Кто изобрел каучук - Всё об автомобильных шинах

Колумб увидел, как индейцы в экзотической тогда Америке играли мячом, сделанным из довольно тяжелой черной массы, который отскакивал гораздо лучше, чем кожаные мячи, производимые в Европе. Секрет изготовления таких мячей заключался в диковинных свойствах открытых индейцами каучуковых деревьев, которые растут в странах с тропическим климатом — Индонезии, Индии, Цейлоне и Бразилии. Самым распространенным является бразильская гевея, достигающая 30 метров в высоту и 3,5 метра в обхвате. При разрезании коры из нее выделяется белый, молочный сок — латекс.

Кто изобрел резиновые сапоги?

С незапамятных времен было известно, что амазонки умели делать ‘быструю’ обувь: они стояли по колено в жидком латексе[55] и давали ему высохнуть.

Обувь, изготовленная специально для герцога Веллингтона в 1817 году и названная в его честь, была сделана из кожи. Первые резиновые сапоги появились только в 1851 году, за год до смерти герцога.

Первоначально каучук был катастрофой для легкой промышленности: в жаркую погоду пропитанные им ткани плавились прямо на человеке, а зимой становились твердыми как камень. Прорыв произошел в 1839 году, когда Чарльз Гудиер, нагревая смесь каучука и серы, случайно пролил несколько капель на плиту.

История жизни Гудьира вдохновляет и трагична одновременно. На протяжении всей своей жизни он боролся с крайней бедностью — шестеро из его 12 детей умерли от недоедания, — но Гудиер был одержим каучуком и неустанно стремился улучшить качество того, что сам изобретатель называл ‘растительной кожей’.

Случайно открытый процесс решил давнюю проблему с резиной — он придал ей устойчивую текстуру. Гудьир поделился образцами полученного материала с Томасом Хэнкоком и Чарльзом Макинтошем, известными торговцами каучуком.

Проанализировав присланные образцы, Хэнкок и Макинтош смогли воспроизвести весь процесс самостоятельно и запатентовали его в 1843 году, назвав ‘вулканизацией’. — по имени древнеримского бога огня. Гудьир попытался обратиться в суд, но безуспешно — и уже не в первый раз его отправили в тюрьму для должников, или ‘мою гостиницу’, как он ее ласково называл.

Гудьир умер, так и не избавившись от долгов, хотя его настойчивость и проницательность были оценены по достоинству. Однажды Гудиер написал: ‘Жизнь нельзя измерять только долларами и центами. Я не хочу жаловаться на то, что я сею семена, а другие пожинают плоды. У человека есть повод для сожаления только тогда, когда он посеял, а пожинать некому’.

Кто производил шины?

После появления деревянных колес на телегах и повозках люди начали задумываться о необходимости продления срока службы обода. Решение этой проблемы было найдено только с развитием железообработки: на шины стали напрессовывать стальные ленты. Это новшество придало колесу долговечность, к которой оно так стремилось. Однако движение колеса по дорожному покрытию сопровождалось ужасным стуком, который людям приходилось терпеть на протяжении веков.

Первым, кто разработал шины, был шотландский инженер Роберт Уильям Томсон. Уже в начале XIX века он занимался разработкой шин для карет. В 1845 году ему удалось получить патент на свое изобретение — номер 10 990. Три года спустя в одном из журналов были опубликованы результаты первых испытаний, а также чертежи кареты и схема сечения колеса.

Цитирую: ‘Суть моего изобретения заключается в использовании гибких опорных поверхностей вокруг ободов вагонных колес для уменьшения силы, необходимой для тяги вагонов, что облегчает движение и уменьшает шум, который они издают при движении’ (Роберт Томсон).

Изобретение шотландца было революционным для того времени. Однако кожаные шины не получили широкого распространения из-за их высокой стоимости. Их стоимость составляла 142 фунта стерлингов за комплект, что по сегодняшним меркам равняется примерно 1,3 миллиона рублей. Финансовый фактор привел к тому, что идея была забыта на долгие 43 года.

История производства шин вновь увидела свет в 1888 г. Ветеринар и изобретатель Джон Бойд Данлоп из Великобритании хотел повысить комфорт велосипеда своего десятилетнего сына. Для этого он прикрепил садовый шланг к ободу трехколесного велосипеда своего ребенка. Затем изобретателю пришла в голову идея накачать шины воздухом. Конструкция оказалась удачной. Без промедления Дж. Б. Данлоп подал заявку на патент и 23 июля 1888 года получил патент № 10607.

Хобби превратилось в небольшой научно-технический бизнес. Два года спустя Данлоп нанял инженера Чарльза Кингстона Вельтша. Молодой техник предложил:

История шин и их эволюция

Наряду с легковыми автомобилями стали появляться грузовики. Первоначально для них использовались бандажные шины. Некоторые модели шин имели пустоты, что значительно повышало безопасность перевозимых деликатных грузов. Однако максимальная скорость на монолитных ‘уклонах’ не превышала 30 км/ч, а твердое дорожное покрытие быстро изнашивалось.

В 1910 году появились первые грузовые шины с пневматическим приводом. Их окрестили ‘Гигантской пневматикой’. Они отличались повышенной проходимостью и имели грузоподъемность 1,5 тонны и более. Скорость логистики возросла. Быстро развивались и пассажирские перевозки. С новыми пневматическими шинами автобус мог перевозить десятки пассажиров. Однако шины все еще были подвержены повреждениям.

В 1910 году британский инженер Палмер придумал оснастить конструкцию шины кордной тканью. Она состояла из продольных переплетений. Это значительно повысило прочность колеса и улучшило такие характеристики, как:

Появление пробки дало толчок очередному витку эволюции в шинной промышленности. Почти каждый год в шине появлялись новые элементы, которые теперь казались обыденными. Изобретатели просто осаждали патентное бюро, пытаясь зарегистрировать свою инновацию.

В 1911 году на автомобильных шинах появился протектор. Это была примитивная конструкция, состоящая из цилиндрических шипов. Чуть позже появились канавки и каналы. Испытания показали, что агрессивный протектор значительно улучшал управляемость автомобиля, особенно на мокрой дороге. К 1920-м годам все выпускаемые шины были оснащены проектором, а некоторые — повышенной проходимостью.

Однако шины все еще были слабыми, по сравнению с современными аналогами. Резина была основным ингредиентом в производстве. На заре индустрии в резиновую смесь не добавляли технический углерод. Поэтому колеса были слишком гибкими и имели белый, бежевый или светло-серый цвет. Резина быстро изнашивалась и редко достигала 5 000, км. В те годы добавление сажи в смесь было трудоемкой и дорогой технологией, поэтому ее почти не использовали.

Итальянская Pirelli в России

Итальянская Pirelli представлена в России ООО ‘Пирелли Тайр Раша’, совместным предприятием, организованным с Ростехом, которому принадлежит 25% акций совместного предприятия. Со стороны Ростеха целью совместного предприятия является привлечение иностранных инвестиций и передовых технологий, а со стороны Pirelli — ускорение выхода на российский рынок.

В совместное предприятие входят шинные заводы в Кирове и Воронеже. Первый был приобретен СП в конце 2011 года, а второй — в 2012 году. С момента приобретения СП обоих заводов началась глубокая модернизация производства. В период с 2012 по 2019 год в модернизацию шинных заводов в Воронеже и Кирове будет инвестировано более 250 миллионов евро. Кировский завод производит более 6 миллионов легковых шин Pirelli в год размером от 14 до 17 дюймов, включая шины из линейки Green Performance, которые оказывают минимальное воздействие на окружающую среду.

Воронежский завод серийно производит легковые шины премиум-класса диаметром от 16 до 21 дюйма. В 2013 году здесь был открыт новый производственный комплекс мощностью 2 млн шин в год. В октябре 2018 года госкорпорация ‘Ростех’ подписала с СП меморандум о взаимопонимании для оценки возможности увеличения мощности производства премиальных шин на Воронежском шинном заводе. При благоприятных рыночных условиях планируется удвоить объем производства до 4 млн шин в год. Инвестиции в этот проект оцениваются примерно в 100 млн евро. Кроме того, на Воронежском шинном заводе был создан логистический центр, который позволит СП экспортировать свою продукцию в Европу и страны СНГ.

Как производятся шины

Кировский и Воронежский заводы являются одними из самых технологически развитых шинных заводов. Технология проектирования и производства шин, а также используемые материалы получили значительное развитие.

Материал, из которого изготовлена шина, имеет огромное значение. Шины разных производителей отличаются, прежде всего, свойствами резины. Ведь именно резина определяет многие технические характеристики шины, такие как уровень сцепления, долговечность и износостойкость. По этой причине составы шин подбираются в лаборатории каждой компании, и их состав часто является коммерческой тайной. Единственный ингредиент, который точно не является секретом, — это полимеры/эластомеры, такие как каучук, который может быть натуральным или синтетическим.

Своим черным цветом шина обязана саже, или, как ее еще называют, копоти. Его молекулярные соединения не только придают шине черный цвет, но и делают ее прочной и устойчивой к износу и температуре. На третьем месте в составе находится кремниевая кислота, которая повышает сцепление шины с мокрой дорогой. Кроме того, около 10 процентов компонентов шины составляют вспомогательные компоненты — смолы и масла, которые придают продукту мягкость и гибкость. Все это смешивается в специальном ‘котле’ и превращается в единую смесь.

Готовая резиновая смесь формируется в непрерывный лист, который охлаждается и отправляется на промежуточный производственный участок. Здесь резиновые листы превращаются в компоненты будущей шины: протектор, боковины, слои прорезиненного металлокорда и многое другое.

Затем специальная машина собирает все эти детали в единое целое. Эта часть называется ‘сборка’. В течение нескольких минут шина формируется из отдельных частей. Затем рисунок протектора выдавливается на шину с помощью пресса и высокого давления пара при повышенной температуре.

Резиновая промышленность в России

В России резиновая промышленность возникла в первой половине XIX века. До революции производство каучука было представлено четырьмя предприятиями: ‘Треугольник’, ‘Проводник’ и сравнительно небольшими фабриками ‘Богатырь’ и ‘Каучук’. На них в 1913 году работало 23 000 человек, выпускалась в основном обувь; сырье и оборудование были иностранными, а техническое руководство осуществлялось иностранцами. Мало кто знает, что производство туалетной губки было секретом заводов ‘Треугольника’ в 19 веке; удивительно, но этот незамысловатый предмет был самым конкурентоспособным резиновым изделием на мировом рынке.

После Октябрьской революции производство резиновых изделий в России стало довольно мощной отраслью. Был взят общий курс на индустриализацию, поэтому спрос на компоненты РТИ резко возрос. Но производство резины чрезвычайно зависело от импорта натурального каучука. Существовало два возможных решения этой проблемы.

Первая заключалась в поиске каучуконосных растений, пригодных для выращивания в районах с умеренным климатом. В этой работе в СССР участвовали N. I. Вавилов, а в США ее инициаторами были Т. Эдисон и Х. Форд.

Второй возможностью было создание синтетического каучука. Химические исследования состава каучука начались с экспериментов М. Фарадея в 1826 году. В 1879 году А. Бушар наблюдал превращение изопрена в каучукоподобную массу, а в 1910 году И. Л. Кондаков аналогичное превращение диметилбутадиена.

В 1909 г. С. В. Лебедев показал каучукоподобное вещество, полученное из дивинила — бесцветного летучего газа. Но после долгих трудов ему удалось получить лишь 19 граммов. В России в той же области работал И. И. Остромысленский, проводя опыты на заводе ‘Богатырь’, в Германии — К. Гарриес, в Англии — Ф. Мэтьюз и Е. Страйкедж в Англии.

Поэтому наука пошла по стопам природы: сначала нужно было получить полимер диеновых углеводородов, а затем синтезировать из них каучук.

Как украли изобретение Гудьира

Он не знал, что по другую сторону Атлантики, в Великобритании, двумя неделями ранее аналогичный патент был выдан Томасу Хэнкоку из компании Charles Macintosh & Company.

Он также не знал, что Макинтош узнал о результатах экспериментов Гудьира вскоре после того, как было сделано открытие. Ему также сообщил об этом человек, которого Чарльз считал своим другом, Дж. Хаскинс из Roxbury Rubber Company, который часто ссужал изобретателя деньгами. Неизвестно, намеренно ли Хаскинс раскрыл секрет своим британским партнерам или случайно.

Наконец, Гудьир начал преуспевать — ему удалось открыть завод по вулканизации резины. Позже он получил приглашение на первую Всемирную выставку в Лондоне в 1851 году. Во время учебы он узнал о патенте Хэнкока и фактической краже его открытия. Хэнкок, однако, не захотел признавать плагиат: он утверждал, что открыл метод вулканизации самостоятельно. Компании Goodyear не оставалось ничего другого, как обратиться в суд.

Несмотря на то, что Гудиер потратил более 25 000 долларов на юридические консультации, он не смог добиться соблюдения патента на свое изобретение. И это несмотря на то, что во время судебного разбирательства Хэнкок признался, что начал эксперименты с образцом вулканизированной резины Goodyear. Суд выработал компромиссное решение — Хэнкок был признан изобретателем вулканизации в Великобритании, а Goodyear — в США.

Этот судебный процесс привел к очередному разорению компании Goodyear. Поэтому по возвращении в Америку ему пришлось снова отправиться в тюрьму для должников. Там, кстати, его жена принесла ему награду, которую французский император Наполеон III вручил изобретателю — орден Почетного легиона. Что ж, хоть какое-то утешение.

Изобретатель вулканизации резины оставил своим наследникам огромные долги

После всех этих хлопот Чарльзу Гудьиру не удалось создать свою компанию, не удалось это и его потомкам — после смерти в 1860 году он оставил своим наследникам долги, общая сумма которых составила 200 000 долларов (огромные деньги по тем временам!). Кстати, незадолго до смерти изобретатель вулканизации потерял свой патент — ему нужно было заплатить за его повторное подтверждение, а денег у него не было. Таким образом, с 1858 года единственным владельцем патента на вулканизацию была ненавистная компания Charles Macintosh & Company, сотрудник которой украл его изобретение.

Однако изобретатель вулканизации получил свою долю славы — в 1898 году, почти через сорок лет после его смерти, была создана компания, названная в его честь, — Goodyear Tire and Rubber Company.

Тем самым основатели компании дали понять, что признают приоритет Goodyear. А в 1976 г. Имя Гудиера было торжественно занесено на персональную мемориальную доску в Национальном зале славы изобретателей (США). В его родном городе Нью-Хейвен до сих пор есть начальная школа, названная в его честь.

По сей день он служит предостережением всем ученым и изобретателям не делиться своими идеями и экспериментами ни с кем, даже с самыми близкими друзьями. Они тоже оказываются ненадежными, когда речь заходит о деньгах и славе. Если бы компания Goodyear была немного более осмотрительной, никто не смог бы лишить ее славы первооткрывателя вулканизации резины и всех причитающихся дивидендов.

На самом деле оказалось, что Чарльз Нельсон Гудиер не был первооткрывателем вулканизации. Исследования археологов показали, что этот процесс был известен древним майя еще в конце первого тысячелетия до нашей эры. Они использовали его в производстве мячей для игры в эквивалент современного футбола. Однако история не сохранила имени человека, которому первому пришла в голову идея смешивать каучук и серу путем нагревания. Считается также, что он не смог зарегистрировать патент …