全鋼載重子午線輪胎三角膠貼合卷折問題的原因分析及解決措施

魯 強，郭念貴，孫寶余

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

三角膠與鋼絲圈的貼合件是輪胎的重要部件，直接影響輪胎的胎圈性能[1-2]。其質量不佳時，會導致輪胎胎圈部位的早期損壞或使用壽命縮短[3-4]，并且影響生產效率，浪費生產資源。當前國內輪胎廠生產三角膠與鋼絲圈的貼合件主要有兩種方式，一種是先在壓出線生產三角膠，裁斷，然后使用貼合件成型鼓進行鋼絲圈與裁斷后的三角膠貼合；另一種是使用擠出機、運輸輔線和貼合鼓一體的熱貼生產線直接生產[5-7]。

無論采用何種方式生產貼合件，都會在三角膠與鋼絲圈貼合后發生三角膠卷折現象，如圖1所示。本工作對三角膠卷折現象的產生原因進行分析并提出相應的解決措施。

圖1 三角膠卷折現象

1 原因分析

生產現場跟蹤發現，部分規格三角膠在貼合后出現卷折現象，而其他規格的三角膠未出現或較少出現卷折現象，下面從三角膠尺寸、膠料特性、貼合方式和貼合溫度4個方面進行分析。

1.1 三角膠尺寸

為了研究三角膠高寬比對三角膠卷折的影響，對三角膠尺寸進行分析，高寬尺寸如圖2所示。L取三角膠整體高度，寬度分別取底座最寬點H、次寬點H1和距離三角膠外端點40%L處H2（此點根據三角膠的卷折部位選取）。各規格三角膠的高寬比數據如表1所示。

圖2 三角膠高寬示意

現場生產時，復合3和復合7三角膠出現卷折現象較多。從表1可以看出，L/H與L/H1沒有明顯規律性，而復合3和復合7三角膠的L/H2明顯大于其他復合三角膠。根據生產現場調查，L/H2較大的復合1和復合4三角膠也有一定概率的卷折現象發生，而L/H2較小的復合6、復合8和復合9三角膠則完全沒有卷折現象發生。因此，認為三角膠端部的尺寸更容易影響三角膠的卷折現象。

表1 各規格三角膠的高寬比數據

我們注意到，單3和單5三角膠的L/H2也較大，但在生產過程中并未出現卷折現象。

1.2 膠料特性

當前各輪胎廠的三角膠主要有復合三角膠和單三角膠兩種，復合三角膠由下三角膠和上三角膠組成。一般情況下，下三角膠采用硬度較大的膠料，上三角膠采用硬度較小的膠料，以實現由鋼絲圈到胎側的剛性過渡。單三角膠膠料的硬度通常介于復合三角膠的上、下三角膠之間。單三角膠膠料為A，復合三角膠下三角膠膠料為B1，上三角膠膠料為B2。

考慮膠料的變形性能，對3種膠料的應力松弛時間進行測定，膠料A，B1和B2的應力松弛時間分別為8，9和10 s。

應力松弛是指在恒定的溫度和形變條件下，高聚物內部的應力隨時間延長而逐漸衰減的現象。也就是說，膠料的應力松弛時間越短，膠料內部分子改變構象的能力越強，膠料受力變形后可很快達到新的平衡狀態，膠料不易發生變形或卷折[8]。相反，膠料應力松弛時間越長，越不能快速達到新的平衡狀態而保持形狀，則可能產生變形或卷折現象。

單三角膠膠料A的應力松弛時間較短，是單三角膠貼合后不易發生卷折的原因。而復合三角膠，尤其是上三角膠膠料B2的應力松弛時間最長，其發生卷折的可能性最大。另外，上下三角膠的應力松弛時間不同，兩者之間的相互作用也易使三角膠發生卷折。

1.3 貼合方式

三角膠與鋼絲圈的貼合主要有立式和臥式兩種方式，立式又分為機械式和膠囊式，其設備如圖3—5所示。

圖3 立式機械式貼合鼓

臥式貼合方式對于設備和三角膠膠料性能的要求較高，否則易出現貼合不實[9-10]、拉伸不均勻和三角膠卷折等問題。臥式貼合易出現三角膠卷折現象是因為全鋼子午線輪胎尤其是載重輪胎的三角膠高度較大，有時可達160 mm以上，這就導致貼合時三角膠底部與端部行程差距過大，處于完全不同的拉伸狀態，使三角膠整體受力不均勻。

圖4 立式膠囊式貼合鼓

圖5 臥式貼合盤

立式機械式貼合方式貼合到位，貼合后三角膠較為直挺，缺點是周向拉伸不均勻。與立式機械式貼合方式相比，立式膠囊式貼合鼓貼合后拉伸比較均勻，但貼合不到位，易出現卷折現象。

1.4 貼合溫度

選取偶有卷折現象發生的三角膠復合1，采取臥式貼合方式進行不同溫度下的貼合試驗，1周統計數據如表2所示。

從表2可以看出，貼合溫度越低，發生卷折的三角膠占比越小。這是因為貼合溫度越低，在自然冷卻至室溫的過程中其尺寸變化越小。降低貼合溫度時要考慮膠料的粘性，不能影響三角膠的接頭質量和三角膠與鋼絲圈的貼合質量。

表2 不同貼合溫度下三角膠的卷折發生情況

2 解決措施

為了解決三角膠貼合卷折問題，建議在三角膠設計和生產過程中采取以下措施。

（1）新設計三角膠尤其是復合三角膠尺寸時，建議三角膠的L/H2控制在12左右，最好不要超過14.5。

（2）在滿足強度、硬度、粘度等性能的前提下，縮短三角膠膠料的應力松弛時間。

（3）對于已投產、易發生卷折現象的三角膠規格，建議使用立式機械式貼合鼓進行貼合件生產。

（4）在保證貼合質量的前提下，貼合溫度越低，越有利于減少三角膠卷折現象的發生。

3 結語

通過分析三角膠尺寸、膠料特性、貼合方式和貼合溫度對三角膠貼合卷折問題的影響，得到卷折發生的具體原因，從而在設計和生產過程中采取相應措施規避，減少了生產資源的浪費，降低了輪胎殘次品率，取得了良好的經濟效益。