Центрами производства синтетического каучука и шин является

Несмотря на хорошую конъюнктуру, наши производители каучука все менее заметны на мировом рынке. Чтобы сохранить позиции, им надо срочно модернизировать производство. Денег для этого у них более чем достаточно, однако инвестиционный процесс упирается в дефицит сырья, вызванный сырьевой дуополией и нежеланием развиваться.

Российская промышленность синтетического каучука, наверное, является одной из наиболее конкурентоспособных и успешных частей нашей нефтехимии. Несмотря на то, что производители работают на советских активах, испытывают определенные трудности с сырьем, объемы отгружаемого на экспорт каучука год от года не сокращаются. Более того, ряд предприятий не так давно перешли на выпуск принципиально новой продукции, для которой открыты любые рынки. В других секторах химпрома, например в том же производстве полимеров, ситуация куда менее благоприятная — российские производители с трудом борются с импортом внутри страны и с большим запозданием пытаются реализовать крупные инвестпроекты. Тем не менее, индустрия синтезкаучука стагнирует. На фоне сокращения внутреннего спроса со стороны шинников производители не могут резко увеличить экспорт продукции. Рост цен на каучуки, которые с начала года подорожали примерно на четверть, с лихвой компенсирует производителям недополученную прибыль и позволяет на время забыть о техническом состоянии отрасли, повышении цен на сырье и усиливающихся конкурентах.

Синтетический каучук в СССР, пожалуй, был главным продуктом для всей химической промышленности. Дело тут не в стратегических приоритетах (изначально советский каучук шел на оборонные нужды), а в том, что это чуть ли не единственный инновационный продукт нефтехимии, производство которого Страна Советов сумела наладить самостоятельно.

Хотя к концу 1980−х СССР был мировым лидером по производству каучуков, проверку рыночной экономикой отрасль проходила с трудом. Правда, обвального спада производства с последующим массовым закрытием предприятий, как это произошло, например, в индустрии химволокна, удалось избежать. Главная заслуга в этом принадлежит колоссальному технологическому потенциалу, созданному в советское время, часть которого оказалась бесполезной, а часть — более чем востребованной. Если предприятия могли получить доступ к дешевому газовому сырью, то спокойно продавали продукцию за рубеж. Однако именно проблема сырья, как это ни странно, сейчас значится в повестке дня отрасли и сдерживает ее развитие.

Если посмотреть на карту сырьевых потоков российской индустрии синтезкаучука, становится видно, что большая их часть так или иначе исходит от одного предприятия — нефтехимического комбината в Тобольске. Этот гигантский завод перерабатывает в год до трех миллионов тонн ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов — основное сырье нефтехимии, получается на газоперерабатывающих заводах из попутного нефтяного газа). В частности, он является крупнейшим в стране производителем бутадиена и изобутилена — главного сырья для производства каучуков. Тобольский НХК был первым и самым важным из приобретенных «собирателем» «Сибура» Яковом Голдовским активов. Всем, кто хоть немного знаком с отраслью, очевиден факт, что тот, кто контролирует Тобольский НХК, контролирует не только львиную долю индустрии синтезкаучука, но и значимую часть всей российской нефтехимии.

Сейчас под контролем «Сибура» находится производство порядка 60% всего синтетического каучука в России, если отнести к нему также зависящий от холдинга завод в Стерлитамаке. Основным конкурентом на этом рынке для теперь уже бывшей «дочки» «Газпрома» является «Нижнекамскнефтехим». На эти две компании приходится 100% всего выпуска каучуковых мономеров в стране. Производителей каучуковых полимеров, помимо указанных предприятий, существует еще четыре. Однако из-за сырьевого диктата российская индустрия синтезкаучука плавно движется к дуополии (см. график 1). В чем же выражается сырьевой диктат? Нижнекамское предприятие стремится максимально перерабатывать сырье на своих мощностях, что подтверждает его инвестиционная программа, поэтому на рынок оно поставляет все меньше и меньше бутадиена. «Сибур» же, торгующий товарным бутадиеном, ведет себя как заправский монополист, не стремясь к его переработке, но и не допуская его «переизбытка» на рынке.

Некоторое количество каучукового сырья можно получить с нефтехимических комбинатов и с НПЗ, где оно образуется в виде побочного продукта. Так, в частности, работает Омский завод синтезкаучука. Однако как объемы производства, так и качество этого сырья, которое требует предварительной доработки перед использованием, совершенно не подходят для того, чтобы заместить газовое сырье, на котором привыкли работать российские предприятия. Еще один вариант обойти сырьевую дуополию «Сибура» и «Нижнекамскнефтехима» — производить бутадиен самостоятельно из бутана. Традиционно бутан и бутадиен получают на больших и дорогих установках центрального газофракционирования на крупных нефтехимических комбинатах вроде Тобольского. Но эти установки производят и другие ключевые продукты нефтехимии. Существуют гораздо менее громоздкие и менее дорогие установки дегидрирования бутана. Производителей бутана в России немало (в частности, ими являются некоторые НПЗ). Чтобы избежать дуополии «Сибура»-«Нижнекамскнефтехима», не зависимые от них каучуковые заводы могли бы инвестировать в подобные установки. Правда, есть проблема. Когда рыночная конъюнктура спокойна, цены на бутан и бутадиен почти не отличаются, поэтому окупить такие установки почти нереально. Однако в последние годы цены на бутадиен значительно выше, чем на бутан (см. график 2), и технологии его производства из бутана становятся эффективными даже в Европе.

Есть такой опыт и в России. Не так давно на базе «Нижнекамскнефтехима» было создано совместное предприятие, реанимировавшее мощности комбината по дегидрированию бутана. В частности, именно оттуда получает бутадиен Ефремовский завод синтезкаучука. Впрочем, гендиректор завода Владимир Беликов скептически относится к идее дальнейшего развития этой технологии: «Для синтеза бутадиена из бутана в России нет ресурсов доступного бутана, в сырьевом обеспечении мы вынуждены полагаться на фракцию ББФ (бутан-бутадиеновая фракция), которую покупаем у нескольких нефтехимических комплексов». Следует заметить, что на этой фракции работает большинство мировых производителей синтетических каучуков, поскольку она образуется как побочный продукт при пиролизе, т. е. при производстве этилена и пропилена. Более того, по всему миру на таком сырье работает множество каучуковых заводов с неприлично малой по российским меркам мощностью 40–60 тыс. тонн, встроенных в комбинаты оргсинтеза и производящих наиболее массовые виды каучуков.

Тем не менее, при общем прогрессе российского органического синтеза (которого пока не наблюдается) ресурсы сырья для выпуска бутадиена могут значительно возрасти. С установки на 500 тыс. тонн этилена можно получать сырье для выпуска 60 тыс. тонн бутадиена, и большинство новых комбинатов оргсинтеза, например, в Иране такими установками оснащаются. При наличии инвестиций и желания даже с имеющейся сырьевой базой в России выпуск этилена легко может быть увеличен вдвое, до 4 млн тонн. Нетрудно посчитать, что при полном использовании всех продуктов пиролиза это увеличило бы предложение бутадиена почти на четверть миллиона тонн, то есть в полтора раза в сравнении с тем, сколько его производится в России сейчас.

Логистика, экспорт и инвестиции

Второй источник головной боли производителей каучуков — логистика. С экономико-географической точки зрения чем дальше от источника сырья (то есть, как мы выяснили выше, от Тобольска) находится завод, тем хуже, потому что каучук как твердое вещество гораздо транспортабельнее газового сырья, из которого он производится. Учитывая гигантские транспортные плечи, становится понятно, почему в структуре себестоимости каучука доля затрат на транспорт сырья превышает 15%. С другой стороны, построенные в 1930−х предприятия не виноваты, что спустя десятилетия оказались в столь невыгодном транспортном положении, потому что были переведены с картофеля на газ.

Поскольку большинство наших заводов находится в глубине европейской части страны, в том числе в Центральной России, проблемой для них является не только транспортировка сырья, но и вывоз самих каучуков за пределы страны. По словам Владимира Беликова, «каучук в Юго-Восточной Азии значительно дороже, чем в Европе, но довезти его туда непросто. Единственный вариант — экспорт через балтийские порты». Для предприятий Урало-Поволжья, где выпускается две трети российского каучука, проблема экспортной логистики стоит еще острее. Во многом именно из-за логистического барьера российские экспортеры ориентируются в основном на европейский, а не на более интересный азиатский рынок.

Основной вопрос, впрочем, не в том, по какому маршруту, а в том, имеет ли вообще смысл везти наш каучук за рубеж. Статистика дает уверенный ответ: имеет (см. график 3), более половины российского каучука экспортируется. Однако присутствие наших компаний на мировом рынке сокращается (см. график 4), причем в наибольшей степени это относится к самым массовым стирольным каучукам. Парадокс объясняется просто: развиваться дальше на советских активах российские производители уже не могут, а их обновление идет достаточно медленно (см. график 5). Лишь 40% бутадиеновых каучуков в России выпускаются на современных неодимовых или литиевых катализаторах, тогда как на Западе это давно является нормой. И хотя, по словам российских производителей, многие западные шинники сохранили в своих рецептурах старые типы каучуков, которые и покупают в России, очевидно, что будущее явно не за ними. Именно поэтому в последние годы наши производители каучуков спохватились и начали массово переводить мощности на новые катализаторы.

Примерно так же обстоят дела и с выпуском бутилкаучуков. Хотя мировой рынок этой продукции близок к олигополии (на нем доминируют американская ExxonMobil и германская Lanxess) и обеспечивает высокую маржу, инвестиции необходимы и здесь. Сейчас в мире три четверти всех произведенных бутилкаучуков — это галобутилкаучуки. Последние выгодно отличаются от традиционных каучуков, например, более быстрой вулканизацией (производство шины занимает меньше времени) и износостойкостью. В России, однако, около двух третей выпуска приходится на традиционные немодифицированные бутилкаучуки. И это при том, что наряду с бутадиеновыми бутилкаучуки сейчас основной объект инвестирования в каучуковую отрасль; их доля в общем выпуске растет, а стирольных, в которые почти ничего не вкладывается, — падает (см. график 6).

Что касается ценовой конкурентоспособности, то тут российским производителям в очередной раз сделала подарок мировая конъюнктура. При этом в самой России наиболее ходовые марки каучуков стоят либо столько же, сколько в Европе, либо не намного дешевле. В то же время, по оценкам представителя одного из российских производителей каучуков, себестоимость их выпуска в стране сейчас лишь на 10–20% ниже, чем в Европе. Впрочем, если европейские производители, по данным консалтинговой компании CMAI, работают с рентабельностью около 20%, у их российских конкурентов с учетом затрат на логистику этот показатель должен составлять не меньше 30%. Однако маржа наших поставщиков все в большей степени съедается за счет удорожания сырья. «За последние несколько лет на нашем заводе доля бутадиена в себестоимости каучука выросла с 40 до 60 процентов», — говорит Владимир Беликов. По его словам, сейчас бутадиен, предлагаемый к реализации на рыночных условиях, в России стоит дороже, чем в Европе.

Засучить рукава и работать

Что же делать российским производителям каучуков в такой ситуации? Главная проблема, на наш взгляд, в том, что большинство из них и не пытаются ответить на этот вопрос, не уделяя стратегическому планированию должного внимания и уповая лишь на дары конъюнктуры. Единственное исключение из данного правила — это, пожалуй, лишь «Нижнекамскнефтехим», обновивший за последние годы половину мощностей, вложивший средства в удешевление производства изопрена и вынашивающий амбициозные планы по дальнейшей модернизации каучукового бизнеса.

Может быть, у российской каучуковой индустрии банально нет денег на инвестиционное развитие? Однако при рентабельности в 30% (оцененной, заметим, только для экспортных поставок, где по производителям бьет логистика) и выручке в 3,5–4 млрд долларов общий объем прибыли в отрасли составляет около 1 млрд долларов ежегодно. Для строительства современного завода галобутилкаучуков мощностью 100 тыс. тонн «с нуля» нужно 600 млн долларов, для создания выпуска бутадиеновых каучуков на современных катализаторах мощностью 50 тыс. тонн — около 50 млн. Словом, годовой прибыли каучуковой отрасли вполне хватило бы на то, чтобы привести себя в относительно приемлемое состояние.

Но это только полдела. Чтобы вернуть позиции на мировом рынке, российским производителям уже недостаточно обновления оборудования — необходимо работать с конечными потребителями. Именно тесное сотрудничество с потребителями позволяет западным производителям каучуков относительно хорошо себя чувствовать, даже не имея такой сырьевой форы, какой располагает Россия. Это естественно, поскольку мировой рынок шин, а значит, и мировой рынок каучука определяется всего несколькими грандами. Другое дело, что им не очень выгодно предлагать нашим поставщикам такие же условия сотрудничества, какие они предлагают западным контрагентам. Например, они пытаются фиксировать в долгосрочных контрактах не формулу цены, а сами цены, что в условиях удорожания сырья делает такие поставки малоприбыльными. Дело тут не только в том, что наша индустрия выпускает, образно выражаясь, ширпотреб, а западные заводы предлагают более продвинутую продукцию. У шинников есть рычаги, на которые можно давить: они могут ссылаться на несоответствие российской продукции, выпускаемой на советском оборудовании, собственным стандартам, предлагать услуги по сертификации и продвижению на рынок в обмен на выгодные для себя контракты и т. д. и т. п.

Интересно, что у наших производителей каучуков большой опыт заключения долгосрочных контрактов по поставкам за рубеж, где, как мы отметили выше, есть серьезные логистические проблемы и ценовое давление западных шинных компаний. В то же время опыт заключения таких контрактов на внутреннем рынке почти отсутствует, хотя на российских заводах западных компаний производится уже примерно четверть всех легковых шин в стране. Западные шинные компании кровно заинтересованы в покупке местного сырья для местного производства, и проиграть здесь конкурентную борьбу нашим производителям каучука никак нельзя. Сейчас отсутствие таких контрактов имеет вескую причину. Ни Nokian, ни Michelin еще не имеют на российских заводах производства резиновых смесей, для которых, собственно, и нужен каучук. По имеющейся информации, завод Nokian во Всеволожске получает смесь из Финляндии, завод Michelin в Давыдово — из Польши. Но через несколько лет ситуация изменится (Nokian уже сейчас строит цех резиносмешения), и тогда потребление каучука в России снова начнет расти. Вопросы модернизации производства и улучшения переговорных позиций в дискуссии с шинными грандами станут к этому моменту делом чести и выживания для российских заводов синтезкаучуков.

Влас Рязанов, корреспондент журнала Эксперт

Шина — это единственная часть автомобиля, которая соприкасается с дорогой. Площадь этого соприкосновения (пятно контакта) примерно равна площади одной человеческой ладони.Таким образом, автомобиль на дороге удерживается всего четырьмя ладонями! Поэтому шины, без сомнения, являются очень важным элементом безопасности вождения.

Кроме весьма важной задачи по обеспечению сцепления и управляемости автомобиля, шина также должна обладать комфортом, износостойкостью, снижать расход топлива и дополнять внешний вид автомобиля. Необходимость сочетать такие разные характеристики делает проектирование шин намного более сложным процессом, чем может показаться на первый взгляд. А при изготовлении шин задействовано ничуть не меньше исследований и технологий, чем при создании мобильного телефона.

Условно этапы, которые проходит шина, прежде чем попасть на полки магазина, можно разделить на 3 этапа:

Моделирование и тестирование модели

Анализ рынка

При исследовании рынка компания Мишлен уделяет огромное внимание запросам водителей, при этом не только текущим, но и возможным требованиям к шинам в будущем. Также ведется наблюдение за развитием автомобильного рынка.

Особое внимание уделяется особенностям использования шин в конкретных условиях, куда включают не только особенности вождения, но и климатические условия, дорожную специфику и качество покрытия.

Все это позволяет в полной мере удовлетворить потребности самых требовательных клиентов.

Моделирование и тестирование модели

На основе полученных данных начинается кропотливая работа по созданию будущей шины. В этом процессе принимают участие не только химики и конструкторы, но и многие другие специалисты, например, промышленные дизайнеры.

Именно от совместной работы различных специалистов зависит успех будущей шины. Качественная и надежная шина – это не столько технологический секрет, сколько настоящее искусство, заключающееся в правильном выборе, дозировке и взаимосвязи различных компонентов шины.

Создание резиновой смеси

Ее разработка, подготовка и изготовление сродни созданию кулинарного шедевра. Это наиболее секретная часть шины, и, хотя широко и хорошо известны около 20 основных составляющих, узнать подробнее о резиновой смеси не представляется возможным. Ведь секрет состоит не только в компонентах смеси, но в их грамотной комбинации и балансе, которые и будут наделять шину ее специфичными функциями.

Основные элементы резиновой смеси шины:

Каучук. Бывает двух видов – натуральный и синтетический, добавляется в резиновую смесь в различных пропорциях в зависимости от назначения шины, является ее основой. Натуральный каучук – это высушенный сок дерева гевеи, также содержится в других видах растений, например, в одуванчиках, но из-за сложности производственного процесса из последних не производится.

Синтетический каучук – продукт, производимый из нефти. В настоящее время используется несколько десятков различных синтетических каучуков, каждый их которых имеет свои характерные особенности, влияющие на конкретные характеристики шины. Последние поколения синтетических каучуков очень близки по свойствам к натуральному, однако шинная промышленность по-прежнему не может отказаться от последнего.

Технический углерод. Значительная часть резиновой смеси состоит из промышленной сажи (технический углерод), наполнителя, предлагаемого в различных вариантах и придающего шине её специфичный черный цвет. Впервые сажа была применена в шинах в начале 20 века, до этого времени шины имели цвет бледно-желтый (цвет натурального каучука). Основное назначение сажи – создание надежных молекулярных соединений для придания резиновой смеси особой прочности и износостойкости.

Диоксид кремния (силика). Этот компонент в свое время был привлечен в резиновую смесь как замена техническому углероду. В процессе тестирования нового состава было выявлено, что диоксид кремния не может вытеснить из резиновой смеси сажу, так как не обеспечивает такую же высокую прочность резины. Однако новый компонент улучшал сцепление шины с мокрой поверхностью дороги и снижал сопротивление качению. В итоге эти два элемента сейчас используются в шине совместно, при этом каждый из них наделяет шину своими лучшими качествами.

Сера. Является одним из компонентов, участвующих в вулканизации. Благодаря этому процессу пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.

При создании шины работа ведется не только над характеристиками шины, но и над эстетической стороной, рассматривается большое количество разных дизайнов рисунка протектора. Применение методов моделирования позволяет выбрать рисунок, наилучшим образом дополняющий существующую резиновую смесь и внутреннюю структуру будущей шины. По результатам компьютерного моделирования лучшие образцы запускаются в производство и подвергаются реальным испытаниям.

Ежегодно специалистами компании Мишлен проводятся многочисленные тесты, в ходе которых испытуемые шины MICHELIN проезжают свыше 1,6 млрд км. Это примерно 40 000 путешествий вокруг земного шара. В процессе тестирования дорабатываются последние черты будущей шины. В момент, когда все тесты проведены, а результаты соответствуют начальному заданию, шина запускается в массовое производство.

Производство

Начальный этап запуска любой шины в массовое производство – подготовка производственных площадок.

Компания Мишлен владеет большим количеством заводов в различных странах. И основная задача этого этапа – настроить каждый производственный процесс таким образом, чтобы шина отвечала не только изначальному техническому заданию, но и по всем параметрам не отличалась от аналогичной шины, произведенной в любой другой стране.

В последующем процессе массового производства каждая шина MICHELIN производится высококвалифицированными специалистами с применением различных видов ручного и автоматического оборудования. Когда это необходимо, компания Мишлен проектирует собственное оборудование, отвечающее потребностям производства.

Основные этапы производства шин:

Подготовка резиновых смесей. Как уже было указано выше, рецептура каждой резиновой смеси является основой для наделения шины необходимыми функциями.

Создание компонентов шины. На этом этапе из полученной резины формируется протекторная лента, а также создается «скелет» шины — каркас и брекер. Первый изготавливается из слоев обрезиненных текстильных нитей, а второй – из обрезиненного высокопрочного металлокорда. Также готовится борт шины, с помощью которого шина крепится на ободе диска. Основная его часть — бортовое кольцо, изготовленное из множества витков проволоки.

Сборка. На особый сборочный барабан последовательно накладываются слои каркаса и брекера, бортовые кольца, протектор с боковинами. Затем все эти детали шины соединяются в единое целое – заготовку шины.

Вулканизация. Подготовленная заготовка помещается в пресс-форму вулканизатора. Внутрь шины под высоким давлением подается пар, нагревается наружная поверхность пресс-формы. Под давлением по боковинам и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придает резине эластичность и прочность.

Особо важным элементом производства является контроль качества. Он начинается с проверки качества каждого элемента шины еще на этапе закупки, присутствует на каждом этапе производства и завершается многоуровневым аудитом готовой продукции .

Залогом качества продукции компании Мишлен также является наличие производственной гарантии — 5 лет с даты производства. Гарантия от производителя распространяется на дефекты изготовления и материалов.

Наряду с металлом, нефтью, газом и пластмассами каучук превращается в один из важнейших народнохо­зяйственных и стратегических видов промышленной про­дукции. Трудно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не применялись изделия из каучука и резины. Около 2 /₃ производимого каучука идет на изготовление шин. Крупнейшими потребителями шин являются авиа­ция, автомобильный транспорт, сельскохозяйственное и дорожное машиностроение.

Технический прогресс в различных отраслях народно­го хозяйства сопровождается непрерывным ростом по­требления резинотехнических изделий. Транспортерные ленты, приводные ремни, муфты сцепления, резиновые валы, баки, трубопроводы, шланги, уплотнители — вот далеко не полный перечень резинотехнических изделий, без которых немыслима современная техника. Резиновые изделия широко применяются в электротехнической и ка­бельной промышленности; большое значение имеет кау­чук для изготовления дорожных и гидроизоляционных покрытий, герметиков, заливочных составов, паст, для из­готовления обивки мебели, матрацев, сидений, в про­изводстве клеев, красок и т. д.

В зависимости от происхождения каучук делится на (натуральный и синтетический.

Первоначально каучуковые и резиновые изделия производились только из натурального каучука (млечного сока гевеи бразильской). Само название «каучук» проис­ходит от индейских слов «као-учу» — «слезы дерева». На­туральный каучук был привезен европейцами из Латин­ской Америки. Уже в 1910 г. добыча натурального каучука составляла 97 тыс. т, в 1930 г. — 839 тыс. т, в 1965 г. — 2362 тыс. т. Перебои в снабжении нату­ральным каучуком, высокие цены на мировом рынке, с одной стороны, и все возрастающий спрос на изделия из каучука и резины — с другой, диктовали необходи­мость создания синтетического каучука.

Большое значение для создания синтетического каучу­ка имели работы крупнейших русских ученых А.М. Бут­лерова и И.Л. Кондакова, А. Е. Фаворского и Н. Д. Зе­линского, но решающую роль сыграли исследования С. В. Лебедева, по методу которого 15 февраля 1931 г. в СССР был произведен первый в мире промышленный синтетический каучук.

Современный ассортимент отечественной продукции насчитывает свыше 30 видов синтетического каучука, главными потребителями которого кроме шинной являются промышленности: резинотехнических изделий, искусственной кожи, строительных материалов, асботехнических изделий, а также кожевенно-обувная, кабельная и бумажная.

Модернизация и повышение эффективности производ­ства, внедрение прогрессивной технологии, комплексная механизация и автоматизация, поиски дешевых источни­ков сырья, повышение качества изделий — вот основа увеличения выпуска резины и резиновых изделий, в ко­торых главным компонентом является каучук. Каучуки представляют собой высокомолекулярные соединения, гибкие и длинные цепи макромолекул ко­торых состоят из десятков тысяч и более атомов. В нена­пряженном состоянии макромолекулы каучука находятся в свернутом состоянии, а при растяжении распрямляются, при снятии растягивающей нагрузки вновь самопрои­звольно скручиваются. Этим объясняется высокая эла­стичность и способность каучука к большим обратимым деформациям.

Каучуки поступают на заводы резиновой промышлен­ности в сухом виде — безводные твердые или жидкие каучуки, либо в виде водных эмульсий — латексов, содержа­щих около 30% каучука. Латексы могут применяться не только в производстве каучука, но и как конечный то­варный продукт.

Основные технические характеристики любых видов натурального и синтетического каучука включают их экс­плуатационные свойства.

К эксплуатационным свойствам каучука относятся механические: предел прочности при растяжении, износо­стойкость, комплекс характеристик эластичности (упру­гий отскок, относительные и остаточные удлинения), а также физические и химические свойства: тепло- и мо­розостойкость, свето-, озоно-, масло-, бензостойкость, га­зопроницаемость, стойкость к действию агрессивных сред, к старению, электрические свойства, удельный вес и т. д.

К технологическим свойствам сырых каучуков отно­сятся: их пластичность; способность к пластикации, сме­шиванию, дальнейшей переработке, вулканизации; усадка и т. д.

Натуральный каучук (НК) имеет в своей основе поли­мер изопрена — высокомолекулярный углеводород (С₅Н₈)„. Изделия из натурального каучука высокоэла­стичны, прочны на разрыв и истирание, температура их эксплуатации от -68 до +200 °С. К недостаткам можно отнести набухаемость в маслах и растворителях и лег­кую окисляемость каучука под действием солнечных лу­чей. Несмотря на достижения в области создания новых синтетических каучуков, натуральный каучук все еще со­храняет свое значение как один из наиболее высококаче­ственных каучуков общего назначения.

Синтетические каучуки (СК) — высокополимерный каучукоподобный материал; условно они, делятся на кау­чуки общего и специального назначения. К каучукам общего назначения относят бутадиеновый (СКВ), бутадиенстирольный (СКС), изопреновый (СКИ) и некоторые другие, а к каучукам специального назначения — бутадиеннитрильный (СКН), хлоропреновый, бутилкаучук, силиконовый, фторкаучук и др.

Процесс производства синтетического каучука со­стоит из двух основных стадий: получение мономера и получение полимера. Сырьем для производства каучу­ков является этиловый спирт, на смену которому прихо­дит нефтехимическое сырье — этилен, пропилен, бутилен, бензол, а также ацетилен, бутан, пентан, изобутан, полу­чаемые из газообразного топлива. При переводе промы­шленности СК на нефтегазовое сырье производитель­ность труда повышается в 4 раза, а себестоимость СК в 2-3 раза ниже, чем на спирте, получаемом из пищево­го сырья.

Первым советским синтетическим каучуком был бута­диеновый (СКВ). Не отличаясь высоким качеством, этот вид каучука имеет малое значение.

Ведущую роль в мировом производстве СК играют бутадиенстирольный (СКС) и бутадиеннитрильный (СКН) каучуки.

На основе СКС изготовляют изделия шинной и рези­нотехнической промышленности. Этот каучук отличается большой прочностью, эластичностью, технологичностью, повышенной теплостойкостью, устойчивостью к дей­ствию света и кислорода. Каучуки СКН характеризуются высокой бензо- и маслостойкостью, стойкостью к воз­действию растворителей и агрессивных сред, имеют повы­шенную теплостойкость и применяются для изготовле­ния резинотехнических изделий, шлангов, прокладок, уплотнителей и т. д.

Изопреновые каучуки (СКИ), отличаясь высокой эла­стичностью, прочностью, износостойкостью, с успехом заменяют натуральный каучук (НК). — Большое значение в современном народном хозяйстве имеет хлоропреновый каучук. Этот каучук обладает от­личными эксплуатационными характеристиками: эласти­чен, высокопрочен, износоустойчив, особо стоек к хими­ческим средам, растворителям, негорюч. Недостатком является его низкая морозостойкость. Он широко приме­няется в производстве резинотехнических и специальных изделий, для защиты аппаратуры от -коррозии.

Недостатком всех вышеперечисленных синтетиче­ских каучуков является невысокая термостойкость (до + 200 °С), некоторая газопроницаемость.

Для специальных технических целей (в су до- и авиа­строении, в кабельной промышленности, для камер ра­кетного топлива, для защиты аппаратуры от агрессивных химических сред при высокой температуре) применяются ценные виды каучуков — силоксановые, тиоколы и фтор-каучуки. Отличаясь уникальными свойствами (термо­стойкостью до + 400-500°С), но будучи достаточно до­роги, они применяются очень ограниченно.

Превращение каучуков в резину и получение рези­новых изделий подразделяется на три стадии: пригото­вление сырой резиновой смеси, заготовительно-сбо-рочные операции, вулканизацию изделий и их отделку. Резиновые смеси изготовляют путем смешивания каучу­ков с ингредиентами: наполнителями, ускорителями пла­стикации, пластификаторами, вулканизаторами, ускори­телями вулканизации, противостарителями, красителями и т. д.

Количество каучука и ингредиентов колеблется в за­висимости от назначения резинового изделия. В качестве наполнителей широко применяют сажу, активированный мел, каолин, оксид цинка; вулканизаторов — серу и ее со­единения; пластификаторов — мазут, гудрон, смазочные масла, канифоль, смолы. Приготовление резиновой смеси проводится в закрытых резиносмесителях и на каландрах (или валках). Ответственной операцией является вулкани­зация. В процессе вулканизации при температуре + 130-160°С и давлении 18 — 20 МПа сера химически присоединяется к молекулам каучука, «сшивая» их в трехмерную структуру, образуя резину.

Резина является важным конструкционным материалом для машино- и приборостроения. Различные сорта резины обладают высокой эластичностью (упругое удлинение при растяжении достигает 700-800 %), хорошими вибро- и водостойкостью, повышенной химической стойкостью против кислот и их растворов, механической прочностью; резина хорошо сопротивляется истиранию. Эти свойства достигаются при вулканизации резиновых смесей (сырой резины). Созданы электропроводная, магнитная и другие резины с новыми свойствами.

Резины подразделяются на следующие основные группы: резины общего назначения (температуры эксплуатации от – 50 до +150 °С), теплостойкие (150-200 °С и выше), морозостойкие (до – 150 °С), масло- и бензостойкие, диэлектрические, электропроводящие, маг­нитные, фрикционные и др.

Резиновые смеси составляют на основе каучука, массовое содержание которого в различных изделиях колеблется от 5 до 95 %; смеси содержат также мягчители, наполнители, вулканизирующие вещества, противостарители, красители.

В машиностроении резиновые изделия применяют для движу­щихся устройств (шин, приводных ремней, транспортных лент), в магистралях для транспортирования жидкостей, газов (напорные и всасывающие рукава, соединительные шланги, трубки), в каче­стве опор, буферов, изоляции, уплотнителей (сальники, манжеты, прокладочные пластины, кольца) и др.

Исходные материалы для резиновых изделий. Каучук бывает натуральный и синтетический.

Натуральный каучук получают из млечного сока каучукогенных растений. Синтетический каучук – вещество, по свойствам близкое к натуральному. Его получают путем синтеза органических веществ. Промышленные виды синтетического каучука, которых насчитывается несколько десятков, различают между собой как по исходному сырью и способам производства, так и по составу и физико-механическим свойствам. Производство син­тетического каучука складывается из двух основных процессов: получения каучукогенов (бутадиена, стирола, хлоропрена, акрилонитрила, изобутилена и др.) и их полимеризации в каучукоподобный продукт. Сырьем для получения каучукогенов являются нефтепро­дукты, природный газ, ацетилен, древесина и др. При полимериза­ции каучукогены из низкомолекулярных веществ превращаются в высокомолекулярные соединения с типичными для натурального ка­учука физико-механическими и технологическими свойствами. Про­изводство синтетического каучука впервые в мире разработано рус­ским химиком С. В. Лебедевым.

Синтетические каучуки (СК) подразделяются на две основные группы:

СК общего назначения, применяемые в производстве изде­лий, с наиболее характерным свойством резины – эластичностью (массовое производство шин, конвейерных лент, амортизаторов, уплотнителей, обуви, игрушек и т. д.);

СК специального назначения, которые наряду с эластичностью должны обладать специфическими свойствами.

В качестве СК общего назначения применяют в основ­ном бутадиеновые и бутадиен-стирольные каучуки, в качестве бензо- и маслостойких – бутадиен-нитрильные, тепло- и морозостойких – кремнийорганические, износостойких – уретановые СК.

Мягчители (стеарин, олеиновая кислота) повышают пластичность сырой резины и мягкость резиновых изделий.

Наполнители повышают твердость и прочность резиновых изде­лий. К ним относятся сажа, оксид цинка, мел, каолин и др., а также рукавные и кордовые ткани и волокна (хлопчатобумажные, вискоз­ные, капроновые, нейлоновые), применяется также корд из стальных проволочек.

При вулканизации линейные макромолекулы каучука взаимодействуют с вулканизатором, в результате обра­зуется трехмерная (сшитая) сетка и каучук превра­щается в резину.

Основным вулканизирующим веществом (для СК общего назна­чения, бутадиен-нитрильных и других каучуков) является сера. Для вулканизации отформованные заготовки из сырой резины нагре­вают до температуры 140-180 °С; формование может совмещаться с нагревом.

Ускорители вулканизации (каптакс, тиурам и др.) вместе с окси­дом цинка не только сокращают время вулканизации, но и обеспечи­вают возможность вулканизации при комнатной температуре.

Для изготовления мягкой резины (автомобильные камеры, мячи) в каучук вводят 1-3 % серы; при массовом содержании серы 4— 7 % получается твердая резина. Для вулканизации кремнийорганических СК применяют пероксиды бензоила, для уретановых – изоцианиды.

Противостарители (парафин, вазелин и др.) замедляют процесс окисления каучука, повышают устойчивость и сроки службы рези­новых изделий.

Изготовление резиновых изделий. Процесс складывается из при­готовления резиновых смесей, вулканизации и отделки изделий.

Смешивание компонентов обеспечивает равномерное распределе­ние в каучуке всех составных частей, оно производится на вальцах или в закрытых смесителях. Полученная сырая резина представляет собой однородную пластичную массу, которой легко придается нуж­ная форма.

Для получения листовой резины сырую резиновую смесь обраба­тывают на каландрах, рабочим органом которых являются пустоте­лые подогреваемые прокатные валки из отбеленного чугуна. На каландрах производится также обкладка тканей сырой резиной, сдавливание листов резины и промазанных резиной тканей, обра­ботка пропитанного корда. Из листовой заготовки при надобности производят раскрой на резательных машинах или вырубных

Резиновые профили (трубки, шнуры) получают шприцеванием — выдавливанием сырой резины на червячном прессе через матрицу

Изделия сложной формы получают методами прессования и литья под давлением

Полученные полуфабрикаты подвергают вулканизации и отделке. Плотность различных сортов резины от 0,9 до 2 г/см 3 , предел прочности при растяжении от 3 до 60 МПа, относительное удлинение 200—800 %. Следует подчеркнуть, что для каучуков и резины (а также для некоторых видов пластмасс и других материалов) характерна релаксация (ослабление) напряжений, которая возрастает с увеличением силы и скорости деформации и с повышением температуры.

При увеличении массового содержания серы до 30-50 % получается твердый материал – эбонит. Он широко применяется для изготовления электротехнических изделий, особенно таких, которые должны быть стойкими к действию кислот (например, аккумуляторных баков, а также изделий химической промышленности). Способы получения изделий из эбонита те же, что и для резины. Эбонит хорошо обрабатывается резанием на станках.