لاستیک های نانو

 در سال‏های اخیر، كاهش وزن تایرها به تفكری دائمی در صنعت خودرو تبدیل شده است؛ درحالی‏كه تولیدكنندگان تایر سال‏های زیادی است كه آن‏را مد نظر دارند. رای لابودا قائم مقام مركز فناوری هنكوك آكرون می‏گوید: "كوشش برای كاهش وزن تایر جدید نیست و حدود 30 سال است كه جریان دارد. گویی این تلاش و جستجو را پایانی نمی باشد.

بیش از 30 سال است كه این مسیر از ایده‏های بزرگ انباشته شده، اما اجرای هر ایده مستلزم آن است كه تغییری اساسی در زیر ساخت‏های تایر و یا مونتاژ آن روی خودرو صورت گیرد تا دوام و عمر مفید تایر با مشكل مواجه نباشد. برای مثال، لاستیك‏های Runflat را درنظر بگیرید. در اینجا ایده‏های بسیار مستعدی در مورد لاستیك Runfalt وجود داشته است. چرا آنها عمل نكردند؟ زیرا آنها با زیر ساخت تایر و رینگ در چالش بودند؛ درحالیكه این دو اساس كار هستند. بعضی ایده‏ها نظیر لاستیك Tweel(میشلن) وجود دارند كه هرگز نتوانستند آنرا بسازند. احتمالا جواب پیش روی ما توسعه در مواد است.

تپوهوویلا(Teppo Huovila)؛ مدیر طرح و توسعه شركت تایر نوكیان(Nokian) زمانی‏كه درمورد امكان تولید محصولات سبكتر تحقق می‏كرد به ایده‏ای بزرگ دست یافت: "از آنجا كه اقتصاد سوخت‏، موضوعی حاد است. بنابراین كاهش مقاومت به چرخش؛ به عنوان یك هدف در حركت مطرح است و كاهش وزن تایر راهی برای كاستن از مقاومت به چرخش است". در حقیقت در اینجا مزایای دیگری وجود دارند كه از كاهش وزن حاصل خواهد شد. او می گوید: " شما می‏توانید با كاهش وزن تایر، حرارت ذخیره شده حین كار در سرعت‏های بالا را كاهش داده و دوام و عمر ساختمانی آنرا بهبود بخشید. كاهش مواد اولیه مورد مصرف، راهی برای كاهش هزینه است. به هر حال زمانی‏كه بخواهید ضخامت اجزاء را كاهش دهید، به وجود فرایندهای تولیدی دقیق‏تر نیازمند خواهید بود".

فناوری نانو در لاستیک

تلورانس‏ها بسته‏تر هستند بنابراین بسیاری از راه حل‏های كاهش وزن در اجرا و تولید بسیار مشكل به نظر می‏رسند. هوویلا می گوید: "در اینجا مواد جایگزینی نظیر آرامید وجود دارند كه می‏توانند برای كاهش وزن تایر استفاده شوند، اما بیشتر روش‏های پیشنهادی از مواد متعارف نظیر فولاد، نایلون و ابریشم مصنوعی استفاده می‏كنند. بنابراین شما باید بركاهش ضخامت مواد متمركز شوید".

یكی از جدیدترین مواد كه محصول پیشرفت‏های صورت گرفته در كاهش وزن است؛ كولار نام دارد. این ماده سبك وزن توسط شركت دوپونت تولید می شود. فلورانسیا گوپز(Florencia Gopez) سرپرست تیم "الیاف مدرن دوپونت در فناوری جهانی تایر" توضیح می دهد كه: "در تایر خودروهای سنگین با جایگزینی مفتول‏های فلزی با كولار، كاهش وزنی به نسبت 5 به 1 حاصل می‏شود بنابراین شما واقعا كاهش وزن زیادی را به‏دست خواهید آورد. كمربندهای فولادی در تایر خودروهای سبك یا خودروهای سواری نیز، كاهش وزنی به نسبت مشابه 5 به 1 را نشان می‏دهند و اگر شما كولار را با نایلون یا پلی‏استر مقایسه كنید می توانید وزن مشابهی را به لحاظ استحكام ویژه كولار، كاهش دهید زیرا اساس رتبه و استحكام هر لایه، استحكام نخ مورد استفاده در آن است. بنابراین در تایر خودروهای سبك می توان دو لایه نخ موجود را با یك لایه نخ كولار جایگزین كرد".

همچنین او به مزیت دیگر تك لایه نخ اشاره می كند و معتقد است: " تایر سردتر عمل خواهد كرد". گوپز می گوید: " با جایگزینی پلی استر با 100 درصد كولار، كاهش وزنی 50 درصدی به‏دست می آید". با ادغام كردن لایه به مخلوط نایلون-كولار با IPI كمتر، می توان كاهش وزن 25 درصدی را عرضه كرد.

همچنین دوپونت جایگزینی كولار بجای مفتول فولادی در بید(طوقه) تایرهای دوچرخه را پیشنهاد كرده است. گوپز می گوید: "در حالت تئوری؛ كاهش وزن بیدها توسط كولاری با ساختار كامپوزیتی امكان‏پذیر است. آیا این مسئله باوركردنی است؟ این مسئله به میزان كاهش وزن مورد نظر و روش كاهش وزنی كه برای تولید تایر در نظر گرفته‏اید بستگی دارد".

لابودا(Labuda) حركت به سوی مواد با استحكام كششی بالا و تغییر كامل از نایلون به پلی استر، خصوصا در امریكا را ذكر كرده و مثالی است از اینكه چطور صنعت، وزن محصولاتش را كاهش داده است. اما او به هیچ وجه قانع نشد كه كولار، یك نهایت ادراك جرمی در صنعت تایر است. او می گوید: " كاربرد كولار افزایش یافته است و حتما نقش جزئی تكمیلی را در ساختار تایر كنونی دارد، اما هنوز آن هزینه‏ای به ازای هر نوع تایر فروخته شده محسوب می‏شود. هنوز مردم نگران هزینه تار می‏باشند و قیمت و عملكرد تایر دربازار و خدمات پس از سیری پیش‏رونده دارد. كولار نمی تواند رقابت خوبی در قیمت داشته باشد اما عملكرد خود را داراست و ماده‏ای خوب محسوب می‏شود."

پی كی محمد(P. K. Mohamed) سرپرست مركز تحقیقات فناوری شركت تایر آپلو(Apollo) ؛ بر این گمان است كه تمركز اولیه هر كارخانه تایر بر افزایش عاملیت اجزای كلیدی تایر است كه این مهم توسط بهینه‏سازی وزن، ضخامت و تعداد مورد استفاده، انجام می‏شود. او می گوید: " پلیمرهای جدید، با طبیعت(خاصیت) سایشی بهبود یافته و بسیار تقویت شده یا دوده با پسماند مغناطیسی كم می‏تواند به ما كمك كند. زیرا كارهای زیادی با كارخانه‏های تولید كننده پلیمرانجام شده و نتایج مفیدی را به همراه داشته است. بسیاری از یافته‏های آنها به‏طور موفقیت‏آمیزی به تولید صنعتی رسیده است به‏گونه‏ای كه شركت آپلو قسمتی از این پروژه‏های مشترك مختلف را آغار كرده بود".

این پروژه‏ها شامل: لاستیك بوتادین با سیس بالا(High-cis BR)، دوده با ساختار نانو، پلیمر با الیاف تقویت شده، لاستیك بوتادین با سیس بالا و یا الیاف متفرق‏پذیری نظیر كولار می باشد. او می گوید: " همه این‏موارد ما را به امكان كاهش عمق ضد لغزش(NSD)و كاهشی مهم در وزن تایر هدایت می‏كند. همچنین پیشرفت‏های انجام شده در نرم افزار FEA، به‏طورموفقی برای بهینه‏سازی وزن تایر به‏كار رفته است".

لاستیک

همچنین محمد، پیشرفت در بخش تایرهای معمولی(بایاس) را به این شكل مطرح می‏كند: " در قسمتی از شبه قاره هند؛ سهم لیون(Lion) در بازار، شامل تایرهای كامیون، اتوبوس و تایرهای خارج جاده(OTR) است كه همگی لاستیك معمولی(بایاس) هستند. در اینجا تقسیم بندی محصول جدید به‏طور جدی به كاهش وزن كمك می‏كند. بافته با دنیر بالا و بهینه‏سازی ضخامت لایه‏ها به بهینه‏كردن تعداد لایه‏های مورد نیاز كمك می‏كند. در این طبقه‏بندی تایر، بهینه‏سازی ضخامت شانه تعیین كننده است. بیدهای حاوی مفتول با استحكام كششی‏، به كاهش تعداد مفتول مورد استفاده كمك می‏كند و در بعضی از طبقه‏بندی‏ها، جایگزینی ساختار بید تك مفتولی بجای دو مفتولی(زوج) كمك می‏كند".

همچنین او بر این عقیده است كه فناوری آینده، استفاده از پلیمرها و الیاف جدید و طراحی محصول بهینه شده جهت رسیدن به هدف كاهش وزن را نشان خواهند داد. او می گوید: " از توسعه فناوری نانو متشكریم. پركن های نانو به‏علت توانائی استحكامی می‏توانند كمیت مورد مصرف خود را كاهش دهند. خاصیت ممانعت‏كنندگی عالی آنها، امیدواری زیادی را برای كاهش ضخامت رویه داخلی ایجاد می‏كند."

محمد نتیجه گرفت كه الیاف جدید، جایگزین بسیاری از اجزای فلزی نظیر تسمه، Chipper و بید خواهد شد. الیافی چون آرامید، مواد نفتی پلی پروپیلن(PEN) یا پلی وینیل الكل(PVA) غوطه‏ور در یك الاستومرنیز به‏كار برده می‏شوند. پلیمرهای مدول بالا با توانائی بلورینه شدن تحت تنش، مثل لاستیك هم آرایش بوتادین، متفرق شده در بستر لاستیك با سیس بالای بوتادین، به‏طور روز افزون استفاده خواهند شد. با استفاده از این مواد در دیواره‏های جانبی، رویه این دیواره‏ها و ضخامت‏های كوشن(Cushion) رینگ، كاهش وزن عمده‏ای را به همراه خواهند داشت."

لابودا می‏گوید: " چیزی را كه نباید فراموش كرد این است كه بهبود در فناوری تولیدی به كاهش وزن ختم خواهد شد. فناوری اكستروژن بهبود یافته، توانائی كلندر كردن مواد و همچنین كارخانه‏های كامل با دارا بودن ابزار ساخت و مونتاژ اتوماتیك تایر، همگی ما را برای طراحی اجزای خام مطمئن‏تر قادر می‏سازد."

به‏عنوان یك نتیجه، ما برای كار روی تلورانس‏ها و بسته‏تركردن درجه‏بندی‏ها آماده هستیم. بدون آنكه عملكرد و یا دوام تایر را به مخاطره بیندازیم. 10 یا 15 سال پیش این ظرفیت وجود نداشت. او می گوید: " پیشرفت‏های صنعتی، طراحان را مجاز كرده كه طرح‏های حرفه‏ای دقیق‏تری مطرح كنند كه باعث كاهش چند گرمی وزن اینجا و آنجا شده‏اند. اما مشاركت غیرناچیز همه آنها در كاهش وزن منطقی است." به هر حال دوباره لابودا انتظارات آیندگان از ساخت مواد با كاهش زیاد در وزن تایر را هشدار داد: " آنها می‏توانند مراحل بزرگتری باشند، اما اگرچه آنها اجزائی چون لایه درونی را حذف می كنند، هنوز جزئی وجود دارد. بنابراین شما هرگز قادر نخواهید بود كه در كل مشاركت آنرا در وزن كلی پاك كنید."

او سیستم‏هایی نظیر TPMS(Tire Pressure Monitoring System) را می‏بیند كه به مسئله وزن اضافه شده و معتقد است كه به‏علت الزامات قانونی می خواهیم با TPMS همراه باشیم. در اینجا چیز زیادی نیست كه ما بتوانیم در تجارت تایر درباره آن انجام دهیم."

تایر

همچنین او احساس می‏كند كه برای هر گرم كاهش، به نوآوری در طراحی نیازمندیم. لابودا می گوید: " چندی است كه پیشرفت‏های زیادی در كاهش وزن ایجاد شده و از این همراهی تایرهای 20 یا 22 اینچ به وجود آمده‏اند. این موارد تایرهای بزرك وعریضی هستند و همه كاهش‏های وزنی به‏واسطه كولار، مواد جدید اكسون(Exxon)، بهبود صنایع و موارد مشابه ایجاد شده‏اند و در اثر تكامل تدریجی به وجود آمده‏اند