当代和未来汽车轮胎的定型硫化模型

赵志正, 卞 恭编译

(1.西北橡胶塑料研究院, 陕西 咸阳 712023; 2.上海橡胶制品研究所, 上海 200052)

当代和未来汽车轮胎的定型硫化模型

赵志正1, 卞 恭2编译

(1.西北橡胶塑料研究院, 陕西 咸阳 712023; 2.上海橡胶制品研究所, 上海 200052)

该文是关于轮胎硫化工艺中使用的硫化模型发展状况的综述。文章着重论述了从使用二瓣型模型向扇形模型的过渡，以及在提高轮胎质量及使用性能所产生的经济效益中的作用。对于扇型模型来说，首先可用来制造带有复杂花纹分布、可在积雪路面上滚动的轮胎。

轮胎；扇形模型

制造汽车轮胎用新型硫化模型的数量持续增长，对于所有轮胎制造商来说，这是一笔巨额的开支。然而，这些固定投资对于保持轮胎当前的质量水平，以及增加轮胎的产量都是必不可少的。轮胎的技术水平在多半情况下，都取决于外胎花纹的不断更新。除了美观方面的要求以外，轮胎的技术水平首先是必须保证提高轮胎的技术性能，诸如动态耐久性、在湿滑和干燥路面上的抓着力、汽车的可操纵性，降低噪音和提高耐磨耗性。所以，汽车轮胎设计人员在设计胎面花纹时，在以下两个方面不应当受到束缚。一、模型的精度；二、模型的结构。

通常，轮胎制造商们倾向于将胎面胶的花纹或者轮胎的结构，每隔2年或3年变更一次。然而，汽车生产企业则要求每一新款式的汽车都能装配式样新颖的轮胎[1]。

轮胎的《生命期限》如此短暂，其生产对于模型制造企业来说，在降低模型制造成本方面会造成巨大的压力。为了完成变更轮胎花纹或者改变轮胎结构的任务，就要尽快使程序更简便。

目前，制造模型的生产成本是1～1.5万美元，其平均价格也要达到8000美元。显然，这是一笔不小的费用，尤其在生产普通轮胎时，模型在用数量更多，支出的费用可达到三位数。

为了提高模型制造业的经济效益，首先要降低生产成本，与此同时还要兼顾较短的《使用周期》这一因素，这就迫使模型制造企业创立了一种在金属材料上（例如铣削），直接制取（雕刻）胎面花纹的工艺，以取代传统使用的浇铸成型法。所进行的研究可能在不久的将来会获得成果。应当再次强调的是，研发铣削胎面花纹工艺的目的，在于降低模型制造成本，并不是提高技术水平。与此同时，固特异公司轮胎模型研究中心的专家们并未排除以下可能性，即在新工艺的开发过程中，近3～4年内就有可能提出制造模型的新技术措施，这是因为模型结构和制造工艺的改进尚未达到其应有的程度。

然而A-Z（Fomen und Maschinenbau GmbH）公司[2]的专家们指出，在过去的20年中模型制造工艺已发生了巨大的变化，在近期以及以后的20年中，不可能再发生重要的变化，甚至轮胎制造商们仅关注于注压模型时，情况仍是如此。

近年来，模型制造工艺取得了显著的技术进步，这就给轮胎设计人员提供了实施任何有关设计胎面花纹方案的可能性。无论是轿车轮胎，还是载重汽车轮胎，许多工艺问题都是通过把使用二瓣型模型变更为使用扇形模型而获得解决。现在，在制造模型（胎面各单个部件之间可以有任何间距）的过程中，技术上已没有限制，目的是降低噪声和改善汽车的可操纵性。为了改善轮胎在湿滑和积雪路面上的抓着力，在开凿不同数量的槽口方面同样也没有了限制。在减小公差，提高产品精度和缩短模型生产周期方面，正在持续不断地进行着各种完善和改进。在最近几年内，公差范围已缩小了50%～60%。根据А-Z公司专家们的意见，在雕刻复杂的胎面花纹时会造成一定的困难。

说到模型的结构应当指出的是，二瓣型模型现在仍然被广泛地用于制造具有某种结构的轿车轮胎，载重轮胎和拖拉机轮胎。然而，由于预料之中的全钢丝轮胎产量的增加，扇形模型的数量将会有所增长。鉴于更换模型是一个很费劲，并且费用支出很大的过程，目前扇形模型首先被用于制造冬季轮胎，胎面花纹复杂且难以分割的轮胎以及胎面上有数千条开口槽的轮胎。最典型的例子要算是纳卡列里达轮胎（诺基安公司制造），该轮胎的开口槽约有4000条。

近30年来，扇形硫化模型的使用量持续增长。采用辐射状方式，使扇形模型张开和闭合的主要原因是，一，提高轮胎的质量，可获得均质性及漂亮的外观，对变形较小的轿车轮胎可进行均匀的压力试验；二，不能使用其他的硫化模型制造全钢丝载重汽车轮胎。

应当指出，轮胎的均匀性已经成为其制造过程中一个十分重要的问题。所以，大多数轮胎生产企业都在使用扇形模型，而且十分偏重9片扇形模型。而制造花纹结构复杂的轮胎时，则使用12片扇形模型。

除了扇形模型的一系列优点（与二瓣型模型相比）以外，它还能够实现已硫化轮胎的无损伤启模。但是近年来，为了要创立条纹复杂的胎面花纹，特别是在隆冬季节使用的小轿车轮胎时，人们再次将注意力投向了不损伤轮胎外表面的模型的启模问题上来。

一家生产硫化模型专用脱模剂的德国公司Schill und Seilacher《Struktol》AG（以下称Struktol）[3]的专家们断言，这种脱模剂（涂层）的使用量将会持续增长。这首先是跟脱模剂可以重复使用的特点有关（将脱模剂对准模型喷涂一次，便可以进行数十次的硫化作业）。

现在，许多大型轮胎生产企业都有可能自己制造模型。其中，有些企业还打算投入巨额资金以扩大脱模剂的生产。而另外一些轮胎生产企业则倾向于向专业的模型生产厂家购买模型。

算得上是世界上模型制造领头羊的当属А-Z和Herbert Maschinenbau公司（以下称Herbert公司）。

А-Z公司从制造二瓣型硫化模型起步，踏上了模型制造的征途，在廿世纪70年代初和米其林公司合作，成为扇形模型的开拓者之一。

按照该公司的技术策略，模型的种类（二瓣型的或者是扇形的）和制造方法（压力浇注或者铣削加工）均由买方与制造方共同决定。从制造的配合质量、价格以及交货日期方面找到最佳方案。因此，А-Z公司在模型的制造加工方面，无论是模型本身还是模型的闭锁系统，都应当拿出最好的不同的制造方法。

在近年来进行试验的基础上，А-Z公司提出了客户定购模型的特点和材料：

轿车轮胎和摩托车轮胎

●90%模型的扇形片可径向移动；

●扇形片的材质为铝合金；

●一种规格和型号的模型（三付模型以内）可直接在模型上雕刻胎面花纹（铣削金属）；这样的模型坚固且价廉，但对花纹凹槽的数量有限制；

●对于要求有大量胎面花纹（例如冬季轮胎）凹槽的模型来说，采用浇注工艺是经济的。

载重轮胎

●100%模型的扇形片可径向移动；

●90%模型的扇形片的材质为钢，10%模型的扇形片的材质是铝合金或炭化铁；

●可在钢材上进行铣削，刻出胎面花纹。如果材质是铝合金或者炭化铁，则可采用浇注工艺。

至于在模型中硫化的材料，А-Z公司的研究目标是橡胶。该公司所进行的试验认为，至少在20年以内橡胶仍是制造轮胎的基本原材料，这是因为橡胶能在-40℃～100℃温度范围内保持其独特的性能。可以肯定，橡胶胶料中的各组分将会持续不断地得到完善，这将进一步改善胶料的各项性能，其中也包括硫化性能。

近期要完成的研究课题是，在模型的内表面上涂敷涂层（四氟乙烯）。这是为了避免经常清洗模型，而这种清洗是缩短模型使用周期的主要原因之一。

此外，А-Z公司仍在继续研究如何改善模型中跑气孔的结构，旨在完全消除胶料被挤出的现象。

以哈勃特（Herbert）公司的技术策略为基础，模型的使用质量获得了提高，从而进一步发展了直接雕刻胎面花纹的工艺。该公司主要专门生产扇形模型，同时也生产二瓣型模型。公司采用自动化生产工艺取代了手工作业，声称与韩国以及其他模型制造商相比，该公司更具有竞争力，尽管前者的模型价格十分低廉。哈勃特（Herbert）公司看到了近五年内，在金属模型上直接雕刻胎面花纹这一工艺的发展趋势。该公司认为这项工艺的成本支出很少。尽管这项工艺仍处在发展阶段，但模型的定货量却在不断增长。

已经成为轮胎制造公司一个分支的模型制造商的技术策略是显而易见的。例如，固特异公司的模型制造中心，А-Z公司已经把模型制造工艺转给了前者。

根据该中心专家们的意见，频繁变换胎面花纹一定会要求降低模型的价格。提高模型制造的质量，对于从事模型制造的轮胎生产企业来说，这是一项首要的任务。

当然，把模型做得更好一些，这种可能性是存在的。但是，从确保轮胎模型（由固特异公司制造）受力均匀性的角度考虑，这完全能做到。这样，轮胎制造企业便有了更重要的生产任务，例如生产绿色轮胎（生态轮胎）。目前，轮胎制造商们的更大的精力投入到完善轮胎制造工艺中去，把它作为业务活动的主要对象（与完善的模型生产工艺相比）。

至于未来的附属模型生产企业和独立的模型生产企业，根据А-Z公司的意见，该公司和其他西方独立的模型生产企业，在未来的几年时间里将保持自己的领先趋势。但是，大型轮胎公司中的模型制造的小企业是潜在的竞争者。这是因为以前这些企业专门组织和生产试验用的单一的模型。而近年来趋向于不断地完善模型生产，相应地提高了模型的产量。如果这些公司的模型产量可以满足轮胎生产企业的需要，则将大大影响独立的模型生产企业的经济利益。

近年来，远东地区的模型生产量迅速增长。虽然，西方的模型生产企业近年来一直谋划要保持自己在制造高等级和中等级轮胎制造企业里的领先地位，然而远东地区模型产量的持续上升是不可逆转的。这是由模型的价格结构所决定的。材料成本占模型制造成本的30%，而70%是生产成本。由于今后几年模型制造行业将被迫降价（源于轮胎频繁更新，造成模型的使用周期缩短），模型制造业将在人员工资相应较低的地区进一步发展。

中国和韩国是橡胶模型制造业迅速增长的两大中心。但是，目前中国的模型制造业正在应付其本国迅速堀起的轮胎工业，无力顾及出口橡胶模型。这种状况可能会维持较长的一段时间。

然而，А-Z公司的专家们指出，中国并不缺乏降价的能力和专业力量。因此，中国将来完全有可能成为硫化模型的生产大国。经过几年不长的时间，这种状况也可能在印度和俄罗斯出现。这样预测的依据是，印度和俄罗斯模型制造和加工价格低廉，汽车轮胎对它的需求量迅速增长。目前对橡胶模型的需求量主要是低等级轮胎。但是，这种情况很快将会有所转变。

现在А-Z公司已与几家中国模型制造企业达成了进出口贸易协定，并提供橡胶模型的几个品种的零部件和制造模型的装备。但该公司不打算公开自己已经在美国俄亥俄州固特异公司保密中心实施的生产工艺。

关于在韩国的橡胶模型生产，目前轮胎制造商们还没有明确的意向（即按А-Z公司的工艺制造模型），这就暂时限制了韩国橡胶模型的需求量。

[责任编辑：张启跃]

全球炭黑耗用量在增长

近日，美国某刊物综合了近期各家市场咨询机构对全球炭黑需求增长作出的预测。

Intertech/Pira国际咨询公司公布的一份市场报告称，目前，全球每年的炭黑耗用量是900万t，预计到2015年将达到1300万t。未来五年，全球炭黑耗用量的平均增速将可能超过4%；中国、印度、中欧和东欧的需求量更高。为满足需求，产能会转移到这些地方，正如近期亚洲的产量数据所表明的那样。

透明度市场研究公司报告称，诸如中国和印度等发展中国家的汽车和轮胎产业的增长，预计必将拉动炭黑的需求。此外，在这些发展中国家，炭黑在各种行业，包括传送带等其他非轮胎制品领域、电子、塑料、涂料、树脂、薄膜和吸热设备中的需求激增。

据研究与市场公司发布的报告中预测，到2018年，全球特种炭黑市场的年复合增长率为5%。这类特种炭黑是经高度精制加工而成，也被称之为颜料炭黑。

（扬子江）

2013年美国乘用胎产量下降3.4%

美国橡胶制造商会（RMA）近日发布的数据表明，2013年美国轮胎市场由于受到进口轮胎的冲击，其轻型车轮胎产量下降。

根据RMA的数据，2013年美国乘用车胎的产量为1.19亿条，同比减少3.4%；而轻型卡车胎的产量则跌至2350万条，同比下降7.6%。与此相反，2013年美国市场的乘用车胎进口量同比增长12.8%，达到1.42亿条；而轻型卡车胎的进口量达到2490万条，同比也攀升了18.8%。

相比之下，2013年美国的卡车与客车轮胎的产量同比增长4.6%，达到1380万条；而卡车与客车轮胎的进口量则同比下降3.5%，为1020万条。

（扬子江）

日本东海炭收购加拿大坎卡博

加拿大坎卡博（Cancarb）公司近日宣布，它已与日本东海炭公司达成一项协议，出让其热裂法炭黑及其相关的余热发电设备，其转让费总计为1.9亿加元（约合1.72亿美元）。该项交易尚待双方相关部门的审批，预计可在2014年第一季度完成。美国摩根大通证券公司出任该项交易的独家财务顾问。

加拿大坎卡博公司是世界最大的热裂法炭黑生产商，目前产能为4.5万t/d，占全球市场份额50%。这种炭黑是以北美地区廉价的天然气和页岩气为原料，经隔绝空气高温热解而成。自2001年起，该公司充分利用生产过程中的余热，建设了41兆瓦的发电设备，生产的电力出售给当地电网，有利于减少温室气体排放。

东海炭公司是世界第七大炭黑生产商，在中国、日本和泰国均设有工厂，年产能力达50万t。目前，全球热裂法炭黑的主要生产商是德国的欧利隆工程炭公司和俄罗斯的佩日博特卡（Pereabotka）天然气工业公司。

（扬子江）

TQ 330.6+7

B

1671-8232(2014)03-0044-04

2012-03-14