Состав шин. Из чего делают шины?

Любой шинный продукт имеет те или иные свойства в первую очередь благодаря своему составу. Шинный коктейль, пожалуй, самый значительный фактор влияющий на технические характеристики той или иной модели. Изготовители автошин обычно держат в строжайшем секрете состав резиновой смеси своих изделий, это является коммерческой тайной любой компании. Но так или иначе, основные компоненты резины известны всем, как и известно об их химических свойствах, которые отражаются на качестве передвижения. Главные составляющие материалы, используемые при производстве, влияющие на технические показатели автошины: Натуральный каучук.  Компонент добываемый из сока бразильской гевеи. На данный момент используется чаще всего в резиновом составе боковин моделей, гарантирую эластичность и упругость. Таким образом существенно улучшается маневренность. Натуральный каучук обладает белым молочным цветом, поэтому до того как стали использовать синтетический каучук шины обладали белым цветом. Искусственный каучук. Главный элемент в шинном коктейле, занимает большую долю резинового состава и непосредственно влияет на ходовые показатели. Натуральный каучук использовался на протяжении львиной часть 20 века, до тех пор пока не был синтезирован искусственный каучук (Бутадиен-стирольный, изопреновый, бутилкаучук и т.д.). От твердости каучуковой смеси зависит показатели износа, сцепления и торможения. То есть основные технические свойства. В зависимости от предназначения резины производители обозначают необходимую жесткость. Например, для высокоскоростных моделей состав используется более жесткий каучук, а для классических дождевых — более мягкий (так как такая резина хорошо сцепляется с мокрой дорогой). Технический углерод(ТУ) или сажа. Представленный материал занимает 1/3 состава и, как правило, обозначает для изделия такие характеристики как износоустойчивость и прочность. Также дает изделию характерную цветовую гамму. Технический углерод синтезируют путём деструкции природного газа, то есть, по сути, данный материал является отходом при добыче природного газа. Шины произведенные в СССР включали в себя большую долю сажи, по причине легкодоступности материала. К сожалению данный материал экологически вредный, поэтому с каждым годом производители стараются сократить его долю в своих изделиях. Диоксид кремния или силика. Заменой технического углерода являются специфические кремниевые кислоты в различных вариациях. Силика используется, прежде всего, в производстве зимней автошины. Она лучше чем ТУ внедряется в соединения каучука и не вытесняется из смеси подобно саже (черные следы идущие от шины ничто иное как вытесненный из состава технический углерод). Диоксид кремния обеспечивает резину эластичностью, мягкостью, комфортностью и великолепным сцеплением с мокрой дорогой. Но главным преимуществом кремниевой кислоты является стойкость к низким температурам. Шины с большим содержанием силики обычно характеризуются как экологически чистые. Сера. Сера используется как вспомогательный элемент для связи молекул вышеописанных полимеров. Это отражается на целостности, прочности и эластичности шины. Натуральные масла или смолы. Смягчающие элементы природного происхождения (например рапсовое масло или канола). Обычно используются в зимних моделях. Помимо прочего используется большое количество уникальных натуральных элементовдля предоставления тех или иных свойств. Например крахмал кукурузы снижает сопротивление качению, а молотая скорлупа грецкого ореха увеличивает сцепление на заледенелой поверхности. Резиновая смесь того или иного изделия — залог безопасного передвижения того или иного автотранспорта. При выборе шины обязательно нужно поинтересоваться у продавца составом резины. Как правило, чем дороже автошины, тем шинный коктейли в них более сложный и, соответственно, более эффективный. При выборе следует учитывать и предназначенность шины. Например для UHP-класса необходим жесткий резиновый состав, а для зимней шины нужен мягкий, с большой долей силики. Есть много нюансов, поэтому лучше всего следует обратиться к профессионалам.

Что такое резина? Технология производства, состав и свойства

Автор статьи

Хватков Дмитрий

Консультант в сфере производства резиновых покрытий

Резина (слово произошло от латинского «resina» — «смола») представляет собой эластичный материал, получаемый методом температурной стабилизации (вулканизации) натурального и синтетического каучука.

Вулканизация — сложный технологический процесс, в ходе которого каучук под воздействием высокой температуры взаимодействует с вулканизирующим реагентом (обычно серой). В процессе вулканизации происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. В результате получается эластичный полимер (резина) структура которого представлена хаотично расположенными цепочками углерода, которые прочно соединены между собой атомами серы. В процессе вулканизации натуральный или синтетический каучук становится резиной.

В нормальном состоянии цепочки углерода имеют скрученный вид. При растяжении они раскручиваются, но при отмене растягивающего усилия быстро возвращаются в прежнюю форму. Именно это свойство сделало резину незаменимым материалом в самых разных сферах — от изготовления приводных ремней и уплотнителей до производства автомобильных шин.

Состав резины

Кроме каучука, в состав резины входят и другие компоненты:

• ускорители вулканизации
• активаторы
• добавки-пластификаторы
• противостарители
• активные наполнители или усилители
• неактивные наполнители
• красители
• ингредиенты специального назначения

В состав резины также могут входить ароматизаторы (душистые вещества), различные модификаторы, антипирены (огнезащита) и другие компоненты. Для повышения скорости вулканизации производители используют различные катализаторы-ускорители.

Натуральный и синтетический каучук — в чем разница

Основное различие между натуральным каучуком и его синтетическим аналогом заключается в том, что натуральный каучук — это полимер природного происхождения, полученный из млечного сока дерева под названием гевея (Hevea brasiliensis). Синтетический каучук — это искусственно произведенный полимер.

Синтетический каучук — искусственно созданный полимерный материал, во многом копирующий натуральный каучук по свойствам и характеристикам. Получают материал методом полимеризации бутадиена, изопрена, стирола, изобутилена и других химических веществ. Синтетические каучуки состоят из длинных разветвленных молекулярных цепей с двойными связями.

Самая распространенная разновидность синтетического каучука — изопреновый. Этот материал максимально приближен к натуральному по своим характеристикам и молекулярной структуре. Именно изопреновый каучук нашел широкое применение в производстве шин (часто в комбинации с другими каучуками).

Свойства и характеристики резины

Резина представляет интерес благодаря своей эластичности. Этот универсальный материал способен подвергаться большим обратимым деформациям при различных температурах. Свойства и характеристики каждого типа резины зависят от типа каучука, из которого изготовлен материал. Качества резины могут меняться в широких пределах при применении различных исходных материалов, их пропорций, рецептуры или модификации.

Резина в общем виде обладает следующими уникальными свойствами:

• эластичность
• способность поглощать ударные нагрузки и вибрацию
• малая теплопроводность
• высокая механическая прочность
• износостойкость
• газо- и водонепроницаемость
• устойчивость к агрессивным средам

Резина является хорошим диамагнетиком и диэлектриком. Существуют специальные марки резин, проводящих электрический ток. Срок эксплуатации резиновых изделий может исчисляться десятилетиями.

Область применения резины

Изделия из резины находят самое широкое применение во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Резина используется в производстве всевозможных уплотнителей, обуви, приводных ремней, транспортерных лент конвейеров, напольных покрытий и широкого спектра других резинотехнических изделий. Резиновая смесь используется для изготовления прорезиненных тканей.

Основное применение резина находит в производстве шин — автомобильных, мотоциклетных, велосипедных и авиационных.

Вторичное использование автомобильных шин

Утилизация и переработка автомобильных покрышек с каждым годом приобретает все большее экологическое и экономическое значение. Это связано с тем, что порядка 80% всех производимых в мире шин созданы из синтетического каучука который получают из нефти — невозобновляемого природного ресурса. Вторичная переработка покрышек способствует сохранению природных запасов нефти. Утилизация резиновых отходов также стимулирует развитие ресурсосберегающих технологий, позволяет сократить площади свалок, улучшить экологическую обстановку.

Из продуктов переработки отслуживших свой век автомобильных покрышек можно изготовить новую востребованную продукцию:

• новые автомобильные шины;
• различные резинотехнические изделия;
• гидроизоляционные материалы;
• подошвы для обуви;
• тротуарную резиновую плитку, брусчатку, поребрики и бордюры;
• промышленные напольные покрытия;
• бесшовные и рулонные покрытия из резиновой крошки и др.

Основным сырьем для изготовления резиновых напольных покрытий является фракционированная резиновая крошка — продукт механической переработки старых автомобильных шин. Технологический процесс изготовления резиновой крошки заключается в измельчении автопокрышек, удалении нерезиновых компонентов и сортировке гранул по фракциям.

Измельчение покрышек с целью получения резиновой крошки — одно из наиболее перспективных направлений переработки. Полученный материал является ценным сырьем для производства широкого ассортимента травмобезопасных резиновых покрытий.

Что у вас в шинах? | Шины Continental

Легко принимать шины как должное, но это черное кольцо на колесе вашего автомобиля содержит гораздо больше, чем просто резину. На самом деле это сложная смесь различных каучуков — натуральных и синтетических — плюс множество других химикатов и строительных материалов. Наши резиновые смеси, профессионально смешанные и комбинированные, достаточно сложны для различных условий вождения.

Современная шина легкового автомобиля в среднем содержит до 25 компонентов и до 12 различных резиновых смесей. Все начинается с натурального каучука, добываемого из особых деревьев, выращенных на больших плантациях. Эта жидкость (латекс) коагулирует кислотой, очищается водой и прессуется в тюки.

Синтетический каучук, тем временем, создается в отдельном процессе с использованием смеси химических веществ в лаборатории. На этапе производства эти тюки (как натуральные, так и синтетические) нарезаются, взвешиваются и смешиваются с другими ингредиентами в соответствии с точными рецептами.

Следите за нитью

Текстильная промышленность поставляет исходные материалы (вискозные, нейлоновые, полиэфирные и арамидные волокна) для изготовления кордов, которые служат армирующим материалом.

Сталь для прочности

Сталелитейная промышленность поставляет высокопрочную сталь. Это служит сырьем для изготовления стальных лент (стальной корд) и бортовых сердечников (стальная проволока).

Материал для каждого компонента

Мы можем разобрать шину на составные части, чтобы увидеть, где используется каждый материал. Начнем с дорожного покрытия и будем продвигаться внутрь.

• Протектор – натуральный и синтетический каучук
• Бесшовный верхний слой – нейлон, залитый каучуком
• Стальной корд для лент – высокопрочный стальной корд
• Текстильный корд – прорезиненная вискоза или полиэстер
• Внутренний слой – бутилкаучук
• Боковая стенка – натуральный каучук
• Усиление борта – нейлон или арамид
• Наконечник борта – синтетический резина
• Сердечник борта – стальная проволока, залитая резиной

По номерам

Мы также можем посмотреть количество использованных материалов. Давайте посмотрим, что находится в одной из самых популярных летних моделей Continental.*

• Каучук (натуральный и синтетический) 41%
• Наполнители (сажа, диоксид кремния, углерод, мел…) 30%
• Армирующие материалы (сталь, полиэстер, вискоза, нейлон) 15%
• Пластификаторы (масла и смолы) ¹ 6%
• Химические вещества для вулканизации (сера, оксид цинка…) 6%
• Антивозрастные средства и другие химические вещества 2%

Конечно, разные составы материалов обеспечивают разные свойства для разных шин. Точное сочетание ингредиентов имеет значение.

Сезонные материалы

Состав шин зависит от их назначения. Мягкие составы летних шин становятся твердыми при температуре ниже 7 °C, что ухудшает сцепление с дорогой. Но зимние модели предлагают специальную технологию, которая делает их гибкими и помогает сохранять сцепление, обеспечивая максимальную производительность даже при низких температурах. Жить в мягком климате? Всесезонные шины могут стать идеальным решением.

Материалы для бесшумного комфорта

ContiSilent™ — это технология снижения шума, разработанная Continental. Снижает внутренний шум на всех дорожных покрытиях. Как? Шины ContiSilent™ имеют пенополиуретановый абсорбер, прикрепленный к внутренней поверхности протектора с помощью клея. Независимо от температуры структура пены остается неизменной.
Даже на высоких скоростях поглотитель ContiSilent™ снижает дорожный шум внутри автомобиля до 9 дБ(А).

Проверенный, проверенный и гарантированный

Изготовленный только из материалов самого высокого качества, Continental устанавливает высокие стандарты, особенно в отношении безопасности. Прежде чем любая инновация Continental будет запущена в производство, она проходит интенсивное тестирование. Тестирование проводится на каждой зимней и летней шине. Это делается при любых погодных условиях и состояниях дорожного покрытия с использованием самых современных методов испытаний и измерительных технологий.

Каждый тест преследует одну простую цель: сделать вождение более безопасным.

* 205/55 R 16 91V ContiPremiumContact 5
¹ С 2010 года в ЕС действуют строгие обязательные ограничения для пластификаторов, классифицируемых как вредные для здоровья. Благодаря использованию альтернативных типов масла шины Continental остаются значительно ниже этих пределов.

Самый быстрый путь к идеальной шине.

Выберите размер шин или Показать результаты

Неизвестный объект: шина. Материалы

В состав шин входит более 200 сырьевых материалов. Исследователи используют этот обширный массив для объединения компонентов шин, каждый из которых играет свою роль в зависимости от типа производимой шины. Резиновые смеси состоят из эластомеров, упрочняющих наполнителей, пластификаторов и других химических элементов .

Эластомеры

Натуральный каучук

Молочно-белый латекс, содержащий каучуковые глобулы, получают путем надреза коры каучуковых деревьев, выращивание которых требует определенных климатических условий и количества осадков. Плантации каучуковых деревьев в основном расположены в Юго-Восточной Азии (включая крупнейший в мире производитель Таиланда и Индонезии), Латинской Америке и Африке. В составах смесей натуральный каучук снижает внутреннее тепловыделение в шинах, обеспечивая при этом высокую механическую стойкость. Он используется во многих частях шины, в основном используется для протектора шин грузовиков и землеройных машин.

Синтетический каучук

60% каучука, используемого в шинной промышленности, представляет собой синтетический каучук, произведенный из углеводородов, полученных из нефти, хотя натуральный каучук по-прежнему необходим для оставшихся 40%. Синтетические эластомеры деформируются под нагрузкой и возвращаются к своей первоначальной форме после снятия нагрузки ( гистерезис). Это свойство чрезвычайно ценно для изготовления шин с высоким сцеплением. Синтетический каучук также обладает другими специфическими свойствами, особенно в области долговечности и сопротивления качению. Он в основном используется для шин легковых автомобилей и мотоциклов, поскольку обеспечивает им хорошее сцепление с дорогой.

Армирующие наполнители

Технический углерод

Открытая в 1915 году сажа, добавляемая в резиновую смесь, увеличивает износостойкость шин в десять раз. Он составляет от 25 до 30% резиновой смеси и придает шинам характерный цвет. Действительно, этот цвет очень эффективно защищает от ультрафиолетовых лучей, предотвращая растрескивание и растрескивание

резины.

Силикагель

Силикагель, получаемый из песка, обладает давно признанными свойствами, в том числе повышенной устойчивостью резиновых смесей к разрыву. В 1992 компания Michelin сделала большой шаг вперед, объединив оригинальный диоксид кремния и специальный эластомер со специальным связующим веществом, используя специальный процесс «смешивания». Из полученных смесей получаются шины с низким сопротивлением качению, хорошим сцеплением на холодной поверхности и исключительной долговечностью. Эта инновация лежит в основе создания «зеленых» шин с низким сопротивлением качению.

Пластификаторы (такие как масла, смолы…)

И другие химические элементы, такие как:

Сера: Сера представляет собой вулканизирующий агент, переводящий каучук из пластичного состояния в эластичное. Его действие сопровождается одновременно используемыми во время производства замедляющими и ускоряющими продуктами, которые оптимизируют действие тепла при вулканизации шины.

Помимо резиновых смесей шина нуждается в металлическом и текстильном усилении. Это настоящий каркас шины, обеспечивающий ее геометрию и жесткость. Они также обеспечивают гибкость, необходимую для контакта шины с дорогой.

Металлическое армирование

Пионер волочения тонкой проволоки из твердой стали, компания Мишлен внедрила сталь в армирование своих шин в 1934 году. промышленное производство в 1937 году в грузовых шинах Michelin Metalic.