蔡林峰，王劍波，汪鴻祥

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著輪胎行業(yè)的不斷發(fā)展，輪胎的外觀品質(zhì)越來越受到市場的關(guān)注[1-3]，而在輪胎的各類外觀病疵中，膠邊問題尤為常見。本工作以我公司產(chǎn)生溝底膠邊問題的235/50R19 SU318a產(chǎn)品為例，分析膠邊問題產(chǎn)生的原因并提出改善措施。

1 膠邊形成機(jī)理

膠邊指的是在輪胎表面的各個部位出現(xiàn)不符合設(shè)計要求的一定高度和厚度的膠片。這些膠片產(chǎn)生的位置通常是在模具型腔各部件拼接面，因此可以推測膠邊產(chǎn)生的最直接原因是膠料進(jìn)入了型腔各部件之間的縫隙[4-6]。

膠料進(jìn)入型腔各部件縫隙分以下兩種情況：（1）模具型腔部件之間縫隙過大，胎坯表面膠料硫化時加熱軟化，進(jìn)入縫隙處而形成膠片，俗稱溢膠；（2）型腔部件之間縫隙的精度符合要求，但在模具閉合前，胎坯表面的膠料因刮擦等原因提前進(jìn)入型腔各部件拼接縫隙面，俗稱咬膠。

半鋼輪胎活絡(luò)模具花紋部位采用的是鋁合金AC7A[7]。新模具到廠時，由于各種原因會發(fā)生咬膠現(xiàn)象，一旦處理不及時，膠料雜質(zhì)會粘附在模具部件的拼接面，長時間反復(fù)硫化加熱后，膠料雜質(zhì)碳化變硬，導(dǎo)致鋁合金變形。經(jīng)過清洗，去除碳化雜質(zhì)后，模具即發(fā)生變形，從而形成溢膠。因此咬膠和溢膠兩種現(xiàn)象往往相伴而生[8-9]。

2 原因分析

根據(jù)膠邊的形成機(jī)理，以我公司235/50R19 SU318a產(chǎn)品為例，分析花紋溝底膠邊（見圖1）產(chǎn)生的可能原因如下。

圖1 花紋溝底膠邊

（1）模具拼接面處花紋筋發(fā)生變形，有較大縫隙，膠料進(jìn)入縫隙而形成溢膠。

（2）模具拼接面處，2個花紋塊合緊之前，胎坯膠料被刮擦而進(jìn)入縫隙形成咬膠。

將問題模具的8個花紋塊放入標(biāo)準(zhǔn)工裝中進(jìn)行縫隙檢測（見圖2）。8個花紋筋縫隙檢測值分別為0.10，0.15，0.21，0.06，0.05，0.08，0.09和0.05 mm，其標(biāo)準(zhǔn)要求不大于0.05 mm。由此可見模具已經(jīng)發(fā)生變形，因此形成了溢膠。經(jīng)過對變形模具的修復(fù)，重新進(jìn)行輪胎硫化，溝底出現(xiàn)更薄但更高的膠邊（見圖3），初步判定為咬膠所致。

圖2 花紋筋頭部縫隙檢測

圖3 溝底薄膠邊

對修復(fù)的模具進(jìn)行胎坯合模咬合試驗，保持常規(guī)的硫化步驟，模具合緊后馬上打開模具，確認(rèn)胎坯表面狀態(tài)（見圖4）。從圖4可以看到非常明顯的刮擦痕跡和咬合的膠料，刮擦下來的膠料在模具合緊前進(jìn)入花紋筋拼接面而形成了溝底膠邊，因此可確定模具修復(fù)后出現(xiàn)的溝底膠邊是咬膠所致。

圖4 胎坯咬合試驗表面狀態(tài)

由于合模瞬間，模具已經(jīng)合緊，無法在此狀態(tài)下測量胎坯周長，因此需在硫化定型階段對其進(jìn)行測量，并與模具花紋筋底部的周長進(jìn)行對比。問題模具的尺寸和硫化胎坯在標(biāo)準(zhǔn)定型壓力下的胎坯周長如圖5所示，模具花紋溝底直徑（B）為698 mm，胎坯直徑（A）為694.4 mm，即B＞A。該規(guī)格模具定型階段不會發(fā)生胎坯與模具刮擦問題，這與胎坯合模咬合試驗結(jié)論不符。

圖5 模具尺寸和標(biāo)準(zhǔn)定型壓力下的胎坯周長

分析試驗過程，造成該結(jié)果的只可能是在胎坯定型階段（胎坯周長測量時）到模具合緊階段（咬合膠料發(fā)生時），胎坯表面發(fā)生了變化即胎坯定型發(fā)生偏歪或胎坯周長增大。根據(jù)實際輪胎情況，每個拼接面都產(chǎn)生了溝底膠邊，因此可排除胎坯定型偏歪。

導(dǎo)致胎坯外周長增大的原因是胎坯內(nèi)部的壓力增大。首先確認(rèn)硫化機(jī)常規(guī)定型壓力曲線（見圖6），可知定型壓力無異常。其次確認(rèn)定型壓力檢測位置，定性壓力管道如圖7所示，常規(guī)設(shè)備壓力檢測位置在檢測點B處，但由于單向閥的原因，檢測點B的測試值無法直接反映胎坯內(nèi)部的定型壓力值，即膠囊內(nèi)部壓力異常增大時無法及時反饋至檢測點B。針對這種情況，將檢測位置調(diào)整至檢測點A，再次確認(rèn)定型壓力曲線（見圖8），可以看到實際壓力值在常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)值的2倍以上。

圖6 常規(guī)定型壓力曲線

圖7 定型壓力管道示意

圖8 檢測位置調(diào)整后的定型壓力曲線

結(jié)合圖5可以看出，合模過程中模具首先碰到胎坯的上下鋼絲圈導(dǎo)致胎坯被壓縮，其內(nèi)部氣體由于單向閥的原因無法排出，從而造成壓力增大。壓力增大時，由于上下側(cè)板束縛住胎坯側(cè)面，花紋塊與胎面之間還有間隙，胎坯只能向直徑方向增大，最終造成合模瞬間胎面咬膠。

3 改善措施

在合模過程中解決胎坯周長異常增大問題須控制胎坯內(nèi)部的定型壓力。目前采用的主要方法是對硫化機(jī)進(jìn)行改造，將單向閥結(jié)構(gòu)改為切斷閥，在模具合緊前，切斷閥一直處于開啟狀態(tài)，能夠始終保持壓力平衡。一旦模具合緊后，切斷閥關(guān)閉，此時胎坯內(nèi)部壓力增大對溝底膠邊已無影響。

硫化機(jī)改造后定型壓力曲線如圖9所示，定型壓力符合要求，其中圓圈內(nèi)壓力曲線凸起回落是由于傳感器信號滯后所致，部分敏感產(chǎn)品可在模具合至底部時暫停2～3 s，防止胎坯輕微增大而引起的咬膠。硫化機(jī)改造后生產(chǎn)的輪胎溝底無膠邊（如圖10所示）。

圖9 硫化機(jī)改造后的定型壓力曲線

圖10 硫化機(jī)改造后生產(chǎn)的無溝底膠邊輪胎

除了控制胎坯周長和設(shè)備定型壓力精度外，還可以從模具的角度解決溝底咬膠問題，即在花紋筋拼接處設(shè)置防咬膠結(jié)構(gòu)（如圖11所示），即使胎坯過大也可防止咬膠。

圖11 花紋筋的防咬膠結(jié)構(gòu)示意

設(shè)置防咬膠結(jié)構(gòu)裝置前后生產(chǎn)的輪胎如圖12所示。此種改善方式效果明顯，優(yōu)點是不調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備和控制工藝就可以防止溝底膠邊的產(chǎn)生；缺點是輪胎外觀產(chǎn)生差異，外觀如有要求則無法實施。該結(jié)構(gòu)容易被理解成輪胎磨耗標(biāo)記，因此其深度不得超過1.6 mm，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輪胎磨耗標(biāo)記尺寸為1.6～2.2 mm[10]。解決溝底溢膠只需保證模具精度即可。

圖12 設(shè)置防咬膠結(jié)構(gòu)前（左）后（右）生產(chǎn)的輪胎

4 結(jié)論

（1）模具花紋筋頭部變形，造成縫隙過大是花紋溝底溢膠的主要原因；胎坯直徑（周長）與模具花紋筋直徑干涉是造成花紋溝底咬膠的直接原因?？刂颇＞呋y筋的縫隙精度可減少膠邊產(chǎn)生。

（2）硫化機(jī)定型壓力影響胎坯周長，硫化機(jī)定型壓力控制設(shè)備和壓力檢測部位影響胎坯周長的控制精度；將硫化機(jī)單向閥改為切斷閥可保持硫化壓力平衡，減少膠邊。

（3）在模具花紋筋上設(shè)置防咬膠結(jié)構(gòu)可有效杜絕溝底膠邊，但根據(jù)各輪胎企業(yè)外觀要求，有使用限制。