Резиновая смесь для шин. Требования и состав

Каждая модель шины для автотранспорта уникальна, что в большей части обусловлено составом резиновых смесей. Очевидно, что у зимней покрышки резиновая смесь сильно отличается от летней и всесезонной. У «европейки» она будет другой, чем у «скандинавов». А шины для грузовиков будут отличаться от покрышек для легковых автомобилей. Причём разница может быть принципиальной. Однако и это ещё не всё. Буквально каждая модель шины имеет свою уникальную рецептуру, которую производители держат в секрете. Вообще разработку и производство резиновой смеси для покрышки авто можно сравнить с созданием кулинарного шедевра высокой кухни, когда основные составляющие блюда всегда известны, но у каждого кулинарного гуру есть свои «секретные» ингредиенты, придающие блюду неповторимый вкус.

Основные требования к современным резиновым смесям для шин

Несмотря кажущуюся на первый взгляд простоту, шина имеет довольно сложную конструкцию. Основными её конструктивными элементами являются кордовый каркас, брекер и протектор.

Кордовый каркас – это основа шины. Он изготавливается из прорезиненных слоёв нитей, материалами изготовления которых могут быть стальная проволока, вискоза, капрон, хлопок. Эти нити расположены в определённом порядке и покрывают всю площадь каркаса. Причём сам каркас может состоять из одного или нескольких таких кордовых слоёв. Брекер – это ещё один слой корда, который расположен не по всей поверхности, а только в рабочей части. Брекерные слои более прочные, способствуют повышению устойчивости каркаса и всегда имеют диагональное направление. Протектор – это внешняя часть шины, представляющая собой довольно массивный резиновый слой со специальным «рисунком», который формирует углубления в резине. Этот узор называют «беговой дорожкой». Именно эта часть непосредственно контактирует с дорожным покрытием и от её специфики зависят проходимость шины, её тягово-сцепные характеристики, динамические свойства и другие параметры.

Исходя из назначения резины, определяются и требования к ней. Так, каркасные резиносмеси должны хорошо подвергаться обработке на каландрах – прессах с горизонтальными валами и иметь повышенную адгезию к корду. Они должны обладать высокой степенью эластичности, сопротивляемости к многочисленным деформациям и при этом не сильно нагреваться. К брекерной резине предъявляются свои требования. Она должна быть максимально эластичной, не сильно нагреваться и обеспечивать прочное соединение, как с протектором, так и с кордом. Протекторные резиносмеси должны быть прочными, с пределом прочности на растяжение не менее 120-140кгс/слг, теплостойкими, обладать хорошим сопротивлением к истиранию, а также сопротивляемостью к деформациям.

Соответствие всем этим требованиям обеспечивают специальные составы резиновых смесей для шин.

Основные ингредиенты «шинного коктейля»

Основными составляющими материалами при производстве резины для шин, которые влияют на их технические характеристики и эксплуатационные свойства являются следующие.

Натуральный каучук. Этот материал используется с самого начала производства автомобильных шин. Он добывается из сока гевеи бразильской – дерева семейства молочайных высотой порядка 30 метров. Сок подвергается определённой обработке и фактически превращается в латекс, который подвергается процессу вулканизации. В результате природный каучук обладает уникальными свойствами, которые незаменимы в шинном производстве. В частности он обладает хорошей эластичностью и упругостью, поэтому часто используется в резиновых смесях, предназначенных для боковин шин, способствуя улучшению манёвренности.

Интересно, что натуральный каучук имеет белый цвет, поэтому шины, которые раньше полностью изготавливались из этого материала, были белыми.

Искусственный каучук. Ограниченное количество природного каучука и достаточно высокая цена на этот материал в своё время дали толчок к началу разработок по созданию искусственного каучука. Полномасштабное промышленное производство этого материала пришлось на середину XX века. Синтетические каучуки производятся из нефти и сегодня являются основным ингредиентом «шинного коктейля». В современных составах резиновых смесей используется несколько десятков искусственных каучуков и каждый из них обладает своими характерными свойствами, которые оказывают большое влияние на характеристики выпускаемых шин.

Среди видов синтетических каучуков, используемых в шинном производстве, можно выделить стереорегулярный бутадиеновый, полиизопреновый, бутадиен-стирольный, полиуретановый, винилпиридиновый. От особенностей каучуковых смесей зависят такие показатели как износ шины, сцепление с дорожным покрытием, динамика разгона, торможение. Например, в скоростных моделях покрышек применяется боле жёсткий каучук, а для так называемых «дождевых» – мягкий, который обеспечивает хорошее сцепление с мокрым дорожным покрытием.

Важно отметить, что последние поколения искусственных каучуков по своим свойствам очень близки к натуральным, однако шинная промышленность по-прежнему не готова отказаться от последних.

Технический углерод. Этот материал является важнейшим компонентом шинных резиновых смесей. Фактически он представляет собой сажу, которая занимает практически одну треть состава, влияя на такие параметры автошин как прочность и износостойкость и придавая им чёрный цвет. Этот материал синтезируется посредством деструкции природного газа. Он экологически вредный, поэтому многие производители находятся в постоянном поиске путей сокращения его доли в производимых изделиях.

Диоксид кремния. Часто, когда речь заходит о составах резиносмесей для зимней резины, можно слышать о так называемой силике. Это и есть диоксид кремния – SiO2. Фактически этот материал представляет собой бесцветные кристаллы, которые обладают высокой прочностью и твёрдостью, являясь в определённом смысле заменителем технического углерода. Этот материал лучше, чем технический углерод внедряется в каучуковые соединения и не вытесняется из них наподобие сажи, которая оставляет чёрные следы на асфальте. Силика обеспечивает резине стойкость резины при эксплуатации при низких температурах, хорошую эластичность, мягкость и устойчивость на мокром дорожном покрытии. Шины, в которых используются резиновые смеси с повышенным содержанием силики, считаются экологичными.

Сера. Этот материал является в резиносмесях вспомогательным. Сера способна связывать молекулы полимеров, что отражается на таких показателях шины как прочность и эластичность.

Натуральные масла. В шинном производстве при изготовлении резиносмесей активно используются натуральные масла или смолы. Они выступают в качестве смягчающих компонентов. Пример – использование рапсового масла в зимних моделях шин.

Экологические составляющие. В современных смесях используются различные экологические компоненты такие как, например, кукурузный крахмал, который способствует снижению сопротивления качению, или измельчённая скорлупа грецких орехов, способствующая увеличению сцепления в гололёд.

Всего в составе резиносмесей может насчитываться до 80-ти компонентов, но, как известно, многие из них, так же как и пропорции основных компонентов находятся под грифом «С» – секретно.