Состав зимней резины: Состав шин. Из чего делают шины?

Содержание

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.

Из чего делают шины для автомобиля

Расскажем из чего делают шины для автомобиля и какие компоненты используют. Хотя рецептуры приготовления для производства некоторых шин держатся в секрете, основные компоненты состава известны.

Процесс изготовления шины

Он включает четыре этапа:

Производство автомобильной шины начинается с приготовления резиновых смесей. Рецептура зависит от назначения покрышки и может включать до 20 химикатов — от серы и технического углерода и до каучука — натурального и/или синтетического.

Создаётся протекторная заготовка для шины. Получается профилированная резиновая лента, которая после охлаждения водой разрезается на заготовки по размеру шины. Скелет шины (каркас и брекер) — изготавливаются из слоёв обрезиненного текстиля или высокопрочного металлокорда. Прорезиненное полотно раскраивается под определённым углом на полосы различной ширины в зависимости от размера шины.

Важным элементом шины является борт — это нерастяжимая, жёсткая часть шины, с помощью которой она крепится на ободе колеса. Основная часть борта — крыло, которое изготавливается из множества витков обрезиненной бортовой проволоки.

Все детали шины соединяются в единое целое. На сборочный барабан последовательно накладываются слои каркаса, борт, по центру каркаса протектор с боковинами. Для легковых шин протектор относительно расширен и заменяет собой боковину. Это повышает точность сборки и снижает количество операций в производстве шин.
Процесс вулканизации. Собранная шина помещается в пресс-форму вулканизатора. Внутрь шины под высоким давлением подаётся пар или перегретая (200°C) вода. Под давлением по боковинам и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придаёт резине эластичность и прочность.

Химический состав

Главным материалом является резина. Она бывает разной и может изготавливаться из синтетического или натурального каучука. Наиболее часто встречаются шины изготовленные из синтетического каучука, т.к. он прост в разработке, намного дешевле и по качестве не уступает натуральному каучуку.

Натуральный каучук изготавливается из высушенного сока (латекса) бразильской гевеи, а также содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. В производстве его используют мало, т.к. он обходится слишком дорого. А современная скоростная шина состоит из синтетического каучука, производимого из нефти.

Встречаются несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои особенности и назначение.

В зимние колёса некоторые производители добавляют натуральный каучук и силику — это способствует эластичности при низких температурах.

Второй по количественным показателям – углерод технический (сажа). На его долю приходится примерно 30% всей смеси и он придаёт шине её специфичный цвет. Для чего используется углерод? Это скрепляющий компонент смеси (влияющий на износостойкость), действующий на молекулярном уровне. Без использования сажи покрышки были бы недолговечными, непрочными и отличались бы повышенным износом протектора.

Вместо технического углерода используется сера. Но выбор компонента – вопрос стоимости. С технологической точки зрения разница невелика. Эта добавка — вулканизирующий агент. Они связывают молекулы полимера «мостиками» с образованием пространственной сетки. Пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.

Кремниевая кислота используется в качестве замены сажи из ограниченного доступа к источникам природного газа в Европе.

Она не обеспечивает высокую прочность, как сажа, но улучшает сцепление шины с мокрой поверхностью дороги. Так же она меньше вытирается из резины при эксплуатации покрышки. Это свойство менее пагубно для экологии. Чёрный налёт на дорогах — технический углерод, вытертый из шин. В рекламе покрышки с использованием кремниевой кислоты называются «зелёными».

Какие бывают добавки

В качестве добавок для приготовления компаундов применяются различные масла и смолы. Они выполняют смягчающую функцию, что особенно важно при производстве зимней резины. Они обозначаются как мягчители и служат в качестве вспомогательных материалов. От достигнутой жёсткости резиновой смеси во многом зависят ездовые свойства и износостойкость шины.

Вулканизационные активаторы, такие как оксид цинка и стеариновые кислоты, а также ускорители инициируют и регулируют процесс вулканизации в горячей форме (под давлением и при нагреве) и направляют реакцию взаимодействия вулканизующих агентов с каучуком в сторону получения пространственной сетки между молекулами полимера.

Факт присутствия в резине крахмала кукурузы, оливкового масла, активированного угля или других добавок, на которых делается реклама — ничего не значит. Их в составе шины может составлять менее 1 процента. Важно изобрести, а потом воспроизвести рецепт, который бы с применением этих компонентов обеспечил превосходные характеристики. Это удается не всем производителям.

Новая маркировка шин по шумности и качению

Все автомобильные шины изготавливаются из резины или других материалов, но с добавлением каучука. У производителей имеется свой оптимальный химический состав, который определяет различные характеристики. Одна фирма делает упор на срок службы, другая — на динамику авто, а третья — поведение на мокрой дороге. Они определяют цену и качество покрышки.

Наука о зимних шинах и их работе

Эта статья была опубликована более 6 лет назад. Некоторая информация может быть устаревшей.

Всесезонные шины — плохой компромисс. На снегу, льду или холодном асфальте тормозной путь автомобиля с зимними шинами может быть на 30–40 % короче, чем у автомобиля с всесезонными шинами. Поскольку сила столкновения увеличивается пропорционально квадрату скорости удара, это может быть разницей между жизнью и смертью.

Несмотря на то, что вы обращаете внимание на протекторы, самой важной частью зимней шины на самом деле является ее резиновая смесь , разработанная таким образом, чтобы сохранять мягкость при отрицательных температурах. Подобно геккону, карабкающемуся по листу стекла, шина прилипает к дороге, приспосабливаясь к мельчайшим несовершенствам. Мягкие резиновые протекторы зимней шины могут растягиваться и оборачиваться вокруг мельчайших выступов на холодном асфальте или даже на кажущемся идеально гладким льду. Летние шины, предназначенные для эксплуатации при теплых температурах, твердеют при понижении температуры. Всесезонные шины, которые должны быть рассчитаны на круглогодичное использование, не могут сравниться с зимними шинами при низких температурах.

Зимние шины премиум-класса работают лучше, чем базовые модели. Вы платите за новейшие технологии резины и дизайн протектора. Вы получаете сцепление, которое может быть на 15% лучше, чем у зимних шин эконом-класса. Если вы хотите увидеть разницу между разными классами зимней резины, отправляйтесь на ледовую гонку. «Все водители с шинами премиум-класса впереди», — говорит гонщик из Онтарио и инструктор по зимнему вождению Ян Лоу. «Никакого сравнения».

Дело в температуре, а не в снеге. Зимние шины следует устанавливать, когда предполагается, что температура упадет до 7°С или ниже. При понижении температуры резина летних и всесезонных шин становится негибкой, что снижает сцепление с дорогой. Следите за термометром и руководствуйтесь здравым смыслом, потому что никто точно не скажет, когда надевать зимние шины (если только вы не живете в Квебеке, где по закону ваш автомобиль должен быть оснащен зимними шинами в период с 15 декабря по 15 марта).

Зимние шины должны быть уже летних моделей. Эксперты рекомендуют уменьшить размер на один или два размера при установке зимних шин. Например, если ваш автомобиль поставлялся с летними шинами шириной 215 мм, ваши зимние шины должны быть размером 205 мм или 195 мм. Уменьшение ширины шины увеличивает давление, которое она оказывает на поверхность под ней — это помогает шине рассекать снег и уменьшает аквапланирование.

Зимние шины предназначены для движения по воде. Когда шина давит на снег или лед, ее верхний слой тает, образуя тонкую водяную пленку (то же явление, что и при скольжении коньков по катку). Если вода не будет удалена из области перед колесом, автомобиль будет аквапланировать. Вот почему зимние шины покрыты канавками (включая крошечные каналы, известные как «ламели»), которые отводят воду в стороны, позволяя шине оставаться в контакте с поверхностью.

Полный привод помогает вам разгоняться, а не останавливаться. На скользком покрытии автомобили с четырьмя ведущими колесами разгоняются лучше, чем автомобили с приводом на два колеса. Но их возможности прохождения поворотов и торможения мало чем отличаются от полноприводной модели. Когда вы пытаетесь остановиться или повернуть, ограничения определяются сцепными свойствами ваших шин, а не количеством ведущих колес.

Черный лед — это не смертный приговор. Хорошие зимние шины могут прилипать к блестящему льду, но только в том случае, если они находятся в пределах своего сцепления с дорогой. Если ваша машина начинает скользить, смотрите прямо на дорогу, туда, куда вам нужно ехать, и слегка держите руль. По мере того, как автомобиль замедляется, вы постепенно восстанавливаете контроль, поскольку резина в ваших шинах начинает сцепляться с неровностями поверхности на льду. Низкая скорость и мягкие управляющие воздействия сохранят сцепление с дорогой.

За последнее десятилетие эксплуатационные характеристики зимних шин были значительно улучшены за счет передовых резиновых смесей , которые позволяют разработчикам делать шины мягче, не жертвуя другими важными свойствами, включая износ и накопление тепла при повышении температуры. Крупные производители тратят много денег на исследования и разработки. Яап Леендертсе, менеджер по платформе зимних шин Pirelli в Милане, Италия, сказал мне, что компания разработала более 300 компаундов в постоянном поиске идеальной зимней шины.

Раньше зимние шины поставлялись с глубоким агрессивным протектором, предназначенным для гребли по глубокому снегу. Это приводило к шумной езде и снижению устойчивости, поскольку гусеницы прогибались при ускорении, торможении и нагрузках на поворотах. Современная технология зимних шин фокусируется на более мелком протекторе с близко расположенными канавками, которые уносят водяную пленку, образующуюся, когда шина давит на лед или снег.

Несмотря на то, что испытания позволяют легко увидеть преимущества зимних шин (вы останавливаетесь быстрее), технология, лежащая в их основе, обманчиво сложна. Разработчики шин должны учитывать длинный список факторов, в том числе стабильность протектора и гистерезис (процесс, при котором выделяется тепло, поскольку шина неоднократно деформируется и восстанавливается при вращении под весом автомобиля).

Мы переработали раздел «Движение» — взгляните

Чем отличаются зимние шины и почему они важны Рисунок протектора — это все равно, что думать, что единственная разница между Lamborghini и Subaru — это то, как открываются двери. И так же, как ограниченное влияние дверей-ножниц на максимальную скорость Aventador, рисунок протектора на самом деле играет меньшую роль в характеристиках шины.

Важно то, что состав шины (резина, силикон и пластик) и конструкция шины (то, как состав смешивается со стальным переплетением) действительно имеют значение. Максимальное сцепление шины с дорогой зависит от того, насколько хорошо резина может врезаться в дорожное покрытие. И точно так же, как летняя шина с высокими эксплуатационными характеристиками лучше всего работает в жару, зимние шины лучше всего работают в холодную погоду.

История по теме

Школа зимнего вождения Mercedes-AMG — это ледяной рай

Несмотря на то, что небольшие блоки в рисунке протектора зимней шины действительно помогают поглощать снег, гораздо важнее то, что резина шины остается мягкой, эластичной и податливой при температурах ниже нуля. Летние шины и даже всесезонная резина становятся твердыми — можно сказать, замерзшими — и теряют эффективность. Это означает, что даже в сухих условиях у вас будет больше сцепления при торможении и повороте в холодную погоду с зимними шинами.

Насколько холод достаточно холоден, чтобы оправдать использование зимней резины? Менеджер по информации и тестированию шин Tire Rack Ти Джей Кэмпбелл говорит об этом так: «Если вы регулярно видите свое дыхание, вам, вероятно, следует использовать зимние шины. Это хорошее практическое правило».

Если вы живете в снежном поясе, вы обычно говорите между поздней осенью и ранней весной. Или, как говорит Кэмпбелл, «для нашей области, в целом, мы говорим от Дня Благодарения до Дня налогообложения».