Из чего делают резину для колес

Круговая история — как делают шины

Современная шина, несмотря на кажущуюся простоту, представляет собой очень сложный продукт, для производства которого требуется множество высокотехнологичных операций.

Производство резиновой смеси

Свойства резиновой смеси во многом определяют поведение шины на дороге, сцепление с различными типами поверхности, устойчивость к истиранию, гибкость и реакцию на температуру окружающей среды.

Состав резиновой смеси зависит от назначения шины. Летние шины кардинально отличаются от зимних, а внутри сезонных классов модели различаются по скоростным свойствам, износостойкости, морозоустойчивости и многим другим параметрам.

Основным компонентом резиновой смеси является каучук. Натуральный продукт получают из сока каучукового дерева гевеи, которое произрастает только в определенных климатических зонах Южной Америки и Азии. Синтетический каучук впервые был получен в 1930-х годах, и на сегодняшний день разработано множество образцов с самыми разными свойствами. Однако производители шин не спешат отказываться от уникальных свойств натурального каучука. В частности, скандинавские зимние шины обязаны ему своими высокими показателями эластичности и сцепления в экстремальных зимних условиях.

Важным элементом является силика, также известная как диоксид кремния. Он обеспечивает гибкость шины, сцепление на мокрой дороге и морозостойкость.

Масла смягчают резину и делают ее более однородной. В старых и нынешних дешевых шинах использовались канцерогенные, сильно ароматизированные нефтяные масла. Однако в последнее время все чаще используются натуральные растительные компоненты, такие как рапсовое масло. Есть и более экзотические варианты, например, Yokohama использует апельсиновое масло, объясняя это тем, что его молекулярная структура похожа на структуру резины и прекрасно с ней сочетается.

Сажа, или просто технический углерод, служит в качестве наполнителя и связующего вещества. Именно он придает шинам характерный черный цвет.

Что такое резина?

Вот откуда вы знаете наверняка, что основным ингредиентом резины является каучук — натуральный материал, добываемый из каучуковых деревьев. Эти деревья растут на юге Африки уже очень давно, и трудно подсчитать их возраст. Однако европейцы познакомились с ними в 16 веке, когда Христофор Колумб вернулся на свою родину.

Если разложить слово ‘КАУЧУК’ на составляющие, то получится ‘КАУ’ — растение, дерево, ‘УЧУ’ — плакать, течь. То есть, в буквальном переводе, это ‘плачущее дерево’, с языка индейцев Амазонки. Однако есть и его научное название — КАСТИЛЛА, которая растет на берегах Амазонки в непроходимых джунглях.

‘КАСТИЛЛА’ — это очень высокое дерево, вырастающее до 50 метров в высоту и цветущее круглый год. Кожица, листья и соцветия очень богаты так называемым млечным соком, который содержит натуральный каучук. Поскольку эти деревья очень большие, ветви или цветы часто отламываются, и дерево ‘выплачивает’ этот сок в месте поломки.

Вторым по величине деревом, содержащим этот сок, является дерево ГЕВАЙЯ, которое также вырастает до 40-50 метров. Когда оно достигает возраста 9-10 лет, на его стволе появляется V-образная выемка, из которой начинает сочиться натуральный каучук. При контакте с воздухом натуральный каучук становится липким.

Это два основных растения, которые производят натуральный каучук. В Центральной Азии, а также на побережье Южной Америки, в Бразилии, Перу и на острове Шри-Ланка существуют целые плантации таких деревьев, которые существуют только для одной цели — добывать этот сок! Это хорошо развитый бизнес.

Другие растения в первой пятерке ‘популярных’ — кустарники MANIOKA, SALT WOOD и IN-TZI. Все они являются источниками для последующего производства каучука.

Производство каучука

И вот мы подошли к самой интересной части — производству самого каучука, причем не обязательно автомобильных колес, каучук в наши дни используется везде, даже в резинке для волос.

После сбора каучукового сока предстоит пройти долгий путь производства каучука. Первоначально он используется для производства латекса, который является промежуточным продуктом. Однако чистый латекс сегодня используется повсеместно — от медицины до промышленности.

Сок заливают в большие чаны и смешивают с кислотой, обычно в течение 10 часов. Затем он затвердевает. Из него и делают латекс.

Затем его пропускают через специальные валики, удаляя лишнюю влагу. В результате получается длинная и довольно широкая полоса.

Этот кусок пропускают под специальными ножами и измельчают. Если посмотреть на эту смесь, то она напоминает пережаренный омлет.

Эту воздушную массу обжигают в больших печах при довольно высокой температуре — 13 минут. Теперь она получается эластичной и напоминает бисквит, ее прессуют в блоки и отправляют на производство.

Конечно, точного рецепта изготовления резины, а тем более шин, вы не найдете, все это держится в строжайшем секрете. Однако суть процесса не изменилась за последние 100 лет и хорошо известна всем.

Для производства каучука необходимо взять брикеты латекса и вулканизировать их. Также добавляется сера и другие ‘скрытые’ ингредиенты. Все это добавляется в специальный котел, нагревается, перемешивается, и после таких манипуляций уже появляется каучук.

После того как она нагревается до 120 градусов, ее раскатывают специальными валиками в тонкие полоски. Там она также охлаждается.

Процесс производства шин

Из чего делают шины? Готовые шины состоят не только из резины. Каркас шины изготавливается из специальных нитей. Они могут быть:

Технология производства корда напоминает работу ткацкого станка. Сформованный корд поступает в экструдер, где происходит его обрезинивание. Готовый корд сворачивается в полосы различной ширины, что позволяет производить шины разных размеров.

Для создания протекторного слоя прорезиненный корд пропускается через специальный экструдер, который превращает сырье в протекторный слой.

Для сборки компонентов шины в единое целое используется специальная машина. На нем собираются бортовые кольца и катушки с компонентами. Машина автоматически соединяет все части шины, а затем заполняет обработанный компонент воздухом под протектор и ремни.

Последним этапом изготовления шины является вулканизация. После обработки шины горячим паром под давлением резина с любыми добавками спекается. Затем с помощью специальных пресс-форм наносятся рисунки протектора с различными надписями. Готовая продукция проверяется на соответствие всем необходимым спецификациям.

Применение

В большинстве случаев автомобильные шины состоят из следующих компонентов

• резина;
• смолы;
• кремниевая кислота;
• технический углерод;
• секретные химические элементы, добавляемые в резину для придания ей определенных свойств (мел, глицерин, ацетилированный ланолин и т.д.).

Качество и количество перечисленных ингредиентов зависит от качества готового продукта. Не поддавайтесь влиянию рекламы и не отдавайте предпочтение шинам, изготовленным с использованием новых химических ингредиентов. Перед покупкой таких шин стоит поинтересоваться, соответствуют ли заявленные производителем шины эксплуатационные характеристики реальности.

Читайте больше на эту тему:

Маркировка

• 185 означает ширину шины в миллиметрах,
• 60 означает отношение высоты шины к ее ширине в процентах,
• R — радиальная конструкция (с радиальной резьбой),
• 15 — монтажный диаметр в дюймах (один дюйм равен 2,54 сантиметра).

Многие водители заблуждаются, считая, что буква R в обозначении означает ‘радиальная’. Эта буква не имеет ничего общего с цифрой 15. Она указывает на то, что данная шина имеет радиальную конструкцию, в отличие от устаревшей двухслойной. Число 15 — это диаметр обода колеса. 15′ = 381 мм.

Химический состав

Основным материалом является резина. Она бывает разных материалов и может быть изготовлена из синтетического или натурального каучука. Наиболее распространенные шины изготавливаются из синтетического каучука, поскольку его легко разрабатывать, он намного дешевле и по качеству не уступает натуральному.

Натуральный каучук производится из высушенного сока (латекса) бразильского растения гевеи, а также содержится в некоторых видах сорняков и одуванчиков. Он не часто используется в производстве, поскольку слишком дорог. Современные скоростные шины, с другой стороны, состоят из синтетического каучука, получаемого из нефти. Существуют десятки различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои свойства и назначение.

Некоторые производители добавляют в зимние шины натуральный каучук и кремнезем для повышения их эластичности при низких температурах.

Вторым по количеству является технический углерод. Он составляет около 30% смеси и придает шине специфический цвет. Для чего используется углерод? Это связующее вещество в составе смеси (влияет на износостойкость), которое действует на молекулярном уровне. Без использования сажи шины были бы эфемерными, хрупкими и склонными к высокому износу протектора.

Вместо сажи используется сера. Но выбор компонента — это вопрос стоимости. С технологической точки зрения разница невелика. Добавка — это вулканизирующий агент. Он связывает молекулы полимера с помощью ‘мостиков’, образуя пространственную сеть. Пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.

Кремниевая кислота используется в качестве замены сажи из-за ограниченного доступа к источникам природного газа в Европе. Она не обеспечивает такой высокой износостойкости, как сажа, но улучшает сцепление шины с мокрой поверхностью. Он также менее подвержен износу резины в процессе эксплуатации шины. Это свойство менее вредно для окружающей среды. Черное пятно на дороге — это сажа, стертая с шин. В рекламе шины с кремниевой кислотой называют ‘зелеными’ шинами.

Что такое присадки

В качестве присадок для компаундирования используются различные масла и смолы. Они оказывают смягчающее действие, что особенно важно при производстве зимних шин. Они маркируются как смягчители и выступают в качестве вспомогательных материалов. Ходовые качества и срок службы шины во многом зависят от достигнутой твердости.

Активаторы вулканизации, такие как оксид цинка и стеариновые кислоты, а также ускорители инициируют и регулируют процесс горячей (под давлением и при высоких температурах) вулканизации и направляют реакцию между вулканизующими агентами и каучуком на создание пространственной решетки между молекулами полимера.

Тот факт, что резина содержит кукурузный крахмал, оливковое масло, активированный уголь или другие добавки, как это рекламируется, ничего не значит. Их количество в шине может составлять менее 1 процента. Важно придумать и затем воспроизвести рецептуру, в которой эти ингредиенты используются для обеспечения превосходных эксплуатационных характеристик. Не всем производителям это удается.

Все автомобильные шины изготавливаются из резины или других материалов, но с добавлением каучука. У производителей есть свой оптимальный химический состав, который определяет различные свойства. Одна компания делает упор на долговечность, другая — на динамику движения, третья — на поведение на мокрой дороге. Они определяют цену и качество шины.