李鳳威，焦守萬，葉強，常素玲，景永博

(陜西延長石油集團橡膠有限公司，陜西 西安 712000)

全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎的圈部一般包含胎側(cè)部件（包含胎側(cè)、子口耐磨膠、膠片）、內(nèi)襯層部件（包含過渡層、氣密層、膠片）、鋼絲包布及其敷貼的膠片、胎體、鋼絲圈、三角膠等，由于其復(fù)雜的構(gòu)成，在輪胎成型時很容易有氣泡產(chǎn)生，且不易排出，導(dǎo)致生產(chǎn)的胎胚圈部及最終硫化的輪胎圈部易產(chǎn)生氣泡，胎圈氣泡成為全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎胎圈缺陷中的主要缺陷。

一般的在胎胚圈部進行人工刺扎來降低成品胎圈氣泡的發(fā)生頻率，但刺扎的方式不能有效的排除圈部的氣泡，還會導(dǎo)致勞動強度的增加及生產(chǎn)效率的降低。為了改善輪胎胎圈氣泡問題，佐家軍等[1]研究表明,對全鋼載重子午線輪胎成型機扇形塊結(jié)構(gòu)、 膠條溝槽形狀進行重新設(shè)計，相比同機型的產(chǎn)品，成品輪胎胎圈部位材料分布均勻，成品輪胎胎圈氣泡修品率下降明顯；初坤龍等[2]研究表明，經(jīng)過優(yōu)化施工設(shè)計、增加胎側(cè)及加強層刺孔工藝、規(guī)范半成品尺寸過渡及成型輥壓等措施能夠有效減少胎圈氣泡的產(chǎn)生；岳爽等[3]研究表明，通過控制內(nèi)襯層和胎側(cè)耐磨膠的膠料黏性，優(yōu)化過渡層和氣密層的差級設(shè)計、邊厚，加寬過渡層、減窄氣密層及合理設(shè)計胎側(cè)隔離膠片寬度和敷貼位置，并且使用無縫扇形塊，可以有效降低胎圈氣泡的缺陷率 。

本工作重點從輪胎圈部結(jié)構(gòu)對胎圈氣泡的影響進行了分析，通過對輪胎圈部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整來降低全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎胎圈氣泡的發(fā)生率。

1 胎圈氣泡的形式及產(chǎn)生的原因分析

1.1 成品胎胎圈氣泡的形式

全鋼無內(nèi)胎子午線輪胎成品胎胎圈氣泡多發(fā)于胎踵至胎趾之間的中部或靠近胎趾位置，如圖1及圖2所示，位于輪胎的單側(cè)或兩側(cè)，數(shù)量單個或多個。

圖1 胎圈氣泡示意圖1

圖2 胎圈氣泡示意圖2

1.2 胎圈氣泡產(chǎn)生的原因分析

成品胎發(fā)生胎圈氣泡，多為胎胚胎圈位置存有氣泡導(dǎo)致，減少胎胚胎圈位置的氣泡應(yīng)可降低成品胎胎圈氣泡的發(fā)生率，故對胎胚胎圈氣泡產(chǎn)生的原因開展了分析。胎胚胎圈氣泡產(chǎn)生的原因有很多，原材料、配方、部件黏性、部件的尺寸、成型滾壓、扇形塊結(jié)構(gòu)、成型膠囊、員工操作習(xí)慣等[4～7]均會對胎圈氣泡產(chǎn)生一定的影響，本工作重點從輪胎圈部結(jié)構(gòu)對胎圈氣泡的影響進行了分析。

胎胚胎圈氣泡與成品胎類似，位于胎胚的單側(cè)或兩側(cè)，數(shù)量單個或多個，但位置并未集中在胎踵與胎趾之間的中部或靠近胎趾位置，此是因為全鋼子午線輪胎的胎胚在硫化時胎圈部位的膠料會向胎趾處流動，且流動性較大，導(dǎo)致胎胚胎圈部位置的氣泡位置發(fā)生變化，在模具上有排氣線及排氣孔，硫化時部分氣體也會隨著排氣線或排氣孔排出，另外硫化后將有部分氣泡分散在膠料中[8]。

根據(jù)圈部結(jié)構(gòu)的不同，胎胚胎圈氣泡發(fā)生的位置有所不同，改善前圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖如圖3所示。

圖3 改善前圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖

1.2.1 氣密層、過渡層、胎側(cè)耐磨膠間氣泡

如改善前圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖圖3所示，內(nèi)襯層（氣密層與過渡層的復(fù)合件）與胎側(cè)耐磨膠之間形成一個三角區(qū)，成型時經(jīng)過貼合、滾壓將氣體封閉在三角區(qū)內(nèi)，成型扇形塊撐起鎖緊時氣體不易排出，形成氣密層、過渡層、耐磨膠間的氣泡，多數(shù)位于胎胚圈部的中部，如圖4所示。

圖4 氣密層、過渡層、胎側(cè)耐磨膠間氣泡示意圖

1.2.2 內(nèi)襯層端點氣泡

如改善前圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖所示，內(nèi)襯層部件的過渡層端點與六角形鋼絲圈外端點距離基本相等，在成型扇形塊撐起鎖緊、反包時，過渡層外端點落在六角形鋼絲圈左下的斜邊處，在該處反包時無法獲得較大的壓力，該端點的氣體不易排出，形成內(nèi)襯層端點處的氣泡，多數(shù)位于胎胚圈部的外側(cè)，如圖5所示。

圖5 內(nèi)襯層端點氣泡示意圖

1.2.3 內(nèi)襯層膠片端點處氣泡

如改善前圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖所示，內(nèi)襯層膠片外端點落在六角形鋼絲圈右下的斜邊處，與內(nèi)襯層端點氣泡發(fā)生原因相同，在該處反包時同樣無法獲得較大的壓力，該端點的氣體不易排出，形成內(nèi)襯層膠片端點處的氣泡，多數(shù)位于胎胚圈部的內(nèi)側(cè)，如圖6所示。

圖6 內(nèi)襯層膠片端點氣泡示意圖

1.2.4 胎側(cè)膠片端點與內(nèi)襯層端點處氣泡

如改善前圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖所示，胎側(cè)膠片內(nèi)端點與內(nèi)襯層外端點距離較近，與鋼絲包布之間形成一個幾乎封閉的空間，導(dǎo)致該端點處的氣體不易排出，形成胎側(cè)膠片內(nèi)端點與內(nèi)襯層外端點處的氣泡，多數(shù)位于胎胚圈部的外側(cè)，如圖7所示。

圖7 胎側(cè)膠片端點與內(nèi)襯層端點處氣泡示意圖

2 胎圈氣泡的改進

針對輪胎圈部結(jié)構(gòu)引起胎圈氣泡形成的起因，制定了相應(yīng)的改善方案，通過對圈部結(jié)構(gòu)的調(diào)整來降低胎圈氣泡的發(fā)生率，改善后的圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖如圖8所示，其中：

圖8 改善后圈部結(jié)構(gòu)平鋪示意圖

（1）調(diào)整過渡層及氣密層寬度，使氣密層寬度大于過渡層寬度，消除子口耐磨膠與氣密層、過渡層之間的三角膠區(qū)，使得鋼絲子口包布、內(nèi)襯層、過渡層之間形成一個相對開放的空間，在成型扇形塊撐起鎖緊時利于氣體的排出。

（2）調(diào)整內(nèi)襯層寬度，使氣密層與過渡層的外端點均落于鋼絲圈底部的平臺范圍內(nèi)，這樣可以利用扇形塊撐起時的壓力，將氣密層與過渡層的端點緊緊壓在鋼絲包布之上，同時也利于將氣泡排出。另外也可以將內(nèi)襯層部件的兩個端點（過渡層端點、氣密層端點）延伸至鋼絲圈外端點之外，但這樣會導(dǎo)致成本的增加。

（3）將內(nèi)襯層膠片的外端點至六角形鋼絲圈內(nèi)端點距離加大（＞10 mm），在成型扇形塊撐起鎖緊時，內(nèi)襯層膠片外端點避開六角形鋼絲圈左下的斜邊，可以減少該處窩氣的產(chǎn)生。

（4）將胎側(cè)膠片內(nèi)端點與內(nèi)襯層外端點之間距離加大（＞15 mm），增大端點間的距離有利于端點間氣體的排出。

（5）胎側(cè)耐磨膠的邊部由直線連接形式改成圓弧連接形式（如圖8耐磨膠邊部所示），對于內(nèi)襯層膠片端點氣泡的減少也起到重要的作用，因為圓弧較直線來說，可以起到更好的過渡，使得胎圈內(nèi)側(cè)材料分布更為合理。

通過以上改善，胎胚胎圈處基本無氣泡，改善后的胎胚圈部材料分布更加均勻，外觀光滑，基本無氣泡，減少了人工刺扎，如圖9所示。改善后成品胎的胎圈氣泡發(fā)生率大幅下降，由2.0%降為0.1%，改善效果明顯。

圖9 改善后的胎胚圈部示意圖

3 結(jié)論

（1）調(diào)整內(nèi)襯層部件的過渡層及氣密層寬度，使氣密層寬度大于過渡層寬度，使得鋼絲子口包布、內(nèi)襯層、過渡層之間形成一個相對開放的空間，可以減少胎圈氣泡的產(chǎn)生。

（2）將內(nèi)襯層部件的氣密層與過渡層端點均置于六角形鋼絲圈底部的平臺范圍內(nèi)，利用扇形塊撐起時的壓力，將氣密層與過渡層端點緊緊壓在鋼絲包布之上，可以減少胎圈氣泡的產(chǎn)生。

（3）通過內(nèi)襯層膠片、胎側(cè)膠片位置的調(diào)整優(yōu)化，可以減少胎圈氣泡的產(chǎn)生。

（4）胎側(cè)耐磨膠的邊部采用圓弧形式，可以減少胎圈氣泡的產(chǎn)生。