建立輪胎材料科學化理論基礎,加速高可靠度與永續輪胎技術開發

 

刊登日期:2026/8/7
  • 字級

日本橫濱橡膠(Yokohama Rubber)在與東北大學的共同研究中,首度於奈米尺度解析了輪胎補強材料—黃銅鍍層鋼絲簾線(Steel Cord)與橡膠接著界面中有機酸鈷(硬脂酸鈷)提升接著性與耐劣化性的作用機制,可望為輪胎材料設計建立科學化理論基礎,並有助於降低鈷用量與替代材料開發。
 
研究團隊將添加硬脂酸鈷(Cobalt Stearate)的天然橡膠與黃銅鍍層鋼絲簾線進行硫化接著,再利用掃描穿透式電子顯微鏡(STEM)進行高解析度界面分析。結果首度直接觀測到,鈷不僅高度聚集於接著界面,更以硫化鈷(CoS)形式存在。研究發現,硫化鈷可形成保護性屏障層,抑制黃銅鍍層中的銅與鋅往橡膠內部溶出,同時減少黃銅內部空隙形成,進而有效提升鋼絲與橡膠間的接著強度與長期耐環境劣化能力。
 
此外,在高溫高濕老化試驗中,研究團隊發現硫化鈷屏障層較薄弱的區域,較容易出現銅、鋅溶出及空隙增加,進一步證實硫化鈷是維持界面穩定性的關鍵因素。過去輪胎接著界面設計多仰賴經驗法則,此次研究則提供分子設計與材料設計的科學依據,可望提升輪胎的可靠性與安全性。
 
目前乘用車輪胎普遍利用黃銅鍍層鋼絲作為補強材料,若橡膠與鋼絲界面剝離,將可能導致輪胎爆裂等重大破壞,因此須兼具高初始接著力與長期耐久性。然而,現行廣泛使用的鈷系添加劑雖然可以改善接著性能,卻存在促進橡膠氧化劣化、原料供應風險及健康與環境法規等問題。此次的研究成果將有助於優化鈷添加量、開發低鈷或無鈷接著技術,推動高性能且更具永續性的輪胎材料發展。

資料來源: https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2607/15/news062.html
分享