跑氣保用輪胎支撐膠流動性對擠出破邊的影響

李 濤，李紅衛，劉華僑，勞龍龍，楊京輝，劉 超，袁金琪

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266061]

跑氣保用輪胎支撐膠由于硬度較大、門尼粘度較高，而擠出型膠邊部較薄，因此在擠出過程中易發生破邊問題[1-2]。在成型過程中較薄的支撐膠邊部質量會直接影響墊入效果。

在試驗支撐膠型膠擠出過程中，通常通過調整擠出線速度及口型邊厚度在一定程度上緩解破邊現象，但不能完全解決問題。通過配方微調解決部件粘性問題時發現，酚醛增粘樹脂的加入不僅可使膠料粘性提高，對流動性也有較大幅度的提升，進而可改善支撐膠擠出時的破邊情況[3-4]。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠，STR20，泰國產品；順丁橡膠，牌號BR9000，中國石化股份有限公司產品；炭黑N550，美國卡博特公司產品；環保型芳烴油，牌號V500，德國漢圣公司產品；酚醛增粘樹脂，牌號SL1801，連云港華奇化工有限公司產品；抗硫化返原劑，牌號PK900，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品。

1.2 配方

1#配方為跑氣保用輪胎支撐膠生產配方，2#配方在1#配方的基礎上添加2份酚醛增粘樹脂，并減少0.5份抗硫化返原劑。

1.3 主要設備和儀器

BB430型密煉機，日本神戶制鋼公司產品；XM270型密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司產品；雙復合冷喂料擠出機，德國特勒斯特公司產品；擠出輔線，廣州華工百川科技股份有限公司產品；M-2000型門尼粘度儀和M-2000-AN型無轉子硫化儀，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品；AL-7000SU/MU型伺服控制拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品；VMA2000型流動性測試儀，特拓（青島）輪胎技術有限公司產品。

1.4 擠出工藝參數及方案

Φ200 mm擠出機螺桿長徑比為16，銷釘排布方式為（8＋4）×8，流道出口尺寸為210 mm×30 mm。采用210 mm×210 mm預口型、FD100規格口型。口型在加熱箱內預熱時間不短于2 h，口型盒加熱溫度為（110±5）℃。Φ200 mm擠出機螺桿（包括塑化段和擠出段）及機頭的溫控設置和顯示分別為75和80 ℃。

擠出連續作業，在保持喂膠方式、作業參數、擠出機溫控和作業方法等不變的前提下，更換膠料，跟蹤分析破邊發生情況。

為保證擠出支撐膠厚度一致，試驗過程中對擠出線速度進行微調（調整幅度小于0.5 m·min-1），在此可忽略線速度調整對破邊的影響，同時為更準確地對比膠料流動性差異對擠出破邊的影響，設計了3個方案，分別采用純膠并片供膠及對比膠料并片供膠方式進行擠出對比。方案一采用1#配方膠2片，方案二采用1#和2#配方膠各1片，方案三采用2#配方膠2片。

2 結果與討論

2.1 膠料的加工性能和物理性能

膠料的加工性能和物理性能如表1所示。

表1 膠料的加工性能和物理性能

由表1可以看出，2種配方膠料在相同混煉工藝條件下的門尼粘度相近，加入2份酚醛增粘樹脂的2#配方膠料硫化速度略有加快，門尼焦燒時間縮短幅度較大，約40%。在綜合物理性能方面，2種配方膠料的硬度、定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率和回彈值相差不大，壓縮生熱略有提高。在膠料流動性方面，在相同門尼粘度水平的條件下，2#配方膠料的流動性提升約30%。

2.2 支撐膠擠出

2.2.1 擠出工藝參數

在對Φ200 mm擠出機進行膠料排空作業后，分別對3個方案進行試驗，其中每種方案均連續生產3卷（每卷長80 m）進行尺寸測量以及破邊情況觀察，跟蹤擠出工藝參數變化，如表2所示。

由表2可以看出，3個方案采用相同的擠出機轉速和牽引線速度（有波動誤差），從方案一到方案三擠出機電流和機頭壓力有略微減小的趨勢。這是因為方案二和三使用的2#配方膠料的流動性較大，在相同牽引線速度水平下擠出機功率和機頭壓力較小。

表2 擠出工藝參數

2.2.2 擠出外觀

本試驗3個方案生產的部件掃描圖基本無差異，因此著重對比擠出破邊狀況，如圖1—3所示。

跑氣保用輪胎支撐膠型膠邊厚一般控制在0～0.7 mm，擠出過程中要保證型膠邊部光滑均勻，就需要膠料的加工流動性較好。從圖1—3可以看出，方案一使用2片1#配方膠料并片供膠，擠出型膠兩邊破邊均較嚴重，呈連續間斷性破邊，破邊深度為1～5 mm，寬度達10～30 mm，成型工藝無法使用。方案二使用1#和2#配方膠料并片供膠，擠出型膠單邊破邊，破邊程度較方案一明顯減輕。方案三使用2片2#配方膠并片供膠，擠出型膠兩邊光滑，破邊現象改善非常明顯，基本無破邊，偶發破邊深度僅為1 mm左右。

圖1 方案一膠料擠出外觀

圖2 方案二膠料擠出外觀

綜合來看，本試驗的2種配方膠料在擠出過程中3種不同并片供膠方式表現出明顯差異化的擠出狀態，忽略牽引線速度微小波動的影響，表現出膠料流動性與擠出破邊的顯著相關性。

3 結論

輪胎支撐膠配方調整后，膠料門尼粘度基本無變化，而流動性明顯提高，擠出破邊問題改善，即通過VMA測試的支撐膠流動性比門尼粘度與擠出破邊具有更明顯的相關性。

改善支撐膠擠出破邊的方法有多種，調整膠料流動性是其中之一。

圖3 方案三膠料擠出外觀