芳纶纤维凭借高强度、耐高温、轻量化等特性,正成为UHP(超高性能)轮胎、赛车轮胎及航空轮胎领域的关键材料,推动轮胎科技向安全、耐久与绿色化方向升级。
全球芳纶年产能及需求量
美国杜邦、中国泰和新材、日本帝人并称为世界芳纶产能三大巨头。全球芳纶行业近期迎来重大变动,两大国际巨头美国杜邦和日本帝人接连采取关键行动。继日本帝人于今年1月宣布关闭其位于荷兰的芳纶工厂后,美国杜邦也于7月宣布,计划以约144亿元人民币的价格将其标志性的高性能芳纶业务——包括消防服关键材料Nomex(间位芳纶)和防弹衣关键材料Kevlar(对位芳纶)挂牌出售。这些材料被誉为“工业黄金”,在全球高性能防护领域占据核心地位。杜邦此次出售核心芳纶资产以及帝人关闭欧洲工厂的动作,凸显了行业格局正在重塑。Nomex和Kevlar作为高性能材料的代表,前者是消防服的基石,后者则因卓越强度被广泛应用于防弹装备。当前全球芳纶年产能约为17~18万吨,而市场需求量约为14~15万吨,产能过剩的压力是促使巨头调整战略的重要背景因素。
UHP轮胎与赛车轮胎设计
芳纶帘子线作为轮胎带束层材料,可使轮胎在高速行驶中保持尺寸稳定性,降低滚动阻力并提升抗穿刺性能。米其林、固特异等品牌采用对位芳纶纤维制备帘子线,较传统尼龙材料强度提升3倍,模量提高10倍,显著延长轮胎使用寿命。同时,芳纶的耐高温特性可减少轮胎在连续高速行驶中的热老化,而轻量化设计有助于降低车辆能耗。数据显示,含芳纶组件的UHP轮胎重量较传统产品减轻约15%,同时耐温性能提升至200℃以上长期使用。
专为新一代宝马M5设计的韩泰Ventus S1 evo Z轮胎,通过量身定制的胎面设计、独特的材料配方和先进结构,显著提升了高性能驾驶体验。其优化的胎面花纹结合添加了多种高性能树脂的特殊材料组合,确保在广泛温度范围内都能提供卓越的抓地力,而创新的有机填料结构则增强了胎面稳定性,保障全行程性能一致。轮胎核心亮点在于配备了增强芳纶混合带,有效抑制高速行驶时因离心力导致的轮胎膨胀,优化高速性能(尤其在干燥路面上),并凭借芳纶纤维极佳的抗拉性,显著减少过弯时侧向力引发的胎面变形,从而提供始终如一的高精准操控。其速度等级达到Y级,支持超过300公里/小时的极速。
芳纶不仅首次被引入诺记轮胎的商用车应用中,诺记还推出了采用芳纶技术的四季乘用车轮胎 Nokian Tyres One。对称、无方向性的胎面花纹设计可促进均匀磨损;功能性刀槽花纹可提高在潮湿或泥泞条件下的牵引力;坚固的肩块设计可最大限度地提高操控性;中心肋条设计可提高转向响应速度。此外,功能化合成橡胶和二氧化硅还能进一步增强牵引力,提高滚动阻力,从而降低并节约燃油,这也是许多消费者所欢迎的。
另外,在进行漂移赛车轮胎设计时,在原有设计基础上增加钢丝帘布和芳纶帘布增强层,有利于在极高速度下控制车辆的稳定性,满足高速、大角度甩尾等车辆操纵要求。帝人芳纶与普利司通合作,将含循环成分的Twaron®对位芳纶纤维应用于赛车轮胎带束层,在2025年普利司通世界太阳能车挑战赛中,布鲁内尔太阳能车队的Nuna13赛车凭借该技术实现低滚阻与高耐久性的平衡,材料再生比例提升显著降低环境影响。
航空轮胎设计
芳纶化航空轮胎可满足高速、高载荷的航空使用条件,采用芳纶作为骨架材料,可增强胎体的整体结构性,又提高了可翻新次数,便于废胎回收。但由于其价格较高,且芳纶纤维切口松散,与橡胶粘合度较低,因此,其在航空轮胎中的应用较为受限。加强航空轮胎的结构设计,通过斜交结构和子午结构的对比,开展航空轮胎“芳纶化+子午化”的研究,使航空轮胎结构由斜交结构向先进的子午线结构发展,尽快实现子午线航空轮胎产业化。
全球航空轮胎市场涵盖用于商用、军用及通用航空领域的特种轮胎生产、销售及相关服务,其产品需满足极端负载、高速起降及严苛环境条件。
鲲轮有话说
芳纶纤维正通过多场景技术渗透,重塑高性能轮胎的技术标准,其在安全冗余、能效优化与可持续性上的突破,将持续推动交通领域材料革新。
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