江畹蘭 編譯

(華南理工大學(xué)材料學(xué)院高分子系, 廣東 廣州 510641)

國外全鋼絲簾線子午線輪胎的生產(chǎn)及輪胎翻新的現(xiàn)狀

江畹蘭 編譯

(華南理工大學(xué)材料學(xué)院高分子系, 廣東 廣州 510641)

文章敘述了世界輪胎生產(chǎn)巨頭及俄羅斯全鋼絲簾線子午線輪胎的現(xiàn)狀。介紹了全鋼絲簾線輪胎的特性、它的優(yōu)越性能及勢不可擋的生產(chǎn)和翻新并占領(lǐng)輪胎市場的趨勢。此外，文中還介紹了全鋼絲簾線輪胎生產(chǎn)中的最新工藝“模塊輪胎”工藝。俄羅斯在這一領(lǐng)域已急起直追，但目前仍相對落后。文中提出了應(yīng)采取的措施：建立制造新輪胎—翻新舊輪胎—售后服務(wù)的一體化體系。

全鋼絲簾線子午線輪胎；輪胎翻新；局部翻修；售后服務(wù)

圖1 有關(guān)國家和地區(qū)從1950年至2000年全鋼絲簾線子午線輪胎產(chǎn)量的增長速率

目前，在歐洲中等規(guī)格子午線載重輪胎市場上，單層全鋼絲簾線輪胎實(shí)際上已完全替代了由多層織物簾布骨架層和鋼絲簾線緩沖層組成的復(fù)合輪胎（見圖1）。世界上最大的輪胎生產(chǎn)企業(yè)，如Michelin（米其林）、Goodyear（固特異）、Bridgestone（普利司通）、Continental（大陸）等公司的載重輪胎的品種，無一例外全都是全鋼絲簾線輪胎（見表1）。

全鋼絲簾線輪胎的胎體和帶束層決定了輪胎的整體工作能力[1]：胎體起承重作用，但不影響抓著性能；帶束層則會(huì)影響輪胎對路面的抓著力和胎面的耐磨性，但不影響承載能力。

此種功能可使全鋼絲簾線輪胎在兩個(gè)方面的使用性能獲得優(yōu)化，從而可以保證輪胎在最少能量消耗、最大路面抓著力、最小磨耗和最大行駛里程的條件下滾動(dòng)。此外，無內(nèi)胎全鋼絲簾線子午線輪胎可改善輪胎的散熱狀況，從而可相應(yīng)地提高最高允許滾動(dòng)運(yùn)行的速度。采用深輪輞，增大配合直徑及其內(nèi)部空間，可使汽車制造商使用大功率的制動(dòng)裝置，從而改善了安全性。

全鋼絲簾線子午線輪胎的優(yōu)點(diǎn)，是由其結(jié)構(gòu)和橡膠配方所決定的[1]。與復(fù)合輪胎相比，全鋼絲簾線子午線輪胎只有一層胎體層，厚度較小，可減少生熱，提高抗疲勞性能，減小輪胎部件間脫層的概率。用沉淀白炭黑作為膠料的填充劑，還可以降低輪胎滾動(dòng)時(shí)的生熱。因此，可以增加外胎花紋溝底層的厚度，從而減少帶束層的力學(xué)破壞，保證通過切割來加深被磨損了的胎面花紋，顯著提高輪胎翻新前的使用期限。

俄羅斯生產(chǎn)全鋼絲簾線輪胎的企業(yè)，若不進(jìn)行生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的重組，則在世界上就不具有競爭能力。一位專家在其《輪胎大系統(tǒng)》[2-6]一書中，從理論上闡述了全鋼絲簾線輪胎最有效的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。他認(rèn)為，俄羅斯輪胎生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)是一個(gè)包括輪胎整個(gè)生命周期在內(nèi)的、完整的、有組織的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，即包括制造、加工、翻新修理、局部翻修、技術(shù)服務(wù)及廢物利用等。目前，在俄羅斯的一些輪胎廠只生產(chǎn)全鋼絲簾線新輪胎，故不能使俄羅斯的全鋼絲簾線輪胎具有競爭能力。

表2為俄羅斯及其他獨(dú)聯(lián)體國家生產(chǎn)的較有發(fā)展?jié)摿Φ娜摻z簾線輪胎。在城市公交汽車及無軌電車上配置寬斷面全鋼絲簾線輪胎是今后發(fā)展的趨勢，因?yàn)檫@樣可以降低能源消耗[1]。

表1 DAF、MAN、Mersedes等公司用于載重汽車及公交汽車的全鋼絲簾線子午線輪胎的品種

表2 獨(dú)聯(lián)體國家生產(chǎn)的頗具發(fā)展前景的全鋼絲簾線輪胎品種

全鋼絲簾線輪胎就其工程技術(shù)方案而言，與以前人們所熟知的輪胎制品有著根本的區(qū)別。在生產(chǎn)含有單層鋼絲簾線胎體的輪胎時(shí)，對工藝過程精密度的要求大大提高。如果全鋼絲簾線輪胎性能不穩(wěn)定，則會(huì)大大減少其行駛里程，降低使用特性，實(shí)際上也不可能進(jìn)行有效的翻新。

簾線的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)高，簾線與橡膠的粘合強(qiáng)度高，是低滯后損失及良好的溫度狀況的保證（見圖2，а）。所有這些，再加上使用過程中沒有被破壞，使全鋼絲簾線輪胎有極高的翻新率，可以多次翻新胎面，故使其比復(fù)合輪胎的總使用壽命延長一倍以上（見圖2，б）。圖3為全鋼絲簾線輪胎與復(fù)合輪胎性能之比較。全鋼絲子午線輪胎的這些優(yōu)點(diǎn)，對客戶來說是選擇高質(zhì)量和節(jié)約型輪胎的決定性因素，若沒有這些優(yōu)點(diǎn)，客戶是不會(huì)以昂貴的價(jià)格購買全鋼絲簾線輪胎的。

圖2 （а）帶束層沿行駛面斷面的溫度分布及（б）在使用過程中輪胎斷面寬度的增加

圖3 全鋼絲簾線輪胎（灰色條塊）與復(fù)合輪胎（黑色條塊）相比的優(yōu)點(diǎn)

表3上列示了全鋼絲簾線輪胎的整體使用壽命，它包括了平均一次翻新胎面，及二度刻深磨損的胎面花紋溝（在隨后的翻新胎面以前及在翻新胎面花紋磨損之后），不是所有生產(chǎn)廠家都能滿足這些要求的。實(shí)際上只有輪胎生產(chǎn)的四大巨頭方可以做到。

表3列出了經(jīng)專家評估的各生產(chǎn)廠家輪胎的翻新情況。該評估是向多國輪胎翻修商及國際輪胎制造商和翻胎國際聯(lián)合會(huì)議（BIPАVЕR）參加者查詢的結(jié)果作出的。

由表3中的數(shù)據(jù)獲得了30多家著名廠商生產(chǎn)的輪胎的評估結(jié)果，它們由5級（即完全不宜翻新的輪胎）到1-2級的由米其林、普利司通、固特異輪胎公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)輪胎。從查詢結(jié)果來看，這些輪胎長期都處于評估表中的前列，只是偶爾會(huì)改變自己的位置。例如，1995年在美國77.5%被查詢者認(rèn)為，他們使用的輪胎是最適宜翻修的輪胎；其中1/3的人則認(rèn)為是普利司通的輪胎；1/4的人則認(rèn)可米其林的輪胎；約18%的人認(rèn)可固特異的輪胎。根據(jù)BIPАVЕR 2003年的評估表，在米其林和普利司通之后的大陸公司的輪胎躍居第三位。輪胎銷售在極大程度上取決于所要求的質(zhì)量，其中之一就是能否翻胎。上述各家公司推出了具有高性能胎體的輪胎并保證可多次翻胎，以延長輪胎的使用壽命。例如，米其林公司的載重輪胎胎體設(shè)計(jì)了一百萬公里的行駛里程，其中包括了翻胎二次及“深刻”磨損的胎面花紋溝。一次在翻修前，一次在翻修后。固特異公司也采取了類似的措施，包括能在劣質(zhì)路面上及越野行駛的輪胎，用電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)了新工藝，以提高輪胎的耐久性及翻胎性能（例如，在帶束層上設(shè)置作為保護(hù)性屏障的聚酰胺簾線層、由高強(qiáng)度鋼絲組成的三層帶束層、高抗沖擊胎體及增強(qiáng)胎側(cè)等）[7]。

位于胎體上方由聚酰胺或聚酯簾線構(gòu)成的屏障層，可保護(hù)輪胎免受機(jī)械力損壞、防止水分滲入及金屬簾線被腐蝕。用不受力的附加的胎體金屬簾線層的外層來保護(hù)基礎(chǔ)層的結(jié)構(gòu)，特別是在越野行駛時(shí)。在翻修時(shí)，這些有很多機(jī)械損傷的保護(hù)層，一般都全部除去。為了有效地完成這一道工序，被翻修的輪胎應(yīng)具有高度的被修復(fù)性。后者首先與輪胎生產(chǎn)的精密度有關(guān)，也與均勻性、徑向及側(cè)向的振擺值等因素有關(guān)。

目前，各國的生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)前載重全鋼絲簾線輪胎胎體的壽命，在胎體沒有被破壞的情況下，可以進(jìn)行二到三次以上的翻新。表3中名列前茅的幾家公司，保證其胎體在翻新后的第二個(gè)使用期限內(nèi)，質(zhì)量仍和翻修前的一樣[7]。

俄羅斯雅羅斯拉夫輪胎廠首批生產(chǎn)的《熊》牌全鋼絲簾線輪胎實(shí)際上是不能翻新的。

2008～2009年《Сибyр-Pyсские шины》股份有限公司與《Pейс》雜志，共同對雅羅斯拉夫輪胎廠生產(chǎn)的第二代全鋼絲簾線輪胎（牌號為《Tyrеx Аll Stеll》）進(jìn)行了使用壽命試驗(yàn)[8-13]。試驗(yàn)在位于俄羅斯中心地帶的良好路面及外烏拉爾的不良公路上分別進(jìn)行。在牽引車的前導(dǎo)向軸上試驗(yàn)了315/80R22.5，Я-626型輪胎；在驅(qū)動(dòng)軸上測試了315/80 R22.5，Я-636型輪胎。在半拖車的所有三條軸上測試了385/65 R 22.5，607型輪胎，得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。半拖車前軸：兩個(gè)輪胎在滾動(dòng)運(yùn)行了8萬km后由于胎面磨損而被卸下；其中的一個(gè)胎體金屬簾線邊緣裸露。驅(qū)動(dòng)軸：在行駛了9萬3千 km后輪胎穿孔而被卸下；其它輪胎在滾動(dòng)運(yùn)行了8～9萬km后胎面中心花紋磨損，在行駛11.3萬km后，所有輪胎都不能再用。半拖車驅(qū)動(dòng)軸：一個(gè)輪胎在滾動(dòng)運(yùn)行了4.74萬km后，由于剎車時(shí)局部破壞而被卸下，其它的輪胎胎面上的橡膠剝落下來。在滾動(dòng)運(yùn)行了11.282萬km后卸下，這是因?yàn)槭Ｏ碌幕y高度已不能保證在冬季條件下安全行駛。按雅羅斯拉夫輪胎廠一位專家的預(yù)測，胎面上剩余的花紋高度還可使這些輪胎滾動(dòng)運(yùn)行15～17萬km。

上述所得結(jié)果并不能令人滿意，按經(jīng)營者的意見，進(jìn)口的全鋼絲簾線輪胎翻修前的滾動(dòng)里程在類似條件下應(yīng)為25～40萬km[14,15]。而且，主要是用對TyRеx Аll Stееl輪胎所進(jìn)行的壽命測試，未說明輪胎的可翻修性，沒有一條輪胎送去翻修以測定其可翻修性。

第三代雅羅斯拉夫輪胎廠的全鋼絲簾線輪胎TyRex UPGRADE，F(xiàn)R-401及370型的壽命測試，應(yīng)考慮對其總的使用壽命的評估，外胎翻修的可能性及深刻磨損胎面花紋溝翻修的可能性等因素。

此外，即使是在保證高翻修性處于領(lǐng)先地位的現(xiàn)代化水平條件下，要實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)點(diǎn)在俄羅斯仍需作很大的努力。

表3 按BIPAVER國際會(huì)議排名的載重輪胎的翻修性能（按等級從1級到5級，1級為最佳翻修性能，5級最差）

第一，為了生產(chǎn)高質(zhì)量的翻新全鋼絲簾線輪胎，其技術(shù)特性近似于新輪胎，即翻修后的滾動(dòng)里程應(yīng)和翻修前的相同，就要像生產(chǎn)新胎一樣，必須高度文明地完成翻修工藝過程。在俄羅斯，載重汽車行駛時(shí)經(jīng)常違反輪胎的基本使用法則，所以磨損輪胎的技術(shù)狀況令人失望，甚至在國際道路及良好的俄羅斯公路上行駛后，胎體和帶束層未曾破損的輪胎，與新輪胎相比，其非均勻性極大，不平衡度增大，徑向和側(cè)向跳動(dòng)增加等。

在翻新輪胎的實(shí)踐中所采用的傳統(tǒng)工藝及設(shè)備強(qiáng)化了這些缺點(diǎn)，極大地增加了輪胎的非均勻性，特別是在深刻磨損胎面花紋溝及其打磨過程中[7-16]。這在翻新全鋼絲簾線子午輪胎時(shí)是不允許的。

如上所述，從運(yùn)行中卸下的磨損了的輪胎，通常其帶束層屏障保護(hù)層上有許多細(xì)小的損傷處，它們在胎面翻新時(shí)都應(yīng)除去。此時(shí)，輪胎的機(jī)械加工必須高度精確，以避免處于下方的、不應(yīng)被除去的整個(gè)帶束層被破壞。為了使得翻新輪胎具有最大的均勻性，還必須精確地貼合胎面。保證輪胎胎冠斷面的穩(wěn)定性及整個(gè)周向胎壁厚度的穩(wěn)定性，與被翻新輪胎的胎體的擺動(dòng)程度無關(guān)。圖4示出了在對翻新輪胎進(jìn)行機(jī)械加工及安裝時(shí)，解決這些問題的實(shí)例，翻新輪胎時(shí)一般都存在著胎體徑向擺動(dòng)[胎體（橢圓性）]問題[16-18]。

第二，為了高質(zhì)量地翻新全鋼絲簾線輪胎，必須使所用的原材料與生產(chǎn)新輪胎時(shí)的原材料相同，能夠與輪胎中的橡膠有最大的相容性。此外，還必須使用專門材料，保證與銹蝕的，或失去黃銅鍍層的鋼絲簾線段有較高的粘接強(qiáng)度。

第三，為了及時(shí)卸下可翻新的舊胎，必須采取專門有效的措施，以替代舊的修理體系。

在極不文明地使用載重輪胎和不正確對待輪胎翻新的時(shí)期，這是特別困難的。

圖4 采用不同的加工成型方法，具有橢圓形胎體的磨損輪胎的縱向切面圖

第四，在前蘇聯(lián)時(shí)代存在的廣泛的輪胎翻新企業(yè)網(wǎng)（按其生產(chǎn)規(guī)模與容量在美國之后，居第二位），目前已不復(fù)存在。在近10～15年來，俄羅斯建立了幾十個(gè)小的翻胎企業(yè)，用預(yù)硫化胎面來“冷”翻修輪胎。所有這些企業(yè)都擁有一個(gè)硫化缸，每天一班，生產(chǎn)能力為每年1萬套輪胎。這些企業(yè)只能翻新在翻修前技術(shù)狀況良好的一級進(jìn)口輪胎。他們的經(jīng)驗(yàn)表明，俄羅斯國內(nèi)及鄰近國家送來翻修的輪胎，絕大多數(shù)都不能滿足“冷”法翻修的要求。

為了順利地發(fā)展俄羅斯鋼絲簾線輪胎的生產(chǎn)，在完善這些工作的同時(shí)，還必須建立專業(yè)化的、裝備有先進(jìn)翻胎設(shè)備的基本翻胎企業(yè)[7,16-18]。

首先可在生產(chǎn)全鋼絲簾線輪胎的工廠（如雅羅斯拉夫）中增設(shè)翻胎廠。在這些工廠中可以建立必要的精確的工藝過程，以保證生產(chǎn)和使用高質(zhì)量的翻胎材料和高度文明的生產(chǎn)。

考慮到全鋼絲簾線輪胎生產(chǎn)者的經(jīng)驗(yàn)和俄羅斯的現(xiàn)實(shí)，還應(yīng)定位在以“熱”成型為主的翻新方法上，同時(shí)也不排除Ringtread類的采用預(yù)硫化胎面（帶束-胎面層）的“冷”無模法翻胎[7,17,18]。

英國固特異公司的輪胎翻修工廠每年用“熱”法或“冷”法翻新11萬條載重輪胎（比例為80∶20）。米其林公司的翻新輪胎企業(yè)在歐洲翻新輪胎市場上占據(jù)首位，基本上用該公司自己開發(fā)的精確的“熱”法，來翻新Remix胎面。此外，在較小范圍內(nèi)，也用“冷”法Recamic翻新。在漢堡的米其林領(lǐng)頭企業(yè)，用“熱”法每年翻新40萬條該公司的全鋼絲簾線載重輪胎。在普利司通公司廣泛應(yīng)用其自行開發(fā)的精確的“熱”法，翻新Oncor Retread System胎面，“冷”法僅用于翻新一級輪胎。大陸公司的輪胎既用熱法Contire，也用“冷”法Conti Treаd翻新輪胎[7]。

上述每一項(xiàng)工藝都考慮到本廠生產(chǎn)的輪胎的結(jié)構(gòu)、配方及其它特性，可保證工藝的高精確度和翻新輪胎的質(zhì)量，如同新輪胎的一樣。與此同時(shí)，翻胎企業(yè)本身所積累的翻修經(jīng)驗(yàn)，可使輪胎生產(chǎn)者全面客觀地評估自己輪胎的翻新性，制定有效的措施，提高翻新率。

領(lǐng)先的輪胎公司還極其關(guān)注其輪胎的售后服務(wù)。例如，米其林公司幫助客戶正確使用其輪胎，加深胎面花紋，公司代表還察看所有使用后卸下的輪胎，決定其是否適合翻新。該公司規(guī)定，每批新輪胎中可翻新數(shù)量應(yīng)不低于80%～90%（由于運(yùn)輸者過失造成的破壞除外）。固特異公司為了正確地使用輪胎及降低其消費(fèi)，提出了輪胎TV TRАСK使用和服務(wù)的保證書，包括輪胎按公里租賃的合同，固特異公司代表的監(jiān)督、新胎和翻新胎使用策略及深刻花紋溝等對策。這些公司保證銷售給俄羅斯的新輪胎及翻新輪胎的使用壽命可達(dá)到胎面及花紋磨損的極限允許值。

遺憾的是，俄羅斯及其它獨(dú)聯(lián)體國家實(shí)際上完全沒有全鋼絲簾線輪胎的服務(wù)系統(tǒng)。而沒有這一系統(tǒng)就不可能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)輪胎時(shí)所賦予的優(yōu)點(diǎn)。

顯而易見，在俄羅斯建立專業(yè)的翻修全鋼絲簾線輪胎廠時(shí)，這些企業(yè)應(yīng)成為本國輪胎銷售的服務(wù)中心。

俄羅斯及獨(dú)聯(lián)體國家的輪胎工業(yè)正在向市場經(jīng)濟(jì)過渡，用于企業(yè)改造的財(cái)政撥款急劇縮減。需要探討以最經(jīng)濟(jì)的方式生產(chǎn)現(xiàn)代化的高質(zhì)量輪胎。俄羅斯進(jìn)入了受世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響的范圍以內(nèi)，很難靠國家撥款解決擴(kuò)大生產(chǎn)現(xiàn)代化的全鋼絲簾線輪胎及翻新輪胎的問題。故在目前的特殊時(shí)期，在全鋼絲簾線生產(chǎn)中需要實(shí)施和貫徹頗具發(fā)展前景的“模塊工藝”[19]。

用分別成型及硫化各組合部件（胎體、帶束層、簾布層、胎面等）的方法生產(chǎn)充氣輪胎的工藝，至上世紀(jì)九十年代未能得到應(yīng)用，但是皮列里（Pirеlli）公司及雅羅斯拉夫爾輪胎廠于二十世紀(jì)60年代末，在生產(chǎn)帶可卸胎圈的PС型載重子午胎時(shí)，曾為這一工藝積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)胎體成型及硫化與胎圈成型及硫化是分開的。

1974年鄧祿普公司向前蘇聯(lián)石油化工專家代表團(tuán)介紹了超大規(guī)格鋼絲簾線輪胎的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在生產(chǎn)中胎體的成型及硫化與帶束層及胎面是分別進(jìn)行的。這一工藝曾被鄧祿普公司用來消除帶束層上的缺陷。該缺陷常在整體組裝好的、帶深胎面花紋溝的輪胎成型和硫化時(shí)出現(xiàn)。

1997年歐洲橡膠雜志上發(fā)布了一條消息：在大陸公司的工廠中開始利用“模塊輪胎”生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)需求量大的轎車子午輪胎。該公司花了三年時(shí)間，開發(fā)了這一工藝。根據(jù)該公司專家的意見，采用此種工藝可顯著提高整個(gè)生產(chǎn)體系的靈活性。由此，把輪胎胎體安裝好，部分硫化并運(yùn)往附屬的輪胎廠進(jìn)行最后的成型和硫化[20]。

前蘇聯(lián)輪胎工業(yè)形成的集團(tuán)分工結(jié)構(gòu)可在短期內(nèi)實(shí)施。《模塊輪胎》工藝首先應(yīng)用于全鋼絲簾線輪胎的生產(chǎn)。

雅羅斯拉夫及尼日涅卡明斯克輪胎工廠[19]中生產(chǎn)全鋼絲簾線輪胎的模塊工藝有力地證明，采用這一工藝有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）通過消除部件在成型及硫化時(shí)的缺陷，提高輪胎的精確度、可翻胎性及使用性能；

（2）節(jié)約資本投資，用于包括螺桿擠出機(jī)“дyплекс”或“триплекс”等在內(nèi)的擠出機(jī)組生產(chǎn)線、成型機(jī)組、帶液壓傳動(dòng)裝置的定型硫化機(jī)和帶雙相活絡(luò)模的定型硫化機(jī)等；

圖5 在同一場地生產(chǎn)與翻新全鋼絲簾線輪胎示意圖

（3）加快掌握全鋼絲簾線輪胎生產(chǎn)的期限；

（4）探索建立全鋼絲簾線輪胎新胎及翻新輪胎的統(tǒng)一生產(chǎn)過程的技術(shù)可行性。直接在輪胎廠組織技術(shù)服務(wù)，監(jiān)測俄羅斯產(chǎn)輪胎的使用壽命，以保證其多次翻新并實(shí)際提高企業(yè)的競爭能力。

用補(bǔ)充設(shè)備進(jìn)一步裝備輪胎廠，旨在采用模塊技術(shù)擴(kuò)大生產(chǎn)全鋼絲簾線輪胎，投資回收期為1.5～2年。

全鋼絲簾線輪胎模塊工藝，除能與胎面多次翻新工藝組合外，還能與二項(xiàng)有前景的加工工藝組合。其一為利用聚氨酯預(yù)聚物組合材料生產(chǎn)輪胎[21-25]；其二為往輪胎胎面的行駛面上用Grееn Diаmоnd方法加入超級碳化硅粒子[26-30]。這些方法的組合使用可以保證提高輪胎的運(yùn)行滾動(dòng)里程、降低燃料消耗、改善汽車在秋冬季的操縱性能、提高環(huán)保性以及在世界市場上的競爭能力。

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[責(zé)任編輯：楊耀祖]

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1671-8232(2014)03-0048-07

2012-06-05

江畹蘭（1934 - ），女，湖北省仙桃市人。1960年畢業(yè)于前蘇聯(lián)莫斯科羅蒙諾索夫精細(xì)化工學(xué)院?，F(xiàn)任華南理工大學(xué)教授，從事聚合物結(jié)構(gòu)與變化的研究。