全鋼載重子午線輪胎缺膠的原因分析及解決措施

岳 爽，陳銀川，王小剛，武 洋

（風神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

缺膠是全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn)過程中比較常見的一種外觀缺陷，打磨火補不僅會增加生產(chǎn)成本，影響產(chǎn)品外觀，且增大產(chǎn)品使用過程中的早期損壞幾率，影響輪胎的承載性能和安全性[1]。全鋼載重子午線輪胎結構復雜，生產(chǎn)過程中受各種不穩(wěn)定因素影響較大，缺膠是我公司全鋼載重子午線輪胎胎圈部位最主要的缺陷，胎側(cè)和胎肩缺膠的修補率也一度居高不下。

本工作從工藝控制、結構設計和模具設計等方面分析輪胎缺膠產(chǎn)生的原因，并提出相應的解決措施。

1 全鋼載重子午線輪胎缺膠的特征

全鋼載重子午線輪胎缺膠缺陷產(chǎn)生于輪胎各部位，如圖1所示。

圖1 輪胎各部位缺膠情況

胎側(cè)缺膠是指在輪輞裝配線和胎面花紋起點之間出現(xiàn)的圓周方向上缺少材料的凹陷明疤或裂口。胎面缺膠是指胎冠表面花紋塊缺膠。胎里缺膠是指在胎里部位出現(xiàn)缺少膠料現(xiàn)象，包含內(nèi)襯層接頭開裂。胎圈缺膠是指輪胎在輪輞裝配線與胎趾之間圓周方向上缺少材料。

輪胎缺膠判級標準如表1所示。

表1 輪胎缺膠判級標準

2 原因分析及解決措施

經(jīng)過實際調(diào)查和研究，對導致全鋼載重子午線輪胎缺膠率高的6項主要因素進行分析，并提出相應的解決措施。

2.1 成型胎坯外觀質(zhì)量不佳

成型胎坯的外觀質(zhì)量對輪胎硫化過程有非常重要的影響，經(jīng)過對大量胎側(cè)缺膠輪胎及其胎坯相應位置標定發(fā)現(xiàn)，如果胎坯上存在明顯的凹槽、溝壑，會造成胎坯硫化時為了填補溝槽出現(xiàn)膠料大幅度流動，硫化后的成品輪胎會在相應位置出現(xiàn)胎側(cè)缺膠，如圖2所示；如果凹槽在靠近胎圈的區(qū)域，則會在相應位置出現(xiàn)成品斷面耐磨膠打褶的現(xiàn)象，如圖3所示，嚴重時會出現(xiàn)胎側(cè)缺膠或胎圈裂口。

圖2 胎坯凹槽與胎側(cè)缺膠對應圖

圖3 同一條輪胎胎坯有/無凹槽與耐磨膠有/無打褶對應圖

因此，仔細檢查成型胎坯，保證胎坯表面平整光滑、過渡均勻平坦，可預防輪胎缺膠問題。成型機主鼓和輔鼓的壓輥裝置應該根據(jù)不同規(guī)格及時調(diào)整輥壓參數(shù)，合理設置壓合時間及壓輥位置和壓力，在保證壓實的情況下防止由于輥壓造成的胎側(cè)表面溝槽[2]。

2.2 膠料粘度過大

膠料粘度過大，其流動性和加工性能差，容易造成缺膠，但膠料粘度過小，半成品擠出尺寸不易控制，成型時容易卷入空氣。

因此，需要嚴格控制膠料粘度，對擠出工序返回膠摻用比例進行控制，盡量不在擠出工序摻用返回膠，并且從混煉工序?qū)δz料粘度進行控制，嚴格控制各種配方成分配比和終煉膠的排膠溫度，保證膠料有足夠的焦燒時間，對混煉膠門尼粘度進行快檢，并提高快檢標準[3-4]。

2.3 輪胎結構設計不合理及材料分布不均勻

半成品邊部過厚及材料過渡不均勻易在胎側(cè)和三角膠端點處窩存氣體，造成胎側(cè)缺膠。另外，胎側(cè)厚度設計級差過大、過渡不平緩及在斷面最寬處的膠料不足都會造成胎側(cè)缺膠；胎側(cè)寬度設計過小，成型后達不到胎側(cè)反包高度的要求，會造成胎肩缺膠；三角膠寬度過小，使胎圈與胎側(cè)厚度最小處級差較大、過渡不平緩，從而造成下胎側(cè)位置缺膠。

因此，應合理設計胎側(cè)和三角膠的厚度和寬度，嚴格控制半成品尺寸[5]。

2.4 模具排氣設計不合理

為了追求美觀，在花紋塊上不設置排氣線，側(cè)板上排氣線、排氣孔數(shù)量設置不足，或排氣孔直徑過小，均會造成缺膠現(xiàn)象，在胎面花紋塊和胎圈位置經(jīng)常表現(xiàn)為圓角，在其他位置則直接表現(xiàn)為缺膠。

因此，在進行模具設計加工時要考慮到排氣設計的重要性，在胎面花紋排氣設計時根據(jù)花紋塊大小和形狀一般1個花紋塊上至少設置3個排氣孔，銳角處必須設置排氣孔，最好在花紋塊上設置0.5 mm深的排氣線，并且在排氣孔與排氣線之間增加排氣引線。相對0.6 mm直徑排氣孔，0.8 mm直徑排氣孔的排氣效果更好。

對于同一規(guī)格輪胎共用成型機，由于花紋深度差異較大等其他無法消除的因素造成胎側(cè)反包不能到達排氣線，從而導致胎肩缺膠的情況，可以在模具分型面以上和胎肩區(qū)域的冠部花紋之間增加排氣線和排氣孔，如圖4所示，從而降低對胎側(cè)反包的要求，基本確保胎側(cè)反包端點能夠經(jīng)過胎肩區(qū)域的冠部花紋排氣溝底，從而排出胎側(cè)反包的窩氣，降低大部分花紋胎肩缺膠的比率。

圖4 肩部增加排氣孔和排氣線照片

2.5 硫化膠囊及定型參數(shù)不匹配

定型時硫化膠囊過大會使胎坯周長過大，導致胎坯在模腔內(nèi)的變形空間較小，影響膠料的流動，造成缺膠；硫化膠囊過小則會影響膠料對模腔的填充。另外，硫化定型過程中，定型壓力過低、定型時間過短、定型高度過小及充內(nèi)壓不及時或有波動等都會影響胎坯在模腔內(nèi)的定型，造成胎側(cè)缺膠問題。

因此，要選取合適的硫化膠囊尺寸，嚴格監(jiān)控膠囊使用次數(shù)，及時更換膠囊，且需選擇合適的硫化定型參數(shù)。

2.6 操作不當或模具和設備故障

操作不當或模具和設備故障一般分為如下幾種情況：

（1）半成品不合格、膠料不足和接頭開縫導致缺膠；

（2）胎坯存放時間過長或裝鍋前胎坯缺陷未及時發(fā)現(xiàn)，造成硫化后成品輪胎相應位置缺膠；

（3）隔離劑噴涂過多或過少及胎坯或模具下側(cè)板上有油污、水分、隔離劑未發(fā)現(xiàn)或未清理干凈造成缺膠，所有部位均有可能發(fā)生；

（4）出鍋時膠囊與外胎粘在一起，強制將外胎與膠囊分離造成胎里膠料被粘掉，出現(xiàn)胎里缺膠或胎肩缺膠；

（5）模具側(cè)板氣孔堵塞造成胎側(cè)缺膠，上下卡盤氣孔堵塞造成胎圈缺膠或胎圈圓趾；

（6）上下卡盤漏蒸汽及內(nèi)壓管漏氣、外溫冷凝水排放閥返蒸汽造成缺膠；

（7）吊胎時托盤中心機構將圈口刮傷造成胎圈缺膠。

應采取以下相應解決措施：

（1）成型過程中應檢查半成品質(zhì)量，并規(guī)范工藝操作；

（2）做好硫化前模型上下側(cè)板、胎坯內(nèi)外部檢查工作，及時清理油污、水分和隔離劑，發(fā)現(xiàn)模具側(cè)板氣孔堵塞要及時處理；

（3）定期檢修設備，防止水或蒸汽泄漏，并定期清洗模具和疏通氣孔；

（4）均勻噴涂隔離劑，且應按照工藝規(guī)定次數(shù)噴涂，不要不噴或少噴；

（5）吊胎前將胎坯在托盤內(nèi)擺正，以防吊胎時將圈口刮傷；

（6）監(jiān)控膠囊使用次數(shù)，及時更換膠囊；

（7）避免胎坯存放時間過長，控制胎坯存放時間在2～72 h之間。

3 結語

通過跟蹤調(diào)查全鋼載重子午線輪胎的生產(chǎn)過程，從成型胎坯外觀質(zhì)量、膠料流動性、輪胎結構設計和材料分布、模具排氣設計、硫化膠囊及定型參數(shù)選擇以及操作或模具和設備故障等多方面分析輪胎缺膠的產(chǎn)生原因，并提出相應的解決措施。

采取提升胎坯外觀質(zhì)量，控制膠料粘性，優(yōu)化胎側(cè)和三角膠等半成品的結構設計和材料分布，優(yōu)化模具排氣設計，選擇合適的硫化膠囊和定型參數(shù)以及規(guī)范工藝操作和定期檢修模具和設備等措施，有效降低了全鋼載重子午線輪胎的缺膠幾率，提高了輪胎質(zhì)量和經(jīng)濟效益。