Anonim

Image
Tekninen toimittaja Kevin Cameron kertoo moottoripyörätuntemuksestaan, kokemuksistaan, oivalluksistaan, historiastaan ​​ja paljon muusta. Cycle World

Vuodesta 1990 lähtien renkaan kulutuspinnan kumi on sekoitettu perusteellisesti. Kuten Dunlopin entinen insinööri Dave Watkins sanoi vuonna 2012, ”Aiemmin rengasyhdisteet olivat seoksia. Mutta nykyään kemialliset reaktiot ovat avain yhdistymiseen. "

Artikkeli jatkuu alla:

Powered by Image

Aikaisemmin polymeerejä, vahvistavaa hiilimustaa, prosessointiöljyjä ja vahoja, tartunta-aineita ja joukko parannusaineita pantiin suuren ja pelottelevan koneen, nimeltään Banbury-sekoitin, yläosaan. Voimakkaalla leikkaamisella, jota moottorit käyttävät jopa 4000 hv: n sähkömoottorilla, Banbury jakoi hiilimustan ja muut materiaalit kumiin yhtenäisen muovimassan tuottamiseksi, joka voidaan pakottaa suulakepuristimen läpi tuottamaan ”vihreää” (tarkoittaen vulkanoimatonta) ) renkaan kulutuspinta.

Pitkketjuiset polymeerit, kuten styreenibutadieenikumi (SBR), butyyli (BR) tai luonnonkumi (NR), tarjoavat tarvittavan joustavuuden. Öljyjen ja vahojen käsittely helpottaa ja nopeuttaa sekoittamista ja varmistaa pehmeyden. Korjaimet antavat tarttuvuuden, joka mahdollistaa rengasosien kokoamisen. Kovetusaineet muuntavat gooey-kumin vulkanoimalla elastiseksi kiinteäksi aineeksi, joka käyttää lämpöä ja rikkiä kemiallisesti silloittamaan kumiketjut toisiinsa. Hiilimusta vahvistaa kumiketjuja houkuttelemalla ne pinnalleen ns. "Lyhyen kantaman voimien" avulla. Kuvittele ruostumaton teräshelmi-ketju, jota käytetään kevyinä vetonapoina: Ketjut voivat liukua vapaasti toistensa yli kumiketjut ovat vulkanoimattomia kumia. Hiilimustan hienot hiukkaset ovat kuin lukemattomia pieniä magneetteja, sekoitettuna helmiketjun ruukkuun - houkuttelemalla ketjut niiden pintoihin, ne vahvistavat kokonaisuutta parantaen kulumis-, leikkaus- ja repäisylujuutta. Kumin asteittainen parantaminen edellytti monien vuosien ajan hienomman hiilimustan tuotantoa ja keinojen löytämistä sekoittamaan niin hienot mustat kumiin lämmittämättä sitä niin paljon, että se alkaa kovettua sekoittimessa (ennenaikaista kovettumista kutsutaan "kuohuksi" tämä yritys).

Kestävän kovan kumin valmistaminen on helppoa - taksit ja pakettiautot ajavat sitä - mutta pito uhrataan. Mikä on vaikeaa, on yhdistää pitoa parantava pehmeys (pehmeä kumi puristuu helpommin intiimeksi, laajalle alueelle kosketukseen päällysteen tekstuurin kanssa) korkea-vetolujuudella (tarvitaan suuren tartuntavoiman siirtämiseksi renkaaseen). Se ajoi pyrkiä käyttämään yhä hienompaa hiilimustaa.

Hiilimusta ei ole ainoa kumiin käytetty vahvike. Ennen vuotta 1910 tehdyissä valokuvissa autot pyörivät valkoisilla renkailla, vahvistettu sinkkioksidilla. Toinen mahdollisuus on aina ollut erittäin hieno piidioksidi, joka on pääosin tavallista kvartsihiekkaa. Sillä oli ongelma, että sekoittaessaan kumin kanssa se voi tarttua yhteen, mikä johtaa epätasaiseen kulutuspinnan puristumiseen.


Kevin Cameron numeroiden mukaan. Cycle World

Kumiliiketoiminta on tutkimusintensiivistä. 1980-luvun aikana löydettiin keinoja "piirtää" piidioksidin pinta tai lopettaa kumiketjut ns. "Funktionaalisilla ryhmillä", jotka antoivat niille affiniteetin piidioksidipintaan. Tämä antoi mahdolliseksi sitoa kumi kemiallisesti piidioksidipartikkeleihin sen sijaan, että se tekisi heikommista voimista, jotka ovat kumiketjujen assosioinnin taustalla hiilimustahiukkasilla. Tällaisen kemiallisen sidoksen suurempi lujuus tarkoitti, että suhteellisen vähän piidioksidia voisi tarjota halutun kestävyyden. Tuloksena oli kumi, joka pysyi pehmeänä alemmissa lämpötiloissa - vain asia Euroopan talvisateille. Piidioksidikemiasta tuli nyt kilpa-saderenkaiden perusta. Mick Doohan voitti vuonna 1992 Japanin GP: n sateessa - Michelinin uuden piidioksidikuminvahvistustekniikan ensimmäinen tällainen käyttö. Pian sen jälkeen kilpa-insinööri Erv Kanemoto totesi, että Michelin oli alkanut siirtää joitain sadeyhdisteitä kuiviin renkaisiin.

Tämän tutkimuksen liikkeellepaneva voima oli, että siihen saakka korkean pidon kumiyhdisteet olivat riippuvaisia ​​sisäisestä kitkastaan ​​tai ”hystereesiin” suuressa osassa pitoaan, mutta hallituksen säädökset pakottivat ajoneuvojen valmistajia parantamaan polttoaineen ajomatkaa. Korkean hystereesikumin suurta vierintä kitkaa ei voida hyväksyä. Pitäisikö sen pito luopua renkaan vierintävastuksen vähentämiseksi?

Vastaus oli ei. Niin kutsutun Payne-ilmiön ja piidioksidivahvistuksen asianmukaisen levityksen ansiosta kumin sisäinen kitka voitiin tehdä taajuudesta riippuvaiseksi. Renkaan vierimisen taipuisuuden alhaisella taajuudella (nollasta 20 sykliä sekunnissa) uusi kumi voisi taipua alhaisella energiahäviöllä, mikä vähentää vierintävastusta. Mutta paljon korkeammilla kiinni- ja liukutaajuuksilla, joilla kumi luo otteen pitoa jalkakäytävää vastaan, hystereesi pysyi täydellä lujuudella antaen tavallisesti korkeamman kuiva- ja märkäpidon.

Kestävän kovan kumin valmistaminen on helppoa - taksit ja pakettiautot ajavat sitä - mutta pito uhrataan. Mikä on vaikeaa, on yhdistää pitoa parantava pehmeys korkeaan vetolujuuteen.

Kumissa, jota vahvistettiin vain hiilellä, kumin kiristäminen aiheutti joidenkin ketjujen siirtymisen asemastaan ​​hiilihiukkasten kohdalla tai jopa vetäytymisen oikealle, kuluttaen energiaa, jota ei voitu antaa välittömästi takaisin kannan rentoutumisen yhteydessä. Tämä sisäinen energian menetys oli hystereesin mekanismi, ja 1950-luvun lopulla autokilpailuissa grippy-korkea hystereesikumi antoi suuremmat kulmanopeudet, mutta sen suuri vierintävastus saattoi leikata huippunopeutta 5 mph. Tämä hystereesi oli läsnä kaikilla taajuuksilla.

Mutta silikahiukkasiin kemiallisesti sitoutuneella kumilla tällainen kumiketjujen uudelleen järjestäminen tai vapauttaminen oli mahdollista vain korkean taajuuden venymäsyklin korkeammilla energiatasoilla. Tämä antoi piidioksidilla vahvistetut kumiyhdisteet alhaisemman vierintävastuksen menettämättä hystereesin pitoa parantavaa vaikutusta.

Tätä Watkins tarkoitti, kun hän sanoi, että kumin sekoittamisesta on tullut kemiallisten reaktioiden prosessi eikä Banbury-sekoittimissa valmistettuja yksinkertaisia ​​seoksia.

Tämä on monimutkainen tekniikka, koska yhden muuttujan muuttaminen vaikuttaa kaikkiin muihin. Mikä silanolin kytkentäaine kumin ja piidioksidin sitomiseen häiritsee vähiten sekoitusprosessia? Mikä silanoli antaa parhaan sidoksen kumiketjujen ja piidioksidipartikkelipintojen välillä? Pitäisikö piihappo pohjustaa silanolilla ennen sekoittamista, vai voidaanko tämä ylimääräinen vaihe poistaa vain kaatamalla silanoli sekoittimeen? Jokainen muuttuja oli työstettävä testaamalla laboratorioasteikolla ja sitten validoituna teollisessa mittakaavassa.

Renkaat ovat paljon enemmän kuin ”pyöreitä ja mustia”. Niiden sisällä piilotettu tekniikka voi pitää meidät pystyssä ja turvallisina olosuhteissa, joissa aikaisemman aikakauden renkaat olisivat lähettäneet meille räjähtäviä.