آشنایی با مواد اولیه تشکیل دهنده لاستیک خودرو

لاستیک یا تایر تنها بخشی از خودرو است که با سطح زمین در تماس است پس باید در تماس با آسفالت، شن و ماسه، سنگ ریزه، خاک وگِل از مقاومت کافی برخوردار باشد.

برای ساخت یک لاستیک خودرو بیش از ۲۰۰ ماده اولیه وارد ترکیبات آن می شود در ساختار اصلی آن از مواد طبیعی ، معدنی و شیمیایی مختلفی استفاده می‌شود. اصلی‌ترین مواد تشکیل دهنده تایر کائوچو می باشد.
تقریباً ۴۶-۴۲ درصد از وزن مواد اولیه تشکیل دهنده تایر رادیال سواری از کائوچوی طبیعی و مصنوعی است.

کائوچوی طبیعی از شیره درخت مخصوصی به نام هوا (hevea)بدست می آید. مزارع درخت کائوچو عمدتاً در جنوب شرقی آسیا (از جمله تایلند ، بزرگترین تولید کننده جهان و اندونزی) ، آمریکای لاتین و آفریقا واقع شده اند.کائوچوی طبیعی از پلیمر شدن هیدروکربنی به نام متیل و ایزوپرن تولید می‌ شود. به دلیل این که ساختار کائوچو از یک پیوند دو گانه تشکیل شده است، در اثر حرارت با گوگرد یا سولفور، پیوند آن‌ها باز شده و اتم گوگرد را جذب می‌ کنند، در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می‌شود.کائوچوی طبیعی تولید گرمای داخلی در لاستیک را کاهش می دهد ، در حالی که مقاومت مکانیکی بالایی را نشان می دهد. این ماده در بسیاری از قسمت های تایر مورد استفاده قرار می گیرد و عمدتا برای آج لاستیک استفاده می شود.

کائوچوی مصنوعی نیز از مشتقات نفتی و محصول کارخانجات پتروشیمی است. ۶۰٪ از لاستیک مورد استفاده در صنعت تایر ، لاستیک مصنوعی است. هر یک از اجزا مختلف تایر شامل نسبت های مختلفی از کائوچوی طبیعی و مصنوعی هستند که این نسبت به خصوصیات فیزیکی مورد نیاز بستگی دارد. به عنوان مثال کائوچوهای مصنوعی تحت فشار و هنگام ساخت، تغییر شکل می دهند و هنگام برداشتن فشار ، به شکل اصلی خود بر می گردند. کائوچوهای مصنوعی همچنین خصوصیات خاص دیگری نیز دارند که مهمترین آنها در زمینه ماندگاری و مقاومت در برابر مقاومت غلطشی است. کائوچوی طبیعی دارای مقاومت حرارتی بالا و چسبندگی عالی است و به این دلیل در اجزا درونی‌تر تایر مثل لایه‌ها بیشتر کاربرد دارد. دوده در مرتبه دوم بعد از کائوچو قرار دارد. تقریباَ ۲۶-۲۲ درصد. اضافه کردن دوده به کائوچو باعث افزایش مقاومت سایشی تایر شده، خواص مکانیکی آن را بهبود می‌بخشد. ساختار کائوچو به گونه‌ای است که در بین مولکول‌های آن، فضاهای خالی وجود دارد و دوده در این فضاها قرار می‌گیرد. گاهی اوقات علاوه بر دوده از پرکننده‌های غیر دوده‌ای نظیر کربنات کلسیم یا کائولن نیز استفاده می‌شود.میشلن در سال ۱۹۳۴ سیم را به تقویت کننده های تایر خود وارد كرد. در سال ۱۹۳۷ این پیشرفت و توسعه بزرگ فنی ، یك پیوند فیزیكی- شیمیایی قوی بین لاستیک و سیم ها را به همراه داشت . از آن زمان ، سیم در تقویت کمربندهای شعاعی لاستیکهای نقش مهمی داشت به منظور ایجاد استحکام کافی در بخشی از تایر که روی رینگ قرار می‌گیرد و طوقه (بید) نام دارد، از سیم‌های فولادی استفاده می‌شود. ۱۵-۱۱درصد از وزن مواد تشکیل دهنده لاستیک خودرو از سیم است. این سیم‌ها ضمن آنکه دارای پوشش مسی یا برنزی هستند توسط آمیزه لاستیکی نیز پوشش داده شده، پس از چند دور تابیده شدن، با مقطعی به شکل مربع یا ذوزنقه مجموعه سیم‌های طوقه را تشکیل می‌دهند.

از نخ (پارچه) همیشه برای تقویت لاستیک استفاده شده است. نخ در حال حاضر نقش مهمی در لاستیک های پر کاربرد با سرعت بالا را دارد. این نخ ها حدوداَ ۳ تا ۵ درصد وزن مواد تشکیل دهنده تایر هستند . بدنه اصلی تایر شامل لایه‌های نخی پوشش داده شده با آمیزه (خمیر) لاستیکی می‌باشد. جنس نخ‌ها نایلون، ریون یا پلی استر است. به مجموع لایه‌های نخی بکار رفته در تایر، منجید یا کارکاس گفته می‌شود. وظیفه لایه‌های نخی، تحمل فشار باد از داخل تایر و بار وارد شده به تایر از خارج می‌باشد.۱۵-۱۲ درصد وزن باقیمانده شامل سایر مواد شیمیایی نظیر انواع روغن، شتاب‌دهنده‌ها، گوگرد (به عنوان عامل پخت) و . . . می باشد که به منظور تولید و فرآوری بهتر و آسان تر آمیزه لاستیکی، در چرخه و مراحل مختلف فرایند تولید استفاده می شوند. همچنین برای مقابله با اثرات مضر اکسیژن و ازون موجود در هوا که باعث تخریب و فرسایش اجزا تایر می شوند، از مواد شیمیایی خاصی نظیر اکسیدانت‌ها، موم‌ها و ضد اوزونانت‌ها در آمیزه لاستیکی استفاده می‌شود. در عکس زیر برشی از لاستیک را که نشان دهنده لایه های بکار رفته در آن می باشد ملاحظه می فرمایید.

ماده ی دیگری که به عنوان تقویت کننده در لاستیک خودرو استفاده می شود سیلیس یا سیلیکا نام دارد. این ماده که از شن و ماسه به دست می آید، دارای خواصی است که از قدیم شناخته شده است، از جمله ویژگی های آن مقاومت بهتر ترکیبات لاستیکی در برابر پارگی و بریدگی است. در سال ۱۹۹۲ ، میشلن با ترکیب یک سیلیس (سیلیکا) اصلی و یک الاستومر خاص با ماده مخصوص و با استفاده از یک فرآیند "مخلوط کردن" خاص، قدم بزرگی در صنعت تایر برداشت. ترکیبات بدست آمده لاستیک هایی با مقاومت غلطشی پایین، چسبندگی خوب روی سطح بارانی و طول عمر استثنایی را ایجاد می کنند. این نوآوری در اصل و بیشتر برای لاستیکهای سبز و دوستدار محیط زیست با مقاومت غلطشی پایین است.

ناگفته نماند که میزان استفاده از هر یک از اجزای فوق به نوع و ساختار تایر، شرایط حرکتی جاده، شرایط آب و هوایی و عوامل مختلف دیگری بستگی دارد.

حالا ممکن است این سوال مطرح شود که چرا تایر ماشین مشکی است؟ در جواب باید گفت این رنگ نتیجه ترکیب مواد شیمیایی تثبیت کننده ای است که در حین تولید با پلیمر تایر مخلوط می‌شوند. این ماده شیمیایی ” Carbon black ” یا سوپرکربن مشکی نام دارد و برای حفاظت تایر در برابر آسیب‌های نور فرابنفش و لایه ازن به آن افزوده می‌شود و طول عمر و دوام تایر را افزایش می‌دهد.

تایرها بدون این مواد افزودنی خیلی سریع‌تر تغییر رنگ می‌دهند و از بین می‌روند. متأسفانه این جذب‌کننده‌های شیمیایی با گذشت زمان در تغییر فرابنفش به گرما و جذب ازن مصرف می شوند و تأثیر خود را از دست می‌دهند. زمانی‌که Carbon black قابلیت خود را در عملکرد از دست می‌دهد، خاکستری کم‌رنگ می‌شود. این یکی از دلایل مهم این موضوع است که چرا تایرهای مشکی اتومبیل فرسوده و کمی سفید می‌شوند.