全鋼載重子午線輪胎胎圈周向裂痕產生原因及解決措施

楊振環，徐 偉，吳群華

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

全鋼載重子午線輪胎胎圈周向裂痕也稱為胎圈缺膠[1-4]，是輪胎胎圈部位耐磨膠之間的裂痕，如圖1所示。我公司12.00R20等有內胎輪胎胎圈周向裂痕發生率近25%，極大地影響了整體產品合格率。雖然此外觀問題可以通過打磨、填膠方式進行修復，但會耗費大量的材料和人工。

圖1 胎圈周向裂痕病疵照片

本工作對全鋼載重子午線輪胎胎圈周向裂痕的產生原因進行分析，并從材料分布設計、成型膠囊、工藝控制等方面提出解決措施。

1 胎圈周向裂痕產生原因分析

全鋼載重子午線輪胎生產過程中，成型胎坯中的材料分布與最終輪胎硫化后的材料分布會存在一定的差異，這種差異過大時，就會導致膠料流動，膠料流動超出一定范圍或流動性不足時，則導致相應的質量問題，如胎圈周向裂痕、胎側缺膠等。輪胎硫化前后胎圈耐磨膠的流動如圖2所示。同時，為了將硫化后輪胎與硫化膠囊順利脫離，會定期在膠料上刷隔離劑，而隔離劑會隨膠囊紋路在胎圈處匯集。輪胎硫化時，因為胎圈護膠需要流動，流動過程中會將隔離劑帶入膠料中，最終形成裂痕。

圖2 輪胎硫化前后胎圈材料分布示意

2 胎圈部位膠料分布優化

在全鋼載重子午線輪胎施工設計時，鋼絲圈到硫化模具間的胎圈膠料分布設計非常重要。通過準確的計算，減小輪胎硫化時膠料所產生的位移，可減少胎圈周向裂痕問題的發生。胎圈部位耐磨膠分布調整如圖3所示，虛線為調整前的尺寸，實線為改進后尺寸。

圖3 胎圈部位耐磨膠分布調整示意

由于最終胎圈端點位置所需要的膠料較多，因此通過調整耐磨膠轉角位置膠料的分布，使轉角位置膠料增多，從而達到減小膠料位移的目的。設計時需要精準計算鋼絲圈直徑與胎體、鋼絲包布、耐磨膠厚度與最終令模直徑的關系，同時需要權衡鋼絲圈寬度、落點和成型撐塊溝槽的關系，保證胎體簾布的合理伸張。

3 過程控制

膠料設計優化完成后，更重要的是對生產過程的控制，膠料密煉、擠出、成型和硫化過程中的各因素都有可能導致膠料分布的不合理，或產生其他變化而產生胎圈周向裂痕。

3.1 膠料與半成品

由于胎坯形狀與相應的硫化模具模腔形狀存在一定差異，輪胎硫化時對膠料的流動性有一定的要求[5-6]。膠料混煉過程中填料分散不佳、塑性偏低、焦燒時間偏短導致提早硫化，都會造成缺膠。可以通過適當調整配方來提高膠料的流動性，保證半成品的尺寸在公差范圍內，尤其是鋼絲圈直徑、簾布厚度及胎側膠的尺寸。

3.2 成型工序

成型工序是將輪胎所有部件整合在一起的過程，是影響最終的膠料分布是否與設計一致的最重要環節[7-8]。首先需要確認鋼絲圈落點是否在施工設計的指定位置，以保證整體的膠料分布；其次，需要將胎坯的胎圈形狀盡可能地接近于硫化模具胎圈位置的形狀，需要從以下幾個方面對成型的胎圈形狀進行控制。

（1）成型撐塊曲線與鋼絲圈落點控制。成型撐塊曲線的寬度應盡可能與胎圈位置膠料相匹配，同時盡可能使胎坯胎圈形狀圓潤，無明顯的尖角，有利于硫化時的胎圈膠料順利流動。鋼絲圈需要準確地落點到成型撐塊的中間，否則會造成胎圈部位膠料明顯的棱角。

（2）撐塊壓力與撐起后直徑。過大的撐塊壓力及過大的撐起后直徑會造成鋼絲圈下膠料被擠走，但撐塊壓力過小又會造成胎體鋼絲抽動的問題，需要根據不同的胎圈部位膠料，制定不同的撐塊壓力標準。

（3）成型膠囊。成型時撐塊與耐磨膠之間間隔一層膠囊，膠囊對胎圈周向裂痕有很大的影響。當某個規格輪胎產生胎圈周向裂痕時，可以適當地增大膠囊胎圈部位的纖維骨架材料（如圖4所示），減少撐塊對胎圈材料的擠壓，保證圓潤的胎圈形狀。膠囊破損后，會使胎圈產生擠壓變形，因此需要及時更換破損的膠囊。

圖4 成型膠囊胎圈部位不同骨架結構

（4）胎坯存放。目前全鋼載重子午線輪胎胎坯存放使用最多的為立放式小車，在這個類型的胎坯小車上，鋼絲圈因為重力的作用會產生變形，時間越久變形量越大。因此需要盡可能縮短胎坯的存放時間，對于大型輪胎采用托盤平放的方式可減小其胎圈變形。

3.3 硫化工序

硫化定型位置決定著胎坯與模具之間的相對位置[9-10]，因為輪胎擺放造成的胎坯變形，需要足夠的掛胎時間來恢復胎坯的材料變形。如果定型位置過高或者定型壓力過大，胎圈材料會受到擠壓變形而產生裂痕；同時，模具中排氣孔的堵塞會導致胎坯與模具間的氣體無法排出，影響膠料的流動性而導致裂痕。膠囊表面的隔離劑滲入膠料之間，也會造成胎圈裂痕的產生。膠囊刷隔離劑對胎圈裂痕的影響見表1。

由表1可見，膠囊刷隔離劑后第1缸的硫化輪胎胎圈周向裂痕的發生率為膠囊刷隔離劑前一缸的6倍。因此適當地控制刷膠囊隔離劑的頻率和用量，有利于減少胎圈缺膠的產生。

表1 膠囊刷隔離劑對輪胎胎圈裂痕的影響

4 結語

胎圈周向裂痕在全鋼載重子午線輪胎生產中廣泛存在，其產生的本質為胎圈部位膠料位移過大。通過胎圈部位膠料分布的精準設計、控制生產過程中胎圈形狀的圓潤、改善耐磨膠的流動性、控制膠囊隔離劑的用量與涂刷頻率、加強現場的工藝控制，可以使胎圈周向裂痕問題得到有效解決。