绿色轮胎用原材料综述_一_李汉堂
专论综述绿色轮胎用原材料综述(一)
李汉堂
(曙光橡胶工业研究设计院,广西 桂林 541004)
摘 要:绿色轮胎具有弹性好、滚动阻力小、耗油低、生热低、耐磨、耐穿刺、承载能力大、乘坐舒适等优点。与传统轮胎相比,凸现了环保、节能、新工艺、新材料等多方面的优势。
从1991年法国米其林公司宣布大力开展绿色轮胎的研究开始,欧洲、美国和日本等各大轮胎公司相继加快了绿色轮胎的研制步伐。绿色轮胎已成为90年代轮胎工业发展的主流。
关键词:绿色轮胎;橡胶;补强材料;填充材料;配合剂;发展前景
要使轮胎具有弹性好、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,很大程度上取决于轮胎原材料的开发和选用。轮胎专家们正在致力于绿色轮胎原材料的开发和应用研究。
1 聚合物
1.1 天然橡胶
天然橡胶(NR)是非极性橡胶,虽然本身具有优良的电性能,但在非极性溶剂中易溶胀,因此其耐油、耐有机溶剂性差。NR分子中含有不饱和双键,故其耐热氧老化、耐臭氧化和抗紫外线性都较差,限制了它在一些特殊场合的应用。但NR通过改性可大大扩展NR的应用范围。
(1)环氧化天然橡胶
环氧化天然橡胶(E NR)是天然橡胶(NR)经化学改性制得的特种天然橡胶。与NR相比, E NR具有完全不同的粘弹性和热力学性能,如具有优良的气密性、粘合性、耐湿滑性和良好的耐油性。E NR可与极性填充剂(如白炭黑)强烈结合,在无填充剂时,E NR硫化胶仍能保持NR所具有的高模量和拉伸强度。ENR50具有良好的耐油性和阻尼性,在轮胎胎面胶中应用时,在没有偶联剂的情况下,E NR与白炭黑强的相互作用是提高滚动阻力和湿路面抓着力综合性能的重要因素, E NR25与白炭黑/炭黑填充剂混合可获得最佳的耐磨性。
(2)接枝天然橡胶
目前研究得最多的是甲基丙烯酸甲酯(MMA)与NR接枝共聚,MMA接枝NR伸长率大,硬度高,具有良好的抗冲击性能、耐屈挠龟裂、动态疲劳性能、粘合性和较好的可填充性。工业上主要用来制造具有良好抗冲击性能的弹性制品,如无内胎轮胎中的气密层等。如果与丁苯橡胶共混,可用作胎圈三角胶胶料,其生胶强度及与钢丝圈的粘合力明显提高,并能增加钢丝圈的挺性,保持钢丝圈的形状稳定[1]。
(3)充油天然橡胶(OE NR)
随着全天候轮胎的出现,要求轮胎不仅具有优良的干湿路面抓着性能,而且在冬季使用时也具有良好的冰面牵引性能。研究表明,以OENR 部分替代OES BR(充油丁苯橡胶)时,不仅可以较大幅度地降低滚动阻力,而且也能使冰面抓着性能同时得到提高(以25%～50%的OE NR替代OES BR时,对湿路面牵引性能无不利影响)。可见,OE NR也是全天候轮胎的一种优质材料[2]。1.2 聚异戊二烯橡胶
异戊二烯的新发展是合成3,4-聚异戊二烯橡胶(高的玻璃化温度)。这种橡胶与天然橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶并用可改善抓着性能。已研制成功异戊二烯与丁二烯的共聚物,还研究成功了异戊二烯与苯乙烯、丁二烯的三聚物。用这些橡胶制造的胎面胶具有良好的滚动阻力与湿路面抓着力综合平衡性能[3]。
中国发明专利Z L95110352.0介绍了采用负载钛催化异戊二烯本体沉淀聚合方法直接合成出反式-1,4-聚异戊二烯(TP I)粉料的新技术。据介绍,在胎面胶中以20～25重量份TP I取代等量丁苯胶制造的轿车和轻型载重半钢子午线轮胎,获得了综合行驶性能良好,而且百公里油耗试验燃油消耗降低2.5%左右的效果。
1.3 丁苯橡胶
溶聚丁苯橡胶(SS BR)被广泛用于绿色轮胎胎面胶,这种橡胶可根据要求生产成诸如宏观结构、微观结构以及链节终止改性的不同专用品种。在聚合物生产过程中,添加化学品能够改变聚合物链节终端,显著增强聚合物与炭黑之间的相互作用,改善炭黑的分散性,减小填料与填料之间的相互作用,减小Payne效应,从而降低轮胎滚动阻力[4]。
第2代SS BR的滚动阻力可比乳聚丁苯橡胶(ES BR)减小20%～30%,抗湿滑性能提高3%,耐磨性改善10%,节省燃油3.6%～6.2%。第3代SS BR通过分子设计和链结构的优化组合,最大限度地提高了橡胶的综合性能。第3代SS BR 主要有3种形式:一是大分子链中引入异戊二烯链段制成的苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物,即集成橡胶(SI B R),它集良好的低温性能、低滚动阻力和高抓着性能于一身,是迄今为止性能最为全面的二烯烃类合成橡胶,被称为极具市场潜力的新型胎面胶种;二是含有渐变式序列结构分布的嵌段型SS BR,它较好地平衡了抗湿滑性和滚动阻力,兼顾了物理性能与加工性能;三是硅烷改性SS BR,它增强了橡胶与二氧化硅等白色补强剂之间的亲和性,配合时可不用或少用钛酸酯等昂贵的偶联剂,这种非污染型产品可满足日益严格的环保要求,符合现代轮胎的发展方向[5]。
日本瑞翁公司开发成功一种新型化学改性技术。该技术通过采用锂催化剂体系,将某种极性化合物,例如4,4-双(二乙基氨基)二苯甲酮或N-甲基-2-吡咯烷酮接到溶聚橡胶分子链的末端,但不改变橡胶分子链结构。经化学改性的溶聚丁苯橡胶不仅回弹性和抗湿滑性好,而且在-10℃下硬度较低,降低了低温下的硬度,提高了冰雪路面的防滑能力,适用于全天候轮胎胎面胶材料。另外,该公司开发的N i pol NS116是一种终止链段改性的SS BR,苯乙烯质量分数为0.21,乙烯基质量分数为0.63,玻璃化温度为30℃。N i pol NS116具有很好的牵引性,与BR(Tg为-100℃)和NR(Tg为-75℃)两种胶并用时效果非常好,因为BR除具有低的滚动阻力外还具有很好的耐磨性,而NR具有很好的加工性和中等的牵引性和耐磨性。较理想的配合比例为:SS BR50份,BR 30份,NR20份。
日本旭化公司于1995年10月在神户举办的国际橡胶技术会议上介绍了该公司新开发的低燃料费轮胎用橡胶。据介绍,使用这种新橡胶制造轮胎时,在一般的条件下,滚动阻力约可降低20%,如果再通过采用配合白炭黑的技术,则可使滚动阻力降低约50%,且其防滑性能和耐磨性能保持不变。这种橡胶的最大特点是使“1-丁烯”的新链节与普通溶聚丁苯橡胶结合。新的“1-丁烯”是通过选择丁二烯中的1,2链节加氢而生成的。1-丁烯链节结合量约为溶聚丁苯橡胶分子量的20%[4,6]。
用负离子聚合得到的锂系溶聚丁苯橡胶(SS BR)作轮胎的胎面胶时,抗湿滑性强、滚动阻力低、节能、降耗且安全。英国Dunl op公司和荷兰Shell公司共同开发的Cariflex-S-1215和全天候SS BR、日本JSR公司和普利斯司公司生产的新型锡偶联型SS BR以及瑞翁公司的胺类化合物改性SS BR的抗滑性强、滚动阻力小、耐磨性能高,比其他胶种节能,成为目前子午线轮胎的首选材料。
近年来我国开展了许多丁苯橡胶科研开发与技术改革,大连理工大学化工学院与燕山石化研究院以正丁基锂为引发剂合成了丁二烯-苯乙烯二嵌段共聚物,该共聚物与普通溶聚丁苯橡胶相比,不仅具有良好的物理机械性能,同时具有低滚动阻力和高抗湿滑性能;山东齐鲁石化公司橡胶厂开发成功新一代环保型丁苯橡胶,这项产品已经达到欧洲同类产品的环保标准,其日试产能力为360吨,待试生产完成之后的日生产能力将达到500吨。专家认为,环保型丁苯橡胶的问世对
于推进橡胶产品行业的环境保护具有重要意义[7]。
1.4 聚丁二烯橡胶
轿车轮胎和载重车轮胎的胎面胶料,必须尽可能使滚动阻力、耐磨性、抗湿滑性这一魔幻三角得到最佳的平衡,而这三种性能是互相矛盾的,很难做到同时使这三种特性得到改善。高顺式聚丁二烯橡胶不仅可克服上述魔幻三角的第三边,即耐磨性问题,还可在轮胎的其它部位发挥其优越性。从目前来看,聚丁二烯橡胶中最重要的品种仍为高顺式聚丁二烯橡胶及中乙烯基聚丁二烯橡胶。
载重汽车轮胎胎面胶通常以天然橡胶为主。用天然橡胶作为载重汽车轮胎胎面胶具有良好的耐磨性、抓着性、耐生热性和低滚动阻力等的综合平衡性能。但是,载重汽车轮胎的使用条件越来越苛刻,因为三轴拖车采用了宽断面单胎替代并装双胎。当这些拖车在高温下长距离行驶时,其轮胎胎面的肩侧垄的抗撕裂性能要求很高。可通过添加几份丁钕橡胶来提高回弹性,进而降低轮胎的行驶温度。
聚丁二烯橡胶与溶聚丁苯橡胶并用可用于节油轮胎胎面胶。具有这种胎面胶的轮胎有最佳的抓着力与磨耗的综合平衡性能,还有较低的滚动阻力,能节省燃料5%。这种技术是用白炭黑和硅烷补强的BR/SS BR并用胶。虽然可以采用不同的丁苯橡胶,但对全白炭黑配方而言,最理想的是含25%苯乙烯和75%乙烯基的充油丁苯橡胶,例如商品名为BUNA5025-1H M的丁苯橡胶。BR用量提高到40%可保持耐磨性,而溶聚丁苯橡胶和白炭黑则可降低滚动阻力,提高轮胎的雪地和湿路面抓着力[8]。
通常,只能以少量的BR与天然橡胶并用作为载重汽车新胎胎面胶,因为新胎胎体会产生膨胀。但是,一旦胎体不再产生膨胀,用BR与炭黑丁苯母炼胶(BMB)并用作为预硫化翻新胎面胶可提高胎面的寿命。
聚丁二烯橡胶的最大用量是用于子午线轮胎胎侧。胎侧是发生各种屈挠的部位,该部位起到缓冲路面冲击的作用。今天,大多数轮胎都是低断面轮胎,这种轮胎要以非常窄的胎侧经受很大的变形且需要有最佳的耐割口增长性能。业已发现,配合有6PP D(对苯二胺)的NR/BR并用胶(50∶50)具有最佳的耐龟裂增长性,且具有令人满意的抗损伤性能和长的使用寿命。
子口包布胶之类的胎圈胶必须较硬,要具有非常高的耐磨性,而且必须能够加工。Buna CB65 (聚丁二烯橡胶)因具有最佳的使用性能平衡性而被广泛应用。用BR作为胎圈胶可改善耐磨性,减少生热和改善回弹性。
高乙烯基含量聚丁二烯橡胶(VBR)与天然胶并用作为胎体胶可提高耐老化性能和抗硫化返原性能[4]。
1.5 丁基橡胶
丁基橡胶(II R)最主要的应用领域是轮胎,占其总消耗量的80%以上。随着无内胎轮胎的发展,卤化II R的需求正逐年上升。目前,卤化II R 需求量已占II R总需求量的60%左右。国外还在积极开发性能更好的II R新品种:埃克森公司开发出商品名为Butyl S B4266和4268的星形支化型II R,它们是由异丁烯和异戊二烯在支化剂存在下阳离子聚合而成的,为无规类梳状结构,相对分子质量呈双峰分布,支链短,支化密度高,显著改善了材料的加工性能;在此基础上又开发出了商品名分别为Butyl S BC5066、Butyl S BB6222和6255的氯化和溴化星形支化型II R;埃克森公司还开发出了商品名分别为XP-50和B r omo XP-50(后又更名为E MDX)的异丁烯-对甲基苯乙烯橡胶及其溴化改性品种,前者具有II R的基本性能和优异的耐臭氧性,后者分子链上含有苄基溴,可与酯、醚等有机化合物进行亲核取代反应,生成相应的二次改性II R产品,如接枝聚合物、离聚体或辐射敏感聚合物等[9]。
Ele mentis聚合物公司最近研制出两种特种丁基橡胶,一种是解聚低粘度丁基橡胶,商品名为“K ALE NE”;另一种为部分交联的片状丁基橡胶,商品名为“K ALAR”。K ALENE系列产品为低分子量、流动性(低粘度)丁基橡胶。它在常温下或通过添加标准硫化剂在高温下均可硫化。K ALE NE丁基橡胶具有优良的气密性、耐化学药
品性、非渗水性和电特性。K ALAR系列是部分交联的片状胶料,具有丁基胶的优良特性。由于是片状,所以容易加工,即使添加大量的填充剂和增塑剂,也可以保持其特性。K ALAR具有优良的耐化学药品性、耐渗水和气密性、电特性和耐老化性能[10]。
H II R多用于气密层胶料,但以少量并用于胎面胶时,可提高胎面胶的某些重要性能。如卤化丁基橡胶/天然橡胶具有低的滚动阻力等。在BR/I R中并用氯化丁基橡胶(C II R),可使轮胎在干、湿沥青路面上的抗湿滑性能分别提高15%和25%。在改善抗湿滑性和降低滚动阻力方面,使用通用橡胶与B II R并用可获得有效的平衡。如果胎面胶中并用10%～30%C II R或B II R,则可大幅度提高湿路面抓着性而略微或不增大滚动阻力,而其磨耗性会下降[11]。
加拿大Polysar公司开发出新聚合物,是B rI2 I R经含15份聚-甲基苯乙烯树脂改性,得到的聚合物称为XB II R,可用于无内胎轮胎的内衬里,从配合至成型作业更为容易,气密性更好,可进一步改进轮胎性能[12]。
1.6 发泡橡胶
最近,为了克服采用镶钉轮胎带来的粉尘问题,用无防滑钉轮胎取代了镶钉轮胎。无防滑钉轮胎的重要特征是在0℃左右的摩擦力。
在湿冰上,由于需要大幅度提高排水效果,所以光靠花纹沟和刀槽花纹的排水作用是不够的,其作用比不上防滑钉,因为防滑钉可破坏水膜而起啮合作用。为了使无防滑钉轮胎的性能接近镶钉轮胎,已开发出可提高排水效果、啮合效果和粘着摩擦力的新橡胶。其具有代表性的是“发泡橡胶”。所谓发泡橡胶指的是具有许多微型独立气泡的橡胶。发泡橡胶的特征有如下4点:
(1)由于微型独立气泡而使橡胶表面具有微小的凹凸,这些微小的凹凸可使因打滑而连续积聚的水有一藏身之处,即使在刀槽花纹之间也可以防止积水(提高排水效果)。
(2)这种微小凹凸可使冰面产生印痕,从而提高啮合效果。
(3)由于橡胶中有微小气泡,所以可降低橡胶硬度,即使在低温下也不会失去柔软性(由于接地面扩大而提高了粘着摩擦力)。
(4)即使轮胎磨耗也会继续出现新的气泡,可继续保持上述的(1)、(2)点的效果。
据介绍,发泡率为20～30时可提高冰上摩擦系数3～4倍。这样,通过提高冰上摩擦系数可缩短10%～15%的轮胎制动距离。
采用发泡橡胶的无防滑钉轮胎的冰上摩擦力虽然比不上镶钉轮胎,但其摩擦力非常接近。1982年开始面市的无防滑钉轮胎在最近几年急剧增加,真正成为无防滑钉轮胎时代。而支撑这种无防滑钉轮胎的因素之一是成功地开发出以发泡橡胶为代表的新型橡胶[8,13]。
1.7 聚氨酯弹性体
就聚氨酯弹性体的杨氏模量而言是一种既具有塑料的高硬度,又具有橡胶高弹性的高分子合成材料。聚氨酯弹性体与橡胶相比具有更优异的耐磨性能、较高的抗撕裂强度和伸长率且硬度范围宽。此外它的吸振、减震效果好,负重容量非常大以及具有极理想的耐油和耐其他化学药品性能。特别是浇注型聚氨酯弹性体是目前最耐磨的弹性体,具有高耐磨、可着色、高耐切割性、优良的耐油及耐化学品等优点,而且对人体无毒害作用,又能完全生物降解,且还不必添加炭黑和芳烃油,是制造轮胎胎面的理想材料。
聚氨酯充气轮胎与普通钢丝子午线轮胎相比具有下列优点:
(1)耗油量平均低10%;
(2)胎面磨耗低51%;
(3)重量轻30%;
(4)滚动阻力低35%以上。
另外,聚氨酯轮胎操纵性能和路面性能与子午线轮胎近似,只是制动性能较子午线轮胎低6%,侧偏比子午线轮胎低7%。抗割口增长方面,按照德国T UV规定的试验方法,在胎侧切开3c m 的割口,然后在150%额定负荷和75km/h的速度下进行行驶试验,行驶3000km以后没有发现割口增长,可见其具有优越的抗割口增长性。另外,聚氨酯轮胎比橡胶轮胎均匀性更好,且不会出现胎面剥离现象[14]。
米其林公司的P AX漏气保用轮胎配备了新的轻重量聚氨酯辅助支撑环。这种辅助支撑环通过注射成型制得,支撑环的重量比原来的橡胶支撑环轻4kg左右。这种安装有聚氨酯辅助内支撑环的漏气保用轮胎被米其林公司称为第二代漏气保用轮胎[15]。
橡胶轮胎的胎面必须添加炭黑和有致癌作用的芳烃油,它们随着胎面磨损而散发在空气中,严重污染环境。用聚氨酯作为轮胎翻新材料可解决上述问题。据报道,聚氨酯翻新轮胎的关键技术之一是采用纳米技术提高聚氨酯弹性体的热稳定性,使其最高使用温度达到120℃;二是研制出成本低廉、使用方便、效果好的橡胶表面处理剂和粘合剂,使聚氨酯胎面与普通橡胶能牢固地粘合在一起。采用聚氨酯胎面翻新的轮胎实际行驶里程可比普通轮胎高1～2倍,同时能消除大量的炭黑和芳烃油对环境的污染,是提高翻新胎性能的新途径。聚氨酯翻新胎的优越性有:(1)胎面材料不含有毒害作用的填充油;(2)不含炭黑,胎面磨损时能保持环境清洁;(3)能够完全生物降解,不会导致环境污染;(4)滚动阻力低,可节省汽车燃油消耗;(5)与普通天然橡胶轮胎相比,具有优良的耐溶剂油、耐燃油和耐化学品性能,是油库、码头等特殊车辆轮胎的理想选择。
2 骨架材料
帘线是制造轮胎的一种重要材料,其作用除了要保持轮胎形状和尺寸的稳定性,抗机械损伤和支承负荷以外,还要满足轮胎所需的耐疲劳、耐冲击、抗变形等性能要求,而且还对轮胎的乘坐舒适性、噪音、高速性能、滞后性能、脱层和寿命有重要影响。轮胎帘线的研究正向高强度方向发展。
2.1 人造丝
人造丝曾在轮胎帘线中占主要地位,因为成本、强度、耐疲劳等性能不佳,早已被尼龙所取代,但由于人造丝尺寸稳定性好,用其作为子午线轮胎胎体材料能获得优越的操纵性能,所以现在还常常用于高性能轮胎,在欧洲它仍然是轮胎的主要材料。欧洲的轮胎制造商坚持认为生产顶级性能的半钢子午线轮胎非人造丝莫属,理由是除尺寸稳定性外,生热低是聚酯望尘莫及的。人造丝领头制造商———荷兰Acordis AKZ O公司还在开发高强力人造丝———Bocell。该公司认为生产跑气保用轮胎只能用人造丝[16]。
2.2 尼龙帘线
日本专利特开昭59-88910、56-88911发明了聚己二酰丁二胺纤维(尼龙46),这种纤维具有熔点高(约290%),热收缩比尼龙6、尼龙66小和模数高的特点,不会像尼龙6和尼龙66那样因生热而使帘线熔化,降低耐久性[17]。
杜邦公司研制出一种商品名为HYTE N的高强度聚酰胺纤维,它是具有扁平断面形状的尼龙66单丝,其单丝强度分别比聚酯和尼龙帘线高38%和10%。它能用作轮胎胎侧的补强材料,并可代替普通捻合的轮胎帘线使用。如果用HYTE N作为子午线轮胎胎体补强层,则可使轮胎具有良好的耐久性和低生热性,且可降低轮胎重量。
固特异公司使用大直径HYTE N帘线作为缓冲层和胎体帘布层试制了斜交航空轮胎。据称,用这种帘线制造的航空轮胎可节约近17%的纤维和近45%的橡胶,且可稳定轮胎结构,减少轮胎产生驻波、内部帘布层剪切变形和生热[18]。
2.3 聚酯帘线
聚酯是在橡胶工业上稳步发展的纤维之一。其优点是模数高、伸长率低、疲劳性能和耐冲击性能较人造丝帘线好(但比尼龙差)、吸水后的强力不下降。聚酯帘线轮胎停车时不出现“平点”,胎体尺寸稳定,具有较好的高速性能和耐磨性能且噪音较低。
聚酯帘布自20世纪60年代后期开发成功以来,美国联信公司在20世纪70年代后期开始了聚酯的改性工作,目标是提高模量,降低热收缩率,即提高聚酯的尺寸稳定性。联信公司用改变纺丝工艺的物理方法改变了聚酯大分子的微观结构,到80年代便成功地开发出尺寸稳定型聚酯,即DSP纤维,至今已历经3代,形成了5个牌号的系列产品。其中有的牌号尺寸稳定性接近人造丝的水平,有的牌号改善了强度,接近普通聚酯长丝的强度。使用尺寸稳定型聚酯帘布制造子午线轮
胎可免除硫化后充气工艺,而且解决了因热收缩而导致的轮胎胎侧产生凹陷的外观问题。
聚酯被用作轻型载重轮胎的增强材料时可降低20%烘干重量的原料消耗,原材料成本比人造丝降低35%。聚酯帘布筒的强度等同甚至高于人造丝帘布筒的强度,破坏能亦较高。实际上,由于聚酯的强度高于人造丝,使用聚酯时通常可以减少胎体的层数[16]。
2.4 玻璃纤维
20世纪70年代初,短纤维补强技术开始受到世人瞩目。短纤维补强橡胶复合材料因其独特而优良的物理性能和加工性能广泛应用于胶管、三角带、无级变速带、轮胎及其它橡胶和塑料制品中。1971年就有轮胎公司将短玻璃纤维应用到工程机械轮胎上,取得了较好的效果。研究表明,短玻璃纤维应用于胎面翻新胶料中(0.02～0.03份)可明显改善翻新轮胎的耐刺穿能力。
玻璃纤维强度高、耐热、尺寸稳定,可用于子午线轮胎缓冲层和斜交轮胎保护层,其综合物理-机械性能最接近于金属帘线。据报导,如果用玻璃纤维作轮胎的胎面保护层,可使胎面的抗切割性能提高10倍。
2.5 钢丝帘线
钢丝的最大特点是强度高,是轿车轮胎、子午线轻型载重轮胎、子午线载重轮胎和公共汽车轮胎带束层常用的主要材料。近年来,轮胎用钢丝骨架材料的发展主要体现在新技术、新产品(新结构钢丝帘线)方面,主要的目的是为轮胎行业提供性能更优、选用范围更宽的钢丝骨架材料。
(1)发展钢丝制造技术,开发出强度更高的帘线
帘线用钢丝的强度决定钢丝帘线的强力,钢丝帘线强力的提高可使轮胎在确保一定强度的情况下节省钢丝帘线用量,从而使轮胎质量和滚动阻力减小,油耗降低。现在大量在用的钢丝帘线的强度为2.5MPa。
近年来,高强度钢丝帘线在国外轮胎制造业被大量使用,其强度超出普通钢丝帘线20%～40%。美国固特异公司的超强钢丝帘线不仅强度高(达3.5MPa),而且还具有较普通钢丝帘线耐疲劳性能好的特点。据透露,该公司获得专利的超强钢丝帘线已用于全钢结构一级方程式赛车高机动性能轮胎和跑气保用轮胎中。其中采用超强钢丝帘线的跑气保用轮胎尺寸稳定性好,在零压力时能以55英里/小时的速度继续行驶50英里。
据报道,提高钢丝帘线强度的下一步开发目标是超出现在钢丝帘线强度50%以上,即研制强度达到约4.0MPa的超高强度钢丝。
(2)超细超强钢丝
美国固特异公司为跑气保用轮胎专门开发了超细超强钢丝,这种钢丝在25mm内可排7000根。这种超细钢丝帘线的开发成功开创了轿车轮胎胎体使用钢丝帘线的先河[17]。
2.6 芳族聚酰胺帘线
芳族聚酰胺纤维具有很高的热稳定性,不溶解,不燃烧,400～430℃下才发生氧化降解,融点高(500℃)、模数高、强力高且在高温下的强度也高。在现有的芳族聚酰胺纤维中,最高的强度达28g/d。
用芳纶作为轮胎骨架材料有如下优点:
(1)减轻重量,从而提高燃料效率,达到最佳经济效益;
(2)提高耐切割能力,从而使轮胎更加抗外物损伤;
(3)减少钢丝用量或者不用钢丝,降低废胎回收加工难度,有利再资源化[18,19]。
德国邓禄普公司最近成功地开发出带束层和钢丝圈都不采用钢丝而使用芳族聚酰胺纤维(凯夫拉)的超轻量轮胎。从1994年9月开始试销售2000条40和45系列的上述轮胎。带束层和钢丝圈都采用芳族聚酰胺纤维在世界上尚属首次,这在德国国内乃至欧洲各地引起极大反响。取名为SP SP ORT8000ULW的这种轮胎可减轻重量30%,每条可减轻3kg(从11.6kg减至8.6kg)。这种轮胎除重量轻外,还具备如下优点:
(1)节约燃料费;
(2)提高乘坐舒适性;
(3)提高轮胎的接地性能;
(4)提高翻新性能[20]。
(待续)