Из чего сделаны Ваши шины? Вас это удивит! Ставим лайки
Сырье для производства шин — натуральный каучук — добывают из сока тропической гевеи, но также исследуют возможность коммерчески выращивать для этой цели одуванчики
Мало кто задумывается, но оказывается, шины делают до сих пор из двух типов латекса — искусственного полимера и натурального латекса.
При этом во всем объеме шинного производства натуральный латекс занимает около 40%, это не мало. Причем для изготовления авиационных шин используют в основном натуральный латекс, потому что его свойства лучше. Скорее всего, формулировать это можно так — наверняка химики могут сделать латекс, который по своим свойствам такой же или лучше, чем натуральный, но он будет дороже него.
И это приводит к тому, что в мире есть места, где производство натурального каучука — основной вид фермерского бизнеса. Каучуковые деревья — это фикусы, которые при повреждении коры выделяют млечный сок, в котором латекс присутствует в качестве мелких шариков, как жир в молоке. После переработки из этого сока и получают латекс для самых различных изделий из резины, от медицинских перчаток и презервативов до авиационных шин.
При этом можно себе представить, чтобы сделать комплект шин для обычного внедорожника, нужно собирать латекс на протяжении года с внушительной по размеру делянки, от 50 до 100 деревьев, площадью около 20-30 соток.
Какие растения выращивают для производства каучука?
Натуральным источником резины является обычно дерево гевея бразильская, мощный и высокий фикус, который до промышленного смысла растет лет 7-8. Основные страны его выращивания — тропические области Юго-Восточной Азии — это Таиланд, Индонезия, Вьетнам, Лаос и Камбоджа.
Выглядит это все так — тропический лес фермеры сводят на нет, и сажают эту гевею. Ее сок собирают с подросших деревьев, он вытекает с надрезов на коре. Наилучшее время сбора латекса — часы перед рассветом.
У растений млечный сок является защитным средством, который действует от грызущих насекомых вредителей, от механических повреждений и от микро-болезней растений из-за поражений грибком и бактериями.
Поврежденный участок растительной ткани — обломанная ветка или надрез на коре, или оторванный лист — выделяет сок, который становится тягучим на воздухе и запечатывает пораненный участок этой натуральной резиной. Что-то похоже на наши ёлки и сосны, которые защищены смолой и в составе своих жидкостей имеют живицу — такой же сок с микро-каплями канифоли, растворенной в скипидаре.
Биохимия тут почти такая же, как и у тропической гевеи, но результат эволюционно выработанных механизмов защиты разный. У хвойных растений получается смола, из которой резину не сделать.
Однако люди хотят использовать латекс, которые производят другие растения. Так, Continental Tires проводила исследования по использованию сока одуванчика для выработки латекса. Латекса из одуванчика много не нацедишь, поэтому перерабатывают корни этого растения, целиком. Эти идеи реализуются под лозунгом спасения тропических лесов, которые фермеры постепенно заменяют весьма уязвимыми экологически плантациями гевеи — когда все горы и пригорки заселены одним видом дерева, болезни и вредители могут поразить сразу огромные площади плантаций, что приведет к кризису в промышленности.
Итак — шины из одуванчиков — это реальность
В свою очередь, компания Bridgestone также заботится о том, чтобы производство натурального каучука было как можно более эффективным и разрабатывают компьютерные модели для того, чтобы повысить стабильность и эффективность производства латекса на фермерских хозяйствах.
Отметим, что это производство сильно связано с ручным трудом, плохо поддается механизации. А комбайн по выкапыванию корней одуванчика, в принципе, построить возможно.
Прогнозируется, что в 2050 году население мира достигнет 9,6 миллиарда человек, а количество автомобилей в собственности превысит 2,4 миллиарда. Соответственно, ожидается увеличение количества материалов, необходимых для производства шин. Между тем, как указано в Целях устойчивого развития Организации Объединенных Наций, существует стремление отделить экономический рост от воздействия на окружающую среду.
Проблемы, связанные с культивированием гевеи, включают риски заболеваний и истощение тропических лесов, связанное с расширением площадей земли, на которых выращиваются. Bridgestone работает над решением этих проблем путем диверсификации и расширения источников натурального каучука. Одной из таких инициатив являются исследования и разработки, направленные на повышение эффективности получения, доставки и переработки натурального каучука, полученного из каучукового дерева.
Источники: continental.com, bridgestone.com
Компания KolesaDiscount.Ru будет благодарна читателям за подписку.
Из чего делают шины
Главным материалом для шины является резина. Она бывает разной и может изготавливаться как из синтетического, так и из натурального каучука. Наиболее часто встречаются шины изготовленные из синтетического каучука, так как он прост в разработке и намного дешевле и по качестве не уступает натуральному каучуку.
Второй по количественным показателям элемент состава шины – углерод технический (сажа). На его долю приходится примерно 30% всей смеси. Для чего используется углерод? По сути, это скрепляющий компонент смеси, действующий на молекулярном уровне. Без использования сажи шины были бы недолговечными, непрочными и отличались бы повышенным износом.
автомобильные шины делают из одних и тех же материалов
Сегодня вместо технического углерода используется сера. Но выбор того или иного компонента – скорее, вопрос экономической целесообразности. С технологической точки зрения разница невелика.
Еще одна альтернатива техническому углероду – кремниевая кислота. Она используется в качестве замены сажи по причине, что последняя постоянно дорожает. Впрочем, это решение вызывает определенные споры в кругу профессионалов, и связаны они с тем, что кремниевая кислота при низкой прочности обладает более высокой способностью к сцеплению с мокрой поверхности дороги. То есть, теряя в износостойкости, мы обретаем лучшее сцепление.
В качестве добавок для приготовления компаундов применяются различные масла и смолы. Они выполняют смягчающую функцию, что особенно важно при производстве зимней резины.
Факт присутствия в резине кремниевой кислоты, крахмала кукурузы или других добавок, на которых делается реклама — ничего не значит. Важно изобрести, а потом и соблюсти рецепт, который бы с применением этих компонентов обеспечил превосходные характеристики авто шины. А это удается не всем производителям.
Можно подвести итог, что автомобильные шины изготавливаются либо из резины, либо из других материалов, но с добавлением каучука. У производителей шин имеется свой оптимальный химический состав, который определяет различные характеристики. Один производитель делает упор на срок службы, другой — на скоростные характеристики, а третий — на поведение шины на мокрой дороге. Эти характеристики определяют цену и качество покрышки.
Натуральный и синтетический каучук в шинах: какой важнее ��
Продолжая серию публикаций на “горячие” темы шинной отрасли, которые мы обсуждаем с экспертами фирм-производителей, сегодня просто и понятно о роли натурального и синтетического каучука в производстве автомобильных шин.
Почему натуральный каучук необходим в шинах, и как он влияет на стоимость авторезины? В чём принципиальные отличия натурального сырья от синтетического, и сможет ли синтетика полностью заменить органику? Эти вопросы мы обговорили с менеджером по обучению и техническому маркетингу Pirelli Tyre Russia Георгием Божедомовым.
НАТУРАЛЬНЫЙ КАУЧУК
Многим наверняка известно, что натуральный каучук (НК), применяемый в производстве резины, долгое время был единственным материалом, который использовался для производства шин в колесной технике. Этот полимер растительного происхождения содержится в млечном соке (смоле) каучуконосных растений и по сей день добывается из деревьев бразильской гевеи, произрастающих в тропических странах Южной Америки, Юго-Восточной Азии и Африки.
По многим важным причинам НК до сих пор используют в производстве большинство шинных компаний, в том числе и Pirelli. По словам Георгия, основными поставщиками натурального каучука для шинников являются Бразилия, Вьетнам, Таиланд, Индонезия и Малайзия, на которую приходится свыше 40% мировой добычи. Исключительно для производства шин используется около 60% поставляемого НК в мире.
– К резине в шинах существуют строгие и определённые требования. Она не просто должна тянуться. Есть ещё понятия, вязкости, упругости, жёсткости, прочности, гистерезиса (свойство мгновенного отклика) и много других характеристик. Именно благодаря использованию натурального каучука шинники закрывают часть вопросов по необходимому функционалу резиновой смеси, – отмечает эксперт Pirelli.
В частности, НК обладает великолепными физико-механическими характеристиками благодаря своей когезии – межмолекулярным взаимосвязям, которые у этого природного материала очень высокие, а также высокой молекулярной массе и наличию специфических примесей. Поэтому НК часто используется в армирующей структуре: обрезинивание брекерных кордов, каркасов и т.д. Его основная задача – прочностная целостность.
– Ещё один важный момент: после необходимой обработки натуральный каучук приобретает более широкий функциональный диапазон. Главное, резины на основе НК получают низкую температуру стеклования. Простыми словами, материалы с ним не “дубеют” на морозе, сохраняя лучшую эластичность и пластичность.
Резиновые смеси с использованием НК характеризуются не только хорошей эластичностью и морозоустойчивостью, но и износостойкостью, водонепроницаемостью и высокими динамическими свойствами.
ВЛИЯНИЕ НА СТОИМОСТЬ
– Природный каучук добывается сугубо в определённых, дальних регионах мира, что требует достаточно длинного логистического плеча. И такая логистика затратна, поэтому НК – один из самых дорогих полимерных материалов в составе шины.
Помимо сложной логистики НК всегда требует дополнительной обработки, так как при получении от поставщика он ещё не обладает всеми необходимыми свойствами, которые требуются для формулы резиновой смеси. Чтобы добиться нужных свойств, его подвергают декристаллизации при определённых температурах, обрабатывают и добавляют различные ингредиенты. Это тоже влияет на удорожание шин.
Наш собеседник отмечает, что при добыче НК одно из ключевых требований таких крупных шинных производителей, как Pirelli, – бережное отношение к экосистеме, сохранение плантаций, поддержка фермеров, местных хозяйств и максимально прозрачная цепочка поставок.
Учитывая это и беря во внимание развитое промышленное производство синтетического каучука, можно утверждать, что мировой рынок сегодня не испытывает особого дефицита натурального сырья, хотя стоит оно всё же дороже синтетического аналога.
СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК
В 20-х годах XX века, не желая зависеть от дорогого импорта натурального каучука и помня печальный опыт Германии, которую в Первую мировую войну страны Антанты изолировали от поставок НК, СССР одним из первых в мире разработал получение каучука синтетическим путём. Так в 1930 году в Советском Союзе был запущен первый опытный завод по производству синтетического каучука (СК) на основе технологии русского химика Сергея Лебедева.
– В СССР, а затем и в России были вынуждены заменять натуральный каучук синтетическим полиизопреновым каучуком, пока НК окончательно не пришёл в страну, – поясняет Георгий Божедомов. – Но искусственные аналоги всё же не могут на 100% заменить биологическое сырьё, потому что имеют обычно более низкую молекулярную массу и не содержат ценных природных примесей.
С одной стороны, по физико-механическим свойствам и температурному диапазону использования природный каучук вне конкуренции. С другой, если резина на основе НК эластична, прочна, устойчива к морозам и износу, то стойкость к воздействию растворителей и масел, а также к высоким температурам у неё всё же хромает.
Нужно учитывать, что синтетика создаётся путём манипуляций с мономерами: бутадиеном, стиролом, изопреном и т.п. Видов синтетического каучука сегодня – десятки, а может и сотни. Они имеют не только разные названия, но и различные маркировки поколений.
– Во многие СК добавляются определённые присадки, поэтому в них палитра разнообразия свойств значительно богаче: какие-то более устойчивы к износу и атмосферному воздействию, другие будут поэластичнее, третьи – хорошие адгезаторы, скрепляющие между собой разные слои шины.
Основной плюс синтетических каучуков – то, что они обладают лучшими характеристиками при нагреве во время эксплуатации (особенно бутадиен-стирольные СК), т.е. очень устойчивы к высоким температурам. Кроме того, некоторые СК образуют молекулярные связи, позволяющие шине получать пониженное сопротивление качению и улучшенное сцепление с мокрым покрытием. Резиновая смесь на основе СК становится более жесткой на поверхности, что и даёт преимущество в этих важных сегодня характеристиках шин. В свою очередь, вязкая и более эластичная смесь только повышает сопротивление качению.
– Известно, что сегодня Россия производит большинство видов синтетических каучуков, что в какой-то мере позволяет компании Pirelli иметь быстрый доступ к СК с разнообразными свойствами.
Несмотря на мировое снижение производства шин, потребность в синтетическом каучуке только растёт. По данным Росстата, уже в мае 2023 года производство СК в России достигло 146 тыс. тонн, что на 22% выше показателей за аналогичный период прошлого года и даже на 13% лучше мая 2021 года.
КАКОЙ И ДЛЯ КАКИХ ШИН
Исходя из тех или иных преимуществ натурального и синтетических каучуков, можно понять в каких шинах больше применяется один или другой.
Что касается процентного соотношения НК и СК в автомобильной резине, то у всех производителей оно разное, в зависимости от модели, и никто об этом не распространяется в силу коммерческих секретов. Но, как правило, у многих в составе зимней резины преобладает натуральный каучук, а в летних шинах подавляющий процент – это синтетика.
Хоть наука не стоит на месте, и уже разрабатываются синтетические аналоги, близкие к натуральному каучуку, всё же пока шинная индустрия не может обойтись без биологической органики. В определённой степени для кого-то это стало стратегическим преимуществом.
С другой стороны, такая ситуация благоприятствует дальнейшему прогрессу химической промышленности, что рано или поздно приведёт к созданию искусственного материала, способного превзойти натуральный каучук по всем направлениям.
✋Подписывайтесь на блог и делитесь публикацией. У нас ещё много интересного!��
Из чего делают шины?
Автомобильную шину по праву называют важным элементом колеса. Эта оболочка изготавливается из смеси резины, металла, тканевого материала и надевается на обод диска. Покрышка необходима для хорошего контакта машины с дорогой. Она поглощает небольшие колебания, появляющиеся при поездке по несовершенному дорожному покрытию, плюс компенсирует погрешность колесной траектории. Характеристики шины Шинное зависят от ее состава.
- Виды резины
- Химический состав
- Поэтапный процесс создания автопокрышек
- Современная резина для шин
- Как собирают шины?
- Как определить качество автошин?
Ведь именно он влияет на особенности модели. Известные производители держат в секрете формулы резиновой смеси, но основные компоненты знают многие, как и их химические свойства, которые влияют на качество передвижения.
Виды резины
Каждый производитель выставляет на авторынок шины, выполненные из двух составляющих разного происхождения. Технически они почти не отличаются.
- Природное сырье. Основная часть смеси будущей резины – растительный каучук. Это натуральное вещество, добываемое из сока тропического дерева. Первоначально автошины производились именно из этого природного материала.
- Синтетическое сырье. Современный шинный материал – это искусственно созданный каучук. В его составе имеются определенные химические вещества, сделанные людьми. Материал получается устойчивым к маслам. Продукция, изготовленная из него, не пропускает воздух. Именно поэтому он активно применяется в производстве автопокрышек.
Резиновый состав, создаваемый из природного или искусственно созданного сырья, используется компаниями, изготавливающими шины, повсеместно. Незначительно изменяя пропорции элементов при производстве покрышек, получают продукт разных технических характеристик. Так улучшают сцепление протектора с любым полотном – сухим, мокрым, обледенелым.
Химический состав
Рецепт смеси для изготовления шинной массы отличается в зависимости от бренда. Компании никогда не рассказывают об ингредиентах и их дозировках.
Что такое натуральный каучук?
Основным компонентом резиновой части колеса является каучуковое молочко. Это материал с эластичными характеристиками и водоотталкивающими свойствами. Натуральное вещество – это переработанный сок дерева. Из него изготавливают латекс, смешивая сок с кислотой. Таким образом получается эластичная масса густой консистенции. Затем из нее удаляется лишняя влага. Для этого массу давят прессом или прокатывают через валы.
Кроме каучука, добавляются и другие вещества, которые улучшают прочность продукта, меняют его характеристики.
Другие элементы состава шин
- Технический углерод. Он повышает прочность. Благодаря ему колесо долго не истирается вне зависимости от того, по какому покрытию двигается машина.
- Кремниевая кислота. Она необходима, чтобы улучшить сцепление автошины с влажной или мокрой дорогой. Иногда ею заменяют более дорогой технический углерод. Но ее наличие приводит к быстрому истиранию.
- Смолы и масла. Они улучшают эластичные свойства резины. Такие добавки обеспечат мягкость покрышки, что важно в зимний период года.
- Секретные составляющие. Изготовители вносят свои специализированные компоненты для изменения свойств продукции. Это делается для улучшения управляемости авто, уменьшения тормозного пути и т. д.
Каждый производитель создает свой рецепт, где массовая доля ингредиентов отличается. Формула влияет на особенности работы колес. При их выборе важно это учитывать.
Поэтапный процесс создания автопокрышек
Автошины должны быть износостойкими, обеспечивать отличное сцепление с дорогой, но при этом они не должны снижать скорость авто. Чтобы сочетать эти характеристики, используются новые исследования в области химии и современные разработки.
- Создание резиновой массы. Ее формула держится в секрете. В ней может быть до 20 дополнительных ингредиентов. Рецепт, по которому изготавливается масса, – это собственность бренда. Около 30% приходится на технический углерод. Он нужен для прочности и возможности противостоять высоким температурам. Кремниевая кислота обеспечит безопасность поездок по мокрым поверхностям. Иногда ее не используют, так как она снижает износостойкость продукта.
- Производство главных составляющих автопокрышки. Протектор в первоначальной стадии является лентой. Его производят на червячных линиях. Горячую ленту шприцуют до образования профиля. После заготовку остужают и нарезают. Каркас и брекер производятся из высокопрочного металлического корда и прорезиненного текстиля. Обрезиненную проволоку используют для создания борта и крыла. Эта жесткая часть не растягивается и крепится на ободе.
- Создание модели. Полученные заготовки переправляют на линию сборки. Здесь слои автошины накладываются друг на друга на специальных барабанах.
- Вулканизация. Собранную конструкцию помещают в вулканизатор. Ее и пресс-форму нагревают до 2 000 градусов. Заготовка наполняется паром или водой, затем включается пресс. С помощью высокого давления создается рельеф. Также используют химические реактивы, обеспечивающие прочность и эластичность.
По окончании процесса каждое изделие тестируют.
Современная резина для шин
В мире с каждым годом растет количество колесных транспортных средств. Это привело к тому, что возникла нехватка натурального каучука. Поэтому был изобретен искусственный продукт. Синтетический компонент имеет практически те же свойства, что и растительный.
Сейчас материал, который используется для создания шинной продукции, может содержать в своей основе как природный, так и искусственный каучуковый компонент. На характеристики будут влиять дополнительные химические элементы. При этом цена на автошины с натуральными составляющими выше, чем с синтетическими.
Как собирают шины?
Сборка происходит с использованием специального оборудования. В зависимости от мощности производства подбирается тип и количество станков.
Автопокрышка – это каркас и резиновая часть, из которой также состоит боковина изделия. Такая конструкция дает возможность сделать изделие нужной формы. Чтобы улучшить показатели применяемого в производстве состава, многие бренды создают особые добавки. Так они обеспечивают уменьшенный тормозной путь, улучшают управляемость на дорожном покрытии любого качества. Синтетические ингредиенты дают возможность увеличить срок эксплуатации радиальных и диагональных шин на годы.
Как определить качество автошин?
Перед покупкой новой или б/у покрышки для автомобиля необходимо узнать дату изготовления, насколько она изношена, есть ли потертости, порезы и трещины. Проверить сцепные качества можно так: надавите пальцами на поверхность, она не должна проваливаться, а обязана чуть пружинить. Это говорит об отличной эластичности, а значит о годности товара.