子午胎 生产技术发展趋势
北京橡胶工业研究设计院 吴桂忠
进入21世纪，环保和节能已经成为世人关注的焦点，随着人们安全意识的加强，作为大众交通工具的汽车，
安全、节能和环保就显得更为重要，而轮胎又是汽车性能具体实现的主要配件，因此，对于21世纪的轮胎生产技
术来讲，安全（Safe）、节能(Economy)和环保(Environment)是必然的发展趋势。
国内外轮胎企业为了面对严酷的竞争，加大投资力度，开发设计了新一代SEE轮胎，在结构设计方面，充分
利用有限元分析技术，进行产品的计算机模拟与仿真设计，从而加快产品的开发周期；在配方设计方面，进一步扩
大环保和节能型复合材料的应用以及充分考虑材料的循环利用。据报道，米其林公司已开发出了不需要充气的轮胎，
用弹簧取代了目前轮胎的胎侧，目前该种轮胎已在越野汽车上投入使用。
新材料应用
随着对轿车轮胎性能要求的提高，溶聚丁苯橡胶（包括充环保油的溶聚丁苯橡胶）需求将有所增大，国内已开
发成功的集成橡胶（SIBR）将有较好的应用前景，有可能从镍系顺丁橡胶过渡至稀土钕系顺丁橡胶。
在绿色轮胎的引领下，白炭黑在轮胎胎面胶中的优势已充分显现。在一些高性能轿车轮胎胎面胶中，白炭黑用
量已超过50份，最高的可以达到70余份。为了达到这样的填充水平，在工艺上还要进行许多研究。此外，一些新
品种炭黑如双相或多相炭黑、低滞后炭黑等都有可能极大地促进SEE轮胎的发展。
纤维材料重点将向芳纶和芳纶复合帘线方向发展，主要是用于带束层。新结构钢帘线同样发展迅速，这些钢帘
线的强度更高、结构简单、渗胶性能很好，耐疲劳性能也有明显改善。
各种新型环保型助剂的应用也是大势所趋，而且将更多地采用造粒、复配和多功能助剂。
先进自动化生产工艺
(1)炼胶工艺实现低温连续混炼 传统的轮胎制造工艺中，橡胶混炼都是在较高温度下、混炼工艺分批进行，
在高温下许多原料会发生化学反应，产生的气体和气味不利于人体健康和环境保护，而低温连续混炼不会产生这种
现象，并且提高了生产效率，降低了能源消耗。
(2)半成品部件实现多机头复合挤出 为了提高生产效率，半成品部件的挤出会由目前的两复合或三复合变成
四复合甚至五复合，从而极大地降低生产成本，提高半成品质量，保证设计精度。
(3)胎体和带束层帘布压延进行半硫化 为了保证生产过程中帘线不变形，在压延时进行半硫化，既可以减轻
轮胎的重量，又能适当缩短硫化时间，从而降低制造成本。
(4)轮胎成型多鼓化 在轿车子午胎成型中，三鼓、四鼓及五鼓成型机会得到推广应用，全钢载重子午胎将以
四鼓成型机为主。
(5)硫化采用高温充氮工艺 无论是轿车子午胎、全钢载重子午胎，还是工程机械子午胎，硫化工艺都将逐步
采用充氮硫化工艺以提高生产效率和降低能源消耗。
设计方法的改进
有限元分析在现代制造业中的作用非常突出，方法也很成熟。我国通过多年对有限元方法在轮胎设计方面的研
究也推出了一系列设计理论，将轮胎结构设计从经验和半经验设计推向数字化，通过计算机的模拟和仿真也大大提
高了设计速度，缩短了开发周期。未来有限元分析和计算机仿真还将有更大的发展，但是前期的试验数据验证和计
算机模拟仿真方面还有许多工作要做。
全面产品检测与深入试验研究
(1)安全性能研究 汽车行驶速度越来越高，安全性也更受关注，因此室内外影响轮胎安全因素方面的试验研
究力度加大了。在室内试验方面，MTS平带式试验机得到更广泛的应用，以研究轮胎在一定的牵引力或制动力，轮
胎侧向力或纵向力的变化情况，从而确定汽车的操控稳定性。在室外道路试验研究方面，首先考虑的是研究湿路面
和冰雪路面条件下的操纵性能，湿路上的水膜深度会增加到7mm以上，在200km/h的速度下，测试轮胎/车辆的转
向性能及稳定性。湿滑路面的侧向抓着力对安全性能也会有很大的影响，尤其是在高速转弯时，因此，研究分析加
速条件下轮胎与路面间的侧向抓着力变化非常必要，在湿滑路面下更为突出。在安全性能的试验研究方面，为配合
“智能轮胎”的面市，设计者会更广泛地采用电子元器件，与汽车的ESP系统相结合，使得RFS轮胎更加安全可靠。
(2)节能技术的试验研究 节能技术会由于石油价格的持续上涨变得更加引人关注，为此，汽车工业生产出了
双燃料动力或太阳能动力以及电动汽车。为了降低能耗、减少轮胎行驶时产生的滚动阻力，轮胎设计者将更深入地
研究影响其滚动阻力的因素。目前广泛应用于测试轮胎滚动阻力的室外方法是测定恒定速度下的燃油消耗和用拖车
的测量。虽然也有使用底盘测功机进行测量的，但这种方法需要修正。由于欧美国家很长一段时间就要求在轮胎上
标注滚动阻力的信息，所以轮胎滚动阻力的测试必须进行。从2006年7月1日起，国内对机动车进行了“乘用车
燃料消耗限制”，这对降低轮胎滚动阻力提出了更高的要求。
(3)环保性能试验研究 由轮胎产生的环保问题已经受到许多国家的重视，为了解决这一问题，轮胎设计者在
考虑轮胎翻新的同时，也在不断设法延长新胎的使用寿命，因此，轮胎的室内外耐久试验，尤其是实际道路试验显
得越来越重要。为了保证轮胎的实际使用寿命，试验场的道路强化试验必须进行。汽车行驶时由轮胎产生的噪声也
是环境影响因素之一，因此在这一方面的深入试验研究也将成为轮胎设计者的一个重要课题。
新开发产品
安全轮胎主要是指目前逐渐兴起的“跑气保用轮胎”（RFT）。米其林公司称，它将于2015年或2020年把实芯
轮胎和Tweel轮胎工业化并推向市场，使越野条件下使用的轮胎更加安全可靠。同时，米其林将进一步完善和改进
它的PAX轮胎，新一代的PAX轮胎将与自支撑式安全轮胎相结合。安全轮胎是国际轮胎巨头们竞相着力开发的一个
新品种，其设计原理和制造方法与传统轮胎截然不同，往往要涉及到特殊轮辋的设计以及相配套使用的轮胎充气内
压监测装置的设计，需要跨行业跨学科的密切分工和合作。
智能轮胎也将作为汽车安全的主要体现者，未来将有很大的发展。据报道，米其林公司已与电气公司合作，在
轮胎上最大程度地采用电子元件，使汽车的操纵性更好，更加安全可靠。为此，米其林公司已雇佣了电气方面的工
程师，研发设计智能轮胎。
由于国际市场石油价格持续攀升，汽车燃料正在多极化，进一步降低轮胎的滚动阻力也将成为汽车轮胎的主要
技术指标。因此低滚动阻力轮胎也会越来越受到人们的欢迎，国外某轮胎公司希望将轮胎的滚动阻力由目前的8～
8.5 kg/t降低至6kg/t。
总之，随着汽车工业的发展，对汽车轮胎开展围绕安全、节能和环保等方面的试验研究势在必行，也将为轮
胎设计及其计算机模拟仿真提供重要的数据。通过试验设备的研发及试验场的建设，轮胎的试验研究将会进一步快
速发展。