六角形鋼絲圈覆膠不良的影響因素分析

白 茹，楊 姣，黨 飛，陸克健

（陜西延長石油集團(tuán)橡膠有限公司，陜西 咸陽 712000）

鋼絲圈是由包膠鋼絲按一定斷面形狀排列制成的剛性環(huán)，其作用是賦予胎圈必要的強(qiáng)度和剛性，抑制胎圈部位的延伸，使輪胎牢固地著合于輪輞上[1-2]。鋼絲圈斷面形狀有方形、圓形及六角形，方形鋼絲圈主要用于斜交輪胎，也用于纖維胎體的子午線輪胎，圓形和六角形鋼絲圈則只用于子午線輪胎[3-4]。鋼絲圈的質(zhì)量對成品輪胎質(zhì)量有重大影響。在鋼絲圈纏繞過程中最常見的質(zhì)量缺陷包括覆膠不良、表面噴霜、排列結(jié)構(gòu)不良、鋼絲散絲和內(nèi)周長不穩(wěn)定等。

本工作主要分析影響六角形鋼絲圈纏繞過程中覆膠不良的因素。

1 胎圈鋼絲

胎圈鋼絲在輪胎中要承受極其復(fù)雜的交變負(fù)荷和沖擊負(fù)荷，對其性能要求很高。胎圈鋼絲不僅要具有高強(qiáng)度、良好的耐疲勞性能、抗沖擊性能及伸長率大、扭轉(zhuǎn)次數(shù)高、扭矩低等特性；同時胎圈鋼絲必須與橡膠具有良好的初始粘合性能，而且要求粘合力保持率高，在使用過程中不能過早分離；鋼絲與橡膠的粘合性能也是輪胎生產(chǎn)過程中關(guān)鍵的控制指標(biāo)之一。

胎圈鋼絲本身性能或與橡膠的粘合性能不佳會造成覆膠不良，因此對胎圈鋼絲有如下要求：（1）胎圈鋼絲使用高碳鋼，表面鍍黃銅，鋼絲鍍層要求厚度為0.25～0.55 mm，實測一般為0.3～0.4 mm；鋼絲破斷力要求不小于2 850 N，實測通常為 3 000～3 200 N。（2）影響鋼絲與橡膠粘合性能的主要因素是鋼絲鍍層，隨著鍍層質(zhì)量的增大，粘合力增大。因此，在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，增大胎圈鋼絲鍍層質(zhì)量，有利于提升胎圈鋼絲粘合力。

2 覆膠膠料性能

2.1 配方

天然橡膠（NR） 50，丁苯橡膠（SBR）1500 50，炭黑N660 96，氧化鋅 3，硬脂酸 1.5，不溶性硫黃OT20 7，促進(jìn)劑TBBS 1，其他 8。

2.2 混煉工藝

膠料采用3段混煉工藝，一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r?min-1，混煉工藝為：生膠、小料→壓壓砣（10 s）→炭黑、油→壓壓砣（35 s）→提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）；二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r?min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→炭黑→壓壓砣（35 s）→提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）；三段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r?min-1，混煉工藝為：二段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑→壓壓砣（30 s）→提壓砣→壓壓砣（20 s）→排膠（105 ℃）→開煉機(jī)下片。

2.3 硫化特性和物理性能

膠料的硫化特性見表1。

表1 膠料的硫化特性

從表1可以看出，膠料的t90和焦燒時間可以保證膠料的加工安全性。門尼粘度表征膠料的加工性能，在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，可以保證現(xiàn)場工藝性能，如覆膠厚度和口型擠出等?？刂颇z料的門尼粘度和門尼焦燒時間，有助于解決鋼絲圈覆膠 不良問題。

硫化膠的物理性能見表2。

表2 硫化膠的物理性能

從表2可以看出，硫化膠的硬度、100%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率均在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，且位于標(biāo)準(zhǔn)的中值。膠料的粘合力遠(yuǎn)高于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求，保證了覆膠效果。

3 擠出機(jī)溫度控制及鋼絲預(yù)熱

3.1 擠出機(jī)溫度控制

鋼絲圈纏繞多采用冷喂料式擠出機(jī)，所喂入的膠料既冷又硬，因此擠出機(jī)的溫度控制直接影響擠出膠料的性能和質(zhì)量。擠出機(jī)溫度設(shè)定過高則會導(dǎo)致膠料焦燒，造成口型堵膠，鋼絲覆膠不良，大面積漏銅等現(xiàn)象；擠出機(jī)溫度設(shè)定過低則使得膠料塑化效果變差，均一性差，造成鋼絲圈覆膠不均勻等。

為保證覆膠質(zhì)量，對擠出機(jī)溫度控制有以下要求：（1）作業(yè)開始前必須先打開擠出機(jī)自動溫度控制裝置，確保溫度升高至預(yù)設(shè)溫度后方可作業(yè)，嚴(yán)禁將膠料投入尚未升溫加熱的冷擠出機(jī)中； （2）在生產(chǎn)操作過程中，必須對溫度設(shè)置、壓力指示和安全倍數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)超出允許值時及時調(diào)整；（3）出膠溫度應(yīng)不高于100 ℃，防止溫度過高導(dǎo)致膠料預(yù)硫化或自硫化；（4）每次工作完畢必須及時將機(jī)頭和機(jī)身中的殘余膠料清除，特別是溢膠裝置（指直角機(jī)頭）應(yīng)清理干凈。

3.2 鋼絲預(yù)熱

鋼絲預(yù)熱分為非接觸式電流預(yù)熱和接觸式電阻預(yù)熱兩種（見圖1），主要是通過減少對擠出機(jī)絕緣頭的熱沖擊，來改善膠料與鋼絲的粘合性能。如果鋼絲未經(jīng)過預(yù)熱或預(yù)熱效果不佳，則會導(dǎo)致鋼絲與膠料的粘合力下降，使鋼絲掛不住膠或鋼絲圈纏繞成型后包膠層脫落等（見圖2）。

圖1 鋼絲預(yù)熱方式

圖2 鋼絲圈覆膠層脫落

鋼絲預(yù)熱要求：調(diào)整鋼絲預(yù)熱溫度，鋼絲電感預(yù)熱溫度控制在40～60 ℃時可有效解決鋼絲覆膠不良、覆膠層脫落等問題；應(yīng)注意的是當(dāng)鋼絲處于靜止?fàn)顟B(tài)時不應(yīng)有電流通過，以防止燒壞鋼絲。

4 鋼絲圈纏繞機(jī)口型

鋼絲圈纏繞機(jī)口型一般由導(dǎo)絲板和覆膠板兩部分組成，導(dǎo)絲板用于定位，覆膠板用以控制覆膠厚度。在設(shè)備高速運轉(zhuǎn)過程中，由于鋼絲震動導(dǎo)絲板極易與鋼絲剮蹭致使鋼絲表面鍍層脫落，從而影響鋼絲圈覆膠質(zhì)量和輪胎性能。

覆膠板內(nèi)徑?jīng)Q定鋼絲圈覆膠厚度，覆膠板內(nèi)徑設(shè)計過小，則覆膠厚度太小，易出現(xiàn)漏銅等不良現(xiàn)象；覆膠板內(nèi)徑設(shè)置過大，則鋼絲圈整體結(jié)構(gòu)相對松散，影響輪胎性能。

鋼絲圈纏繞機(jī)口型要求：（1）在導(dǎo)絲板鋼絲進(jìn)口方向設(shè)置1個倒角（見圖3）；（2）半鋼子午線輪胎用六角形鋼絲圈采用Φ1.2和1.3 mm兩種鋼絲[5]，覆膠后分別達(dá)到Φ1.5和1.6 mm。

圖3 導(dǎo)絲板設(shè)置倒角后效果

5 機(jī)頭送料架及排線輪

鋼絲圈纏繞機(jī)總成由5個鋼絲圈成型瓦和一個夾緊鉗瓦片組成，各瓦片都帶有凹槽，每個凹槽上方均有用作控制鋼絲橫移排列的排線輪（見圖4），每個導(dǎo)向輥后方均有一個送料架（見圖5）。當(dāng)鋼絲穿過導(dǎo)向輥、裁斷裝置、送料架、排線輪時，如果鋼絲排列不在同一直線上，則極易出現(xiàn)鋼絲與送料架剮蹭導(dǎo)致包膠層脫落。值得注意的是，由送料架導(dǎo)致的覆膠不良病象多表現(xiàn)為鋼絲兩側(cè)或底部劃傷且夾雜有淤積膠料，具有明顯的可辨識性；而由排線輪導(dǎo)致的覆膠不良病象主要表現(xiàn)為鋼絲兩側(cè)割傷，且多出現(xiàn)在鋼絲跳線部位（見 圖6）。

圖4 排線輪

圖5 送料架

圖6 排線輪割傷導(dǎo)致露銅

機(jī)頭送料架及排線輪要求：（1）機(jī)頭送料架料夾間隙不能太小或太大，間隙太小會剮蹭造成包膠層脫落，間隙太大則難以對鋼絲料頭進(jìn)行有效定位，造成鋼絲排列不良；（2）排線輪上的溝槽寬度應(yīng)適中，溝槽寬度太小易割傷包膠層導(dǎo)致露銅，溝槽寬度太大則易導(dǎo)致鋼絲圈排列散亂； （3）必須保證鋼絲經(jīng)過導(dǎo)向輥送料架后，牽引到成型盤上為一條直線；（4）根據(jù)所使用的鋼絲直徑，選擇對應(yīng)配套的送料架小料夾和排線輪規(guī)格； （5）開機(jī)前檢查排線輪溝槽邊部是否有卷邊、毛刺等，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)及時更換。

6 結(jié)語

六角形鋼絲圈覆膠不良主要受到胎圈鋼絲、覆膠膠料、擠出機(jī)溫度控制及鋼絲預(yù)熱效果、鋼絲圈纏繞機(jī)口型、機(jī)臺送料架及排線輪等因素的影響，生產(chǎn)過程控制中需要從以上幾個方面入手，降低該缺陷的發(fā)生率。本文只針對我公司六角形鋼絲圈纏繞工藝運行過程中遇到的鋼絲圈覆膠不良問題進(jìn)行了初步研究探討，在今后的工作中還需進(jìn)一步探索更優(yōu)化的問題解決方案。