из чего делают, сферы применения
Резина – широко известный материал, который применяется практически во всех сферах человеческой жизни. Медицина, сельское хозяйство, промышленность не могут обойтись без этого полимера. Во многих производственных процессах также используется резина. Из чего делают этот материал и в чем его особенности, описано в статье.
Что такое резина
Резина являет собой полимер с высокой эластичностью. Его структура представлена хаотично расположенными цепочками углерода, скрепленными атомами серы.
В нормальном состоянии углеродные цепочки имеют скрученный вид. Если резину растянуть, цепочки углерода раскрутятся. Способность растягиваться и быстро возвращаться в прежнюю форму сделала незаменимым во многих сферах такой материал, как резина.
Из чего делают ее? Обычно резину получают путем смешивания каучука с вулканизирующим веществом. После нагрева до нужной температуры смесь густеет.
Отличие каучука от резины
Каучук и резина – высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев — латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила акриловой кислоты. При вулканизации искусственного каучука образуется резина.
Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.
Свойства резины
Резина является универсальным материалом, который обладает следующими свойствами:
- Высокая эластичность – способность к большим обратным деформациям в широком диапазоне температур.
- Упругость и стабильность форм при малых деформациях.
- Аморфность – легко деформируется при незначительном нажатии.
- Относительная мягкость.
- Плохо поглощает воду.
- Прочность и износостойкость.
- В зависимости от типа каучука резина может характеризоваться водо-, масло-, бензо-, термостойкостью и стойкостью к действию химических веществ, ионизирующих и световых излучений.
Резина со временем утрачивает свои свойства и теряет форму, что проявляется разрушением и снижением прочности. Срок службы резиновых изделий зависит от условий использования и может составлять от нескольких дней до нескольких лет. Даже при длительном хранении резина стареет и становится непригодной к эксплуатации.
Производство резины
Резина изготовляется методом вулканизации каучука с добавлением смесей. Обычно 20-60% перерабатываемой массы составляет каучук. Другие компоненты резиновой смеси – наполнители, вулканизующие вещества, ускорители, пластификаторы, противостарители. В состав массы могут также добавляться красители, душистые вещества, модификаторы, антипирены и другие компоненты. Набор компонентов определяется требуемыми свойствами, условиями эксплуатации, технологией использования готового резинового изделия и экономическими расчетами. Таким способом создается высококачественная резина.
Из чего делают резиновые полуфабрикаты? Для этой цели на производствах применяется технология смешивания каучука с другими компонентами в специальных смесителях или вальцах, предназначенных для изготовления полуфабрикатов, с последующей порезкой и раскройкой. В производственном цикле используются прессы, автоклавы, барабанные и тоннельные вулканизаторы. Резиновой смеси придается высокая пластичность, благодаря которой будущее изделие приобретает необходимую форму.
Изделия из резины
На сегодняшний день резина используется в спорте, медицине, строительстве, сельском хозяйстве, на производстве. Общее количество изделий, изготовляемых из резины, превышает более 60 тыс. разновидностей. Наиболее популярные из них — уплотнители, амортизаторы, трубки, сальники, герметики, прорезиненые покрытия, облицовочные материалы.
Изделия из резины массово используются в производственных процессах. Этот материал также незаменим в производстве перчаток, обуви, ремней, непромокаемой ткани, транспортных лент.
Большая часть производимой резины используется для изготовления шин.
Резина в производстве шин
Резина является основным материалом в производстве автомобильных шин. Этот процесс начинается с приготовления резиновой смеси из натурального и синтетического каучука. Затем к резиновой массе добавляется силика, сажа и другие химические компоненты. После тщательного перемешивания смесь отправляется по конвейерной ленте в печь. На выходе получаются резиновые ленты определенной длины.
На следующем этапе происходит обрезинивание корда. Текстильный и металлический корд заливается горячей резиновой массой. В такой способ изготавливается внутренний, текстильный и брекерный слой шины.
Из чего делают резину для шин? Все производители автомобильных шин используют разные рецептуры и технологии изготовления резины. Для придания готовому изделию прочности и надежности могут добавляться разные пластификаторы и усиливающие наполнители.
Для производства шин используют натуральный каучук. Его добавление в резиновую смесь уменьшает нагревание покрышки. Большую часть резиновой смеси занимает синтетический каучук. Этот компонент придает шинам упругость и способность выдерживать большие нагрузки.
Из чего делают шины
Легким ответом на данный вопрос, конечно, будет то, что шины изготавливаются из резины. Но не интересно ли вам узнать, что же это – резина? Из чего она состоит? Как ее производят? Давайте разберем эту тему более подробно.
Виды резины
Авторезина может быть двух видов в зависимости от того, какой каучук использовался в ее производстве: натуральный или синтетического происхождения. Конечно, те шины, которые представлены в большинстве салонов именно синтетические. Качество их не хуже той резины, что производится из натурального каучука, а вот стоимость в разы ниже.
Что такое натуральный каучук?
Каучук – это природный ресурс, происхождению которого мы благодарны каучуковым деревьям, знакомым европейцам с 16 века. Среди них самые «популярные» — «кастилья», которую срубают, чтобы добыть этот важный ресурс, а также «гевея». На дереве «гевея», достигающем 40-50 метров в длину, делают насечки, из которых сочится натуральный каучук.
Другие элементы состава шин
Технический углерод, а другими словами «сажа», составляет 30% от общего объема раствора. Сажа в данной смеси выступает в роли связующего звена всех компонентов. Благодаря ей покрышки остаются прочными и выносливыми к различным нагрузкам долгое время. С повышением стоимости технического углерода некоторые производители переходят на кремниевую кислоту, которая является более выгодной альтернативой. Конечно, они имеют разницу не только в цене, но и в качестве, а если точнее, кремниевая кислота больше подвержена износу, но придает резине лучшее сцепление с дорожным покрытием.
Изоляционный материал, а точнее компаунд, изготавливается с добавлением масел и смол, которые смягчают резину. Это достаточно актуально при производстве зимних шин.
Что же выбирают производители?
При выборе шин не стоит полагаться на одну лишь рекламу с информацией о том, что в составе резины имеется кремниевая кислота или крахмал кукурузы. Качество покрышек зависит от оптимального исполнения, рецепта, оборудования, которым обладает создатель шин. С одним и тем же составом технические характеристики колес могут сильно отличаться друг от друга. У каждого производителя есть тот показатель, на который он ориентируется в момент изготовления резины. Это могут быть скоростные характеристики, долголетие резины или сцепление с дорогой. И уже от этих параметров будет зависеть качество и стоимость покрышек.
Из чего делают шины
Легким ответом на данный вопрос, конечно, будет то, что шины изготавливаются из резины. Но не интересно ли вам узнать, что же это – резина? Из чего она состоит? Как ее производят? Давайте разберем эту тему более подробно.
Виды резины
Авторезина может быть двух видов в зависимости от того, какой каучук использовался в ее производстве: натуральный или синтетического происхождения. Конечно, те шины, которые представлены в большинстве салонов именно синтетические. Качество их не хуже той резины, что производится из натурального каучука, а вот стоимость в разы ниже.
Что такое натуральный каучук?
Каучук – это природный ресурс, происхождению которого мы благодарны каучуковым деревьям, знакомым европейцам с 16 века. Среди них самые «популярные» — «кастилья», которую срубают, чтобы добыть этот важный ресурс, а также «гевея». На дереве «гевея», достигающем 40-50 метров в длину, делают насечки, из которых сочится натуральный каучук.
Другие элементы состава шин
Технический углерод, а другими словами «сажа», составляет 30% от общего объема раствора. Сажа в данной смеси выступает в роли связующего звена всех компонентов. Благодаря ей покрышки остаются прочными и выносливыми к различным нагрузкам долгое время. С повышением стоимости технического углерода некоторые производители переходят на кремниевую кислоту, которая является более выгодной альтернативой. Конечно, они имеют разницу не только в цене, но и в качестве, а если точнее, кремниевая кислота больше подвержена износу, но придает резине лучшее сцепление с дорожным покрытием.
Изоляционный материал, а точнее компаунд, изготавливается с добавлением масел и смол, которые смягчают резину. Это достаточно актуально при производстве зимних шин.
Что же выбирают производители?
При выборе шин не стоит полагаться на одну лишь рекламу с информацией о том, что в составе резины имеется кремниевая кислота или крахмал кукурузы. Качество покрышек зависит от оптимального исполнения, рецепта, оборудования, которым обладает создатель шин. С одним и тем же составом технические характеристики колес могут сильно отличаться друг от друга. У каждого производителя есть тот показатель, на который он ориентируется в момент изготовления резины. Это могут быть скоростные характеристики, долголетие резины или сцепление с дорогой. И уже от этих параметров будет зависеть качество и стоимость покрышек.
Из чего делают шины
Легким ответом на данный вопрос, конечно, будет то, что шины изготавливаются из резины. Но не интересно ли вам узнать, что же это – резина? Из чего она состоит? Как ее производят? Давайте разберем эту тему более подробно.
Виды резины
Авторезина может быть двух видов в зависимости от того, какой каучук использовался в ее производстве: натуральный или синтетического происхождения. Конечно, те шины, которые представлены в большинстве салонов именно синтетические. Качество их не хуже той резины, что производится из натурального каучука, а вот стоимость в разы ниже.
Что такое натуральный каучук?
Каучук – это природный ресурс, происхождению которого мы благодарны каучуковым деревьям, знакомым европейцам с 16 века. Среди них самые «популярные» — «кастилья», которую срубают, чтобы добыть этот важный ресурс, а также «гевея». На дереве «гевея», достигающем 40-50 метров в длину, делают насечки, из которых сочится натуральный каучук.
Другие элементы состава шин
Технический углерод, а другими словами «сажа», составляет 30% от общего объема раствора. Сажа в данной смеси выступает в роли связующего звена всех компонентов. Благодаря ей покрышки остаются прочными и выносливыми к различным нагрузкам долгое время. С повышением стоимости технического углерода некоторые производители переходят на кремниевую кислоту, которая является более выгодной альтернативой. Конечно, они имеют разницу не только в цене, но и в качестве, а если точнее, кремниевая кислота больше подвержена износу, но придает резине лучшее сцепление с дорожным покрытием.
Что же выбирают производители?
При выборе шин не стоит полагаться на одну лишь рекламу с информацией о том, что в составе резины имеется кремниевая кислота или крахмал кукурузы. Качество покрышек зависит от оптимального исполнения, рецепта, оборудования, которым обладает создатель шин. С одним и тем же составом технические характеристики колес могут сильно отличаться друг от друга. У каждого производителя есть тот показатель, на который он ориентируется в момент изготовления резины. Это могут быть скоростные характеристики, долголетие резины или сцепление с дорогой. И уже от этих параметров будет зависеть качество и стоимость покрышек.
Из чего делают шины
Легким ответом на данный вопрос, конечно, будет то, что шины изготавливаются из резины. Но не интересно ли вам узнать, что же это – резина? Из чего она состоит? Как ее производят? Давайте разберем эту тему более подробно.
Виды резины
Авторезина может быть двух видов в зависимости от того, какой каучук использовался в ее производстве: натуральный или синтетического происхождения. Конечно, те шины, которые представлены в большинстве салонов именно синтетические. Качество их не хуже той резины, что производится из натурального каучука, а вот стоимость в разы ниже.
Что такое натуральный каучук?
Каучук – это природный ресурс, происхождению которого мы благодарны каучуковым деревьям, знакомым европейцам с 16 века. Среди них самые «популярные» — «кастилья», которую срубают, чтобы добыть этот важный ресурс, а также «гевея». На дереве «гевея», достигающем 40-50 метров в длину, делают насечки, из которых сочится натуральный каучук.
Другие элементы состава шин
Технический углерод, а другими словами «сажа», составляет 30% от общего объема раствора. Сажа в данной смеси выступает в роли связующего звена всех компонентов. Благодаря ей покрышки остаются прочными и выносливыми к различным нагрузкам долгое время. С повышением стоимости технического углерода некоторые производители переходят на кремниевую кислоту, которая является более выгодной альтернативой. Конечно, они имеют разницу не только в цене, но и в качестве, а если точнее, кремниевая кислота больше подвержена износу, но придает резине лучшее сцепление с дорожным покрытием.
Изоляционный материал, а точнее компаунд, изготавливается с добавлением масел и смол, которые смягчают резину. Это достаточно актуально при производстве зимних шин.
Что же выбирают производители?
При выборе шин не стоит полагаться на одну лишь рекламу с информацией о том, что в составе резины имеется кремниевая кислота или крахмал кукурузы. Качество покрышек зависит от оптимального исполнения, рецепта, оборудования, которым обладает создатель шин. С одним и тем же составом технические характеристики колес могут сильно отличаться друг от друга. У каждого производителя есть тот показатель, на который он ориентируется в момент изготовления резины. Это могут быть скоростные характеристики, долголетие резины или сцепление с дорогой. И уже от этих параметров будет зависеть качество и стоимость покрышек.
Из чего делают шины
Легким ответом на данный вопрос, конечно, будет то, что шины изготавливаются из резины. Но не интересно ли вам узнать, что же это – резина? Из чего она состоит? Как ее производят? Давайте разберем эту тему более подробно.
Виды резины
Авторезина может быть двух видов в зависимости от того, какой каучук использовался в ее производстве: натуральный или синтетического происхождения. Конечно, те шины, которые представлены в большинстве салонов именно синтетические. Качество их не хуже той резины, что производится из натурального каучука, а вот стоимость в разы ниже.
Что такое натуральный каучук?
Каучук – это природный ресурс, происхождению которого мы благодарны каучуковым деревьям, знакомым европейцам с 16 века. Среди них самые «популярные» — «кастилья», которую срубают, чтобы добыть этот важный ресурс, а также «гевея». На дереве «гевея», достигающем 40-50 метров в длину, делают насечки, из которых сочится натуральный каучук.
Другие элементы состава шин
Технический углерод, а другими словами «сажа», составляет 30% от общего объема раствора. Сажа в данной смеси выступает в роли связующего звена всех компонентов. Благодаря ей покрышки остаются прочными и выносливыми к различным нагрузкам долгое время. С повышением стоимости технического углерода некоторые производители переходят на кремниевую кислоту, которая является более выгодной альтернативой. Конечно, они имеют разницу не только в цене, но и в качестве, а если точнее, кремниевая кислота больше подвержена износу, но придает резине лучшее сцепление с дорожным покрытием.
Изоляционный материал, а точнее компаунд, изготавливается с добавлением масел и смол, которые смягчают резину. Это достаточно актуально при производстве зимних шин.
Что же выбирают производители?
При выборе шин не стоит полагаться на одну лишь рекламу с информацией о том, что в составе резины имеется кремниевая кислота или крахмал кукурузы. Качество покрышек зависит от оптимального исполнения, рецепта, оборудования, которым обладает создатель шин. С одним и тем же составом технические характеристики колес могут сильно отличаться друг от друга. У каждого производителя есть тот показатель, на который он ориентируется в момент изготовления резины. Это могут быть скоростные характеристики, долголетие резины или сцепление с дорогой. И уже от этих параметров будет зависеть качество и стоимость покрышек.
С чего начинается шина | Журнал Популярная Механика
Они должны плакать. Плакать белыми тягучими слезами, раз в пять дней. Иначе мы не сможем ездить.
Круглый предмет падает на землю и магическим образом отскакивает от нее прямо в руки индейцу: команда Колумба зачарована увиденным. Разбитый подагрой американец гладит латекс утюгом, варит, жарит и запекает его на кухне. Его голодная семья с ужасом наблюдает за опытами: ах, если б только латекс был съедобным! Чарльз Гудьир наконец изобретает технологию превращения латекса в более прочный и стабильный материал под названием резина, но счастья ему она не приносит. Он умирает больным, нищим и безвестным. Англичанин Генри Уикхэм тайком вывозит тысячи семян гевеи из Бразилии. Гевею высаживают в британских колониях на Малайском полуострове, и через какое-то время крупнейшая южноамериканская страна превращается из монополиста латекса в его импортера! Это лишь несколько эпизодов из жизни латекса, материала с невероятно захватывающей историей…
Микроциклус, злой и ужасный
Несколько месяцев назад «Популярная механика» решила выяснить, из чего делают автомобильные шины, и так увлеклась расследованием, что несколько дней провела в бразильском штате Байя, на каучуковых плантациях.
Направлявшиеся на Токийский автосалон автомобильные журналисты, с которыми мы встретились в аэропорту «Шереметьево-2», могли бы удивиться, что мы с ними летим в разные концы света. Ведь сегодня практически 95% натуральной резины производится в Юго-Восточной Азии, главным образом в Индонезии, Таиланде и Малайзии. Туда обычно и отправляются все желающие узнать, как «выращивают шины». На родине же этого материала, в Бразилии, сегодня производится менее 1% латекса в мире! И все же в штат Байя мы отправлялись не случайно: только здесь и еще в Париже находится лаборатория по изучению гриба Microcyclus ulei. По вине этого паразита мир в скором будущем может остаться без натуральной резины!
Если бы не микроциклус, Бразилии сегодня не приходилось бы закупать за рубежом более 100 000 т латекса. Нынешние объемы производства этого материала в стране покрывают лишь 40% национального спроса. Проблема в том, что местный микроскопический грибок с остервенением набрасывается на листья гевеи, поражает их, а деревья, тратя все свои силы на восстановление листьев, больше не способны производить латекс. Настоящим провалом обернулся проект Fordlandia, инициированный в 1920-х годах Генри Фордом. Чтобы не закупать латекс у англичан, изобретатель конвейера открыл огромную каучуковую плантацию недалеко от Амазонки в Бразилии, но из-за поражения растений грибком и ряда организационных просчетов американская компания понесла огромные убытки и в конце концов решила избавиться от плантации. Беда не обошла стороной и одну из самых крупных шинных компаний в мире — Michelin. Плантация, на которой мы находимся, была куплена французской компанией в 1984 году у терпевшей огромные убытки американской фирмы Fire-stone (ныне подразделение Bridge-stone). Сделка оказалась крайне неудачной для французов. Выяснилось, что многие деревья на плантации поражены микроциклусом. Химические способы борьбы дороги и малоэффективны: над плантацией должны были постоянно кружить самолеты с химикатами, и все равно таким образом грибок не уничтожить. К тому же цены на натуральную резину на международном рынке резко упали.
На бразильских плантациях
От индейской игры пок-та-пок до гигантской шинной индустрии современности, резина вот уже три тысячелетия присутствует в жизни человечества.
1600 лет до нашей эры. Обитатели Мезоамерики, историко-культурного региона, простирающегося от центра Мексики до Никарагуа, начинают играть в пок-та-пок. Мяч для этой древнейшей командной игры, похожей на баскетбол с элементами волейбола, делали из белого сока растения Castilla elastica. Чтобы латекс затвердел и стал прыгучим, индейцы смешивали его с соком лозы Ipomoea alba. В течение 10 минут полученный раствор затвердевал и приобретал свойства, присущие резине. Это был древней аналог вулканизации, придуманной три тысячелетия спустя Чарльзом Гудьиром. Индейцы также использовали латекс для изготовления непромокаемых тканей, обуви и емкостей для хранения воды и продуктов.
1452 год. Колумб открывает Америку и знакомится с прыгающими мячиками из латекса. О них Колумб упоминает как о забавной диковинке, не придавая ей какого-то значения. В результате последующие три столетия европейцы даже не задумываются о том, что резина — стоящий материал.
1731 год. Французский географ Шарль Кондамин во время путешествия в Южную Америку открывает для себя латекс и, впечатленный свойствами этого материала, привозит его в Европу. Латексом наконец-то заинтересовываются ученые и коммерсанты. В 1770 году англичанин Джозеф Пристли представляет миру каучуковый ластик, затем латексом начинают пропитывать ткань. Первым крупным производителем непромокаемых плащей становится английский химик Чарльз Макинтош — вскоре его фамилия становится нарицательной.
1839 год. Люди в галошах и макинтошах больше не боятся дождливой погоды, но теперь их страшат перепады температуры. В холодные дни их одежда становится ломкой, а в жару размягчается, превращаясь в липкую массу. Кроме того, от нее исходит неприятный запах. Химики проводят бесчисленные эксперименты, пытаясь сделать латекс более стабильным. В результате процесс вулканизации каучука совершенно случайно открыл Чарльз Гудьир. Выяснилось, что при нагревании с серой латекс теряет липкость и ломкость.
1876 год. Англичанин Генри Уикхэм тайком вывозит из Бразилии, поставлявшей каучук всей Европе, партию семян гевеи. Растения высаживают в британских колониях на Малайском полуострове. Дерево отлично прижилось и спустя годы именно эти места стали основным местом добычи каучука, тогда как природные запасы каучука в Бразилии постепенно истощились.
1901 год. Русский ученый Кондаков синтезирует каучук из бутадиена. В России эта технология применения не нашла, но на основе ее немцы разработали свою технологию производства шин для армейских машин.
Конец 1920-х годов. В России и Германии разрабатывают метод создания недорогой и неплохой резины. Спустя 15 лет в США синтезируют неопрен, который по ряду качеств превосходит натуральную резину.
Конец XX века. За счет применения в составе шин кремнезема удалось снизить коэффициент сопротивления качения на 30%, уменьшив расход топлива автомобиля примерно на 6−9%.
Война объявлена
Руководству Michelin надо было незамедлительно принимать решение. Можно было, например, наладить на плантации производство других культур, но шинная компания не видела смысла заниматься новым для себя бизнесом. Другой альтернативой была продажа земли, но тогда бы пришлось уволить всех работников плантации. Движимые идеями социальной ответственности топ-менеджеры Michelin решили сохранить рабочие места. Компания пошла на беспрецедентный ход: была объявлена полномасштабная война с микроциклусом. Совместно с французским научным центром CIRAD компания занялась длительными исследованиями, чтобы найти эффективные методы борьбы с грибком.
Чего боятся в Азии
Первоначально ученые хотели вывести растения, полностью невосприимчивые к заболеванию, но выяснилось, что грибок легко мутирует, а значит, через некоторое время появятся новые виды паразита, которые будут уничтожать и «защищенные» сорта гевеи. Выходом из ситуации стало выведение сортов, которые страдают от грибка, но в минимальной мере: заболевание практически не сказывается на урожае. После двух десятилетий научной работы было выведено 14 сортов высокопроизводительной гевеи, устойчивой к грибу-паразиту. Впервые в истории человек нашел эффективный способ борьбы с паразитом каучукового дерева!
Поскольку микроциклус поражает только листья гевеи и водится только в Южной Америке, где латекса производится сравнительно немного, победа ученых может показаться незначительной. Однако специалисты утверждают, что появление микроциклуса в Азии — всего лишь вопрос времени. Если это случится, то всей авиации азиатских стран не хватит для борьбы с ним химическими средствами, и миру придется на некоторое время остаться без натуральной резины. Десять миллионов человек, работающих в отрасли, рискуют потерять работу. И только высадкой устойчивых к грибку растений можно спасти ситуацию.
Любопытно, что слово «каучук», которое в России часто используют для обозначения натуральной резины или застывшего сока гевеи, в других языках относится только к дереву. Вас поймут, если вы скажете по‑английски или по‑португальски «каучуковое дерево» или «каучуковая плантация», но не поймут, что вы имеете в виду, если скажете просто «каучук». Правильней всего называть застывший сок растения гевеи латексом. С помощью вулканизации, технологии, изобретенной Чарльзом Гудьиром, латекс превращают в натуральную резину — более прочный и устойчивый к воздействиям температуры материал.
Фабрика слез
Перед нами высокие деревья, рассаженные в определенном порядке. Раз в пять дней специально обученный человек надрезает дерево на уровне груди, и с него, как молоко, стекает сок растения в подвешенный ниже горшочек. Когда с дерева стекал сок, индейцам казалось, что оно плачет. Поэтому они стали называть это растение «плачущим деревом» — от индейских слов кау («дерево») и учу («плакать»).
Ни в коем случае не стоит поддаваться искушению попробовать сок гевеи на вкус. Дело в том, что при взаимодействии с кислородом воздуха сок превращается в эластичную твердую массу. Так что выпить сока просто не удастся: получится лишь покушать резину.
Сколько «шин» вырастает на одной гевее? Ответ зависит от того, какие колеса мы имеем в виду. Если легковые, то ежегодного урожая одной гевеи (а это около 5 кг латекса) может хватить на несколько десятков шин. Если же брать грузовые, то для производства одного колеса может потребоваться несколько деревьев. И дело тут вовсе не в том, что шины для коммерческого транспорта больше и тяжелее. Достоинство натурального материала, в отличие от синтетики, — его высокая ходимость и способность выдерживать серьезные вертикальные нагрузки. Это как раз то, что нужно грузовикам! Поэтому некоторые шины грузовиков и автобусов могут состоять на 85% из натурального каучука, хотя обычно в них содержится 30−40% этого материала. В шинах легковых автомобилей натуральной резины всего 15−20%: ресурс шин для обычных машин не самая важная характеристика.
В авиационных шинах низкая истираемость и способность выдерживать высокие нагрузки — самые главные характеристики. Поэтому их делают исключительно из натуральной резины. В случае с шинами для «Формулы-1» срок службы мало кого волнует, куда важнее коэффициент сцепления колеса с дорожным полотном, поэтому эти колеса состоят только из синтетической резины. По крайней мере так предполагает директор нашей плантации Жерар Бокё, давний сотрудник компании Michelin. Информация о составе «формульных» шин, разумеется, держится в секрете, но до недавнего времени болиды «Формулы-1» ездили как на покрышках Bridgestone (нынешний монополист), так и Michelin. Так что можно полагать, что наш хозяин владеет «инсайдерской» информацией.
Жерар Бокё — интересный собеседник. Выращиванием латекса он занимается около 30 лет и не понаслышке знает, что происходит в этой области. Оказывается, за последние десятилетия благодаря научным исследованиям производительность некоторых плантаций возросла примерно втрое!
Но все равно эти успехи не останавливают роста суммарной площади каучуковых плантаций в мире. С каждым годом мировая потребность в резине увеличивается примерно на 3%. Примерно 40% всей производимой резины — натуральная, так что каучуковых деревьев в мире становится все больше. Параллельно строятся новые заводы по производству искусственной резины. «Кстати, вы знаете, что СССР была первой в мире страной, начавшей крупномасштабное производство искусственной резины?» — интересуется у русской группы Жерар. Конечно! Правда, стоит признать, что первыми искусственную резину открыли все-таки немцы. Им пришлось это сделать.
Лист гевеи, пораженный микроциклусом.
Как прожить без гевеи?
Если бы ночью во время Первой мировой в лагерь австро-немецких войск проник лазутчик, то его внимание несомненно привлекли бы армейские грузовики противника. Точнее, способ их стоянки. Практически все они были поддомкрачены и «спали» с вывешенными колесами. Необычное зрелище объяснялось просто: впервые в истории в массовом порядке немецкие военные «обули» свои машины в шины из синтетического каучука.
Когда началась Первая мировая, Великобритания устроила каучуковую блокаду Германии, так что немецким военным ничего не оставалось, как ездить на истершихся покрышках. Разумеется, это сильно нервировало немецкое командование, поэтому генералы вскоре вспомнили, что всего за несколько лет до войны кайзеру Вильгельму II был подарен автомобиль на шинах из искусственной резины. Их произвели на свет немецкие химики. Ходили слухи, что кайзер шинами остался доволен, а когда служебный автомобиль прошел 6000 км без единого прокола (впечатляющий показатель для того времени), даже предложил перевести на «метиловые» шины весь парк своих автомобилей. Однако «непрокалываемые» шины были не так хороши, как полагал кайзер. Они не прокалывались и не сдувались просто потому, что не были пневматическими и целиком состояли из синтетического каучука!
Между гевеями высажены деревья какао. Растения дополняют друг друга: гевея дает какао тень, а какао страхует плантацию, принося доход даже в неблагоприятные для гевеи годы.
Известие о том, что немецкая армия вскоре будет снабжена «кайзеровскими» шинами, первоначально было воспринято с радостью. Но когда их установили на армейские машины, водители приуныли. Выяснилось, что метиловая резина окисляется под воздействием кислорода воздуха. Кроме того, было замечено, что если грузовик оставить ночевать на таких шинах, то они деформируются. Поэтому военным приходилось снимать нагрузку с шин при длительной стоянке.
Когда война закончилась, немецкие водители вспоминали те шины как страшный сон. И тем не менее то, что немцы выпускали синтетическую резину в промышленных масштабах (за время войны было произведено 2500 т), уже само по себе было достижением. После войны ученые многих стран начали заниматься синтезом резины, но особенно серьезно к делу подошли в нашей стране.
Советский каучук
Еще в 1901 году русский химик Иван Кондаков синтезировал эластичный полимер из диметилбутадиена. Именно этот способ немцы взяли за основу при производстве синтетической резины. Однако в России никогда такой резины не производили. До Первой мировой наши заводы покупали за рубежом до 12 000 т латекса ежегодно, с приходом советской власти объемы импорта возросли еще больше, что не могло не огорчать руководство страны.
В конце 1920-х годов Сталин заявил: «У нас в стране имеется все, кроме каучука. Но через год-два и у нас будет свой каучук». Чтобы удовлетворить призыв вождя, советские ботаники стали искать растения, способные заменить гевею. Выяснилось, что каучук можно производить из одуванчика кок-сагыз, росшего в горах Средней Азии. Его начали выращивать в советских колхозах, но ожидания не оправдались: импортируемый латекс был и качественней, и дешевле.
Рецепт «легковой» шины компании Michelin У специалистов компании Michelin мы узнали, какие вещества необходимы для получения протектора шины для легкового автомобиля. Итак, вот что нужно для того, чтобы получить 200 кг такого материала: 100 кг резины (примерно 85 кг синтетической и 15 кг натуральной), 35 кг сажи, 35 кг кремнезема, 20 кг минерального масла, 4 кг смолы, 2 кг антиоксиданта, 2 кг воска, 4 кг оксида цинка, 1,5 кг стеариновой кислоты, 1 кг ускорителя вулканизации и 1,5 кг серы.
Поскольку ботаники не справились с заданием, отдуваться пришлось химикам. И здесь стране повезло: исследователь Сергей Лебедев, который еще до революции пытался синтезировать резину, смог в сжатые сроки предложить недорогой способ получения искусственного латекса. По технологии Лебедева его производили из бутадиена, который, в свою очередь, изготавливали из спирта. В 1931 году в Ленинграде заработал единственный в мире на тот момент завод по выпуску синтетического каучука. После удачного дебюта тут же строятся заводы-гиганты по производству синтетической резины в Ярославле, Воронеже и Ефремове… С 1934 по 1936 год объемы выпуска синтетического каучука возросли с 11 000 до 40 000 т. Так что в 1937 году уже более 70% резины в СССР изготавливали из отечественного синтетического латекса.
Примерно в то же самое время, что и в Советском Союзе, технологию получения искусственного латекса на основе бутадиена разработали и в Германии. Однако в ходе очередной войны немцам она не пригодилась. Малайские запасы каучука на этот раз контролировала Япония, а роль державы, страдающей от резинового голода, выпала Соединенным Штатам. Поскольку Америка никогда не испытывала нужды в этом материале, опыта производства синтетической резины у нее не было. Зато здесь трудились многие известные химики и технологи, так что буквально за несколько месяцев было налажено производство резины по технологии, аналогичной той, что применялась в СССР. Чуть позднее в Америке появился и другой синтетической латекс, получивший название неопрен. Было выяснено, что новый материал более устойчив к органическим растворителям, чем натуральная резина. Впервые в истории было четко продемонстрировано, что синтетический материал может не просто быть заменителем природного, но и превосходить его по качеству. С тех пор были разработаны десятки заменителей латекса, каждый для конкретной задачи. А шинные производители нашли оптимальное соотношение между натуральной резиной и синтетикой для каждого типа колес.
Рецепт шины
Однако шина состоит не только из резины. Один из непременных элементов состава шины и резины как таковой — сера. Она используется в ходе процесса вулканизации и превращает липкий и ломкий латекс в прочную, устойчивую к воздействию температуры резину.
Примерно с 1915 года в шины стали также добавлять сажу. Именно благодаря этому наполнителю шины имеют черный цвет. Ведь сам латекс белый. Молекулы углерода, встраивающиеся в цепочки латекса, дополнительно упрочняют состав, предотвращают вероятность образования трещин. Углеродные добавки также повышают износостойкость протектора.
Сравнительно недавно в шинах стали использовать новый наполнитель — кремнезем. Благодаря этому удалось снизить сопротивление качения колес (а соответственно, и расходы топлива) и при этом обеспечить хорошее сцепление колес с дорожным полотном при низкой температуре, не потеряв в ходимости шин.
Ну а что нас ждет в будущем? Какими будут шины через 10−20 лет? Специалисты нескольких шинных компаний, которым мы задали этот вопрос, не дали нам точного рецепта таких шин, но сообщили, что состав протектора будет изощренней; вполне возможно, что найдут применение новые материалы, новые типы синтетической резины. А вот соотношение между натуральной и синтетической резиной в шинах будущего, скорее всего, сильно не изменится. По крайней мере производители на это надеются. Микроциклус пока еще живет только в Южной Америке…
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2008).