ดูเหมือนว่ายางทุกยี่ห้อในตลาดจะมีการจดสิทธิบัตรสารประกอบซิลิก้าที่ปรับปรุงใหม่ของพวกเขาเดี๋ยวก่อนอะไรนะ? ยางของฉันมี ทราย หรือไม่? มันเกี่ยวกับซิลิกาที่ทำให้มันดูน่าอัศจรรย์อะไรที่ผู้ผลิตทุกคนมีซิลิกาที่เป็นกรรมสิทธิ์บางชนิดในยางของพวกเขา และทำไมผู้ผลิตยางรถยนต์ทุกรายต้องเก็บความลับของพวกเขาไว้เป็นความลับมากกว่ารหัสนิวเคลียร์?

หากคุณทำวิจัยเกี่ยวกับซิลิกาเป็นสารเติมแต่งยางสิ่งแรกที่คุณอาจพบคือแหล่งข้อมูลทุกครั้งใน interwebs อาจบอกคุณบางอย่างที่แตกต่างกัน ซิลิกาเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ แต่ลดการยึดเกาะ ซิลิกาเพิ่มการยึดเกาะ แต่ลดความต้านทานการสึกหรอ ซิลิกาลดความต้านทานการหมุน แต่ต้องใช้เลือดของภูต เรื่องแบบนั้น สิ่งที่เกี่ยวกับซิลิกาคือในแง่ของการพูดที่มีมนต์ขลัง ซิลิก้ามีคุณสมบัติที่เมื่อผสมกับยางยางทำให้วิศวกรยางสามารถลดความต้านทานการหมุนขณะที่เพิ่มการยึดเกาะทำให้กฎบางอย่างที่เคยคิดว่าไม่แตก ดังนั้นนี่คือสิ่งที่ซิลิกาทำและทำไมจึงมีทรายในยางของคุณ แต่ไม่มีเลือดเทวดา นั่นคือสิ่งที่แตรยูนิคอร์นทำจากแป้งสำหรับ …

สารประกอบยางเฉพาะของยางนั้นมีส่วนผสมของวัสดุที่แตกต่างกันมากมายโดยเฉพาะในรูปแบบของยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ ฟิลเลอร์ถูกใช้ทั้งสองเพื่อช่วยยึดติดกับยางต่าง ๆ เข้าด้วยกันและเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ต่าง ๆ ในสารประกอบที่เกิดขึ้นไม่ว่าจะทำให้ยางอ่อนหรือแข็ง ฟิลเลอร์เหล่านี้รวมถึงวัสดุเช่นน้ำมันปิโตรเลียมและคาร์บอนแบล็ค เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นมลพิษที่สำคัญ บริษัท ยางรถยนต์หลายแห่งจึงพยายามหาวิธีที่จะเปลี่ยนสารเติมแต่งทั้งสองอย่างให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

วิศวกรยางเริ่มทำการทดลองกับซิลิกาเป็นทางเลือกเติมในยางรถยนต์ในปี 1970 เพื่อลดความต้านทานการหมุนและลดระยะการใช้เชื้อเพลิงที่ดีขึ้นจากยางของพวกเขา ในตอนแรกพวกเขาพบว่าการเพิ่มซิลิกาลดความต้านทานการหมุนอย่างแน่นอน แต่ด้วยค่าใช้จ่ายในการยึดเกาะที่ลดลง จากนั้นพวกเขาก็ลองส่วนผสมของซิลิกาบริสุทธิ์และสารที่เรียกว่าไซเลนซึ่งเป็นไฮโดรซิลิเกตหรือซิลิกาที่มีไฮโดรเจนเชื่อมกับโมเลกุลในระดับโมเลกุล ที่ได้ทำเคล็ดลับ

เพื่อให้เข้าใจถึงผลที่น่าอัศจรรย์ของส่วนผสมของซิลิกา - ไซเลนเราต้องเข้าใจว่าตั้งแต่การพัฒนาของนิวเมติกนิวเมติกวิศวกรได้ดำเนินชีวิตตามกฎหมายที่เรียบง่ายและไม่เปลี่ยนรูป - สารประกอบยางอ่อนนุ่มได้รับการยึดเกาะมากขึ้น สารประกอบที่แข็งกว่าจะสึกหรอช้าลงและมีความต้านทานต่อการหมุนลดลง แต่รับการยึดเกาะน้อยกว่า การแลกเปลี่ยนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่วิศวกรต้องทำระหว่างการยึดความต้านทานการหมุนและดอกยางเป็นที่รู้จักกันในชื่อ“ สามเหลี่ยมเวทย์มนตร์” เพื่อให้ความสมดุลของคุณสมบัติเหล่านี้กับยางล้อนั้นเป็นเป้าหมายของวิศวกรยางทุกคน

ปัญหาอยู่ในคุณสมบัติทางกายภาพที่เรียกว่า hysteresis ฮิสเทรีซิสคือการวัดปริมาณพลังงานที่วัตถุคืนมาเมื่อรีบาวด์จากการเสียรูป ตัวอย่างที่ดีของเรื่องนี้คือการนึกภาพการทิ้ง Superball และฮอกกี้เด็กซนจากที่สูงเท่ากัน Superball สะท้อนกลับไปที่ความสูงเกือบที่มันจะตกลงมาเพราะมันจะส่งคืนพลังงานเกือบทั้งหมดจากการกระแทกกับพื้นดิน นี่ถือว่าเป็นอาการฮิสทีเรียน้อย ในทางกลับกันฮอกกี้เด็กซนแทบจะไม่กระเด้งเลยเพราะมันสูญเสียพลังงานไปอย่างมากโดยไม่ทำให้เสียโฉมและเด้งกลับมา นี่คือฮิสเทรีซีสสูง

ความต้านทานการหมุนส่วนใหญ่ของยางมาจากวิธีการที่มันเปลี่ยนรูปและรีบาวน์เมื่อยางหมุนรอบภายใต้ภาระซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อการบิดเบือนความถี่ต่ำ หากสารประกอบยางมีฮิสเทรีซิสต่ำที่ความถี่ต่ำมันจะรีบาวน์เหมือนสปริงและสูญเสียพลังงานน้อยลงซึ่งหมายถึงการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงที่มากขึ้น ในทางกลับกันการยึดเกาะยางจะถูกกำหนดโดยวิธีการที่สารประกอบยางเบี่ยงเบนไปรอบ ๆ ความไม่เรียบของพื้นผิวถนนซึ่งเรียกว่าการบิดเบือนความถี่สูง หากยางมีฮิสเทรีซีสสูงที่ความถี่สูงมันจะสอดคล้องกับช่องว่างเล็ก ๆ บนท้องถนนมากกว่า "สะท้อน" และให้การยึดเกาะที่ดีกว่า

เมื่อวิศวกรยางเริ่มใช้ซิลิก้าและไซเลนด้วยกันเป็นวัสดุตัวเติมพวกเขาเข้าใจว่าสารประกอบซิลิก้า - ไซเลนลดความต้านทานการหมุนได้อย่างแน่นอน แต่ในทางตรงกันข้ามกับสามเหลี่ยมเวทย์มนตร์พวกเขายังเพิ่มการยึดเกาะ อย่างไรก็ตามการใช้ไซเลนช่วยให้ยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ยึดติดกันแน่นในระดับโมเลกุลมากขึ้นและผลิตสารประกอบยางที่มีทั้งฮิสเทรีซิสต่ำที่ความถี่ต่ำและฮิสเทรีซิสที่ความถี่สูงทำให้วิศวกรยางมีทั้งและ กินเค้ก สามเหลี่ยมเวทย์มนตร์ถูกปลิวไปถึง smithereens โดยสารประกอบเวทย์มนตร์ ตามบทความในวารสาร Rubber World ฉบับนี้:“ การใช้ซิลิกาสามารถลดความต้านทานการหมุนได้ถึง 20% และยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการลื่นไถลของเปียกได้มากถึง 15% การปรับปรุงระยะเบรกอย่างมากในเวลาเดียวกัน เวลา."

ซิลิก้ายังให้ประโยชน์มากมายเมื่อใช้กับยางในฤดูหนาวและทุกฤดู สารประกอบซิลิกา - ไซเลนยังคงมีความยืดหยุ่นได้มากขึ้นที่อุณหภูมิต่ำทำให้เหมาะสำหรับสารประกอบยางฤดูหนาวและผลิตยางฤดูหนาวที่มีความต้านทานต่อการหมุนต่ำด้วยการยึดเกาะที่น่าอัศจรรย์และการต้านทานการสึกหรอ เมื่อรวมกับเทคนิคใหม่ในการตัดรูปแบบการจิบสิ่งนี้ทำให้เกิดการปฏิวัติในอุตสาหกรรมยางรถยนต์ซึ่งได้ทำลายกฎเก่าทั้งหมดและวางทุกสิ่งที่เราเคยรู้จักบนหูของมัน

ปัญหาใหญ่อื่น ๆ ในการแก้ปัญหาด้วยสารประกอบที่เสริมด้วยซิลิก้าคือความยากและราคาสูงในการรับซิลิกาบริสุทธิ์จากทรายเพื่อใช้ในสารประกอบเหล่านี้ ปรากฏว่ากู๊ดเยียร์ได้ทำการพัฒนาในพื้นที่นั้นเมื่อไม่นานมานี้โดยการหาวิธีการหาซิลิกาบริสุทธิ์จากขี้เถ้าแกลบที่ถูกเผา พวกเขาจะคิดอย่างไรต่อไป