Автор: И. Л. ШМУРАК

Доктор технических наук И. Л. ШМУРАК, заведующий сектором Федерального государственного унитарного предприятия "Научно-исследовательский институт шинной промышленности"

Велосипед, мотоцикл, автомобиль и даже самолет (за исключением амфибий) нельзя представить без шин. Пневматические, они обеспечивают колесам всех машин сцепление с дорогой, смягчают удары и толчки. Так было всегда и, вероятно, будет еще долго. Но относительно недавно экологи забили тревогу: оказалось, данные изделия в традиционном виде опасны для окружающей среды.

Отрицательное воздействие шин на воздух, почву, растения, животных и людей обусловлено их сопротивлением качению, которое, в свою очередь, определяет расход топлива двигателем и, следовательно, количество выбрасываемых в атмосферу выхлопных газов, содержащих такие опасные для биоты компоненты, как свинец, углеводороды, сернистый, углекислый, угарный газы и т.д. Вместе с тем при движении машин их резиновая "обувка" стирается о дорожное покрытие. При этом выделяются твердые высокодисперсные продукты и вредные для здоровья человека газообразные вещества. Последние могут отщепляться и когда шина находится в состоянии покоя.

Было выявлено: основной вклад в перечисленные негативные явления вносит протектор - наружный резиновый слой покрышки. На его долю у легковых машин приходится 35- 50, у грузовых - 50 - 70% сопротивления шины качению и практически весь объем продуктов их стирания. Для создания, образно говоря, "зеленой" шины необходимо было решить две задачи: всемерно снижать первый показатель, одновременно повышая износостойкость протекторной резины и снижая выделения из нее. И, как оказалось, это - не фантастика. Сопротивление качению, как таковое, обусловлено динамическим гистерезисом*, приводящим к механическим потерям и образованию тепла при циклическом нагружении шины. Отсюда следует вывод: для снижения потерь по этой причине протекторы надо делать из соответствующих материалов, манипулируя в них сочетанием технического углерода с коллоидным диоксидом кремния (КДК). Опыты показали: замена 45 - 75% первого из них на второй снижает гистерезисные потери на 30 - 50%. Правда, непременным условием получения таких результатов является дезагрегация частиц КДК и взаимодействие между их поверхностями и каучуком резиновой смеси. Для чего в последнюю вводят специальные добавки. Наиболее распространенный из них Si-69 (или А-1289). Этоксисилановые группы этих веществ вступают в реакцию с силанольными на поверхности КДК. В процессе вулканизации резины тетрасульфидные связи добавок разрушаются, образующиеся при этом свободные радикалы* присоединяются к серной сетке, что способствует дезагрегации частиц КДК и образованию прочной связи между ними и каучуком. Кстати, все это положительно влияет или не отражается на степени упругости, прочности, износостойкости и сцеплении протектора шины с дорогой.

К сожалению, продукт Si-69 стоит очень дорого. Вот почему химики пытаются уменьшить его расход. Один из способов, по мнению сотрудников нашего института Ю. В. Азаровой и др., - распыление этого соединения в псевдоожиженном слое КДК. К близкому результату, как показали О. В. Сигов и его коллеги (Воронежский филиал Федерального института синтетического каучука), приводит модификация бутадиеновых или бутадиенстирольных каучуков** путем полимеризации их в растворе с применением замещенных

* Гистерезис - запаздывание изменения физической величины, характеризующей состояние тела, когда оно определяется внешними условиями в данный и предшествующие моменты времени (прим. ред.).

* Свободные радикалы - химические соединения с неспаренным электроном, а потому очень реакционноспособные (прим. ред.).

** Синтетические каучуки, впервые полученные в 1932 г. по способу академика С. В. Лебедева (прим. ред.).

стр. 50

литийорганических катализаторов или полимеризацией в водной среде с использованием реакционноспособных мономеров. Из таких каучуков особый интерес представляет сополимер бутадиена, стирола и метил-метакрилата, придающий резинам, как установили Н. Л. Сахновский и др., высокую износостойкость и выносливость к усталости по сравнению с обычными бутадиенстиролъными каучуками.

И еще. Снизить сопротивление качению шины можно, уменьшая ее массу. Нам представляется, что в этом смысле наиболее перспективно применение не традиционного корда (силовой элемент в виде крученых нитей, размещенных в шине от борта к борту под углом 90 к экватору параллельно друг другу и придающих ей прочность, гибкость и упругость), а изготовленного из высокопрочного капронового волокна. При одинаковой прочности с серийным новинка имеет меньший диаметр, а значит, и массу, к тому же ведет к уменьшению толщины охватывающего слоя резины и, следовательно, массы шины. Другой вариант того же подхода - высокопрочные капроновые нити такого же диаметра, как и серийные. Они позволяют уменьшить число слоев корда в каркасе шины, а стало быть, значительно понизить ее массу. Наиболее загрязняют окружающую среду выделяющиеся из шин амины - продукт превращений ускорителей вулканизации. Попадая в атмосферу, они соединяются с находящимися в ней оксидами азота, образуя канцерогены. Для снижения их количества О. В. Сигов и другие специалисты из Воронежа предложили каучуки, не генерирующие летучие вещества, а в нашем институте разработали протекторные резины на их основе.

Есть и другие способы исключить выделение аминов. Это применение ускорителей вулканизации, не отщепляющих соединяющиеся с оксидами азота амины, а также упомянутого сополимера бутадиена, стирола и метилметакрилата. Фрагменты последнего способны связывать амины, выделяющиеся из ускорителей вулканизации.

Итак, экологически чистая шина становится реальностью. Скажем, во Франции стали хорошо известны изделия фирмы Michelin - ими уже оборудованы многие машины.

Permanent link to this publication: