Натуральний каучук – складова гумової суміші для шин

Склад, з якого виробляють гуму для автомобільних шин, часто називають шинним коктейлем. Він дуже складний, але основними компонентами все ж таки є різні суміші натуральних і штучних каучуків.

Основним джерелом отримання природного каучуку є бразильська гевея – тропічна рослина, яку часто ще називають «каучуковим деревом». Деревина його дуже міцна, а саме дерево досягає у природному середовищі висоти до 34 метрів, а на плантаціях трохи менше – до 24 метрів. Батьківщина гевеї Америка, а основні плантації каучукового дерева сьогодні знаходяться у регіонах Південної Азії, Західної Африки, Південно-Східної Азії та насамперед у Малайзії. Саме з молочного соку цього дерева отримують натуральний каучук, що є еластичною речовиною, яку видобуто шляхом ексудації – виходу рідини з живого дерева. На кшталт того, як у нас отримують березовий сік.

Природний каучук відомий ще з кінця XV ст. Північноамериканські індіанці називали його «сльози дерева» і застосовували для виготовлення взуття, предметів одягу, посуду, що не б'ється. Європейці дізналися про цей матеріал у момент відкриття Америки, проте ця речовина ще тривалий час не знаходила практичного застосування. Тільки на початку XIX століття з нього стали виготовляти одяг, що має водовідштовхувальні властивості. Одним з її винахідників був шотландець Чарльз Макінтош, на честь якого потім стали називатися плащі, що не промокають. Щоправда, такий одяг мав властивість прилипати у спеку та розтріскуватися на морозі. Природний каучук був дуже липким, мав своєрідний запах і швидко псувався, тому отримав обмежене застосування.

Друге життя цій речовині дав винахід вулканізації. У 1839 році американський винахідник зі штату Коннектикут Чарльз Гуд'єр розробив суміш каучуку та білого свинцю з сіркою, а також процес її термічної обробки – вулканізацію, отримавши продукт, який спочатку називався «незгоряною», а потім «вулканізованою» гумою. По суті, цей винахід став революційним і дав поштовх розвитку всієї гумової промисловості.

Сьогодні ім'я видатного винахідника носить безперечний лідер світової шинної галузі, компанія Goodyear, а вулканізований натуральний каучук упродовж усієї історії розвитку автошин є основою для одержання гумових сумішей для виготовлення покришок. Перші шини з вулканізованого каучуку були встановлені на автомобіль, що бере участь у гоночному марафоні Париж-Бордо-Париж, що відбувся у 1895 році. Авторами ідеї стали Андре та Едуард Мішлен. Тоді автомобілю з шинами з натурального каучуку не вдалося виграти гонку, але проїхав він без пошкоджень шин майже 1200 кілометрів, показавши життєздатність цього винаходу стосовно шинної промисловості.

Цікавий факт. Натуральний каучук має білий колір, а шини для автомобілів раніше виготовлялися з гуми без сажі. В результаті вони мали колір від світло-сірого та навіть білого до відтінку слонової кістки.

Сьогодні для отримання безпосередньо гуми після збирання сік гевеї розливається по великих чанах, у яких протягом 10 годин поєднується з кислотою. Після того як він затвердіє, для видалення зайвої вологості отриманий латекс білого кольору пропускається через спеціальні вали, а потім стрічка проходить процес подрібнення до консистенції повітряної маси, схожої на пишний омлет. Наступними етапами є випалення у великих печах при досить високих температурах, пресування та відправлення сировини у вигляді блоків на виробництво. У виробничих умовах брикети латексу піддаються вулканізації, до нього додається сірка та інші інгредієнти. Отримана суміш перемішується та нагрівається у спеціальних котлах. Після чого в нагрітому стані гума розкочується за допомогою валів до отримання тонких смуг і охолоджується.

Натуральний каучук має безліч подвійних зв'язків

Його формула виглядає так: (C5H8)n, де n є коефіцієнтом полімеризації.

Рівень полімеризації натурального каучуку сягає близько 1-3 тис. одиниць. Він має високий рівень еластичності. Цей матеріал досить пружний і демонструє чудову ударну в'язкість. Ці якості стали головними завдяки яким натуральний каучук широко застосовується для виготовлення різних виробів, включаючи шини транспортних засобів.

Єдиним недоліком цього матеріалу є його висока ціна, що спричинило спроби отримати натуральний каучук з інших рослин. На території колишнього СРСР навіть проводилися роботи з добування каучуку з кульбаб, проте всі спроби виявилися безуспішними. Це змушувало купувати натуральний каучук за кордоном та одночасно займатися розробкою синтетичних аналогів. Але навіть коли з'явився на світ синтетичний аналог – ізопреновий каучук, характеристики якого були близькі до природного, шинна галузь не змогла повністю відмовитися від використання останнього. У США, навпаки, переважно застосовувався природний каучук, який доставлявся з Латинської Америки за надвисокими цінами і становив до 70% загального споживання шинною галуззю.

Особливості застосування каучуку в сучасній шинній галузі

Сьогодні для виготовлення шинної гуми широко використовуються суміші синтетичних каучуків із природними. Зокрема стереорегулярний бутадієновий каучук з натуральним. Така суміш у складі гумової суміші для шин робить їх краще за ті, які виготовлені повністю з натурального матеріалу. А взагалі цей вид синтетичного каучуку перевершує природний за багатьма параметрами. Він відрізняється високою зносостійкістю, відмінними характеристиками міцності, низьким теплоутворенням, стійкістю до негативного впливу УФ-випромінювання. При цьому він демонструє відмінну еластичність та високі показники сталої міцності. Однак виготовлення багатошарових шин все ж таки не може обійтися без натурального вулканізованого каучуку. Шини з його використанням у складі гумових сумішей менш схильні до перегріву під час їзди, особливо на високих швидкостях.

А що чекає шинну індустрію в майбутньому? Якими будуть автошини років через двадцять чи тридцять? Фахівці провідних шинних брендів, яким було поставлене це питання, не дають точної відповіді з конкретними рецептами гуми для таких шин. Вони припускають, що знайдено нові добавки, нові типи синтетичної гуми, розроблено нові матеріали. Але при цьому вони зійшлися на думці, що без натурального каучуку все одно шини не обійдуться.