На данный момент водители в основном воспринимают как данность, что шины во всех отношениях довольно долговечны. Некоторые бренды и стили могут работать лучше, чем другие, и есть хорошие и плохие продавцы шин, у которых можно купить шины, но общепризнано, что резина для шин как материал прослужит какое-то время. Что касается того, почему это так, исследователи до недавнего времени не могли с уверенностью ответить на этот вопрос. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, впечатляющую прочность и жесткость шин можно объяснить свойством, называемым коэффициентом Пуассона.
С точки зрения непрофессионала, это принцип, согласно которому, когда что-то тянется по оси X, оно деформируется по оси Y, и наоборот. Подумайте о том, как резинка становится тоньше посередине, если ее потянуть с обеих сторон. Если применить это к шинам, то они состоят из резины и материала, называемого углеродной сажей, порошкообразной формы углерода, которая придает им черный цвет. Но что еще более важно, его микрочастицы связываются с микрочастицами каучука, образуя агрегаты. Эти агрегаты затем объединяются на микроскопическом уровне, образуя структурные сети, армирующие резину шины. Такое усиление цепочки частиц предотвращает истончение резины при растяжении, эффективно заставляя ее противостоять естественной склонности к деформации. Результатом является структурное упрочнение, которое изменяет коэффициент Пуассона материала, делая его более чем способным выдерживать нагрузки современных дорог.
Очевидно, что технический углерод является ключевым элементом, обеспечивающим долговечность автомобильных шин. Как оказалось, эта добавка необходима для защиты резины внутри шин от износа во многих отношениях.
Технический углерод имеет решающее значение для долговечности шин.
Все производимые шины содержат технический углерод. Без него шины не смогли бы выдержать давление автомобилей, шасси самолетов и других видов транспорта. Как оказалось, это важно не только для того, чтобы придать шинам черный цвет и сделать их достаточно прочными, чтобы выдерживать вес различных транспортных средств, но и для того, чтобы водителям не приходилось заменять их преждевременно.
Технический углерод необходим для того, чтобы шины прослужили десятки тысяч миль по дороге, поскольку исследования показали, что шины без технического углерода, скорее всего, выйдут из строя примерно через 5000 миль или около того. Во-первых, материал отводит тепло от протектора и пояса шины, значительно снижая перегрев и износ во время движения. Точно так же технический углерод полезен для защиты от солнечных ультрафиолетовых лучей, которые могут способствовать разрушению шин. Кроме того, в целях безопасности водителя технический углерод увеличивает проводимость шины, снижая вероятность статического шока, вызванного накоплением электрического заряда.
Самые долговечные автомобильные шины, представленные в настоящее время на рынке, обязаны своим отличием углеродной саже. В то же время структура, форма и долговечность шины — это нечто большее, чем просто этот отдельный элемент.
Углеродная сажа — всего лишь один заметный игрок в производстве шин.
Каким бы важным ни был технический углерод для поддержания прочности и долговечности шин, он не работает сам по себе. Процесс изготовления шин включает в себя множество этапов, помимо смешивания химикатов с резиновой смесью и придания ей формы круга. Фактически, для разных шин требуются разные материалы, помимо резины и технического углерода, а также разные процентные соотношения, чтобы они могли достичь конкретных целей по дорожным характеристикам. В состав большинства шин также входят полиэфирные материалы, металлические тросы и хлопковый корд для придания структуры, прочности и вентиляции во время изготовления. Как только все это будет объединено, начнется процесс создания слоев и сборки шины.
Созданные слои тщательно соединяются вместе. Во-первых, это резиновые борта со стальными тросами, которые помогают удерживать шину на ободе автомобиля. Еще есть резиновый внутренний вкладыш, который предназначен для защиты от лишнего воздуха и влаги и удерживает борт с обеих сторон шины. Затем боковины накатываются на герметичные борта, в то время как отдельный слой резины, усиленный стальным кордом, оборачивается слоями покрышки. Эти тонкие резиновые камеры обеспечивают прочность и грузоподъемность шины. Порции сведены и спрессованы, но это еще не все. Будущая шина пропаривается и прессуется, придавая ей окончательную форму и рисунок протектора.
Очевидно, что многое уходит на то, чтобы сделать шину прочной и эффективной на дороге. Однако без сажи все эти наслоения, прессование и армирование не были бы такими эффективными.
