Натуральный каучук – составляющая резиновой смеси для шин

Состав, из которого производят резину для автомобильных шин, часто называют «шинным коктейлем». Он очень сложный, но основными компонентами всё же являются различные смеси натуральных и искусственных каучуков.

Основным источником получения природного каучука является гевея бразильская – тропическое растение, которое часто ещё называют «каучуковым деревом». Древесина его очень прочная, а само дерево достигает в природной среде высоты до 34 метров, а на плантациях немного меньше – до 24 метров. Родина гевеи Америка, а основные плантации каучукового дерева сегодня находятся в регионах Южной Азии, Западной Африке, Юго-Восточной Азии и в первую очередь в Малайзии. Именно из млечного сока этого дерева получают натуральный каучук, представляющий собой эластичное вещество, которое добыто путём экссудации – выхода жидкости из живого дерева. Наподобие того, как у нас получают берёзовый сок.

Природный каучук известен ещё с конца XV века. Североамериканские индейцы называли его «слёзы дерева» и применяли для изготовления обуви, предметов одежды, небьющейся посуды. Европейцы узнали об этом материале в момент открытия Америки, однако это вещество ещё длительное время не находило практического применения. Только в начале XIX века из него стали изготавливать одежду, обладающую водоотталкивающими свойствами. Одним из её изобретателей был шотландец Чарльз Макинтош, в честь которого потом стали называться непромокаемые плащи. Правда, такая одежда имела свойство прилипать в жаркую погоду и растрескиваться на морозе. Природный каучук был очень липким, имел своеобразный запах и быстро портился, поэтому получил весьма ограниченное применение.

Вторую жизнь этому веществу дало изобретение вулканизации. В 1839 году американский изобретатель из штата Коннектикут Чарльз Гудьер разработал смесь каучука и белого свинца с серой, а также процесс её термической обработки – вулканизации, получив продукт, который вначале назывался «несгораемой», а затем «вулканизированной» резиной. По сути, это изобретение стало революционным и дало толчок развитию всей резиновой промышленности.

Сегодня имя выдающегося изобретателя носит бесспорный лидер мировой шинной отрасли, компания Goodyear, а вулканизированный натуральный каучук на протяжении всей истории развития автошин является основой для получения резиновых смесей для изготовления покрышек. Первые шины из вулканизированного каучука были установлены на автомобиль, участвующий в гоночном марафоне Париж-Бордо-Париж, который состоялся в 1895 году. Авторами идеи стали Андре и Эдуард Мишлен. Тогда автомобилю с шинами из натурального каучука не удалось выиграть гонку, но проехал он без повреждений шин почти 1200 километров, показав жизнеспособность этого изобретения применительно к шинной промышленности.

Интересный факт. Натуральный каучук имеет белый цвет, а шины для автомобилей ранее изготавливались из безсажевой резины. В результате они имели цвет от светло-серого и даже белого до оттенка слоновой кости.

Сегодня для получения непосредственно резины после сбора сок гевеи разливается по большим чанам, в которых в течение десяти часов смешивается с кислотой. После того как он затвердеет, для удаления излишней влажности полученный латекс белого цвета пропускается через специальные валы, а затем эта лента проходит процесс измельчения до консистенции воздушной массы, похожей на пышный омлет. Следующими этапами являются обжиг в больших печах при довольно высоких температурах, прессование и отправка сырья в виде блоков на производство. В производственных условиях брикеты латекса подвергаются вулканизации, к нему добавляется сера и другие ингредиенты. Полученная смесь перемешивается и нагревается в специальных котлах. После чего в нагретом состоянии резина раскатывается посредством валов до получения тонких полос и охлаждается.

Натуральный каучук обладает множеством двойных связей

Его формула выгладит так: (C5H8)n, где n – является коэффициентом полимеризации.

Уровень полимеризации натурального каучука достигает порядка 1-3 тыс. единиц. Он обладает высокой степенью эластичности. Этот материал достаточно упругий и демонстрирует превосходную ударную вязкость. Эти качества стали главными, благодаря которым натуральный каучук широко применяется для изготовления различных изделий, включая шины транспортных средств.

Единственным недостатком этого материала является его высокая цена, что стало причиной попыток получить натуральный каучук из других растений. На территории бывшего СССР даже проводились работы по добыванию каучука из одуванчиков, однако все попытки оказались безуспешными. Это вынуждало покупать натуральный каучук за границей и одновременно заниматься разработкой синтетических аналогов. Но даже, когда появился на свет синтетический аналог – изопреновый каучук, характеристики которого были близки к природному, шинная отрасль не смогла полностью отказаться от использования последнего. В США, наоборот, в основном применялся природный каучук, которых доставлялся из Латинской Америки по бросовым ценам и составлял до 70% от общего потребления шинной отраслью.

Особенности применения каучука в современной шинной отрасли

Сегодня для изготовления шинной резины широко используются смеси синтетических каучуков с природными. В частности стеререгуляторного бутадиенового каучука с натуральным. Такая смесь в составе резиновой смеси для шин делает их лучше тех, которые изготовлены полностью из натурального материала. А вообще этот вид синтетического каучука превосходит природный по многим параметрам. Он отличается высокой износостойкостью, отличными прочностными характеристиками, низким теплообразованием, стойкостью к негативному воздействию УФ-излучения. При этом он демонстрирует отличную эластичность и высокие показатели усталостной прочности.

Однако изготовление многослойных шин всё же не может обойтись без натурального вулканизированного каучука. Шины с его использованием в составе резиновых смесей менее подвержены перегреву во время езды, особенно на высоких скоростях.

А, что ждёт шинную индустрию в будущем? Какими будут автошины лет через двадцать или тридцать? Специалисты ведущих шинных брендов, которым был задан этот вопрос, не дают точного ответа с конкретными рецептами резины для таких шин. Они допускают, что будут найдены новые добавки, новые типы синтетической резины, разработаны новые материалы. Но при этом все они сошлись во мнении, что без натурального каучука всё равно шины не обойдутся.