全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)蛇形彎曲原因分析及解決措施

張 鵬，張建新，張 超，張志堅

（八億橡膠有限責(zé)任公司，山東 棗莊 277800）

2020年以來，受歐美國家對中國輪胎產(chǎn)品持續(xù)雙反調(diào)查的影響，國內(nèi)輪胎市場，特別是全鋼載重輪胎市場日趨艱難。面對當(dāng)前局勢，輪胎制造企業(yè)對外應(yīng)持續(xù)拓展銷售渠道，對內(nèi)應(yīng)堅持走質(zhì)量、品牌路線來提升市場競爭力，這也對輪胎生產(chǎn)過程質(zhì)量管控提出了新的要求。

輪胎胎側(cè)由胎側(cè)膠、耐磨膠和胎圈護(hù)膠組成，通常采用雙復(fù)合、三復(fù)合或多復(fù)合擠出生產(chǎn)，其分布于輪胎兩側(cè)胎肩下端與胎圈之間，具有保護(hù)胎體、耐屈撓的作用，是決定輪胎產(chǎn)品質(zhì)量的重要部件。我公司三復(fù)合胎側(cè)擠出生產(chǎn)線投用初期，擠出胎側(cè)在停放后頻繁出現(xiàn)蛇形彎曲現(xiàn)象（見圖1），導(dǎo)致胎側(cè)在胎坯成型時無法準(zhǔn)確定位，造成批量返料，給公司帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。此外，胎側(cè)因形態(tài)彎曲導(dǎo)致定位不準(zhǔn)的胎坯若誤用于生產(chǎn)，其對輪胎性能的不良影響在成品質(zhì)量檢驗工序不易檢出，胎圈的承載性能無法得到保證，使用過程中輪胎會出現(xiàn)胎圈空、胎圈爆、抽絲爆等嚴(yán)重問題，危害駕乘者的人身安全，影響輪胎企業(yè)品牌形象。為此，我公司成立專項攻關(guān)小組，有效解決了全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)蛇形彎曲問題，在降低成本的同時保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

圖1 胎側(cè)停放后蛇形彎曲現(xiàn)象

1 原因分析

1.1 物料存放環(huán)境溫度低

對胎側(cè)生產(chǎn)到使用過程進(jìn)行全流程跟蹤發(fā)現(xiàn)，胎側(cè)物料存放區(qū)位置較靠近通道門，特別是蛇形彎曲較嚴(yán)重的12R22.5和295/80R22.5兩個規(guī)格的胎側(cè)物料存放區(qū)距離通道門僅3.5 m，受物料運輸影響通道門每天約1/3時間處于開放狀態(tài)，胎側(cè)物料存放區(qū)溫度較低（冬季有時可達(dá)到0 ℃）。為驗證溫度對胎側(cè)收縮的影響，將12.00R20和315/80R22.5規(guī)格胎側(cè)物料存放區(qū)與蛇形彎曲嚴(yán)重的12R22.5和295/80R22.5規(guī)格胎側(cè)物料存放區(qū)做了調(diào)換，調(diào)換后原蛇形彎曲嚴(yán)重的12R22.5和295/80R22.5規(guī)格胎側(cè)變形程度大幅度降低，而12.00R20和315/80R22.5規(guī)格胎側(cè)變形程度呈增大趨勢。由此證明，物料存放環(huán)境溫度低是造成胎側(cè)蛇形彎曲的主要因素之一。

1.2 擠出機(jī)溫度設(shè)定不合理

跟蹤胎側(cè)擠出過程發(fā)現(xiàn)，耐磨膠從終口型板中擠出較困難，整體呈拉伸的狀態(tài)，胎側(cè)膠擠出則較順暢，整體出膠量比耐磨膠大，說明胎側(cè)膠的流動性較耐磨膠好。為了驗證耐磨膠流動性的影響，對擠出機(jī)溫度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整（見表1），結(jié)果表明調(diào)整后胎側(cè)蛇形彎曲問題得到明顯改善。

表1 擠出機(jī)溫度優(yōu)化方案 ℃

1.3 混煉膠門尼粘度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定不合理

門尼粘度可以直觀地表征混煉膠的流動性與加工性能的好壞[1]，對混煉膠的門尼粘度進(jìn)行抽樣檢查，可以達(dá)到穩(wěn)定膠料生產(chǎn)工藝的目的。混煉膠門尼粘度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定不合理，導(dǎo)致膠料加工性能不佳，造成胎側(cè)蛇形彎曲。

1.4 耐磨膠配方設(shè)計不合理

耐磨膠配方設(shè)計不合理導(dǎo)致膠料流動性不好。在耐磨膠配方優(yōu)化中提出2套解決方案，一種方案是耐磨膠配方增加2份均勻劑[2]，另一種方案是耐磨膠配方增加1份內(nèi)脫模劑，并在胎側(cè)蛇形彎曲最嚴(yán)重的12R22.5規(guī)格上進(jìn)行分別驗證。結(jié)果表明，耐磨膠配方增加2份均勻劑對解決胎側(cè)蛇形彎曲的效果不明顯，而增加1份內(nèi)脫模劑后胎側(cè)停放過程中未再出現(xiàn)蛇形彎曲，改善效果顯著。

1.5 胎側(cè)終口型結(jié)構(gòu)不合理

為提升胎側(cè)膠流動性，對胎側(cè)終口型導(dǎo)流孔進(jìn)行擴(kuò)展（見圖2），通過增大擠出壓力來提升膠料流動性[3-4]，同時減小胎側(cè)終口型的耐磨膠開型寬度，即減小開型比。

圖2 胎側(cè)終口型導(dǎo)流孔擴(kuò)展

胎側(cè)終口型開型比優(yōu)化試驗方案及結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，優(yōu)化終口型結(jié)構(gòu)形式對胎側(cè)蛇形彎曲改善效果明顯。

表2 胎側(cè)終口型開型比驗證試驗方案及結(jié)果

2 解決措施

2.1 物料在恒溫恒濕環(huán)境下停放

為防止存放環(huán)境的溫度和濕度對胎側(cè)收縮的影響，胎側(cè)擠出后在成型車間存放，確保胎側(cè)在恒溫恒濕狀態(tài)下收縮穩(wěn)定，并以胎側(cè)部件為試點逐步向其他部件推廣，減少環(huán)境溫度變化對半部件質(zhì)量穩(wěn)定性的影響。

2.2 調(diào)整擠出設(shè)備溫度匹配性

通過試驗驗證解決胎側(cè)蛇形彎曲的最優(yōu)溫度[5]，擠出機(jī)溫度參數(shù)設(shè)定要求分為冬季和夏季兩套方案，并將該要求作為重要工藝參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，確保其得到有效的執(zhí)行和落實，從根本上消除因擠出機(jī)溫度設(shè)定差異造成的胎側(cè)收縮異常。

2.3 合理設(shè)定混煉膠門尼粘度標(biāo)準(zhǔn)

加強(qiáng)混煉膠門尼粘度和密度控制，重新標(biāo)定耐磨膠的門尼粘度、密度及其公差，從下限至上限每隔4個門尼粘度值分別生產(chǎn)2桌混煉膠，進(jìn)行胎側(cè)擠出試驗，驗證不同性能耐磨膠的工藝通過性。表3示出了不同門尼粘度和混煉時間的耐磨膠的分散性。

表3 不同門尼粘度和混煉時間的耐磨膠的分散性

從表3可以看出，隨著混煉時間的延長，混煉膠的門尼粘度減小，炭黑及其他配合劑的分散度等級顯著提高，膠料的加工性能得到有效提升。此外，混煉時間延長后，膠料的挺性降低，擠出半成品部件的氣孔率減小。

通過綜合評價膠料的性能，選定耐磨膠的最佳門尼粘度標(biāo)準(zhǔn)為54，并通過延長膠料混煉時間來控制膠料的門尼粘度和分散性等[2]。

2.4 優(yōu)化耐磨膠配方

優(yōu)化耐磨膠配方，增加1份內(nèi)脫模劑。采用優(yōu)化配方耐磨膠生產(chǎn)的輪胎的耐久、耐磨和生熱等綜合性能良好。產(chǎn)品投入市場后通過了周期性驗證，使用效果較好。

2.5 改進(jìn)胎側(cè)終口型開型比

對胎側(cè)終口型不同類型導(dǎo)流裝置進(jìn)行了多輪試驗，確定了導(dǎo)流裝置寬度最佳尺寸，并形成統(tǒng)一規(guī)范[3]；同時根據(jù)試驗結(jié)果確定終口型胎側(cè)膠與耐磨膠的開型比，即耐磨膠口型的開型比為0.93，胎側(cè)膠口型的開型比為0.98，對所有胎側(cè)終口型進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)范與修正，確保胎側(cè)收縮的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

通過分析全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)蛇形彎曲的產(chǎn)生原因，并落實相應(yīng)措施，使該問題得到有效解決，避免了因胎側(cè)定位精度所帶來的產(chǎn)品質(zhì)量隱患。我公司全鋼載重子午線輪胎胎圈類質(zhì)量缺陷的理賠率由0.66%下降至0.21%，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低了生產(chǎn)成本，提升了市場占有率。