Anonim

Image
Технички уредник Кевин Цамерон дијели богатство знања о моторима, искустава, увида, историје и још много тога. Цицле Ворлд

Од 1990. године сложење гуме за газиште пнеуматика доживело је дубоке промене. Како је 2012. изјавио Дунлопов инжењер, Даве Ваткинс, „Пре су гуме биле смеше. Али данас су хемијске реакције кључ за сједињење. “

Чланак се наставља испод:

Покреће га Image

У ранија времена, полимери, ојачавајуће чађе, уља за прераду и воскови, средства за лепљење и мноштво лекова стављали су се у врх велике и застрашујуће машине зване Банбури миксер. Поступком снажног шишања, покретаног електричним моторима до 4.000 кс, Банбури је размештао чађу и остале материјале у гуму да би се створила једнолика пластична маса, која би могла да се примора преко екструдера да произведе „зелено“ (што значи неукулисано ) газиште пнеуматика.

Дуги ланац полимера попут стирен-бутадиенске гуме (СБР), бутил (БР) или природне гуме (НР) пружа потребну еластичност. Обрадбена уља и воскови олакшавају и убрзавају мешање и обезбеђују контролу мекоће. Ознаке за лепљење омогућавају лепљивост која омогућава састављање елемената гума. Средства за стврдњавање претварају гуску гуму у еластичну чврсту супстанцу вулканизацијом, која користи топлоту и сумпор да би се хемијски међусобно повезали гумени ланци. Чађа ојачава гумене ланце привлачећи их на њену површину такозваним „силама кратког домета“. Замислите лонац челичних ланаца ланца врсте који се користе као свјетлосни вуче: ланци се могу клизнути једни против других исто као што гумени ланци су од неукулисане гуме. Фине честице чађе су попут безбројних ситних магнета, помешаних у лонац зрнца ланца - привлачењем ланаца на њихове површине, ојачавају целину, побољшавајући отпорност на абразију, рез и кидање. Дуго година, прогресивно побољшање гуме захтевало је производњу све ситнијих црна залеђа и проналажење начина да се такви ситни црни уједначено мешају у гуму, а да се не загревају толико да прерано очвршћавање назива "скорб" у овај посао).

Лако је направити издржљиву тврду гуму - то је оно што покрећу такси возила и доставни комбији - али уз одређену жртву приањања. Оно што је тешко је комбиновати мекоћу која повећава пријањање (мека гума се лакше увлачи у интиман контакт великих димензија са текстуром колника) са високом затезном снагом (неопходном за преношење велике силе приањања у гуму). То је покренуло напор да се користе све финији карбони.

Чађа није једино појачање које се користи у гуми. На фотографијама од пре 1910. године аутомобили су се котрљали на белим гумама, ојачаним цинковим оксидом. Друга могућност је одувек био веома фини кремен, који је у основи обичан кварцни песак. Имао је проблем што се током мешања са гумом може скупити, што резултира глатким екструзијама газнога слоја.

Image
Кевин Цамерон Би Тхе Нумберс. Цицле Ворлд

Посао са гумом је интензивно истраживање. Током 1980-их откривена су средства која ће „напунити“ површину силике или укинути гумене ланце са такозваним „функционалним групама“ који су им давали афинитет за површину силике. То је омогућило хемијско везивање гуме на честице силицијума, уместо слабљења са слабијим силама које стоје иза повезивања гумених ланаца са честицама чађе. Већа чврстоћа таквог хемијског везивања значила је да релативно мало силика може да пружи жељену трајност. Резултат је била гума која је остала мекана на нижим температурама - само ствар за зимске кише у Европи. Сада је хемикалија силика постала основа тркаћих кишних гума. Мицк Доохан је 1992. на јапанском ГП-у освојио кишу - прву такву употребу Мицхелинове нове технологије ојачања од силика гуме. Убрзо након тога, тркачки инжењер Ерв Канемото приметио је да је Мицхелин почео да премешта неке кишне смеше на суве гуме.

Покретачка снага овог истраживања била је да до овог времена гумена једињења високог приањања зависе од њиховог унутрашњег трења или „хистерезе“ током већег дела, али владина регулатива присиљавала је произвођаче возила да побољшају километражу горива. Високо трење котрљања гуме високог хистерезе било је неприхватљиво. Да ли би требало да се одрекне свог држања да би се смањио отпор котрљања гума?

Одговор је био не. Захваљујући нечему што је познато као "Паине ефекат" и правилној примени ојачања силикагела, унутрашње трење гуме могло би се учинити зависним од фреквенција. При ниској фреквенцији флексирања котрљања гума (нула до 20 циклуса у секунди) нова гума може се савијати уз мали губитак енергије, смањујући отпор котрљања. Али при знатно већим фреквенцијама затезања и клизања при којима гума ствара пријањање за коловоз, хистереза ​​је остала у пуној снази, дајући уобичајени већи суви и мокри захват.

Лако је направити издржљиву тврду гуму - то је оно што покрећу такси возила и доставни комбији - али уз одређену жртву приањања. Оно што је тешко је комбиновати мекоћу која побољшава пријањање и чврстоћу високог затезања.

У гуми ојачаној само угљеником, напрезање гуме узроковало је померање неких ланаца са својих положаја на честицама угљеника или чак уклањање одмах, трошећи енергију која се није могла одмах вратити кад се опуштање опушта. Овај унутрашњи губитак енергије био је механизам хистерезе, а касних педесетих година прошлог века ауто трке, гипка хистерезна гума дала је веће брзине у углу, али његов високи отпор котрљању могао је да смањи максималну брзину за 5 мпх. Ова хистереза ​​је била присутна на свим фреквенцијама.

Али с гумом хемијски везаном за честице силицијума, такво преуређивање или ослобађање гумених ланаца постало је могуће само на већим нивоима енергије цикличког напрезања високе фреквенције. Ово је омогућило нижим отпорима на котрљање ојачаним силицијумом гумени отпори без губитка ефекта хистерезе који повећава пријањање.