Шины всегда были круглыми, но как насчет цвета, почему они должны быть черными? Если вы когда-нибудь задумывались, почему это так, у нас есть ответ для вас! Прочтите нашу статью по этому вопросу и проверьте, какие свойства черных шин являются наиболее важными.
Что делает шину черной?
Черный цвет шины происходит от пигмента, используемого для изготовления шин, то есть сажи. По своему дизайну его добавляют не в качестве красителя, а скорее для улучшения свойств вулканизированной резины. Технический углерод улучшает износостойкость резины, продлевает срок ее службы и долговечность.
Конечно, есть и другие преимущества добавления сажи. Этот состав снижает риск деформации, шина лучше сохраняет свою первоначальную форму, что приводит к снижению трения и сопротивления качению. Сажа также выполняет дополнительную функцию демпфирования, которая уменьшает удары кузова, улучшая эффективность подвески и комфорт вождения.
Углеродная сажа является компонентом, ответственным за черноту шин.
Из-за наличия сажи в составе шины не затвердевают даже при очень низких температурах. Это снижает риск деформации и обеспечивает плавность хода.
Сажа также является важным фактором, когда речь заходит об эстетике шин. Черный цвет прекрасно сочетается с широким спектром оттенков, в которых выпускаются современные автомобили. Если бы это было иначе, производителям пришлось бы выбирать разные цвета шин для каждого цвета автомобиля отдельно, чтобы улучшить их внешний вид. Многие водители также говорят, что черные шины не выглядят плохо, когда они пачкаются по сравнению с их белой альтернативой.
Всегда ли использовались черные шины?
Мало кто знает, что у первой машины были белые шины. Это было связано с отсутствием сажи и других черных пигментов. Вместо этого в этих ранних продуктах использовался кремовый цвет натурального каучука.
Однако чистая резина, особенно после вулканизации, очень мягкая и поэтому не очень устойчива к износу. Кроме того, она нагревается довольно быстро, что увеличивает вероятность деформации. Резина была обогащена дополнительными веществами, чтобы сделать шины лучше при более высоких температурах. Одним из исходных соединений был оксид цинка, который имел характерный светло-белый цвет. Так же, как сажа делает шину черной, так и оксид цинка отбеливал покрышки.
Самые старые автомобили использовали белые шины без сажевого наполнителя.
Это изменилось во время Первой мировой войны, когда началось массовое производство технического углерода, и были оценены его свойства, обеспечивающие жизнеспособность и рассеивание тепла. Первоначально сажа использовалась только в протекторах, из-за которых боковины оставались белыми. Именно поэтому винтажные шины имеют характерные белые боковины – благодаря использованию оксида цинка.
Со временем сажа стала использоваться во всех частях шины, что привело к тому, что они стали полностью черными. Сегодня технический углерод используется практически во всех коммерческих моделях шин, включая шины Runflat .
Доступны ли другие цвета шин?
Конечно, цветные шины можно найти на вторичном рынке или в магазинах, но они редко приносят какие-либо преимущества, кроме чисто эстетических.
Совершенно новые шины.
При покупке новых шин на них можно увидеть цветные полоски, но они не имеют значения для водителя. Шины маркируются на заводах, и это своего рода код, понятный для данного производителя. Покраска происходит после окончания производственного процесса, и цвет не является частью смеси, а только абразивная краска на протекторе.
Почему автомобильная резина черная?
Технологии шин прошли долгий путь с тех пор, как Ford Model T впервые выкатился с завода в 1908 году. Современные шины не только отличаются по размерности, сложности и общей структуре, но также имеют совершенно другой цвет в отличие от старой резины, применяемой в автопромышленности. Напомним, что первые шины были белыми, и только после Первой мировой войны они стали черными. И вот почему.
Вы когда-нибудь видели старый автомобиль, выпущенный в начале 20 века? Например, обратите внимание на первые модели Ford T. Вы наверняка замечали, что у некоторых первых машин были белые шины. Но у некоторых старых машин колеса оснащались черной резиной, примерно такого же цвета, как мы привыкли видеть сегодня.
Но вот вопрос: почему много старых автомобилей имели белую резину? Мы связались с представителем компании Michelin, чтобы разгадать эту тайну.
Вот что нам рассказал представитель компании:
А все это стало возможным благодаря открытию инженера-химика Джека Кенига, который научным путем доказал, что без добавления в состав резины сажи шин хватит максимум на 8000 км. Для сравнения: благодаря саже и современным материалам ресурс сегодняшних автомобильных шин составляет от 12 000 до 30 000 км. Также за счет сажи увеличился срок службы шин по времени. Например, даже самая дешевая резина сегодня может без особых проблем служить три, четыре, пять и более лет. Вы представляете, как быстро изнашивалась резина, выпускаемая автопромышленностью в начале 21 века, по сравнению с сегодняшними покрышками?
В том числе представитель компании Michelin заявил, что углеродная сажа в настоящий момент составляет до 30 процентов от общего состава резины. Кроме того помимо увеличения износостойкости сажа придает шинам черный цвет. Это защищает резину от ультрафиолетовых лучей, которые могут вызывать растрескивание шин. В том числе сажа дает пластичность шинам, что улучшает сцепление с дорогой.
Кстати, о преимуществах добавления сажи в состав покрышек рассказывает и компания Whitewall, отмечая, что сажа делает шины крепче. В своем блоге об уникальном свойстве сажи, добавляемой при производстве шин, пишет и компания Goodyear, подчеркивая, что сажа улучшает устойчивость покрышек к озону, а также дает им лучшее сцепление с дорожной поверхностью. В том числе Goodyear говорит о том, что сажа помогает протектору резины переносить тепло, которое образуется от сцепления с дорогой, что увеличивает срок службы покрышек.
Так, а теперь пришло время спросить:
Что такое углеродная сажа?
Углеродная сажа является продуктом углеводорода, прошедшего неполное сгорание и чей «дым» содержит мелкие черные частицы, состоящие полностью из элементарного углерода.
На протяжении многих лет углеродная сажа изготавливалась различными способами. Например, раньше ее получали с помощью масляной лампы, пламя которой попадало на холодную поверхность, где и образовывалась порошкообразная сажа (летучая сажа), которую нужно было счищать. На протяжении многих веков эта сажа использовалась в качестве чернил.
Но в 1970-х годах произошел прорыв, который назвали канальным процессом. По сути, в мире появилась новая технология добычи углеродной сажи путем сжигания природного газа с применением водяного охлаждения с помощью металлических каналов. В результате этого процесса образуются углеродные отложения.
Причем эта технология позволила добывать сажу в больших промышленных масштабах, что в итоге повлияло и на производство резины. Причем этот прорывной инновационный способ получения сажи позволял добывать более мелкую фракцию углерода, которую было удобно добавлять в автомобильную резину.
В итоге благодаря новой технологии добычи углеродной сажи в автомире появилась более долговечная резина, способная проезжать более 20 000 км и служить несколько лет. Это реально был мировой прорыв.
К сожалению, этот процесс добычи сажи не был эффективным и экологически чистым. Вот фото снимок, который демонстрирует, как дым от таких производств распространялся на многие километры от места добычи сажи.
Сегодня основной способ добычи сажи называется «печным процессом». Нефть или газ закачивается в печь, где сгорает вместе с предварительно нагретым кислородом (см. рисунок ниже).
Высокие температуры этой реакции заставляют исходное сырье превращаться в дым, который охлаждается водой и отфильтровывается в виде крошечных кусочков сажи и газа. Далее получается тонкоизмельченный порошок, который с помощью воды и связывающих химических веществ принимает необходимую форму.
Порошок углеродной сажи чрезвычайно тонкий. Для того чтобы увидеть истинную форму материала, необходимо использовать электронный микроскоп, через который можно обнаружить крошечные частицы размером от 10 до 500 нм.
Посмотрев в такой микроскоп на сажу, вы увидите, как структура этого вещества сливается в цепи различной формы.
По словам представителя компании Birla Carbon, которая является крупнейшим в мире производителем сажи, размер частиц, а также составных «агрегатов» позволяет при смешивании с резиной давать ей сопротивление качению, прочность, черный цвет, проводимость и погодоустойчивость.
Кстати, в мире существует множество различных марок сажи, которые классифицируются в зависимости от их площади поверхности, а также скорости отверждения резины.
Дело в том, что сажа добавляется не только в шины, но и практически в любые резиновые изделия: в резиновые конвейерные ленты, подушки двигателя, приводные ремни и, конечно, в высокопроизводительные покрышки.
Как мировая война, возможно, стала причиной появления черных шин
История того, как шины получили свой черный цвет, сложная и увлекательная, но также и мутная. В автомире существуют разные версии, когда именно и из-за чего впервые производители шин решили использовать углерод.
Вполне возможно, что черными шины стали в результате нехватки боеприпасов во время Первой мировой войны.
Так, есть версия, что в начале 1900-х годов производители шин выяснили, что они могут добавлять к каучуку оксид магния для увеличения прочности покрышек. Но оксид магния был необходим в промышленности для производства боеприпасов во время Первой мировой войны.
Дело в том, что в те годы для изготовления боеприпасов использовали латунь и медь, которой катастрофически не хватало. В итоге производителям шин запретили при изготовлении продукции использовать не только латунь, но и оксид меди. Так что производители были вынуждены искать какие-то другие химические вещества для увеличения прочности и долговечности автомобильных покрышек. И это вещество было найдено. Им стала сажа.
Кстати, представитель компании Michelin также рассказал нам, что первые черные шины их компания выпустила в 1917 году, они назывались «Universal Tread Covers» и рекламировались как шины, построенные для «всех дорог и любых погодных условий».
Но компания Michelin была не первой, кто начал добавлять в шины сажу. Как мы уже сказали, многие производители покрышек это начали делать еще во время Первой мировой войны. В итоге уже к началу массового производства автомобилей многие из них уже поставлялись с черной резиной благодаря саже, которая сделала шины крепче и долговечнее. Но шины могли быть еще лучше, если бы у производителей во время Первой мировой войны был доступ к альтернативным химическим веществам, которые, также как и сажа, улучшают свойства резины.
В общем, факт остается фактом: именно во время Первой мировой войны сажа взяла верх над другими химическими веществами, ранее популярными у производителей автомобильных покрышек. В частности, повторим, что производители шин перестали добавлять в них оксид цинка, магния и т. д. Но мир не пожалел об этом, а также покупатели автомобилей. Шины из-за сажи не только стали выглядеть более стильно, но и стали по качеству даже лучше, чем при добавлении других химических веществ. А самое главное – шины с сажей максимально долго сохраняют свой цвет и защищают покрышки от разрушительного воздействия ультрафиолета.
Ну и, наконец, что больше всего удивляет, это то, что на протяжении стольких лет сажа используется и в современных шинах. Как ни странно, за долгие годы автопромышленность так и не изобрела более эффективную альтернативу саже для использования ее в автомобильной резине.
Так что скажите спасибо тем, кто решил применять в начале 20 века в шинах сажу. Иначе, вполне возможно, автомобильные колеса сегодня имели бы странный, некрасивый цвет.
Озон в атмосфере – разрушительно действует на шины и другие резиновые изделия. Ультрафиолет попадает на резину, вызывая негативную реакцию с полимерами в шинах. Постепенно разрушая их.
Для защиты от вредного действия, в полимеры добавляют нейтрализатор, который "поглощает" ультра-фиолетовых излучения. Все производители применяют один и тот же материал – газовую сажу. Поэтому шины имеют такой масляно-черный цвет.
Со временем, сажа теряет свойства и утрачивает яркий черный цвет, приобретая серые оттенки. Поэтому старые шины всегда серого цвета.
Для дополнительной защиты от солнечных лучей и озона, в шины добавляют воск со специальной формулой. Когда шины в движении, от нагрева, молекулы воска выступают на поверхность протектора, создавая защитный слой. В шинной индустрии этот процес называется блюминг.
Когда шины долго без движения, блюминг не происходит, соответственно защитный слой не образуется и вредное солнечное излучение начинает буквально "выедать" полимерный состав. Шины сохнут и трескаются, очень быстро приходя в негодность.
Интересный исторический факт, но шины не всегда были черного цвета. Одно время, новые шины были только белого цвета.
Недостаток был в том что они были очень мягкими, то есть легко лопались и пробивались. Но при этом все равно пользовались спросом, так как езда на них была комфортной. Стоили эти шины дороже обычных.
Позже шины стали делать белыми только по бокам, так как протектор все равно быстро загрязнялся и становился черным от дорожной грязи.
Со временем появились шины с добавлением сажи, полностью черные которые и стали стандартным цветом, как мы их знаем сегодня.
