伴隨汽車工業(yè)的發(fā)展歷史,輪胎也在不斷地進(jìn)化,橡膠技術(shù)在其中扮演著重要的角色。1839年,橡膠之父查爾斯?古德伊爾在偶然的機(jī)會下發(fā)現(xiàn)橡膠與硫黃混合后加熱,得到的硫化橡膠在受熱時不發(fā)粘而且彈性好,于是橡膠輪胎制造業(yè)的序幕由此展開。時至今日,輪胎成為橡膠工業(yè)中的主要制品,其消耗的橡膠量占橡膠總用量的60%~70%。
汽車電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化等大趨勢,不僅為汽車的動力總成、底盤架構(gòu)、電子設(shè)備等零部件帶來重大變革,輪胎行業(yè)也邁入新的發(fā)展時期。除了高耐磨、低滾動阻力和輕量化這些性能指標(biāo)外,可持續(xù)發(fā)展的理念賦予了輪胎行業(yè)新的使命。這些全新的挑戰(zhàn)都需要橡膠技術(shù)的迭代升級以提供支持。
在全球橡膠行業(yè)中,阿朗新科憑借百年來開發(fā)、生產(chǎn)并銷售高性能橡膠的深厚經(jīng)驗(yàn),在汽車輪胎領(lǐng)域中擁有一席之地。近日,本刊記者采訪到阿朗新科中國資深技術(shù)經(jīng)理馮偉軍,他為我們分享了汽車輪胎橡膠的演變歷程,以及阿朗新科在其中起到的推動作用。
橡膠推動汽車輪胎的發(fā)展
輪胎工業(yè)中有關(guān)橡膠的應(yīng)用最早可以追溯到1818年,距今已經(jīng)超過200年。但當(dāng)時輪胎應(yīng)用多以自行車為主,材質(zhì)也僅有天然橡膠。隨著簾子布、胎圈等零部件相繼問世,蘇格蘭人John Boyd Dunlop于1895年首次為汽車安裝了充氣輪胎。20世紀(jì)初,汽車工業(yè)迎來強(qiáng)勁增長,橡膠樹在高緯度區(qū)域無法種植導(dǎo)致天然膠的供應(yīng)不足,在這一背景下,合成橡膠應(yīng)運(yùn)而生,并在輪胎和汽車產(chǎn)業(yè)中廣泛使用。
目前,天然橡膠和大部分的合成橡膠種類都可以用于輪胎制作,像充氣輪胎,就多使用NR、SBR、BR和(X)IIR。其中,NR、BR、SSBR用于輪胎胎面膠和胎側(cè)膠,以滿足強(qiáng)度、耐切割、耐撕裂和低磨耗性能的要求。(X)IIR的特點(diǎn)是透氣性低,用于輪胎內(nèi)胎和內(nèi)襯層,使得輪胎保持穩(wěn)定的氣壓,從而實(shí)現(xiàn)減震緩沖的作用。此外,EPDM和CIIR也能用于白胎側(cè)(標(biāo)識)、越野專用輪胎等。
作為全球主要的合成橡膠供應(yīng)商,阿朗新科的歷史可以追溯到1906年,公司的傳承也和輪胎工業(yè)的發(fā)展相輔相成。1909年,拜耳公司前身開發(fā)出替代天然橡膠的合成橡膠異戊橡膠(IR),并被用于制造汽車輪胎。隨后,拜耳相繼推出采用全新聚合工藝的乳聚丁苯橡膠Buna?等?,F(xiàn)如今,這些牌號均由阿朗新科生產(chǎn),為汽車輪胎提供出色的抓地力、優(yōu)化其滾動阻力,同時延長輪胎的使用壽命,提升行駛里程。目前,阿朗新科生產(chǎn)的 S-SBR、BR和(X)IIR產(chǎn)品中,超過75%用于輪胎。
阿朗新科適合各種應(yīng)用的彈性體解決方案
可持續(xù)理念催生新的需求
當(dāng)下,制造商對輪胎性能的追求,可以概括為追求“魔鬼三角”的平衡,即改善滾動阻力、 耐磨性、抗?jié)窕赃@三個關(guān)鍵特性,在優(yōu)化其中一個性能的同時,避免對其它兩個性能造成負(fù)面影響。
輪胎的“魔鬼三角”
電動化的趨勢深刻影響到汽車工業(yè)的方方面面。電動汽車的市場占有率逐年提升,這也成為推動橡膠工業(yè)迭代的契機(jī)。電動汽車所采用的電氣化動力系統(tǒng)會帶來超高的輪胎扭矩和加速性能,因而要求橡膠材料具有更加優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性。同時,整車的動力不再局限于發(fā)動機(jī)的性能,電機(jī)數(shù)目的疊加或功率增加使得普通電動車也具備優(yōu)異的運(yùn)動性。
為了滿足上述需求,輪胎必須進(jìn)一步提升干抓、濕抓性能和操控性能,通過低滾阻增加行駛里程半徑。輪胎的胎面一般貢獻(xiàn)了輪胎滾阻的50%,稀土順丁(NdBR)是滾阻最低的橡膠,通過使用NdBR和改性溶聚丁苯(FX-SSBR)復(fù)合白炭黑填料的胎面配方,能為輪胎帶來極致的低滾阻,因而帶來更長行駛里程半徑。
輕量化趨勢也將繼續(xù)推進(jìn)輪胎的優(yōu)化設(shè)計。例如,通過使用缺氣保用輪胎,從整車設(shè)計上可去除備胎輪輞總成,為汽車帶來近30 kg的減重,并在后備箱留有更大空間以備電池的安裝和排布。而稀土順丁橡膠(NdBR)憑借優(yōu)異的低生熱和高模量,在缺氣保用輪胎的胎側(cè)支撐膠中可以得到廣泛應(yīng)用。
創(chuàng)新的輪胎橡膠設(shè)計組合
為改善輪胎性能,阿朗新科認(rèn)為可以主要采用改進(jìn)橡膠配方設(shè)計、優(yōu)化胎面設(shè)計兩種方式。
配方設(shè)計方面,以輪胎胎面膠為例,其配方多以S-SBR為主,結(jié)合其它橡膠并用,可以通過調(diào)整苯乙烯和乙烯基含量,實(shí)現(xiàn)性能參數(shù)平衡。阿朗新科的Buna?VSL和Buna?FX產(chǎn)品組合可以增強(qiáng)聚合物和白炭黑的相互作用,減少分子鏈之間的摩擦,從而達(dá)到降低滾動阻力、提高拉伸強(qiáng)度和耐撕裂性能、提升胎面的抓地力和牽引力。
胎面設(shè)計方面:根據(jù)路面需求,現(xiàn)代乘用車輪胎的設(shè)計還會采用不同的花紋,在路面濕滑、高速行駛等情況下,提升駕駛的穩(wěn)定性。像乘用車冬季輪胎,就會采用V形花紋設(shè)計,排除路面和輪胎之間的水層,提升抓地力。
基于創(chuàng)新的設(shè)計理念,阿朗新科已經(jīng)推出了多種適用于輪胎的高性能合成橡膠產(chǎn)品組合:
低滾動阻力與高耐磨性能相結(jié)合的NdBR和SSBRs材料解決方案,不僅提高了輪胎的燃油效率,還能減少CO2排放;
阿朗新科(X)IIR 材料所制作的內(nèi)襯層具有良好的氣密性、耐熱空氣老化性和耐曲撓疲勞性,可以有效防止輪胎氣壓不足,降低爆胎風(fēng)險;
2021年,阿朗新科與索爾維、普利司通攜手推出的TECHSYN輪胎開發(fā)平臺,更是實(shí)現(xiàn)輪胎滾動阻力、磨耗和濕抓地力性能平衡的里程碑式解決方案。TECHSYN在不影響其它性能的前提下,使輪胎的磨耗改善高達(dá)30%,滾動阻力降低了6%,使輪胎的設(shè)計壽命延長約30%,最終實(shí)現(xiàn)了減少輪胎更換的頻次,長期來看可以減少原材料消耗。
TECHSYN輪胎開發(fā)平臺
中國市場的重要地位
2022年,阿朗新科針對機(jī)動化領(lǐng)域發(fā)布的全新品牌宣言“Moving ahead. Together. ”,詮釋了公司的戰(zhàn)略發(fā)展方向:以獨(dú)特、廣泛的產(chǎn)品組合,遍及全球的生產(chǎn)和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),以及客戶為先的服務(wù)理念,滿足汽車行業(yè)對高產(chǎn)品性能的追求。
阿朗新科全新品牌宣言“Moving ahead. Together. ”
在阿朗新科的全球戰(zhàn)略中,對中國市場的重視程度日益顯現(xiàn)。中國是全球重要的輪胎制造和消費(fèi)國。據(jù)中國橡膠工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2006年以來,中國的輪胎產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一,輪胎總產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能的35%,出口量占總產(chǎn)量的一半左右。
對阿朗新科來說,中國是全球業(yè)務(wù)中重要的戰(zhàn)略市場之一。著眼于不斷增長的輪胎市場需求,以及與日俱增的性能要求,阿朗新科將繼續(xù)以全新品牌宣言為指引,夯實(shí)本地生產(chǎn)與研發(fā)能力,貼近客戶需求。
目前,阿朗新科在其總部常州建立了三元乙丙橡膠生產(chǎn)基地與亞洲技術(shù)中心。其中,常州工廠的年產(chǎn)能在2022年實(shí)現(xiàn)了15%的提升。在此,阿朗新科也推出了許多創(chuàng)新成果,其中就包括提高牌號物性、降低成本的Keltan?超高門尼100+創(chuàng)新平臺。
阿朗新科常州三元乙丙橡膠工廠
此外,在南通,阿朗新科還擁有丁腈橡膠生產(chǎn)基地。該基地是由阿朗新科與臺灣臺橡集團(tuán)各持50%股份的合資企業(yè)。2022年,該企業(yè)開展了搬遷和擴(kuò)產(chǎn)計劃,新工廠的設(shè)計年產(chǎn)能將從3萬t增至4萬t,強(qiáng)化本地乃至全球的丁腈橡膠供應(yīng)。
值得一提的是,《阿朗新科合成橡膠手冊》中文版于2022年推出,集成了阿朗新科100多年來的研發(fā)成果和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),包括橡膠材料的結(jié)構(gòu)與性能、創(chuàng)新的橡膠產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)、可持續(xù)的解決方案等。
通過率先在中國實(shí)現(xiàn)《阿朗新科合成橡膠手冊》本地化,阿朗新科希望為客戶、業(yè)內(nèi)專業(yè)人士和相關(guān)的學(xué)術(shù)人員提供全面、深入的技術(shù)知識。中文版的推出,也方便中國客戶更為快捷的檢索阿朗新科的橡膠產(chǎn)品、配方設(shè)計、生產(chǎn)工藝、應(yīng)用技術(shù)等。同時,手冊中還討論了未來行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)趨勢,例如機(jī)動化、數(shù)字化、城市化、可持續(xù)發(fā)展等。阿朗新科也希望和更多合作伙伴一同探索橡膠行業(yè)的升級方向和創(chuàng)新可能性。