Автомобильный портал

Химический состав автомобильных покрышек

Основным использующемся материалом для шины считается резина. Она бывает различной и может производиться как из искусственного, так и из настоящего каучука. Более часто встречаются шины сделанные из искусственного каучука, так как он элементарен в разработке и гораздо экономичнее и по свойству не уступает натуральному каучуку.

Из чего делают шины для машин

Другой по численным показателям элемент состава шины – углерод промышленный или, обычным языком, сажа. На его часть приводится приблизительно 30% всей смеси.

Для чего применяется углерод? По сути, это упрочивающий элемент смеси, работающий на молекулярном уровне. Без применения сажи шины были бы недолговечными, хрупкими и выделялись бы завышенным износом.

Сейчас вместо промышленного углерода чаще применяется сера. Но отбор того или иного ингредиента – скорее, тема финансовой целесообразности. С научно-технической точки зрения отличие невелико.

Химический состав резины автомобильных шин

Замена техническому углероду – кремниевая кислота. Она применяется в качестве подмены сажи по причине, что последняя непрерывно дорожает. Однако, это решение вызывает некоторые споры в кругу специалистов, и связаны они с тем, что кремниевая кислота при низкой крепости располагает более высокой способностью к сцеплению с влажной поверхностью дороги. То есть, утрачивая в износостойкости, мы обретаем наилучшее сцепление.

Вот к примеру химическая формула резины и каучука соответственно

В качестве присадок для изготовления компаундов используются разные масла и смолы. Они исполняют смягчающую функцию, что в особенности важно при изготовлении зимней резины.

Факт наличия в резине кремниевой кислоты, крахмала кукурузы или иных добавок, на коих производится реклама — ничего не значит. Главное придумать хороший рецепт, а потом и не нарушить этот самый рецепт, который бы с использованием этих ингредиентов дал отличные свойства авто шине. А это получается далеко не у всех производителей. Поэтому как делают шины разные производители — это их тайна за семью печатями.

Можно подвести результат, что авто шины делают либо из резины, либо из иных материалов, но с прибавлением каучука. У изготовителей шин имеется свой лучший хим. состав, который устанавливает разные свойства получаемой резины.

Один разработчик делает упор на срок службы, иной — на скоростные свойства, а 3-ий — на поведение шины на влажной дороге. Эти свойства устанавливают цену и качество шины. Ну а далее уже в резину добавляют металлизированный корд, капроновые нити и различны дополнительные скрепляющие элементы, чтобы шина была упругой, долговечной и износостойкой.

Из чего и как делают резину для колес вашего автомобиля

Сегодня я же хочу поговорить об резине или шинах. Из чего их делают и какой они проходят путь до наших прилавков. Многие ошибочно думают – что в основе всего лежит нефть, многие даже уверенны – что ее там под 90%, однако это не совсем так. НА заре своего появления шины были продуктом природы практически на 100% …

Прежде чем рассказать вам о современных шинах, позвольте копнуть в историю и рассказать про резину на заре ее производства.

Что такое каучук?

ДА будет вам известно – что основной компонент резины делается из каучука, а это очень даже природный материал который добывают из каучуковых деревьев. В южной Африке такие деревья существуют очень давно, даже сложно подсчитать их возраст. Однако Европейцы познакомились с ними в 16 веке, когда вернулся на родину Христофор Колумб.

Если разложить слово «КАУЧУК» на составляющие, то получается «КАУ» – растение, дерево, «УЧУ» – плакать, течь. ТО есть если дословно перевести то это «плачущее дерево», с языка индейцев племени реки Амазонки. Однако есть и научное название – «КАСТИЛЬЯ», произрастает оно на берегах реки Амазонки в непроходимых джунглях.

«КАСТИЛЬЯ» очень высокое дерево вырастет оно 50 метров в высоту и цветение продолжается круглый год.

Второй по содержанию этого сока является дерево – «ГЕВЕЯ», которое также вырастает до 40-50 метров. Когда растение набирает силу, и доходит до возраста в 9-10 лет, у него на стволе делают насечки в форме буквы «V» из которой и начинает сочиться натуральный каучук. При воздействии воздуха он становится тягучим.

Это два основных растения, которые дают натуральные каучуки. В средней Азии, а также на берегах южной Америки, Бразилии, Перу, острове Шри-Ланка есть целые плантации таких деревьев, которые существуют только с одной целью – добывание этого сока! Это уже давно налаженный бизнес.

В пятерку «популярных» также входят растения: «МАНИОКА», «САЛЬНОЕ ДЕРЕВО» и кустарник «ИН-ТИЗИ». Все они являются источниками для последующего производства резины.

Как я писал, выше каучук был привезен в Европу очень давно, но вот на первое его использование решился – К.МАКИНТОШ, не путать с компьютерами от «APPLE», он впервые пропитал плащ от дождя этим составом, благодаря чему тот получился практически не промокаемым. В холодную погоду он становился плотным и не промокаемым, а вот в жару становился немного «липковатым». Нужно отметить, что МАКИНТОШ подсмотрел этот метод у индейцев с Амазонки, те уже несколько веков пропитывали свою одежду, а также растения нужные для производства крыш домов именно каучуком – характеристики водонепроницаемости намного увеличивались.

Так что появлению резины мы косвенно обязаны – индейцам Амазонки! Посмотрите короткий ролик.

Производство резины

Ну вот мы и подошли до самого интересного до производства самой резины, и это не обязательно колеса автомобиля, резина сейчас применяется везде, даже в резинках для волос.

После того как соберут сок каучука, он еще очень далек от производства резины. Изначально из него производят латекс, это промежуточное звено. Однако чистый латекс сейчас применяется везде, начиная от медицины, заканчивая промышленностью.

Сок наливают в большие чаны и перемешивают в больших чанах с кислотой, обычно в течение 10 часов. После чего он затвердевает. Это уже и есть латекс.

После его пропускают через специальные валы, таким образом, убирая лишнюю влагу. Получается длинная и достаточно широкая лента.

Эту ленту запускают под специальные ножи и измельчают ее. Если посмотреть на этот состав, то это похоже на пережаренный омлет.

Эту воздушную массу, обжигаю в больших печах под воздействием достаточно высоких температур – 13 минут. Теперь он получается эластичным и похожим на бисквит, его прессуют блоками и отправляют на производство.

Конечно в сетях вы не найдете точной формулы производство резины и тем более шин, все это держится в строгом секрете. Однако суть процесса не изменилась за последние 100 лет и всем давно известна.

Чтобы сделать резину, нужно взять эти брикеты латекса и подвергнуть их вулканизации. Также добавляется в этот состав сера и другие «скрытые» ингредиенты. Все это добавляют в специальный котел, нагревают, перемешивают и после таких манипуляций уже и появляется резина.

Как только она разогрета до 120 градусов, ее раскатывают специальными валами, до тонких полос. Там же она и охлаждается.

После эти полоски резины идут на производство колес, читайте статью.

Современная резина для шин

В современном мире шины для колес, делаются в основном из резины. Но она может быть не только натуральной, но и синтетической. Да сейчас научились производить синтетические каучуки. Каучук имеет в составе самую большую долю, обычно это – 40-50% от общей массы.

Далее в резину добавляют сажу (или технический углерод). В массовой доле колеса его примерно 25-30% от общей массы. Его добавляют для большей прочности конструкции, а также для выдерживания высоких температур. Сажа как бы скрепляет молекулы каучука делая их намного прочнее, они легко выдерживают трение и температуры при экстренных торможениях. Без этого углерода (сажи) шины ходили бы раз в 10-15 меньше.

Следующая добавка – это кремниевая кислота. Некоторые производители заменяют ей углерод, так как она дешевле и обладает высокими свойствами для сцепления молекул. Однако другие от нее напрочь отказываются, констатируя что она дает недостаточную износостойкость! Однако если все же проанализировать состав многих ведущих компаний, то она присутствует в составе, она улучшает сцепление на мокрой дороге. Информация разнится, сколько ее добавляют, но если вывести среднюю составляющую примерно 10%.

Еще одни добавки это смолы или масла. Их больше в зимней резине и меньше в летней, они придают «смягчающую роль» резине, не дают ей быть такой «дубовой». Особенно это важно для зимних вариантов. Добавление около 10-15%.

НУ и последнее и очень важное это специфические секретные составы производителя, их также около 10%, но они могут очень сильно изменить параметры готовой шины. Держатся они понятно в строгом секрете.

Справедливости ради стоит отметить что есть еще и металлически-нитевидный каркас, но я его здесь не буду упоминать, все же это немного другая история.

Именно так делают резину (шины) для колес наших автомобилей. Синтетические каучуки хоть и применяются, но они пока не могут потягаться с природными, так что глобальные изменения в строении шин еще долго не предвидятся.

Сейчас полный ролик, в нем найдете ответ – что лучше синтетический или природный материал.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Шинная азбука — что важно знать про шины

Что представляет собой конструкция шины, сколько в качественном изделии должно быть каучука и что означает новая европейская маркировка шин — обо всем этом мы подробно расскажем в материале.

Конструкция шины

Шина состоит из обода, протектора, каркаса или бандажа, брекера и более мелких элементов архитектуры.

Обод цилиндр сложного профиля — верхняя часть колеса. Составными частями обода являются закраина, полки и ручьи. Жесткие закраины фиксируют положение шины. Полки отвечают за плотность посадки и наклонены под углом в 5 градусов.

Глубокий ручей увеличивает поперечную жесткость обода.

Бескамерные шины для большей безопасности снабжаются специальными кольцевыми выступами — подкатами или хампами, имеющими заостренный или округлый профиль. Этот элемент предохраняет борта от соскакивания в ручей при интенсивном повороте или при частичной разгерметизации.

Протектор колеса изготовлен из синтетического и природного каучука. Это основа колеса, обеспечивающая надежное сцепление шины с дорожным полотном. Существуют несколько типов рисунков протектора: дорожный, универсальный, всесезонный, зимний. Узор может быть либо симметричным, либо асимметричным.

Каркас или бандаж улучает способность покрышки выдерживать высокие скорости, а так же способствует точности изготовления шины. Чаще всего выполняется из покрытого каучуком нейлона.

Слои стального корда из высокопрочного металла образуют брекер шины. Брекер держит форму колеса и придает устойчивость.

Также шина имеет в своей конструкции полиэстровые прокладки, препятствующие избыточному давлению в шине.

Внутренний слой шины выполнен из бутилкаучука. Он служит препятствием для выхода воздуха из внутреннего пространства камеры. Бортовые полосы для защиты шины от боковых повреждений и внешних воздействий изготовлены из натурального каучука. Синтетический аналог природного материала служит для изготовления крыльевых лент шины, повышающих точность управления авто. Покрышки оснащаются также кольцевым стержнем из стальной проволоки, покрытой каучуком. Данная деталь надежно закрепляет шину на диске. Наконец, колесо оснащено бортовой защитной лентой из нейлона.

По конструкции шины делятся на диагональные и радиальные. В первом случае нити корда каркаса и брекера перекрещиваются в смежных слоях, а по середине беговой дорожки в каркасе и брекере нити наклонены под углом от 45° до 60°. Радиальные покрышки не имеют угла наклона нитей корда каркаса, зато брекер расположен под углом не менее чем в 65°.

Существуют камерные и бескамерные покрышки. Камерные шины представляют собой покрышки с камерой, оснащённой вентилем или обратным воздушным клапаном. Клапан нагнетает воздух внутрь камеры и препятствует его выходу наружу. Что касается бескамерных шин, то они имеют воздухонепроницаемый резиновый слой. Бескамерные шины герметично садятся на обод, на котором находится вентиль.

Основные элементы конструкции шины имеют свои обозначения. Типоразмер шины — это основной параметр колеса. Как правило, он обозначается тремя цифрами на фронтальной стороне изделия. Допустим, вы видите цифры: 175/65 R 14 91T. Это означает следующее:

— 175 — ширина шины в миллиметрах;

— 65 — высота шины при ширине, то есть отношение высоты профиля к ширине

— R является обозначением конструкции шины, которая может быть радиальной или диагональной;

— 14 — это число, обозначающее величину диаметра диска в дюймах;

— 91 является условным показателем для определения максимальной нагрузки на шину. Разные производители по-разному определяют этот параметр в килограммах. В заданных пределах шина не будет разрушаться и покажет отличные эксплуатационные характеристики, заявленные заводом-изготовителем.

Транспортные шины выдерживают нагрузку до 3,5 тонн, что также обозначено в маркировке. Это многослойные усиленные колеса с индексом нагрузки REINFORCED в 6 слоев или грузовые шины «С», имеющие до 8 слоев.

Состав шины

Состав покрышки показан на примере шины 205/55 R 16 СontiPremiumContact весом 9,3 кг. Данная модель изготовлена из смеси, содержащей следующие материалы:

1. Каучук (природный и синтетический) — 41%;

2. Наполнители (сажа, силикаты, углерод, мел…) — 30%;

3. Упрочнители (сталь, район, нейлон) — 15%;

4. Размягчители (масла и смолы) — 6%;

5. Химикаты для вулканизации (сера, оксид цинка, различные другие химикаты) — 6%;

6. Химикаты, предотвращающие старение (против воздействия озона и усталости материала) — 1%;

Необходимо помнить, что состав резиновой смеси зависит от размеров шин и их сезонного типа. Так, компаунды для зимних и всесезонных колес в подавляющем большинстве случаем содержат производные кремния, необходимые для адаптации материала к перепадам температуры.

Маркировка шин

Традиционно на боковине шины размещена информация, содержащая индекс скорости и индекс нагрузки автошины.

Осенью 2012 года была принята новая маркировка легковых и легкогрузовых шин. Теперь все шины получают буквенное обозначение от А до G. Шкала выстроена согласно оценке торможения на мокрой дороге, топливной экономичности и уровня издаваемого при езде шума.

Не все представители шинной отрасли согласны с подобной градацией. К примеру, компания Michelin выступила с заявлением, что критерии оценки необходимо дополнить такими параметрами как срок службы, качество торможения на сухом покрытии, управляемость на мокрой дороге и срок службы.

Дополнительные обозначения на шинах

Существуют и дополнительные обозначения, которые производители шин наносят на свои изделия. Как правило, подобная маркировка касается тонкостей эксплуатации покрышки.

Наличие сокращения M&S или Mud и Snow — «грязь и снег» означает, что автошины сконструированы как зимние, но подходят и для всесезонного использования.

All Season — всесезонная автошина, предназначенная для круглогодичного использования.

Rotation — это направленная автошина. Направление вращения колеса указано специальной стрелкой.

При установке автошин, имеющих маркировку Right и Left необходимо неукоснительно придерживаться правила монтажа. То есть, шины Left только слева, а покрышки Right, соответственно, только справа.

Надписи Outside и Inside расшифровываются как Side Facing Out и Side Facing Inwards. Это ассиметричные автошины, при монтаже которых нужно строго придерживаться правил установки. Надпись Outside должна находиться с наружной стороны транспортного средства, а Inside соответственно — с внутренней.

Tubeless — обозначение бескамерной шины.

Tube Type — автошина эксплуатируется исключительно с камерой.

MAX PRESSURE — числовая величина, обозначающая максимально допустимое давление в автошине, измеряется в кПа.

Надписи RAIN, WATER, AQUA означают, что эти конструкция автошин специально сделана для дождливой погоды. Допустимо изображение зонтика.

Обозначения на шине
На боковине шины размещена информация о шине и её характеристиках

Индекс скорости автошин
Индекс скорости указывает на максимальную скорость передвижения

Индекс нагрузки автошин
Индекс нагрузки показывает максимальную нагрузку на колесо

Обод
Внешняя часть колеса — обод — представляет собой цилиндр сложного профиля, предназначенный для установки на нем шины. Эластичные и высокие борта покрышек легковых автомобилей позволяют использовать неразъемные обода – наиболее технологичные, жесткие, обладающие малой массой и легко поддающиеся герметизации.
Обод состоит из закраин (1), полок (2) и ручья (3).

Закраины фиксируют положение шины, ограничивая ее перемещение. Они должны обладать достаточной жесткостью и прочностью, чтобы воспринимать усилия, создаваемые бортами шины, а также нагрузки от монтажного инструмента и от дефектов трассы (при наезде на препятствия, с пробоем).
Полки, на которые шина опирается, выполняют обычно под углом в 5 градусов, что конструктивно улучшает плотность посадки шины.
Для безопасного использования бескамерных шин полки снабжают специальными кольцевыми выступами — подкатами (хампами), имеющими заостренный или округлый профиль. Этот элемент предохраняет борта от соскакивания в ручей при интенсивном повороте или при пониженном давлении накачки (частичной разгерметизации). Подкаты на обеих полках увеличивают безопасность, но затрудняют перебортовку колеса. По этой причине один из парных хампов зачастую имеет несколько меньшую высоту, чем его сосед.
Ручей, облегчающий монтаж и демонтаж шины, исполняют достаточно глубоким. Это, в свою очередь, увеличивает поперечную жесткость обода.
Хотя наиболее технологичным является симметричное расположение ручья, однако чаще всего по компоновочным соображениям его несколько смещают относительно продольной плоскости симметрии наружу. Такая конструкция дает больший простор для размещения тормозных механизмов колеса.

КОНСТРУКЦИЯ ШИНЫ

1. Протектор — сделан из синтетического и природного каучука. Он обеспечивает надёжное сцепление шины с дорожным полотном.
2. Каркас (Бандаж) — сделан из покрытого каучуком нейлона и улучшает способность шины выдерживать высокие скорости, а так же способствует точности изготовления шины.
3. Брекер (Слои стального корда) — изготовлены из высокопрочной стали. Предназначены для улучшения сохранения формы шины, а так же для повышения устойчивости автомобиля.
4. Прокладки из текстильного корда — сделаны из полиэстера и оказывают сопротивление избыточному давлению в шине.
5. Внутренний слой — сделан из бутилкаучука. Служит препятствием для выхода воздуха из внутреннего пространства шины.
6. Бортовые полосы — изготовлены из природного каучука и предназначены для защиты шины от боковых повреждений и внешних воздействий.
7. Крыльевая лента — изготовлена из синтетического каучука. Повышает комфорт езды, улучшает точность управления автомобилем.
8. Кольцевой стержень — сделан из стальной проволоки покрытой каучуком. Служит для надёжного закрепления шины на колёсном диске.
9. Бортовая защитная лента — изготовлена из нейлона. Улучшает стабильность и точность управления.

СОСТАВ ШИНЫ

Конструкция шины содержит различные составные части в разнообразных сочетаниях. Эти составные части отличаются друг от друга в зависимости от типоразмеров шин и их типа (летние или зимние шины).

Ниже они обозначены на взятой в качестве примера шине 205/55 R 16 СontiPremiumContact. Вес изображенной здесь шины составляет 9,3 кг.

1. Каучук (природный и синтетический) — 41%
2. Наполнители (сажа, силикаты, углерод, мел…) — 30%
3. Упрочнители (сталь, район, нейлон) — 15%
4. Размягчители (масла и смолы) — 6%
5. Химикаты для вулканизации (сера, оксид цинка, различные другие химикаты) — 6%
6. Химикаты, предотвращающие старение (против воздействия озона и усталости материала) — 1%
7. Прочие — 1%

По конструкции шины делятся на диагональные, у которых нити корда каркаса и брекера перекрещиваются в смежных слоях, а угол наклона нитей по середине беговой дорожки в каркасе и брекере от 45° до 60°; радиальные, (радиальные шины бывают со съемным протектором) у которых угол наклона нитей корда каркаса 0°, а брекера -не менее 65°. Эти шины имеют каркас с меньшим числом слоев корда, чем у диагональных, мощный брекер чаще металлокордный, что обеспечивает меньшие окружную деформацию шины при качении и проскальзывании протектора в контакте с дорожным покрытием и как следствие радиальные шины имеют меньшие теплообразование и потери на качение, большие сроки службы, максимальную нагрузку и допустимую скорость.

ВИДЫ РИСУНКОВ ПРОТЕКТОРА

дорожный (Д), летние — наиболее распространенные. Их отличают четко выраженные продольные канавки для отвода воды из пятна контакта протектора с дорогой, слабо выраженные поперечные канавки и отсутствие микрорисунка. Кроме того, они имеют обязательный плавный (скругленный) переход от протектора к боковинам. Шины этого типа обеспечивают максимальное сцепление с сухой и мокрой дорогой, обладают максимальной износостойкостью и наилучшим образом приспособлены для скоростной езды. Для движения по грунтовым дорогам (особенно мокрым) и зимой они малопригодны.
всесезонный — хорошо приспособлены для работы на сухом и мокром асфальте, отличаются удовлетворительной приспособленностью к зимним дорогам большим износом, чем летние. Рисунок протектора всесезонной шины более разветвленный, причем элементы рисунка группируются в хорошо различимую «дорожку» и разделены канавками разной ширины; на элементах рисунка — «шашках» — имеются узкие прорези дополнительного микрорисунка. Как правило, на этих шинах маркировка all season, или условные знаки (снежинка или капля).
универсальный (У) — (по отечественной терминологии) предназначены для работы на дорогах любого качества. Причем четкую границу между ними и всесезонными провести бывает довольно трудно. Отличаются они прежде всего более глубоким и разветвленным рисунком протектора. Дело в том, что, под дорогами «любого качества» в СНГ можно понимать 60-80 % всех дорог, включая и бездорожье, поэтому этот тип шин во многом — отечественное изобретение. По западным меркам к универсальным можно отнести шины типа М+S (Mud and Snow — грязь и снег) в варианте с менее расчлененным канавками рисунком протектора, со слабо выраженным микрорисунком или без него. повышенной проходимости (ПП), преимущественно для работы по мягкому грунту.
зимний (З) предназначен для работы на заснеженных и обледенелых дорогах, сцепные качества покрытия которых могут изменяться, в зависимости от ситуации, от минимальных (гладкий лед или каша из снега и воды) до небольших (укатанный снег на морозе). Рисунок протектора таких шин имеет четко выраженные «шашки» от продольных и поперечных канавок значительной глубины. У «шашек» сложный фигурный рельеф для увеличения рабочих боковых поверхностей, а также разветвленный микрорисунок. Зимние шины также обозначаются индексом M+S. Зачастую они имеют строго определенное направление движения (указано стрелкой).
карьерный (Кар) — для работы карьерах, лесозаготовках и т. п.

Шины могут быть с постоянным или регулируемым давлением.

Шины выпускаются в обычном исполнении, тропическом и северном.