Aktualna sytuacja w dziedzinie tekstylnych kordów oponowych

(1)

S te v tfw t& U f' nr 3 maj - czerwiec 1998 r. TOM 2

Mieczysław Gęsiak *

Aktualna sytuacja w dziedzinie tekstylnych kordów oponowych

Na podstaw ie literatury, a także wieloletnich badań własnych dokonano przeglądu aktualnej sytuacji w dziedzinie tekstylnych kordów oponowych.

Wykazano, że w wyniku ostrej rywalizacji producentów włókien kordowych oraz stałego postępu w dziedzinie oponiarskiej, szczególnie w przypadku opon do samochodów osobowych, dokonał się w ostatnich latach istotny postęp w produkcji kordów poliestrowych. Szczególnie ważne było opanowanie produkcji kordów poliestrowych o dużej stabilności wymiarowej, tj. kordów o wysokim module rozciągania i małym skurczu termicznym, co przyczyniło się do usunięcia przeszkód w szerokim stosowaniu tego kordu w oponach. Z przedstawionej porównaw czej charakterystyki czterech rodzajów kordów tekstylnych, które są sto so w a n e w oponach w ynika, że je d n o c z e ś n ie w szystkie p o d sta w o w e wymagania spełniają w zasadzie tylko kordy poliestrowe nowej generacji. Inne, ja k np. wiskozowe - posiadają ograniczoną wytrzymałość, poliam idow e - małą sta b iln o ść w ym iarow ą, n a to m ia st ara m id o w e p r z y w yró żn ia ją cych się w łaściw ościach fiz y c zn y c h w yka zują p e w n e tru dn ości p rzero b o w e i są stosunkowo drogie. Kordem, który w najbliższej przyszłości może zająć znaczącą pozycję je s t kord z włókien P E N (polinaftalan etylenu). Wykazuje on jeszcze lepszą stabilność wymiarową od kordów poliestrowych i wyższą wytrzymałość.

Jak się p o dkreśla n eg o pozycja na rynku oponiarskim uzależniona będzie od czynników ekonomicznych.

Sło w a klu czo w e: te k sty ln y k o rd oponow y, k o rd w iskozow y, ko rd poliamidowy, kord poliestrowy, kord aramidowy, stabilność wymiarowa, skurcz

termiczny, kąpiel impregnująca, adhezja

Actual situation in the field of textile tire cord

According to literature informations as well as the results o f researches carried out during the last decades at the “S to m il” Rubber Research Institute, actual situation in a fie ld o f textile cords are presented. It has been shown, that in consequence o f the competition between the tire cord producers as well as great advances in tire industry, mainly in passenger tires, a distinct progress in the p roduction o f cord fib re s was observed. In p a rtic u la r im portant achievements are: high dimension stable polyester fibb ers e.g. fibres o f high modulus, low elongation and low shrinkage.

It has been shown, that o ffo u r types o f textile cord only a new generation p o ly e s te r cord sim u lta n eo u sly m eets in tern atio na lly recogn ized quality standards. The others, such as rayon cord have lim ited strength, polyam ide (nylon) - low dimension stability and aram id cords having excellent physical properties show some difficulties in processing and their price is relatively

high.

* Instytut Przemysłu Gumowego ’’Stomil”

(2)

TOM 2 maj - czerwiec 1998 r. S fa A tw te M f nr 3

The tire cord that in the near fu tu re may g et high position is P E N (polyethylene naphtalate) fibre. It has higher strength and higher dimension stability than p o lyester fibre. Its position on the m arket will dependet on economic factors.

K ey words: textile tire cord, rayon cord, polyam ide cord, polyester cord, aram id cord, dimension stability, shrinkage, dip bath, adhesion

Postęp, jaki w ciągu kilkudziesięciu lat obser

wuje się w dziedzinie tekstylnych kordów oponowych, w zasadniczej mierze spowodowany był postępem w przemyśle oponiarskim, któremu przem ysł m otoryza

cyjny stawiał coraz większe wymagania. Głównie do

tyczyło to wzrostu wym agań trwałości opony (wydłu

żenia przebiegu), polepszenia kom fortu jazdy, zm niej

szenia oporów toczenia, polepszenia sterowności po

jazdu. Większość tych wymagań spełnia opona radial

na, która zastąpiła oponę diagonalną. Now oczesna ra

dialna opona do samochodu osobowego, przeznaczo

na do eksploatacji przy dużych szybkościach, ekono

miczna i charakteryzująca się doskonałym i w łaściw ościam i jezdnymi, to opona z jednow ar

stw ow ym w z m o c n ie n ie m z kordu tekstylnego. Kord zasto

sowany w takiej oponie obok wysokiej wytrzym ałości musi charakteryzować się dużą sta

bilnością w ym iarow ą w szero

kim zakresie temperatury, do

brą adhezją do gumy i trw ało

ścią włóknotwórczego polim e

ru w warunkach wulkanizacji i eksploatacji opony.

O b e c n ie w p ro d u k c ji opon stosuje się kordy tekstyl

ne:

• z włókien wiskozowych

• z włókien poliam idowych

• z włókien poliestrowych

• z włókien aram idowych

W takiej kolejności pojawiły się one na rynku.

Kordy z włókien wiskozowych

Włókna wiskozowe kolejnych generacji oznaczo

ne były jako:

• włókna klasy Standard

• włókna klasy Super 1

Kordy z włókien wiskozowych z uwagi na w y

jątkow ą stabilność wymiaru, tj. wysoki moduł i zni

komy skurcz term iczny, od lat stanow iły n iez a stą piony m ateriał w zm acniający w oponach sam ocho

dów osobow ych. N ie stw arzają one żadnych p ro blem ów p rzetw órczych i stosunkow o łatw o łączą się z gum ą. Z tych w zględów p rzez długie lata, zw łaszcza w E uropie, stanow iły podstaw ow y tek stylny m ateriał w zm acniający w oponach sam ocho

dów osobow ych (ry s .l).

Na początku obecnej dekady zużycie kordu w i

skozowego w oponach samochodów osobowych w y

nosiło ok. 60 kt/rok, kordu poliamidowego i poliestro

wego po ok. 10 kt / rok [1].

Już w roku 1997 zużycie kordów poliestrowych i wiskozowych w oponach samochodów osobowych zrównało się i wynosiło po ok. 3,5 kt /rok. W całym tym okresie zużycie kordów poliamidowych kształ

towało się na poziomie 10 kt /rok.

Rys. 1. Zużycie kordów tekstylnych w oponach do samochodów osobowych

(3)

nr 3 maj - czerwiec 1998 r. TOM 2

Kordy z włókien poliamidowych

M imo dużej w ytrzym ałości kordy poliamidowe w oponach do sam ochodów osobowych nie znalazły większego zastosowania ze względu na m ałą stabil

ność wym iarową, której następstwem są: m ały m o

duł, duży skurcz term iczny i pełzanie kordu (przyrost długości nitki pod wpływ em niewielkich nawet, ale długotrwałych obciążeń zewnętrznych). N a skutek tego podczas jazd y sam ochodem występuje nasilenie hałasu opony, zmniejszenie komfortu jazdy, pogorsze

nie w arunków pracy gumy, a podczas postoju w y stępuje zjaw isko “ flat -spotting” - spłaszczenie opo

ny w m iejscu jej kontaktu z naw ierzchnią. N a to m iast kord p o liam id o w y ze w zględu na d u żą w y trzym ałość i łatw ość p rzetw ó rstw a stanow i p o d sta

w ow y m ateriał w zm acniający w oponach sam ocho

dów c ię ż a ro w y ch i au to b u so w y ch , gdzie efek ty zw iązane z jeg o m a łą stab iln o ścią w ym iarow ą nie w y stę p u ją tak d rastycznie, ja k w przypadku opon do sam ochodów osobow ych.

cydow any opór środow isk proekologicznych. Z tych przyczyn w Stanach Zjednoczonych i Japonii produkcji w łókien w iskozow ych zaprzestano od dawna. Europejscy producenci włókien wiskozo

w ych z konfliktu z ekologam i przez długie lata wychodzili obronną ręką dzięki stałej m oderniza

cji technologii mającej na celu zmniejszenie emi

sji zanieczyszczeń. Jednak podnosiło to koszty pro

dukcji, a zatem i cenę włókien wiskozowych. W tym samym czasie cena włókien poliestrowych na rynkach ulegała systematycznej obniżce.

• W prowadzenie kordów poliestrowych na szeroką skalę w oponach do samochodów osobowych było m ożliwe głównie dzięki ścisłej współpracy kon

struktorów opon z producentami włókien poliestro

wych. Dzięki tej współpracy pojaw iają się nowe generacje włókien poliestrowych coraz lepiej przy

stosowanych do wym agań przem ysłu oponiarskie

go, co najlepiej ilustruje przykład amerykańskiej firmy Allied Signal - jednego z czołowych na świę

cie producentów włókien poliestrowych na potrze

by przem ysłu oponiarskiego (tab .l) [2,3].

Tabela 1. Podstawowe właściwości kolejnych generacji przędz poliestrowych firm y A llied Signal

Określenie właściwości Oznaczenie przędzy

1 W70/73* 1 X90/93* 1 X330/33* 1 X40/43* 1 X50/53*

wytrzymałość, cN/dtex 8,0 7,1 6,9 6,0 6,6

wydłużenie zrywające, % 14,0 10,0 9,8 10,0 10,0

wydłużenie przy obciążeniu 44N, % 6,1 5,1 4,8 4,3 4,3

skurcz termiczny wg ASTM 885m, % 8,5 6,5 4,5 3,5 3,5

* tzw. wersja “pretreatet”- włókna pokryte prcparacją umożliwiającą stosowanie jednostopniowej impregnacji adhezyjnej.

Kordy z włókien poliestrowych

Z prognozy na rok 1999 wynika, że w produkcji opon sam ochodowych pozycję kordu wiskozowego zajmie kord poliestrowy (rys. 1), ponieważ:

• wym agania wytrzym ałościow e stawiane jednow ar

stw owym oponom do sam ochodów osobowych kordy wiskozowe mogły spełnić tylko w oponach o niewielkich rozm iarach, a dalsze podwyższanie wytrzym ałości kordów wiskozowych jest już nie

możliwe;

• produkcja włókien wiskozowych z powodu zagro

żenia środowiska naturalnego (skażenie, w ycina

nie lasów w celu pozyskania celulozy, konieczność zużycia olbrzym ich ilości wody) napotyka na zde-

Począwszy od wersji 1X90/93 włókna oznacza

no sym bolem DSP (dim ension stable polyester) w odróżnieniu od klasycznej wersji 1XW70/73. Jak w i

dać, każda kolejna generacja włókien charakteryzo

wała się w iększą stabilnością wymiaru, tj. wyższym m odułem (mniejszym wydłużeniem przy obciążeniu 44N) i jednocześnie mniejszym skurczem termicznym.

Łatwo zauważyć, że zwiększenie stabilności wymiaru uzyskano kosztem wytrzymałości.

Poliester typ 1X40/43 został opracowany przez firmę Allied Signal z m yślą o rynkach europejskich, jako m ateriał zastępujący w oponach do samochodów osobowych kord wiskozowy. W ielkość modułu kor

dów poliestrowych wykonanych z tego typu włókien i mały skurcz term iczny pozw alają na wykonanie opon o właściwościach jezdnych porównywalnych z wła-

(4)

TOM 2 maj - czerwiec 1998 r. S fa ó tw t& U f, nr 3

ściwościami opon wzm acnianych kordem w iskozo

wym, a jednocześnie, ze względu na m niejszą masę w zm ocnienia tekstylnego, lżejszych oraz tańszych.

Opony z kordem poliestrowym typ 1X40/43 m ogą być produkow ane na tych sam ych m aszynach, których używa się w przypadku kordów wiskozowych. Stoso

wanie kordów z wcześniejszej generacji włókien po

liestrowych wym agało dodatkowej operacji technolo

gicznej - chłodzenia opon w prasie wulkanizacyjnej w celu uniknięcia niejednorodnej budow y opony w strefie bocznej ścianki, występującej w postaci m iej

scowego wklęśnięcia. Związane to było z nadmiernym skurczem term icznym ówczesnych kordów poliestro

wych. Lepsza wytrzymałość kordu poliestrowego przy tej samej grubości nitki kordowej daje szansę zwięk

szenia asortymentu opon do sam ochodów osobowych o konstrukcji jednow arstwowej.

W tabeli 2 porów nano w ytrzym ałość i m asę osnowy kordowej kordu wiskozowego i poliestrow e

go 1X40/43 o tej samej grubości nitki i gęstości nitek w osnowie kordowej.

W ytrzym ałość kordu z w łókien typu X50/53 umożliwia konstruowanie poszerzonego asortym en

tu jednow arstw ow ych opon do samochodów osobo

wych.

W Europie wysokom odułowe, stabilne w ym ia

rowo włókna poliestrowe w ytw arzają firmy: AKZO - poliestrowe włókna DIOLEN 1125T oraz firma HO- ECHST - poliestrowe włókna TREVIRA typ 748 i typ 793 [4].

Kordy z włókien poliestrowych w przeciw ień

stwie do kordów z włókien wiskozowych i poliam i

dowych nie m ają odpow iednich grup funkcyjnych mogących wchodzić w reakcje ze składnikiem rezor- cynowo-form aldehydowym żywicy RFL, w związku z czym nie zapew niają odpowiedniej adhezji do gumy.

W przypadku kordów poliestrowych wymagane jest

stosow anie dw ustopniow ej im pregnacji adhezyjnej polegającej na uaktyw nieniu w łókien przez n an ie

sienie na ich p o w ierzch n ię m ałocząsteczk o w y ch zw iązków epoksydow ych lub blokow anych izocy

janianów , a następnie nanoszenie w odnego ro ztw o

ru żyw icy RFL i u tw ardzanie jej w procesie te r

m icznej obróbki. O becnie głów ni producenci w łó kien poliestrow ych w ytw arzają dla potrzeb przem y

słu gum ow ego w łókna w w ersji “adhesive activ a

ted ” , tj. w łókna z n an iesio n ą ju ż m ikrow arstew ką prep aracji zaw ierającej zw iązki epoksydow e lub izo cy jan ian o w e, dla k tó ry ch pro ces im pregn acji sprow adza się do nanoszenia na tkaninę kąpieli RFL i utw ardzaniu środka w iążącego w procesie term icz

nej obróbki, a param etry technologiczne, takie jak tem peratura i czas eksponow ania kordu w kom orze term icznej oraz w ielkości obciążeń nitki kordow ej, determ in u ją ostateczne w łaściw ości kordu zasto so w anego w oponie. O bie techn olo gie im pregnacji kordu poliestrow ego w y m ag ają stosow ania w yso

kich tem peratur obróbki 235 - 240°C.

Z badań przeprowadzonych w IPGum “Stomil” wynika, że stosu

jąc jed n o sto p n io w ą im pregnację kordów poliestrowych wykonanych z włókien typu DSP w wersji “ad

hesive activated” oraz dobierając właściwe param etry obróbki ciepl

nej (temperaturę, czas eksponowa

nia kordu w komorze cieplnej oraz odpow iednie relacje naprężenia i relaksacji w poszczególnych stre

fach komory termicznej) można uzy

skać poziom adhezji porównywalny z poziomem, jaki osiąga się w przypadku kordu po

liamidowego o tej samej grubości oraz skurczu ter

micznym wg PN-75/P-04972 (160°C) w granicach 1,5- 2,0%. Taki poziom skurczu termicznego um ożliwia produkcję opon do samochodów osobowych z uży

ciem maszyn do produkcji opon wzmacnianych kor

dem wiskozowym [4].

W początkow ym okresie stosow ania w łókien poliestrowych w produkcji wyrobów gumowych, w tym również opon, poważny problem stanowiło zja

wisko degradacji w podwyższonej temperaturze włók- notwórczego polim eru w układzie guma-materiał tek

stylny. W skutek degradacji następował spadek wytrzy

małości kordu związany ze spadkiem masy cząstecz

kowej polim eru włóknotwórczego zarówno w w yni

ku wulkanizacji układu gumowo-tekstylnego, jak i w Tabela 2. Porównanie wytrzymałości osnowy kordowej wiskozowej i p o 

liestrowej o tej samej konstrukcji Określenie właściwości

Rodzaj kordu

wiskozowy super 3 poliestrowy 1 X40/43

konstrukcja nitki kordowej, dtex 1840/2 1100/3 lub 1670/2

średnica nitki kordowej, mm 0,72 0,72

siła zrywająca nitkę, daN 18,0 19,5

gęstość nitek, sztuk/cm 13,0 13,0

wytrzymałość osnowy, dal\l/cm 234 254

masa 1 m2 osnowy, g 480 440

(5)

S tcv tfa m & ity nr 3 maj - czerwiec 1998 r. TOM 2

w arunkach ek splo atacji w yrobu. Jak się okazało, p o lite re fta la n ety le n u w o k reślo n y ch w arun kach u lega chem icznej d egradacji na skutek h ydrolizy i am inolizy [5, 6].

Proces am inolizy wiąże się z obecnością amin w niektórych przyspieszaczach, a także niekiedy w kau

czuku naturalnym.

Z punktu w idzenia ja k najmniejszej degradacji poliestru w w yniku aminolizy najkorzystniej przed

staw iają się przyspieszacze z grupy tiazoli, następnie sulfenamidy i na ostatnim m iejscu przyspieszacze z grupy tiuramów. Przeprowadzone porównawcze ba

dania przyspieszonego starzenia cieplnego układów guma - kord poliestrowy w warunkach laboratoryjnych (150°C w czasie 5h) wykazały, że zachowana w ytrzy

małość kordu poliestrowego w zależności od obecno

ści w gumie różnych przyspieszaczy kształtuje się na

stępująco:

• m ieszanka zaw ierająca tiuram 15%

• m ieszanka zawierająca sulfenamid 60%

• m ieszanka zawierająca tiazol 90%

Innym sposobem elim inacji procesów degra

dacji poliestró w je s t stosow anie odpow iednio zm o

dyfikow anych lateksów w kąpielach im pregnują

cych RFL [7].

Japońska firm a N ippon Zeon Co. opracow a

ła syntezę karboksylow anego lateksu w inylopiry- dynow ego, który zasto so w an y w kąpieli im pregnu

jącej z RFL skutecznie chroni poliester przed n isz czącym działaniem zw iązków am inow ych. O kazu

je się bow iem , że m im o pokrycia kordu w arstew ką środka w iążąceg o, zw iązki am inow e p e n e tru ją z gum y przez tę w arstew kę, pow odując, z jednej stro ny, spadek adhezji, z drugiej, degradację w łókno- tw órczego polim eru.

W przypadku zastosowania karboksylowanego lateksu winylopirydynowego w środku wiążącym two

rzy się usieciowana struktura rodników karboksylo

wych i pirydynow ych polim erów lateksowych, będą

ca rodzajem bariery dla m igrujących z gumy związ

ków aminowych.

Dobre perspektywy na przyszłość jako tekstyl

ny m ateriał wzm acniający opony m ają kordy w yko

nane z włókien PEN 9 (polinaftalan etylenu). Jest to produkt opracowany przez w spom nianą już firmę A l

lied Signal [8].

Budowę łańcucha polim eru włókien PET i PEN przedstaw iają w zory 1 i 2.

W łókna PEN uważane m ogą być za włókna na

leżące do grupy poliestrów, w których pierścień ben

zenowy zastąpiony jest pierścieniem naftalenowym na

dającym tworzywu większą sztywność, zatem wyższą Tg i wyższy moduł w porównaniu z włóknami PET.

W ysokomodułowe stabilne wym iarowo włókna PEN stanow ią w pełni zadowalający m ateriał wzm ac

niający do opon samochodowych spełniających współ

czesne wymagania.

N a rys.2 porównano wytrzym ałości kordów w i

skozowych, poliam idowych 66, PET typ DSP i do

świadczalnych kordów z włókien PEN. Dla dwóch ostatnich wytrzym ałość podano w określonym zakre

sie skurczu term icznego. Jak widać, w ytrzym ałość kordu z włókien PEN jest wyraźnie większa od w y

trzym ałości kordu poliestrowego i oczywiście kordu wiskozowego, przy czym osiąga poziom wytrzym ało

ści kordów poliamidowych. Lepsza jest też stabilność wym iarowa kordu z włókien PEN w porównaniu ze stabilnością w ym iarow ą kordów poliestrowych. W i

dać to wyraźnie porównując wielkości skurczu ter

micznego oraz wielkości m odułów LASE-3 (napręże

nia g/den przy wydłużeniu kordu 3%) w funkcji skur

czu termicznego, przedstawionych na rys.3.

K ordy z w łókien PEN w ym agają stosow ania podobnej technologii impregnacji adhezyjnej, jak ą sto

suje się dla kordów z włókien PET. Kordy z włókien PEN m ogą być wytwarzane zarówno w wersji klasycz

nej, jak i wersji “adhesive activated” .

Odporność zmęczeniowa kordów z włókien PEN jest lepsza niż kordów poliestrowych i wiskozowych, natom iast odporność zm ęczeniowa dwóch ostatnich rodzajów kordów jest na podobnym poziomie.

W łaściwości kordów z włókien PEN predesty

nują je szczególnie jako m ateriał wzmacniający opon

(6)

TOM 2 maj - czerwiec 1998 r. S tc K łtw te ru f, nr 3

Skurcz termiczny w 177°C, % Rys. 3. Stabilność wymiarowa kordu impregnowanego

do samochodów osobowych. R ozszerzają one o ko

lejny zakres rozm iarów opony osobowe o konstrukcji jednow arstwowej, a także stanow ią potencjalny m a

teriał w zm acniający w oponach do sam ochodów do

stawczych i lekkich oponach pojazdów ciężarowych.

W stosunku do nylonu 66 włókna PEN są kon

kurencyjne jako m ateriał na ekran opon radialnych.

Ostatecznie pozycja tego m ateriału w zm acnia

jąceg o zależeć będzie, ja k w każdym przypadku, od ceny i m ożliw ości spełnienia w ym a

gań stawianych przez konstruk

torów opon.

Kordy z włókien aramidowych

W łóknem o najw iększej wytrzymałości, stabilności w y

miarowej, odporności chemicznej i odporności termicznej jest opra

cowane w początkach lat siedem

dziesiątych przez firmę DuPont aramidowe włókno Kevlar.

W łókna aramidowe o na

zwie Twaron produkuje także europejska firma AKZO. Struk

tu rę p o lim e ru ara m id o w eg o (wzór 3) tw orzą wyłącznie w y

soko zorientowane obszary kry

staliczne bez obszarów am or

ficznych typowych dla w szyst

kich innych włókien chem icz

nych. Ponieważ skurcz term icz

ny i pełzanie włókien pow odo

wane są głównie przez obszary amorficzne, zarówno skurcz, jak i pełzanie w łókien aram ido

wych są wyjątkowo małe.

W łókna aram idow e, p o dobnie jak włókna PET i PEN, z b rak u o d p o w ie d n ic h grup funkcyjnych nie w ykazują do

brej adhezji do gumy w przy

padku stosowania tylko jednej k ą p ie li im p re g n u ją c ej RFL.

D latego w y m ag ają one dw u

stopniowej impregnacji. Rów

nież m ogą być wytwarzane w wersji “adhesive activated”, wówczas wystarcza jed- nostopniowa impregnacja adhezyjna.

Struktura polim eru aramidowego

(7)

S fa A to m e n c f, nr 3 maj - czerwiec 1998 r. TOM 2

M im o doskonałych w łaściw ości w ytrzym ało

ściowych, dużej stabilności wymiarowej oraz odpor

ności chemicznej i termicznej kordy z włókien aramidowych nie przyjęły się w przem yśle oponiarskim na szeroką skalę. Pow odem takiego stanu rzeczy była przede wszystkim ich wysoka cena oraz trudności prze

robowe związane m iędzy innymi z ich cięciem i pew nymi kłopotami w procesie skręcania. Zastosowane do warstw radialnych opon (szczególnie do samocho

dów osobowych) w ykazyw ały zbyt dużą sztywność zginania i rozciągania. Te właściwości kordów aramidowych czynią je bardzo dobrym m ateriałem na opa

sania opon radialnych. Jako zalety opony z opasaniem z kordu aram idowego w stosunku do opon z opasa

niem z kordu stalowego wym ienić należy: [9]

• zm niejszenie m asy opony

• polepszenie kom fortu jazdy

• polepszenie skuteczności ham owania ABS na gład

kiej nawierzchni

• polepszenie dynamicznej stabilności opony na nie

równej nawierzchni

• zwiększenie sterowności pojazdu

• zmniejszenie zużycia paliwa

• zmniejszenie skutków zjawiska znanego pod nazwą

“aquaplaning”, tj. poślizgu na mokrej nawierzchni

• odporność na korozję

Pierwszy raz zastosowano kordy aramidowe w oponach samochodów wyścigowych Formuły 1. Speł

niały one wszystkie wymagania eksploatacyjne stawia

ne tego typu oponom, a więc: dobrą eksploatację w ekstremalnych w arunkach obciążeń statycznych i dy

namicznych, a także w wysokiej temperaturze, jaka wytwarza się w oponie przy bardzo dużych szybko

ściach.

Obecnie kordy z włókien aramidowych stosowa

ne są do opasania opon do samochodów osobowych klasy HR, VR i ZR [10]. Dość powszechnie stosuje się je oponach row erow ych i motocyklowych. O bec

nie wdrażane są do produkcji opon przeznaczonych do lekkich i ciężkich sam ochodów ciężarowych oraz opon rolniczych i lotniczych.

Drutówki z w łókien aram idowych um ożliw iają zmniejszenie m asy opony, polepszenie jej w łaściw o

ści oraz przynoszą korzystne efekty ekonomiczne. Pod względem technicznym istnieje możliwość form owa

nia drutówki z jednego impregnowanego kordu lub pasma nitek kordowych wytłaczanych wraz z mieszan

ką gumową.

Drugim sposobem form owania drutówki z w łó

kien aram idow ych jest wytłaczanie wiązki nieskręco-

nych w łókien wraz z poliamidem, który wykazuje nie tylko zadow alającą adhezję międzywłókienkową, lecz także adhezję do gum y otaczającej drutówkę. Zalety drutówki o tej konstrukcji to:

• efektywność w ykorzystania wysokiej w ytrzym ało

ści włókien aram idow ych jest o około 50% w ięk

sza niż w przypadku konstrukcji kordowej, co daje niższą masę dmtówki i mniej sząpowierzchnię prze

kroju poprzecznego oraz dodatkowo zmniejszenie ilości materiałów bezpośrednio kontaktujących się z drutówkąi w konsekwencji zmniejszenie masy opony,

• drutówka w ykonana z pasm a nieskręconych w łó

kien charakteryzuje się w yższym modułem, szcze

gólnie w początkow ym zakresie naprężeń, co jest szczególnie korzystne w odniesieniu do tego ele

m entu konstrukcyjnego opony [11].

N a le ży p o d k re ślić , że d o ty ch c z a so w y brak szerszego zainteresow ania producentów opon w łók

nem aram idow ym w ynikał nie tylko ze w zględów ek o n o m iczn y ch (w y sok a cena w łó k ien ara m id o w ych), lecz rów nież ze specyficznych jeg o w łaści

w ości p o w o d ujący ch kłopoty w p rzetw órstw ie, z którym i uporano się dopiero w w yniku w ielo letn ie

go eksperym en tow an ia. Jednocześnie producenci w łókien aram idow ych system atycznie pracow ali nad p opraw ieniem param etrów fizycznych i w ła ściw ości adhezyjnych. W tym ostatnim przypadku opracow ano kilka sposobów adhezyjnej aktyw acji pow ierzchni w łókien [12,13]:

• powlekanie preparacjąm ałocząsteczkow ych związ

ków z grupami epoksydowym i,

• powlekanie preparacją zaw ierającą diizocyjanian- difenylom etanu (MDI),

• fluorowanie powierzchni włókien,

• powlekanie opracow aną w firmie AKZO NOBEL preparacjąo nazwie “Jonathane”, zawierającą m ię

dzy innymi grupy hydroksylowe i blokowane gru

py izocyjanianowe.

Zależnie od zastosowanej metody aktywacji włó

kien otrzymuje się nie tylko różny poziom adhezji, lecz także w związku z różnym stopniem przenikania po

szczególnych preparacji w m iędzywłókienkowe prze

strzenie, różne wielkości wytrzym ałości kordu, od

porności zmęczeniowej oraz sztywności kordu.

W znaczącym stopniu od rodzaju preparacji za

leżą też właściwości przerobowe kordu - podatność kordu na cięcie i tendencja do strzępienia się nitki kordowej.

W zależności od tego, w jakim elemencie kon

strukcyjnym opony m a być zastosowany kord arami-

(8)

TOM 2 maj - czerwiec 1998 r. & nr 3

do wy, powinien być dobrany zarówno typ włókna aramidowego, jak i rodzaj preparacji aktywującej adhezyjne włókno.

Jak widać, stosowanie kordów aram idowych w oponie sam ochodow ej, podobnie jak w przypadku każdego m ateriału wzm acniającego, uwarunkowane jest ścisłą współpracą producentów włókna z konstruk

torami opon.

Podsumowanie

Porów naw czą charakterystykę kordów z p o szczególnych rodzajów włókien przedstawiono w ta

beli 3 przyjm ując za 100% poziom w ytrzym ałości kordów z włókien wiskozowych.

Literatura

1. Burrows J.D., Tire Technology International 1996, 140

2. Pomies F i Burrows F.D., Tire Technology Interna

tional, 1997, 46

3. M ateriały firm y A llied Signal Co.

4. GęsiakM . i inni, Prace laboratoryjno-technologicz- ne nad zastosow aniem kordu poliestrow ego do gumy, niepublikowane p race IPGum “S to m il” nr 543/B J/1991/94

5. Bukowski R.A., Journal o f Elastomers and Plastics.

1974,L n r 10,232

6. Iyengar Y, Rubber Chemistry and Technology. 1973, 4/L 442

Tabela 3. Porównawcza charakterystyka tekstylnych kordów oponowych Rodzaj kordu

Określenie właściwości wiskozowy poliamidowy poliestrowy aramidowy

Wytrzymałość, % 100 170 140-160 450

Stabilność wymiarów moduł

skurcz termiczny

bardzo wysoki znikomy

mały duży

wysoki i bardzo wysoki duży do małego

wyróżniający się znikomy Właściwości adhezyjne bardzo dobre w

przypadku stoso

waniu impregnacji w RFL

bardzo dobre w przypadku stoso

waniu impregnacji w RFL

bardzo dobre w przypadku stosowania

właściwej technologii impregnacji adhezyjnej

i obróbki termicznej

bardzo dobre, jak dla poliestru

Degradacja tworzywa włóknotwór-

czego w układzie guma-kord nie występuje nie występuje

zależny od składu mieszanki gumowej

nie występuje

Właściwości przerobowe (podat

ność na cięcie, sztywność, zginanie) bardzo dobre bardzo dobre

dobre do bardzo dobrych

trudne cięcie, duża sztywność Jak w idać, najlepsze w łaściw ości decydujące

o przydatności kordu do opon w ykazuje kord aramidowy. Stw arza on je d n a k problem y przetw órcze.

Poza tym jeg o ograniczone stosow anie w oponach wynika z w ysokiej ceny w p orów naniu z p o z o sta łymi kordam i, których cena je s t zbliżona. K ord w i

skozowy obok pozostały ch bardzo dobrych w ła ści

wości ma m n iejszą w ytrzym ałość, a kord p o lia m i

dowy m ałą stabilność w ym iarow ą. O becnie n a jk o rzy stn iejsze w ła ściw o śc i n iew ą tp liw ie w y k a z u ją nowej g e n e ra c ji w łó k n a p o lie stro w e , stąd stały wzrost ich zużycia.

7. Hisaki H. i inni, Rubber World, 1989, 201, nr 2. 19 8. Rim PR., Kautschuk Gummi Kunststoffe, 1996, 42,

6, 418

9. Jelsm aB ., Tire Technology International, 1997, 59 10. KerkhofH., Tire Technology International, 1997, 52 11. Hahn Gm bH Germany, Tire Technology Interna

tional, 1997, 62

12. van der Pol J.F., Rubber World, 1996, 21X 2, 30 13. Janssen H., Kautschuk Gummi Kunststoffe, 1997,

50, 6, 487