Для чего производители добавляют кремнезем в резиновые смеси своих шин
Диоксид кремния применяется в качестве наполнителя во многих отраслях, и, к примеру, в строительной отрасли он используется при производстве бетона и кирпича. В основном его получают из кварцевого песка, однако изготавливаемый таким образом кристаллический кремнезем непригоден для использования в производстве шин, и вместо него компании закупают технически обработанную «аморфную» силику, и этот материал начал использоваться в индустрии относительно недавно.
В середине 1990-х Continental стала одним из первых шинных производителей, осознавших потенциал кремнезема как наполнителя для резиновых смесей. В начале того десятилетия компания провела первые эксперименты, которые оказались крайне многообещающими. Свойства материала активируются в процессе резиносмешения, когда кремнезем реагирует с силаном, выступающим в роли связующего агента. На следующем этапе, то есть во время вулканизации, резиновая смесь подвергается давлению при температурах от 120 до 160°C, а благодаря специальным пресс-формам шина приобретает свою форму. Для превращения смеси полимеров и силики в эластичную резину используется сера, которая образует мостики между длинноцепочечными молекулярными нитями каучука в ходе вулканизации. В то же время кремнезем при взаимодействии с силаном образует дополнительные связи, создавая очень прочную сеть молекул каучука, что улучшает такие свойства шин, как сцепление на мокрой дороге, устойчивость к истиранию и топливная экономичность. В то же время шины также лучше выдерживают экстремальные нагрузки.
«Добавление силики в резиновые смеси стало революцией в шинной отрасли, позволив нам почти вдвое сократить тормозные пути на мокрой дороге, — говорит профессор Буркхард Вис, который в 1990-х годах разрабатывал первые шины с содержанием кремнезема, а сейчас возглавляет отдел прикладных исследований и инноваций Continental. — Силика также уменьшает вред окружающей среде, так как снижает сопротивление качению, увеличивая дальность хода электрокаров и сокращая расход топлива автомобилей с ДВС».
Первые дорожные тесты шин, изготовленных с применением нового наполнителя, в 1994 году продемонстрировали очень существенный рост эффективности торможения на мокром покрытии и снижение сопротивления качению в сравнении с шинами, произведенными только с применением техуглерода. Год спустя Continental впервые использовала силику в производстве серийной шины, которой стала Continental ContiEcoContact CP, а в 1996-м на рынок вышла ContiWinterContact TS 770, первая зимняя шина с кремнеземом в составе.
«В сочетании с использованием пассивных средств безопасности, таких как антиблокировочная тормозная система и ремни безопасности, внедрение силики помогло значительно сократить количество жертв на дорогах», — отмечает Вис.
Сейчас разработчики шинных компаний работают над тем, чтобы сделать силику, как и другие используемые материалы, более экологичной, и одним из источников сырья стала зола рисовой шелухи, позволяющая получать кремнезем с необходимыми свойствами. Рисовая шелуха — это побочный продукт производства риса, который нельзя использовать в качестве пищи или корма для животных. При этом, изготовление силики из золы рисовой шелухи более энергоэффективно по сравнению с получением ее из традиционного сырья, такого как кварцевый песок. Сейчас «зеленая» силика уже применяется при изготовлении автомобильных шин, таких как Continental UltraContact NXT, являющаяся самым экологичным продуктом от немецкого концерна на сегодняшний день.