Известный британский бизнесмен и изобретатель Чарльз Гудьир в 19ом веке разработал технологию эффективной трансформации латекса в каучук с последующей переработкой во всем известный материал под названием резина, характеризующийся повышенной прочностью и стабильностью. Трансформация каучука в резину по методу Гудьира проходит через так называемую вулканизацию, повышающую устойчивость к высоким и низким температурам.
Фамилия британского изобретателя у многих автомобилистов сегодня ассоциируется с названием именитого производителя шин Goodyear Tire & Rubber Co., базирующегося в США. Существует ли связь? Ответ утвердительный. Спустя примерно 4 десятилетия с момента смерти изобретателя американская компания сделала фамилию изобретателя своим официальным названием.
Производимые Goodyear и иными вендорами резиновые автомобильные шины как базовые компоненты транспортного средства, поддерживающие и приводящие в движение автомобили, имеют культовый внешний вид, отмеченный черным цветом и канавками протектора. Учитывая тот факт, что у натурального каучука белый цвет, а автошины черные, многие невольно задаются вопросом…
Почему автомобильные шины черные?
Ответ на данный вопрос предельно прост: потеря естественного белого цвета резины происходит из-за добавления технического углерода. Последний представляет собой чёрно-серый пигмент, получаемый из продуктов сжигания различных углеводородов, являясь попросту – сажей. Данное вещество фактически играет ключевую роль в технологическом процессе производства автомобильных шин.Как производятся автошины? Хотя резина является важным сырьевым компонентом при изготовлении автомобильных шин, дополнительно применяются около двухсот различных материалов, включая специальные масла, технический углерод, пигменты, антиоксиданты, диоксид кремния и прочие добавки. Данные компоненты помогают определить конкретные характеристики готового изделия.
После планирования конструкции и выбора материалов стартует процесс изготовления шины. Процесс начинается с гермослоя. Далее следуют слои каркаса, покрытия из стальной проволоки, боковина и, наконец, протектор. После прессования материалы подвергаются вулканизации.
Тщательные испытания гарантируют соответствие шин желаемым характеристикам. Причем добровольные основанные на консенсусе стандарты обеспечивают наилучшие методы выполнения соответствующих испытательных процедур. В качестве примера можно привести следующие документы:
- SAE J 2710-2017 "Испытания по определению естественных частот низшего порядка и форм собственных колебаний применительно к шинам с радиальным расположением нитей корда";
- ASTM E1136-19 "Технические условия для эталонной радиальной шины типа P195 / 75R14 для целей тестирования";
- ASTM F2493-20 "Технические условия для эталонной радиальной шины типа P225/60R16 97S для целей тестирования".
Сажа (технический углерод)
Автомобильные шины своим фирменным черным цветом, как отмечалось выше, обязаны добавлению технического углерода в состав набора сырьевых компонентов. Данный материал используется на этапе пигментации и усиления при создании шины.Присадки на базе технического углерода ценятся за возможность повышения прочности поверхности. Уменьшая вероятность термического повреждения, технический углерод продлевает срок службы шин при активной эксплуатации на дорогах общего пользования.
Специальная сажа сохраняет ключевые характеристики в течение длительного периода, являясь практически чистым углеродом в форме коллоидных частиц. Изготавливаясь в результате неполного сгорания или термического разложения газообразных или жидких углеводородов в контролируемых условиях (обычно в процессе переработки печной сажи), большинство разновидностей технического углерода содержат более 97% элементарного углерода в виде ациниформ (кластероподобное соединение, имеющее форму грозди винограда).
90% из 8,1 миллиарда килограммов углеродной сажи, производимой ежегодно, используется в производстве резины. Чтобы помочь оценить свойства такого важного материала в контексте эксплуатации автомобильных шин и других продуктов, следующие стандарты предлагают ценные рекомендации:
- ASTM D3849-14a "Стандартный метод испытаний технического углерода - Морфологическая характеристика технического углерода с использованием электронной микроскопии";
- ASTM D4122-17e1 "Стандартная методика для технического углерода - Оценка технического углерода для применения в промышленности";
- ИСО 4659:2020 "Стирол-бутадиеновый каучук (технический углерод или технический углерод с каучуком, наполненным на стадии латекса или раствора (суперконцентрат)) - Процедура оценки".
Белые шины
На заре автопрома шины автомобилей изготавливались белыми. Поскольку натуральный каучук не является идеальным базисом для шин, требуя присадок, производителям приходилось усиливать данный материал оксидом цинка. Причем как натуральный каучук, так и оксид цинка характеризуются белым цветом.Более качественный технический углерод позже заменил оксид цинка как средство повышения прочности шин, но использование данного материала первоначально оказалось слишком дорогим. Учитывая данное препятствие, технический углерод использовался только на протекторах, чтобы укрепить поверхность шин. Черная поверхность протектора сочеталась с белой боковиной (соответствующие шины также известны как Whitewall).
Черные шины были роскошью и признаком престижности автомобиля. Тем не менее, продукты типа Whitewall становились популярными и нередко превосходили в цене черные аналоги. В 1934 году американский автопроизводитель Ford представил шины типа Whitewall в качестве опционального компонента для новых автомобилей по цене 11,25 доллара за штуку. В 40е годы прошлого века данная сумма являлась достаточно высокой.
К 1960-м годам популярность шин с белыми боковинами упала. Некоторые компании по-прежнему предлагают подобные продукты, приобретаемые, как правило, любителями автомобилей в ретро-стиле и реставраторам.
