В настоящее время уже не найти человека, который бы не знал, для чего предназначены шины на автомобилях. Но не все знают, что такими автопокрышки стали относительно недавно. Чтобы проследить историю автомобильных шин, необходимо вернуться практически на полтора века назад в историю.

Первые резиновые шины появились в середине 19-го века, почти сразу после изобретения Чарльзом Гудиером процесса получения резины из каучука. Изначально подобные шины представляли собой деревянные колеса, на которые надевали обод из сплошного резинового слоя. Литые резиновые шины были прорывом в обеспечении плавности езды, позволяя немножко смягчить поездку, поглощая удары от неровностей на дороге. Однако, хоть использование литых резиновых шин позволило уменьшить тряску и вибрацию, все равно поездка на транспортном средстве с такими колесами была далека от комфортной.

Считается, что идея использовать прослойку воздуха для смягчения ударов и для уменьшения трения качения пришла в голову шотландскому инженеру Роберту Томсону, получившему 10 декабря 1845 года патент на изобретение «усовершенствованного колеса для повозок и других передвигающихся объектов».

«Усовершенствованное колесо» Томсона состояло из деревянного обода, обитого металлическим обручем, на который при помощи болтов прикручивалось наружное покрытие из кожи. С внешней стороны куски кожи скреплялись с помощью заклепок. Внутри образовавшейся кожаной трубы помещался прообраз современной камеры, только у Томсона она была сделана из парусины, пропитанной резиновой смесью.

Томсон даже провел испытания, которые показали, что применение «воздушного колеса» позволяет существенно уменьшить силу, необходимую для передвижения экипажа. Подобные колеса Томсон предполагал использовать на каретах, особо отмечая, что карета теперь может двигаться особенно плавно и что она, благодаря использованию воздушных шин, выглядит будто парящей над землей. Свои результаты испытаний Роберт Томсон опубликовал 27 марта 1849 года в журнале «Mechanics Magazine», приложив подробные рисунки и описание своего изобретения.

Однако никого данное изобретение не заинтересовало, и производство «воздушных колес» так и не было начато.

Повторно пневматическая шина была изобретена в 1888 году Джоном Бойд Данлопом в Ирландии. Первое пневматическое колесо Данлопа состояло из накачанного воздухом куска садового шланга, надетого на обод колеса детского велосипеда его сына. Шланг прикреплялся к ободу при помощи намотанной ленты из прорезиненной парусины. Чтобы предотвратить быстрое истирание ленты об дорожную поверхность, Данлоп прикрепил кусок плотной резиновой ленты поверх намотанной парусиновой ленты.

В 1889 году была проведена гонка на велосипедах, на которой победу одержал гонщик, использовавший на своем велосипеде необычную для всех шину — с пневматической камерой.

Поняв перспективность своего изобретения, Джон Данлоп открыл в 1889 году мастерскую по производству пневматических велосипедных шин - «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». Сейчас эта компания выросла из маленькой мастерской в международную корпорацию «Данлоп».

Однако в том виде пневматическую шину нельзя было использовать на автомобилях. Кроме того, шина была несъемной, что доставляло большие неудобства при эксплуатации. Спустя совсем небольшое время, в 1890 году, была решена проблема с адаптацией шины для монтажа на автомобилях. Инженер Кингстон Уэлтч предложил новую схему для колеса: покрышки делались съемными, отдельными от камеры. В края покрышки вставлялась металлическая проволока для прочности. Благодаря углублению камера лучше фиксировалась на ободе. Для исключения соскальзывания покрышки с обода его края выступали и удерживали бока шины.

В этом же году были разработаны способы относительно удобного монтажа и демонтажа шины. Начало использования пневматических шин на автомобилях уже было делом времени. Оставалось лишь адаптировать конструкцию для использования на автомобилях с их высокими (для того времени) скоростями и большими нагрузками на колеса.

Первыми автомобильные пневматические шины начали выпускать два брата-француза Андре и Эдуард Мишлен, представив их в 1895 году перед гонкой «Париж - Бордо». У братьев уже был опыт изготовления шин для велосипедов. Автомобильные шины они сделали специально к данной гонке. В наши дни фамилию братьев знает уже практически каждый - компания «Мишлен» выросла в корпорацию международного масштаба.

Благодаря использованию пневматических шин у автомобилей увеличилась плавность движения и проходимость, поездка по неровной дороге перестала быть столь неприятной. Однако всеобщему распространению подобных шин мешала их капризность в эксплуатации, а также сложности при монтаже и демонтаже. Потому цельнорезиновые и пневматические шины производились параллельно.

Дальнейшие изыскания инженеров по улучшению пневмошин были направлены на устранение вышеуказанных недостатков. Вскоре в шины стали внедрять специальные полосы из различных упрочняющих материалов - кордов, которые увеличивали срок службы и неприхотливость покрышки. Существенно ускорило монтаж/демонтаж колес появление специальных монтажных станков. Кроме всего прочего, сами колеса стали съемными. Теперь они крепились к ступицам при помощи нескольких болтов.

Вскоре прочность пневматических шин стала достаточной для использования их на грузовых автомобилях. Количество выпущенных шин уже насчитывалось миллионами.

Для улучшения управляемости разрабатывались различные рисунки протектора, производились изыскания с различными составами резиновой смеси. Для уменьшения зависимости от стран-поставщиков натурального каучука, используемого для изготовления резины, был разработан синтетический каучук. Это позволило снизить себестоимость шин, а также стабилизировать химический состав резины, что позволяло добиться постоянства химических и физических характеристик для каждой шины в серии.

Химические компании принимали активное участие в улучшении качества шин не только подбором новых добавок для резины, но и поиском лучшего материала для корда. Изначально корд изготавливался из текстиля, но он обладал низкой прочностью, из-за чего были нередки случаи разрывов шин. Инженеры компаний стали экспериментировать с синтетическими материалами – новейшими вискозой и нейлоном. Использование данных материалов позволило значительно увеличить прочностные характеристики шин. Теперь случаи взрывов шин стали совсем редким явлением.

В середине 20-го века компания «Мишлен» разработала совершенно новый тип шин: нити корда изготавливались из металла и располагались радиально - от борта до борта. Шины с таким типом корда получили название радиальных. Применение радиального корда позволило в несколько раз увеличить прочность и срок службы шины при той же массе. Или же, сохраняя прежние прочностные и скоростные характеристики, иметь гораздо меньшую массу.

При всех своих достоинствах традиционная шина с камерой обладает одним существенным недостатком - при проколе она практически мгновенно сдувается и движение становится невозможным. Для избавления от этого недостатка было необходимо найти способ обходиться без камеры. И потому были разработаны бескамерные шины, которые даже в случае прокола позволяли проехать какое-то расстояние без существенной потери своих прочностных качеств. Однако бескамерные шины более требовательны к качеству изготовления как самой шины, так и диска. Все это обусловлено тем, что в подобных колесах покрышка должна как можно плотнее прилегать в станке диска для обеспечения необходимого уровня герметичности, чтобы удерживать находящийся внутри воздух.

Современным автовладельцам покажется удивительным, но до 60-х годов 20-го века профиль шины представлял собой практически круг. Далее высота шины все время уменьшалась, достигая порой 50 процентов от ширины профиля. Низкопрофильные шины обладают лучшим сцеплением с дорогой благодаря большей поверхности соприкосновения. К тому же, благодаря уменьшению высоты профиля, улучшилась курсовая устойчивость, так как такая шина меньше деформируется при боковых нагрузках. Низкопрофильная шина обладает многими достоинствами, включая нестандартный внешний вид, который придает автомобилю с такими колесами некую спортивную агрессию. Но надо помнить, что при этом приходится жертвовать максимальной грузоподъемностью. Хотя это для спортивных автомобилей далеко не самый важный критерий. При тюнинге автовладельцы частенько ставят «спортивные» низкопрофильные шины даже на автомобили, не обладающие «спортивным» внешним видом. Но тут это уже дело вкуса.

Со времени появления первого «воздушного колеса» и до сегодняшнего дня не прекращаются изыскания, которые позволили бы улучшить потребительские качества пневматических шин. Если раньше исследования в основном шли в направлении повышения прочности покрышек и улучшения сцепления с дорожной поверхностью, то сейчас к этому добавилось и стремление создать шину, наносящую минимальный вред окружающей среде. Это включает в себя не только экологичность при изготовлении (шинное производство - исторически очень грязное с точки зрения экологии), но и нанесение минимального вреда при эксплуатации (отслаивающиеся кусочки резины и выделяющиеся газы являются важными загрязняющими экосистему факторами). Кроме того, не стоит забывать, что после прекращения эксплуатации шины необходимо как-то утилизировать. Этот процесс тоже далеко небезопасен для экологии.

Раньше люди не задумывались над уроном, наносимым человечеством окружающей среде. Но сейчас, к счастью, все меняется к лучшему. Ведутся исследования, которые позволили бы не только минимизировать вред от классических резиновых шин, но и направленные на поиск абсолютно другого, экологически чистого, материала для изготовления обувки для автомобилей. Кроме того, ищется способ как-то отойти от необходимости использования воздушной камеры в качестве амортизирующего средства. Например, уже имеются предложения изготавливать шины, у которых вместо воздушной «подушки» был бы слой в виде губки или же в виде крупных ячеек.

Кто придумал зимнюю резину?

Календарь автолюбителя отличается от календаря обычного человека. Смена сезонов для владельца автомобиля ознаменована важным для него событием: сменой покрышек. Как выяснилось, далеко не все знают и понимают, для чего необходимо «переобуваться» перед началом холодов и после них. Многие воспринимают это лишь как повод для придирок гаишников. На самом же деле, от напрямую зависит безопасность движения, и смена покрышек — дело жизненно важное!

1. Отличия летней и зимней резины

Основные различия летней и зимней резины заключаются в составе самой резины и рисунке протектора.

Резина, как и любой другой материал, дубеет при низкой температуре. Соответственно, покрышка на морозе теряет мягкость, становится «пластмассовой». Это негативно отражается и на самой покрышке — она скорее , и на безопасности езды. Смену летних покрышек на зимние рекомендуют делать, когда температура воздуха понизится до +7°С. При такой температуре, и, тем более, при более низких температурах, летняя резина становится небезопасной.

Зимняя резина, за счёт специальных добавок, сохраняет мягкость и на холоде. Зная это, вы поймёте, почему не стоит на зимних покрышках ездить летом: в тепле, а уж тем более, в жару, зимняя покрышка становится слишком мягкой, чтобы обеспечить безопасность движения.

Протектор зимней резины имеет рисунок, составленный из «шашечек» различной конфигурации. Их предназначение — обеспечить сцепление покрышки с заснеженной дорогой. На летнем асфальте «шашечки» бесполезны, и даже опасны, так как такой протектор снижает управляемость автомобиля.

2. Когда появилась зимняя резина?

Первые попытки создать зимнюю резину были сделаны в Финляндии. Пионером выступила компания Suomen Gummitehtas, впоследствии переименованная, и известная сегодня, как Nokian.

В продажу зимние шины поступили в 60-х годах XX века. От летней резины они отличались лишь наличием металлических деталей, прообразом современных шипов. Шипы улучшали сцепление колеса с дорогой, но сама резина продолжала трескаться и лопаться на морозе.

Следующий шаг в эволюции зимней резины был сделан компанией Metzeler. Её специалисты после ряда экспериментов нашли добавку, которая позволяла резине сохранять упругость и на холоде. Такой добавкой стала кремниевая кислота.

Между тем, в ряде стран запретили использование шипованных покрышек, ввиду того, что они негативно воздействовали на дорожное покрытие. Производители направили свои усилия на создание шин с особым, «зимним», рисунком протектора. Первой нешипованные зимние покрышки потребителям предложила компания Bridgestone в 1982 году.

Таким образом, появлению современной зимней резины мы обязаны не какому-то одному гениальному изобретателю, а совместным усилиям инженеров ведущих мировых производителей автомобильных покрышек.

3. Шиномонтаж

Осуществляется по тем же правилам, что и летней резины. Проследите, чтобы при установке было соблюдено направления вращения покрышек. Потребуйте от сотрудников мастерской тщательно отбалансировать колёса. Нелишним будет после установки зимней резины проверить и отрегулировать развал-схождение.

), основу к-рых (обычно 20-60% по массе) составляют каучуки . Др. компоненты резиновых смесей-вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации (см. Вулканизация), наполнители , противо-старители, пластификаторы (мягчители). В состав смесей могут также входить регенерат (пластичный продукт регенерации резины, способный к повторной вулканизации), замедлители подвулканизации , модификаторы, красители , порообра-зователи, антипирены , душистые в-ва и др. ингредиенты, общее число к-рых может достигать 20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техн. требованиями к изделию, технологией произ-ва, экономич. и др. соображениями (см. Каучук натуральный , Каучуки синтетические).

Технология произ-ва изделий из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах, изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных тканей , корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия сложной конструкции или конфигурации с применением спец. сборочного оборудования и вулканизацию изделий в аппаратах периодич. (прессы, котлы, автоклавы , форматоры-вулканизаторы и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы). При этом используется высокая пластичность резиновых смесей , благодаря к-рой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации . Широко применяют формование в вулканизац. прессе и литье под давлением , при к-рых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков . При вулканизации смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук , получают эбониты .

Свойства. Резину можно рассматривать как сшитую коллоидную систему , в к-рой каучук составляет дисперсионную среду , а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее св-во резины- высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале т-р (см. Высокоэластическое состояние).

Р езина сочетает в себе св-ва твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизац. сеток с ростом т-ры, энтропийная природа упругости).

Р езина-сравнительно мягкий, практически несжимаемый материал. Комплекс ее св-в определяется в первую очередь типом каучука (см. табл. 1); cв-вa могут существенно изме няться при комбинировании каучуков разл. типов или их модификации.

Модуль упругости резин разл. типов при малых деформациях составляет 1-10 МПа, что на 4-5 порядков ниже, чем для стали; коэф. Пауссона близок к 0,5. Упругие св-ва резины нелинейны и носят резко выраженный релаксац. характер: зависят от режима нагружения, величины, времени, скорости (или частоты), повторности деформаций и т-ры. Деформация обратимого растяжения резины может достигать 500-1000%.

Ниж. предел температурного диапазона высокоэластичности резины обусловлен гл. обр. т-рой стеклования каучуков , а для кристаллизующихся каучуков зависит также от т-ры и скорости кристаллизации . Верх. температурный предел эксплуатации резины связан с термич. стойкостью каучуков и поперечных хим. связей, образующихся при вулканизации . Ненаполненные резины на основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность . Применение активных наполнителей (высокодисперсных саж , SiO 2 и др.) позволяет на порядок повысить прочностные характеристики резины и достичь уровня показателей резин из кристаллизующихся каучуков . Твердость резины определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов , а также степенью вулканизации . Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Аналогичным образом м. б. приближенно вычислены (при объемном наполнении менее 30%) теплофиз. характеристики резин: коэф. термич. расширения, уд. объемная теплоемкость , коэф. теплопроводности . Циклич. деформирование резины сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает их хорошие амортизац. св-ва. Резины характеризуются также высокими фрикционными св-вами, износостойкостью, сопротивлением раздиру и утомлению, тепло- и звукоизоляц. св-вами. Они диамагнетики и хорошие диэлектрики , хотя м. б. получены токопроводящие и магнитные резины.

Р езины незначительно поглощают воду и ограниченно набу-хают в орг. р-рителях. Степень набухания определяется разницей параметров р-римости каучука и р-рителя (тем меньше, чем выше эта разность) и степенью поперечного сшивания (величину равновесного набухания обычно используют для определения степени поперечного сшивания). Известны резины, характеризующиеся масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью , стойкостью к действию хим. агрессивных сред, озона , света, ионизирующих излучений . При длит. хранении и эксплуатации резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их мех. св-в, снижению прочности и разрушению. Срок службы резин в зависимости от условий эксплуатации от неск. дней до неск. десятков лет.

Классификация . По назначению различают след. осн. группы резин: общего назначения, теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию хим. агрессивных сред, диэлектрич., электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные, фрикционные, пищ. и мед. назначения, для условий тропич. климата и др. (табл. 2); получают также пористые, или губчатые (см. Пористая резина), цветные и прозрачные резины.

Применение. Резины широко используют в технике, с. х-ве, быту, медицине, стр-ве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, т. 3, М., 1977, с. 313-25; Кошелев Ф.Ф., Кор-нев А.Е., Буканов А.М., Общая технология резины, 4 изд., М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А.А., Шершнев В.А., Химия эластомеров , 2 изд., М., 1981; Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А., Технические и технологические свойства резин, М., 1985; Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве. Справочное пособие, М., 1986; Зуев Ю. С., Дегтева Т. Г., Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях, М., 1986; Лепетов В. А., Юрцев Л. Н., Расчеты и конструирование резиновых изделий , 3 изд., Л., 1987. Ф.Е. Куперман.

Трудно представить сегодняшнюю насыщенную и технологичную жизнь человека, без такого материала как резина. А ведь еще несколько веков назад о резиновых изделиях высокого качества можно было только мечтать. Теперь же этот материал незаменим в медицине, промышленности, технике, бытовой повседневной жизни.

Появление резины в жизни людей случилось довольно внезапно, после открытия Колумбом Америки. Свое начало она берет от каучука, который производился из дерева гевея. Открыв новый материк, путешественник обратил внимание на развитие индийцев и предметы ихнего быта. Больше всего его поразил мяч, которым игрались дети, сделанный из неизвестного материала. Увесистая черная сфера была довольно прыгучей и легкой, сильно обходя по качеству обычные европейские мячи из кожи.

Так Колумб узнал о деревьях, растущих в Индонезии и Бразилии, надрезы по которым, давали тянущийся сок- латекс. Именно он дал начало новому материалу, из которого в современности изготавливают резинотехнические изделия . Каучук того времени довольно часто использовали в элементах одежды или строительстве, благодаря своим не промокающим свойствам. За долгие годы совершенствования, с каучуком проводили множество экспериментов, как физических, так и химических, в надежде улучшить его свойства.

И лишь в 1893 году ученый Гудьир сумел сделать из каучука современный вид резины, которая так широко используется в наши дни. Благодаря правильной термической обработке каучук сумел получить нужные свойства и навсегда превратиться в универсальную и прочную резину. В ХХ веке резину стали активно использовать как качественный и надежный изолятор, прокладывая тысячи новых электрических маршрутов по всему миру.

Дальше - больше. Резина стала неотъемлемой частью промышленности и жизни человека. Резиновые элементы присутствовали в бытовой технике, мебели, одежде, обуви, предметах гигиены, посуде. Что касается крупных промышленных сфер, то здесь резина стала неотъемлемой частью всех процессов. На сегодняшний день трудно себе представить, как бы выглядели автомобильные шины, отрезные круги , элементы запчастей, строительных инструментов и многое другое, если бы однажды не была произведена резина, как отдельный вид материала.

СССР смог поставить в производство резину не только природного происхождения, но и синтетического, научившись добывать и синтезировать каучук, а после и саму резину из природных газов, нефти, спирта. Западные ученые долго не признавали этот факт возможным, поскольку для них эта технология была неизведанная, однако спустя годы, европейские и американские признали синтетический каучук - реальностью. Это позволило СССР шагнуть далеко вперед в технологическом плане и значительно сберечь бюджет страны, не допуская дорогостоящие закупки сырья для резины из Бразилии или стран Индонезии.

Синтетический каучук практически не уступал по свойствам природному компоненту, однако его низкая эластичность не позволяла изготавливать из него такие важные промышленные товары, как автомобильные и авиационные шины. Со временем благодаря современным разработкам и постоянным экспериментам с температурными режимами и химическим составляющими, эта проблема была полностью исчерпана.

Таким образом, щедрая природа и научные факторы смогли дать миру такой материал как резина, которая позволяет развивать современные технические и медицинские наработки, улучшая их своими природными свойствами. На сегодняшний день, резина - это один из самых прочных, выносливых и универсальных материалов человечества.

История открытия резины берет свое начало вместе с открытием американского континента. Издавна исконное население Центральной и Южной части Америки получали каучук путем сбора млечного сока с каучуковых деревьев.

Еще Колумб в свое время обратил внимание, что мячи, которыми играли индейцы, были созданы из каучуковой массы черного цвета, и они отскакивали намного лучше, чем кожаные мячи, сделанные европейцами. Из каучука делали не только мячи, но и посудную утварь, использовали для герметизации дна пирог, создавали «чулки», которые не промокали (это была довольно болезненная технология: ноги покрывались каучуковой массой, далее их необходимо было удерживать над огнем до образования непромокаемого покрытия). Использовался каучук и в качестве клея, индейцы с его помощью украшали свои тела перьями.

Колумб сообщал о существовании необычайного вещества с многочисленными свойствами, но Европа не обратила на это должного внимания, хотя даже первопоселенцы Нового света активно применяли каучук. Длительное время каучук использовался при создании мягких игрушек, также делали попытки создать обувное водонепроницаемое покрытие.

И только в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудьиром было сделано открытие. Он стабилизировал эластичный состав каучука путем перемешивания каучука в сыром виде и серы, с дальнейшим подогревом. Этот метод назвали вулканизацией, скорее всего именно он стал первым процессом полимеризации в промышленности.

Материал, который получался в результате процесса вулканизации, назвали резиной. Позже резину стали активно использовать в машиностроительной отрасли, создавая различные уплотнители и рукава. А в только начинающем своем развитии электротехника нуждалась в прочном и эластичном материале для кабелей. Сегодня резина используется повсеместно. Очень востребованы вот такие резиновые коврики http://www.ru.all.biz/kovriki-rezinovye-bgg1001384 . Они используются в коридорах, тамбурах, перед входом в помещение, на крыльце. Эти коврики препятствуют попаданию грязи и снега в дом.

Производство каучука из нефтяных продуктов переработки и газов берет свое начало с 1951 года. Длительное время каучук, созданный искусственным путем, превосходил настоящий по всем показателям, кроме одного – эластичности. Но эта проблема также была решена.

Таким образом, дерево гевея, будучи природным дарованием и случайные эксперименты, и длительная кропотливая работа ученых разработали одно из самых нужных и универсальных в использовании материалов – резину. Резина востребована ежедневно, в различных ситуациях, абсолютно в любой сфере деятельности человека.