全新概念轮胎制造工艺技术
全自动化生产一直是轮胎制造业界追求的目标，也是全球轮胎工业发展的潮流。近些年来，轮胎生产工艺自动化已朝着两个方向发展：现有传统工艺的不断完善和全 新概念技术的开发应用。
从广义上说，全新概念技术也就是反传统的、革命性的技术。目前，已经在该领域崭露头角的有米其林C3M技术、大陆MMP技术、固特异IMPACT技术、三 海CCC技术、普利司通ACTAS技术和倍耐力MIRS技术。
上述6种全新概念轮胎制造工艺技术，对传统制造工艺技术的地位带来了 威胁和挑战。对此，海外业内传媒虽广泛加以报道，但关键技术披露甚少。笔者现将收集到的信息加以整理和筛选，粗略勾勒出其中四种全新概念技术的大体轮廓。
一、基本情况
众所周知，轮胎工业发展到如今已逾百年。走过上百年的历程，传统轮胎生产工艺至今已日臻完善，从胶料混炼、部件准备(压延、压出)、成型、硫化到成品质量 检验，各个阶段的自动化程度都非常高。任何事物在发展到一定历史高度之后，再继续往更高的目标迈进，其难度将非常大。这时，若能够从另一个角度或换一种方 法去思考和突破，则往往会有更好的效果和较大的收获。全新概念轮胎制造工艺技术就是在这样的背景下，遵循这样的思路开发出来的。
与传统的轮胎制造工艺技术相比，上述全新概念工艺技术普遍具有节省投资、设备占地面积少、生产效率高、降低成本的优势，详见表1。
表1 全新概念轮胎制造工艺技术经济指标
二、米其林C3M技术
C3M的全称为：Command+Control+Communication&Manufacture；建议译为：指挥、控制、通讯及制造一体 化系统。
C3M有如下5项技术要点：①连续低温混炼；②直接压出橡胶件；③成型鼓上编织／缠绕骨架层；④预硫化环状胎面；⑤轮胎电热硫化。
C3M的关键设备是特种编织机和挤出机。C3M技术通过以成型鼓为核心，合理配置特种编织机组和挤出机组而得以实现。特种编织机环绕成型鼓编织无接头环形 胎体帘布层和带束层，并环绕成型鼓缠绕钢丝得到钢丝圈。挤出机组连续低温(90℃以下)混炼胶料，压出胎侧、三角胶条以及其他橡胶件。
C3M的工艺特点是：部件既不经过冷却／停放，也不需要再加工或预装配，直接送到成型鼓上一次性完成轮胎成型。在成型过程中，成型鼓一直处于加热状态，胎 胚在成型的同时被预硫化从而达到定型。
米其林于1982年开始研究C3M技术，1992年宣布研究成功，次年在总部所在地--克莱蒙费朗(Clermont-Ferrand)建第一间C3M 厂，1998年底已发展到7间厂，见表2。
表2 ：米其林C3M厂一览表
三、大陆MMP技术
MMP的全称为：Modular Manufacturing Process；建议译为：积木式成型法。
众所周知，传统的轮胎生产工艺由四大工序组成：①塑／混炼；②压延和 压出；③成型；④硫化。现有的轮胎厂，除部分通过购人成品混炼胶而省缺第一道工序外，大多数是上述四道工序全部齐备。
MMP打破传统轮胎厂四大工序齐备的模式，将四大工序分割成两大块来操作。第一块包括了传统工艺的第一道工序(塑／混炼)、第二道工序(压延和压出)以及 第三道工序的前半部分(胎体成型)，第二块包括了传统工艺的第三道工序的后半部分(贴带束层、上胎面)和第四道工序(硫化)；执行第一块生产任务的工厂被 称之为"平台"，执行第二块生产任务的工厂被称之为"卫星厂"。平台负责生产轮胎基本构件并进行预装配，卫星厂负责整体装配并完成轮胎制造工艺最后硫化。 通常，一个平台可配置多间卫星厂，构成辐射网络。
换言之，MMP技术的最大特点就是一种"基本构件生产厂+总装厂"的新模式。平台(基本构件生产厂)设在劳动力成本低的地区，降低生产成本；卫星厂(总装 厂)设在技术发达的地区或处于市场战略位置的地区，一来保障产品质量，二来达到成品就地供货的目的。
平台产品(轮胎基本构件)实行标准化，也就是说同一规格，不同晶牌、不同系列的轮胎，除胎面、带束层不同外，其余基本构件全部相同。从平台下线的胎体已经 过预硫化。视产品技术要求不同，贴带束层也可在平台上完成。
MMP的最初构想为大陆公司采购与战略资源部经理Bernadatte Hausmanr提出，1993年底获立项，1996年6月首间全规格MMP示范厂在德国投产，1997年初MMP技术通过大陆公司董事会评审，至此拉开 了全球范围应用的帷幕。
四、固特异的夏hOPACT技术
IMPACT的全称为：Integrated Manufacturing Precision Assembly Cellular Technology；建议译为：集成加工精密成型单元技术。若将缩写IMPACT看作是单词Impact，其英文意思为"碰撞、冲击、影响"。因此，海 外业内传媒有将IMPACT谑称为Impact的，意喻对传统制造技术产生冲击的新技术。
IMPACT有四大要素(又称四大单元)：①热成型机(Hot Former)；②改进控制技术，提高生产效率；③自动化材料输送；④单元式制造。上述四要素既可以单独使用，也可以组合起来使用，而且无论是某个要素还 是整个系统与现有的轮胎工艺流程都能够紧密结合成一体。IMPACT不会像其他新一代轮胎制造系统那样与现用系统不兼容。
对整个橡胶业界而言，热成型机似乎是闻所未闻的新工装设备，其实它由多台微型型材压延机(Mini Contour Calender)、冷喂料挤出机和一条钢质运输带构成。压延机的两个辊简直径在700mm左右，它与传统压延机不同之处在于：①有一个辊筒是型辊；②双 辊温度超过传统压延工艺温度。钢质运输带又称移动轨床(Moving Tracked Bed)，由两个导辊和一条不锈钢薄带构成，其最高速度为15米／分，通常以8-9米／分的速度运行。每台压延机配备一台冷喂料挤出机，后者负责向前者供 料。对冷喂料挤出机没有什么特殊要求，目前在用的普通型即可，至于它的规格则必须与在该工位压出／贴合的轮胎部件的体积流量相匹配，保证供给压延机足够的 胶料。
目前固特异已经研制出两种热成型机，其中一种七工位，适用于卡车轮胎生产，另一种为四工位，适用于轿车轮胎生产。七工位热成型机由7台微型型材压延机组 成，移动轨床将这7台压延机连接成一个整体，可压出7种不同的轮胎部件并同时完成部件与部件之间的定位和组装／贴合。
七工位热成型机的工作流程如下：第一工位的微型型材压延机压出气密层胶片，胶片落在移动轨床，移动轨床将其输送到第二工位；第--212位的压延机压出隔 离胶片，敷设在气密层胶片之上，型辊同时将其压实，完成两层胶片的热贴合；第三工位的压延机压出胎侧胶，敷设并贴合在上述组件两侧；第四工位的压延机压出 胎圈包胶，敷设并贴合在上述组件上的某个特定位置；第五工位的压延机压出三角胶条，敷设并贴合在上述组件上的某个特定位置；第六工位的压延机压出隔离胶 条，敷设并贴合在上述组件上的某个特定位置；位于第七工位的压延机压出另一条三角胶条，敷设并贴合在上述组件上的某个特定位置。至此，组件也运行到了热成 型机的末端，在此被卷取。卷材将被送往二段成型机，在二段成型机上裁断，贴上胎体帘布层、带束层和胎面胶，即得到生胎胚。一卷这样的卷材可成型 100~120条轮胎。七工位热成型机的总长度为45~50米。
热成型机贴合不用胶浆，不但降低原材料成本，而且减少环境污染。与传统工艺相比，热成型工艺耗材下降10％，劳动用工减少42％，生产成本节约20％。
热成型机适用于各种类型和规格轮胎的生产。第一台热成型机已于1999年7月在卢森堡(Luxem-bourg)轮胎厂投入商用卡车轮胎生产；第二台热成 型机于2001年夏天在美国丹维尔(Danville)轮胎厂投入原配载重轮胎生产。固特异拟于2001年稍晚些时候在德国富尔达(Fulda)轮胎厂调 试第三台热成型机，并于2002年将第四台热成型机安装在北美，这两台热成型机将用于轿车轮胎生产。
截至2000年12月，固特异已研发成功6种冠以IMPACT的工装设备。这些设备一直在卢森堡、美国丹维尔和加拿大纳帕尼(Napanee)三地的中试 工厂试车，并至少已在一间轮胎厂转入正式使用。这些新型工装设备已使全员单位时间生产指数由1998年的100提高到115。计划到2002年有15种 IMPACT32装设备落户7间轮胎厂，届时上述指数将会提升到125。
现有的6种IMPACT212装设备分别为：①高产量四复合挤出机；②精密带束层裁断机；③精密胎体帘布层裁断机；④四束钢丝圈卷成机；⑤增强型载重轮胎 成型机；⑥乘用轮胎成型机。
固特异在卢森堡轮胎厂用改进过的Berstorff四复合挤出机压出胎面组件，挤出速度大约为10米／分，据此可推算其产量将超过200公斤／分。用该法 生产的胎面组件比传统工艺生产的轻19％，这意味着成品轮胎重量减轻5％。
在用热成型机压出胶片代替外护圈包布取得成功的基础上，固特异大力发展注压成型钢丝圈／三角胶条组件。2001年4月，钢丝圈／三角胶条组件注压成型机在 卢森堡轮胎厂进人最后阶段中试。该机已成功地为5000条载重轮胎提供钢丝圈／三角胶条组件。目前正对工艺进行调整，为更大批量生产作准备。
钢丝圈／三角胶条组件注压成型机由4部分构成：①经过改进的带DRC2000控制器的DesmaD710．800／4-T／R注压机；②平板硫化机；③三 工位压紧机；④带专用夹具的ABB机械手。
已按特定尺寸绕成特定形状的钢丝圈挂在专用挂架上。ABB机械手藉专用夹具夹持钢丝圈，放入三工位压紧机。经压紧后的钢丝圈，由机械手送人平板硫化机。注 压机通过模型上的16个注胶孔往模腔内注胶，多余的胶料由8个排胶孔排出。平板硫化机的热板不像平常那样加热到标准温度200~(2以上，而是采用感应加 热方式对钢丝圈进行加热，确保钢
丝圈从里向外硫化，目的是既要使钢丝圈／三角胶条组件表面保持粘性，能够有效地与其他轮胎组件粘合，同时又达到减少生胎在硫化工序时的硫化时间。硫化程度 达到90％时，机械手将钢丝圈取出。钢丝圈经修边后送成型工序备用。
与普通钢丝圈相比，注压成型的钢丝圈对称性更好、成品容易修整，而且无接头，省时省工，成品质量与操作工的熟练程度无关。
自1997年以来，固特异己投入5．16亿美元开发IMPACT)顷目。其中大部分(约3．52亿美元)用在改进现有生产工艺和设备上。构成IMPACT 的其他三个要素，平均消耗了4000万-8000万美元的费用。所取得的成效是目前已发展到13％的卡车轮胎、1％的轿车轮胎是用IMPACT制造出来 的。到2004年，这一比例将提高到卡车轮胎33％和轿车轮胎10％。固特异自己承认从1997年算起，大概需要20年时间才能将其遍布全球的轮胎厂改造 成都用IMPACT~艺进行生产。
五、倍耐力M工RS技术
MIRS的全称为：Modular Integrated Robotized System；建议译为：积木式集成自动化系统。
MIRS的精髓是：以成型鼓为中心，组织生产；多组挤出机配合遥控机械手，实现从胶料挤出到成型鼓直接成型；用胎胚气密层代替胶囊进行硫化。
MIRS只有3道工序：①预制；②成型；③硫化。预制工序有多台挤出机，每台挤出机配备规格为1×1．5m的卷取轴架，上挂钢丝或浸渍帘线辊筒；架上的多 股钢丝或帘线进入挤出机的直角机头，与胶料一同挤出，得到补强胶条，供下游工序使用。成型工序有3组共8台挤出机和3对遥控机械手，分成三工位操作。成型 鼓为可折叠式，中空，鼓身由8块厚20mm铝板制成，上有小孔使鼓面与鼓腔连通。成型鼓经预热进人第一工位，并绕轴旋转；挤出机将胶料挤出到成型鼓上，机 械手反复辊压胶料，挤出空气，使胶料紧贴鼓面，得到气密层；由于鼓面是热的，胶料被预硫化。接着成型鼓进人第二工位，第二对机械手将预制工序生产的各种补 强胶条缠绕在成型鼓上，同时第二组挤出机将胶料挤出到成型鼓上，机械手和挤出机交叉操作，逐步形成胎体帘布层、胎圈等。然后成型鼓进入第三工位，第三对机 械手贴预制带束层，挤出机组将隔离胶、胎侧胶、胎面胶直接挤出到成型鼓上，经压实、整形得到完整胎胚。胎胚连同成型鼓一起进人硫化工序，硫化机装在六工位 圆盘运输带的立柱上。第一对机械手将未取下成型鼓的胎胚装入硫化机，合模，往成型鼓腔内通人高压氮气，氮气通过鼓壁的通气孔逸出到鼓面，使胎胚胀大，从而 脱离鼓面并紧贴硫化模内壁，这样已经预硫化的胎胚气密层实际上起到胶囊的作用。和普通硫化一样，模腔内通人蒸气。经15分硫化后，圆盘运输带到达第六工 位，第二对机械手开模，将轮胎连同成型鼓一起取出，折叠成型鼓，得到成品轮胎。成型鼓经拼装后送回第二道工序循环使用。至此完成一个生产周期。
倍耐力第一间MIRS厂设在总部所在地--意大利米兰Biccocca，已于2000年6月投产；第二间MIRS厂选址美国佐治亚州Rome，毗邻新建的 铃木汽车厂，目前尚在建设中。
六、结语
21世纪将是上述全新概念轮胎制造工艺技术逐步扩大工业化的世纪，排在世界前列的几大轮胎制造商凭借这些全新概念技术进行低成本、高精度生产，从而得以巩 固并提升其现有地位。随着推广应用的深入，人们对上述全新概念技术的了解也会越来越多。勿庸置疑，在这过程当中，相信还不断会有新概念技术涌现。我们可以 这样说，不是今年，也许明年，最晚不超过10年，轮胎制造工艺将与今日我们所见所用的大不一样。在本世纪内，轮胎制造工艺技术必将发生巨变，这是量变到质 变的必然飞跃。