中策橡胶集团有限公司青岛科技大学联合完成“高性能子午胎耐脱层的关键技术应用”该项目征服了子午胎“二端点”脱层的核心技术问题,实现了工业化应用,提高了我国轮胎行业的国际竞争力。
近日,该成果获山东省科技进步一等奖。轮胎是由橡胶、帘线等材料组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脚趾两个支点的高频循环变形过程,使胎肩和脚趾成为应力和热的聚集点。国家工程研究中心主任王传生教授说,在轮胎的所有质量问题上,“二端点”脱层占80%,直接影响轮胎的使用寿命和行车安全,是子午胎的一大部分“顽疾”。要根治这一“顽疾”首先要解决引发问题“二端点”脱层的三个关键技术问题:一是“二端点”物理不连续引起的应力集中和热聚集问题;二是“二端点”关键橡胶耐老化问题;三是碳黑、硫黄、氧化锌等加工添加剂颗粒团聚、气孔等微缺陷引起的橡胶强化材料“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从理论研究、产品结构设计到配方及相关工艺设备研发,逐步形成了系统有效的解决方案,克服了三个关键技术问题。在高性能子午胎耐脱层关键技术的长期研发中,团队成员不断提出新模型,发明新结构,探索新配方,开发新设备,取得了高性能子午胎产业技术创新的重大突破。
国家工程研究中心尹海山教授表示,根据项目第一完成人、先进轮胎设备和关键材料,他们提出并建立了轮胎脱层寿命的应变能幅值和温度“热耦合模型轮胎脱层失效”,将该模型与热模拟技术有机结合,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持。团队成员还建立了轮胎耐脱层设计标准和综合优化原则,揭示了轮胎脚趾和胎肩损伤的热力学耦合机制。公司自主研发一系列轮胎耐脱层新结构,如0度带速层缠绕、双层钢丝包布等“二端点”应力集中和热聚集问题大大提高了轮胎寿命。在此基础上,他们发明了新的轮胎耐脱层混合工艺设备和测试技术,解决了碳黑聚集、添加剂颗粒、杂质等微缺陷引起的裂纹问题,实现了碳黑、添加剂等纳米分散和橡胶性能均质化,提高了橡胶/钢丝复合材料的粘合强度和耐老化性。
目前,该项目已形成自主知识产权体系,获得发明专利21项,实用新型专利14项,软件作权2项,开发新产品31项,形成企业标准2项,发表论文26篇。据报道,该项目的成果已在中策橡胶集团和山东华勤橡胶集团实现了工业应用,为中国全钢子午轮形成了耐载、安全的特点和优势,为中国轮胎的主流和国际市场的竞争做出了贡献。在减少退款方面,该项目为企业节省了20多亿元,近三年增加了42亿元的销售收入,利润2.5亿元,税收1.7亿元,效果显著。