汽車輪胎生產(chǎn)基本工藝（三）

楊順根

(全國橡塑機(jī)械信息中心，北京 100143)

（接上期）

5 簾布壓延覆膠

作為輪胎結(jié)構(gòu)中承受主要負(fù)載和作用力的胎體骨架材料有纖維簾布和鋼絲簾布兩類，其性能和壓延覆膠工藝及其所用設(shè)備各不相同。

目前，纖維簾布主要用作斜交輪胎的胎體骨架材料和轎車、輕卡子午線輪胎的胎體骨架材料。纖維簾布通常為帶有稀疏緯線的有緯織物，簾布中的緯線僅為方便生產(chǎn)使用，在輪胎結(jié)構(gòu)中沒有其他用處。鋼絲簾布主要用作全鋼載重子午線輪胎的胎體和帶束層的骨架材料，以及半鋼子午線輪胎的帶束層骨架材料。鋼絲簾布采用單根合股鋼絲簾線導(dǎo)開、整經(jīng)后以無緯壓延的方式生產(chǎn)。

5.1 纖維簾布壓延覆膠

5.1.1 表示纖維簾布纖度的單位

纖度是表示纖維粗細(xì)程度的一種指標(biāo)，分重量和長度兩種方法表示：重量表示的方法是以一定長度的纖維重量計，即纖維重量與長度之比（以“旦”和“特”為單位）。長度表示法則以一定重量的纖維長度計（常稱“支數(shù)”）。輪胎纖維簾布常用前者表示，后者常用于生活紡織品纖維的表示。

a．denier(旦)：定長9000 m紗線（纖維）的重量克數(shù)，國家標(biāo)準(zhǔn)定為1 denier=1 g/9 km。

b．tex（特）：定長1000 m紗線（纖維）的重量克數(shù)。

c．dtex（分特）：定長100 m紗線（纖維）的重量克數(shù)。

5.1.2 常用輪胎骨架材料

常用的骨架材料如下：

a.尼龍簾線簾布：93.3 tex/2、140.0 tex/2、186.7 tex/2、210.0 tex/2。

b.聚酯簾線簾布：111.1 tex/2、166.7 tex/2、122.2 tex/2、144.4 tex/3等。

c.芳綸簾線簾布：166.7 tex/2、166.7 tex/3。

在實(shí)際生產(chǎn)中，常用的是尼龍簾布，其次是聚酯簾布和芳綸簾布，棉簾布和人造絲簾布已被淘汰。簾布規(guī)格93.3 tex/2表示該簾布的簾線由2股93.3 tex構(gòu)成。

尼龍簾布的材料有尼龍6和尼龍66兩種，其主要規(guī)格有：

尼龍 6浸膠簾布 ： 930 dtex/2（V1、V2、V3），V1為126根經(jīng)線/10 cm；1400 dtex/2：V1-100、V2-71、V3-52；1870 dtex/2：V1-78、V2-74。

尼龍66浸膠簾布: 140 dtex/2：V1-100、V2-74、V3-52；186.67 dtex/2：V1-88、V2-68.4。

通常V1用作內(nèi)層簾布，V2用作外層簾布，V3用作緩沖層簾布。

尼龍簾布的標(biāo)準(zhǔn)幅寬為145 cm±3 cm。

目前，成品尼龍簾布已經(jīng)經(jīng)過浸膠熱伸張?zhí)幚恚捷喬テ髽I(yè)無需再行特殊處理即可用于壓延覆膠。

聚酯簾布常用規(guī)格：111.1 tex/2、122.2 tex/2、166.6 tex/2、111.1 tex/3、144.4 tex/3。

聚酯簾布常用于輕載子午線輪胎。

芳綸簾布常用規(guī)格:166.6 tex/2、166.6 tex/3。

聚酯簾布和芳綸簾布在使用前，須經(jīng)特殊的浸膠熱伸張?zhí)幚恚源_保熱穩(wěn)定性和與橡膠的黏合性能。

芳綸簾布可用于高級轎車子午線輪胎的生產(chǎn)。

5.1.3 尼龍簾布新舊規(guī)格對照

尼龍簾布的新舊規(guī)格對照見表5。

表5 尼龍簾布新舊規(guī)格對照

5.1.4 纖維簾布壓延前的處理

由于尼龍等化學(xué)纖維的特殊性，為了提高其與橡膠之間的黏合性能和簾線的穩(wěn)定性能，尼龍簾布等化學(xué)纖維白坯布，必須經(jīng)過浸膠熱伸張?zhí)幚?，?jīng)過浸膠熱伸張?zhí)幚淼哪猃埡煵疾坏梢蕴岣吲c橡膠的黏合力，更能改善尼龍簾布的熱收縮性能，減小定負(fù)荷延伸率和熱收縮率。

尼龍簾布浸膠熱伸張?zhí)幚淼墓に囘^程如下：

簾布導(dǎo)開→前牽引→前貯布→浸膠→真空吸膠→干燥→熱伸張→熱定型→冷卻→后貯布→后牽引→卷取。

簾布經(jīng)過浸漬膠漿之后，主要通過熱伸張、熱定型和冷卻三個工藝過程達(dá)到工藝目的。在三個工藝過程中必須處理好溫度、張力和時間三個重要參數(shù)（即所謂的3 t條件）。每一種簾布的參數(shù)需經(jīng)試驗(yàn)確定。對于如1260 detex/2尼龍簾布的熱伸張?zhí)幚項(xiàng)l件為：熱伸張張力25～50 kN，溫度185～210℃，時間20～40 s。熱定型張力 20～40 kN，溫度 185～210℃，時間20～40 s。在熱伸張?zhí)幚碇?，簾布需先行干燥，干燥時的張力一般為10～40 kN，溫度110～150℃，干燥時間 100～150 s。

浸膠用的浸漬劑通常采用間苯二酚-甲醛-膠乳。膠乳以丁苯吡膠乳為主，配以部分天然膠乳或丁苯膠乳。這種浸漬劑滲透和附著在簾布上之后，可以極大地提高簾布和橡膠的黏合力。

5.1.5 纖維簾布壓延工藝及帆布擦膠工藝

纖維簾布的壓延工藝以貼合薄膠片壓力貼膠的方法生產(chǎn)覆膠簾布。通常采用四輥壓延機(jī)兩面一次壓延覆膠的方法，其基本工藝過程如下：

纖維簾布導(dǎo)開→牽引→貯布→干燥→一次兩面覆膠壓延→冷卻→簾布刺孔→貯布→牽引→卷取。

一般情況下壓延機(jī)4個輥筒的速比為：No.1:No.2:No.3:No.4=1:1.4:1.4:1。

對于現(xiàn)代化S型四輥壓延機(jī)，由于采用每個輥筒獨(dú)立直流驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)，輥筒速比可以在0.5～1之間任意調(diào)節(jié)，以獲取最佳壓延效果。

貼膠壓延首先由No.1輥和No.2輥及No.3輥和No.4輥分別壓延的兩層膠片，在通過No.2輥和No.3輥的輥距時在一定壓力下貼合簾布上，完成簾布一次兩面貼膠的基本壓延操作。

簾布每面貼膠厚度通常為0.25～0.50 mm左右。表6列舉示例，供參考。

表6 簾布壓延厚度

在斜交胎生產(chǎn)中，要用到少量的細(xì)布、帆布的擦膠壓延，這類纖維織物如果用壓力貼膠的方法壓延，由于織物密度的關(guān)系，膠料難以滲入到織物纖維線之間，因此必須用擦膠的方法壓延。擦膠壓延一般用三輥壓延機(jī)，且一次只能擦膠一面，兩面擦膠需要擦膠壓延兩次。

三輥壓延機(jī)用于擦膠操作時的輥筒速比一般為：No.1:No.2:No.3=1:1.4:1。

擦膠工藝是輥筒上膠料與織物在“摩擦”狀態(tài)下將膠料擦入織物縫隙及其表面。擦膠壓延分厚擦和薄擦兩種，厚擦?xí)r三輥壓延機(jī)的中輥（No.2）上始終包有一層膠料，而薄擦?xí)r，中輥不會包有膠料。

纖維簾布在進(jìn)入壓延機(jī)覆膠壓延之前，必須利用蒸汽加熱的輥筒式干燥裝置進(jìn)行干燥，烘干后的簾布應(yīng)符合工藝要求，尼龍簾布的水分應(yīng)≤1%。

干燥裝置干燥輥的表面溫度由干燥輥的數(shù)量和纖維種類決定，對于Φ700×1800 S型四輥壓延聯(lián)動線，不同簾布的烘干溫度大致為：尼龍66，110～115℃；尼龍6、聚酯，105～110℃；帆布，100～105℃。

此外，為保證纖維簾布壓延質(zhì)量，簾布在壓延過程中要施以一定的張力，以防在壓延過程中產(chǎn)生收縮，通常每根簾線施加的張力值為：尼龍簾線，1.96～2.45 N ；聚酯簾線 1.96～2.94 N。

纖維簾布經(jīng)壓延覆膠后，應(yīng)保持總長度和寬度基本不變，簾布幅寬公差≤±20 mm。同時，要求簾布邊部（0～25 mm之內(nèi)）密度按V1、V2、V3比原簾布布邊密度標(biāo)準(zhǔn)根數(shù)分別不超過3根、2根、1根簾線。這是因?yàn)樵趬貉舆^程中，由于壓延張力和簾布熱收縮等原因，會導(dǎo)致簾布簾線排列不均，通常形成中間比較均勻，兩邊過密，嚴(yán)重時造成布邊不平整，影響后工序的裁斷和接頭。同時簾布變窄后影響簾布的利用率。解決的辦法是在生產(chǎn)線中裝設(shè)擴(kuò)布輥和擴(kuò)邊輥，使簾布簾線排列均勻，簾布寬度保持在1450 mm或1460 mm。

壓延機(jī)工作時，供膠膠料堆積在兩個輥距處，膠料中會帶入氣泡，導(dǎo)致覆膠簾布夾有氣泡，容易造成簾線重疊等質(zhì)量問題，為此必須消除氣泡。消除的辦法，除調(diào)整供膠膠料溫度和輥筒溫度外，就是采取自動劃泡措施，用劃針在輥筒上來回移動劃破膠層，釋放氣泡空氣，提高壓延質(zhì)量。

壓延操作中，壓延機(jī)輥筒溫度同樣是一個非常重要的參數(shù)，過高或過低的輥筒表面溫度，會產(chǎn)生膠料焦燒、掉皮和膠疙瘩等壓延缺陷，特別是新型原料的應(yīng)用，輥筒溫度的選用尤需注意。實(shí)際輥筒溫度要根據(jù)膠料配方、骨架材料、壓延工藝及設(shè)備等因素進(jìn)行考慮。

四輥壓延機(jī)壓延簾布時的輥筒溫度如表7所示，可供參考。

表7 輥筒溫度 ℃

纖維簾布的壓延速度一般較高，壓延機(jī)的設(shè)計壓延速度要達(dá)60～70 m/min，實(shí)際壓力貼膠的壓延速度通常在50 m/min左右，但開機(jī)速度一般僅為3.5 m/min左右。

擦膠壓延速度略低于壓力貼膠壓延速度，薄帆布為 5～30 m/min，厚帆布則可達(dá) 30～50 m/min。

壓力貼膠的覆膠壓延厚度較薄，控制好壓延厚度可控制膠料的消耗。

5.1.6 壓延供膠

壓延簾布時，持續(xù)穩(wěn)定的供給經(jīng)過熱煉的膠料十分重要。熱煉供膠方式有兩種：開煉機(jī)熱煉供膠和銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)熱煉供膠。

開煉機(jī)用作熱煉供膠時，常用的規(guī)格為Φ660×2130及Φ560×1530，輥筒速比通常采用1:1.09，其熱煉的工藝條件如表8所示。

表8 開煉機(jī)熱煉工藝條件

現(xiàn)代化的纖維簾布壓延生產(chǎn)線，目前大多采用銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)熱煉供膠，它具有工藝簡單、節(jié)能、減少投資和減少熱煉設(shè)備占地面積等優(yōu)點(diǎn)。

對于Φ700×1800及Φ610×1730四輥壓延機(jī)，當(dāng)采用開煉機(jī)熱煉供膠時需要4臺開煉機(jī)，每臺開煉機(jī)主電機(jī)功率200 kw計，四臺機(jī)器共800 kW，而用200×12D銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)熱煉供膠則僅需2臺機(jī)器，按每臺主電機(jī)功率220 kW計算，共計440 kW，兩者相差360 kW。

利用銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)作熱煉供膠時，要控制好擠出機(jī)各部位的溫度，大致如下：擠出機(jī)機(jī)身，（70±3)℃ ；螺桿，（80±3)℃ ；機(jī)頭，（90±3)℃

5.1.7 壓延生產(chǎn)線

纖維簾布通常使用四輥壓延生產(chǎn)線，而擦膠操作則常用三輥壓延生產(chǎn)線。簾布一次兩面壓力貼膠大多采用Φ700×1800 S型四輥壓延生產(chǎn)線和Φ650×1730Γ型四輥壓延生產(chǎn)線，其主機(jī)參數(shù)如表9所示。

表9 纖維簾布四輥壓延機(jī)主機(jī)參數(shù)

S型四輥壓延機(jī)的No.1、No.2、No.4輥帶有中高度，No.1和No.2輥還設(shè)有預(yù)負(fù)荷裝置，此外No.1和No.4輥還設(shè)有軸交叉裝置，這些措施都是為了提高壓延厚度的精度。為使簾布接頭順利通過輥距，No.2輥則設(shè)有過接頭保護(hù)裝置，當(dāng)簾布接頭通過時會自動放大輥距。機(jī)器的4個輥筒各自設(shè)有一套獨(dú)立的直流傳動系統(tǒng)，輥筒之間的速比可在0.5～1之間任意調(diào)節(jié)。

“Γ”型四輥壓延機(jī)是一種傳統(tǒng)產(chǎn)品，由于結(jié)構(gòu)的限制，雖經(jīng)不斷改進(jìn)，壓延精度相對較低，僅有側(cè)輥和下輥設(shè)有提高壓延精度的中高度。

擦膠三輥壓延機(jī)的常用規(guī)格為XY-3I1730，其輥筒規(guī)格為 Φ610×1730，壓延速度 8～54 m/min，最小壓延厚度0.2 mm。上、下輥筒具有中高度，可消除兩邊薄中間厚的特點(diǎn)。下輥設(shè)有液壓過接頭保護(hù)裝置。對于傳統(tǒng)三輥壓延機(jī)，輥筒兩端裝有速比齒輪，采用拔鍵方法調(diào)整輥筒速比，以滿足不同壓延工藝要求。

壓延機(jī)和壓延聯(lián)動裝置組成生產(chǎn)線。聯(lián)動裝置由纖維簾布導(dǎo)開裝置、簾布接頭硫化機(jī)、導(dǎo)開張力架、前后牽引裝置、前后貯布裝置、預(yù)張力裝置、干燥裝置、前后張力架、冷卻裝置、卷取張力架和卷取裝置等組成。簾布在壓延過程中，為確保壓延質(zhì)量，在聯(lián)動裝置不同區(qū)段對簾布施加不同張力。壓延區(qū)的最大設(shè)計值為15 kN，卷取張力值為0.5～1.0 kN，導(dǎo)開張力值為 0.3～0.5 kN。

帆布、細(xì)布壓延聯(lián)動裝置的結(jié)構(gòu)組成相對比較簡單，它主要由導(dǎo)開裝置、冷卻裝置和卷取裝置組成。干燥裝置獨(dú)立組成干燥系統(tǒng)。帆布、細(xì)布在進(jìn)行擦膠壓延工藝之前先行干燥。單獨(dú)設(shè)置干燥的原因是既有八輥或雙八輥干燥裝置的干燥速度與壓延速度不匹配，干燥速度低于壓延速度。壓延聯(lián)動裝置設(shè)計速度為5.4～54 m/min，而八輥和雙八輥干燥裝置的設(shè)計干燥速度僅為 8.5～20.5 m/min。

壓延系統(tǒng)的最大張力為2 kN。

5.2 鋼絲簾布壓延覆膠

5.2.1 鋼絲簾線

目前，全鋼載重子午線輪胎的胎體層和帶束層及轎車和輕卡子午線輪胎的帶束層使用由鋼絲簾線構(gòu)成的鋼絲簾布。由于鋼絲簾線具有極高的強(qiáng)度，從而可大量減少骨架層層數(shù)，降低重量，減少原料消耗，提高散熱性能，提高使用壽命，節(jié)能降耗。

鋼絲簾線由多根細(xì)鋼絲捻制而成。常用的鋼絲簾線規(guī)格如下：

轎車子午線輪胎 ：1×4×0.25OC、2+2×0.25NT/HT、1×2×0.30HT、2+2×0.30HT、1×3HT（ 開 放 型 ）、1×3HT（全滲膠）；

輕卡子午線輪胎 ：2+2×0.25、3+6、2+7、1×12CC、2+2HT、3+6HT、2+2ST、1+4st、3+8HT ；

全鋼載重子午線輪胎：

胎 體 ：3+9×0.22+0.15HT、12×0.22+0.15HT、3+8×0.22HT、0.20+18×0.175HT、27×0.175+0.15、3+8+13×0.18+0.15 H T、0.25+18×0.22 H T、3+9+15×0.175+0.15 ；

帶束層 ：3+6HT、3+9、3+9+15×0.22+0.15、3×7×0.20HE、3×4+0.22HE、4×4×0.22HE。

鋼絲簾線的規(guī)格隨著技術(shù)進(jìn)步，簾線規(guī)格不斷推出新產(chǎn)品，性能也在不斷提高。

鋼絲簾線以纏卷成錠子形式供給鋼絲簾布壓延機(jī)壓延成覆膠鋼絲簾布。每個鋼絲簾線錠子纏卷長約2000～4000 m鋼絲簾線，通常為2000 m左右。

5.2.2 鋼絲簾布壓延

生產(chǎn)覆膠鋼絲簾布有壓延法和擠出法兩種方法。壓延法又分冷壓延法和熱壓延法兩種方法。用螺桿擠出機(jī)以擠出的方法生產(chǎn)鋼絲簾布的方法見簾布裁斷部分的有關(guān)內(nèi)容。

冷壓延法：利用三輥或四輥壓延機(jī)先將鋼絲簾布膠料壓延成工藝所需厚度的膠片，經(jīng)冷卻后卷取。然后用冷貼合鋼絲簾布生產(chǎn)線將導(dǎo)開的上、下兩層膠片在常溫下送往整經(jīng)好的鋼絲簾布上、下方，經(jīng)兩輥壓延機(jī)壓力貼合，然后卷取備下工序裁斷。

冷壓延法生產(chǎn)鋼絲簾布工序繁雜，效率低，膠料很難滲入鋼絲簾線縫隙，壓延質(zhì)量較差，目前在輪胎企業(yè)已很少使用。

熱壓延法：鋼絲簾布的熱壓延工藝類似于纖維簾布一次兩面壓力覆膠壓延工藝。鋼絲簾布熱壓延的工藝過程大致如下：

鋼絲簾線導(dǎo)開→整經(jīng)→一次兩面壓力覆膠壓延→冷卻→貯布→卷取。

熱壓延用鋼絲簾布壓延機(jī)，有分離型S型四輥壓延機(jī)和傳統(tǒng)型S型四輥壓延機(jī)兩種結(jié)構(gòu)類型。如圖21所示。兩種類型的壓延形式，在實(shí)際生產(chǎn)中都有使用，而且我國早期進(jìn)口和使用的都是傳統(tǒng)型的壓延形式，隨后開發(fā)使用了分離型S型的輥的形式，這種形式實(shí)際上由兩臺兩輥壓延機(jī)組合而成。不論何種形式壓延機(jī)，為提高壓延精度，均設(shè)有輥筒軸交叉裝置和軸承預(yù)負(fù)荷定位裝置。

鋼絲簾布壓延機(jī)的設(shè)計壓延速度為4～40 m/min，遠(yuǎn)低于纖維簾布壓延機(jī)的速度。鋼絲簾布壓延機(jī)同樣采用每個輥筒獨(dú)立直流驅(qū)動系統(tǒng)，因此輥筒速比可以在0.5～1之間實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。

鋼絲簾布壓延機(jī)常用的規(guī)格有：Φ450×1000、Φ450×1200、Φ500×1300、Φ560×1240等。單層膠片壓延厚度1.2～3 mm，壓延區(qū)最大張力為20 kN。

圖21 兩種鋼絲簾布壓延形式

也有企業(yè)要求一臺壓延機(jī)具有兩種用途：既可壓延鋼絲簾布，也可壓延纖維簾布，這在某種情況可以減少設(shè)備投資，但在實(shí)際生產(chǎn)中用者不多，對于大型輪胎企業(yè)不適合使用。

幾種規(guī)格鋼絲簾布壓延機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表10所示。

表10 鋼絲簾布壓延機(jī)主要技術(shù)能數(shù)

5.2.3 鋼絲簾布壓延機(jī)供膠

鋼絲簾布壓延機(jī)的熱煉供膠與纖維簾布壓延機(jī)的熱煉供膠類似。用開煉機(jī)熱煉供膠和銷釘冷喂料擠出機(jī)熱煉供膠均可。用開煉機(jī)熱煉供膠時，用兩臺XK-550開機(jī)進(jìn)行粗煉，另兩臺XK-550開煉機(jī)分別用作細(xì)煉和供膠。粗煉、細(xì)煉和供膠的輥筒溫度為40～50℃。供膠膠料溫度為(80±5)℃。供膠溫度隨鋼絲簾布壓延工藝不同而有所不同，因此最高供膠溫度可達(dá)（100±5）℃。

當(dāng)采用銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)給鋼絲簾布壓延機(jī)熱煉供膠時，同樣配用兩臺Φ200×12D擠出機(jī)，每臺擠出機(jī)負(fù)責(zé)一個輥距的供膠。

不論是用開煉機(jī)供膠還是用擠出機(jī)供膠，供膠輸送帶上必須裝設(shè)金屬探測器，以免金屬雜質(zhì)進(jìn)入壓延作業(yè)，影響壓延質(zhì)量，或致?lián)p壞機(jī)器。

5.2.4 聯(lián)動裝置

鋼絲簾布壓延聯(lián)動裝置由前、后輔機(jī)組成。前輔機(jī)包括錠子房、鋼絲導(dǎo)開裝置、接頭機(jī)、整經(jīng)裝置等組成。后輔機(jī)由過張力保護(hù)及張力控制器、冷卻裝置、卷取貯布器、卷取喂料裝置、自動切割裝置及卷取裝置等組成。機(jī)組設(shè)有4個張力區(qū)段：。每根鋼絲的導(dǎo)開張力為12～15 N，壓延張力按每根鋼絲20～30 N計算，簾布貯存架的最小張力為1000 N。

鋼絲簾線錠子房是生產(chǎn)線中非常重要的部分，它要求：

（1）生產(chǎn)鋼絲簾布用的鋼絲錠子送入錠子房時包裝必須完好無損，每個包裝內(nèi)有干燥劑1 kg，存放時間在12個月以內(nèi)。

（2）錠子房空調(diào)條件：錠子房溫度必須高于室外溫度2～3℃，相對濕度≤50%。

（3）鋼絲錠子送入錠子房存放24 h以上方可使用。

（4）鋼絲簾線不得長時間暴露在錠子房內(nèi)，鋼絲簾線表面不得有氧化現(xiàn)象或銹跡。

5.2.5 鋼絲簾布膠料

子午線輪胎鋼絲簾布膠料必須具有較高的拉伸強(qiáng)度。耐疲勞、耐熱和抗老化性能。為此，胎體鋼絲簾布以用天然橡膠為主，兼用槽法炭黑和高耐磨爐黑作為補(bǔ)強(qiáng)填充料，且用量較多。

鋼絲帶束層膠料以天然橡膠為主，加用適量順丁橡膠，配以高耐磨爐黑。

為改善膠料與鋼絲簾線的黏合性能，膠料必須加入鈷鹽增黏體系或間甲白增黏體系，或二者并用，取長補(bǔ)短。