国际橡胶轮胎行业技术发展趋势分析

杨浩明，苏念英，孙保燕

（1.桂林市科学技术情报研究所，广西 桂林541002；2.桂林电子科技大学，广西 桂林541004）

近20年来，我国轮胎行业高速增长。据中国橡胶工业协会轮胎分会统计，在2012年43家主要轮胎企业，销售收入达2 056亿元人民币，轮胎总产量3.255亿条，其中子午线轮胎2.870亿条，子午化率88.2%，轮胎出口实现出口交货值718亿元，出口交货量为1.39亿条[1]。在2012年度世界轮胎75强中，进入排名的中国大陆企业有26家，中国台湾企业5家，中国共有31家企业进入榜单。此外，在75强中，有17家外资在中国设有独资/合资企业，那么75强中共有48家公司在中国生产轮胎[2]，中国处于世界轮胎业的“躯干国”地位，消耗了大量的能源和材料。应该看到，我国虽然是轮胎生产大国，近几年轮胎行业技术水平也得到了提升，轮胎子午化率大幅提高，代表轮胎业高端技术水平的全钢工程巨胎已经能够国产化，但是我国目前轮胎生产基本处于模仿为主，自主创新、自主知识产权产品很少，国内轮胎工业与国际轮胎工业在技术上还有较大的差距。因此，在世界科技经济一体化，竞争日趋激烈的大背景下，中国要想从世界轮胎业的“躯干国”成为世界轮胎业的“首脑国”，必须依靠科技进步，走创新驱动的发展道路。摸准国际轮胎行业的技术发展趋势，有助于推动向建设轮胎强国目标迈进。

1 国际轮胎行业技术发展现状

1.1 轮胎产品发展状况

世界上各大公司都十分清楚，要想提高市场竞争能力，只有依靠科技进步，加快新产品的开发，才能在激烈的竞争中占据市场的制高点。因此，市场上新品种轮胎大量涌现。仅以进入90年代以来研究的轮胎新品种为例，就有绿色轮胎、防水滑轮胎、超轻量轮胎、超高里程轮胎、跑气保用轮胎、智能轮胎及彩色轮胎等轮胎的出现。这不仅说明轮胎市场竞争比以前更趋激烈，还充分说明世界各大轮胎公司加大了科技的投入，增强了开发新产品的能力。同时随着新产品的开发，新材料的应用也有所突破。如固特异开发应用综合性能优异的新品种合成胶─SIBR(苯乙烯一异戊二烯一丁二烯三元共聚物)就是合成橡胶发展中的一项重大技术突破，这种橡胶已应用于其开发的防水滑轮胎等新型轮胎的胎面。另外，应用于跑气保用轮胎胎体的超细高强度钢丝帘线，打破了轿车轮胎胎体不能使用钢丝帘线的禁区，这又是一项重大突破。

1.2 轮胎制造技术发展状况

近几年，米其林、固特异等世界轮胎大公司，突破传统轮胎生产技术，研究开发了全自动轮胎生产技术，不仅大大提高了生产效率，而且节省占地面积。目前公诸于世的有：

（1）法国米其林公司C3M技术。C3M是Command＋Control＋Communication＆Manufacture的 缩写，亦即“指挥＋控制＋通讯＆制造一体化系统”。

该技术可节省基本建设投资的50%，减少原材料损耗90%。C3M技术包含五项创新内容：连续低温混炼、直接挤出橡胶部件、成型鼓上编织/缠绕骨架层、预硫化环状胎面及轮胎电热硫化。

（2）美国固特异公司IMPACT技术。IMPACT是Integrated Manufacturing Precision Asse mbly Cellular Technology的缩写，亦即“集成加工精密成型单元技术”。该技术与现有生产线兼容，产品一致性达到100%。IMPACT技术有四大要素（又称4大单元），即热成型机，改进控制技术，自动化材料输送，单元式制造。

与传统技术相比，该技术的最大特点是加工精度可提高43%，产品一致性达到100%，提高生产效率70%，裁减用工42%，降低成本20%，减少库存50%，节约原材料15%，缩短硫化时间20%。

（3）日本普利司通公司BIRD技术。BIRD是Bridgestone Innovative Rational Development的缩写，亦即“普利司通发明的合理改进”，填补了全自动检查轮胎成品外观的空白。BIRD技术包含：ATMSS系统，即从部件到硫化的自动化制造系统；AIMS系统，即对轮胎成品实施外观检查的自动化检查系统；FOA系统，即对整个体系进行实时监测的网络系统。

BIRD技术的优势在于：生产线结构紧凑，占地面积减少25%~30%；生产规模小型化，盈亏平衡点向下移动10个百分点；适合小批量生产，工厂节能40%，有利于环保。

（4）德国大陆轮胎公司MMP技术。MMP是Modular Manufacturing Process的缩写，亦即“积木式成型法”。与传统工艺技术相比，MMP技术的最大特点是创造出一种贴近市场的新型生产模式，而且可降低生产成本60%。

该技术的最大特点是：“基本构件生产厂＋总装厂”的新模式。平台（基本构件生产厂）设在劳动力成本低的地区，利于降低生产成本；卫星厂（总装厂）设在技术发达的地区或处于市场战略位置的地区，一来保障产品品质，二来达到成品市场就地供货的目的。

（5）意大利倍耐力公司MIRS技术。MIRS是Modular Integrated Robotized System的缩写，亦即“积木式集成自动化系统”。该技术只有3道工序，使得盈亏平衡下移88个百分点。

MIRS技术的核心是：以成型鼓为中心，组织生产；多组挤出机配合遥控机械手，实现胶料挤出到成型鼓直接成型；用胎坯气密层代替胶囊进行硫化，亦即无胶囊硫化。MIRS技术优势：工厂占地面积缩小80%，基建投资下降15%；生产工序由4道变为3道，成本节约25%，生产效率提高80%；盈亏平衡点由3 200条轮胎下降到375条，相当于下移了88个百分点。

（6）英属维尔京群岛三海公司CCC技术。CCC是Continuous Cold Compounding的缩写，亦即“低温连续混炼成型技术”，可实现从混炼到胎坯缠绕成型全程低温自动化操作。

CCC技术的精华集中体现在：连续低温混炼；挤出机群构成供料生产线，实现胶料挤出到成型鼓直接成型。

（7）日本横滨/东洋公司不二精工轮胎新工法。该方法的精髓在于不需要压延，即缠绕式胎面、胎胚从成型鼓直接进入硫化。主要技术优势：省略掉常规的脸部压延/钢丝圈缠绕设备，生产线缩短，硫化前胎胚零库存，工厂占地面积大大缩小。

上述这些技术各有不同特点，但都对现在的传统生产工艺有了新的变革，大大节省了能源，提高了生产效率和轮胎品质水平，已从布点试验进入到全面产业化时期，而我国在这方面的技术仍处于空白，差距相当大。

1.3 轮胎设计发展状况

除高端制造技术有很大的发展外，轮胎设计理论与方法的也有很大进展。由于有限元分析方法[3]和计算机的发展，已由传统的设计理论发展到许多新的设计理论和方法，如RCOT理论、DSOC-S理论、DSOC-T理论、SCL理论、CSSOT理论、GUTT理论等，将轮胎结构设计从经验、半经验阶段推向数学化、理论化阶段，实现了设计理念更新，设计深度的跨越。

我国也开展了这方面的研究工作，并取得一定进展，但基础软件是引进的。同时在预测技术通过试验验证方面还很缺乏。

2 国际轮胎行业技术发展趋势

2.1 新材料方面

重点研发环保型、高强度轻质型、可回收型材料。如具有低滚动阻力的高乙烯基聚丁二烯、反式异戊二烯等合成橡胶，芳纶、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维等高性能增强纤维，符合欧洲排放标准的环保轮胎材料。

2.2 轮胎新产品方面

轮胎新产品方面的研究主要集中在以下几种：

（1）智能轮胎。智能轮胎通常具有以下一项或多项功能：实时监测轮胎充气压力；通过植入射频标识（RFID），可追溯记录从制造到使用的全过程；自动补充轮胎内压；实时监测轮胎温升；实时监测轮胎的受力、变形，向汽车自动驾驶系统提供信息。

（2）安全轮胎。这里指的是“跑气保用轮胎”，有如下几种：自体支撑式安全轮胎，加物支撑式安全轮胎，自体支撑+加物支撑式安全轮胎，自封式安全轮胎，活节式轮胎；防水滑轮胎，冬用轮胎。

（3）绿色轮胎。绿色轮胎是指可降低油耗并可减少汽车废气排放量的轮胎。绿色轮胎技术主要从选择合适的胶种和配合剂改进胎面胶配方入手，再辅以减薄胎体、优化轮胎轮廓等结构设计手段，达到降低轮胎滚动阻力的目的。

（4）仿生轮胎。其指模仿动物脚、爪、巢穴等形态的不同赋予轮胎不同的功能：如：速度、抓着力、制动、耐久性、弹跳力、变向性、防爆性等。仿生轮胎，就是利用动物的脚、巢穴等结构部位特性和运动机理的研究成果，应用于轮胎的设计思想和理念而研发的轮胎。如仿生学花纹防滑轮胎、仿生学蜂窝结构防爆轮胎、沙漠仿生轮胎、仿生学低阻力轮胎等等。

（5）低噪音轮胎。其指通过减少轮胎表面的振动，胎面块状花纹的振动以及轮胎与路面间气孔所产生的共振，降低轮胎行驶时的噪音。其主要技术是材料改进、花纹设计等。

2.3 轮胎胶料配方方面

向“数码配方”技术发展。采用“数码配方”技术，可根据轮胎的不同要求，迅速开发出精致的材料配方，提高效率。采用“数码配方”技术的轮胎，预计可减少滚动阻力10%左右，降低燃料费用。

2.4 废旧轮胎回收利用

目前全世界每年有15亿条轮胎报废，其中北美大约有4亿条，西欧有近2亿条，日本有1亿条。如何将废旧轮胎资源化、减量化、无害化，不仅关系到环境保护这个重要的社会问题，而且还关系到持续发展这一全球性的战略问题。

随着科学技术进步，世界各国纷纷积极开辟废旧轮胎综合利用新途径。尤其是近些年来，公众的环境保护意识日益增强，利用废旧资源培育新型产业，实现经济可持续性发展成了世界各国的共识。目前废旧轮胎的综合利用途径有翻新、原形改制、热能利用、热分解、再生胶、胶粉、改性等。

2.5 轮胎制造机械方面

改变传统的轮胎生产工艺，橡胶机械设备实现集成化、联动化、连续化生产，轮胎制造系统逐步往物联网方向发展，以保证质量、提高效率、减少能耗、降低成本。

轮胎检测向传感—数字化方向发展，并逐步开展寿命设计。

随着人们对循环经济的重视，轮胎制造机械行业也在开始逆向物流的研发，把原材料的利用率发挥到极致。

3 结束语

当今科技日新月异，技术信息海量。本文通过分析国际轮胎行业技术发展状况，总结归纳了国际轮胎行业技术发展趋势，为轮胎行业研究人员和制造商，跟踪世界科技前沿，把握技术研究方向，开发科技新产品，提高生产效率，降低能耗和成本，提供依据和实践指导。

[1]中国橡胶网.中国轮胎行业过了个“微涨”年[EB/OL].http://news.cria.org.cn/2/12944.html.2012-02-19.

[2]中国橡胶网.2012年度世界轮胎75强榜单出炉[EB/OL].http://news.cria.org.cn/2/10366.html.2012-09-05.

[3]于清溪.轮胎的绿色特性与发展[J].橡塑技术与装备，2013，39（1）：21-32.

[4]李正江，姜张华.轮胎噪声浅析[J].轮胎工业，2012，32（8）：451-454.

[5]王海南.基于高性能轮胎用环氧化反式异戊橡胶的基础和应用研究[D].青岛：青岛科技大学，2011.

[6]江畹兰.用于制造轮胎的新型合成橡胶[J].世界橡胶工业，2013，40（1）：5-9.

[7]王清才，周志峰，李花婷，等.纳米粉末橡胶在橡胶中的应用研究进展[J].橡胶工业，2010，57（12）：763-766.

[8]吴 侃，左曙光，吴旭东，等.基于有限元的轮胎自激振动时频分析[J].计算机仿真，2010，28（2）：368-372.

[9]杨卫民.轮胎设计与制造工艺创新的发展方向[J].轮胎工业，2012，32（9）：515-521.