全钢载重子午线轮胎制造基础知识_一_

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 现代橡胶技术 2009年第 35卷 　 技术 　　讲座 　　全钢载重子午线轮胎制造基础知识 (一 ) 邬全亮 　　　　 摘　要 :介绍了子午线轮胎的发展概况、子午线轮胎的定义、分类和标识 ;同时着重介绍了子午线轮胎用的骨架材料、全 钢载重子午线轮胎各部件的结构、性能、特点以及全钢子午线轮胎的结构和配方设计、全钢子午线轮胎制造设备和工艺等。 关键词 :子午线轮胎 ;全钢子午线轮胎 ;性能 ;材料 ;结构 ;配方 ;制造设备 ;工艺 1　子午线轮胎简介 1. 1　子午线轮胎发展概况 早在 1913年英国人格雷和丝洛珀就提出了 子午线轮胎结构的设想 ,并申请了专利。但是 ,他 们错误地把交叉排列的钢丝补强层放在胎体帘线 的下面 ,结果没有达到预想的效果 ,失败了。 20世纪 30年代初 ,法国米其林公司首先研制 并生产出了钢丝斜交轮胎 ,尽管该轮胎还不是现 代概念的子午线轮胎 ,但却积累了 10多年的钢丝 帘线和钢丝轮胎的研制经验 ,为钢丝拉拔、钢丝帘 线制造、橡胶与钢丝的粘合、钢丝帘布压延工艺和 装备等技术奠定了基础。最重要的是发明了在胎 体上面安放一个变形小、刚性大的钢丝帘线带束 层结构 ,研制了高精度的子午线轮胎成型机 ,完成 了成型工艺。因而直到 1948年被称为“X ”轮胎 的钢丝带束层、纤维胎体的子午线轮胎才正式问 世。而后 ,又于 1953年开发了全钢载重汽车子午 线轮胎。 法国米其林公司生产的全钢载重子午线轮胎 受到西欧汽车公司的热烈欢迎 ,意大利菲亚特汽 车公司要求意大利倍耐力公司提供子午线轮胎 , 否则他们将转购米其林公司的子午线轮胎配套。 倍耐力公司为了不失掉菲亚特公司这个长期合作 的大客户 ,不得不尽快研制子午线轮胎。1955年 意大利倍耐力公司发明了全纤维子午线轮胎。时 隔几年 ,到 60年代初 ,倍耐力公司又开发了全钢 载重子午线轮胎。子午线轮胎与斜交轮胎相比显 出了更高的优越性。因此 ,子午线轮胎在西欧发 展得最早 ,发展速度也最快。早在 1972年 ,法国 几乎已经 100%子午化 ;到 1989年末 ,西欧轮胎市 场已经 100%子午化。美国子午线轮胎的发展落 后于西欧 ,当西欧的子午线轮胎传到美国后 ,子午 线轮胎的优越性能很快被认可。但是 ,要生产子 午线轮胎 ,就要更换大部分的斜交轮胎生产设备 , 投资很大 ;而各轮胎生产厂家又不想淘汰斜交轮 胎的老设备 ,只想在斜胶轮胎的基础上修修补补 , 进行一下改造。因此 ,在 60年代中后期美国开发 了一种带束斜交轮胎 ,即带束层用钢丝帘线 ,胎体 仍然采用斜交轮胎胎体 ,试图以此来代替子午线 轮胎 ,但终因带束斜交轮胎的各项技术性能不如 子午线轮胎 ,满足不了汽车工业和用户的要求 ,尤 其是不能适应高速公路的发展和石油价格的猛 涨。直到 1972年美国各大轮胎公司才终于下决 心大力发展子午线轮胎。 日本于 1966年才从西欧大量引进子午线轮 胎的生产技术和关键设备。由于日本政府下决心 大力支持与配合 ,各大轮胎公司勇于投资 ,所以发 展很快。当时日本全国子午线轮胎厂数量仅为 0. 5% ,而 10年之后的 1978年轿车子午线轮胎厂 数量已达 54. 9% , 载重子午线轮胎厂数量已达 34% ,到 1989年已达 97. 3%。 俄罗斯 (原苏联 )是 60年代末开始研制子午 线轮胎的。由于原有的轮胎工业基础比较薄弱 , 再加上国家体制的影响 ,发展一直比较缓慢。直 到 80年代中期 ,花了几亿美元从西欧引进了先进 技术和设备 ,建设了几条子午线轮胎生产线 ,才使 子午线轮胎技术发展起来。 应该说 ,我国自行开发研制子午线轮胎的时 间并不算太晚。60年代初 ,上海大中华橡胶厂开 始研制全钢载重子午线轮胎 ;桦林橡胶厂开始研 04 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 　第 1期 邬全亮. 全钢载重子午线轮胎制造基础知识 制全钢活胎面载重子午线轮胎 ,后转入研制全钢 载重子午线轮胎 ;青岛第二橡胶厂开始研制半钢 丝子午线轮胎。从时间上看 ,我国研制子午线轮 胎起步早于美国和日本 ,但由于技术不完善 ,装备 水平低等种种原因 ,致使我国的子午线轮胎事业 徘徊了 20多年 ,发展迟缓。尽管如此 ,在子午线 轮胎的研制、生产和使用各方面仍然积累了不少 经验 ,为今后我国子午线轮胎事业的发展奠定了 基础。 改革开放以来 ,国家十分重视子午线轮胎的 发展。1984年首先批准桦林橡胶厂和辽宁轮胎 厂分别从意大利倍耐力公司和英国邓录普公司引 进两条子午线轮胎生产线技术和关键设备 , 1989 年两条生产线相继投产。同时 ,国家“七 ·五 ”期 间又批准了大中华橡胶厂、青岛第二橡胶厂、北京 轮胎厂、重庆轮胎厂等七个子午线轮胎引进项目。 “八 ·五”期间 ,国家又批准了山东轮胎厂等 12个 子午线轮胎建设和技改项目。随着国家经济的腾 飞 ,我国的子午线轮胎工业飞速发展 ,从而大大加 快了我国以子午线轮胎取代斜交轮胎的步伐。 1. 2　子午线轮胎定义 1. 2. 1　什么是子午线 为了确定人们各自在地球上的位置 ,科学家 们像切西瓜一样 ,以地球的南极和北极为中心 ,把 地球分为 360等分 ,地球表面从北极到南极通过 英国伦敦的格林威治天文台的那条经线叫做 0度 经线 ;格林威治以东的等分线叫东经线 ;以西的等 分线叫西经线。同时以赤道为基准 ,把地球分成 南北各 90条与赤道圈相平行的等分线圈叫纬线。 通过格林威治天文台的这条 0度经线就叫作本初 子午线。 1. 2. 2　什么是子午线轮胎 图 1所示 ,子午线轮胎是由胎冠、胎侧、带束 层 (一般斜交轮胎称缓冲层 ,而子午线轮胎则称带 束层 )、胎体、胎圈、内衬层 (或叫气密层 )六个主 要部件组成。斜交轮胎的胎体帘线和缓冲层帘线 是由多层附胶帘布组成 ,各种轮胎胎体帘线层数 和缓冲层的层数各不相同。但这些帘布层的帘线 是相互斜向交叉排列的 ,也就是说单数层一个方 向 ,偶数层是相反的另一个方向。 图 1　子午线轮胎 子午线轮胎的胎体帘线排列方向像地球子午 线一样 ,以轮轴为中心 ,从一个胎圈到另一个胎圈 经向排列。带束层帘线虽然也是斜向交叉排列 , 但与胎冠中心线呈很小的角度 (一般在 15～25° 之间 )。 那么什么是子午线轮胎呢 ? 其定义是 :胎体 帘线按子午线方向排列 (与胎冠中心线呈 90°或 接近 90°角排列 ) ,并有帘线排列几乎接近圆周方 向的带束层束紧胎体的这类轮胎 ,叫做子午线轮 胎。这也是子午线轮胎与斜交轮胎的根本区别。 1. 2. 3　子午线轮胎的分类 根据轮胎胎体和带束层使用的帘线材料不同 和用途不同 ,子午线轮胎主要分为三类 : (1)胎体和带束层全部采用钢丝帘线的子午 线轮胎 ,叫全钢子午线轮胎 ,这类轮胎的胎体钢丝 帘线只有一层 ,多为载重汽车轮胎。 ( 2)胎体帘线用纤维帘线 ,如人造丝、改性尼 龙、聚酯等等 ,而带束层用钢丝帘线的子午线轮胎 叫半钢子午线轮胎。 这种轮胎的胎体帘线层数也比斜交轮胎帘线 层数少得多。轿车子午线轮胎只有 1～2层 ;轻型 载重子午线轮胎一般用 2～3层 ;载重汽车子午线 轮胎一般只用 3～4层。 (3)胎体和带束层全用纤维材料的子午线轮 胎叫全纤维子午线轮胎。 14 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 现代橡胶技术 2009年第 35卷 　 这种轮胎的带束层帘线也要求使用伸长率 低、强度大的纤维材料 ,如芳纶帘线等等。 载重汽车子午线轮胎既有全钢的 ,也有半钢 丝的。全钢载重子午线轮胎虽然制造技术要求 高 ,但使用性能好 ,发展很快。世界上某些过去以 生产半钢丝载重子午线轮胎闻名于世的轮胎生产 厂 ,根据西方国家汽车和公路的条件 , 60年代中 期已停止生产半钢丝载重子午线轮胎 ,改为生产 全钢载重子午线轮胎。 轻卡子午线轮胎主要是半钢丝子午线轮胎居 多 ,还有一部分是高性能的全钢轻卡子午线轮胎。 轿车子午线轮胎 , 有半钢丝的 , 也有全纤维 的。但是 , 由于目前工业化生产的全纤维子午线 轮胎的纤维材质不如钢丝的 ,因此 ,半钢丝轿车子 午线轮胎所占比例日益增大。 此外 ,还有一种活胎面全钢载重子午线轮胎 , 它实际上是从全钢载重子午线轮胎中演变出来的 一个过渡品种。它把带束层和胎体之间分开 ,分 别制造成两个独立的部件 :一个是钢丝帘线按子 午线方向排列的胎体 ;另一个是钢丝帘线按轮胎 周向排列的带束层和胎冠组成的胎条。在胎体充 气前把胎条装在胎体上 ,然后靠充气压力把胎条 固定在胎体上 ,成为一个整体。这种轮胎除了具 有子午线轮胎的诸多优点以外 ,最大的特点是胎 条磨损后可以更换 ,不用翻新 ,而且还可以根据路 面和季节变化换用不同花纹的胎条。 1. 3　子午线轮胎的标识 子午线轮胎与斜交轮胎的区别是结构不同。 但是 ,这些内部结构的变化对成品胎来说仅从外 观是看不见的 ,只能通过轮胎胎侧部位的标志来 识别 ,子午线轮胎胎侧常用的标志有 : 1. 3. 1　子午线轮胎的种类标志 轮胎生产厂家在胎侧上都标有 :“全钢子午线 轮胎 ”、“半钢子午线轮胎 ”、“全纤维子午线轮胎 ” 等字样 ,以区别子午线轮胎的种类。国外进口轮 胎和国内大部分厂家的上述三种字样一般用英文 标明。如“全钢子午线轮胎 ”用英文“ALL STEEL RAD IAL TYRE ”标出等等。 1. 3. 2　子午线轮胎标志 在轮胎的规格标志中加有“R ”字样 ,表示子 午线轮胎。“R”是英文“RAD IAL”的第一个大写字 母。不同国家的标识方法有所不同 ,但都在逐渐 采用统一标志。法国米其林用“X”表示子午线结 构 ,如“9. 00 - 20X”;俄罗斯则用“P”表示子午线 机构 ,如 260 - 580P;有的国家在轮胎规格下面直 接标出“RAD IAL TYR E”(子午线轮胎 )。 1. 3. 3　不同品种、规格子午线轮胎标志 9. 00 轮胎名义断面宽 (英寸 ) 子午线结构标志 　　　　　 R 20 轮辋名义直 径 (英寸 ) 轮胎强度标志 (层级 ) 　　　 -14PR　　 　　载重子午线轮胎的轮辋尺寸还有 22. 5英寸 和 24. 5英寸等等 ,如“11R22. 5”,这类轮胎属于 深轮辋无内胎子午线轮胎。 385 / 轮胎名义断面宽 (毫米 ) 轮胎扁平率 (扁平系列 ) 　　 65 R 子午线结构标志 轮辋名义直径 (英寸 ) 22. 5 - 20 轮胎强度标志 (层级 ) PR　 　　　　　　　 1. 3. 4　速度级别符号 速度级别符号代表轮胎最高行驶速度 ,以拉 丁字母表示 ,如载重子午线轮胎胎侧上标有“K” 字 ,表示该种轮胎最高行驶速度为每小时 110公 里 ,具体每个字母对应的速度值 ,要查国际统一的 “速度级符号与相应速度值对应表 ”。 表 1　速度级符号与相应速度值对应表 速度级 标志 TRA和 ISO规定的 速度 / km / h ETR TO规定 速度 / km / h 速度级 标志 TRA和 ISO规定的 速度 / km / h ETRTO规定 速度 / km / h G - 90 Q 160 160 J - 100 R 170 170 K - 110 S 180 180 L 120 120 T 190 190 M 130 130 U 200 200 N 140 140 H - 210 P 150 150 V - 240 24 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 　第 1期 邬全亮. 全钢载重子午线轮胎制造基础知识 1. 3. 5　轮胎强度标志 ———层级 ( P ly ra ting) 层级表示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记。层级并不代表实际 的帘布层数 ,只代表近似于棉帘线层数所承受的 强度。如 385 /65R22. 5 - 20PR,其实际胎体帘线 仅有一层 ,它近似于同规格 20层棉帘线斜交轮胎 的强度。 1. 3. 6　负荷能力 轮胎负荷能力是指在规定的使用条件下允许 轮胎承载的最大负荷 ,即轮胎在一定的行驶速度 和相应充气压力时的最大载重量 ,它的表示方法 有几种 ,常见的表示方法有 : (1)以“负荷指数 ”表示 这是目前国际上子午线轮胎普遍采用的表示 方法 ,以阿拉伯数字表示。如“9. 00R20 - 14”层 级的子午线轮胎 ,在轮胎胎侧上标为“141 /138”, 表示单胎负荷指数为 141,相当于载重量为 2 575 kg;双胎负荷指数为 138,相当于载重量为 2 360 kg。但负荷指数的每个数字相对应的载重量要查 “负荷指数和载重量对应表 ”(表 2)。 表 2　负荷指数与载重量对应表 负荷指数 载荷量 / kg 负荷指数 载荷量 / kg 130 1 900 143 2 725 131 1 950 144 2 800 132 2 000 145 2 900 133 2 060 146 3 000 134 2 120 147 3 075 135 2 180 148 2 150 136 2 240 149 3 250 137 2 300 150 3 350 138 2 360 151 3 450 139 2 430 152 3 550 140 2 500 153 3 650 141 2 575 154 3 750 142 2 650 155 3 875 (2)以“实际数字 ”表示 这种表示方法是把轮胎的实际载重量在轮胎 胎侧上直接表示出来 ,比较直观 ,不用查表。 例如 : 9. 00R20 - 14PR负荷能力为 : 单胎最大负荷 (S ) 2 575kg, 气压 790kPa 双胎最大负荷 (D ) 2 430kg, 气压 790kPa 我国国家规定以“层级”表示 ,但以引进技术生 产的轮胎和为出口生产的轮胎 ,有的轮胎生产厂则 将以上两种表示方法以及层级同时标明在胎侧上。 1. 3. 7　扁平系列标志 扁平系列代表轮胎断面高 (H)和断面宽 (B )的 比值 ,叫名义高宽比 (H /B )。例如 : 315 /80R22. 5中的 “80”,表示这种轮胎的断面高与断面宽的名义比值 为 H /B =0. 80,目前国家产轿车子午线轮胎有 80、75、 70、65和 60几个系列 ,国际上已有 35系列的超扁平 轮胎出现。引进技术生产的国产载重汽车子午线轮 胎有 80和 70、65等系列。 1. 3. 8　轮胎断面宽 子午线轮胎断面宽目前有两种表示法 ,一种 是英制 ,用英寸表示 ;一种是公制 ,用毫米表示 ,但 逐渐从英制改为公制。国产轿车子午线轮胎已全 部改用公制 , 例如 : 185SR14 子午线轮胎中的 “185”的单位为毫米。 国产载重汽车子午线轮胎的断面宽有英制和 公制两种 ,例如 : 11R22. 5中的“11”单位为英寸 , 295 /80R22. 5中的“295”单位为毫米。但目前载 重子午线轮胎用公制表示法的还很少。 1. 3. 9　花纹编号 各轮胎生产厂家都要把本厂轮胎花纹涉及编 号标在胎侧上 ,如中橡桂林的载重子午线轮胎 11. 00R20的混合花纹编号是 : HH391、HH392。 1. 3. 10　轮胎的产品商标 商标是轮胎产品的商品标志 ,如“火炬 ”是中 橡桂林轮胎的商标 ,又如“桦林 ”是桦林橡胶厂生 产轮胎的商标。 1. 3. 11　“有内胎 ”和“无内胎 ”轮胎标志 目前国内生产的内销有内胎子午线轮胎一般 不做标志 ,引进技术生产的供出口轮胎有内胎子 午线轮胎用英语标明“TUB E TYR E”(有内胎轮 胎 )简称“TT”。 无内胎子午线轮胎要在胎侧上用汉字标明 “无内胎轮胎 ”字样。出口轮胎或引进技术生产的 轮胎用英语标明“TUB EL ESS”(无内胎轮胎 ) ,简 称“TL”。 1. 3. 12　烙印位置 由于子午线轮胎胎体比较薄 ,如果烙印位置不 当 ,有可能影响轮胎使用寿命。所以有的轮胎生产 34 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 现代橡胶技术 2009年第 35卷 　 厂家为了使轮胎使用单位便于加强轮胎管理 ,在胎 侧上为使用单位指定出轮胎编号烙印位置。 1. 3. 13　轮胎生产编号 目前 ,国内各轮胎生产厂普遍采用将轮胎生 产编号打在铝片上 ,硫化时将铝片放在下扇模型 , 硫化后则在轮胎胎侧上印有数字编号。如某厂轮 胎生产编号为 : 0803A2001,其中 :“A”是硫化班组 的代号 ,“0803”表示 2008 年 3月生产的轮胎 , “2001”是当月轮胎生产的流水顺序编号。 1. 3. 14　轮胎生产的年周号 从欧洲进口的轮胎或引进技术生产的出口轮 胎 ,靠近轮辋处有一个小方块 ,如 90W 3,这是轮胎 的生产年周编号 ,即这条轮胎是 90年第 3周 (星 期 )生产的。这是欧洲轮胎市场的统一要求 ,他们 不采用我国的轮胎生产编号 ,只认周期号。 1. 3. 15　市场许可证标志 在有的子午线轮胎上标有“ECE”或“DO T”字 样 ,这是市场许可证标志。 “ECE”是欧洲经济委员会 ( Econom ic Comm ission of Europe)轮胎质量。凡是轮胎上有此标志者 , 说明该种轮胎已经通过欧洲经济委员会鉴定 ,轮胎 的各种技术性能指标已达到欧洲经济委员会所规定 的轮胎质量标准 ,可以进入欧洲轮胎市场。 “DO T”是美国交通运输部 (D epart of Transp - orta tion)的轮胎质量标准。同样 ,凡标有这种标志 的轮胎 ,表示该种轮胎已符合美国交通运输部所 规定的轮胎质量标准 ,可以进入美国轮胎市场。 1. 3. 16　胎冠磨耗标志 在轮胎胎冠下面的胎肩处 ,有的轮胎圆周标 有数个小“▲”,有的轮胎圆周标有数个“TW I”符 号 (英文“Tread W ear Ind ica tor”的缩写 ) ,这是胎冠 磨耗标志。它表示胎面磨损到此标志处必须停止 使用 ,进行胎冠翻新 ,否则 ,花纹会失去排水防滑 作用 ,甚至导致轮胎报废。有的厂牌的轮胎花纹 基部胶厚度留有一定的余量 ,花纹剩余深度低于 胎冠磨耗标志时 ,它允许进行花纹再刻。这种轮 胎均标有“可再刻 ”汉语字样 , 或英文“R egroov2 able”字样。 1. 3. 17　充气压力 对于子午线轮胎来说充气压力非常重要 ,轮 胎既不能气压过高 ,又不能缺气行驶。所以 ,轮胎 生产厂都要在胎侧上明确标出充气压力 ,如 :气压 830kPa 1. 3. 18　0度带束层接头方向标志 这种标志只有意大利倍耐力技术制造的 0度 带束层结构的载重子午线轮胎上有该标志。是在 轮胎规格标志前面标有一个小三角 , 如“△9. 00 R20”,这个小三角形“△”表示该种轮胎的 0度带 束层的接头方向。它告诉轮胎用户 ,轮胎行驶滚 动方向应按箭头的逆方向转动为好 ,同时告诉轮 胎翻新厂打磨时要顺箭头方向打磨 ,不要戗茬打 磨 ,否则会损害带束层。 1. 3. 18　用乘用轮胎的规格形式标注的轻卡胎 如 : 145R12, 185R14是乘用轮胎的规格标志。 但是在这些规格标志的后面 , 分别标有“L T”或 “C”的轮胎则为轻卡轮胎。如“145R12L T”或 “185R14C”则变为用乘用胎规格形式标注的轻卡 子午线轮胎。“L T”是日本的表示方法“C”是美国 和西欧的表示方法。145R12 与 145R12L T 以及 185R14与 185R14C虽然轮胎的规格尺寸相同 ,但 轮胎的内部结构不同 ,他们之间不能相互代换。 (待续 ) 资讯速递 帝斯曼将乙丙橡胶转产新一类弹性体 　　帝斯曼公司于 2008年 10月 6日宣布 ,将其 在荷兰 Geleen的乙丙橡胶 ( EPDM )装置之一转产 新一类弹性体产品 ,该弹性体称之为 Keltan 先进 催化弹性体 (A dvanced Cata lysis E lastom ers, ACE)。 该转产项目于 2008年底完成。第一批 Keltan ACE 产品于 2009年初生产出来。该产品特征是具有 高含量 2 -乙烯基 - 5 - 降冰片烯 (VNB ) ,有极好 的过氧化物硫化效率。从高含 VNB 材料制取的 产品用途包括垫圈和软管。据称 ,其可大大节约 交联过氧化物用量 ,并可改进电气性能和阻热性 能。 (钱伯章供稿 ) 44