【產業應用】揭密氧化建模如何延長「翻新輪胎」行駛里程，拓展胎體再利用極限

在邁向環保永續的長路上，輪胎產業有個強大的工藝盟友：翻新輪胎（Retreading）。這項久經考驗的工藝能夠延長輪胎壽命、減少浪費，並帶來顯著的環境和經濟效益。 Endurica 提供全新工具，用於了解和管理橡膠氧化（rubber oxidation），增強輪胎翻新的永續發展潛力。   翻新輪胎（Retreading）：永續發展的實證典範 據估計，每年有 1800 萬至 2000 萬條輪胎透過翻新獲得第二次或第三次使用壽命： •  卡車和公車：1500 萬至 1700 萬條 •  航空、非公路用輪胎 (OTR)、乘用車：100 萬至 300 萬條 •  90% 的RMT-OTR輪胎至少翻新一次 •  飛機輪胎通常翻新 3 至 5 次 每翻新一條輪胎，即代表更少的原料消耗、更低的生產能源消耗以及顯著降低的二氧化碳排放。這是「循環經濟行動計畫」（Circular Economy Action Plan）中不可或缺的一環，協助企業與消費者共同減少環境足跡，同時節省成本。 隱藏挑戰：橡膠氧化（Rubber Oxidation） 隨著時光流逝，氧氣會緩慢擴散到橡膠內部，破壞其分子結構。這會導致： •  失去回彈性 •  脆化程度增加 •  柔韌性與抗疲勞性下降 如果不加以控制，氧化會縮短輪胎胎體（tire casings）的使用壽命，使翻修胎的價值難以充分發揮。 翻新輪胎在環境優勢 與生產新輪胎相比，翻新輪胎在永續發展上具有明顯的以下優勢： •  減少原物料使用量－降低對橡膠、鋼材和織物的需求。 •  降低能源消耗和二氧化碳排放－重複利用胎體（casing）可節省生產能源。 •  減少廢棄物掩埋量－減少廢棄輪胎堆積。 •  減少水污染和化學污染－降低對生態系統的衝擊。 實務上，翻新輪胎通常是指去除磨損的胎面層，同時保留並檢查胎體基層（tread base）和胎體（casing），最大程度地保留原輪胎。 項目 新輪胎 翻新輪胎 節約幅度 影響 原物料使用量 100%全新原物料 25%全新原物料 節省70-75% 減少原料使用 石油消耗 約22加侖 約7加侖 約節省68% 用量更少 二氧化碳排放量 高 降低68%排放量 減少排放 效益顯著 能源使用量 高 降低68%使用量 節約能源 效益顯著 廢棄物掩埋量 1條輪胎 0.3條輪胎 可再延續一次胎壽 減少廢棄物

 

延長輪胎壽命的更聰明方式：Endurica 氧化建模（Oxidation Modeling）

Endurica 透過全新的氧化建模（oxidation modeling）能力，讓輪胎翻新變得更加永續。這些工具能夠幫助輪胎製造商和翻新輪胎的業者：

•  在氧化問題演變成嚴重風險之前，提前預測其發生情況

•  以數據為基礎，制定胎體是否適合重複使用的驗收標準（data-driven acceptance criteria）

•  在確保安全性和性能的前提下，延長胎體壽命

透過結合翻新技術（retreading expertise）與氧化科學（oxidation science），我們可以延長輪胎的使用壽命，減少對環境的影響，並提高輪胎再利用的經濟效益。

技術概要－定義氧化閾值（Oxidation Threshold）

臨界氧吸收水準（critical oxygen absorption level）是指橡膠失去機械完整性（mechanical integrity）的臨界點，此數值會因橡膠配方（rubber formulation）、環境暴露（environmental exposure）和抗氧化劑（antioxidant）含量而有所不同。當超過此閾值時，輪胎將面臨以下風險：

•  加速磨損

•  爆胎

•  胎面脫落（tread separation）

 

為解決此問題，Endurica 開發了一種數值氧擴散模型（numerical oxygen diffusion model），用於：

•  繪製胎體表面的氧氣濃度分佈

•  計算達到臨界氧閾值所需的時間

•  考慮抗氧化劑的作用，以評估其對抗熱、氧氣與臭氧所造成劣化的效果

 

 

Endurica 模擬分析能力：

•  採用3D 或 2D 有限元素模型（finite element model），對胎體進行精細模擬

•  1D 解析／數值 Python 或 Fortran 工具，快速進行評估

 

 

結論

翻新輪胎已成為輪胎永續發展的基石。透過 Endurica 提供的氧化閾值模型（oxidation threshold modeling），輪胎產業可以安全地突破胎體再利用的極限，減少廢棄輪胎的掩埋量，降低環境影響，並帶來更高的經濟回報。翻新輪胎有益環境。

Endurica 很高興分享其模擬工具開發工作成果，幫助輪胎產業根據使用過的輪胎氧化狀態，評估其是否適合進行翻新。這些進展旨在擴展 Endurica 數值方法（numerical methods）的應用範圍，為輪胎製造商和翻修業者提供可靠的、以科學為依據的洞察。

 

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原文出處： How to Keep Retreaded Tires Rolling Longer (hint: oxidation is key)

 

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