Чому шини чорні?

Технічний вуглець (Carbon black)

Без цього компонента гумової суміші шина сучасного легкового авто зможе проїхати не більше як сто кілометрів. А на тій автошині, де вона присутня в потрібній кількості, можна обігнути земну кулю більше п'яти разів. Йдеться про технічний вуглець - один з найважливіших складників гумових сумішей поряд з каучуками. Він дозволяє зменшувати витрату енергії під час руху автомобіля, знижуючи розігрів та витрату палива.

На зорі автомобілебудування перші шини виготовлялися з натурального каучуку, який має білий колір, тому не дивно, що вони мали світлі відтінки: чисто білі, бежеві, біло-сірі, світло-коричневі. Головним їх недоліком була м'якість. Вони швидко стиралися, легко проколювалися і лопалися. А якщо ще врахувати, що в ті далекі часи дорогами переважно пересувався гужовий транспорт, і проїжджа частина була буквально усіяна цвяхами з підків коней, то будь-яка поїздка на автомобілі перетворювалася на справжнє випробування. Водіям доводилося з собою возити не одне запасне колесо, як це відбувається в даний час, а три-чотири і робити часті зупинки для їх заміни у випадках проколу.

У ті часи в гумові суміші для шин для їх посилення і підвищення міцності додавали оксид цинку. Однак цей матеріал був складовою латуні, з якої виготовляли артилерійські снаряди. А її якраз не вистачало, що призвело до категоричної заборони використання оксиду цинку та пошуків його замінника для збільшення міцності автомобільних покришок. Ситуація стала змінюватись у роки Першої світової війни. 1917 року до складу гумових сумішей, з яких виготовлялися покришки, почали додавати сажу насиченого чорного кольору. Сажею називають технічний вуглець, що отримується при неповному згорянні різних вуглецевмісних речовин. Саме в цей момент автомобільні шини стали чорними. Але колір не був основною причиною зміни рецептури гумової суміші. Додавання технічного вуглецю – це природний процес розвитку шинної галузі та бажання зробити гумові суміші більш міцними, зносостійкими та значно збільшити робочий ресурс автомобільних шин. Крім того, технічний вуглець у складі гумових сумішей для автомобільних шин є захистом від ультрафіолету.

Раніше технічний вуглець отримували при згорянні олії. Полум'я від масла, що згоряє в масляній лампі, потрапляло на холодну поверхню, де утворювалася порошкоподібна речовина вугільно-чорного кольору. То була сажа. З неї тоді робили чорнило. Пізніше цю речовину почали отримувати при згорянні газу, коли полум'я проходило через металевий жолоб, що охолоджується водою. Спосіб отримав назву ""канальний"". Цей метод дозволяв одержувати дрібніші частинки технічного вуглецю, що стало важливим етапом на шляху вдосконалення автомобільних шин. Інженери та хіміки розуміли, що канальний метод отримання сажі був витратним, малоефективним та далеким від екологічності. Тоді камери, в яких отримували технічний вуглець, називали «гарячими будинками», а густий чорний дим, що виходить із труб цих виробництв, було видно за багато кілометрів.

В даний час основним методом одержання технічного вуглецю є пічний. У спеціальних печах згоряє природний газ, нагріваючи до високих температур повітря. Потім у ці печі впорскується рідка вуглеводнева сировина, яка під впливом високих температур «розтріскується» і перетворюється на дим, що охолоджується водою. Вся ця маса ретельно фільтрується, висушується, і отриманий дрібнодисперсний порошок гранулюється для зручності транспортування. Порошковий технічний вуглець для шинної промисловості складається з найдрібніших частинок, розмір яких може становити від 10 до 500 нанометрів. Вони з'єднуються між собою у ланцюжки зв'язків різних форм. Саме розмір і форма цих агрегатів впливають на такі властивості гуми як міцність на розрив, стійкість до стирання, чорноту, погодостійкість.

Сьогодні понад 70% технічного вуглецю, що випускається в промислових масштабах, застосовується саме в шинній галузі. Він використовується в гумових сумішах не тільки для виготовлення протекторів, але і для боковин, брекера, каркаса, внутрішнього герметизуючого шару, шнура підлоги, підканавочного шару протектора і екрануючого шару брекера.

Тенденціями розвитку рецептур гумових сумішей є зниження кількості технічного вуглецю у шинах. Це пов'язано з багатьма факторами, однак поки що жоден виробник від цього компонента у складі гуми для автомобільних шин не відмовляється.