Почему шины чёрные?

Технический углерод (Carbon black)

Без этого компонента резиновой смеси шина современного легкового авто сможет проехать не больше ста километров. А на той автошине, где он присутствует в нужном количестве, можно обогнуть земной шар больше пяти раз. Речь идёт о техническом углероде – одной из важных составляющих резиновых смесей наряду с каучуками. Он позволяет уменьшать расход энергии при движении автомобиля, снижая разогрев и расход топлива.

На заре автомобилестроения первые шины изготавливались из натурального каучука, который имеет белый цвет, поэтому неудивительно, что они были светлых оттенков: чисто белыми, бежевыми, бело-серыми, светло-коричневыми. Главным их недостатком являлась мягкость. Они быстро стирались, легко прокалывались и лопались. А если ещё учесть, что в те далёкие времена по дорогам большей частью передвигался гужевой транспорт, и проезжая часть была буквально усеяна гвоздями из подков лошадей, то любая поездка на автомобиле превращалась в настоящее испытание. Водителям приходилось с собой возить не одно запасное колесо, как это происходит в настоящее время, а три-четыре и делать частые длительные остановки для их замены в случаях прокола.

В те времена в резинные смеси для шин для их усиления и повышения прочности добавляли оксид цинка. Однако этот материал был составляющим латуни, из которой изготавливали артиллерийские снаряды. А её как раз не хватало, что привело к категорическому запрету использования оксида цинка и поискам его заменителя для увеличения прочности автомобильных покрышек. Ситуация стала меняться в годы Первой мировой войны. В 1917 году в состав резиновых смесей, из которых изготавливались покрышки, стали добавлять сажу насыщенного чёрного цвета. Сажей называют технический углерод, получаемый при неполном сгорании различных углеродосодержащих веществ. Именно в этот момент автомобильные покрышки стали чёрными. Но цвет не являлся основной причиной изменения рецептуры резиновой смеси. Добавление технического углерода – это естественной процесс развитие шинной отрасли и желание сделать резиновые смеси более прочными, износостойкими и значительно увеличить рабочий ресурс автомобильных шин. Кроме того, технический углерод в составе резиновых смесей для автомобильных шин является защитой их от ультрафиолета.

Раньше технический углерод получали при сгорании масла. Пламя от сгорающего в масляной лампе масла попадало на холодную поверхность, где образовывалась порошкообразное вещество угольно-чёрного цвета. Это была сажа. Из неё тогда делали чернила. Позже это вещество стали получать при сгорании природного газа, когда пламя проходило через металлический жёлоб, охлаждаемый водой. Способ получил название «канальный». Этот метод позволял получать более мелкие частицы технического углерода, что стало важным этапом на пути совершенствования автомобильных шин. Инженеры и химики понимали, что канальный метод получения сажи являлся затратным, малоэффективным и далёким от экологичности. Тогда камеры, в которых получали технический углерод, называли «горячими домами», а густой чёрный дым , выходящий из труб этих производств, был виден за много километров.

В настоящее время основным методом получения технического углерода является печной. В специальных печах сгорает природный газ, нагревая до высоких температур воздух. Затем в эти печи впрыскивается жидкое углеводородное сырьё, которое под воздействием высоких температур «растрескивается» и превращается в дым, охлаждаемый водой. Вся эта масса тщательно фильтруется, высушивается, и полученный мелкодисперсный порошок гранулируется для удобства транспортировки. Порошковый технический углерод для шинной промышленности состоит из мельчайших частиц, размер которых может составлять от 10 до 500 нанометров. Они соединяются между собой в цепочки связей различных форм. Именно размер и форма этих сцепляемых агрегатов оказывают влияние на такие свойства резины как прочность на разрыв, устойчивость к истиранию, чернота, погодостойкость.

Сегодня более 70% выпускаемого в промышленных масштабах технического углерода применяется именно в шинной отрасли. Он используется в резиновых смесях не только для изготовления протекторов, но и для боковин, брекера, каркаса, внутреннего герметизирующего слоя, напольного шнура, подканавочного слоя протектора и экранирующего слоя брекера.

Тенденциями развития рецептур резиновых смесей является снижение количества технического углерода в шинах. Это связано со многими факторами, однако пока ни один производитель от этого компонента в составе резины для автомобильных шин не отказывается.