當代和未來汽車輪胎的定型硫化模型

趙志正, 卞 恭編譯

(1.西北橡膠塑料研究院, 陜西 咸陽 712023; 2.上海橡膠制品研究所, 上海 200052)

當代和未來汽車輪胎的定型硫化模型

趙志正1, 卞 恭2編譯

(1.西北橡膠塑料研究院, 陜西 咸陽 712023; 2.上海橡膠制品研究所, 上海 200052)

該文是關于輪胎硫化工藝中使用的硫化模型發(fā)展狀況的綜述。文章著重論述了從使用二瓣型模型向扇形模型的過渡，以及在提高輪胎質量及使用性能所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益中的作用。對于扇型模型來說，首先可用來制造帶有復雜花紋分布、可在積雪路面上滾動的輪胎。

輪胎；扇形模型

制造汽車輪胎用新型硫化模型的數(shù)量持續(xù)增長，對于所有輪胎制造商來說，這是一筆巨額的開支。然而，這些固定投資對于保持輪胎當前的質量水平，以及增加輪胎的產(chǎn)量都是必不可少的。輪胎的技術水平在多半情況下，都取決于外胎花紋的不斷更新。除了美觀方面的要求以外，輪胎的技術水平首先是必須保證提高輪胎的技術性能，諸如動態(tài)耐久性、在濕滑和干燥路面上的抓著力、汽車的可操縱性，降低噪音和提高耐磨耗性。所以，汽車輪胎設計人員在設計胎面花紋時，在以下兩個方面不應當受到束縛。一、模型的精度；二、模型的結構。

通常，輪胎制造商們傾向于將胎面膠的花紋或者輪胎的結構，每隔2年或3年變更一次。然而，汽車生產(chǎn)企業(yè)則要求每一新款式的汽車都能裝配式樣新穎的輪胎[1]。

輪胎的《生命期限》如此短暫，其生產(chǎn)對于模型制造企業(yè)來說，在降低模型制造成本方面會造成巨大的壓力。為了完成變更輪胎花紋或者改變輪胎結構的任務，就要盡快使程序更簡便。

目前，制造模型的生產(chǎn)成本是1～1.5萬美元，其平均價格也要達到8000美元。顯然，這是一筆不小的費用，尤其在生產(chǎn)普通輪胎時，模型在用數(shù)量更多，支出的費用可達到三位數(shù)。

為了提高模型制造業(yè)的經(jīng)濟效益，首先要降低生產(chǎn)成本，與此同時還要兼顧較短的《使用周期》這一因素，這就迫使模型制造企業(yè)創(chuàng)立了一種在金屬材料上（例如銑削），直接制?。ǖ窨蹋┨ッ婊y的工藝，以取代傳統(tǒng)使用的澆鑄成型法。所進行的研究可能在不久的將來會獲得成果。應當再次強調(diào)的是，研發(fā)銑削胎面花紋工藝的目的，在于降低模型制造成本，并不是提高技術水平。與此同時，固特異公司輪胎模型研究中心的專家們并未排除以下可能性，即在新工藝的開發(fā)過程中，近3～4年內(nèi)就有可能提出制造模型的新技術措施，這是因為模型結構和制造工藝的改進尚未達到其應有的程度。

然而A-Z（Fomen und Maschinenbau GmbH）公司[2]的專家們指出，在過去的20年中模型制造工藝已發(fā)生了巨大的變化，在近期以及以后的20年中，不可能再發(fā)生重要的變化，甚至輪胎制造商們僅關注于注壓模型時，情況仍是如此。

近年來，模型制造工藝取得了顯著的技術進步，這就給輪胎設計人員提供了實施任何有關設計胎面花紋方案的可能性。無論是轎車輪胎，還是載重汽車輪胎，許多工藝問題都是通過把使用二瓣型模型變更為使用扇形模型而獲得解決?，F(xiàn)在，在制造模型（胎面各單個部件之間可以有任何間距）的過程中，技術上已沒有限制，目的是降低噪聲和改善汽車的可操縱性。為了改善輪胎在濕滑和積雪路面上的抓著力，在開鑿不同數(shù)量的槽口方面同樣也沒有了限制。在減小公差，提高產(chǎn)品精度和縮短模型生產(chǎn)周期方面，正在持續(xù)不斷地進行著各種完善和改進。在最近幾年內(nèi)，公差范圍已縮小了50%～60%。根據(jù)А-Z公司專家們的意見，在雕刻復雜的胎面花紋時會造成一定的困難。

說到模型的結構應當指出的是，二瓣型模型現(xiàn)在仍然被廣泛地用于制造具有某種結構的轎車輪胎，載重輪胎和拖拉機輪胎。然而，由于預料之中的全鋼絲輪胎產(chǎn)量的增加，扇形模型的數(shù)量將會有所增長。鑒于更換模型是一個很費勁，并且費用支出很大的過程，目前扇形模型首先被用于制造冬季輪胎，胎面花紋復雜且難以分割的輪胎以及胎面上有數(shù)千條開口槽的輪胎。最典型的例子要算是納卡列里達輪胎（諾基安公司制造），該輪胎的開口槽約有4000條。

近30年來，扇形硫化模型的使用量持續(xù)增長。采用輻射狀方式，使扇形模型張開和閉合的主要原因是，一，提高輪胎的質量，可獲得均質性及漂亮的外觀，對變形較小的轎車輪胎可進行均勻的壓力試驗；二，不能使用其他的硫化模型制造全鋼絲載重汽車輪胎。

應當指出，輪胎的均勻性已經(jīng)成為其制造過程中一個十分重要的問題。所以，大多數(shù)輪胎生產(chǎn)企業(yè)都在使用扇形模型，而且十分偏重9片扇形模型。而制造花紋結構復雜的輪胎時，則使用12片扇形模型。

除了扇形模型的一系列優(yōu)點（與二瓣型模型相比）以外，它還能夠實現(xiàn)已硫化輪胎的無損傷啟模。但是近年來，為了要創(chuàng)立條紋復雜的胎面花紋，特別是在隆冬季節(jié)使用的小轎車輪胎時，人們再次將注意力投向了不損傷輪胎外表面的模型的啟模問題上來。

一家生產(chǎn)硫化模型專用脫模劑的德國公司Schill und Seilacher《Struktol》AG（以下稱Struktol）[3]的專家們斷言，這種脫模劑（涂層）的使用量將會持續(xù)增長。這首先是跟脫模劑可以重復使用的特點有關（將脫模劑對準模型噴涂一次，便可以進行數(shù)十次的硫化作業(yè)）。

現(xiàn)在，許多大型輪胎生產(chǎn)企業(yè)都有可能自己制造模型。其中，有些企業(yè)還打算投入巨額資金以擴大脫模劑的生產(chǎn)。而另外一些輪胎生產(chǎn)企業(yè)則傾向于向專業(yè)的模型生產(chǎn)廠家購買模型。

算得上是世界上模型制造領頭羊的當屬А-Z和Herbert Maschinenbau公司（以下稱Herbert公司）。

А-Z公司從制造二瓣型硫化模型起步，踏上了模型制造的征途，在廿世紀70年代初和米其林公司合作，成為扇形模型的開拓者之一。

按照該公司的技術策略，模型的種類（二瓣型的或者是扇形的）和制造方法（壓力澆注或者銑削加工）均由買方與制造方共同決定。從制造的配合質量、價格以及交貨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，無論是模型本身還是模型的閉鎖系統(tǒng)，都應當拿出最好的不同的制造方法。

在近年來進行試驗的基礎上，А-Z公司提出了客戶定購模型的特點和材料：

轎車輪胎和摩托車輪胎

●90%模型的扇形片可徑向移動；

●扇形片的材質為鋁合金；

●一種規(guī)格和型號的模型（三付模型以內(nèi)）可直接在模型上雕刻胎面花紋（銑削金屬）；這樣的模型堅固且價廉，但對花紋凹槽的數(shù)量有限制；

●對于要求有大量胎面花紋（例如冬季輪胎）凹槽的模型來說，采用澆注工藝是經(jīng)濟的。

載重輪胎

●100%模型的扇形片可徑向移動；

●90%模型的扇形片的材質為鋼，10%模型的扇形片的材質是鋁合金或炭化鐵；

●可在鋼材上進行銑削，刻出胎面花紋。如果材質是鋁合金或者炭化鐵，則可采用澆注工藝。

至于在模型中硫化的材料，А-Z公司的研究目標是橡膠。該公司所進行的試驗認為，至少在20年以內(nèi)橡膠仍是制造輪胎的基本原材料，這是因為橡膠能在-40℃～100℃溫度范圍內(nèi)保持其獨特的性能?？梢钥隙?，橡膠膠料中的各組分將會持續(xù)不斷地得到完善，這將進一步改善膠料的各項性能，其中也包括硫化性能。

近期要完成的研究課題是，在模型的內(nèi)表面上涂敷涂層（四氟乙烯）。這是為了避免經(jīng)常清洗模型，而這種清洗是縮短模型使用周期的主要原因之一。

此外，А-Z公司仍在繼續(xù)研究如何改善模型中跑氣孔的結構，旨在完全消除膠料被擠出的現(xiàn)象。

以哈勃特（Herbert）公司的技術策略為基礎，模型的使用質量獲得了提高，從而進一步發(fā)展了直接雕刻胎面花紋的工藝。該公司主要專門生產(chǎn)扇形模型，同時也生產(chǎn)二瓣型模型。公司采用自動化生產(chǎn)工藝取代了手工作業(yè)，聲稱與韓國以及其他模型制造商相比，該公司更具有競爭力，盡管前者的模型價格十分低廉。哈勃特（Herbert）公司看到了近五年內(nèi)，在金屬模型上直接雕刻胎面花紋這一工藝的發(fā)展趨勢。該公司認為這項工藝的成本支出很少。盡管這項工藝仍處在發(fā)展階段，但模型的定貨量卻在不斷增長。

已經(jīng)成為輪胎制造公司一個分支的模型制造商的技術策略是顯而易見的。例如，固特異公司的模型制造中心，А-Z公司已經(jīng)把模型制造工藝轉給了前者。

根據(jù)該中心專家們的意見，頻繁變換胎面花紋一定會要求降低模型的價格。提高模型制造的質量，對于從事模型制造的輪胎生產(chǎn)企業(yè)來說，這是一項首要的任務。

當然，把模型做得更好一些，這種可能性是存在的。但是，從確保輪胎模型（由固特異公司制造）受力均勻性的角度考慮，這完全能做到。這樣，輪胎制造企業(yè)便有了更重要的生產(chǎn)任務，例如生產(chǎn)綠色輪胎（生態(tài)輪胎）。目前，輪胎制造商們的更大的精力投入到完善輪胎制造工藝中去，把它作為業(yè)務活動的主要對象（與完善的模型生產(chǎn)工藝相比）。

至于未來的附屬模型生產(chǎn)企業(yè)和獨立的模型生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)А-Z公司的意見，該公司和其他西方獨立的模型生產(chǎn)企業(yè)，在未來的幾年時間里將保持自己的領先趨勢。但是，大型輪胎公司中的模型制造的小企業(yè)是潛在的競爭者。這是因為以前這些企業(yè)專門組織和生產(chǎn)試驗用的單一的模型。而近年來趨向于不斷地完善模型生產(chǎn)，相應地提高了模型的產(chǎn)量。如果這些公司的模型產(chǎn)量可以滿足輪胎生產(chǎn)企業(yè)的需要，則將大大影響獨立的模型生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟利益。

近年來，遠東地區(qū)的模型生產(chǎn)量迅速增長。雖然，西方的模型生產(chǎn)企業(yè)近年來一直謀劃要保持自己在制造高等級和中等級輪胎制造企業(yè)里的領先地位，然而遠東地區(qū)模型產(chǎn)量的持續(xù)上升是不可逆轉的。這是由模型的價格結構所決定的。材料成本占模型制造成本的30%，而70%是生產(chǎn)成本。由于今后幾年模型制造行業(yè)將被迫降價（源于輪胎頻繁更新，造成模型的使用周期縮短），模型制造業(yè)將在人員工資相應較低的地區(qū)進一步發(fā)展。

中國和韓國是橡膠模型制造業(yè)迅速增長的兩大中心。但是，目前中國的模型制造業(yè)正在應付其本國迅速堀起的輪胎工業(yè)，無力顧及出口橡膠模型。這種狀況可能會維持較長的一段時間。

然而，А-Z公司的專家們指出，中國并不缺乏降價的能力和專業(yè)力量。因此，中國將來完全有可能成為硫化模型的生產(chǎn)大國。經(jīng)過幾年不長的時間，這種狀況也可能在印度和俄羅斯出現(xiàn)。這樣預測的依據(jù)是，印度和俄羅斯模型制造和加工價格低廉，汽車輪胎對它的需求量迅速增長。目前對橡膠模型的需求量主要是低等級輪胎。但是，這種情況很快將會有所轉變。

現(xiàn)在А-Z公司已與幾家中國模型制造企業(yè)達成了進出口貿(mào)易協(xié)定，并提供橡膠模型的幾個品種的零部件和制造模型的裝備。但該公司不打算公開自己已經(jīng)在美國俄亥俄州固特異公司保密中心實施的生產(chǎn)工藝。

關于在韓國的橡膠模型生產(chǎn)，目前輪胎制造商們還沒有明確的意向（即按А-Z公司的工藝制造模型），這就暫時限制了韓國橡膠模型的需求量。

[責任編輯：張啟躍]

全球炭黑耗用量在增長

近日，美國某刊物綜合了近期各家市場咨詢機構對全球炭黑需求增長作出的預測。

Intertech/Pira國際咨詢公司公布的一份市場報告稱，目前，全球每年的炭黑耗用量是900萬t，預計到2015年將達到1300萬t。未來五年，全球炭黑耗用量的平均增速將可能超過4%；中國、印度、中歐和東歐的需求量更高。為滿足需求，產(chǎn)能會轉移到這些地方，正如近期亞洲的產(chǎn)量數(shù)據(jù)所表明的那樣。

透明度市場研究公司報告稱，諸如中國和印度等發(fā)展中國家的汽車和輪胎產(chǎn)業(yè)的增長，預計必將拉動炭黑的需求。此外，在這些發(fā)展中國家，炭黑在各種行業(yè)，包括傳送帶等其他非輪胎制品領域、電子、塑料、涂料、樹脂、薄膜和吸熱設備中的需求激增。

據(jù)研究與市場公司發(fā)布的報告中預測，到2018年，全球特種炭黑市場的年復合增長率為5%。這類特種炭黑是經(jīng)高度精制加工而成，也被稱之為顏料炭黑。

（揚子江）

2013年美國乘用胎產(chǎn)量下降3.4%

美國橡膠制造商會（RMA）近日發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，2013年美國輪胎市場由于受到進口輪胎的沖擊，其輕型車輪胎產(chǎn)量下降。

根據(jù)RMA的數(shù)據(jù)，2013年美國乘用車胎的產(chǎn)量為1.19億條，同比減少3.4%；而輕型卡車胎的產(chǎn)量則跌至2350萬條，同比下降7.6%。與此相反，2013年美國市場的乘用車胎進口量同比增長12.8%，達到1.42億條；而輕型卡車胎的進口量達到2490萬條，同比也攀升了18.8%。

相比之下，2013年美國的卡車與客車輪胎的產(chǎn)量同比增長4.6%，達到1380萬條；而卡車與客車輪胎的進口量則同比下降3.5%，為1020萬條。

（揚子江）

日本東海炭收購加拿大坎卡博

加拿大坎卡博（Cancarb）公司近日宣布，它已與日本東海炭公司達成一項協(xié)議，出讓其熱裂法炭黑及其相關的余熱發(fā)電設備，其轉讓費總計為1.9億加元（約合1.72億美元）。該項交易尚待雙方相關部門的審批，預計可在2014年第一季度完成。美國摩根大通證券公司出任該項交易的獨家財務顧問。

加拿大坎卡博公司是世界最大的熱裂法炭黑生產(chǎn)商，目前產(chǎn)能為4.5萬t/d，占全球市場份額50%。這種炭黑是以北美地區(qū)廉價的天然氣和頁巖氣為原料，經(jīng)隔絕空氣高溫熱解而成。自2001年起，該公司充分利用生產(chǎn)過程中的余熱，建設了41兆瓦的發(fā)電設備，生產(chǎn)的電力出售給當?shù)仉娋W(wǎng)，有利于減少溫室氣體排放。

東海炭公司是世界第七大炭黑生產(chǎn)商，在中國、日本和泰國均設有工廠，年產(chǎn)能力達50萬t。目前，全球熱裂法炭黑的主要生產(chǎn)商是德國的歐利隆工程炭公司和俄羅斯的佩日博特卡（Pereabotka）天然氣工業(yè)公司。

（揚子江）

TQ 330.6+7

B

1671-8232(2014)03-0044-04

2012-03-14