Гумова суміш для шин. Вимоги та склад

Кожна модель шини для автотранспорту унікальна, що зумовлено складом гумових сумішей. Очевидно, що у зимової покришки гумова суміш сильно відрізняється від літньої та всесезонної. У «європейки» вона буде іншою, ніж у «скандинавів». А шини для вантажівок відрізнятимуться від покришок для легкових автомобілів. Причому різниця може бути принциповою. Однак це ще не все. Буквально кожна модель шини має унікальну рецептуру, яку виробники тримають у секреті. Взагалі розробку та виробництво гумової суміші для покришки авто можна порівняти зі створенням кулінарного шедевра високої кухні, коли основні складові страви завжди відомі, але кожен кулінарний гуру має свої «секретні» інгредієнти, що надають страві неповторного смаку.

Основні вимоги до сучасних гумових сумішей для шин

Незважаючи на, здається, простоту, шина має досить складну конструкцію. Основними її конструктивними елементами є кордовий каркас, брекер та протектор.

Кордовий каркас – основа шини. Він виготовляється з прогумованих шарів ниток, матеріалами виготовлення яких може бути сталевий дріт, віскоза, капрон, бавовна. Ці нитки розташовані у певному порядку та покривають всю площу каркаса. Причому сам каркас може складатися з одного або кількох таких кордових шарів. Брекер - це ще один шар корду, який розташований не по всій поверхні, а лише у робочій частині. Брекерні шари міцніші, сприяють підвищенню стійкості каркаса і мають діагональний напрям. Протектор – це зовнішня частина шини, що є досить масивним гумовим шаром зі спеціальним «рисунком», який формує поглиблення в гумі. Цей візерунок називають ""біговою доріжкою"". Саме ця частина безпосередньо контактує з дорожнім покриттям і від її специфіки залежать прохідність шини, її тягово-зчіпні характеристики, динамічні властивості та інші параметри.

Виходячи з призначення гуми, визначаються вимоги до неї. Так, каркасні гумові суміші повинні добре оброблятися на каландрах - пресах з горизонтальними валами і мати підвищену адгезію до корду. Вони повинні мати високий рівень еластичності, опірності до численних деформацій і при цьому не сильно нагріватися. До брекерної гуми висуваються свої вимоги. Вона повинна бути максимально еластичною, не сильно нагріватися і забезпечувати міцне з'єднання як з протектором, так і з кордом. Протекторні гумові суміші повинні бути міцними, з межею міцності на розтяг не менше 120-140кгс/слг, теплостійкими, мати хороший опір до стирання, а також опірність до деформацій.

Відповідність усім цим вимогам забезпечують спеціальні суміші гумових сумішей для шин.

Основні інгредієнти ""шинного коктейлю""

Основними складовими матеріалами при виробництві гуми для шин, які впливають на їх технічні характеристики та експлуатаційні властивості, є наступні.

Натуральний каучук. Цей матеріал використовується від початку виробництва автомобільних шин. Він видобувається із соку гевеї бразильської – дерева сімейства молочайних заввишки близько 30 метрів. Сік піддається певній обробці та фактично перетворюється на латекс, який піддається процесу вулканізації. В результаті природний каучук має унікальні властивості, які незамінні в шинному виробництві. Зокрема він має гарну еластичність і пружність, тому часто використовується в гумових сумішах, призначених для боковин шин, сприяючи поліпшенню маневреності.
Цікаво, що натуральний каучук має білий колір, тому шини, які раніше виготовлялися з цього матеріалу, були білими.

Штучний каучук. Обмежена кількість природного каучуку і досить висока ціна на цей матеріал свого часу дали поштовх до початку розробок і створення штучного каучуку. Повномасштабне промислове виробництво цього матеріалу припало на середину ХХ століття. Синтетичні каучуки виробляються з нафти і є основним інгредієнтом «шинного коктейлю». У сучасних складах гумових сумішей використовується кілька десятків штучних каучуків і кожен з них має свої характерні властивості, які мають великий вплив на характеристики шин, що випускаються.

Серед видів синтетичних каучуків, що використовуються у шинному виробництві, можна виділити стереорегулярний бутадієновий, поліізопреновий, бутадієн-стирольний, поліуретановий, вінілпіридиновий. Від особливостей каучукових сумішей залежать такі показники, як знос шини, зчеплення з дорожнім покриттям, динаміка розгону, гальмування. Наприклад, у швидкісних моделях покришок застосовується жорсткіший каучук, а для так званих «дощових» – м'який, який забезпечує гарне зчеплення з мокрим дорожнім покриттям.

Важливо, що останні покоління штучних каучуків за своїми властивостями дуже близькі до натуральних, проте шинна промисловість, як і раніше, не готова відмовитися від останніх.

Технічний вуглець. Цей матеріал є найважливішим компонентом гумових шинних сумішей. Фактично він є сажею, яка займає практично одну третину складу, впливаючи на такі параметри автошин як міцність і зносостійкість, надаючи їм чорний колір. Цей матеріал синтезується у вигляді деструкції газу. Він екологічно шкідливий, тому багато виробників перебувають у постійному пошуку шляхів скорочення його частки у виробах.

Діоксид кремнію. Часто, коли мова заходить про склади сумішей для зимової гуми, можна чути про так звану силіку. Це діоксид кремнію – SiO2. Фактично цей матеріал є безбарвними кристалами, які мають високу міцність і твердість, будучи в певному сенсі замінником технічного вуглецю. Цей матеріал кращий, ніж технічний вуглець, впроваджується в каучукові сполуки і не витісняється з них на кшталт сажі, яка залишає чорні сліди на асфальті. Силіка забезпечує гумі стійкість при експлуатації за низьких температур, хорошу еластичність, м'якість та стійкість на мокрому дорожньому покритті. Шини, в яких використовуються гумові суміші з підвищеним вмістом силіки, вважаються екологічними.

Сірка. Цей матеріал є в гумових сумішах допоміжним. Сірка здатна пов'язувати молекули полімерів, що відбивається на таких показниках шини як міцність та еластичність.

Натуральні олії. У шинному виробництві для виготовлення гумових сумішей активно використовуються натуральні олії чи смоли. Вони виступають як пом'якшувальні компоненти. Приклад – використання ріпакової олії у зимових моделях шин.

Екологічні складові. У сучасних сумішах використовуються різні екологічні компоненти, такі як, наприклад, кукурудзяний крохмаль, який сприяє зниженню опору коченню, або подрібнена шкаралупа волоських горіхів, що сприяє збільшенню зчеплення в ожеледицю.

Всього у складі гумових сумішей може налічуватися до 80 компонентів, але, як відомо, багато з них, так само як і пропорції основних компонентів знаходяться під грифом «С» – секретно.