Силіка – важливий компонент гумової суміші

SiO2 – ця хімічна формула діоксиду кремнію або, як його ще називають, «кремнезем» – речовини, що є безбарвними кристалами з температурою плавлення до 1728°С, які мають особливу міцність і твердість. Латинська назва цієї речовини широко відома у шинній промисловості як силіка. У дослівному перекладі з латинського силіка (silex) це кремінь. Цю речовину додають до складу гумових сумішей при виробництві шин для покращення їх характеристик.

Трохи хімії

Колоїдний діоксид кремнію виходить при взаємодії чотирихлористого кремнію, що знаходиться в газоподібному стані з парами води. Внаслідок цього виходить дуже легкий білий порошок. В даний час запатентовано декілька способів одержання високодисперсного діоксиду кремнію – силіки. З важливих характеристик, які властиві кремнеземам, поряд із твердістю, важливо виділити високу хімічну стійкість до більшості хімічних реагентів. Вони чудово змішуються з водою, різними органічними рідинами і мають властивості загущати їх, перетворюючи на гелеподібні субстанції.

На цьому принципі заснований процес отримання гідратованого діоксиду кремнію – силіки як компонента гумових сумішей при виробництві шин. Його одержують шляхом осадження рідкого стела сірчаною кислотою та називають «білою сажею». Ця речовина знайшла широке застосування як підсилювач у складі різних полімерів. Особливо активно біла сажа використовується у шинній промисловості.

Переваги силіки перед технічним вуглецем. На шляху до «зелених» шин

Які властивості повинна мати автомобільна шина, щоб її назвали ефективною? Існує три основні критерії. Перший – гарне зчеплення із сухим та мокрим дорожнім покриттям, що забезпечує безпеку їзди. Другий – зносостійкість і, як наслідок, довговічність шин. І третій – опір коченню, що визначає витрату палива. Ефективна шина реалізує баланс між цими умовами.

Шинна індустрія дійшла до використання силіки не відразу. Історія знає білі шини, які були повністю виготовлені з натурального каучуку, що видобувається із соку каучукового дерева. Потім автомобільні шини змінили колір на чорний. Цьому сприяло використання у складі гуми суміші натуральних та синтетичних каучуків з додаванням армуючого наповнювача у вигляді технічного вуглецю – сажі. Його частка становила близько третьої частини гумової суміші. Застосування цього, по суті, універсального армуючого наповнювача сприяє збільшенню міцності шин, зносостійкості, сталої міцності. Крім того, технічний вуглець поглинає ультрафіолетове сонячне світло, запобігаючи руйнуванню гуми.
Проте є другий бік медалі, тобто, поряд з перевагами технічного вуглецю є і недоліки. Насамперед, це пов'язано з підвищеною витратою палива на компенсацію опору коченню. А це близько 86% шкідливих виділень. Який вихід? Над зниженням вмісту технічного вуглецю в гумі для шин розробники працюють постійно. Головна мета – максимально знизити вміст цієї речовини у складі гумових сумішей, не погіршивши характеристики шини, зокрема її міцність та зчеплення з дорожнім покриттям. Сьогодні такий вихід знайдено. Це звані «зелені» шини, в гумових сумішах яких є силіка, тобто, біла сажа поступово замінює чорну.

Застосування силіки значно покращують властивості гумових сумішей і, відповідно, технічні та експлуатаційні характеристики шин. Головні переваги – це знижений знос шин – близько 25%, покращення тягово-зчіпних характеристик, підвищена динамічна витривалість та, як наслідок, підвищені ресурси. У гумових сумішах із силікою посилені молекулярні зв'язки, тому вона набагато менше витирається з покришки, ніж технічний вуглець. Всім відомі чорні сліди на асфальті від шин. Це наслідок виділення технічного вуглецю.

Особливо слід звернути увагу на силіку у складі зимових шин. Сьогодні практично кожен відомий виробник автошин використовує силіку у зимових моделях. Причина проста. Силіка у складі гумових сумішей для зимових покришок робить їх гнучкими, зберігаючи еластичність на морозі. Тобто, як кажуть автомобілісти, не дає гумі "дубіти". Крім того, завдяки адсорбуючим властивостям силіка у складі резиносуміші сприяє покращенню зчеплення на мокрих дорогах. Простіше кажучи, гума із силікою збирає вологу.

Розробки нових технологій та рецептур гумових сумішей не припиняються, що підтверджується випуском нових моделей автомобільних шин із численними інноваціями. Як один із численних прикладів використання силіки в зимових моделях покришок можна навести фрикційні шини Michelin X-Ice XI 3. Вони мають гумову суміш Flex-Ice з підвищеним вмістом силіки, що дозволяє цій шині з одного боку залишатися еластичною при мінусових температурах, а з іншого – стає жорсткішою при підвищенні температури, що позитивно позначається на тягово-зчіпних характеристиках при їзді по льоду та укоченому снігу.