全鋼載重子午線輪胎鋼絲簾布剝離力影響因素的研究

譚 云，洪 劍，胡思芳，張 超，劉金龍，張志堅

（八億橡膠有限責任公司，山東 棗莊 277800）

隨著國家對交通運輸行業重視程度的不斷加大，公路運輸獨有的便捷性和及時性等優點被快速挖掘，使其成為城市間物流運輸的主力。車輛在高速行駛時輪胎冠部生熱較快，導致輪胎在使用中后期極易出現肩空、脫層等病象。與此同時，伴隨著輪胎翻新行業的快速發展，消費者對輪胎產品的綜合性能提出了更高的要求。

多年來，全鋼載重子午線輪胎肩空、脫層作為主要理賠病象長期困擾著輪胎制造企業，理賠輪胎的持續增加給公司帶來較大的經濟損失，同時給品牌形象帶來了較大的負面影響。為此，我公司成立了輪胎肩空、脫層問題專項攻關小組，通過提高鋼絲簾線滲膠性能及粘合力的方式，有效解決了該問題，使輪胎的使用壽命顯著延長。其中，通過試驗研究全鋼載重子午線輪胎鋼絲簾布剝離力的影響因素，并將鋼絲簾布剝離力的專項檢測辦法用于鋼絲簾布壓延生產過程監控，現將相關情況介紹如下。

1 實驗

1.1 主要原材料

未硫化的覆膠鋼絲簾布和錦綸66浸膠簾布，自制。

1.2 主要設備和儀器

XLB-D500×500型平板硫化機，湖州東方機械有限公司產品；AI-7000M型電子拉力機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.3 試樣制備

在未硫化的覆膠鋼絲簾布上截取2片長100 mm、寬25 mm的樣片，外側將錦綸簾布分別與鋼絲簾布準確貼合，玻璃紙沿未貼錦綸簾布的一側鋼絲簾布邊緣準確貼合（以上操作必須帶上干凈手套，嚴禁用手直接觸碰，以保證樣品對接面光滑、無水、無污染），將試樣平放入模具中，平行蓋上蓋板，放入平板硫化機中硫化，硫化條件為150℃/1.5 MPa×23 min。

1.4 鋼絲簾布剝離力測試

采用電子拉力機對硫化試樣進行剝離測試，拉伸速率為100 mm·min-1，得到拉力-伸長量曲線，去除曲線開頭和結尾波動部分（約10%，根據波動情況取值），導出曲線中間平穩部分的拉力峰值，取平均值即為鋼絲簾布剝離力。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾布剝離力影響因素

2.1.1 鋼絲簾線張力

鋼絲簾線張力[1-2]對鋼絲簾布的性能起到非常重要的作用。在鋼絲簾布壓延時，應根據實際情況制定恰當的鋼絲簾線張力標準。將牽引力設定為650 kg，對錠子架風壓值進行調整，即風壓值為0.030和0.038 MPa時，鋼絲簾線張力分別為1 085和1 350 N。表1示出了鋼絲簾線張力對鋼絲簾布質量的影響。

表1 鋼絲簾線張力對鋼絲簾布質量的影響

由表1可知：高張力狀態下鋼絲簾布的工藝性能較差，影響鋼絲簾布壓延質量和裁斷質量；低張力狀態下鋼絲簾布的剝離力較高，且鋼絲簾布表面平整，裁斷時無翹邊現象。鋼絲簾布壓延前降低單絲放線張力，鋼絲簾線張力的波動會減小。通過提前釋放鋼絲簾線張力，可以降低鋼絲簾線在簾布內的張力，不但可以提升鋼絲簾布的物理性能，而且可以有效降低鋼絲簾布裁斷時翹頭的概率，改善鋼絲簾布壓延過程中稀線和并線等現象。

2.1.2 壓延速度

壓延速度是鋼絲簾布生產過程中的重要控制指標。我公司鋼絲簾布壓延速度小于25 m·min-1，如果壓延速度過大，生產效率高，但供膠質量不易控制，影響鋼絲簾布的粘合、滲膠和厚度等指標；如果壓延速度過小，則生產效率低。表2示出了壓延速度對鋼絲簾布質量的影響。

表2 壓延速度對鋼絲簾布質量的影響

由表2可知，壓延速度增大，鋼絲簾布覆膠飽滿度低，同時鋼絲簾布剝離力降低，且在后續對鋼絲簾布稱量過程中發現部分鋼絲簾布存在質量較小情況。分析認為：壓延速度過大，膠料通過輥筒間隙的時間短，簾布滲膠性能下降，覆膠厚度不均勻；壓延速度過小，生產效率下降，生產成本增加。由此可見，合理的壓延速度是必要的，不同型號的鋼絲簾線及不同特性的膠料，其壓延速度設定應有所不同。

2.1.3 壓延輥積膠量

四輥鋼絲壓延輥筒的間隙決定了壓延后鋼絲簾布質量的好壞[3-5]；鋼絲簾線通過壓延機2#和3#輥進行覆膠（見圖1），輥間距離決定了壓延簾布的厚度（公差一般為±0.1 mm），因此2#和3#輥間積膠量的控制直接影響鋼絲簾布的滲膠效果及鋼絲簾線的排列。

圖1 四輥鋼絲壓延輥筒示意

表3示出了壓延輥積膠量對鋼絲簾布質量的影響。

表3 壓延輥積膠量對鋼絲簾布質量的影響

由表3可知：2#和3#輥間積膠量小于2 mm時，鋼絲簾布剝離力呈降低趨勢，且簾布滲膠效果差，對覆膠鋼絲簾布進行剝離發現，鋼絲簾線表面光滑，無明顯附膠；2#和3#輥間積膠量為2～4 mm時，鋼絲簾線表面掛膠效果明顯改善。分析認為，適當增加2#和3#輥間積膠量，對鋼絲簾布滲膠效果提升顯著。

2.1.4 錠子庫房溫度和濕度

壓延過程對錠子庫房溫度和濕度要求極為嚴格。錠子庫房濕度過大，鋼絲簾線表面會生銹；室內外溫差過大，鋼絲簾線表面會結露，這都是造成鋼絲簾布脫層的重要因素。

選取一段長10 m的鋼絲簾布在不同相對濕度下存放30 min后進行鋼絲簾布剝離力試驗。相對濕度對鋼絲簾布剝離效果的影響如表4所示。

表4 相對濕度對鋼絲簾布剝離效果的影響

由表4可知：相對濕度小于40%（合格）狀態下，鋼絲簾布質量較為穩定；相對濕度40%～60%狀態下，鋼絲簾布剝離力數值波動大，存在質量隱患；相對濕度60%～80%狀態下，鋼絲簾線表面已出現銹蝕（見圖2），其鋼絲簾布剝離力大幅度下降。分析認為，不適宜的溫度和濕度，不僅影響鋼絲簾布質量的穩定性，使輪胎使用壽命縮短，還存在重大安全隱患。因此，調節好錠子庫房溫度和濕度，使之達到規定的標準，是穩定鋼絲簾布質量、延長輪胎使用壽命的重要措施，也是日常質量管控需要堅持做好的一項基礎工作。

圖2 不同濕度下剝離試樣露銅狀態

由上述試驗可以確定鋼絲簾布優化壓延條件為：鋼絲簾線張力 1 085 N，壓延速度 ＜25 m·min-1，壓延輥積膠量 2～4 mm，錠子庫房相對濕度 ＜40%，錠子庫房溫度 高于室外溫度2～3 ℃。

2.2 成品輪胎耐久性能

采用優化壓延條件生產的3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾布用于12R22.5輪胎胎體進行生產，并對成品輪胎進行耐久性能試驗，考察胎體鋼絲簾布剝離力改善對成品輪胎耐久性能的影響。

成品輪胎耐久性能試驗條件和結果分別見表5和6。

表5 成品輪胎耐久性能試驗條件

由表6可知，采用優化壓延條件的胎體鋼絲簾布的輪胎在耐久性能試驗中累計行駛時間長，耐久性能明顯提高，在相同的花紋深度下，具有更長的行駛里程和使用壽命。

表6 成品輪胎耐久性能試驗結果

3 結語

采用鋼絲簾布剝離試驗有效評價鋼絲簾布壓延工藝過程特性，如鋼絲簾布自粘性、鋼絲簾布間粘合性、鋼絲簾布硫化后粘合性，可以更有效地反映出鋼絲簾線與輪胎膠料的粘合性能。提高胎體鋼絲簾布剝離力可以提高成品輪胎的耐久性能，有效保證輪胎中后期的使用性能。