提升轮胎行业国际竞争力——记高性能子午胎耐脱层关键技术

　　青岛科技大学、中策橡胶集团有限公司联合完成的“高性能子午胎耐脱层关键技术及应用”项目，攻克了子午胎“二端点”脱层的核心技术难题，并实现了产业化应用，提升了我国轮胎行业的国际竞争力。该项成果于近日获得山东省科学技术进步一等奖。

　　攻克三项关键技术难题

　　轮胎是由橡胶、帘线等多种材料复合而成的柔性粘弹性壳体，结构复杂、材料种类繁多。轮胎运行是以柔性胎侧为纽带连接胎肩和趾口二个支点高频循环形变的过程，致使胎肩和趾口成为应力和热的聚集点。子午胎固有的制造特点，带束层、胎体反包及趾口包布等端点又很难避开胎肩和趾口这两个部位，因此导致肩部带束层端点及趾口胎体反包端点的脱层，也就是俗称的“二端点”脱层。

　　轮胎先进装备与关键材料国家工程研究中心主任汪传生教授表示，在轮胎所有质量问题中，“二端点”脱层占到80%，直接影响着轮胎使用寿命和行车安全，是子午胎的一大“顽疾”。

　　要根治这一“顽疾”，首先必须解决引发“二端点”脱层的三项关键技术难题：一是“二端点”由于几何、物理不连续导致的应力集中和热聚集问题；二是“二端点”关键胶料耐老化性问题；三是橡胶补强材料炭黑、硫黄及氧化锌等各种加工助剂粒子团聚、气孔等微缺陷引发的“二端点”脱层问题。

　　为此，青岛科技大学与中策橡胶集团联合进行了长期深入细致的探究，从理论研究、产品结构设计到配方及相关工艺装备研发，逐步形成了一套系统有效的解决方案，攻克了三项关键技术难题。

　　取得四大重要创新成果

　　在高性能子午胎耐脱层关键技术的长期研发工作中，团队成员不断提出新模型、发明新结构、探索新配方、研制新装备，取得了高性能子午胎产业技术创新的重大突破。

　　据该项目第一完成人、轮胎先进装备与关键材料国家工程研究中心尹海山教授介绍，他们提出并建立了以应变能幅值、温度来表征轮胎脱层寿命的“轮胎脱层失效的热力耦合模型”，再将该模型与热力学仿真技术进行有机融合，建立轮胎耐脱层分析机理及相关理论，为轮胎优化设计提供理论支撑。

　　团队成员还建立了轮胎耐脱层设计准则和综合优化原则，揭示了轮胎趾口和胎肩损伤的热力学耦合机理。此外，他们发明了0度带速层缠绕、双层钢丝包布等系列轮胎耐脱层新结构，解决了“二端点”应力集中和热聚集难题，大幅提高了轮胎寿命。

　　研发过程中，团队成员探明了肩部脱层以热氧作用为主、趾口脱层以机械疲劳为主的老化机理，定向研发出轮胎耐脱层系列新配方，解决了关键胶料耐老化性难题，提高了轮胎寿命，降低了轮胎滚动阻力10%以上。

　　在此基础上，他们发明了轮胎耐脱层混炼新工艺装备及测试技术，解决了钢丝端点的孔穴及橡胶复合材料炭黑聚集、助剂颗粒、杂质等微缺陷诱发裂纹萌生造成轮胎脱层的难题，实现炭黑、助剂等在橡胶中的纳米级分散和胶料性能均质化，提升胶料/钢丝复合材料的粘合强度和耐老化性。

　　产学研经济效益显著

　　目前，该项目形成了自主知识产权体系，获发明专利21项、实用新型专利14项、软件著作权2项，开发新产品31个，形成企业标准2项，发表论文26篇。

　　据介绍，该项目成果已在中策橡胶集团、山东华勤橡胶集团实现了产业化应用，为中国全钢子午胎形成耐载、安全的特色优势，牢牢把控中国轮胎主流和竞争国际市场作出贡献。在降低退赔方面，该项目累计为企业节约资金20亿元以上，近3年共为企业增加销售收入42亿元、利润2.5亿元、税金1.7亿元，收效显著。