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成本，影響產品外觀，且增大產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，生產過程中受各種不穩定因素影響較大，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

胎側缺膠是指在輪輞裝配線和胎面花紋起點之間出現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缺少膠料現象，包含內襯層接頭開裂。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

經過實際調查和研究，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 成型胎坯外觀質量不佳

成型胎坯的外觀質量對輪胎硫化過程有非常重要的影響，經過對大量胎側缺膠輪胎及其胎坯相應位置標定發現，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膠料大幅度流動，硫化后的成品輪胎會在相應位置出現胎側缺膠，如圖2所示；如果凹槽在靠近胎圈的區域，則會在相應位置出現成品斷面耐磨膠打褶的現象，如圖3所示，嚴重時會出現胎側缺膠或胎圈裂口。

圖2 胎坯凹槽與胎側缺膠對應圖

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不同規格及時調整輥壓參數，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，并且從混煉工序對膠料粘度進行控制，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和三角膠端點處窩存氣體，造成胎側缺膠。另外，胎側厚度設計級差過大、過渡不平緩及在斷面最寬處的膠料不足都會造成胎側缺膠；胎側寬度設計過小，成型后達不到胎側反包高度的要求，會造成胎肩缺膠；三角膠寬度過小，使胎圈與胎側厚度最小處級差較大、過渡不平緩，從而造成下胎側位置缺膠。

因此，應合理設計胎側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，側板上排氣線、排氣孔數量設置不足，或排氣孔直徑過小，均會造成缺膠現象，在胎面花紋塊和胎圈位置經常表現為圓角，在其他位置則直接表現為缺膠。

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，從而降低對胎側反包的要求，基本確保胎側反包端點能夠經過胎肩區域的冠部花紋排氣溝底，從而排出胎側反包的窩氣，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壓不及時或有波動等都會影響胎坯在模腔內的定型，造成胎側缺膠問題。

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

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現，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板上有油污、水分、隔離劑未發現或未清理干凈造成缺膠，所有部位均有可能發生；

（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，出現胎里缺膠或胎肩缺膠；

（5）模具側板氣孔堵塞造成胎側缺膠，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量，并規范工藝操作；

（2）做好硫化前模型上下側板、胎坯內外部檢查工作，及時清理油污、水分和隔離劑，發現模具側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，且應按照工藝規定次數噴涂，不要不噴或少噴；

（5）吊胎前將胎坯在托盤內擺正，以防吊胎時將圈口刮傷；

（6）監控膠囊使用次數，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

通過跟蹤調查全鋼載重子午線輪胎的生產過程，從成型胎坯外觀質量、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生原因，并提出相應的解決措施。

采取提升胎坯外觀質量，控制膠料粘性，優化胎側和三角膠等半成品的結構設計和材料分布，優化模具排氣設計，選擇合適的硫化膠囊和定型參數以及規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，提高了輪胎質量和經濟效益。