轮胎的秘密(展示)

从颜色到结构：全面解析轮胎的秘密

▊生产二科：陈庆

轮胎大家绝不陌生，幼儿园的孩子闭着眼都能画出一个轮子，但很多开了一辈子汽车的司机也不明白轮胎这玩意儿里到底有什么玄机。您一定好奇轮胎有什么秘密，不就是圆形、充气的吗？要知道，轮胎作为车辆与路面接触的唯一媒介，对于车辆的性能有着直接影响。瞧，这么重要的东西怎么能没有秘密？让我们来探究一下。

●轮胎历史

就像评书中的开始一样，想知道轮胎有什么秘密咱们得先

了解它的身世，由于篇幅限制咱们只看看乘用车轮胎，商用车轮胎

且听下回分解。好了，言归正传，第一个空心轮胎是1845年英国人

罗伯特•汤姆逊发明的。他提出用压缩空气充入弹性囊，以缓和运动

时的冲击，尽管当时的轮胎是用皮革和涂胶帆布制成，然而这种轮胎已经显示出滚动阻力小的优点，罗伯特•汤姆逊并以《马车和其他车辆的车轮改良》为题，获得了英国政府的专利。同年12月10日第一条充气轮胎诞生，第一个购买充气轮胎的人是个名叫罗列的贵族，四个轮胎的价钱合计为四十四磅二先令，要知道当时一英镑可以兑换白银三两，而当年英国国民生产总值才1000多万英镑。

1868年，美国人查尔斯•古德伊尔（Charles Goodyear）发明硫化

橡胶的方法，使橡胶能运用在轮胎上，古德伊尔先生虽取得专利但并未因此

致富（1898年美国一家新成立的轮胎公司为了纪念他的贡献，把公司命名为固特异轮胎公司）。

1887年12月，英国兽医约翰•邓禄普看到他的儿子在

布满石头的庭院里骑着三轮

车，思索如何使车轮更软以吸

收震荡，于是发明用充气的橡胶管套在木制轮辐上，现代轮胎的原型诞

生了。1903年，J•F•帕玛先生发明了斜纹纺织品，这种斜纹纺织品的发

明促成了斜交轮胎的发展，1930年米其林公司申请了带内胎轮胎（无内胎轮胎前身）；1946年获得举世闻名的子午线轮胎专利。看看，很多轮胎大厂都到齐了。

●轮胎为什么是黑色

大家都知道轮胎主要由橡胶组成，橡胶大家没见过但也大概知道颜色，但您想过为什么以橡胶为原料的轮胎是黑色的吗？其实这主要是由轮胎生产时的添加剂决定的，早在十九世纪，橡胶轮胎由于添加剂的不同，其颜色并不固定。到1915年，由于在轮胎制造时加入了碳黑也称碳烟（carbon black），橡胶呈现墨水般的纯黑色，而且耐磨性达到前所未有的水准。此后，橡胶轮胎进入黑色一统天下的漫长时期。

到了二十世纪五十年代，国外许多拥有轿车的人为了显示自己的财富与社会地位，纷纷把轮胎的外侧壁刷上白色油漆，以区别他人，体现个性。但是这种轮胎美容法最大的缺点就是轮胎使用一段时间后，

油漆会逐渐剥落，很不雅观，这种方式逐渐被冷落了。到六十年代，使用白色橡胶的白色橡胶轮胎又见复苏，不过这种轮胎的强度和反抗撕裂性能较差，耐老化性能差，成本也较为昂贵，使用时间稍久，胶料就会慢慢变黄变棕，失去原来的装饰效果。到了八十年代，日本、德国和美国等发达国家曾重新生产并投入胎侧带有白色字体或环带的轮胎，固特异公司甚至还设计出一种全透明可在夜间照明的轮胎。

进入九十年代，米其林公司与法国一家化工集团合作，用二氧化硅取代碳，取得了良好的效果。由于二氧化硅的固有颜色是白色，可以加入任意不同的染色剂，轮胎从而可以任意选择颜色了。近些年来，随着新型橡胶防老化剂和白色以及浅色橡胶补强剂的出现，更进一步推动了轮胎颜色的发展。

明白了轮胎为什么是黑色的后，您一定好奇轮胎使用的橡胶了，轮胎用的橡胶和我们嘴里现在嚼的口香糖难道是“同父异母”的兄弟？

现在大多数汽车轮胎材料的主要成份是天然橡胶或者合成橡胶。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。而我们吃的口香糖的主要成分是胶基，胶基的精确成分通常属于商业机密，其主要成分可以是明胶（日本胶）或天然橡胶（苯乙烯-丁二烯橡胶，丁基橡胶，聚异丁烯）所以说我们吃的口香糖和轮胎用橡胶并不是一种原材料。

●讲讲轮胎的橡胶和添加剂

轮胎生产的原料中有天然橡胶还有合成橡胶，合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。在合成橡胶中又属通用橡胶应用最多，通用橡胶是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶，异丙橡胶，氯丁橡胶等。

尽管合成橡胶有诸多优势，但天然橡胶的综合性能优越过合成橡胶，所以高级轮胎多用天然橡胶。为了使橡胶具有制造轮胎所要求的性能，比如要让轮胎具有弹性好、滚动阻力小、耗油低、生热低、耐磨、耐穿刺、承载能力大、乘坐舒适等性能，必须要在橡胶中渗入各不同的化学材料，即化学添加剂。

● 轮胎的制造

轮胎的历史和材质了解后，下面让我们看看轮胎是如何制造的。其实轮胎的制造就像是从和面开始到煮成面条的过程。前面的密炼挤出压延等工序就像是“和面”--“擀面”--“切成面条”之类的步骤，到胎圈成型就相当于准备好了下锅的面条了。

『左图为轮胎制造工序，完成后还需经过

最终检验及轮胎测试工序』

硫化是橡胶加工中的最后一个工序，相当于“下锅煮面”--也就是最终定型，可以得到定型的具有实用价值的橡胶制品。“硫化”因最初的天然橡胶制品用硫磺作交联剂进行交联而得名，随着橡胶工业的发展，现在可以用多种非硫磺交联剂进行交联。因此硫化的更科学的意义应是“交联”或“架桥”，即线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程。橡胶大分子在加热下与交联剂硫磺发生化学反应，交联成为立体网状结构的过程。经过硫化后的橡胶称硫化胶。

在硫化工序完成后，还有最终检验及轮胎测试工序，在最终检测这个区域里，轮胎首先要经过目视外观检查，然后是均匀性检测，均匀性检测是通过“均匀性实验机”来完成的。均匀性实验机主要测量径向力，侧向力，锥力以及波动情况的。均匀性检测完之后要做动平衡测试，动平衡测试是在“动平衡实验机”上完成的。最后轮胎要经过X-光检测，而在轮胎测试工序中轮胎还需要接受高速和耐久实验的考量。

●轮胎结构：

胎冠是外胎两胎肩之间的整个部位，包括胎面、缓冲层(或

带束层)等，胎冠是轮胎与地面接触的主要部分。

轮胎的胎体层是由帘线和橡胶构成的复合材料壳体，帘线

材质一般有人造丝帘线，玻璃纤维帘线，芳族聚酰胺帘线，钢

丝纤维帘线等几种。

●轮胎的类别

轮胎的分类有很多种，这里仅根据胎体帘布层帘线的排列不同，将轮胎划分为斜交线轮胎、子午线轮胎。斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层；而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质，其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布，可减少轮胎被异物刺破的几率。