摩托车轮胎生产工艺设计配方技术.docx

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摩托车轮胎生产工艺设计配方技术

摩托车轮胎生产工艺及配方、结构技术知识

一、摩托车轮胎简介

由于橡胶具有其它任何材料所不具有的高弹性和高伸长率的特点，因而在国民经济各部门、国防、宇宙开发、日常生活中得到广泛应用。

摩托车轮胎就是以橡胶为主体的制品之一。

我国在六、七十年代橡胶工业比较落后，摩托车及轮胎都未纳入国家标准，规格品种极少，在上海工业基地，也只是在汽车轮胎生产线上生产军用三轮摩托配用的3.75-19、3.25-16摩托车轮胎。

改革开放后，80年代随着国民经济的发展，重庆军工单位如嘉陵、建设、平山、望江等军工转民用，开始开发不同规格的摩托车，从而带动了相关配套的摩托车轮胎的生产。

由于摩托车机动、灵活、轻便、快捷，广泛用于交通、通讯、运输、体育和军事等诸多方面，从而以之配套的摩托车轮胎企业，面对市场的需求，使轮胎产品适应其复杂、多变、苛刻的使用条件，必须增加规格品种，扩大生产。

重庆已成为我国重要的摩托车生产基地。

威星公司在这大好形势下，抓住机遇，生产出60多个规格，400多种花色品种的轮胎，给各摩托车生产厂家配套。

为确保轮胎质量，迎得信誉，必须严格按照国家GB518—1997产品标准生产（包括GB/T12983—1997摩胎系列标准，主要技术内容等效ISO标准）。

二、橡胶工业部分名词解释

1、橡胶：

是一种典型高弹性的材料，它在大的变形下能迅速而有力恢复变形且能够被改性。

2、天然橡胶：

是一种以异戊二烯为主要成份的不饱和的天然高分子化合物。

3、合成橡胶：

以酒精、电石、石油等作原料，用化学方法制成的合成橡胶。

4、生胶：

未经塑炼、混炼的橡胶。

5、塑炼：

增加生胶塑性的加工过程。

6、配料：

将生胶与配合剂按配方规定称量配好。

7、混炼：

通过密炼机将配合剂均匀分散在生胶中的加工过程。

8、弹性：

物体在使其变形负荷除去后，仍能恢复其原来形状的性质。

9、可塑度：

试样受外力压缩发生变形，当外力除去后，仍保持变形的程度。

10、硬度：

试片受外力压缩时，所发生的反抗变形的比值。

11、比重：

试样重量与试样同体积的4℃纯水重量的比值。

12、磨耗量：

试样在一定的条件下，经机械磨损而产生的体积损耗。

13、自硫：

未硫化胶料在存放过程中产生的自然硫化现象。

14、热炼：

便于下工序加工，将胶料在炼胶机上均匀软化。

15、压延：

在压延机上将胶料覆于织物上的加工过程。

16、压出：

胶料通过压出机，压成一定形状半成品的操作过程。

17、压出温度：

压出时规定的机身、机头、口型板温度。

18、成型：

将各种部件组成一定形状的半成品的工艺过程。

19、硫化：

使未硫化的半成品胶料变成硫化胶的过程。

20、硫化条件：

硫化时所规定的温度、压力、时间条件。

21、正硫化：

最适宜的硫化。

22、欠硫：

未达到正硫化。

23、焦烧：

未硫化胶料在加工过程中，所发生的早期硫化现象。

24、扯断强度：

试样在扯断时，原横断面上单位面积所受的力。

25、定伸强度：

试样在定伸长时，原横断面上单位面积所受的力。

26、扯断永久变形：

试样在扯断后，停放一定时间，其变形部份与原长度的比值。

27、扯断伸长率：

试样被扯断时，伸长的长度与原长度的比值。

28、附着力：

试样两结合面间，分离时所需的力。

29、摩托车轮胎：

安装在摩托车上使用的充气轮胎。

30、胎面：

外胎的外表面保护胶层，包括胎冠、胎肩与胎侧。

31、缓冲层：

位于胎冠胶与胎身布层之间的帘布层或胶层。

32、帘布层：

组成外胎胎身的各层帘布。

33、钢丝圈：

由包胶钢丝多股多层排列的环形部件。

34、外胎：

由胎面、胎体和胎圈组成的环状空心体。

35、内胎：

安有气门咀的密封环状空心体。

36、垫带：

具有一定宽度的环状胶带。

37、无内胎轮胎（真空胎）：

是一种不用内胎的轮胎，它依靠胎圈与轮辋的密封作用和胎里密封层来代替内胎充气承受压力。

38、风胎：

硫化时，供制品内部充气压用的工具。

39、层级：

轮胎在规定的使用条件下，能够承受最大负荷的特定强度标志，它不一定代表帘布的层数。

40、斜交轮胎：

帘布层和缓冲层各邻层帘线相叉，且与轮胎中心线呈小于90度角排列的充气轮胎。

三、摩托车轮胎生产工艺流程

1、工艺流程示意图：

2、简述工艺流程示意图

（1）、摩托车轮胎的加工工艺具备各种必用的原材料后，按示意图表示制备成各种混炼胶，这是一道非常重要的工序，必须按工艺规程操作要点的要求制作，可塑度、比重、硬度快检等指标合格的胶料，经热炼后，流入以下各工序。

（2）、压延是橡胶加工工艺中一项精细工序之一，通过压延机辊筒对胶料的作用，帘布贴胶，制备一种厚薄均匀的织物涂胶层（胶帘布），注意滚温、滚距、速比，按标准操作，使胶帘布的厚度和有关质量符合下工序的要求。

（3）、帘布裁断是把胶帘布裁断成一定角度、宽度的工艺过程，严格掌握施工表工艺标准裁断。

（4）、胎面压出是将热炼好的胎面胶料经过压出机加工，使它的断面成为具有一定形状的胎面的工艺过程。

严格掌握机身、机头、口型板温度标准，不能太高，同时要根据施工设计尺寸出型，也要掌握好划彩线和底糊胶的工艺操作。

（5）、成型工艺是将各种部件组成一定形状半成品胎胚的工艺过程。

操作时必须按施工标准的宽度、差级和三正、三压实、折返对称、角度交叉的工艺。

（6）、钢丝圈由包胶钢丝排列组成的环形部件，它是轮胎的骨架材料的重要组成部份，它使轮胎紧固在轮辋上。

加工操作时，必须认真控制，钢丝压出时的覆胶质量，同时钢丝圈直径、排数、根数、宽度、接头长度均应符合施工设计的规定。

（7）、外胎硫化是完成橡胶制品生产的最后一道工序，使未硫化的半成品变成具有弹性的橡胶制品。

硫化过程进行得好坏，最后决定制品质量。

因此严格掌握硫化条件，即硫化的三要素（温度、时间、压力），对于保证轮胎质量，是至关重要的问题，通过硫化，提高轮胎的物理机械性和使用质量，满足市场配套厂家和用户的需要。

四、配方

1、轮胎配方的目的是要优选出性能最佳的胶料配比，使它适合轮胎的使用性能、加工条件及经济合理方面获得综合的平衡。

2、配方的组成

摩托车轮胎生产常用原材料可分为三大类，即主要有橡胶、助剂（配合剂）及骨架材料。

（1）、橡胶：

包括天然橡胶和合成橡胶。

天然橡胶NR有：

烟片胶、标准胶（包括进口及国产）和橡胶代用品再生胶。

合成胶有：

BR顺丁胶、SBR丁苯胶（充油丁苯胶）、丁基胶、氯化丁基胶、氯丁橡胶、丁腈胶、异戊二烯橡胶等。

（2）、配合剂（助剂）：

为了制得符合实际使用性能要求的橡胶制品，改善橡胶加工工艺性能及降低成本，必须在橡胶中加入多种化学物质，这些物质统称为配合剂（或称助剂）。

a、硫化体系：

影响橡胶硫化的配合剂。

①、硫化剂：

在一定条件下，能使橡胶发生硫化的物质。

常用品种：

硫黄S，含硫化合物如促进剂TT，树脂类硫化剂如2402树脂、1102树脂、氯化亚锡。

②、促进剂：

凡能加快硫化反映速度，缩短硫化时间，降低硫化反应温度，减少硫化剂用量，并能提高或改善硫化剂的物性的配合剂。

常用品种：

促进剂M、促进剂DM、促进剂CZ（SBS）、NOBS、TT、D等。

③、活性剂（助促进剂）：

加入橡胶中参与硫化反映过程，提高促进剂的活性，使促进剂充分发挥其最大作用的物质。

常用品种：

ZNO氧化锌（活性氧化锌）、SA硬脂酸，一般是两种并用。

④、防焦剂：

能防止胶料在操作期间产生早期硫化，同时一般又不防碍硫化温度下促进剂正常作用的物质。

常用品种：

水扬酸、CTP防焦剂。

b、防护助剂：

为了制造经久耐用的橡胶制品，在胶料中投入一些能够抑制制品各种老化现象的物质。

常用品种：

4010NA、RD、老防剂A。

物理防护剂：

在橡胶制品中，由于喷出胶料表面而形成腊膜，阻断大气、日光与橡胶的直接接触，起到防护作用。

常用品种：

石蜡、防护蜡RP-W（微晶蜡）。

c、补强填充剂：

能有效提高橡胶制品物理机械性能的物质。

其中凡在胶料中主要起补强作用的填料叫补强剂，凡在胶料中主要起增容作用的填料叫做填充剂。

常用品种：

N-660半补强炭黑、N-220中超耐磨炭黑、N-330高耐磨炭黑、快压出炭黑、通用炭黑、硅铝炭黑、白炭黑、活性碳酸钙、轻钙。

d、增塑剂（软化剂）：

凡能增加胶料的塑性，使之便于加工，并能改善制品某些性能的物质。

常用品种：

芳烃油、篦麻油、凡士林、古马隆、机油。

e、着色剂：

凡加入橡胶胶料中，以改变制品颜色为目的的物质。

常用品种：

白色酞白粉、活性碳酸钙、立德粉。

红色：

LC橡胶大红、1305立索尔宝红；兰色：

酞青兰；黄色：

1137永固黄、1125耐晒黄；绿色：

酞青绿G。

（3）、骨架材料：

用以增加橡胶制品的强度并限制其变形的原材料。

a、尼龙帘线：

以己内酰胺聚合而成尼龙6的合成纤维。

常用产品：

1260D/2（1400dtex/2）90122，帘布标称：

260RN；

1680D/1（1870dtex/1）120122，帘布标称：

1682N；

1680D/1（1870dtex/1）110122，帘布标称：

1681N；

1680D/1（1870dtex/1）80122，帘布标称：

1688N。

b、钢丝：

镀铜回火钢丝，直径0.96mm。

4、配方的表示方法

（1）、以生胶重量为100，其它每种配合剂都相对重量表示基本配方。

（2）、以配方总重量为100，橡胶和其它配合剂相对重量百分数来表示。

（3）、配方生胶及配合剂都以体积百分数表示。

（4）、根据密炼机规格的重量实际情况计算出适合生产要求的配比及实际生产配比。

5、轮胎各部件胶料的要求

（1）、胎面部份要求有良好的耐磨、抗刺扎及抗崩花裂口、耐热耐老化、耐屈挠性能等；

（2）、帘布胶要有生热低、耐热耐疲劳性好，尤其在高温下，仍保持良好的动态性能。

同时，胶料与帘线有良好的粘合性。

（3）、内面胶位于外胎的内表面，保护内胎不受帘布磨损，同时使帘布层避开与水、杂质接触而受损坏，胶料有一定的强伸性能和较好的耐老化性能。

（4）、钢丝胶要求硬度高，与钢丝粘合力好。

（5）、内胎胶要求气密性好，有良好的定伸强力以及高温长时间老化下能保持良好的耐撕裂强度，保持高弹性及永久变形小的性能。

五、摩托车轮胎必须具备的性能和特点：

1、与地面有良好的抓着性能、防测滑性能、散热性能。

2、要有良好的耐冲击性和缓冲性能、通过性能、操纵性能。

3、较好的耐刺穿、耐磨耗以及耐屈挠性能，从而保证较高的安全性和较长的使用寿命。

六、摩托车轮胎的分类：

1、按车型分：

两轮摩托、三轮摩托（正三轮、旁三轮）。

2、按车辆装用轮辋直径分类：

（1）、小轮径胎（轮辋直径4～12英寸）；

（2）、轻便胎（轮辋直径13～21英寸）；

（3）、普通及公制系列胎（轮辋直径13～21英寸）。

3、按适应路面条件和速度级别分类：

（1）、一般型（适用于速度级别分120、150km/h）；

（2）、高速型（适用于速度级别分180、210km/h）；

（3）、混合型（适用于速度级别分130、150km/h）；

（4）、越野型（130km/h），不允许在公路上使用。

4、按照摩托车轮胎结构特征分类：

（1）、斜交结构：

摩托车轮胎的帘布层和缓冲层与各相邻层交叉，而且与胎面中心线呈小于90度角排列。

目前国内绝大部分厂家均生产上述结构轮胎。

（2）、子午线结构：

轮胎的帘线排列为0度角，即各层帘线相互平行，并以带束层箍紧胎体（缓冲层）。

这种形式的排列类似地球子午线，因而得此名。

（a）（b）

（a）（b）

斜交和子午线轮胎断面结构

（a）斜交轮胎（b）子午线轮胎

（3）、带束斜交结构轮胎：

它是斜交结构轮胎向子午线结构轮胎过渡产品，目前已基本淘汰。

（4）、低断面轮胎：

它含斜交结构和子午线结构，其特点是规格标志中的断面宽标志用公制（毫米），并在标志后面以分号“/”连接名义扁平率（二断面高宽比×100），低断面轮胎的断面高宽比应等于或小于1.0的数。

如1.0、0.9、0.8、0.7等，故在规格标志中以名义扁平率100、90、80、70等表示。

以90/90-18为例：

（外直径619mm－轮辋直径458.7mm）÷2=断面高80.15mm,断面宽90mm，高宽比为80.15/90×100=89.05，取90。

（5）、无内胎轮胎：

无内胎轮胎（又名真空胎），是由胎里气密层及胎圈与轮辋紧密结合，用来保持充气压力，从而不需配用内胎。

气密层是在轮胎制造时贴于胎里第一层帘布上，以保证气密作用。

它是用密封性能好的氯化丁基橡胶制成。

（6）、摩托车轮胎使用骨架材料（帘线）种类：

可分为棉帘线、人造丝帘线、尼龙帘线等。

目前摩托车轮胎的骨架材料已全部使用高强力尼龙帘线。

前面两种已基本淘汰。

我公司使用帘线为：

1260D/2（1400dtex/2）、1680D/1（1870dtex/1）。

七、摩托车轮胎花纹结构特点分类：

1、普通花纹：

适用于一般公路等较好路面条件，花纹样式大致设计成直条形或条块，曲折块状变换的图形。

纵向直条导向形花纹多用于普通摩托车前轮，后者用于摩托车后轮。

2、越野花纹：

适用于松土路、雪泥路及无路的情况，这种花纹具有较大的牵引能、防滑性能和通过性能。

花纹多设计为孤立突起的大块。

其花纹块间距较大，花纹块一直分布到胎肩以下，以提高与地面的抓着能力和防侧滑能力。

3、混合花纹：

混合花纹基于普通花纹和越野花纹之间的过渡形状，适用于城乡间路面及碎石、软土路面。

也能在无路条件下使用。

一般花纹形式为胎冠中具有纵向直条或锯齿形、曲折形结合；胎肩配有较大块状形的花纹。

（a）（b）（c）

轮胎胎面花纹

（a）普通花纹（b）混合花纹（c）越野花纹

八、摩托车轮胎的规格表示方法：

1、代号表示系列摩托车轮胎（普通胎）。

规格表示：

示例：

2.50—17

2、公制系列摩托车轮胎（低断面轮胎）

规格表示：

示例80/90—1845S

3、轻便型系列摩托车轮胎。

规格表示

示例：

31/4—12

4、小轮径系列摩托车轮胎。

规格表示

示例：

3.00—5

九、摩托车轮胎的其它标志：

1、规格、商标、厂名。

2、层级：

它是摩托车轮胎在规定的使用条件下，能够承受最大负荷的特定强度标志。

它不一定代表轮胎帘布层的实际数，一般以“PR”表示。

3、骨架材料：

用于构成外胎骨架的纤维织物，摩托车外胎使用尼龙线，一般以“尼龙”或“NYLON”表示。

4、最大负荷或负荷指数相应气压。

5、标准轮辋型号。

6、速度级标志（公制系列轮胎）

7、无内胎轮胎：

必须以“TUSELESS”标志；普通胎“TUBETYFE”标志。

8、行驶方向记号：

以箭头“”标志（只限有行驶方向花纹）。

9、胎面磨耗标志：

轮胎的胎面花纹沟由于行驶磨损逐渐变浅，若磨平就会失去排水防滑作用，从而降低摩托车使用性能，特别是在泥湿道路上行驶很容易造成交通事故；因此要求轮胎在胎侧与胎肩交接位置以及圆周上采用4个间隔均匀刻上磨耗标志“”或“TWI”表示。

标志指向于轮胎冠部花纹沟底部凸起部位；凡轮胎胎面磨损至此标志时应停止使用并更换轮胎。

十、介绍几个影响产品结构的几个问题：

1、裁断角度是根据所选取轮胎成品冠角与其它参数计算确定的，所以帘布裁断角度决定着硫化后摩托车轮胎胎冠帘线角度。

胎冠角度大小又直接影响轮胎充气后的外直径及断面宽尺寸变化。

成品冠角加大，帘线密度减少，安全系数降低，造成帘线使用中应力加大使帘线断裂爆破。

成品冠角缩小，帘线密度增大，布层间的附着力降低、生热大，易造成轮胎脱空。

所以帘布裁断角度是保证设计质量的关键。

裁断角度差1度，成品胎冠角度波动1.5度左右，为确保裁断角度的准确，规定角度公差范围为±1度。

2、摩托车轮胎胎体帘布层帘线是交叉组成平行四边形，使轮胎能够承受来自各个方面的应力应变，轮胎承受车辆负荷主要取决于胎体结构及其刚性。

所以帘布层帘线只有交叉贴合，才能保障轮胎这种性能。

如果两层帘布层帘线顺向贴合，会造成轮胎胎体刚性不足，承受负荷不均而失去使用价值。

3、摩托车轮胎要求有耐冲击，缓冲性能好，操作平稳，而要达到此目的除了结构设计、配方设计合理外，从工艺制作上还必须保证轮胎两侧刚性一致，如果一方胎侧刚性强（成型折返高度高），另一方胎侧刚性弱（成型折返高度低），必然导致轮胎两侧的缓冲性能和均匀性差，受力不均匀，造成轮胎早期损坏。