半鋼子午線輪胎冠帶層打褶的原因分析及解決措施

張鳳杰，朱 鵬，朱 嘉

（1.樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032；2.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143）

冠帶層打褶是半鋼子午線輪胎常見的外觀缺陷之一。缺陷輪胎在使用過程中，打褶部位容易出現(xiàn)胎肩脫層問題，從而影響輪胎的耐久性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成輪胎爆破，影響行車安全[1-4]。本工作結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝及大量的輪胎斷面分析結(jié)果，對(duì)半鋼子午線輪胎冠帶層打褶原因進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的解決措施，取得了十分顯著的效果。

1 病象

冠帶層打褶是指帶束層端點(diǎn)附近冠帶層發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象，如圖1所示。通過對(duì)胎坯和成品輪胎進(jìn)行剖析發(fā)現(xiàn)，冠帶層打褶情況分為2種，一種是成型后出現(xiàn)的打褶，另一種是硫化后出現(xiàn)的打褶。兩種打褶情況很難從輪胎斷面上區(qū)分，但從工藝角度來看，成型導(dǎo)致的冠帶層打褶問題更容易解決。

圖1 冠帶層打褶

2 原因分析及解決措施

2.1 一段胎坯與冠帶層的距離大

一段胎坯充氣后與1#帶束層接觸寬度不足，冠帶層與一段胎坯間的距離過大（如圖2所示），冠帶層在二段成型胎冠打壓過程中會(huì)發(fā)生較大的變形，從而導(dǎo)致冠帶層打褶。

圖2 冠帶層與一段胎坯間的距離示意

解決措施：冠帶層與一段胎坯間的距離主要取決于帶束成型鼓周長(zhǎng)、成型二段法蘭盤3號(hào)工位的寬度以及胎坯充氣壓力。通過增大帶束成型鼓周長(zhǎng)，減小成型二段法蘭盤3號(hào)工位的寬度，在確保充氣壓力符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下可減小冠帶層與一段胎坯間的距離。一段胎坯直接與1#帶束層接觸，當(dāng)接觸寬度與1#帶束層寬度的比值大于0.65時(shí)，可以有效改善冠帶層打褶現(xiàn)象。

2.2 胎坯外周長(zhǎng)設(shè)計(jì)偏小

胎坯外周長(zhǎng)設(shè)計(jì)偏小，胎坯在定型硫化后徑向發(fā)生較大的拉伸變形，從而導(dǎo)致冠帶層伸張過大，產(chǎn)生打褶。如果冠帶層打褶角度大于90°，且與胎體的間距也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，大多是由于胎坯外周長(zhǎng)不足所致。

解決措施：在施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)帶束層、冠帶層厚度調(diào)整帶束成型鼓周長(zhǎng)，以確保胎坯外周長(zhǎng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。胎坯外周長(zhǎng)應(yīng)大于活絡(luò)模具內(nèi)周長(zhǎng)，以減小冠帶層硫化時(shí)的伸張變形。

2.3 冠帶層寬度設(shè)計(jì)不合理

采用控制變量法，通過單一變量調(diào)整并進(jìn)行斷面切割，驗(yàn)證冠帶層寬度、厚度、張力對(duì)其打褶的影響。從長(zhǎng)期積累的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，冠帶層寬度設(shè)計(jì)偏大有利于改善冠帶層打褶，冠帶層厚度、張力的變化對(duì)冠帶層打褶影響不大。窄冠帶層起始圈貼合位置未覆蓋2#帶束層端點(diǎn)（如圖3所示），在輪胎成型或硫化充氣時(shí)易脫開，導(dǎo)致冠帶層打褶。寬冠帶層起始圈貼合位置可以覆蓋2#帶束層端點(diǎn)（如圖4所示），可有效地防止冠帶層脫開，有利于改善冠帶層打褶問題。

圖3 窄冠帶層貼合位置示意

圖4 寬冠帶層貼合位置示意

解決措施：冠帶層打褶現(xiàn)象主要集中在帶束層厚度較大或扁平比較小的輪胎上，這兩種輪胎在研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)冠帶層寬度應(yīng)大于10 mm。在冠帶層裁斷工藝中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整刀片間距，同時(shí)要保證刀片與刀座及機(jī)架固定緊密，無松動(dòng)和移動(dòng)現(xiàn)象。

2.4 冠帶層端點(diǎn)與胎冠端點(diǎn)集中

冠帶層端點(diǎn)與胎冠端點(diǎn)集中（如圖5所示）是造成冠帶層打褶的主要原因之一，因?yàn)槟z料與簾線應(yīng)力梯度較大，易導(dǎo)致冠帶層打褶。

圖5 冠帶層端點(diǎn)與胎冠端點(diǎn)集中

解決措施：在施工設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增大胎冠寬度，要求胎冠蓋過冠帶層，使部件均勻分布、過渡。

2.5 胎肩成型打壓不良

成型時(shí)胎肩打壓不到位、肩空、打爛均會(huì)導(dǎo)致冠帶層變形或膠料在硫化中過度流動(dòng)，造成冠帶層打褶。

解決措施：將打壓壓力和時(shí)間控制在合理的范圍內(nèi)。評(píng)定成型打壓質(zhì)量應(yīng)以壓實(shí)、材料變形最小為主要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于出現(xiàn)肩空的輪胎規(guī)格，可適當(dāng)增加打壓停頓點(diǎn)。

2.6 部件粘性差

冠帶層、胎冠、帶束層粘性差，貼合后冠帶層易脫開，導(dǎo)致定型充氣后發(fā)生變形、打褶。

解決措施：將膠料門尼粘度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，如果膠料門尼粘度不合格，需要重新回?zé)挘_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再使用。部件按照標(biāo)準(zhǔn)要求停放，超過處理期限的半成品材料，必須現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)其外觀粘性及對(duì)輪胎性能有無影響等，以確定其后續(xù)處理方案。

2.7 胎冠和胎側(cè)尺寸設(shè)計(jì)不合理

如果胎冠和胎側(cè)尺寸太小，膠料在硫化時(shí)流動(dòng)性較大，會(huì)導(dǎo)致冠帶層隨胎冠膠的流動(dòng)而發(fā)生彎曲變形。

解決措施：應(yīng)根據(jù)成品輪胎胎面膠要求以及花紋類型制定擠出工藝標(biāo)準(zhǔn)，制作口型板。胎肩至胎側(cè)應(yīng)均勻過渡，以保證膠料在硫化時(shí)正常流動(dòng)并充滿模腔。

2.8 冠帶層纏繞不良

冠帶層起始圈纏繞不良，胎坯即出現(xiàn)冠帶層打褶，影響成品輪胎質(zhì)量（如圖6所示）。

圖6 冠帶層纏繞不良造成打褶

解決措施：冠帶層直線形纏繞起始圈數(shù)的設(shè)定可根據(jù)冠帶層端部層數(shù)適當(dāng)調(diào)整，保證左右對(duì)稱。S形纏繞首尾圈、轉(zhuǎn)折圈數(shù)設(shè)定可根據(jù)冠帶層端部層數(shù)適當(dāng)調(diào)整，為提高冠帶層首尾圈纏繞穩(wěn)定性，起始圈和終止圈的纏繞速度可降低至正常速度的一半。對(duì)于雙層冠帶層或肩部有2層冠帶層的輪胎，冠帶層纏繞優(yōu)先采用S形纏繞方式。

3 結(jié)語

針對(duì)半鋼子午線輪胎冠帶層打褶的原因進(jìn)行分析，通過合理選取工藝參數(shù)、加強(qiáng)工藝管理、嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等措施，可有效避免半鋼子午線輪胎冠帶層打褶的產(chǎn)生，從而降低輪胎廢品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。