第3章 胎面成型机械
3.1 概述
胎面是轮胎的工作面，胎面胶的成型尺寸直接影响到胎坯的成型作业和轮胎的整体材料分布，胎面的成型质量对成品的外观质量和使用质量都有较大的影响。
胎面成型机械分胎面成型和胎面定长裁切两部分。胎面成型有压延机成型和挤出机成型两种。压延机成型有三辊压延机成型、四辊压延机成型、五辊压延机成型甚至最多可达到七辊成型；四辊压延机、五辊压延机又有多种辊筒的排列方式。挤出机成型有单螺杆挤出机、双螺杆内复合挤出机和三复合挤出机。胎面成型机械多是与冷却、卷取装置组成联动生产线。
胎面定长裁切是胎面成型、冷却、卷取停放后，根据工艺要求将胎面胶导出、定长裁切成切口为一定坡度的半成品胎面，供外胎成型时使用，这是生产高档次厚断面轮胎不可缺少的机械。
3.2 胎面压延成型机
3.2.1 用途
胎面压延成型机用于自行车胎和其他断面尺寸较小的轮胎胎面成型。压延成型胎面的工艺简便，生产成本低，但尺寸不够稳定，易夹带气泡和产生外观缺陷。
3.2.2 基本结构与工作原理
（1）基本结构 图3-1所示为XY-3Iф230×630立式三辊压延机。整机由机座、辊筒、调距装置、传动机构和加热（冷却）系统组成。四辊压延机是在下辊加一个旁辊，如图3-2所示。电机1经减速器4和联轴器2、速比齿轮12带动各辊筒运转。根据工艺施工尺寸要求而调整辊距。如图3-3（a）所示，将已热炼好的胎面胶放到1、2辊之间，胶料经1、2辊缝和2、3辊缝，再进入型辊4与3辊辊缝，割去边缘余胶即成型为胎面。根据胶种和胶料的可塑度不同，需由加热（冷却）系统调节辊筒表面温度。
图3-1 XY-3Iф230×630立式三辊压延机
图3-2 四辊压延机
1—电机；2—联轴器；3—制动器；4—减速器；5—急刹车装置；6—托架；7—传动齿轮；
8—挡胶板；9—机架；10—底座；11—下辊调距装置；12—速比齿轮；13—润滑管路系统；
14—加热冷却管路；15—旁辊调距装置；16—旁辊；17—下辊；18—中辊；19—上辊
图3-3 胎面压延成型工艺原理
（2）工作原理 胎面压延成型机各辊筒均为等速，胶料经过较小辊缝（一般为0.5～3mm）挤压，使橡胶分子定向、致密、胀缩均匀，经过辊缝次数越多效果越明显。三辊压延机胶料只通过两次辊缝，其中一次是通过型辊辊缝。四辊压延机胶料三次通过辊缝［见图3-3（a）］，其中一次通过型辊辊缝，三、四辊压延机只适用于一方一块胎面的成型（即一种胶料压延成一整块的胎面）。
图3-3（b）、（c）是利用压延机成型二方两块或二方三块胎面的工艺原理。图3-3（b）中2、5是型辊，胎顶色胶的胶料经1、2或2、3辊缝成型，胎体胶料只经4、5辊缝成型，两种胶在3、4辊缝中复合；也可以3、5为型辊，胎侧胶经4、5辊缝成型，边胶由5辊返回；顶胶经1、2辊缝后由2、3辊缝成型，最后由3、4辊缝间复合。
图3-3（b）中胶料经辊缝的次数少，复合的胎面质量略差些。图3-3（c）中4、6为型辊，胎侧胶经6、7辊缝后由5、6辊缝压贴成型，多余的边胶由6辊返回；胎顶胶经两次辊缝后由3、4辊缝成型，两种胶压延成型的胎面复合质量好，操作位置宽。
图3-3（d）是压延成型三方五块（可三种颜色五个色块）胎面的工艺原理，前面七辊压延机的压延原理同图3-3（c），后面串联一个四辊压延机。串联的四辊压延机，2辊为型辊，割去多余的胶料经2辊返回到1、2辊缝中。
3.2.3 主要性能参数
规格：3Iф231×635。
前辊线速：0.76～7.6m/min。
辊筒转速：1.6～10.6r/min。
电机：11kW调速。
规格：4Lф231×635。
前辊线速：5.9m/min。
辊筒转速：8.14r/min。
电机：15kW调速。
3.3 复合胎面挤出联动生产线
3.3.1 用途
复合胎面挤出联动生产线用于两种或三种不同配方（或不同颜色）胎面的挤出成型，用于磨花胎面的挤出成型。
3.3.2 基本结构与工作原理
（1）联动线结构 复合胎面挤出联动生产线如图3-4所示。联动线由复合挤出机1、喷淋冷却传送带3和胎面卷取装置4组成。联动线由装有速度调节构件的电气控制柜协调动作。
图3-4 复合胎面挤出联动生产线
1—复合挤出机；2—牵引装置；3—喷淋冷却传送带；4—胎面卷取装置
（2）联动线工艺过程与工作原理 橡胶是一种高弹性聚合物，相互间的黏合是分子间吸附、渗透和分子纠缠的结果。两种不同胶料的黏合要有活性的界面、一定的压力和时间。双螺杆（或三螺杆）挤出机1将两种（或三种）不同配方组成的胶料在挤出机头内复合后挤出成型胎面胶。经过导辊和有牵引装置2的传送带把胎面传送到多层“之”字形喷淋冷却传送带3，整个传送带各部分的线速度由电气控制柜控制，并使带速与挤出速度基本同步。用喷水的方式对胎面进行加速冷却，喷淋冷却传送带的长度由胎面冷却效果和相关的工艺要求而定。冷却后的胎面用海绵辊吸干或用压缩空气吹干表面的水珠，再由卷取装置4将胎面卷成圆盘卷停放待用。
3.3.3 联动线主要装置
（1）双复合挤出机
①“H”型双复合挤出机“H”型双复合挤出机如图3-5所示。这是ф65/ф65复合挤出机，两个ф65螺杆挤出机呈平行“H”排列。
图3-5 ф65/ф65复合挤出机
②“Y”型双复合挤出机 “Y”型双复合挤出机的结构如图3-6所示。这是ф90/ф65复合挤出机，ф90螺杆在下，ф65螺杆在上，呈“Y”排列。“Y”排列的过渡口型易设计和加工，清理也方便些。
图3-6 ф90/ф65复合挤出机
③主要性能参数 参看表3-1。
表3-1 双复合挤出机技术参数
（2）内复合挤出机头 内复合挤出机的机头结构如图3-7所示，主要由壳体、流道板、预成型板、口型板、翻合机构和锁紧栓板等部件组成。流道板和预成型板将挤出螺杆挤出的胶料引导到胎面断面各种胶料应在的位置；口型板则是控制胎面半成品断面尺寸。翻合机构一般由油压管路和活塞油缸组成，利用油压力将机头打开清理和闭合至工作状态。锁紧栓板是锁紧需经常更换的口型板而不被挤推移位，确保压出的胎面半成品尺寸准确、稳定。
图3-7 内复合挤出机机头
内复合挤出机头结构非常复杂，加工难度大，要求加工的精度高。流道设计是否合理，加工是否精密不但影响到胎面半成品尺寸及材料分布是否合格，还影响到生产效率的提高。
（3）冷却输送装置 冷却输送装置结构包括接取输送装置、冷却装置和吹干装置。
①接取输送装置 此装置由气缸摆落的过桥主动辊道、单独动力机构和抬起气缸组成。主要是方便挤出机螺杆的抽出和挤出机及机头的维修。
②冷却装置 此装置为喷淋水槽+冷却输送带。喷淋装置易拆卸清理，水槽用不锈钢板弯制及焊接而成。盖板采用向上翻转式，水槽内均采用橡胶格栅式输送带，它由橡胶同步带、玻璃钢杆、滚轮等部件组成。格栅式输送带由交流变频调速电机和减速器通过链条传动，冷却输送带采用橡胶运输带。
③吹干装置 在冷却输送装置的出口端，在其上部装有两对风嘴，对着胎面半成品的上下两面进行吹水作业。风源采用旋涡式风泵。
（4）卷取装置 卷取装置是恒张力工字轮轴卷取形式，低平四卷取方法。自动测长，采用数字显示仪表，在胎面卷取时开始计数，并可计总数及分段数。
3.3.4 挤出胎面常见的缺陷、原因与解决办法
①双螺杆、三螺杆由于挤出速度不同步，多是胎面中间部位（胎顶）起皱折。解决办法是螺杆速度要有精确的无级调速，流道设计和口型板设计与胎面断面尺寸匹配，冷却输送带的速度比胎面挤出速度快一些，把轻微的皱折拉平。
②双色胎面交界线不清晰。主要是过渡口型板（预成型板）阻隔引导两种胶料汇合的设计不合理或加工精度不够，可采取补焊后进行修正的办法处理。
③烂边。挤出的胎面烂边除胶料的格林强度偏低外，还由于过渡口型板和口型板设计不合理，可采取胎面边缘局部适当加厚的方法解决，也可使流道板加宽然后在口型板两边钻溢胶孔，最后把溢胶返回供胶口。接取带速度应调慢些。
④表面不光滑。主要是口型板温度偏低，可加热提高口型板温度。
⑤熟胶疙瘩。挤出的胎面夹有熟胶疙瘩，除配方胶料的焦烧时间偏短外，还由于螺杆外径与机筒的间隙偏大，流道和口型对胶的阻力偏大，造成胶料生热过高和在机内停留的时间太长。解决办法是减小螺杆与机筒的间隙和流道的阻力，使胶料压出流畅、不存在死角、胶料在机筒内停留的时间尽量短。
3.4 胎面自动定长裁胶机
3.4.1 用途
胎面自动定长裁胶机用于摩托车胎和断面尺寸较大轮胎胎面的裁切。
3.4.2 基本结构
胎面自动定长裁胶机如图3-8所示。由胎面导开机架1、送胶传送带传动装置、编码器定长装置9、送胶控制装置6、裁胶装置8和裁断机架13组成。将经过冷却停放的胎面盘卷装在胎面导开机架1上，把垫布卷入垫布辊4的转轴，胎面牵引到送胶传送带上面。胎面导开机架1与定长裁胶机架留有30cm左右的距离，胎面胶可以在两机架间自由垂落，两机架间装有光电开关控制器。当胎面落到最低位置，遮挡最低的光电开关时，胎面导开机架停止动作。当遮挡最高处的光电开关时，胎面导开机架转动而导出胎面，保证胎面的导开速度能满足胎面定长裁切的要求。操作工按下胎面定长裁切开关，胎面则随传动带运行，当胎面达到设定的裁切长度时，传动带自动停止运行，裁胶装置8的呈20°旋转的裁刀和水雾喷出机构同时动作将胎面切断。
图3-8 胎面自动定长裁胶机
1—胎面导开机架；2—卷布传动装置；3—储胶辊；4—垫布辊；5—导胶辊；6—送胶控制装置；
7—电箱；8—裁胶装置；9—编码器定长装置；10—控制箱；11—送胶传动带；
12—带传动装置；13—裁断机架
3.4.3 主要性能参数
生产能力：300条/h。
电机总功率：3kW。
外形尺寸：4000mm×850mm×1500mm。