全钢载重子午线轮胎制造基础知识_五_
子午胎简介
●子午线轮胎的构造子午线轮胎是在1946年由世界著名的轮胎厂一米其林轮胎厂发明的。
米其林轮胎厂是1830年由米其林(MICH—ELIN)兄弟的祖父巴比尔(BARBIER)与表兄弟多伯利(DAUBREE)合股，在法国科列蒙一费昂(CLERMONT FERRAND)开办的一间小型农业机械厂，最开始生产橡皮球，1889年发明并制造了一个可在15min内拆换的自行车胎，在自行车赛上屡获冠军。
1946年发明了子午线轮胎。
子午线轮胎的诞生，标志着轮胎业的发展进入了一个新的时代，它开创了轮胎发展史的新纪元。
米其林轮胎厂为世界轮胎史的发展做出了卓越贡献，在此特为其列一小传。
子午线轮胎帘布层内的帘线以轮胎中心点为中心成辐射状排列，然后在帘布上面用10°-20°(钢皮带内钢线的角度)的钢皮带箍住。
子午线轮胎的胎体多用尼龙和人造丝制成，而卡车等载重车用于午线轮胎的胎体则多用钢丝线层。
此外，子午线轮胎因其每个部位所承受的力及功能不同，因此，所选用的胶料也不同。
下面是制造子午线轮胎时每个轮胎部位根据其不同功能而选用的胶料。
①胎面胶。
因为轮胎的胎面要直接和路面接触，因此，它的耐磨性要好，滚动阻力和噪声要小，同时还要具备极好的耐热性和耐刺性能。
此外，子午线轮胎的缓冲伸张小，使胎面的承受负荷增大，特别是在较差的路面上更为明显，因此，胎面胶还要具有良好的弹性、耐疲劳性和较高的耐老化性能。
所以，胎面胶的用料是十分讲究的。
②胎侧胶。
子午线轮胎胎侧的弯曲变形比斜交胎要大的多，因此，必须选用耐弯曲变形的橡胶才行。
此外，胎侧在臭氧作用下很容易产生龟裂，同时，胎侧还承受较大的机械变形，所以，胎侧胶还应具有较低的定伸强度、优良的耐疲劳和耐臭氧性能。
③带束层胶。
子午线轮胎的带束层比斜交胎缓冲层要承受更高的剪切应力，同时，还要实现硬缓冲层的平缓过渡和避免胎肩部位的脱空现象。
所以，带束层胶应具有较高的强力、耐疲劳性、耐热性和粘合性。
子午线轮胎结构设计与制造技术
子午线轮胎结构设计与制造技术
子午线轮胎是一种高性能轮胎，由于其特殊的结构设计和制造技术而得到广泛应用。
其主要特点是采用平行于中心线的钢丝束作为骨架材料，能够提供优秀的耐磨性和抗拉强度，使轮胎能承受高强度、高速度和长时间运行的要求。
子午线轮胎的结构设计和制造技术包括以下几个方面：
1.骨架结构设计：子午线轮胎采用钢丝束作为骨架材料，一般包含两到三层。
骨架材料的种类、材质和层数均影响了轮胎的性能。
通过优化骨架结构设计，可以提高轮胎的抗拉强度和耐磨性。
2.胎面花纹设计：胎面花纹是轮胎与路面之间的唯一接触面。
子午线轮胎的花纹设计对于轮胎的性能有着重要的影响。
通过优化花纹设计，可以提高轮胎的防滑性和抓地力。
3.胎侧加强结构设计：轮胎的胎侧加强结构对于轮胎的耐磨性和抗撞击性具有重要意义。
子午线轮胎一般采用加强胎侧结构，以提高轮胎耐用性和安全性。
4.制造工艺技术：子午线轮胎的制造工艺技术包括轮胎胎体的成型、钢丝束的辊压、轮胎胎面花纹切割、轮胎成型和贴合等工序。
制造工艺技术的精度和质量直接影响轮胎的性能。
综上所述，子午线轮胎的结构设计和制造技术是决定轮胎性能和品质的重要因素。
如今，随着科技的不断发展和制造工艺的不断升级，子午线轮胎的性能和质量有了大幅提升。
轮胎基本知识
第一章基础知识一、轮胎的基本功能为保证汽车的性能，要求轮胎具有如下四项基本功能：1.支承汽车重量（负荷性能）2.将驱动力和制动力传递到路面（牵引性和制动性）3.改变和保持行驶方向（操纵性和稳定性）4.缓冲来自路面的冲击（乘坐舒适性和包络特性）此外，耐磨性和节油性，也都是重要的要求性能。
二、轮胎组成各部件功能胎面：与地面接触，驱动、制动、防滑、减震和保护胎体等作用胎肩：也称为支撑部，支撑胎面，防止胎面滑移胎侧：保护胎体，耐屈挠等作用。
通常也连同胎肩合称为胎侧胎圈：使轮胎牢固地固定在轮辋上带束层、冠带层：是子午胎的特有结构。
其作用是固定胎体及增高胎面的刚性，是主要的受力部件胎体：象人的骨架对身体一样，除了要承受轮胎部分应力外，还有缓冲性和稳定尺寸的作用内衬层：有内胎轮胎的内衬层主要是减少内胎受到轮胎胎体帘线的摩擦。
无内胎轮胎的内衬层主要是代替内胎，使其具有存气、稳压、安全作用胎圈护胶、防擦布三角胶胎肩垫胶三、轮胎的分类按结构分类斜交胎（bias/diagonal tire）：帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎冠中心线呈小于90°角排列的充气轮胎。
子午胎（radial tire）：胎体帘线与胎冠中心呈90 °角或接近90 °角排列并以带束层箍紧胎体的充气轮胎。
四、轮胎规格标识方法五、全钢丝载重子午线轮胎的技术特征胎体和带束层全部为钢丝帘线的子午线轮胎。
3、胎冠胎冠是轮胎与地面接触的部位，是轮胎的最表层，所以要求胎冠必须有良好的耐磨性能，有一定的抓着力、防侧滑性，而且要耐日光老化和耐臭氧老化，耐刺扎、减少崩花掉块等性能。
3.1结构特点胎冠行驶面子午线轮胎胎冠的行驶面宽度要比斜交胎的行驶面宽度大一些，这是因为子午线轮胎的断面宽度比斜交轮胎的断面宽度大。
行驶面宽大有利于提高轮胎耐磨性和抓着性能。
如以载重胎9.00-20和900R20为例，行驶面宽度由170-178mm 增加到180-188mm。
全钢载重子午线轮胎几种外观质量缺陷的成因及解决措施
帘布反包过程中三角胶与胎体帘布层间的气体未排尽。
3. 2 解决措施
(1) 降低胎肩垫胶的门尼粘度, 适当提高混炼和挤出温度;
成型时胎面压合最后一步应压在胎肩垫胶端点部位; 对胎肩垫
胶外缘部位进行刺孔以便排出气体。
(2) 选择适当的压合定型距离, 在减小胎坯外周长的同时,
减小定型过程中胎体钢丝帘线对三角胶形状的影响, 使三角胶
来进行, 称为扩充响应曲线法。 其步骤如下:
4. 4 根据所求得的 Tm、Σ 和 Tm Σ 的值, 查下表即可求得控
4. 1 断开数字控制器, 使系统在手动状态下工作。当系统在 制器的 T、Kp、T I 和 TD 的值, 表中控制度的求法与扩充临界比
给定值处于平衡后, 给一阶跃输入。
例度法相同。
扩充响应曲线法整定参数表
(4) 气密层胶或胎体钢丝帘布胶的门尼粘度过低。 (5) 胎面、胎侧和胎肩垫胶等半成品尺寸过小, 导致胎体材 料不足。
2. 2 解决措施
(1) 合理设定钢丝帘线假定伸张值, 适当调整带束层周长。
(2) 设计材料分布时应充分考虑工艺波动的影响, 合理设定
半成品尺寸, 避免多数半成品尺寸偏下限值。
(3) 适当增大胎肩垫胶厚度, 避免气密层胶和胎体钢丝帘布
(4) 胶囊的存放要尽量保持原有的形状, 在装第一锅的时候 对胶囊进行多次的伸张动作。
5、缺胶 缺胶产生于轮胎的各部位。 5. 1 原因分析 (1) 胎坯周长过大。 (2) 定型压力过大。 (3) 定型过程中胎体钢丝帘线伸张过大。 (4) 材料分布不合理。 (5) 模具排气孔堵塞或排气孔、排气线分布不合理。
(8) 延长二次定型时间, 增大二次定型压力。 (9) 避免胎坯存放时间过长, 控制其在 2～ 72 h 。 (10) 减小胎圈包布或胎圈外护胶厚度, 避免胎侧下端点落 在胎踵处或胎圈底部及其稍高部位。
轮胎基础知识
TRACTION A-牵引力等级 A 分AA、A、B、C等級,AA级最高, 以此类推
TEMPERATURE A-耐高温等级 A 分A 、B、C等級,A级最高,以此类推
胎侧强制性认证标志
在巴西市场销售须模刻此标志 在中国境内销售的轮胎必须模刻CCC认证标志。 在国家标准之外的规格无须CCC标志,但须办理 免办CCC事宜
双胎并装使用最高负载为975公斤)
速度级别(即表示此轮胎最高速度为每小時150公里)
轮胎规格标识(4X4 SUV)
10.5Inch
31X10.5R15
15 Inch
31 Inch
轮胎规格标识(4X4 SUV)
31 X 10.50 R 15 109 S
31 10.50 R 15 109 S
= 轮胎总直径 (英寸) = 横截面宽度 (英寸) = 子午线结构 = 名义上的轮胎内直径即名义上的轮辋直径 (英寸) = 负载指数(即表示此轮胎最高负载为1030公斤) = 速度级别(即表示此轮胎最高速度为每小時180公里)
在欧洲市场销售必须模刻此标志ຫໍສະໝຸດ 在北美市场销售须模刻DOT标志
胎面磨损指示标志
TWI: TREAD WAER INDICATOR
1.6毫米
胎面磨损指示标志
TWI: TREAD WAER INDICATOR
1.6毫米
轮胎规格的转换
轮胎转换的原则是什么？
一样高
155/80R13
175/70R13
185/60R14
碳黑是通过未充分 燃烧石油而获得的细小的粉末。
使用在轮胎中的硅是通过在非常 高的温度条件下熔解沙和碳酸钠盐而获得的。
轮胎半成品
在高温条件下，在密闭的搅拌器内进行混合并按要求 冷却后，硫化成分与催化剂加入到敞开的搅拌器中的单独 的橡胶混合物中。截然不同的橡胶配方用来生产轮胎的不 同组成部分。 在混合不同的橡胶后,橡胶被挤压出来成为了胎面橡胶、 胎体橡胶、胎圈填充橡胶等等。
子午线轮胎的生产流程图
子午线轮胎的生产流程全钢生产过程流程图第一节生产工艺条件子午线轮胎的生产对工艺条件的要求比较严格。
实践证明，子午线轮胎的质量对生产工艺条件的反应特别敏感，而这一点对斜交胎的生产则表现的不是十分明显。
如果把子午线轮胎的生产工艺与斜交胎的生产工艺条件等同要求，那么就不会生产出高质量的于午线轮胎。
1．对温度、湿度的要求全钢丝子午线轮胎的生产厂房室温要求保持恒定，尤其是压延生产区、裁断生产区和成型生产区一定要严格控制，一般保持在22±2℃。
温度低则各种部件变硬，影响粘合，部件收缩率大，部件尺寸难控制，温度高则各种部件工艺操作困难。
相对湿度一般要求控制在50％以下，尤其是钢丝压延锭子房和成型区。
如果湿度过大，钢丝帘线表面有水份，重则生锈，影响橡胶与钢丝帘线的粘合。
如果湿度过小，操作人员会感到口干舌燥，极不舒服。
所以绝大多数工厂在锭子房和成型区采用大面积空调，来保持春夏秋冬温度、湿度恒定。
2．对紫外线和臭氧的要求全钢线于午轮胎生产中的各种部件存放应严格控制太中紫外线的照射和臭氧的侵入。
因为紫外线和臭氧都会引起橡胶老化而影响橡胶粘合，故子午线轮胎生产厂房一般不采用日光采光，即使是墙上有窗也要在玻璃上涂上一层黄色涂料，用来过滤紫外线，室采光多采用一种特制的、尽量减少紫外线的日光灯管。
半成品部件的贴合面在成型之前尽量不暴露在外面，防上与紫外线和臭氧接触。
3．对灰尘的要求灰尘对橡胶有隔离作用，影响橡胶的粘合，所以目前太多数于午线轮胎生产厂房都采用封闭式，厂房的通风采取过滤，胶料及原材料运输采用外用车辆不进车间，用车辆不出车间的、外交接。
有的厂规定进出车间职工换鞋等一系列措施防止灰尘进入生产区。
第二节胶料生产的主要工艺过程1. 原材料的加工主要包括天然橡胶、丁基橡胶的烘胶，将大块的小料加工成符合工艺规程要求的重量。
混炼前将天然橡胶、丁基橡胶烘到工艺要求的温度，以利于保护设备和炼胶质量。
2. 配料工艺炼胶车间要根据胶料的生产配方中规定的质量标准和生产计划的要求将各种小料和大料进行配制，配制的公差要符合制造标准要求。
国内全钢载重子午线轮胎制造工艺简述
目前各 轮 胎企业 一段 和二 段母 炼胶 广泛使 用
ＧＫ２ ５ ５ Ｎ／ Ｆ ２ ７ ０型 和 Ｇ Ｋ４ ０ ０ Ｎ／ Ｆ ３ ７ ０型 密炼 机 ， 转
子 速 度 为 ６～ ６ ０ ｒ・ｍｉ ｎ 一， 终 炼 胶 普 遍 使 用 ＧＫ２ ５ ５ Ｎ／ Ｆ ２ ７ Ｏ型 密 炼 机 ， 转子转速 为 ４ ～４ ０ ｒ・ ｍｉ ｎ ～； 大 多采 用直 流无 级变 速 ， 转 子主 要为 四 棱 Ｚ Ｚ ２和 四棱 高 效 剪 切 型 ， 压 砣 为 液Leabharlann 压式 ， 压 力 第 ２期
井 同 印等 ． 国 内 全 钢 载 重 子 午 线 轮 胎 制 造 工 艺 简 述
国 内全 钢 载 重 子 午线 轮 胎 制 造 工 艺简 述
井 同印 ， 惠炳 国 ， 孙 国杰 ， 乔 显鹏
（ １ ． 青 岛 黄 海 橡 胶 有 限公 司 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ １ １ １ ； ２ ． 山东 国鹏 橡 胶 有 限 公 司 ， 山东 寿光 ２ ６ ２ ７ ０ ０ ）
有限公司工程师 ， 学士， 主要 从 事 橡 胶 轮 胎 工 艺 管 理 和 配 方 设 计
为 了降低 能耗 ， 提 高混炼 效率 ， 国内一些设 备 厂家 与 轮胎 企 业 联 合 开 发 了低 温 一 次 法 炼 胶 工 艺， 并 在 三角 轮胎 股 份有 限公 司和 贵州 轮胎 股 份 有 限公 司等得 到 推广 使 用 ， 而 且 取 得 了 比较 好 的
母 炼胶 混炼 转 子转 速 一 般 在 ４ ０ ｒ・ ｍｉ ｎ 以 上， 终 炼胶 一般 为 ２ Ｏ ～３ ０ ｒ・ｍｉ ｎ ～， 大 部 分 轮胎 企业采 取 固定转 速 ， 但 也 有 部 分 轮胎 企 业 充 分利 用密炼 机 可 以无 级 变 速 的特 点 ， 在母 炼 时 根 据各 步的混 炼 特点采 取不 同的 混炼速 度 ， 即变速 混炼 ， 不仅能 够有 效控 制 胶 料 温度 的上 升 和胶 料 质 量 ，
子午线轮胎的结构设计与制造工艺
子午线轮胎的结构设计与制造工艺学习目的与要求通过学习掌握子午线轮胎的技术设计及施工设计方法；熟练了解子午线轮胎的构造和结构特点；掌握子午线轮胎的成型工艺；了解半成品部件准备及硫化工艺。
第一节子午线轮胎的分类及组成一子午线轮胎的分类（一）按用途不同分类目前子午线轮胎按轮胎用途来分，多数为轿车子午线轮胎、轻载子午线轮胎、载重子午线轮胎等；另外许多力车胎、工程胎、农业胎、工业胎也部分进行了子午化。
（二）按所用骨架材料不同分类（1）全钢丝子午线轮胎：子午线轮胎的带束层和帘布层均为钢丝材料制作。
（2）半钢丝子午线轮胎：子午线轮胎的带束层由钢丝材料制作，帘布层为纤维材料制作。
（3）全纤维子午线轮胎：子午线轮胎的带束层和帘布层均为纤维材料制作。
一般载重胎多数为全钢丝子午线轮胎，而轿车胎和轻卡胎多为半钢丝子午线轮胎或全纤维子午线轮胎。
二子午线轮胎的组成目前子午线轮胎的种类很多，下面主要以轿车子午线轮胎、轻载子午线轮胎、载重子午线轮胎为例进行介绍子午线轮胎的组成。
（一）轿车子午线轮胎的组成轿车子午线轮胎由胎面、冠带层、带束层、胎体帘布层、气密层和胎圈等部分组成。
轿车子午线轮胎的断面图见图4-1。
1.胎面胎面由胎冠胶和胎侧胶组成。
胎冠胶为一个整体胶件，可不分基部胶和冠部胶。
胎侧胶主要用于保护胎体帘布层，一般子午胎的胎体层数少，所以胎侧胶厚度需要厚一些。
由于子午胎胎体柔软弯曲变形大，故要求胎侧胶的耐屈挠疲劳性能和耐光老化性能好。
2.冠带层冠带层附加在带束层上面，一般用1~2层尼龙帘布制成，帘线角度为90︒(即帘线与胎冠中心线平行)，用于提高轿车子午线轮胎的高速性能。
图4-1 轿车子午线轮胎的断面图3.带束层是轿车子午线轮胎主要受力部件，一般由两层钢丝帘布组成，但也可选用多层模量高、变形小的纤维帘布，如芳纶纤维。
帘线角度约为65-72︒。
可根据轮胎的速度和扁平率来选择带束层的帘线角度。
4.胎体帘布层胎体一般由1~2层纤维帘布组成，帘线角度为0︒（即帘线与胎冠中心线垂直）排列。
12R22.5_18PR_55_低滚动阻力全钢载重子午胎的设计
55中国橡胶应用技术APPLIED TECHNOLOGY 近几年随着国家限载政策的出台，全钢载重子午线轮胎的产品结构和类型发生了较大的变化，低滚阻、节油型轮胎广泛应用于商用车辆和乘用车辆，成为当今汽车制造商和消费者的热门选择。
未来几年内，低滚阻轮胎需求可能呈现出强劲增长的态势。
为满足国内外市场的需要，同时也为调整产品结构及提高产品附加值，神州轮胎公司相继低滚动阻力全钢载重子午胎的设计罗忠林 李世军宁夏神州轮胎有限公司罗忠林，男（1976-），宁夏神州轮胎有限公司总工程师，主要从事轮胎设计和技术管理工作。
作者简介摘 要：介绍12R22.5 18 PR 无内胎全钢载重子午线轮胎的设计。
结构设计：外直径1078mm，断面宽300mm，行驶面宽度230mm，行驶面弧度高7.0mm，胎圈着合直径569.5mm，胎圈着合宽度240mm，断面水平轴位置（H 1/H 2）0.92，花纹深度15mm，花纹周节数50，花纹饱和度75%，采用4条纵向花纹沟设计。
施工设计：胎面采用三方四块结构，胎体采用3×0.24/9×0.225CCST 钢丝帘线，1#、2#和3#带束层钢丝采用3×0.20+6×0.35HT 钢丝帘线，4#带束层采用5×0.35HI 钢丝帘线。
采用一次法成型机成型，蒸锅式硫化机硫化。
成品轮胎试验结果表明，成品的外缘尺寸、强度性能、耐久性能和滚动阻力系数值均符合相应设计和标准要求。
关键词：全钢载重子午线轮胎；滚动阻力；结构设计；施工设计开发了一系列低滚阻全钢载重子午线轮胎产品。
现将其中的12R22.5 18PR 规格的设计情况简介如下。
一、技术标准参考GB/T 2977-2016确定12R22.5 18PR 全钢载重子午线轮胎的技术参数为：标准轮面示意见图1。
5.胎面花纹胎面花纹设计对轮胎滚动阻力也有影响。
一般情况下纵向花纹比横向花纹具有更低的滚动阻力。
子午线轮胎的结构及生产工艺 (1)
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3
子午线轮胎结构设计
轮胎的标识
轿车轮胎胎侧标识 商标；轮胎规格；负荷指数；速度符号；无内胎轮胎标 记；生产地；胎侧帘线层数和结构；胎冠帘线层数和结构； 花纹代号；轮胎制造厂商；美国轮胎品级标记（3T标记）： 胎面温度等级、胎面牵引等级、胎面磨耗指数；适合澳大利 亚、加拿大、美国使用的气压和负荷值；巴西认证标记；美 国交通安全认证标记、产品代码；欧盟安全认证批准代码； 子午线轮胎标记；生产日期；CCC认证标记。
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子午线轮胎结构特点
子午胎的优越性
● 滚动阻力低、节省燃料 ● 高速安全、生热低 ● 耐磨、耐刺、耐用 ● 减震、舒适 子午胎帘线的排列方式，消除了斜交 胎交叉排列层间剪切移动造成的内部 磨擦，因此生热低，消耗能量少。此 外，由于胎体帘布层数较少，胎侧较 薄，也便于内部积热的散发。 又因 周向变形小，故滚动阻力比普通斜线 胎小20%-30%，滑行距离多35%左 右，因此，使用子午线轮胎不但可提 高汽车的行驶速度，还可提高汽车燃 油经济性（一般可降低油耗6%-12%， 新一代子午胎更节油，如绿色轮胎进 一步降低滚动阻力23%~26%）。
● 操纵稳定性好。
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子午线轮胎结构特点
● 2 高速安全、生热低
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子午线轮胎结构特点
● 高速安全、生热低
表1-6 不同结构(9.00R20，9.00R20-14PR 9.00-20-14PR )轮胎的机床试验温度测定
带束层温度/0C 1 65 75 83 76 102 2 65 65 72 74 102 3 78 67 72 73 87 4 74 62 74 91 97 5 60 69 84 95 110 平均 68 68 77 82 101
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技术讲座全钢载重子午线轮胎制造基础知识(五) 邬全亮(续上期)4.3.2.3 下辅机组下辅机组是将密炼机混炼后排出的胶料接取压片或补充加工,以适应冷却、储存、计量和二次投料混炼。
它的排列大致有以下形式:(1)255立升密炼机后用三台XKY-660E1压片机串联排列出片,辊筒速比为1∶1.09。
前辊筒靠近表面呈周向钻孔冷却,后辊筒内孔要机器加工。
此种机组排列特别适用于低速密炼机终炼要求低温的胶料,第二、三台压片机还有补充混炼的功效,对钢丝帘线胶料的终练条件更加合适。
(2)400立升密炼机后用一台SSGJ-416/936压片机连续出片,辊筒螺杆尺寸为416×936,辊筒靠近表面周向钻孔,螺杆长度为1475mm,螺杆速度为2.2～22r/m in。
这类螺杆长度比常用的要短,具有减少螺杆磨损机筒、降低胶料挤出温度等优点。
此种机组排列,特别适用于较高速度的40～60r/m in密炼机制造塑炼胶和母炼胶,也可与20～30r/m in密炼机配用。
胶料经压片机或辊筒机头螺杆挤出机出片后,经过刻印上胶料的批号、生产日期、班次等标识,在箱内喷淋或浸涂隔离剂液,强风吹除积液,挂片连续运行,水分蒸发加上风吹冷却,连片折叠定重自动切断。
折叠胶片安放位置可以与密炼机在同一平面上,也可以在楼上或楼下,胶料温度不应高出室温5℃以上。
对于混炼工序生产线则是由生胶和炭黑油料软化剂等配合剂的称量、输送装置、密炼机、炼胶下片装置、胶片冷却装置等组成。
双螺杆挤出机压片用于将密炼机排出的胶料挤出压延成连续的胶片,而后送往胶片冷却装置冷却后存放,供下工序使用。
双螺杆挤出压片机主要由双螺杆挤出装置、两辊压片装置(俗称辊筒机头)、底座、料槽、管路系统、辊筒传动装置、润滑系统和电气控制系统等构成。
双螺杆挤出压片机安装在密炼机排料口的下方,密炼机是安装在一个平台上,密炼排料口和挤出压片装置的进料口之间用料槽相连接。
挤出装置两根螺杆的主要工作部分暴露在料斗处。
工作时,密炼机炼好的胶料从排料口排出,通过料槽落在双螺杆挤出压片机的两根螺杆之间,两根螺杆的相对旋转将胶料向前推移,并产生一定的压缩将胶料压进辊筒机头,压延成连续的胶片,送往胶片冷却装置进行冷却存放待用。
压片机的料斗和螺杆工作时通水冷却,胶料通过挤出压片后的温度比在进料口时的温度低15～20℃。
为了使双螺杆挤出装置和两辊压片装置之间的工作相匹配,在它们之间的积胶区设计有胶料压力控制系统。
当挤出装置挤出的胶料量大于或小于压片装置的出胶量时,积胶区压力相应地增大或减小,从而通过压力控制系统控制双螺杆挤出装置的螺杆转速来控制胶挤出量,使两者相匹配。
混炼胶片在技术上都规定了冷却后停放时间,其目的是:①使混炼的胶料恢复疲劳,松弛混炼时所受的机械压力;②减少胶料的收缩;③使配合剂在停放过程中继续扩张,促进均匀分散;④使橡胶与炭黑之间进一步生成结合橡胶,提高补强效果。
(1)一段混炼:是将生胶和配合剂在密炼机中混炼(对于一些不易分散或用量较少的配合剂可预先制成母炼胶按工艺规定要求逐一加入,即在密炼机内制成母炼胶)。
而后在开炼机上加入硫黄和促进剂。
简言之,一段混炼就是不需中间存放一次完成混炼的胶料。
(2)二段混炼:先将除硫化剂和促进剂以外的各种配合剂均匀地混炼成母炼胶下片冷却,停放一定的时间,再在密炼机或开炼机上加入硫化剂和促进剂补充加工。
加入硫黄时要控制加硫温度在100℃以下。
因为混炼胶在加硫黄和促进剂时若温度超过100℃就很容易造成胶料的早期硫化,即产生胶料焦烧。
另外,在高温下硫黄溶解在橡胶内冷却后硫黄凝聚在胶料的表面,会造成喷霜且硫黄分散不均匀。
(3)胶料的分段混炼:轮胎胶料的第一段混炼通常制成含软化剂的炭黑母炼胶。
第一段混炼方法分有顺法混炼和逆法混炼两种。
顺法混炼工艺就是在密炼机混炼过程中先加生胶后加其他配合剂的加料顺序,通常是生胶+小料→1/2炭黑→排胶,也有软化剂在最后加入的。
第二段混炼工艺是母炼胶+促进剂、硫黄→排胶。
终炼一般采用255立升密炼机,混炼时间2.5分钟左右,排胶温度控制在100℃以下,从而保证胶料加工的安全性。
(4)钢丝帘线胶料的混炼:钢丝帘线胶料的胶质硬、炭黑量多、粘合剂分散性差,一般采用三段混炼方法。
对难分散而又是主要的配合剂,一般在第一段混炼时就加入胶料中进行混炼,例如钴盐等。
制造炭黑母炼胶如果采用30r/m in的密炼机,混炼时间为4.0分钟左右,排胶温度为155℃左右。
终炼阶段加促进剂和硫化剂时,如有不溶性硫黄配合剂,则要特别注意混炼室内的胶料温度,其一般控制在90～95℃之间,最高不得超过100℃。
不溶性硫黄随着胶料操作温度上升到一定程度,会转变成可喷析到胶料表面的可溶性硫黄,明显地影响后续生产工序中半成品的粘合质量。
终炼采用的是低速密炼机,终炼周期为2.5～3分钟左右。
各段混炼的填充系数要适当。
各段混炼所用母炼胶要取自2～3桌胶垛。
此外,冷却水的温度一般为18～24℃。
如果水温过低,混炼室内壁会附有水点,造成粉剂结团,影响混炼质量。
(5)混炼周期的控制方法:胶料混炼周期有时间、温度和能量消耗———功率积分等控制方法。
一般使用的是以温度控制为主,辅以参考时间的方法。
现在已发展到以混炼能量为主,温度控制为辅的方法。
混炼能量控制混炼过程方法的优点是可以缩小批量胶料之间的质量差异,提高混炼胶质量的均一性。
(6)严格工艺控制:全钢子午线轮胎对胶料的工艺性能和物理性能要求极高,因此在胶料生产的各道工序都制定了严格的工艺规定,例如对炼胶的温度、加料顺序、薄通次数、捣胶次数和停放时间等都作了明确的规定,生产时必须做到不折不扣地执行才能保证胶料质量。
(6)混炼工艺要求:①从烘胶房里取出的天然橡胶块内部温度30～40℃(或35～45℃),并在当天使用;②癸酸钴在隔离阳光和空气的环境中保存。
在使用前,从配料室取出到投于密炼机的时间不超过1小时;③油类增塑剂在储油罐中加热到50～70℃,且要保温;④密炼机称量公差:天然橡胶、合成胶的称量灵敏度为250g;单个胶包称量公差为±600g,总重量±1400g;炭黑的称量灵敏度为100～200g,称量公差为±500g;白炭黑的称量灵敏度为100～200g,称量公差为±500g;油类增塑剂的称量灵敏度为25～50g,称量公差为±200g;母炼胶的称量灵敏度为200～500g,称量公差为±100g;⑤密炼机的进口水温不高于25℃,出口水温比进口水温高4～6℃;⑥密炼机上顶栓如果采用气动则所需压缩空气压力为6.5～7.5kg;⑦母炼胶垛放温度不超过45℃,终炼胶垛放温度不超过40℃。
4.3.3 胶料的快速检验混炼胶质量的好坏直接关系到后工序的工艺性能和成品的最终质量,因此控制混炼胶质量是橡胶制品生产中重要的一环。
在很短的时间内就可评价混炼胶质量的方法,就是进行胶料的快速检验。
对密炼机混炼制成的终炼胶随即取胶料试片在较短的时间内用专门的检验仪器进行硫变仪、粘度、焦烧、比重、硬度等指标的检验,以判断终炼胶是否合格的过程称为快速检验。
胶料快速检验的目的是为了快速判断混炼胶中配合剂分散是否良好,有无漏加、错加和混炼工艺操作是否符合工艺要求等,以便及时发现问题并进行解决。
快速检验设备和仪器:①平板硫化机:用于硫化胶料快检试片;②6英寸炼胶机:用于炼压粘合胶料的试片;③硫变仪:用于胶料的硫变仪检验;④门尼焦烧仪器:用于胶料的粘度值和焦烧时间的检验;⑤硬度计:用于胶料的硬度检验;⑥比重:用于胶料的比重检验;⑦电子拉力机:用于粘合胶料的钢丝抽出力检验;⑧挺性检验仪器:用于粘合胶料的挺性试验。
4.4 胎面等部件压出制造工艺及设备4.4.1 压出工序使用的设备胶料在压出机螺杆的挤压下,通过一定形状的口型进行连续制作具有一定断面形状和长度的橡胶半成品的加工工艺过程称为压出。
压出工序通常是压出联动生产线。
全钢子午线轮胎的压出联动线主要由冷、热喂料橡胶螺杆挤出机和供热喂料的粗炼、细炼和供胶开炼机、贴胎侧胶片装置、胎面基部胶片压出压延装置、冷却装置、称量装置、定长切割装置、输送带和输送辊、温控装置、冷却和加热装置、传动装置和电气控制系统等组成。
全钢子午线轮胎的压出工艺主要压出胎面、胎侧、带束层垫胶、胎圈胶芯。
压出工艺主要采用一冷一热双复合压出和双冷复合压出。
一冷一热双复合压出是指采用一台热喂料螺杆挤出机和一台冷喂料螺杆挤出机组成的复合压出机组。
全钢子午线轮胎的胎面胎侧等半成品的压出使用的双复合挤出生产线,主要使用φ250热喂料挤出机和φ150冷喂料挤出机。
双冷复合压出是指采用两台冷喂料螺杆挤出机组成的复合压出机组。
热喂料压出工艺流程:胶料热炼→喂料压出→预称量→检查尺寸→自动打印(规格标志)→贴合→冷却→自动定长裁断→自动称量→检查→存放。
胶料热炼的目的是使胶料在开炼机上先加热软化,提高胶料的机械可塑性和热可塑性,使胶料的温度较接近挤出机或压延机的工艺操作温度,从而使胶料易于压出,制造出规格尺寸合格、表面光滑均一的半成品。
热炼还可使胶料中的配合剂进一步混炼均匀。
胶料的热炼通常分为粗炼、细炼。
设备使用的是XKR-660A1、XKR-660B开炼机。
冷喂料压出工艺流程:胶片割条→冷喂料→复合压出→收缩辊道→预称量→检查尺寸→自动打印(规格标志)→冷却→自动定长裁断→自动称量→检查→存放。
4.4.2 胎面等部件的制造工艺胎面等胶料部件必须符合单位长度上每一个截面几何形状、一条胎的长度和相应的重量等施工要求,并且要将其控制在最小的公差范围内。
因此,混炼胶的可塑度、热喂料的热炼工艺、挤出机的温度控制、压出的半制品胶料在自由状态下的收缩和冷却效果等等都是控制质量的重要因素。
胎面部件有挤出机组、复合挤出机组和复合基部底胶层等制造工艺方法,其胶料的挤出机喂料有热喂料和冷喂料两种工艺方法;胎侧部件有复合挤出机组制造工艺方法,其胶料的挤出机喂料有热喂料和冷喂料两种方式,还有同时使用热喂料和冷喂料进行各自的半制品胶料部件复合的方式。
4.4.2.1 胎面热喂料、冷喂料的胶片准备热喂料胶片:从存放架上取出的终炼胶片进入运输带经过滚刀横向切割成断连的长条胶条,进入开炼机的一端自行破胶、捏软、包辊(称为粗炼),并控制辊筒上堆积胶的高度,胶料捏炼均匀后从另一端运输带直接送入另一台开炼机进行翻料热炼(也称为粗炼),热炼的胶料再从另一端运输带连续进入另一台开炼机进一步进行热炼(此称为细炼),而后通过运输带送入挤出机的喂料口。
胶料的热炼设备通常有四台开炼机组成。
其中两台进行胶料的粗炼(XKR-660A1),一台进行胶料细炼(XKR-660B),一台进行胶料供料(XKR-660B)。
对热炼胶料的要求是:为保证下道工序胶料的成型和限制形变在最小公差范围内,必须通过严格控制辊筒温度、堆积胶量和胶料通过辊筒间隙次数等来达到均匀胶料。