Почему в производстве шин используют много видов каучука

Опубликовано: 13.04.2024

Над процессом создания шины работают шинные химики и конструкторы, от которых зависят секреты шинной рецептуры. Их искусство заключается в правильном анализе и выборе сырья, дозировке, комбинировании компонентов, в особенности для смеси протектора.

Все это достигается благодаря профессиональному опыту, компьютерному анализу и моделированию, усовершенствование рецептуры и технологии приготовления смесей – кропотливый труд, играющий важную роль в разработке шин, от которого зависит:

Уровень сцепления с дорожным полотном;
Надежность;
Рабочий ресурс;

Состав резиновой смеси и ее пропорции любого производителя шин — тайна за семью печатями.
Хорошо известно около 20 основных составляющих, рецептура зависит от назначения деталей шины и может включать в себя до 10 химикатов, начиная от серы и углерода и заканчивая каучуком.

2. СЫРЬЕ

КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ И НАТУРАЛЬНЫЕ

основа резиновой смеси;

Приблизительно половина используемого каучука – натуральное сырье состоящие из высушенного сока (латекса) вырабатываемое из каучукового дерева «Бразильской гевее», которое произрастает в странах тропического пояса в обоих полушариях земли: Латинской Америки, Африки, Юго-Восточной Азии.

Так же каучуконосный млечный сок содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. Натуральный каучук долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества, и даже после изобретения «изопрен синтетического» каучука, близкого по свойствам натуральному, современная высокопроизводительная шина, не мыслима без натурального каучука.

В пятерку крупнейших производителей натурального каучука входят:

Индонезия;
Таиланд;
Вьетнам;
Индия;
Китай;

Производимый из нефти синтетический каучук был изобретен немецкими химиками в 30-е гг. В настоящее время синтезируется несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои характерные особенности и строгое назначение в разных деталях РТИ, как показало время и практика, единственным недостатком синтетического каучука является его дороговизна в сравнении с натуральным. На территории СССР не было возможности получать натуральный каучук из растений, а покупать его за границей приходилось за валюту. Это спровоцировало развитие богатой химии синтеза каучуков и других полимеров.

Шины — удивительный объект с точки зрения химии и материаловедения. Наверное, самое странное в них заключается в том, что если взять всю резину в одной шине, то окажется, что она образует одну огромную молекулу. С другой стороны, мало кто задумывается над тем, что резина составляет меньше половины массы обыкновенной шины. А почему так? И что еще входит в состав шин помимо резины? На эти вопросы мы ответим в нашем материале, созданном в партнерстве с производителем шин Toyo Tires.

Магический треугольник

Создание идеального колеса — сложнейшая задача оптимизации, к которой человечество идет уже сотни лет. К колесу предъявляется огромное количество требований, но есть три самых главных («магический треугольник»): высокое сцепление с дорогой, низкое трение качения и маленький износ. Шина на пути к этому идеальному колесу появилась не так давно — всего лишь в XIX веке.

Сцепление с влажной поверхностью позволяет колесам катиться по дороге без проскальзывания и быстрее тормозить. За сцепление отвечает рисунок протектора, а также сама поверхность шины и ее химические и адгезионные свойства.

Трение качения — это сила, которая сопротивляется вращению колеса. Вообще говоря, потери на трение качения возникают из-за неупругих деформаций колес. Чем сильнее эти потери, тем больше топлива надо на то, чтобы проехать те же самые сто километров (закон сохранения энергии никто не отменял).

Износ шины — самая простая и интуитивно понятная из этих величин. Во время езды колесо подвергается миллионам сжатий и растяжений, и каждое медленно, но неумолимо разрушает материалы, из которых оно сделано. Чем больше таких циклов сжатия и растяжения колесо сможет выдержать, тем дольше оно прослужит.

Обретение вулканизации

В 1830-х годах американский изобретатель и химик Чарльз Гудьир экспериментировал с каучуком, природным полимером, содержащемся в соке гевеи. На тот момент различные компании уже пытались использовать каучук. Например, Чарльз Макинтош пропитывал им ткани для изготовления непромокаемых плащей, а сам Гудьир участвовал в разработке трубок для надувания спасательных плавсредств. Из каучука также делали ластики для карандашей.

Однако серьезный недостаток натурального каучука состоит в том, что он быстро портится при контакте с воздухом: окисление полимера делает материал хрупким, легко поддающимся разрушению. Над тем, чтобы избавить его от этого качества, и работал американский химик.

Сейчас понятно, что нестойкость каучука связана с самой структурой полимера. Каучук — это цис-полиизопрен, как и многие органические полимеры его можно представить себе как цепочку из углеродных атомов, на которую, с определенным шагом, навешены небольшие группы из других атомов.

От крайне стойкого к окружающим воздействиям полиэтилена или полипропилена каучук отличается тем, что некоторые связи между атомами углерода в его основной цепочке — двойные. Именно они являются слабым местом природного каучука. Кислород (точнее, его активные формы) способен легко атаковать эти кратные связи и разрушать их, сильно меняя при этом свойства материала в целом.

В 1839 году Гудьир обнаружил, что нагретая печью смесь каучука с серой превращается в необыкновенно плотный черный эластичный материал, гораздо более устойчивый по сравнению с исходной легкоплавкой полимерной массой. Некоторые свидетельства указывают на то, что это открытие было сделано случайно — якобы химик попросту уронил каучуковый шарик с серой на печь. Но с другой стороны, известно, что Чарльз Гудьир изучал возможность обезвоживать каучук серой. Так или иначе химику удалось открыть процесс вулканизации.

С точки зрения химии суть этого процесса заключается в преобразовании части тех самых двойных связей в цепях каучука. Сера способна точно так же, как и кислород, атаковать их, но вместо полного разрушения в случае серы образуются так называемые сульфидные мостики — прочные связи, соединяющие между собой соседние цепочки каучуков и образующие сетчатую структуру. Полимер становится более упругим и плотным, при этом уменьшается количество «слабых мест» в его структуре.

В пределе можно считать, что все молекулы каучука в вулканизированном образце оказываются связаны в единую молекулу этими сульфидными мостиками.

Победоносный путь каучука

В 1888 году британский ветеринар Джон Данлоп создал и запатентовал шину из вулканизированного каучука — для велосипеда своего сына. По сути, она представляла собой надутый шланг, закрепленный на ободе колеса.

В 1895 году первые шины из вулканизированной резины были установлены на автомобиле, участвовавшем в гонке Париж-Бордо-Париж. Авторы идеи — Андре и Эдуард Мишлен. К сожалению, гонку машине выиграть, мягко говоря, не удалось, но тем не менее автомобиль справился с почти 1200 километрами трассы.

Одновременно с ростом популярности автомобилей росло и потребление шин — так за пару десятков лет возникла новая огромная промышленность.

Почему вулканизированный каучук стал таким удобным материалом для колес? В первую очередь, это определяется той самой тройкой свойств — сцепление с поверхностью, трение качения и износ. Благодаря эластичности шина из резины обеспечивает плотное сцепление даже с неровной дорогой, к тому же отсутствие хрупких элементов уменьшает износ по сравнению с металлическими или тем более деревянными колесами.

Стоит заметить, что резиновые шины во многом хороши для обычных дорог, но если мы сменим типичное асфальтовое покрытие на стальные рельсы, то ситуация радикально поменяется. Стальные колеса обладают гораздо меньшим трением качения — оно в 5, а то и в 10 раз меньше, чем у современных автомобильных шин. Сцепление стальных колес с поверхностью определяется во многом весом поезда, для легких автомобилей такой подход не подойдет.

Но можно вспомнить, что резиновые шины используются и на поездах, к примеру на линии M2 метро Лозанны (Швейцария). Там они позволяют бороться с высокой крутизной путей, которая в другой ситуации потребовала бы наличия зубчатой передачи.

Не каучуком единым

С точки зрения механических свойств каучук очень хорош — до сих пор нет дешевых искусственных аналогов, обладающих теми же свойствами. Никакого секрета в этом нет — цепочки природного каучука устроены так, что все боковые «висят» строго по одну сторону от цепи. Добиться того же в промышленном синтезе каучука практически невозможно — тот контроль над сборкой цепи, который обеспечивают сложные ферменты растений, не могут повторить сравнительно более простые металлорганические катализаторы Циглера-Натта.

Но есть и недостатки, причем химической нестабильностью природного каучука они вовсе не ограничиваются. Выращивают каучуконосные культуры в основном в Юго-Восточной Азии и Бразилии, к тому же сырьевая база ограничена и едва ли покрывает весь спрос на каучуки.

Поэтому в шинах доля природного каучука составляет всего около 10-15 процентов, еще около 20 процентов приходится на искусственные полимеры — полиизопрен, полибутадиен, сополимеры полибутадиена с полистиролом и с полиизобутиленом. Главное преимущество искусственных каучуков заключается в относительно большей устойчивости к окислению и ультрафиолетовому излучению.

К нерезиновой части шины относятся стальные корды и всевозможные наполнители: сажа, диоксид кремния (основной компонент стекла и песка) и антиоксиданты. Роль антиоксидантов заключается в том, чтобы «отлавливать» опасные для каучуков и других полимеров активные формы кислорода (например, озон или перекись) и превращать их в безвредную воду или другие молекулы. Кроме того, в шинах остаются различные активаторы вулканизации, например оксид цинка.

Точно спрогнозировать, как различные добавки влияют на свойство шин, достаточно сложно. Для этого необходимо моделировать поведение микро- и наноразмерных частиц, а также окружающих их полимерных цепей и сетей на наноуровне. Компания Toyo Tires впервые в шинной отрасли воспользовалась методами молекулярной динамики, чтобы предсказать энергетические потери в шине по ее микроструктуре.

Грубо говоря, специалисты компании способны оценить, как сильно нагреется шина от наезда на неровность на дороге. Это помогает понять, как уменьшить этот нагрев. Например, расчеты показывают, что подавление физического перемещения молекул резины снижает те самые энергетические потери в шинах. Поэтому в шинах необходимо добиваться более прочных связей между молекулами полимеров и наполнителем.

Интересно заметить, что методы молекулярной динамики часто применяются для прогнозирования поведения белковых молекул и поиска новых лекарств.

Эта и другие разработки Toyo Tires, связанные со строением шины на наноуровне, являются частью технологии Nano Balance, которая, по своей сути, позволяет спроектировать материал с требуемыми оптимальными свойствами, а затем создать его и испытать.

Добрый день, сегодня мы узнаем, как делают автомобильные шины и из каких материалов происходит производство этих незаменимых элементов любого транспортного средства. Кроме того, расскажем, какие химические компоненты входят в состав при производстве тех или иных шин, а также почему некоторые составы покрышек держатся в строгом секрете и не разглашаются общественности. В заключении мы наглядно увидим схему производственного процесса изготовления шин для легковых автомобилей.

Как правило, автовладельцы при покупке зимних или летних шин редко задумываются над тем, как и из каких материалов производят ту или иную покрышку. Знать и понимать, какие химические компоненты входят в состав шин для автомобилей при их производстве, необходимо хотя бы для того, чтобы при покупке этих незаменимых элементов для любого транспортного средства не приобрести покрышки, которые сделаны из отходов или резины, которая не может использоваться на дорогах общего пользования. В нашем рассказе мы раскроем тему из чего же делают современные шины для автомобилей и какие компоненты используют заводы изготовители при этом не простом, как многим кажется процессе? Как мы описывали выше рецептуры приготовления для производства некоторых видов шин изготовители держат в строгом секрете, однако основные компоненты состава находятся в открытом доступе, что позволяет нам исходя из этой информации сделать обобщенное заключение о качестве и надежности готовой шины.

Итак, приступим к рассмотрению химического состава шин. И начнем с главного материала, который присутствует в каждой покрышке, которые устанавливаются на транспортное средство – это резина. Резина входящая в состав шины может быть разной и изготавливаться, как из синтетического каучука, так и натурального, природного. В последние годы многие производители начали ускоренными темпами переходить на резину изготовленную, так сказать искусственным путем, то есть из синтетического каучука. Дело в том, что такой каучук намного проще изготовить, кроме того, он прост в разработке и что самое главное в разы дешевле натурального. Что касается качества искусственного каучука, то оно ничем не уступает природному.

Следующим по важности компонентом, а также количественным показателем при производстве любой шины является технический углерод, который называется на языке производственников сажей. На долю этого компонента приходится до 30 процентов от общего химического состава любой покрышки при их производстве. Зачем же нужен углерод в шине? Углерод является скрепляющим элементом шинной смеси, который функционирует на молекулярном уровне. Без применения углерода (сажи) при производстве, готовые шины не смогли бы быть долговечными и прочными, а также ресурс таких покрышек отличался бы высоким износом.

Альтернативным компонентом техническому углероду сегодня все чаще выступает кремниевая кислота, которая применяется в качестве заменителя сажи. Причиной все более частого использования кремниевой кислоты при производстве шин является постоянно дорожающий технический углерод. Отметим, что новый заменитель сажи или углерода, вызывает много споров у автомобильных экспертов и автовладельцев, так как кремниевая кислота при низкой прочности обладает чуть более высоким параметром к сцеплению с влажной поверхностью дорожного полотна. Таким образом при потери износостойкости, владелец такой шины получает более лучшее сцепление с дорогой.

При создании компаундов в качестве специальных добавок для изготовления шин используются разные смолы и масла, как правило, синтетического происхождения. Данные компоненты играют функцию, которая обеспечивает смягчение химического состава шинной смеси. Особенно важны такие добавки при производстве зимних шин. Ниже на изображении можем видеть наглядно основной химический состав входящий в ту или иную шинную смесь при производстве покрышки.

Для того, чтобы понять весь производственный процесс, который проходят готовые шины, которые мы затем покупаем в автомобильном магазине запчастей или на заправочной станции, необходимо представлять схему изготовления покрышек для транспортных средств. В такую схему входят определенные производственные этапы, начиная от изготовления резиновых смесей, производством компонентов, сборкой шин, процессом вулканизации, заканчивая складированием готовой продукции и визуального контроля каждой покрышки. Ниже на изображении можем наглядно видеть схему производственного процесса изготовления шин для легковых автомобилей.

Отметим, что если в шине имеется факт присутствия кремниевой кислоты, крахмала кукурузы или прочих компонентов, которые все чаще в последнее время рекламируются в средствах массовой информации, то заметим, что по экспертным мнениям автомобильных специалистов – это ровным счетом совершенно ничего не значит. Первоначально любому производителю очень важно изобрести, а затем соблюсти определенную рецептуру, которая с добавлением дополнительных компонентов обеспечила бы отличные технические параметры готовой автомобильной шины. К сожалению далеко не всем компаниям удается соблюсти баланс рецептуры и качества готовой покрышки.

Таким образом, почти все автомобильные шины, которые производятся на планете, изготавливаются из резины или из прочих материалов, но обязательно с добавлением каучука (природного или синтетического характера). Кроме того, любая покрышка для легкового автомобиля, которая называется радиальной шиной имеет следующие составляющие обеспечивающие ее надежность, долговечность и качество: протектор, ребра, металлокорд, нейлоновый бандаж, стальные брекеры, слой краску, заворот корда, бортовую ленту, наполнительный шнур, гермослой, подканавочный слой, бортовое кольцо, бортовую зону, боковину, канавки, наполнитель края брекера, минибоковину и прочие элементы. Более наглядно рассмотреть основные компоненты современной радиальной легковой шины мы можем ниже на изображении.

Каждый современный производитель автомобильных шин имеет свой уникальный и в тоже время оптимальный химический состав для производства шин, который обеспечивает разнообразные характеристики готовой покрышки. Например один изготовитель делает упор на длительный срок службы шины, второй на скоростные параметры, а третий доводит рецептуру покрышки до ее идеального поведения на мокром дорожном полотне. Вышеописанные характеристики определяют конечную цену шины и самое главное ее качество.

В заключении отметим, что при выборе шин для автомобиля необходимо знать и понимать не только их химический состав, но также уметь распознавать маркировку покрышек, которая указывает на определенные технические характеристики, для каких дорог предназначены колеса, а также при каких температурных режимах они будут оптимально функционировать. Кроме этих показателей, также необходимо учитывать шумность, сопротивление качению и поведение шин на мокром дорожном полотне. В заключении заметим, что сегодня очень часто вместо технического углерода в химическом составе той или иной шины применяется сера. Однако выбор того или иного компонента является скорее, вопросом экономической целесообразности. Что касается технологического момента, то разница в этом деле будет совсем не велика, однако цена готовой шины при этом может быть довольно ниже.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Чалдаева Д. А., Хусаинов А. Д.

Натуральный каучук был первым и долгое время единственным каучуком, который использовался для получения пневматических шин. Разработки технологий получения синтетического каучука и строительство заводов по его производству позволили выпускать автомобильные шины из синтетического каучука . Шинные производители нашли для каждого типа колес оптимальное соотношение между натуральным и синтетическим каучуком в резине . Шинные компании стремятся внедрять экологические инновации и разрабатывать новые продукты.

Текст научной работы на тему «Применение натурального и синтетического каучука в шинной промышленности»

Д. А. Чалдаева, А. Д. Хусаинов

ПРИМЕНЕНИЕ НАТУРАЛЬНОГО И СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА

В ШИННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ключевые слова: натуральный каучук, синтетический каучук, резина, автомобильные шины, шинный завод, шинная

промышленность, производители шин, шинный рынок.

Натуральный каучук был первым и долгое время единственным каучуком, который использовался для получения пневматических шин. Разработки технологий получения синтетического каучука и строительство заводов по его производству позволили выпускать автомобильные шины из синтетического каучука. Шинные производители нашли для каждого типа колес оптимальное соотношение между натуральным и синтетическим каучуком в резине. Шинные компании стремятся внедрять экологические инновации и разрабатывать новые продукты.

Keywords: natural rubber, synthetic rubber, rubber, car tires, tire plant, tire industries, tire manufacturers, tire market.

Natural rubber was the first and for a long time, the only rubber, which was used for obtaining of the pneumatic tires. Development of technologies for synthetic rubber and construction ofplants for production allowed producing tires of synthetic rubber. Tire manufacturers have found for each type of wheels optimal ratio between natural and synthetic rubber in tires. Bus companies seek to integrate environmental innovation and develop new products.

Производство шин характеризуется большим ассортиментом и количеством самых разнообразных используемых материалов.

Натуральный каучук был первым и долгое время единственным каучуком, который использовался для получения пневматических шин

После изобретения в 1888 г. резиновых пневматических шин, началось бурное развитие автомобильной промышленности.

Способ синтеза эластичного полимера из диметилбутадиена, предложенный И.Л.Кондаковым, немцы взяли за основу при производстве синтетической резины. В 1912 году на съезде по прикладной химии демонстрировались

автомобильные шины из синтетического каучука, изготовленные в Германии.

Когда началась Первая мировая война, Великобритания устроила каучуковую блокаду Германии, так что немецким военным пришлось ездить на истершихся покрышках. Всего за несколько лет до войны кайзеру Вильгельму II был подарен автомобиль на «непрокалываемых» шинах из искусственной резины, созданных немецкими химиками. Кайзер остался доволен шинами, а когда служебный автомобиль прошел 6000 км без единого прокола, даже предложил перевести на «метиловые» шины весь парк своих автомобилей. Однако шины были не так хороши, как полагал кайзер. Они не прокалывались и не сдувались просто потому, что не были пневматическими и целиком состояли из синтетического каучука.

Известие о том, что немецкая армия вскоре будет снабжена «кайзеровскими» шинами, первоначально было воспринято с радостью. Но когда их установили на армейские машины, то выяснилось, что резина окисляется под воздействием кислорода воздуха. Кроме того, было замечено, что если грузовик оставить ночевать на таких шинах, то они деформируются. Поэтому военным приходилось снимать нагрузку с шин при длительной стоянке.

Первые шины для легковых автомобилей с протектором из БиМЛ®8 были показаны на автомобильной выставке в Берлине в 1936 г. и вызвали большой интерес. Их пробег составлял 36 тыс. км, а пробег шин из натурального каучука -только 29 тыс.км. Первые в мире шины для легковых и небольшие шины для грузовых автомобилей на основе БиМЛ®8 (100 %) были выпущены в Германии в 1942 г.

После войны в Америке появился и другой синтетическй каучук, получивший название неопрен. Было выяснено, что новый материал более устойчив к органическим растворителям, чем натуральная резина. Впервые в истории было четко продемонстрировано, что синтетический материал может не просто быть заменителем природного, но и превосходить его по качеству.

А шинные производители нашли для каждого типа колес оптимальное соотношение между натуральным и синтетическим каучуком в резине 4.

К 100-летию Ленина на Нижней Каме проектировался ПО «Нижнекамскнефтехим» (НКНХ) со своими «плантациями» синтетических каучуков, необходимых для производства резины. Затем было решено строить в его составе шинный завод «Нижнекамскшина», но когда по соседству с Нижнекамском развернулось строительство КамАЗа, в проект внесли существенные коррективы. Было решено возводить два шинных завода, причем продукция одного из них полностью предназначалась для комплектации шинами камских большегрузов. 5 января 1974 года вошла в строй первая очередь завода массовых шин (ЗМШ) по выпуску легковых шин и камер, а с октября 1979 года был налажен уже серийный выпуск камазовских шин.

Потребителями ПО «Нижнекамскшина» являются не только КамАЗ, но и Волжский, Ульяновский, Ижевский, Кременчугский, Минский автозаводы. Кроме того, нижнекамские шинники

«обувают» трактора и другую

сельскохозяйственную технику во всех регионах страны. Шины с товарным знаком «НК» можно увидеть на дорогах почти 3G стран мира.

В связи с возросшими нагрузками на автомобили из-за увеличения их тоннажности, стоимости тонны-километра и необходимости выполнения экологических требований,

татарстанский автомобильный гигант перешел на высокотехнологичные шины нового поколения, производимые заводом ООО «Нижнекамский завод шин ЦМК».

Современные высокотехнологичные шины обладают целым рядом преимуществ, среди которых экологичность и экономичность. Испытания, проведенные в Научно-техническом центре ОАО «КАМАЗ», показали, что при использовании ЦМК шин расход топлива снижается на 1G-15%. Использование в каркасе и брекере металлического корда делают покрышку прочной, что позволяет увеличить грузоподъемность автомобиля на S%, а его скоростные характеристики - до 12G-14G км/ч.

Сейчас во Франции 2G заводов, связанных с шинной промышленностью, и по этому показателю страна занимает первое место в Европе - второе место у Германии с 17 заводами. При этом заводы во Франции отличаются большими размерами, и на них работает от 6GG до 15GG человек. На упомянутых 2G заводах трудоустроено в общей сложности 22 GGG человек [б,7].

В середине девяностых годов XX века мировые цены на натуральный каучук рухнули из-за значительного увеличения объема поставок латекса из Таиланда. Потом был подъем, связанный с низкой отдачей от новых насаждений в Африке и Азии. Очередное колебание цен ожидается к 2G15 году - по прогнозам специалистов его должен вызвать рост доли натурального каучука в общем объеме потребляемых эластомеров. Произойдет это из-за увеличения производства высокоскоростных и специальных автомобильных шин.

Уменьшение объемов поставок

натурального каучука в сочетании с рекордными продажами на автомобильном рынке продолжат тенденцию роста цен на сырье для шинной промышленности.

Таиланд, Индонезия и Малайзия, производящие б7% от всего мирового производства каучука, срубают старые деревья и ограничивают экспорт, чтобы увеличить цены, которые в августе 2G12 года упали до минимума. Из-за ограничения поставок и увеличения спроса на автомобили, на рынке каучука появилась тенденция к росту его стоимости.

С начала 2G13 года цены на каучук на Токийской сырьевой бирже выросли на 4,3%, благодаря чему общий прирост стоимости с августа 2G12 года составил уже 54%.

При этом, по данным Международной группы изучения каучука ((International Rubber Study Group - IRSG), мировые запасы каучука в конце 2G12 года достигли рекордного значения за

семь последних лет, и сейчас их хватит на то, чтобы удовлетворять весь спрос в Северной Америке в течение двух лет. Самые крупные производители отреагировали на этом тем, что договорились вырубить стареющие деревья на плантациях площадью 1GG тысяч га - это в два раза больше площади Сингапура - и сократить экспорт на 3GG тысяч тонн в период с октября 2G12 по март 2G13 года.

Координацией мер по ограничению экспорта занимается Международный каучуковый консорциум.

Повышение цен на каучуковом рынке ударит в первую очередь по шинным компаниям, чьи расходы на сырье могут увеличиться. По словам представителя Bridgestone Макото Сиоми (Makoto Shiomi), в 2G12 году японская корпорация купила рекордные 1,S9 миллиона тонн натурального каучука и его синтетического аналога.

Цены на натуральную и синтетическую резину не сильно влияют на состав шин, которые разрабатывают производители. Сейчас на мировом рынке натуральная и синтетическая резина стоят примерно одинаково, и в мире как будто существует определенный механизм, позволяющий выравнивать цены на оба типа сырья. Когда спрос на синтетическую резину превышает предложение, цены на нее растут, но вскоре появляются новые заводы по производству синтетики - и цены стабилизируются. Когда же натуральная резина становится дороже, появляются новые плантации и цены снова выравниваются.

Существует 2 основные причины, по которым натуральный каучук не заменяют искусственными аналогами.

1. Синтетические эластомеры, которые получают из нефти, существенно дороже.

2. Только химические соединения на основе натурального каучука в состоянии обеспечить необходимые эксплуатационные параметры автомобильных шин - их доля в составе смеси для легковой покрышки составляет 15-2G%, а для грузовой доходит до 3G-4G%. Поэтому без натурального каучука в автомобильной промышленности пока не обойтись.

Из ежегодного урожая одной гевеи можно произвести несколько десятков легковых шин. Для производства одного колеса грузового автомобиля может потребоваться несколько деревьев. Достоинство натурального материала, в отличие от синтетики, - его высокая ходимость и способность выдерживать серьезные вертикальные нагрузки. Поэтому некоторые шины грузовиков и автобусов могут состоять на S5% из натурального каучука, хотя обычно в них содержится 3G-4G% этого материала. В шинах легковых автомобилей натуральной резины всего 15-2G%.

Собранный на плантации латекс привозят на перерабатывающий завод. Здесь его моют, измельчают и превращают в натуральный каучук -сырье, необходимое шинной промышленности. Именно шинная индустрия остается главным потребителем натурального каучука.

С появлением технологии производства синтетических каучуков, резиновая

промышленность перестала быть полностью зависимой от природного каучука. Однако синтетический каучук не вытеснил природный, объем производства которого по-прежнему возрастает, а доля натурального каучука в общем объеме производства каучука составляет 30%. Натуральный каучук применяется при изготовлении конвейерных лент высокой мощности,

антикоррозийных покрытий котлов и труб, клея, тонкостенных высокопрочных мелких изделий, в медицине и т.д. Благодаря уникальным свойствам натурального каучука, он незаменим при производстве крупногабаритных шин, способных выдерживать нагрузки до 75 тонн. До сих пор главной областью применения натурального каучука остается шинная промышленность (70%). Лучшие фирмы-производители изготавливают покрышки для шин легковых автомобилей из смеси натурального и синтетического каучука.

Почти 50% каучука, используемого Bridgestone, является синтетическим. А пропорция натурального сырья увеличивается в производстве шин для более тяжелой техники. По данным CLSA Asia-Pacific Markets., для изготовления грузовой шины требуется 18 кг натурального каучука, тогда как для легковой шины - менее 1 кг [5, 7, 8].

Например, зимние шины компании Nokian Tyres, предназначенные для продажи в странах с холодным климатом, содержат высокий процент натуральной резины. Это объясняется тем, что натуральный материал более стабилен при изменении температуры воздуха. При низкой температуре шины, в состав которых входит большой процент натуральной резины,

обеспечивают лучшее сцепление с дорожным покрытием. В то же время летние «легковые» шины могут полностью состоять из синтетической резины.

В процессе создания шин используется не только каучук. Необходимой составляющей резины является также сера. Благодаря добавлению серы, каучук в процессе вулканизации превращается из липкой и пластичной массы в прочную резину, неподверженную перепадам температуры. Латекс сам по себе белого цвета, а сера влияет на то, что шины имеют неизменно черный цвет. Углеродные добавки делают шины более износоустойчивыми.

С недавних пор в состав покрышек стал входить и кремнезем - наполнитель, который способствует снижению сопротивления

движущихся колес, а также увеличивающий их сцепление с дорогой при низких температурах. С такими покрышками уменьшается расход топлива автомобиля примерно на 6-9%.

В шинной промышленности в основном применяются и будут применяться следующие виды каучуков: эмульсионные бутадиен-стирольные,

стереорегулярные цис-полиизопреновые и цис-полибутадиеновые, полученные на титановых катализаторах.

Без каучука не было бы современной автомобильной промышленности. Без

синтетических каучуков, используемых в шинах, дверях, багажниках, уплотнителях стекол, зубчатых ремнях и шланках, наши автомобили не были бы такими скоростными, мощными и надежными [5, 9, 10].

В аналитическом отчете «Кордианта» по российскому шинному рынку по итогам 2012 года отмечается, что российский шинный рынок продолжил рост в 2012 году, благодаря стабильному состоянию российской экономики и значительному росту продаж автомобилей.

В 2012 году сохранилась тенденция смещения предпочтений потребителей и спроса на имеющие хорошую репутацию брендированные шины лучшего качества.

В лидерах на рынке шин в 2012 году по-прежнему остаются отечественные производители «Кордиант» и «Нижнекамскашина», а также Nokian, увеличившая объемы производства и присутствия на рынке РФ, Yokohama и Michelin, чьи заводы функционируют на территории России. Незначительно уступила свои позиции Bridgestone.

Компания Global Industry Analysts, Inc. (GIA) опубликовала в начале 2013 г. прогноз для мировой шинной отрасли, отметив неослабевающее стремление компаний к инновациям.

Как отмечает GIA, шинный рынок находится в сильной зависимости от общего здоровья глобальной автомобильной индустрии, которая, в свою очередь, является барометром общего состояния экономики различных стран. В то же время изменения объемов автомобильного производства оказывают влияние на рынок первичной комплектации, а увеличение цикла замены шин влияет и на вторичный рынок.

Несмотря на все сложности, шинные компании стремятся внедрять экологические инновации и разрабатывать новые продукты [7].

Bridgestone Americas в мае 2013 г. начала строительство своего научно-исследовательского центра, специализирующегося на биокаучуке из гваюлы - Biorubber Process Research Center .

базирующийся в городе Меса, Аризона, будет изучать возможность использования гваюлы в качестве альтернативного источника натурального каучука.

Каучук, получаемый из сока гваюлы, практически идентичен по характеристикам «традиционному» каучуку из млечного сока дерева гевея, которое сегодня является основным источником натурального каучука, используемого в шинной промышленности.

В центре, включающем офис, лаборатории, а также все необходимые технические помещения, будет работать 40 ученых и технических специалистов. Первые образцы каучука для производства шин планируется получить в середине 2015 года.

Значительные инвестиции в исследования биокаучука и создание нового Центра Biorubber Process Research подтверждают приверженность

Bridgestone инновациям и идее рационального использования ресурсов.

Сейчас производители должны

сосредоточиться на шинах, разработанных в соответствии с экологическими стандартами и позволяющих сокращать расходы. Шины категорий High/Ultra High Performance также будут пользоваться значительным спросом в кратко- и среднесрочной перспективе.

Еще одна инновационная концепция -самоподкачивающиеся шины (Self Inflatable Tires, STI) - по прогнозам экспертов, в будущем отвоюют существенную долю шинного рынка. Преимущество этих шин в том, что они используют атмосферный воздух, чтобы автоматически подкачиваться во время движения. Использование нанотехнологий в шинной отрасли также заметно растет [6].

По прогнозу GIA, емкость глобального шинного рынка к 2018 году составит 2 миллиарда штук, чему будет способствовать, в том числе, автомобилизация населения в развивающихся странах.

1. Шины. Некоторые проблемы эксплуатации и производства / Под ред. проф. Дорожкина В.П.- Казань: Изд-во КГТУ, 2000.- 576 с.

2. Агаянц И.М. Пять столетий каучука и резины / И.М. Агаянц.- М: Модерн-А, 2002.- 432 с.

3. Чалдаева Д.А. Исторические предпосылки

производства натурального каучука / Д.А. Чалдаева // Вестник Казанского технологического университета.-

4. Чалдаева Д.А., Хусаинов А.Д. Исторические

предпосылки получения, производства и

использования синтетического каучука / Д.А. Чалдаева, А.Д. Хусаинов // Вестник Казанского технологического университета.- 2012.- №8.- С. 72-77.

8. exotravel

9. polymery

10. Файзутдинов М. М. Технологические активные добавки для шинных резин / М.М. Файзутдинов, М.Е. Цыганова, А.П. Рахматуллина, А.Г. Лиакумович // Вестник Казанского технологического университета.-

Любой шинный продукт имеет те или иные свойства в первую очередь благодаря своему составу. Шинный коктейль, пожалуй, самый значительный фактор влияющий на технические характеристики той или иной модели. Изготовители автошин обычно держат в строжайшем секрете состав резиновой смеси своих изделий, это является коммерческой тайной любой компании. Но так или иначе, основные компоненты резины известны всем, как и известно об их химических свойствах, которые отражаются на качестве передвижения.

Главные составляющие материалы, используемые при производстве, влияющие на технические показатели автошины:

Натуральный каучук. Компонент добываемый из сока бразильской гевеи. На данный момент используется чаще всего в резиновом составе боковин моделей, гарантирую эластичность и упругость. Таким образом существенно улучшается маневренность. Натуральный каучук обладает белым молочным цветом, поэтому до того как стали использовать синтетический каучук шины обладали белым цветом.
Искусственный каучук. Главный элемент в шинном коктейле, занимает большую долю резинового состава и непосредственно влияет на ходовые показатели. Натуральный каучук использовался на протяжении львиной часть 20 века, до тех пор пока не был синтезирован искусственный каучук (Бутадиен-стирольный, изопреновый, бутилкаучук и т.д.). От твердости каучуковой смеси зависит показатели износа, сцепления и торможения. То есть основные технические свойства. В зависимости от предназначения резины производители обозначают необходимую жесткость. Например, для высокоскоростных моделей состав используется более жесткий каучук, а для классических дождевых - более мягкий (так как такая резина хорошо сцепляется с мокрой дорогой).
Технический углерод (ТУ) или сажа. Представленный материал занимает 1/3 состава и, как правило, обозначает для изделия такие характеристики как износоустойчивость и прочность. Также дает изделию характерную цветовую гамму. Технический углерод синтезируют путём деструкции природного газа, то есть, по сути, данный материал является отходом при добыче природного газа. Шины произведенные в СССР включали в себя большую долю сажи, по причине легкодоступности материала. К сожалению данный материал экологически вредный, поэтому с каждым годом производители стараются сократить его долю в своих изделиях.
Диоксид кремния или силика. Заменой технического углерода являются специфические кремниевые кислоты в различных вариациях. Силика используется, прежде всего, в производстве зимней автошины. Она лучше чем ТУ внедряется в соединения каучука и не вытесняется из смеси подобно саже (черные следы идущие от шины ничто иное как вытесненный из состава технический углерод). Диоксид кремния обеспечивает резину эластичностью, мягкостью, комфортностью и великолепным сцеплением с мокрой дорогой. Но главным преимуществом кремниевой кислоты является стойкость к низким температурам. Шины с большим содержанием силики обычно характеризуются как экологически чистые.
Сера. Сера используется как вспомогательный элемент для связи молекул вышеописанных полимеров. Это отражается на целостности, прочности и эластичности шины.
Натуральные масла или смолы. Смягчающие элементы природного происхождения (например рапсовое масло или канола). Обычно используются в зимних моделях.
Помимо прочего используется большое количество уникальных натуральных элементов для предоставления тех или иных свойств. Например крахмал кукурузы снижает сопротивление качению, а молотая скорлупа грецкого ореха увеличивает сцепление на заледенелой поверхности.

Резиновая смесь того или иного изделия — залог безопасного передвижения того или иного автотранспорта. При выборе шины обязательно нужно поинтересоваться у продавца составом резины. Как правило, чем дороже автошины, тем шинный коктейли в них более сложный и, соответственно, более эффективный. При выборе следует учитывать и предназначенность шины. Например для UHP-класса необходим жесткий резиновый состав, а для зимней шины нужен мягкий, с большой долей силики. Есть много нюансов, поэтому лучше всего следует обратится к профессионалам.

Читайте также: