Para-aramid digunakan dalam tayar berprestasi tinggi kerana sifat mekanikalnya yang sangat baik seperti kekuatan tinggi, modulus tinggi, rintangan lesu, dan rayapan rendah.
Sejak tayar pneumatik pertama Michelin dikeluarkan secara rasmi pada tahun 1895, seiring dengan perkembangan pesat industri automobil, industri tayar telah terus meningkatkan teknologi dan mengeluarkan produk baharu. Kini rantaian pengeluaran tayar yang matang dan lengkap telah dibentuk di seluruh dunia. Untuk tayar, bahan rangka adalah bahan utama untuk memastikan kekuatan tayar, galas beban dan mengekalkan kestabilan dimensi tayar. Dengan peningkatan populariti tayar jejari, tayar jejari berprestasi tinggi dan tayar mesra alam hijau berkembang secara beransur-ansur, yang meletakkan keperluan yang lebih tinggi pada prestasi bahan rangka. Para-aramid digunakan secara beransur-ansur dalam tayar berprestasi tinggi kerana sifat materialnya yang sangat baik.
Pengelasan dan prestasi bahan rangka tayar
Bahan rangka adalah lapisan galas tekanan utama produk getah, yang memainkan peranan penting dalam prestasi, hayat perkhidmatan dan nilai penggunaan produk getah. Bahan rangka yang ideal mesti mempunyai sifat mekanikal seperti kekuatan tinggi, modulus tinggi, rintangan lesu, rayapan rendah, dan sifat fizikal dan kimia seperti ketumpatan rendah, rintangan suhu tinggi dan rendah, rintangan kakisan dan kalis api. Terdapat empat kategori utama bahan rangka gentian tayar, masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri.
(1) Kord rayon mempunyai pengekalan modulus suhu tinggi yang sangat baik dan ciri pengecutan yang rendah, dan kestabilan dimensinya jauh lebih baik daripada kord nilon dan poliester. Ia boleh digunakan dalam bangkai tayar jejari untuk membolehkan tayar memperoleh prestasi pengendalian yang sangat baik, tetapi kord rayon mempunyai kekuatan basah yang rendah dan pencemaran pengeluaran yang serius.
(2) Kord poliester mempunyai kelebihan modulus tinggi, kekuatan tinggi, pemanjangan rendah, pengecutan haba rendah, kestabilan dimensi yang baik, dan kekuatan kering dan basah yang hampir sama. Rintangan keletihan dan rintangan hentamannya lebih baik daripada kord rayon, tetapi kenaikan suhunya akan menyebabkan aminolisis pada suhu tinggi.
(3) Kelebihan kord nilon ialah kekuatan tinggi, ketumpatan relatif rendah, kehilangan histerisis rendah, kadar penyerapan lembapan rendah, kekuatan basah yang tinggi, keanjalan yang baik, rintangan lentur 10 kali lebih tinggi daripada kord rayon, dan rintangan keletihan yang lebih baik daripada kord gentian lain. Kelemahan utama ialah pengecutan haba yang besar, kestabilan haba yang lemah dan kestabilan dimensi.
(4) Kord Aramid telah berkembang secara beransur-ansur dalam beberapa tahun kebelakangan ini kerana rintangan suhu tinggi, kekuatan tinggi, modulus tinggi dan ubah bentuk kecil. Kajian telah menunjukkan bahawa kord aramid bukan sahaja dapat mengurangkan jisim tayar dan rintangan bergolek, tetapi juga membantu meningkatkan rintangan tayar dan rintangan potong.
Perbandingan prestasi bahan rangka tayar yang biasa digunakan ditunjukkan dalam Jadual 1.
| barang |
Para aramid |
Kawat Keluli |
Rayon |
Nilon 66 |
Poliester |
| Ketumpatan/（Mg∙m^-3） |
1.44 |
7.85 |
1.53 |
1.14 |
1.38 |
| Suhu penguraian (nitrogen)/°C |
>500 |
1600 |
200 |
255 |
260 |
| Kekuatan tegangan/MPa |
2830 |
2550 |
780 |
960 |
1150 |
| Kekuatan khusus/(mN∙tex^-1) |
1970 |
330 |
510 |
840 |
830 |
| Modulus awal/GPa |
80 |
160 |
18 |
6 |
14 |
| Modulus khusus/(N∙tex^-1) |
55 |
20 |
12 |
5 |
10 |
| Pekali pengembangan terma ×10⁶/K^-1 |
-2.2 |
3.7 |
- |
- |
- |
| Pemanjangan semasa putus/% |
3.6 |
1.9 |
13.0 |
20.0 |
13.5 |
| Kadar pengekalan kekuatan selepas 200 °C×48 j/% |
90 |
100 |
20 |
45 |
55 |
| Pengecutan haba kering udara (160 °C ×4minit)/% |
<0.1 |
0 |
1.0 |
3.8 |
5.0 |
Kekuatan khusus dan modulus khusus para-aramid adalah hampir 6 dan 3 kali ganda daripada dawai keluli, dan 2 dan 10 kali ganda daripada nilon 66. Prestasi bahan para-aramid masih boleh mengekalkan paras normal dalam julat suhu -200 hingga 200°C. Di bawah premis kekuatan tegangan yang sama, jisim produk getah boleh dikurangkan dengan banyak, dan ia boleh memenuhi penggunaan di bawah keadaan iklim yang melampau. Para-aramid mempunyai rayapan rendah yang sangat baik, rintangan keletihan, pengecutan haba rendah dan rintangan kakisan kimia, yang boleh meningkatkan kestabilan dimensi produk getah dengan ketara dan memanjangkan hayat perkhidmatan. Oleh itu, para-aramid adalah bahan rangka tayar yang sangat ideal.
Penggunaan para-aramid dalam bahan rangka tayar
Aplikasi pertama aramid dalam struktur tayar adalah sebagai lapisan tali pinggang tayar jejari. Disebabkan ciri khasnya, ia kini digunakan dalam peningkatan bilangan komponen tayar yang berbeza. Dari sudut pandangan teknikal, aramid boleh digunakan sebagai bahan rangka untuk mana-mana bahagian tayar, malah boleh digabungkan dengan resin untuk menggantikan dawai keluli untuk membuat manik tayar, sangat mengurangkan berat tayar. Pada masa ini, terdapat contoh aplikasi aramid dalam lapisan tali pinggang tepi terdedah, lapisan tali pinggang terlipat, lapisan tali pinggang lilitan, bangkai tayar jejari, penutup manik, gelang wayar, bangkai tayar bias perlumbaan, dan lapisan penampan tayar bias.
Penggunaan kord aramid 1680dtex/2 dan bukannya kord keluli 2×0.30HT dalam lapisan tali pinggang tayar kereta penumpang boleh mengurangkan berat tayar sebanyak 6.4% hingga 7.5% dan rintangan gelek sebanyak 12.5%. Menggunakan kord aramid 1680dtex/2 untuk karkas dan lapisan tali pinggang boleh mengurangkan berat tayar sebanyak 15%, dan sifat tayar lain memenuhi keperluan standard, dan meningkatkan keselesaan perjalanan kereta.
Pada jisim yang sama, kekuatan dan modulusnya jauh melebihi bahan seperti poliester, poliamida dan dawai keluli, dan ia sangat baik dalam keselamatan dan ketahanan. Kelebihan paling ketara menggunakan kord aramid dan bukannya kord keluli untuk tayar perlumbaan boleh lipat ialah ia mengurangkan berat tayar dan menjadikannya boleh dilipat. Ciri-ciri ringan aramid sangat sesuai untuk tayar perlumbaan berprestasi tinggi. Sambil mengurangkan berat kereta, ia boleh mencapai brek yang lebih pantas dan prestasi selekoh yang lebih baik.
Penggunaan gentian pendek aramid dalam getah pengisi tayar jejari galas semua keluli. Struktur dan sifat khas gentian pendek aramid itu sendiri boleh memberikan produk getah sifat yang sangat baik seperti modulus tinggi, kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, kestabilan dimensi, dan rintangan haus. Keputusan ujian menunjukkan bahawa serat pendek aramid mengurangkan kelikatan Mooney sebatian getah, memendekkan t90, mengurangkan kenaikan suhu, mengurangkan faktor kehilangan, mengurangkan kesan Payne, dan mempunyai ketahanan yang baik pada tayar siap, menunjukkan bahawa bahan aramid sangat berkesan dalam meningkatkan prestasi tayar.
| barang |
1100dtex/2 |
1680dtex/2 |
| Kekuatan pecah/N |
≥330 |
≥450 |
| Kadar kekuatan pecah yang tidak sekata/% |
≤3.5 |
≤3.5 |
| 66.6 N Pemanjangan pada beban berkadar/% |
1.8±0.6 |
2.0±0.6 |
| Pemanjangan semasa putus/% |
4.5±1.5 |
6.0±1.5 |
| Pemanjangan pada ketaksamaan putus/% |
≤5.0 |
≤5.0 |
| Pengecutan haba kering/% |
≤0.5 |
≤0.5 |
| H Daya pengekstrakan/（N•cm^-1) |
≥100 |
≥130 |
Walaupun kord aramid mempunyai banyak kelebihan, sebagai bahan rangka getah, ia juga mempunyai masalah seperti mampatan yang lemah dan rintangan lentur lentur, kesukaran dalam ikatan, dan kos pengeluaran yang tinggi, yang mengehadkan penggunaan kord aramid yang luas. Oleh itu, fabrik kord komposit nilon aramid/kekuatan tinggi telah dibangunkan. Fabrik kord komposit yang diperoleh dengan berputar, memutar, mencelup dan merawat haba aramid dan nilon dalam nisbah tertentu boleh menghapuskan kekurangan nilon dan aramid dan menggabungkan kelebihan kedua-duanya, merealisasikan sifat bahan pelengkap, dan memenuhi keperluan ketat tayar berprestasi tinggi. Pada masa hadapan, fabrik kord komposit akan digunakan dengan lebih meluas dalam tayar.
