國際橡膠輪胎行業技術發展趨勢分析

楊浩明，蘇念英，孫保燕

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

近20年來，我國輪胎行業高速增長。據中國橡膠工業協會輪胎分會統計，在2012年43家主要輪胎企業，銷售收入達2 056億元人民幣，輪胎總產量3.255億條，其中子午線輪胎2.870億條，子午化率88.2%，輪胎出口實現出口交貨值718億元，出口交貨量為1.39億條[1]。在2012年度世界輪胎75強中，進入排名的中國大陸企業有26家，中國臺灣企業5家，中國共有31家企業進入榜單。此外，在75強中，有17家外資在中國設有獨資/合資企業，那么75強中共有48家公司在中國生產輪胎[2]，中國處于世界輪胎業的“軀干國”地位，消耗了大量的能源和材料。應該看到，我國雖然是輪胎生產大國，近幾年輪胎行業技術水平也得到了提升，輪胎子午化率大幅提高，代表輪胎業高端技術水平的全鋼工程巨胎已經能夠國產化，但是我國目前輪胎生產基本處于模仿為主，自主創新、自主知識產權產品很少，國內輪胎工業與國際輪胎工業在技術上還有較大的差距。因此，在世界科技經濟一體化，競爭日趨激烈的大背景下，中國要想從世界輪胎業的“軀干國”成為世界輪胎業的“首腦國”，必須依靠科技進步，走創新驅動的發展道路。摸準國際輪胎行業的技術發展趨勢，有助于推動向建設輪胎強國目標邁進。

1 國際輪胎行業技術發展現狀

1.1 輪胎產品發展狀況

世界上各大公司都十分清楚，要想提高市場競爭能力，只有依靠科技進步，加快新產品的開發，才能在激烈的競爭中占據市場的制高點。因此，市場上新品種輪胎大量涌現。僅以進入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。這不僅說明輪胎市場競爭比以前更趨激烈，還充分說明世界各大輪胎公司加大了科技的投入，增強了開發新產品的能力。同時隨著新產品的開發，新材料的應用也有所突破。如固特異開發應用綜合性能優異的新品種合成膠─SIBR(苯乙烯一異戊二烯一丁二烯三元共聚物)就是合成橡膠發展中的一項重大技術突破，這種橡膠已應用于其開發的防水滑輪胎等新型輪胎的胎面。另外，應用于跑氣保用輪胎胎體的超細高強度鋼絲簾線，打破了轎車輪胎胎體不能使用鋼絲簾線的禁區，這又是一項重大突破。

1.2 輪胎制造技術發展狀況

近幾年，米其林、固特異等世界輪胎大公司，突破傳統輪胎生產技術，研究開發了全自動輪胎生產技術，不僅大大提高了生產效率，而且節省占地面積。目前公諸于世的有：

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

該技術可節省基本建設投資的50%，減少原材料損耗90%。C3M技術包含五項創新內容：連續低溫混煉、直接擠出橡膠部件、成型鼓上編織/纏繞骨架層、預硫化環狀胎面及輪胎電熱硫化。

（2）美國固特異公司IMPACT技術。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”。該技術與現有生產線兼容，產品一致性達到100%。IMPACT技術有四大要素（又稱4大單元），即熱成型機，改進控制技術，自動化材料輸送，單元式制造。

與傳統技術相比，該技術的最大特點是加工精度可提高43%，產品一致性達到100%，提高生產效率70%，裁減用工42%，降低成本20%，減少庫存50%，節約原材料15%，縮短硫化時間20%。

（3）日本普利司通公司BIRD技術。BIRD是Bridgestone Innovative Rational Development的縮寫，亦即“普利司通發明的合理改進”，填補了全自動檢查輪胎成品外觀的空白。BIRD技術包含：ATMSS系統，即從部件到硫化的自動化制造系統；AIMS系統，即對輪胎成品實施外觀檢查的自動化檢查系統；FOA系統，即對整個體系進行實時監測的網絡系統。

BIRD技術的優勢在于：生產線結構緊湊，占地面積減少25%~30%；生產規模小型化，盈虧平衡點向下移動10個百分點；適合小批量生產，工廠節能40%，有利于環保。

（4）德國大陸輪胎公司MMP技術。MMP是Modular Manufacturing Process的縮寫，亦即“積木式成型法”。與傳統工藝技術相比，MMP技術的最大特點是創造出一種貼近市場的新型生產模式，而且可降低生產成本60%。

該技術的最大特點是：“基本構件生產廠＋總裝廠”的新模式。平臺（基本構件生產廠）設在勞動力成本低的地區，利于降低生產成本；衛星廠（總裝廠）設在技術發達的地區或處于市場戰略位置的地區，一來保障產品品質，二來達到成品市場就地供貨的目的。

（5）意大利倍耐力公司MIRS技術。MIRS是Modular Integrated Robotized System的縮寫，亦即“積木式集成自動化系統”。該技術只有3道工序，使得盈虧平衡下移88個百分點。

MIRS技術的核心是：以成型鼓為中心，組織生產；多組擠出機配合遙控機械手，實現膠料擠出到成型鼓直接成型；用胎坯氣密層代替膠囊進行硫化，亦即無膠囊硫化。MIRS技術優勢：工廠占地面積縮小80%，基建投資下降15%；生產工序由4道變為3道，成本節約25%，生產效率提高80%；盈虧平衡點由3 200條輪胎下降到375條，相當于下移了88個百分點。

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

CCC技術的精華集中體現在：連續低溫混煉；擠出機群構成供料生產線，實現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入硫化。主要技術優勢：省略掉常規的臉部壓延/鋼絲圈纏繞設備，生產線縮短，硫化前胎胚零庫存，工廠占地面積大大縮小。

上述這些技術各有不同特點，但都對現在的傳統生產工藝有了新的變革，大大節省了能源，提高了生產效率和輪胎品質水平，已從布點試驗進入到全面產業化時期，而我國在這方面的技術仍處于空白，差距相當大。

1.3 輪胎設計發展狀況

除高端制造技術有很大的發展外，輪胎設計理論與方法的也有很大進展。由于有限元分析方法[3]和計算機的發展，已由傳統的設計理論發展到許多新的設計理論和方法，如RCOT理論、DSOC-S理論、DSOC-T理論、SCL理論、CSSOT理論、GUTT理論等，將輪胎結構設計從經驗、半經驗階段推向數學化、理論化階段，實現了設計理念更新，設計深度的跨越。

我國也開展了這方面的研究工作，并取得一定進展，但基礎軟件是引進的。同時在預測技術通過試驗驗證方面還很缺乏。

2 國際輪胎行業技術發展趨勢

2.1 新材料方面

重點研發環保型、高強度輕質型、可回收型材料。如具有低滾動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纖維，符合歐洲排放標準的環保輪胎材料。

2.2 輪胎新產品方面

輪胎新產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或多項功能：實時監測輪胎充氣壓力；通過植入射頻標識（RFID），可追溯記錄從制造到使用的全過程；自動補充輪胎內壓；實時監測輪胎溫升；實時監測輪胎的受力、變形，向汽車自動駕駛系統提供信息。

（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。綠色輪胎技術主要從選擇合適的膠種和配合劑改進胎面膠配方入手，再輔以減薄胎體、優化輪胎輪廓等結構設計手段，達到降低輪胎滾動阻力的目的。

（4）仿生輪胎。其指模仿動物腳、爪、巢穴等形態的不同賦予輪胎不同的功能：如：速度、抓著力、制動、耐久性、彈跳力、變向性、防爆性等。仿生輪胎，就是利用動物的腳、巢穴等結構部位特性和運動機理的研究成果，應用于輪胎的設計思想和理念而研發的輪胎。如仿生學花紋防滑輪胎、仿生學蜂窩結構防爆輪胎、沙漠仿生輪胎、仿生學低阻力輪胎等等。

（5）低噪音輪胎。其指通過減少輪胎表面的振動，胎面塊狀花紋的振動以及輪胎與路面間氣孔所產生的共振，降低輪胎行駛時的噪音。其主要技術是材料改進、花紋設計等。

2.3 輪胎膠料配方方面

向“數碼配方”技術發展。采用“數碼配方”技術，可根據輪胎的不同要求，迅速開發出精致的材料配方，提高效率。采用“數碼配方”技術的輪胎，預計可減少滾動阻力10%左右，降低燃料費用。

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，不僅關系到環境保護這個重要的社會問題，而且還關系到持續發展這一全球性的戰略問題。

隨著科學技術進步，世界各國紛紛積極開辟廢舊輪胎綜合利用新途徑。尤其是近些年來，公眾的環境保護意識日益增強，利用廢舊資源培育新型產業，實現經濟可持續性發展成了世界各國的共識。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 輪胎制造機械方面

改變傳統的輪胎生產工藝，橡膠機械設備實現集成化、聯動化、連續化生產，輪胎制造系統逐步往物聯網方向發展，以保證質量、提高效率、減少能耗、降低成本。

輪胎檢測向傳感—數字化方向發展，并逐步開展壽命設計。

隨著人們對循環經濟的重視，輪胎制造機械行業也在開始逆向物流的研發，把原材料的利用率發揮到極致。

3 結束語

當今科技日新月異，技術信息海量。本文通過分析國際輪胎行業技術發展狀況，總結歸納了國際輪胎行業技術發展趨勢，為輪胎行業研究人員和制造商，跟蹤世界科技前沿，把握技術研究方向，開發科技新產品，提高生產效率，降低能耗和成本，提供依據和實踐指導。

[1]中國橡膠網.中國輪胎行業過了個“微漲”年[EB/OL].http://news.cria.org.cn/2/12944.html.2012-02-19.

[2]中國橡膠網.2012年度世界輪胎75強榜單出爐[EB/OL].http://news.cria.org.cn/2/10366.html.2012-09-05.

[3]于清溪.輪胎的綠色特性與發展[J].橡塑技術與裝備，2013，39（1）：21-32.

[4]李正江，姜張華.輪胎噪聲淺析[J].輪胎工業，2012，32（8）：451-454.

[5]王海南.基于高性能輪胎用環氧化反式異戊橡膠的基礎和應用研究[D].青島：青島科技大學，2011.

[6]江畹蘭.用于制造輪胎的新型合成橡膠[J].世界橡膠工業，2013，40（1）：5-9.

[7]王清才，周志峰，李花婷，等.納米粉末橡膠在橡膠中的應用研究進展[J].橡膠工業，2010，57（12）：763-766.

[8]吳 侃，左曙光，吳旭東，等.基于有限元的輪胎自激振動時頻分析[J].計算機仿真，2010，28（2）：368-372.

[9]楊衛民.輪胎設計與制造工藝創新的發展方向[J].輪胎工業，2012，32（9）：515-521.