Натуральный и синтетический каучук в шинах: какой важнее 🧐

Продолжая серию публикаций на “горячие” темы шинной отрасли, которые мы обсуждаем с экспертами фирм-производителей, сегодня просто и понятно о роли натурального и синтетического каучука в производстве автомобильных шин.

Почему натуральный каучук необходим в шинах, и как он влияет на стоимость авторезины? В чём принципиальные отличия натурального сырья от синтетического, и сможет ли синтетика полностью заменить органику? Эти вопросы мы обговорили с менеджером по обучению и техническому маркетингу Pirelli Tyre Russia Георгием Божедомовым.

НАТУРАЛЬНЫЙ КАУЧУК

Многим наверняка известно, что натуральный каучук (НК), применяемый в производстве резины, долгое время был единственным материалом, который использовался для производства шин в колесной технике. Этот полимер растительного происхождения содержится в млечном соке (смоле) каучуконосных растений и по сей день добывается из деревьев бразильской гевеи, произрастающих в тропических странах Южной Америки, Юго-Восточной Азии и Африки.

По многим важным причинам НК до сих пор используют в производстве большинство шинных компаний, в том числе и Pirelli. По словам Георгия, основными поставщиками натурального каучука для шинников являются Бразилия, Вьетнам, Таиланд, Индонезия и Малайзия, на которую приходится свыше 40% мировой добычи. Исключительно для производства шин используется около 60% поставляемого НК в мире.

– К резине в шинах существуют строгие и определённые требования. Она не просто должна тянуться. Есть ещё понятия, вязкости, упругости, жёсткости, прочности, гистерезиса (свойство мгновенного отклика) и много других характеристик. Именно благодаря использованию натурального каучука шинники закрывают часть вопросов по необходимому функционалу резиновой смеси, – отмечает эксперт Pirelli.

В частности, НК обладает великолепными физико-механическими характеристиками благодаря своей когезии – межмолекулярным взаимосвязям, которые у этого природного материала очень высокие, а также высокой молекулярной массе и наличию специфических примесей. Поэтому НК часто используется в армирующей структуре: обрезинивание брекерных кордов, каркасов и т.д. Его основная задача – прочностная целостность.

– Ещё один важный момент: после необходимой обработки натуральный каучук приобретает более широкий функциональный диапазон. Главное, резины на основе НК получают низкую температуру стеклования. Простыми словами, материалы с ним не “дубеют” на морозе, сохраняя лучшую эластичность и пластичность.

Резиновые смеси с использованием НК характеризуются не только хорошей эластичностью и морозоустойчивостью, но и износостойкостью, водонепроницаемостью и высокими динамическими свойствами.

ВЛИЯНИЕ НА СТОИМОСТЬ

– Природный каучук добывается сугубо в определённых, дальних регионах мира, что требует достаточно длинного логистического плеча. И такая логистика затратна, поэтому НК – один из самых дорогих полимерных материалов в составе шины.

Помимо сложной логистики НК всегда требует дополнительной обработки, так как при получении от поставщика он ещё не обладает всеми необходимыми свойствами, которые требуются для формулы резиновой смеси. Чтобы добиться нужных свойств, его подвергают декристаллизации при определённых температурах, обрабатывают и добавляют различные ингредиенты. Это тоже влияет на удорожание шин.

Наш собеседник отмечает, что при добыче НК одно из ключевых требований таких крупных шинных производителей, как Pirelli, – бережное отношение к экосистеме, сохранение плантаций, поддержка фермеров, местных хозяйств и максимально прозрачная цепочка поставок.

Учитывая это и беря во внимание развитое промышленное производство синтетического каучука, можно утверждать, что мировой рынок сегодня не испытывает особого дефицита натурального сырья, хотя стоит оно всё же дороже синтетического аналога.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК

В 20-х годах XX века, не желая зависеть от дорогого импорта натурального каучука и помня печальный опыт Германии, которую в Первую мировую войну страны Антанты изолировали от поставок НК, СССР одним из первых в мире разработал получение каучука синтетическим путём. Так в 1930 году в Советском Союзе был запущен первый опытный завод по производству синтетического каучука (СК) на основе технологии русского химика Сергея Лебедева.

– В СССР, а затем и в России были вынуждены заменять натуральный каучук синтетическим полиизопреновым каучуком, пока НК окончательно не пришёл в страну, – поясняет Георгий Божедомов. – Но искусственные аналоги всё же не могут на 100% заменить биологическое сырьё, потому что имеют обычно более низкую молекулярную массу и не содержат ценных природных примесей.

С одной стороны, по физико-механическим свойствам и температурному диапазону использования природный каучук вне конкуренции. С другой, если резина на основе НК эластична, прочна, устойчива к морозам и износу, то стойкость к воздействию растворителей и масел, а также к высоким температурам у неё всё же хромает.

Нужно учитывать, что синтетика создаётся путём манипуляций с мономерами: бутадиеном, стиролом, изопреном и т.п. Видов синтетического каучука сегодня – десятки, а может и сотни. Они имеют не только разные названия, но и различные маркировки поколений.

– Во многие СК добавляются определённые присадки, поэтому в них палитра разнообразия свойств значительно богаче: какие-то более устойчивы к износу и атмосферному воздействию, другие будут поэластичнее, третьи – хорошие адгезаторы, скрепляющие между собой разные слои шины.

Основной плюс синтетических каучуков – то, что они обладают лучшими характеристиками при нагреве во время эксплуатации (особенно бутадиен-стирольные СК), т.е. очень устойчивы к высоким температурам. Кроме того, некоторые СК образуют молекулярные связи, позволяющие шине получать пониженное сопротивление качению и улучшенное сцепление с мокрым покрытием. Резиновая смесь на основе СК становится более жесткой на поверхности, что и даёт преимущество в этих важных сегодня характеристиках шин. В свою очередь, вязкая и более эластичная смесь только повышает сопротивление качению.

– Известно, что сегодня Россия производит большинство видов синтетических каучуков, что в какой-то мере позволяет компании Pirelli иметь быстрый доступ к СК с разнообразными свойствами.

Несмотря на мировое снижение производства шин, потребность в синтетическом каучуке только растёт. По данным Росстата, уже в мае 2023 года производство СК в России достигло 146 тыс. тонн, что на 22% выше показателей за аналогичный период прошлого года и даже на 13% лучше мая 2021 года.

КАКОЙ И ДЛЯ КАКИХ ШИН

Исходя из тех или иных преимуществ натурального и синтетических каучуков, можно понять в каких шинах больше применяется один или другой.

Что касается процентного соотношения НК и СК в автомобильной резине, то у всех производителей оно разное, в зависимости от модели, и никто об этом не распространяется в силу коммерческих секретов. Но, как правило, у многих в составе зимней резины преобладает натуральный каучук, а в летних шинах подавляющий процент – это синтетика.

Хоть наука не стоит на месте, и уже разрабатываются синтетические аналоги, близкие к натуральному каучуку, всё же пока шинная индустрия не может обойтись без биологической органики. В определённой степени для кого-то это стало стратегическим преимуществом.

С другой стороны, такая ситуация благоприятствует дальнейшему прогрессу химической промышленности, что рано или поздно приведёт к созданию искусственного материала, способного превзойти натуральный каучук по всем направлениям.

✋Подписывайтесь на блог и делитесь публикацией. У нас ещё много интересного!😉