輪胎復合胎面脫層原因分析及解決措施

宋海龍，張志堅，徐祥越，張 超，孫昌龍，馬 揚，劉紹林

（八億橡膠有限責任公司，山東 棗莊 277800）

我公司在采用全分層胎面初期，胎面的背面內(nèi)外肩下位置出現(xiàn)基部膠與胎面膠脫層、氣泡問題，氣泡寬度為5～20 mm、凸起為2～5 mm，呈不規(guī)則形狀、間歇性頻繁出現(xiàn)，直接影響了胎面擠出生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，胎面擠出合格率僅為20%左右。為解決此問題、降低損失，對輪胎復合胎面脫層的產(chǎn)生原因進行分析，并提出相應解決措施，取得了良好的效果。

1 原因分析

截取部分脫層胎面進行分析發(fā)現(xiàn)，胎面膠與基部膠搭接位置出現(xiàn)脫離情況（見圖1），這種胎面一旦流入下道工序，會造成成品輪胎胎肩脫層和氣泡（見圖2和3），以及X光檢測氣泡（見圖4）。

圖1 胎面膠與基部膠脫離

圖2 成品輪胎胎肩脫層

圖3 成品輪胎胎肩氣泡

圖4 成品輪胎X光檢測氣泡

（1）胎面膠門尼粘度偏高。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)胎面膠信息與前期使用的胎面膠進行對比，發(fā)現(xiàn)胎面膠門尼粘度普遍偏高10～15，且胎面擠出時表面易出現(xiàn)磨砂狀（俗稱麻面）。截取擠出斷面進行分析發(fā)現(xiàn)，可以輕易將胎面膠與基部膠撕開，兩者粘合性能較差。這種胎面再經(jīng)過貼合壓輥碾壓后極易出現(xiàn)氣泡。

（2）停放時間和環(huán)境溫度變化大。胎面氣泡問題在季節(jié)交替時期極易出現(xiàn)，因晝夜溫濕度變化大，天然橡膠及原材料受溫濕度影響，加工性能出現(xiàn)波動，通常單桌終煉膠需要擺放3—4車，受停放時間及環(huán)境溫濕度等變化因素影響，整桌終煉膠內(nèi)部與外部的加工性能不一致，從而造成胎面氣泡問題。

（3）終口型開型系數(shù)不匹配。因胎面膠與基部膠所使用的膠料配方不同，在胎面擠出時兩種膠料膨脹系數(shù)也存在一定差異，若終口型開型系數(shù)不匹配，胎面擠出不均勻、收縮不一致，則會出現(xiàn)胎面局部氣泡、脫層問題。

（4）流道和預口型設計不合理。流道和預口型的作用是保證膠料在機頭內(nèi)順暢、均勻流動，且不能存在死角、渦流的現(xiàn)象，若流道和預口型設計不合理，會導致胎面擠出時矩形率不一致，胎面在聯(lián)動線上不能均勻受力，從而出現(xiàn)氣泡和脫層。

（5）擠出機轉(zhuǎn)速過大，膠料生熱過高。生產(chǎn)人員為保證產(chǎn)出量，會將擠出機轉(zhuǎn)速加大，有時可達到額定轉(zhuǎn)速的90%，導致膠料擠出溫度過高，甚至會出現(xiàn)膠料焦燒現(xiàn)象，使膠料的粘合性能迅速降低，甚至無法粘合，使得胎面出現(xiàn)氣泡和脫層的幾率增大[1]。

（6）擠出機機頭壓力低。在一定溫度和壓力下，膠料的粘合性能、流動性和可塑性等才能達到良好預期，擠出機機頭壓力偏低會導致膠料氣孔率增大、粘合性能降低、流動性差。由于胎面膠與基部膠是通過機頭壓力強制復合在一起的，機頭壓力偏低時易出現(xiàn)胎面氣泡和脫層現(xiàn)象。

2 解決措施

（1）加強終煉膠門尼粘度控制。對生產(chǎn)胎面所使用胎面膠門尼粘度和公差進行重新標定，從下限至上限門尼粘度每隔5個值分別生產(chǎn)1—2桌終煉膠在擠出工序進行試驗，驗證不同門尼粘度膠料的工藝通過性，得到不出現(xiàn)胎面脫層和氣泡現(xiàn)象的終煉膠門尼粘度范圍，同時嚴格控制終煉膠的門尼粘度。

（2）改善膠料存放環(huán)境、合理設定停放時間。加強控制原材料和終煉膠的存放環(huán)境，在存放區(qū)域內(nèi)安裝溫濕度測量裝置，由質(zhì)量檢查人員落實監(jiān)控，存放區(qū)域門窗禁止隨意開關。同時對終煉膠停放時間進行重新標定，設定合理的停放時間，以最大程度地改善終煉膠的加工性能。

（3）優(yōu)化終口型開型系數(shù)。重新設計胎面的終口型開型系數(shù)并進行試驗驗證。隨著終口型開型系數(shù)的減小，胎面氣泡與脫層問題逐漸消除，但終口型開型系數(shù)過小也存在一定弊端，即復合胎面搭接形式不易控制，通過最終評價選取肩寬開型系數(shù)為1∶0.92，底寬開型系數(shù)為1∶0.94。

（4）對胎面流道和預口型進行重新設計和加工[2]，最大程度地提高膠料在機頭內(nèi)的流動性和胎面擠出的復合效果。

（5）減小擠出機轉(zhuǎn)速。對各擠出線擠出機轉(zhuǎn)速進行核定，制定出最大轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速，規(guī)范生產(chǎn)工藝條件。

（6）提高擠出機機頭壓力。對終口型導流口形式進行改進及試驗驗證，導流口由原來上口型三角形式改進為上下口型同時開型（見圖5），對氣泡位置的膠料進行導流，同時在終口型背面加開了30°坡面（見圖6），以增大擠出壓力。重新設計終口型結(jié)構(gòu)形式，在終口型出型位置進行加厚處理，厚度由原來的22.5 mm增大至30.5 mm（見圖7）；在終口型板背面上部增開坡面，最大程度地提高擠出機機頭壓力。

圖5 上下口型同時開型導流口示意

圖6 終口型背面加開30°坡面示意

圖7 終口型出型位置加厚示意

3 結(jié)語

通過分析輪胎復合胎面脫層的產(chǎn)生原因，并提出相應解決措施，徹底解決了胎面底部氣泡、脫層問題以及由其引發(fā)的成品輪胎脫層、胎里氣泡和胎肩脫空等問題，提升了產(chǎn)品的整體質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的品牌效應。同時，擠出部件一次性合格率提高，避免了部件返工帶來的人力、物力消耗，經(jīng)濟效益提高。