全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)氣泡原因分析及解決措施

馬 楠

（寧夏神州輪胎有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

隨著交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，全鋼載重子午線輪胎以抗刺穿、超耐磨、低油耗、高承載、平穩(wěn)舒適及操縱性好等優(yōu)點(diǎn)得到用戶普遍認(rèn)可，其使用范圍不斷擴(kuò)大，同時(shí)對(duì)輪胎性能也提出了更高要求[1-5]，其中胎側(cè)部位與輪胎的承載及安全性能有很重要的關(guān)系，生產(chǎn)過程中受各種不穩(wěn)定因素影響較大，胎側(cè)氣泡是全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)部位最常見的缺陷[6-8]。以295/80R22.5規(guī)格為例，2021和2022年成品輪胎不良率檢驗(yàn)中胎側(cè)氣泡占比分別為32.9%和30.1%，成為公司降低成品輪胎不良率首要解決的問題。由于胎側(cè)部位變形較大，同時(shí)胎側(cè)氣泡熱補(bǔ)后存在色差，且在使用早期即容易脫落，根據(jù)公司實(shí)際生產(chǎn)情況，針對(duì)全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)氣泡缺陷進(jìn)行攻關(guān)，取得了良好的效果，現(xiàn)從工藝控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備優(yōu)化等方面分析胎側(cè)氣泡產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的解決措施[9-12]。

1 胎側(cè)氣泡的特征

胎側(cè)氣泡出現(xiàn)在輪胎的一側(cè)或兩側(cè)，位于防水線與防護(hù)線之間：胎側(cè)表面或內(nèi)部；橡膠與胎體簾線之間（見圖1）。通過取樣割開發(fā)現(xiàn)，胎側(cè)氣泡分為3類：一是表面呈不規(guī)則的周向皺褶；二是表面非常光滑，有時(shí)還有亮晶晶的銀灰色小點(diǎn)；三是表面呈麻面狀。公司的判級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下：氣泡直徑≤3 mm，修補(bǔ)，為合格品；氣泡直徑為3～10 mm或觸及簾線，為次品；氣泡直徑＞10 mm，為廢品。

圖1 胎側(cè)氣泡照片

2 原因分析

胎側(cè)氣泡原因全面分析如下。

（1）人員方面：①成型工序在貼合三角膠時(shí)接頭大、開口、窩氣；②三角膠邊部打褶未處理；③三角膠停放時(shí)間不足，提前使用；④修胎人員疏于檢查及修胎質(zhì)量差；⑤成型機(jī)胎圈壓輥壓合時(shí)沒有壓合三角膠。

（2）設(shè)備方面：①成型機(jī)胎圈壓輥不對(duì)稱，滾壓時(shí)打褶；②成型機(jī)定型壓力設(shè)置太低，起不到支撐作用；③成型膠囊漏氣導(dǎo)致胎側(cè)打褶；④成型膠囊壓力設(shè)置不當(dāng)，胎側(cè)不能有效撐開。

（3）物料方面：①三角膠及胎體鋼絲膠粘性過高，與胎側(cè)的隔離膠片粘到一起產(chǎn)生窩氣；②三角膠及胎體鋼絲膠粘合性能差，導(dǎo)致胎坯三角膠端點(diǎn)翹起，易產(chǎn)生氣泡；③胎側(cè)與三角膠尺寸不合格；④三角膠邊部厚度設(shè)計(jì)不合理。

（4）工藝方面：①胎側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，填充膠部位落差大；②三角膠端點(diǎn)與胎側(cè)填充膠端點(diǎn)重合，產(chǎn)生窩氣；③胎側(cè)針刺裝置未使用，起不到排氣作用。

（5）環(huán)境方面：①成型工序環(huán)境溫度過低，在成型過程中使用的汽油未在短時(shí)間內(nèi)揮發(fā)；②機(jī)臺(tái)及工作環(huán)境衛(wèi)生不合格，成型時(shí)胎圈受到污染；③工段照明亮度不夠，給檢查帶來困難。

經(jīng)過多方實(shí)踐調(diào)查確定以下4項(xiàng)因素是導(dǎo)致全鋼載重子午線輪胎成品胎側(cè)氣泡缺陷率高的主要原因。

（1）三角膠邊部厚度控制不合理，成型時(shí)此處不易壓實(shí)而窩藏氣泡。

（2）胎側(cè)填充膠形狀設(shè)計(jì)不合理，過渡不平緩，反包時(shí)窩氣。

（3）成型膠囊防滑層設(shè)計(jì)不合理，反包時(shí)胎側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)致窩氣打褶。

（4）成型膠囊充氣時(shí)間設(shè)定不合理，胎側(cè)反包時(shí)未均勻延伸開導(dǎo)致窩氣。

3 解決措施

對(duì)導(dǎo)致成品輪胎胎側(cè)氣泡缺陷率高的4項(xiàng)因素進(jìn)行分析，調(diào)整對(duì)應(yīng)參數(shù)分別連續(xù)生產(chǎn)1萬(wàn)條輪胎，以獲得足夠的數(shù)據(jù)并分析相應(yīng)的解決方案。

3.1 三角膠邊部厚度調(diào)整

三角膠邊部厚度為0.5，1.0，1.5和2.0 mm時(shí)，產(chǎn)生三角膠端點(diǎn)氣泡的輪胎數(shù)量分別為10，3，32和74條。

由此可見，當(dāng)三角膠邊部厚度控制在0.5～1 mm時(shí)，三角膠端點(diǎn)氣泡數(shù)量最少，符合公司合格率控制標(biāo)準(zhǔn)。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，受口型、膠料門尼粘度等因素的影響，三角膠邊部厚度控制在0.5 mm時(shí)易出現(xiàn)破邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致氣泡增加，這種方案不可取，因此三角膠邊部厚度控制在1 mm是最理想的。

3.2 胎側(cè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

公司全鋼載重子午線輪胎均采用三復(fù)合胎側(cè)，通過割開胎坯三角膠端點(diǎn)氣泡定位，配合胎側(cè)分形面結(jié)構(gòu)（見圖2）分析發(fā)現(xiàn)，氣泡產(chǎn)生位置正好對(duì)應(yīng)胎坯三角膠端點(diǎn)。填充膠越短，輪胎氣泡越多，通過優(yōu)化填充膠形狀，使填充膠斜邊變長(zhǎng)。

圖2 胎側(cè)分形面結(jié)構(gòu)

填充膠斜邊長(zhǎng)度為12，15，18和21 mm時(shí)，產(chǎn)生氣泡的輪胎數(shù)量分別為56，39，22和0條。

由此可見：斜邊長(zhǎng)度為12 mm時(shí)，產(chǎn)生氣泡的輪胎數(shù)量最多；斜邊長(zhǎng)度為21 mm時(shí)，無輪胎產(chǎn)生氣泡。

3.3 膠囊優(yōu)化

公司一次法成型機(jī)均采用膠囊成型鼓，膠囊預(yù)充氣與撐塊同時(shí)動(dòng)作，由于膠囊防滑層寬度為70 mm[見圖3（a）標(biāo)識(shí)區(qū)]，撐塊撐起時(shí)胎側(cè)向撐塊方向滑動(dòng)，導(dǎo)致胎側(cè)反包時(shí)輕微打褶，成型胎坯出現(xiàn)三角膠端點(diǎn)窩氣現(xiàn)象。

圖3 膠囊防滑層寬度調(diào)整示意

膠囊防滑層寬度為70，100，130，150和180 mm時(shí)，產(chǎn)生氣泡的輪胎數(shù)量分別為68，35，18，5和0條。

由此可見，將膠囊防滑層寬度改為180 mm[見圖3（b）標(biāo)識(shí)區(qū)]時(shí)，撐塊撐起后胎側(cè)不向撐塊方向滑動(dòng)，杜絕了三角膠端點(diǎn)窩氣現(xiàn)象。

3.4 膠囊充氣時(shí)間優(yōu)化

成型膠囊分上下兩部分，上部分為反包膠囊，下部分為助推膠囊，兩者之間的比例設(shè)置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致反包膠囊小、助推膠囊大，胎側(cè)不能均勻反包至胎坯上，局部會(huì)出現(xiàn)打褶、窩氣現(xiàn)象，氣體在滾壓時(shí)不能排出，硫化后成品輪胎胎側(cè)氣泡增多。

通過試驗(yàn)確定反包膠囊與助推膠囊的充氣時(shí)間關(guān)系。不同膠囊充氣時(shí)間下產(chǎn)生氣泡的輪胎數(shù)量如表1所示。

表1 不同膠囊充氣時(shí)間下產(chǎn)生氣泡輪胎數(shù)量

從表1可以看出：助推膠囊充氣時(shí)間長(zhǎng)于反包膠囊充氣時(shí)間時(shí)，隨著充氣時(shí)間的延長(zhǎng)，氣泡數(shù)量呈遞增關(guān)系；反之，氣泡數(shù)量則呈遞減關(guān)系。

4 結(jié)論

通過對(duì)胎側(cè)氣泡產(chǎn)生原因進(jìn)行全面分析，確定三角膠邊部厚度、胎側(cè)填充膠形狀、成型膠囊防滑層寬度和充氣時(shí)間為主要因素。通過控制三角膠邊部厚度，優(yōu)化胎側(cè)形狀、成型膠囊防滑層寬度和充氣時(shí)間，有效降低了胎側(cè)氣泡缺陷率，提高了輪胎質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。