；

（3）将胎圈部位按照人的足部命名习惯将其称为：

胎趾、胎踵；

（4）为了便于观察轮胎装配后是否正确，人为的在轮胎外表面加上了：

装配线和防护线

全钢子午线轮胎结构图

四、子午线轮胎规格标识

（一）普通载重子午胎规格标志

9.00 R20

轮辋名义直径（英寸）

子午线结构标志

轮胎名义断面宽（英寸）

（二）轻卡子午线轮胎规格标志

6.50 R16 TL 104/102 L

速度符号

负荷指数（单胎/双胎）

无内胎标志

轮辋名义直径（英寸）

子午线结构标志

轮胎名义断面宽（英寸）L

（三）轿车子午线轮胎规格标志

185 /70 S R 13 86

负荷指数

轮辋名义直径（英寸）

子午线结构标志

速度级符号

轮胎扁平率

轮胎名义断面宽（英寸）

五、轮胎花纹类型和特点

（一）花纹类型（如下图）

1、普通花纹

（1）横向花纹：

有烟斗、羊角、八角等类型。

优点：

驱动和制动性能好，花纹基部不易裂口，不易夹石子。

缺点：

滚动阻力大、生热大、散热慢、易肩空。

（2）纵向花纹：

有曲折、锯齿型。

优点：

滚动阻力小、抗侧滑性好、嗓音小。

缺点：

花纹基部易裂口、易夹石子、耐磨性差。

（3）混合花纹：

胎冠中部为纵向，肩部为横向。

优点：

防滑性好，驱动力和制动力较好。

缺点：

耐磨性差。

（4）越野花纹：

有向越野花纹、无向越野花纹。

优点：

驱动力和制动力大、花纹自洁性好，适用于雪地、河地、泥泞地。

（二）花纹深度

胎面花纹依轮胎规格、花纹类型、胎体强度、车辆速度等来确定，一般认为花纹越深耐磨性越好，但是，轮胎重量增加、胎体散热性差。

（三）磨耗标志

为了安全起见，规定轮胎要有最低残沟，故在胎面周围设置不少于四处凸起的部位，称之为磨耗标志。

轮胎磨耗到此部位要更换轮胎。

第三部分 轮胎生产工艺流程

轮胎生产流程主要包括：

密炼、压出（包括零度带束层挤出）、压延（内衬层、钢丝、胶片）、裁断（纵裁、直裁、斜裁、立裁）、钢丝圈制造、成型、硫化、成品检验，如下图所示流程

轮胎生产工艺过程流程图

第四部分 轮胎工艺知识

一、生胶及原材料

（一）生胶

生胶是一种高弹性聚合物材料，是制造橡胶制品的基础材料，一般情况下不含配合剂，生胶的商品形式绝大多数呈块状、片状，少量为粘稠状液体，也有粉末的。

按来源与用途分类为：

天然胶（NR）和合成胶；

1、天然橡胶（NR）

天然胶结构及分类:

天然胶是由三叶橡胶树流出的胶乳，经浓缩、凝固、加工而成的。

橡胶弹性好，机械强度高，不透水、不透气、耐撕裂、耐屈挠，综合加工性能好，但耐老化性能差，用于制做轮胎、管带等各种橡胶制品，特别是子午胎，各部件胶料几乎要求使用天然橡胶。

在质量上要严格控制胶料的发霉和杂物，PRI值也是关键指标，这一指标表明生胶老化后的保持率。

门尼粘度是各轮胎厂家根据轮胎生产工艺的需要规定的一项指标。

2、丁苯橡胶（SBR）

（1）结构

丁苯橡胶（SBR）其分子结构是由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。

丁苯橡胶按聚合方法分类，可分为乳液聚合和溶聚两种。

随丁苯橡胶终结合苯乙烯的增加，其性能变化如下：

硬度上升，模量上升，弹性下降；压出收缩下降，压出表面光滑；耐低温性能下降；在空气中热老化性能变好。

（2）丁苯橡胶（SBR）的性能

具有较好的弹性，虽然丁苯橡胶（SBR）的弹性低于天然橡胶，但在橡胶中仍属较好的。

丁苯橡胶（SBR）是非自补强橡胶，丁苯橡胶（SBR）不能结晶，其未补强的硫化胶的拉伸强度、撕裂强度以及生胶的格林强度均远低于天然橡胶，耐磨性能优于天然橡胶，耐龟裂性能优于天然橡胶。

（3）丁苯橡胶（SBR）的配合与加工

丁苯橡胶（SBR）的配合总体上讲与天然橡胶相近，但也有区别：

一是丁苯橡胶（SBR）必须加补强剂。

二是丁苯橡胶（SBR）的硫黄硫化体系中硫黄用量比较天然橡胶要少。

一般用1.0~2.5份（标准配方中丁苯橡胶SBR1500硫黄用量1.75份，天然橡胶中流黄为3.0份。

三是丁苯橡胶（SBR）所用促经剂应比天然橡胶多。

丁苯橡胶（SBR）的粘合性比天然橡胶差，若需要增加粘性应当使用增粘剂。

3、顺丁橡胶（BR）

（1）结构

顺丁橡胶（BR）分子结构为-（CH2-CH=CH-CH2）-n它是由丁二烯在定向聚合催化剂的作用下制得的弹性聚合物。

（2）顺丁橡胶（BR）的性能

①具有较好的弹性，是通用橡胶中弹性最好的一种橡胶。

②顺丁橡胶（BR）的拉伸强度和撕裂强度均低于天然橡胶基丁苯橡胶。

因此耐刺穿性不佳。

③顺丁橡胶（BR）耐老化性能优于天然橡胶，老化以交联为主，老化后期变硬。

顺丁橡胶老化后期易崩花掉块。

④顺丁橡胶动态生热低，优于天然橡胶。

⑤顺丁橡胶防滑性能差。

（二）橡胶硫化促进及活性体系

1.硫化剂：

在一定的条件下，使橡胶分子由线型结构变为网状结构的物质称为硫化剂。

常用的硫化剂有硫磺粉，不溶性硫磺。

硫磺的密度为2.0～2.6左右，硫磺的熔点为114℃。

2.促进剂：

就是指能降低硫化温度，缩短硫化时间，减少硫黄用量，又能改善硫化胶的物理性能的物质，称为促进剂。

生产常用的促进剂有:

噻唑类促进剂M（MBT）、DM（MBTS）…

秋兰姆类促进剂TMTD、TMTM…

次磺酰胺类促进剂CZ（CBS）、NOBS、NS、DZ…

3.硫化活性剂

能增加促进剂的活性，减少促进剂用量，缩短硫化时间，并可提高硫化强度的物质叫硫化活性剂。

常用的活性剂有氧化锌和硬脂酸。

4.防焦剂CTP

橡胶在生产加工过程中要经过混炼、压延、压出及硫化等一系列工艺过程，经受各种温度下不同热作用的历史，使胶料的焦烧时间缩短。

在加工工序或胶料停放过程中，可能出现早期硫化现象，即胶料塑性下降、弹性增加、无法进行加工的现象，称为焦烧。

防焦剂CTP也称PVI,学名N-环己基硫代酞酰亚胺。

（三）橡胶的补强与填充剂

按填料在橡胶中的作用可分为补强性、填充和增容性填料，前者主要作用是提高橡胶制品的物理机械性能，称为补强剂，如炭黑、白炭黑（补强作用不如炭黑）等；后者主要作用是增加橡胶的容积，降低含胶率，降低成本，称填充剂或增容剂，如碳酸钙CaCO3、陶土等。

（四）橡胶老化

1.老化：

橡胶制品在储存和使用一段时间以后,就会变硬、龟裂或发粘，以至不能使用，这种现象称之为“老化”。

导致橡胶老化的因素很多，主要有热、氧、臭氧、微量金属、阳光、紫外线等。

屈扰疲劳主要是增加橡胶分子与氧的接触面积，从而加速老化。

能抑制或减弱橡胶发生老化现象的物质称为“防老剂”。

橡胶的老化是一种复杂的不可逆转的化学反应过程，防护方法概括为：

物理防护方法和化学防护方法。

所谓物理防护方法是指能够尽量避免橡胶与老化因素相互作用的方法，如加石蜡等。

所谓化学防护方法是指通过参入老化反应来阻止或延缓橡胶老化反应继续进行的方法，如加入胺类防老剂等。

2.防老剂

化学防老剂能抑制橡胶分子自由基的链式反应，防止因自由基的链式反应而引起橡胶结构及性能的变化，以达到防止老化的目的。

常用橡胶防老剂有胺类防老剂和酮胺类防老剂；物理防老剂有石蜡等。

（五）橡胶的增塑体系

1、橡胶的增塑剂的分类

凡能增加胶料的塑性流动，使之易于加工，并能适当改善制品的某些性能的物质称为增塑剂。

增塑剂按其来源不同可分为如下五类：

a.石油系增塑剂；b.煤焦油系增塑剂；c.松焦油系增塑剂；d.脂肪油系增塑剂；e.合成增塑剂。

常用的增塑剂有:

芳烃操作油、松香。

（六）骨架材料