杨和逸
关键词：激光技术;轮胎行业;激光应用
摘要：本文简要回顾了轮胎行业技术进步的历程，介绍了激光技术的优势，从专利这一科技创新视角描述了激光技术在轮胎行业的应用现状。介绍了轮胎行业目前及将来可能应用相对较为普遍的几种激光技术，展望了轮胎行业应用激光技术助力产品更新换代、产业升级的前景。
0 前言
1) 轮胎制造技术的发展简史
据知乎介绍，车轮发明于公元前3500年左右，最早的轮子是用弯曲的木头制成。为提高舒适性，古人把皮革包裹在木轮上以减轻振动颠簸。随着时间的推移，皮革被天然橡胶所替代。最初的橡胶轮胎是没有空气气囊的实心胎。1834年固特异发明了橡胶硫化技术，为橡胶工业奠定了基础。1888年奔驰在其发明的第一辆汽油汽车上安装了带有充气橡胶的金属轮胎，这是充气轮胎的开端。1905年为保护轮胎胎体免于直接接触路面，倍耐力发明了带有胎面的轮胎，这也提高了轮胎与地面的摩擦系数。1910年，棉帘布用于轮胎制造，大大提高了轮胎寿命。1920年轮胎材料快速发展，1923年发明了气囊轮胎，这种低压轮胎与地面接触面积更大，利于汽车的行驶。1931年杜邦开发成功合成橡胶，摆脱了对天然橡胶的依赖，使轮胎大批量制造成为可能。1934年芬兰推出了适合在冬季使用的雪地胎。1946年法国米其林开发成功子午线轮胎，即使在高速行驶时也能提供良好的行驶稳定性。1947年无内胎轮胎开发成功，1979年倍耐力和宝马一起开发成功缺气保用轮胎(防爆胎)。最近，静音轮胎、自修复轮胎开始得到推广应用。
轮胎的发展离不开轮胎原材料、制造技术、工艺、设备的不断更新迭代。新的加工手段的出现促进了轮胎行业的不断进步。
2) 激光技术的优势
与原子能、计算机、半导体一起，激光被誉为二十世纪新四大发明之一。激光技术的出现极大地改变了人们的生活。激光被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光的高单色性、高相干性、高方向性和高强度使得激光在通信、医疗、加工、测量、雷达、防伪、照明、娱乐等诸多方面得到了广泛应用。激光技术已经渗透进国民经济的各个行业领域，成为不可或缺的基础技术支撑手段之一。
在轮胎行业已经应用的激光技术主要有激光测量、激光加工两大类，分别服务于轮胎制造的各个工艺流程环节。激光技术的应用促进了轮胎行业的技术进步、有效提升了轮胎产品品质、加速了产品更新迭代频率。
1 激光技术应用于轮胎行业的基本情况
目前在轮胎制造的各个环节，包括密炼、胶部件准备(包括挤出、压延、胎圈成形、帘布裁断、贴三角胶条和带束层成型)、轮胎成型、硫化、最终检验(包括外观、均匀性、动平衡、X光检验)、测试(高速测试和耐久测试)等各个阶段都可以看到激光的身影。
从国家知识产权局“专利检索与分析”网站上查询到的激光技术应用于轮胎行业的相关专利申请情况看，截至2023年8月底的不完全统计，国内相关专利累计申请量达到了936件。每年的专利申请量呈逐年上升趋势。这些专利申请涉及442家大学、研究所、企业和个人等专利权利人，分布于国内除西藏、云南、新疆、海南、青海、香港和澳门以外的27个省份、直辖市、自治区以及美国、意大利、德国、日本和法国等11个境外国家。相关专利申请数量逐年上升的趋势表明了激光技术正加速进入轮胎行业，对轮胎行业设计理念的嬗变、轮胎品质的提升、制造成本的降低形成推动作用。
经过对申请的936件专利内容的初步分析，发现应用于轮胎行业的激光技术有十数种之多。其中激光测量、激光清洗、激光标线、激光打码刻字和激光3D打印等是主要的激光应用。在轮胎生产流程中，主要与硫化用模具的制作和清洁、轮胎最终检验测试时的尺寸检测、轮胎磨损测量、胎胚成形等过程相关。市场对新的轮胎产品的需求倒逼轮胎企业采用先进的激光制造技术。新出现的激光技术助力轮胎性能的提升、外观的改进和智慧轮胎的诞生。
【下期待续】
