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      國內有關部門廢舊飛機輪胎簽約處置單位20多年來公司不斷追求變廢為寶的高價值研發
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      飛機輪胎用什么材料做的?

      時間:2023-04-27 來源:唐山三捷環?萍加邢薰

        航空輪胎是飛機起落架系統中一個關鍵組成部分,使用時就裝配于機輪上,并充入壓縮氣體,在飛機停放、起飛、著陸時起支撐、承載及緩沖的作用,是輪胎家族的一個分支。航空輪胎主要是由橡膠、骨架材料和添加劑通過復雜的化學反應交聯而成的一個整體,其材料使用方面一向以“保守”著稱,材料的更新換代速度很緩慢,有別于常規汽車輪胎。本文將介紹航空輪胎使用的橡膠材料、骨架材料以及補強材料這三類材料。

        一,橡膠材料

        航空輪胎使用的橡膠以天然橡膠為主,同時使用少量的丁苯橡膠和順丁橡膠。雖然汽車輪胎也大量使用天然橡膠,但是汽車輪胎用天然橡膠以10號、20號標準膠為主,外觀呈棕褐色,力學性能較低,灰分、雜質含量略高;而目前航空輪胎使用的天然橡膠為“1號煙片膠”,其力學性能好,揮發灰分含量小?傮w來說,天然橡膠的質量穩定性很好。

        長期以來,天然橡膠煙片膠產地主要集中在印尼、泰國以及馬來西亞等地,國內主要使用上文提到的出產于印尼的“1號煙片膠”進行航空輪胎生產。印尼處于南緯10°和北緯10°之間,全年氣候濕潤,是天然橡膠的種植地區,該地區種植的天然橡膠割膠期長,質量穩定可靠。

        而我國雖地大物博,但是即便是我國的南端海南地區也是處于北緯18°左右,建國后在海南地區能夠種植出天然橡膠就已經打破了認可“北緯17°以北是種植天然橡膠禁區”的言論。但是由于國產天然橡膠的生長環境、氣候、地理緯度等存在先天固有無法改變的自然差異,導致國產天然橡膠的割膠期較短,割膠期為每年的5月到10月之間,11月到次年4月期間采集的天然橡膠膠乳質量略差,這種氣候上無法改變的因素導致國產天然橡膠的質量及穩定性較差,性能波動時有發生,因此對于航空輪胎這種高性能要求的產品來說,一直都沒有使用國產天然橡膠。

        目前航空輪胎生產三巨頭企業:米其林、固特異和普利司通,均在東南亞的天然膠產地有固定的膠園用以加工橡膠,其質量穩定可靠,加工的天然橡膠可以直接供應給輪胎企業,不受外界因素影響。目前,航空輪胎用天然橡膠也成為一個“卡脖子”工程,眾多科研院所、企事業單位都開始對其展開科研技術攻關。

        二,骨架材料

        骨架材料是航空輪胎的主要受力材料,承受充氣壓力和航空器負荷以及運轉時產生的各種應力,并需要經受高速起飛產生的強大離心力和著陸接地瞬間的沖擊力,還需要抵抗外物的刺扎和機械損傷,進而保持輪胎的尺寸和形狀。

        早期的航空輪胎采用棉簾線作為骨架材料,但由于棉簾線強度低,同時將其作為骨架材料,會導致航空輪胎的層數多、胎體厚、質量大,此外,棉簾線耐疲勞性能差。因此隨著化學纖維簾線的出現,棉簾線隨之被淘汰。

        此后,人造絲曾一度在包括航空輪胎在內的輪胎簾線中占據重要位置。人造絲的主要優點之一是尺寸穩定性好,但因其強度和耐疲勞等性能不佳,在20世紀50年代中期開始逐漸被綜合性能好的尼龍替代。

        尼龍具有強度高、相對密度小、彈性好、吸濕率低、抗沖擊強度高等優點,尼龍耐屈撓性能比人造絲高10倍,耐疲勞性能也優于其它纖維。尼龍66簾線的耐熱性能優于尼龍6簾線,目前被普遍用于航空輪胎制造。尼龍66簾線的常用規格為1400dtex/2、1400dtex/3和1870dtex/2等,這幾種簾線在國內主要集中由河南平頂山神馬實業股份有限公司和杭州帝凱工業布有限公司生產,國外的生產廠家有日本帝人纖維株式會社、日本住友化學以及美國杜邦等。然而在航空器快速發展的時代,飛機速度越來越快,承載需求越來越高,而留給航空輪胎的空間卻很有限,這就要求骨架材料的承載力加強。

        由此可知,高強度尼龍66簾線是航空輪胎骨架制造的需求,也是上游簾線廠家開發的方向,簾線廠家與航空輪胎制造廠建立戰略合作伙伴關系不失為解決問題的途徑之一。

        而在子午線航空輪胎中,米其林公司使用了芳綸作為骨架材料,芳綸全稱“芳香族聚酰胺纖維”,芳綸兼有合成纖維和鋼絲的優點,素有“合成鋼絲”之稱。芳綸又主要分為間位芳綸1313和對位芳綸1414兩種,目前使用較多的為對位芳綸1414,國外主要由美國杜邦公司生產,商品牌號Kevlar,而主要生產企業為煙臺泰和新材料股份有限公司,商品牌號為泰普龍Taparan,隨著民用子午線航空輪胎的發展,需要我們加快芳綸簾線在航空輪胎中的應用步伐。芳綸骨架材料在米其林子午結構航胎中已經獲得應用,也是國內航胎發展的重要趨勢之一。

        二,補強材料

        橡膠需要進行補強才能大限度的發揮其作用,天然橡膠的常用補強劑為炭黑,航空輪胎各部件均需使用補強劑來滿足各自的性能要求。主要包括胎面膠和胎體膠。

        在汽車輪胎中,使用較多的炭黑為超耐磨系列炭黑N110或者N115、中超耐磨N220、N234等,而航空輪胎由于使用的性能,超耐磨系列炭黑因生熱量過大而不宜采用,中超耐磨系列炭黑只能少量使用,受航空輪胎青睞的炭黑主要是高耐磨系列炭黑,如N330、N375、N326等,同時通用炭黑N600因其良好的加工工藝性能及低生熱性能在航空輪胎中應用較多。

        胎面膠,是航空輪胎與地面直接接觸的部位,通過胎面把路面的沖擊力和摩擦生熱傳遞到整個航空輪胎,因此具有耐磨、抗沖擊,耐刺扎以及較低的生熱性能,在補強體系選取方面,通常使用高結構細粒子炭黑,而炭黑N234以及炭黑N375被使用;

        胎體膠,由于航空輪胎的下沉量比較大,胎體部位的形變量是汽車輪胎的8倍左右,因此胎體膠需要具備良好的抗屈撓性,同時由于航空輪胎的胎體層數多,少者需要2~4層,多的胎體達20幾層,如此多的胎體層數是常規汽車輪胎所無法比擬的,加之橡膠是熱的不良導體,這就需要航空輪胎胎體膠具有很低的生熱性能,因此在補強體系選取方面,通常使用低結構細粒子炭黑和中粒子炭黑并用實現,例如炭黑N326和炭黑N660,白炭黑由于具有較低的生熱性能也在航空輪胎胎體膠中逐漸使用。航空輪胎其它部位膠料根據性能要求選取相適應的炭黑種類。

        國外炭黑生產技術以美國和日本為好,炭黑市場目前接近供求平衡,新增炭黑產能已經被輪胎市場需求增長所吸收,其中三大炭黑品牌主要為卡博拉炭黑、歐勵隆炭黑(原德固賽炭黑)和博拉,其中卡博特炭黑創建于1982年,是一家專門生產化工產品和特種化工材料的跨國公司;歐勵隆公司已經在炭黑行業經歷了很多的考驗,是市場的炭黑供應商之一,炭黑品種包括高性能特種氣法炭黑、爐法炭黑以及熱裂解炭黑等;博拉(印度)集團每年在擴展的產能達22.5萬~24萬噸,目前已經成為第三炭黑生產商。

        以上多次提到炭黑材料,目前在眾多炭黑生產單位中,國內黑貓炭黑股份有限公司生產的各牌號炭黑質量穩定,另外還有遼濱炭黑廠有限公司。白炭黑的生產廠家更是數不勝數,目前國內比較出名的廠家包括確成硅化學股份有限公司、株洲興隆新材料股份有限公司等。而國外像卡博特集團、歐勵隆(原德固賽集團)以及羅地亞集團等公司在生產炭黑的同時也致力于白炭黑的研發生產工作。

        當前,我國航空工業正處于歷史上難得的發展機遇期,飛機對輪胎的要求越來越高,而航空輪胎用主要材料均屬于新材料,加工技術含量高,替代難度大,和航空材料水平相比,我們尚存在差距。為此,我們要加快新材料研究步伐,加快開展新材料在航空輪胎中的應用研究工作,使航空輪胎材料更新速度與飛行器的發展同步!堅信隨著國民經濟的進一步發展,我國航空材料科學技術會迎來一個蓬勃發展的春天。

        Ps:唐山三捷環?萍加邢薰疚挥谔粕绞袨茨峡h城西工業區,是國內有關部門報廢戰斗機輪胎簽約處置單位,中國融通資源開發集團有限公司合作單位,專注從事報廢和超期航空輪胎回收處置再利用的研發型企業。

        20多年來公司不斷追求變廢為寶的高價值研發,根據航空輪胎的耐磨性、承重大、抗擠壓和高回彈性等特點,被應用于礦山、農業機械等高載重低速度的重型設備和船舶護舷等領域。

        品質造就市場,實力贏得客戶,庫存十余萬條輪胎是合作的有力保障,本公司真誠歡迎致力于報廢航空輪胎再利用領域的同仁一起走向未來。

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