Koeajo Autonrenkaiden historia III: Chemists in Motion
Rengas on korkean teknologian tuote, vuosikymmenien evoluution tulos.
Aluksi kuminvalmistajat ja kemistit eivät tienneet käyttämiensä raaka-aineiden tarkkaa kemiallista koostumusta ja molekyylirakennetta, ja renkaiden laatu oli kyseenalainen. Niiden pääongelma on helppo kuluminen ja kuluminen, mikä tarkoittaa erittäin lyhyttä käyttöikää. Vähän ennen ensimmäisen maailmansodan puhkeamista kemistit havaitsivat, että hiilimustan lisääminen aineena rakenteeseen lisäsi suuresti lujuutta, kimmoisuutta ja kulutuskestävyyttä. Kumin kemiallisen rakenteen muuttamisessa ja sen parantamisessa on merkittävä rooli rikki, hiilimustalla, sinkillä sekä ns. piidioksidilla tai tunnetulla kvartsilla (piidioksidi), jota on viime aikoina käytetty lisäaineena. ominaisuudet, ja niiden käyttö tähän tarkoitukseen juontaa juurensa rengastekniikan eri kehityskausiin. Mutta kuten sanoimme, alussa renkaan molekyylirakenne oli täydellinen mysteeri.
Itse asiassa Michael Faraday kuvaili kuitenkin jo vuonna 1829 kumin perusrakennuspalikka kemiallisella kaavalla C5H8 tai toisin sanoen isopreenillä. Vuonna 1860 kemisti Williams sai nesteen, jolla oli sama kaava. Synteettinen isopreeni valmistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1882, ja vuonna 1911 kemistit Francis Matthews ja Carl Harris havaitsivat itsenäisesti, että isopreeni voidaan polymeroida, mikä on keinotekoisen kumin onnistuneen luomisen taustalla oleva prosessi. Itse asiassa tiedemiesten menestys tulee aikaan, jolloin he kieltäytyvät kopioimasta täysin luonnonkumin kemiallista kaavaa.
Tavallinen öljy ja IG Farben
Vuonna 1906 saksalaisen Bayer-yhtiön asiantuntijat käynnistivät tehokkaan ohjelman synteettisen kumin tuotantoon. Ensimmäisen maailmansodan aikana luonnon raaka-ainepulan vuoksi alettiin valmistaa Bayerin luomaa ns. Metyylikumiin perustuvia renkaita. Ensimmäisen maailmansodan jälkeen se kuitenkin lopetettiin sen korkean hinnan ja halvemman saatavilla olevan luonnontuotteen vuoksi. Kuitenkin 20-luvulla syntyi jälleen puute luonnonkumista, mikä johti intensiivisen tutkimuksen aloittamiseen Neuvostoliitossa, Yhdysvalloissa ja Saksassa.
Keväällä 1907 Fritz Hoffmann ja tohtori Karl Kutel kehittivät kivihiilitervaa käyttäen teknologian isopreenin, metyyli-isopreenin ja kaasumaisen butadieenin lähtötuotteiden saamiseksi, ja seuraava askel toiminnan kehittämisessä oli aineen polymerointi. näiden aineiden molekyylejä. Ensimmäisen maailmansodan jälkeen jättiläisen IG Farbenin, johon nyt kuuluu Bayer, tutkijat keskittyivät butadieenimonomeerin polymerointiin ja onnistuivat luomaan synteettisen kumin nimeltä Buna, lyhenne sanoista butadieeni ja natrium. Vuonna 1929 yhtiö valmisti jo ns. Buna S:n renkaita, joihin lisättiin nokea. Du Pont puolestaan syntetisoi neopreeniä, jota silloin kutsuttiin dupreeniksi. 30-luvulla Standard Oil -kemistit New Jerseystä, Exxonin edeltäjästä, onnistuivat kehittämään prosessin butadieenin synteesiä varten käyttämällä öljyä päätuotteena. Paradoksina tässä tapauksessa on, että American Standardin yhteistyö saksalaisen IG Farbenin kanssa antaa amerikkalaisen yrityksen luoda synteettisen kumin valmistusprosessin, joka on samanlainen kuin Buna S, ja siitä tulee tärkeä tekijä mainitussa kumiongelman ratkaisemisessa. USA toisen maailmansodan aikana. Yleisesti ottaen kuitenkin neljä suurta yritystä hallitsee monitoimisten renkaiden korvikkeiden tutkimusta ja kehitystä maassa: Firestone Tire & Rubber Company, BF Goodrich Company, Goodyear Tire & Rubber Company, United States Rubber Company (Uniroyal). Heidän yhteiset ponnistelunsa sodan aikana olivat välttämättömiä laadukkaiden synteettisten tuotteiden luomiseksi. Vuonna 1941 he ja Standard allekirjoittivat sopimuksen patenttien ja tietojen vaihtamisesta Rooseveltin perustaman Rubber Reserve Companyn lainkäyttövaltaan, ja heistä tuli esimerkki siitä, kuinka suuryritykset ja valtio voivat yhdistyä sotilastarvikkeiden nimissä. Valtavan työn ja julkisten varojen ansiosta 51 synteettisten renkaiden valmistukseen tarvittavien monomeerien ja niiden syntetisoimien polymeerien tuotantolaitosta rakennettiin erittäin lyhyessä ajassa. Tähän tarkoitukseen käytetty tekniikka perustuu Buna S -valmistusprosessiin, koska siinä voidaan parhaiten sekoittaa luonnonkumia ja synteettistä kumia ja käyttää saatavilla olevia käsittelykoneita.
Neuvostoliitossa sodan aikana 165 kollektiivista maatilaa kasvatti kahden tyyppisiä voikukkia, ja vaikka tuotanto oli tehotonta ja sato pinta-alayksikköä kohden alhainen, tuotettu kumi edisti voittoa. Nykyään tätä voikukkaa pidetään yhtenä mahdollisista vaihtoehdoista hevealle. Tätä tuotetta täydennetään synteettisellä butadieenilla tai Sergei Lebedevin luomalla ns. Sopreenilla, jossa raaka-aineena käytetään perunoista saatua alkoholia.
(seurata)
Teksti: Georgy Kolev
