全钢载重子午线轮胎钢丝帘布剥离力影响因素的研究

谭 云，洪 剑，胡思芳，张 超，刘金龙，张志坚

（八亿橡胶有限责任公司，山东 枣庄 277800）

随着国家对交通运输行业重视程度的不断加大，公路运输独有的便捷性和及时性等优点被快速挖掘，使其成为城市间物流运输的主力。车辆在高速行驶时轮胎冠部生热较快，导致轮胎在使用中后期极易出现肩空、脱层等病象。与此同时，伴随着轮胎翻新行业的快速发展，消费者对轮胎产品的综合性能提出了更高的要求。

多年来，全钢载重子午线轮胎肩空、脱层作为主要理赔病象长期困扰着轮胎制造企业，理赔轮胎的持续增加给公司带来较大的经济损失，同时给品牌形象带来了较大的负面影响。为此，我公司成立了轮胎肩空、脱层问题专项攻关小组，通过提高钢丝帘线渗胶性能及粘合力的方式，有效解决了该问题，使轮胎的使用寿命显著延长。其中，通过试验研究全钢载重子午线轮胎钢丝帘布剥离力的影响因素，并将钢丝帘布剥离力的专项检测办法用于钢丝帘布压延生产过程监控，现将相关情况介绍如下。

1 实验

1.1 主要原材料

未硫化的覆胶钢丝帘布和锦纶66浸胶帘布，自制。

1.2 主要设备和仪器

XLB-D500×500型平板硫化机，湖州东方机械有限公司产品；AI-7000M型电子拉力机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.3 试样制备

在未硫化的覆胶钢丝帘布上截取2片长100 mm、宽25 mm的样片，外侧将锦纶帘布分别与钢丝帘布准确贴合，玻璃纸沿未贴锦纶帘布的一侧钢丝帘布边缘准确贴合（以上操作必须带上干净手套，严禁用手直接触碰，以保证样品对接面光滑、无水、无污染），将试样平放入模具中，平行盖上盖板，放入平板硫化机中硫化，硫化条件为150℃/1.5 MPa×23 min。

1.4 钢丝帘布剥离力测试

采用电子拉力机对硫化试样进行剥离测试，拉伸速率为100 mm·min-1，得到拉力-伸长量曲线，去除曲线开头和结尾波动部分（约10%，根据波动情况取值），导出曲线中间平稳部分的拉力峰值，取平均值即为钢丝帘布剥离力。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘布剥离力影响因素

2.1.1 钢丝帘线张力

钢丝帘线张力[1-2]对钢丝帘布的性能起到非常重要的作用。在钢丝帘布压延时，应根据实际情况制定恰当的钢丝帘线张力标准。将牵引力设定为650 kg，对锭子架风压值进行调整，即风压值为0.030和0.038 MPa时，钢丝帘线张力分别为1 085和1 350 N。表1示出了钢丝帘线张力对钢丝帘布质量的影响。

表1 钢丝帘线张力对钢丝帘布质量的影响

由表1可知：高张力状态下钢丝帘布的工艺性能较差，影响钢丝帘布压延质量和裁断质量；低张力状态下钢丝帘布的剥离力较高，且钢丝帘布表面平整，裁断时无翘边现象。钢丝帘布压延前降低单丝放线张力，钢丝帘线张力的波动会减小。通过提前释放钢丝帘线张力，可以降低钢丝帘线在帘布内的张力，不但可以提升钢丝帘布的物理性能，而且可以有效降低钢丝帘布裁断时翘头的概率，改善钢丝帘布压延过程中稀线和并线等现象。

2.1.2 压延速度

压延速度是钢丝帘布生产过程中的重要控制指标。我公司钢丝帘布压延速度小于25 m·min-1，如果压延速度过大，生产效率高，但供胶质量不易控制，影响钢丝帘布的粘合、渗胶和厚度等指标；如果压延速度过小，则生产效率低。表2示出了压延速度对钢丝帘布质量的影响。

表2 压延速度对钢丝帘布质量的影响

由表2可知，压延速度增大，钢丝帘布覆胶饱满度低，同时钢丝帘布剥离力降低，且在后续对钢丝帘布称量过程中发现部分钢丝帘布存在质量较小情况。分析认为：压延速度过大，胶料通过辊筒间隙的时间短，帘布渗胶性能下降，覆胶厚度不均匀；压延速度过小，生产效率下降，生产成本增加。由此可见，合理的压延速度是必要的，不同型号的钢丝帘线及不同特性的胶料，其压延速度设定应有所不同。

2.1.3 压延辊积胶量

四辊钢丝压延辊筒的间隙决定了压延后钢丝帘布质量的好坏[3-5]；钢丝帘线通过压延机2#和3#辊进行覆胶（见图1），辊间距离决定了压延帘布的厚度（公差一般为±0.1 mm），因此2#和3#辊间积胶量的控制直接影响钢丝帘布的渗胶效果及钢丝帘线的排列。

图1 四辊钢丝压延辊筒示意

表3示出了压延辊积胶量对钢丝帘布质量的影响。

表3 压延辊积胶量对钢丝帘布质量的影响

由表3可知：2#和3#辊间积胶量小于2 mm时，钢丝帘布剥离力呈降低趋势，且帘布渗胶效果差，对覆胶钢丝帘布进行剥离发现，钢丝帘线表面光滑，无明显附胶；2#和3#辊间积胶量为2～4 mm时，钢丝帘线表面挂胶效果明显改善。分析认为，适当增加2#和3#辊间积胶量，对钢丝帘布渗胶效果提升显著。

2.1.4 锭子库房温度和湿度

压延过程对锭子库房温度和湿度要求极为严格。锭子库房湿度过大，钢丝帘线表面会生锈；室内外温差过大，钢丝帘线表面会结露，这都是造成钢丝帘布脱层的重要因素。

选取一段长10 m的钢丝帘布在不同相对湿度下存放30 min后进行钢丝帘布剥离力试验。相对湿度对钢丝帘布剥离效果的影响如表4所示。

表4 相对湿度对钢丝帘布剥离效果的影响

由表4可知：相对湿度小于40%（合格）状态下，钢丝帘布质量较为稳定；相对湿度40%～60%状态下，钢丝帘布剥离力数值波动大，存在质量隐患；相对湿度60%～80%状态下，钢丝帘线表面已出现锈蚀（见图2），其钢丝帘布剥离力大幅度下降。分析认为，不适宜的温度和湿度，不仅影响钢丝帘布质量的稳定性，使轮胎使用寿命缩短，还存在重大安全隐患。因此，调节好锭子库房温度和湿度，使之达到规定的标准，是稳定钢丝帘布质量、延长轮胎使用寿命的重要措施，也是日常质量管控需要坚持做好的一项基础工作。

图2 不同湿度下剥离试样露铜状态

由上述试验可以确定钢丝帘布优化压延条件为：钢丝帘线张力 1 085 N，压延速度 ＜25 m·min-1，压延辊积胶量 2～4 mm，锭子库房相对湿度 ＜40%，锭子库房温度 高于室外温度2～3 ℃。

2.2 成品轮胎耐久性能

采用优化压延条件生产的3×0.24/9×0.225CCST钢丝帘布用于12R22.5轮胎胎体进行生产，并对成品轮胎进行耐久性能试验，考察胎体钢丝帘布剥离力改善对成品轮胎耐久性能的影响。

成品轮胎耐久性能试验条件和结果分别见表5和6。

表5 成品轮胎耐久性能试验条件

由表6可知，采用优化压延条件的胎体钢丝帘布的轮胎在耐久性能试验中累计行驶时间长，耐久性能明显提高，在相同的花纹深度下，具有更长的行驶里程和使用寿命。

表6 成品轮胎耐久性能试验结果

3 结语

采用钢丝帘布剥离试验有效评价钢丝帘布压延工艺过程特性，如钢丝帘布自粘性、钢丝帘布间粘合性、钢丝帘布硫化后粘合性，可以更有效地反映出钢丝帘线与轮胎胶料的粘合性能。提高胎体钢丝帘布剥离力可以提高成品轮胎的耐久性能，有效保证轮胎中后期的使用性能。