國(guó)際橡膠輪胎行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

楊浩明，蘇念英，孫保燕

（1.桂林市科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，廣西 桂林541002；2.桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林541004）

近20年來，我國(guó)輪胎行業(yè)高速增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)輪胎分會(huì)統(tǒng)計(jì)，在2012年43家主要輪胎企業(yè)，銷售收入達(dá)2 056億元人民幣，輪胎總產(chǎn)量3.255億條，其中子午線輪胎2.870億條，子午化率88.2%，輪胎出口實(shí)現(xiàn)出口交貨值718億元，出口交貨量為1.39億條[1]。在2012年度世界輪胎75強(qiáng)中，進(jìn)入排名的中國(guó)大陸企業(yè)有26家，中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)5家，中國(guó)共有31家企業(yè)進(jìn)入榜單。此外，在75強(qiáng)中，有17家外資在中國(guó)設(shè)有獨(dú)資/合資企業(yè)，那么75強(qiáng)中共有48家公司在中國(guó)生產(chǎn)輪胎[2]，中國(guó)處于世界輪胎業(yè)的“軀干國(guó)”地位，消耗了大量的能源和材料。應(yīng)該看到，我國(guó)雖然是輪胎生產(chǎn)大國(guó)，近幾年輪胎行業(yè)技術(shù)水平也得到了提升，輪胎子午化率大幅提高，代表輪胎業(yè)高端技術(shù)水平的全鋼工程巨胎已經(jīng)能夠國(guó)產(chǎn)化，但是我國(guó)目前輪胎生產(chǎn)基本處于模仿為主，自主創(chuàng)新、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品很少，國(guó)內(nèi)輪胎工業(yè)與國(guó)際輪胎工業(yè)在技術(shù)上還有較大的差距。因此，在世界科技經(jīng)濟(jì)一體化，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的大背景下，中國(guó)要想從世界輪胎業(yè)的“軀干國(guó)”成為世界輪胎業(yè)的“首腦國(guó)”，必須依靠科技進(jìn)步，走創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展道路。摸準(zhǔn)國(guó)際輪胎行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，有助于推動(dòng)向建設(shè)輪胎強(qiáng)國(guó)目標(biāo)邁進(jìn)。

1 國(guó)際輪胎行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 輪胎產(chǎn)品發(fā)展?fàn)顩r

世界上各大公司都十分清楚，要想提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，只有依靠科技進(jìn)步，加快新產(chǎn)品的開發(fā)，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)市場(chǎng)的制高點(diǎn)。因此，市場(chǎng)上新品種輪胎大量涌現(xiàn)。僅以進(jìn)入90年代以來研究的輪胎新品種為例，就有綠色輪胎、防水滑輪胎、超輕量輪胎、超高里程輪胎、跑氣保用輪胎、智能輪胎及彩色輪胎等輪胎的出現(xiàn)。這不僅說明輪胎市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)比以前更趨激烈，還充分說明世界各大輪胎公司加大了科技的投入，增強(qiáng)了開發(fā)新產(chǎn)品的能力。同時(shí)隨著新產(chǎn)品的開發(fā)，新材料的應(yīng)用也有所突破。如固特異開發(fā)應(yīng)用綜合性能優(yōu)異的新品種合成膠─SIBR(苯乙烯一異戊二烯一丁二烯三元共聚物)就是合成橡膠發(fā)展中的一項(xiàng)重大技術(shù)突破，這種橡膠已應(yīng)用于其開發(fā)的防水滑輪胎等新型輪胎的胎面。另外，應(yīng)用于跑氣保用輪胎胎體的超細(xì)高強(qiáng)度鋼絲簾線，打破了轎車輪胎胎體不能使用鋼絲簾線的禁區(qū)，這又是一項(xiàng)重大突破。

1.2 輪胎制造技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

近幾年，米其林、固特異等世界輪胎大公司，突破傳統(tǒng)輪胎生產(chǎn)技術(shù)，研究開發(fā)了全自動(dòng)輪胎生產(chǎn)技術(shù)，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且節(jié)省占地面積。目前公諸于世的有：

（1）法國(guó)米其林公司C3M技術(shù)。C3M是Command＋Control＋Communication＆Manufacture的 縮寫，亦即“指揮＋控制＋通訊＆制造一體化系統(tǒng)”。

該技術(shù)可節(jié)省基本建設(shè)投資的50%，減少原材料損耗90%。C3M技術(shù)包含五項(xiàng)創(chuàng)新內(nèi)容：連續(xù)低溫混煉、直接擠出橡膠部件、成型鼓上編織/纏繞骨架層、預(yù)硫化環(huán)狀胎面及輪胎電熱硫化。

（2）美國(guó)固特異公司IMPACT技術(shù)。IMPACT是Integrated Manufacturing Precision Asse mbly Cellular Technology的縮寫，亦即“集成加工精密成型單元技術(shù)”。該技術(shù)與現(xiàn)有生產(chǎn)線兼容，產(chǎn)品一致性達(dá)到100%。IMPACT技術(shù)有四大要素（又稱4大單元），即熱成型機(jī)，改進(jìn)控制技術(shù)，自動(dòng)化材料輸送，單元式制造。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)的最大特點(diǎn)是加工精度可提高43%，產(chǎn)品一致性達(dá)到100%，提高生產(chǎn)效率70%，裁減用工42%，降低成本20%，減少庫(kù)存50%，節(jié)約原材料15%，縮短硫化時(shí)間20%。

（3）日本普利司通公司BIRD技術(shù)。BIRD是Bridgestone Innovative Rational Development的縮寫，亦即“普利司通發(fā)明的合理改進(jìn)”，填補(bǔ)了全自動(dòng)檢查輪胎成品外觀的空白。BIRD技術(shù)包含：ATMSS系統(tǒng)，即從部件到硫化的自動(dòng)化制造系統(tǒng)；AIMS系統(tǒng)，即對(duì)輪胎成品實(shí)施外觀檢查的自動(dòng)化檢查系統(tǒng)；FOA系統(tǒng)，即對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

BIRD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積減少25%~30%；生產(chǎn)規(guī)模小型化，盈虧平衡點(diǎn)向下移動(dòng)10個(gè)百分點(diǎn)；適合小批量生產(chǎn)，工廠節(jié)能40%，有利于環(huán)保。

（4）德國(guó)大陸輪胎公司MMP技術(shù)。MMP是Modular Manufacturing Process的縮寫，亦即“積木式成型法”。與傳統(tǒng)工藝技術(shù)相比，MMP技術(shù)的最大特點(diǎn)是創(chuàng)造出一種貼近市場(chǎng)的新型生產(chǎn)模式，而且可降低生產(chǎn)成本60%。

該技術(shù)的最大特點(diǎn)是：“基本構(gòu)件生產(chǎn)廠＋總裝廠”的新模式。平臺(tái)（基本構(gòu)件生產(chǎn)廠）設(shè)在勞動(dòng)力成本低的地區(qū)，利于降低生產(chǎn)成本；衛(wèi)星廠（總裝廠）設(shè)在技術(shù)發(fā)達(dá)的地區(qū)或處于市場(chǎng)戰(zhàn)略位置的地區(qū)，一來保障產(chǎn)品品質(zhì)，二來達(dá)到成品市場(chǎng)就地供貨的目的。

（5）意大利倍耐力公司MIRS技術(shù)。MIRS是Modular Integrated Robotized System的縮寫，亦即“積木式集成自動(dòng)化系統(tǒng)”。該技術(shù)只有3道工序，使得盈虧平衡下移88個(gè)百分點(diǎn)。

MIRS技術(shù)的核心是：以成型鼓為中心，組織生產(chǎn)；多組擠出機(jī)配合遙控機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)膠料擠出到成型鼓直接成型；用胎坯氣密層代替膠囊進(jìn)行硫化，亦即無膠囊硫化。MIRS技術(shù)優(yōu)勢(shì)：工廠占地面積縮小80%，基建投資下降15%；生產(chǎn)工序由4道變?yōu)?道，成本節(jié)約25%，生產(chǎn)效率提高80%；盈虧平衡點(diǎn)由3 200條輪胎下降到375條，相當(dāng)于下移了88個(gè)百分點(diǎn)。

（6）英屬維爾京群島三海公司CCC技術(shù)。CCC是Continuous Cold Compounding的縮寫，亦即“低溫連續(xù)混煉成型技術(shù)”，可實(shí)現(xiàn)從混煉到胎坯纏繞成型全程低溫自動(dòng)化操作。

CCC技術(shù)的精華集中體現(xiàn)在：連續(xù)低溫混煉；擠出機(jī)群構(gòu)成供料生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)膠料擠出到成型鼓直接成型。

（7）日本橫濱/東洋公司不二精工輪胎新工法。該方法的精髓在于不需要壓延，即纏繞式胎面、胎胚從成型鼓直接進(jìn)入硫化。主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)：省略掉常規(guī)的臉部壓延/鋼絲圈纏繞設(shè)備，生產(chǎn)線縮短，硫化前胎胚零庫(kù)存，工廠占地面積大大縮小。

上述這些技術(shù)各有不同特點(diǎn)，但都對(duì)現(xiàn)在的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝有了新的變革，大大節(jié)省了能源，提高了生產(chǎn)效率和輪胎品質(zhì)水平，已從布點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)入到全面產(chǎn)業(yè)化時(shí)期，而我國(guó)在這方面的技術(shù)仍處于空白，差距相當(dāng)大。

1.3 輪胎設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r

除高端制造技術(shù)有很大的發(fā)展外，輪胎設(shè)計(jì)理論與方法的也有很大進(jìn)展。由于有限元分析方法[3]和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，已由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論發(fā)展到許多新的設(shè)計(jì)理論和方法，如RCOT理論、DSOC-S理論、DSOC-T理論、SCL理論、CSSOT理論、GUTT理論等，將輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)階段推向數(shù)學(xué)化、理論化階段，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念更新，設(shè)計(jì)深度的跨越。

我國(guó)也開展了這方面的研究工作，并取得一定進(jìn)展，但基礎(chǔ)軟件是引進(jìn)的。同時(shí)在預(yù)測(cè)技術(shù)通過試驗(yàn)驗(yàn)證方面還很缺乏。

2 國(guó)際輪胎行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 新材料方面

重點(diǎn)研發(fā)環(huán)保型、高強(qiáng)度輕質(zhì)型、可回收型材料。如具有低滾動(dòng)阻力的高乙烯基聚丁二烯、反式異戊二烯等合成橡膠，芳綸、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維等高性能增強(qiáng)纖維，符合歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保輪胎材料。

2.2 輪胎新產(chǎn)品方面

輪胎新產(chǎn)品方面的研究主要集中在以下幾種：

（1）智能輪胎。智能輪胎通常具有以下一項(xiàng)或多項(xiàng)功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎充氣壓力；通過植入射頻標(biāo)識(shí)（RFID），可追溯記錄從制造到使用的全過程；自動(dòng)補(bǔ)充輪胎內(nèi)壓；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎溫升；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的受力、變形，向汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供信息。

（2）安全輪胎。這里指的是“跑氣保用輪胎”，有如下幾種：自體支撐式安全輪胎，加物支撐式安全輪胎，自體支撐+加物支撐式安全輪胎，自封式安全輪胎，活節(jié)式輪胎；防水滑輪胎，冬用輪胎。

（3）綠色輪胎。綠色輪胎是指可降低油耗并可減少汽車廢氣排放量的輪胎。綠色輪胎技術(shù)主要從選擇合適的膠種和配合劑改進(jìn)胎面膠配方入手，再輔以減薄胎體、優(yōu)化輪胎輪廓等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段，達(dá)到降低輪胎滾動(dòng)阻力的目的。

（4）仿生輪胎。其指模仿動(dòng)物腳、爪、巢穴等形態(tài)的不同賦予輪胎不同的功能：如：速度、抓著力、制動(dòng)、耐久性、彈跳力、變向性、防爆性等。仿生輪胎，就是利用動(dòng)物的腳、巢穴等結(jié)構(gòu)部位特性和運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究成果，應(yīng)用于輪胎的設(shè)計(jì)思想和理念而研發(fā)的輪胎。如仿生學(xué)花紋防滑輪胎、仿生學(xué)蜂窩結(jié)構(gòu)防爆輪胎、沙漠仿生輪胎、仿生學(xué)低阻力輪胎等等。

（5）低噪音輪胎。其指通過減少輪胎表面的振動(dòng)，胎面塊狀花紋的振動(dòng)以及輪胎與路面間氣孔所產(chǎn)生的共振，降低輪胎行駛時(shí)的噪音。其主要技術(shù)是材料改進(jìn)、花紋設(shè)計(jì)等。

2.3 輪胎膠料配方方面

向“數(shù)碼配方”技術(shù)發(fā)展。采用“數(shù)碼配方”技術(shù)，可根據(jù)輪胎的不同要求，迅速開發(fā)出精致的材料配方，提高效率。采用“數(shù)碼配方”技術(shù)的輪胎，預(yù)計(jì)可減少滾動(dòng)阻力10%左右，降低燃料費(fèi)用。

2.4 廢舊輪胎回收利用

目前全世界每年有15億條輪胎報(bào)廢，其中北美大約有4億條，西歐有近2億條，日本有1億條。如何將廢舊輪胎資源化、減量化、無害化，不僅關(guān)系到環(huán)境保護(hù)這個(gè)重要的社會(huì)問題，而且還關(guān)系到持續(xù)發(fā)展這一全球性的戰(zhàn)略問題。

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，世界各國(guó)紛紛積極開辟?gòu)U舊輪胎綜合利用新途徑。尤其是近些年來，公眾的環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，利用廢舊資源培育新型產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展成了世界各國(guó)的共識(shí)。目前廢舊輪胎的綜合利用途徑有翻新、原形改制、熱能利用、熱分解、再生膠、膠粉、改性等。

2.5 輪胎制造機(jī)械方面

改變傳統(tǒng)的輪胎生產(chǎn)工藝，橡膠機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)集成化、聯(lián)動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，輪胎制造系統(tǒng)逐步往物聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，以保證質(zhì)量、提高效率、減少能耗、降低成本。

輪胎檢測(cè)向傳感—數(shù)字化方向發(fā)展，并逐步開展壽命設(shè)計(jì)。

隨著人們對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重視，輪胎制造機(jī)械行業(yè)也在開始逆向物流的研發(fā)，把原材料的利用率發(fā)揮到極致。

3 結(jié)束語

當(dāng)今科技日新月異，技術(shù)信息海量。本文通過分析國(guó)際輪胎行業(yè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，總結(jié)歸納了國(guó)際輪胎行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為輪胎行業(yè)研究人員和制造商，跟蹤世界科技前沿，把握技術(shù)研究方向，開發(fā)科技新產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率，降低能耗和成本，提供依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

[1]中國(guó)橡膠網(wǎng).中國(guó)輪胎行業(yè)過了個(gè)“微漲”年[EB/OL].http://news.cria.org.cn/2/12944.html.2012-02-19.

[2]中國(guó)橡膠網(wǎng).2012年度世界輪胎75強(qiáng)榜單出爐[EB/OL].http://news.cria.org.cn/2/10366.html.2012-09-05.

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[9]楊衛(wèi)民.輪胎設(shè)計(jì)與制造工藝創(chuàng)新的發(fā)展方向[J].輪胎工業(yè)，2012，32（9）：515-521.