汽车是我们日常的一种代步工具，安装在汽车上的轮胎对我们来说是见惯不怪的存在，实际上人类制造和使用车轮已经有6000多年的历史，某种程度上说，车轮的出现是改变了人类文明的进程，而在车轮上安装可充气的橡胶轮胎不过是一百多年前的事情。作为唯一与地面接触的汽车零部件，轮胎质量的好坏直接决定着汽车司乘人员的安全，而轮胎的质量与其生产设备、技术密不可分。桂林橡胶设计院有限公司是一家长期从事设计生产轮胎制造设备的企业，由其牵头推进的“高性能子午线轮胎关键挤出技术装备及产业化”项目，获得了2022年度广西科学技术进步奖一等奖，这一科研成果将助推中国轮胎产品走向世界先进行列。
1895年，全球轮胎行业先驱米其林，将充气轮胎技术应用于汽车领域，推动了汽车产业技术的升级。1946年，米其林公司发明了子午线轮胎，使得汽车轮胎的使用寿命得到大幅提高，这给轮胎和汽车业带来了革命性的推动，也让子午线轮胎成为现今在汽车领域中使用最普遍的轮胎。
随着经济社会发展，我国已经成为全球轮胎消耗大国，同时也是最大的轮胎生产国和出口国，轮胎的产量已经占全球1/3以上。
即便已经成为轮胎制造大国，但我们面临着高端产品严重依赖进口的发展瓶颈。高性能子午线轮胎的胎面、胎侧等重要半制品，尤其是时速高达150公里/小时以上的轿车轮胎的胎面、胎侧的半制品的自主研发，才能为中国轮胎产业的可持续发展注入动力。
高性能轮胎是指具有较低的滚动阻力，滑行时间与滑行距离更长，燃油经济性更佳，高速行驶下轮胎生热更低与更安全，胎面耐磨性强，且耐刺扎不易爆胎，缓和不平路面冲击性能高，胎噪低，良好路面抓着性能、制动性能和操纵稳定性较好等特点的轮胎。
为了提高轮胎的耐磨性能，胎面层的胶料中使用了白炭黑来代替以往常规使用的炭黑。但这一改进又导致了新的问题出现。由于白炭黑的导电性比较差，加入白炭黑的轮胎在长期高速转动过程中容易积累静电，当静电累积到一定电容量时，静电通过轮毂传导到汽车的电气仪表上，容易造成汽车的电气控制的失灵。轮胎工程师通过在胎面胶上嵌入一种导电胶材料，这种方案可以有效地解决白炭黑胶料导电的问题，而嵌入的这种导电材料，欧美国家的轮胎企业称之为“导电胶”，中国轮胎企业目前也在仿效，国内称这种胶料叫“烟囱胶”。
目前，“烟囱胶”一类的导电胶嵌入工艺已在国际著名的轮胎企业中得到了广泛应用，米其林、普利司通、倍耐力、固特异等轮胎企业均已实现了规范化生产。这项工艺引发了高性能轮胎制造设备的又一次技术革新，对轮胎生产中的关键设备——橡胶挤出设备提出了更高的要求。
由于轮胎行业现在最成功地解决轮胎导电性能的工艺方法是采用“烟囱法”胎面生产轮胎，这就对生产胎面部件的复合挤出机提出了可以生产“烟囱胶”的结构要求，但对我们橡胶挤出机来说，这个高要求不仅仅是为了解决“烟囱胶”的嵌入问题。
为了提高轮胎的湿抓着力，越来越多的胎面设计采用了不对称花纹结构，左右胎面分别侧重于提高湿抓着性能和耐磨性能，因此胶料配方并不完全相同。此外，为了降低轮胎胎面的生产成本，以往单层胎面的设计结构越来越多地被双层胎面结构所取代。日益复杂的轮胎加工制造工艺、越来越多的胎面胶料种类，对于橡胶挤出机的要求也越来越高。
橡胶挤出机又称压出机，是橡胶制品生产中重要的工艺设备之一。在橡胶工业胶料加工成型过程中，挤出机用途非常广泛，可以加工制造各种条状的、管状的，还有棒状、板状以及各种异型橡胶材料。我们所研发生产的橡胶挤出机主要面向国内外各大轮胎生产企业，用于轮胎胎面的生产。
橡胶挤出机的最大优点是可以实现连续化生产，前后形成一条加工效率高的生产线。近些年来，随着橡胶制品结构的复杂和性能的多样化，橡胶挤出机已由单螺杆升级至多螺杆的结构工艺，多层复合挤出机已成为业内的主流机型。
此外，随着子午线轮胎制造技术的迅速发展,特别是乘用轮胎绿色低碳环保的市场要求，轮胎半制品部件中的胎面和胎侧设计不同部位的层级越来越多，从简单的单胶种逐步演变到现在的几种胶料不同层级布置。
目前，世界顶尖轮胎生产企业已开始倾向于使用五种不同胶料机内复合挤出，以得到性能更优的胎面部件，来满足高性能轮胎高耐磨性、湿抓着力要求。桂林橡胶设计院有限公司长期深耕国产橡胶挤出机设备，不断消化吸收国外先进技术，紧跟轮胎技术研究最新方向，瞄准市场需求，积极参与技术竞争，积极研发具有自主知识产权的五复合橡胶挤出机组技术突破路线。
这是正在装配的一台五复合橡胶挤出生产线，它的总长度已经超过了65米，是高端轮胎的半制品部件制备的核心装备，也是高端绿色轮胎最先进最关键的生产工艺装备，主要用于多种橡胶的加工、复合、定型。
该设备可将五种不同配方的胶料，经过销钉挤出机的塑化和输送，在一定的工艺温度和压力下，在复合挤出机头内按断面结构设计的形状和尺寸要求完成机内复合并经口型在线连续成型挤出。
生产线工作时，五种胶料分别放入五个管道，在高温高压的环境下，经过挤压、剪切、混炼、生热、塑化等环节，胶料原有分子链被打破，由原来有弹性的固体最终在机头处混合成为半流体的物质。整个过程是在有限空间内进行，如何在此条件下确保产品断面结构的定型挤出，需要研发团队克服如受限空间多通道构造、复杂交变应力、温度场影响技术难题以及复杂工况及受限空间工艺装备的加工及装配技术等几大技术难题。
在实际生产中，各家企业的轮胎产品从橡胶组成的成分到粘度比例等各个参数都不一样。挤出机的核心部件——螺杆，直径从45毫米到250毫米共有7种规格，不同的轮胎生产企业有不同的螺杆排列组合要求。此外，不同的客户对同一种挤出机的压力、温度的要求也不一样。以上的各种要求就形成了挤出机设计生产上的多重变量，设计难度十分巨大。研发团队依靠长期实践中积累的丰富经验和精准的计算方法，解决了这些变量带来的问题，攻克了挤出机设计上的头号难题。
另外，在实际生产中，为节约成本会通过设计模型来核验参数，但因各种不同胶料流体的粘度、压力、温度、流速等数据积累不足，使得设计模型无法兼顾所有的材料参数，就可能造成模型失真，进而失去对生产线的指导意义，所生产的产品也就达不到质量要求。面对这一难题，研发团队在自身积累了大量丰富的流体样本数据基础上，对设计模型进行优化，使其能真正发挥作用。
在对设计模型没有优化之前，我们只能在生产线上进行调试，这需要大量的时间才能得到合格的产品，优化以后就可以在模型上进行仿真设计，调试的时间减少了三分之二，大幅提高了生产效率，节约了大量成本。
复合橡胶挤出机挤出的复合胶料制品能满足尺寸精度、工艺温度以及密封性能等工艺要求，其核心发明专利“五复合橡胶挤出机头”首创双重锁紧保障设计和基于橡胶黏弹特性的分型面及流道型腔设计等技术，解决了绿色轮胎胎面设计制造中几大关键技术难题，保障了关键胎面部件满足高耐磨性、抗滚动阻力、抗湿滑能力的工艺需求。该设备的研制成功填补了国内高端轮胎领域的该项技术空白，提升了国产轮胎的质量，助力中国民族品牌轮胎走向世界。
五复合橡胶挤出机组是我国当前最高端的橡胶挤出设备，是生产高性能绿色轮胎的核心装备，其中全钢五复合橡胶挤出机组属全球首创。设备已广泛应用于法国米其林、杭州中策等国际及国内头部企业全球工厂，并由此带动了挤出装备系列产品创造了全球出货量第一名、销售额第二名的业绩，国内市场占有率达到了65%，是国内的同行业第一名。截至到2021年末，该科技成果转化累计完成销售182台套，新增销售额15亿元，其中出口额有6.5亿元，新增利润2.7亿元。
桂林橡胶设计院有限公司从事橡胶加工专用设备研发设计40多年，研发的五复合橡胶挤出机组项目获得了第七届中国工业大奖提名奖，第六届自治区主席质量奖以及2022年度广西科学技术进步奖一等奖等荣誉。一直以来，他们不断推进关键核心技术自主创新，积极参与制订国际技术评价标准，使他们在技术上实现了从“跟随”到“领跑”，完成了“中国制造”到“中国创造”的华丽转身。
广西卫视
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