Testna vožnja z zgodovino avtomobilskih pnevmatik III: Kemiki v gibanju
Pnevmatika je visokotehnološki izdelek, rezultat desetletja evolucije.
Na začetku niti gumarji niti kemiki niso poznali točne kemične sestave in molekularne zgradbe surovin, s katerimi so delali, gume pa so bile vprašljive kakovosti. Njihova glavna težava je enostavno odrgnjenje in obraba, kar pomeni zelo kratko življenjsko dobo. Malo pred izbruhom prve svetovne vojne so kemiki odkrili, da dodajanje saj kot snovi strukturi močno poveča trdnost, elastičnost in odpornost proti obrabi. Žveplo, saje, cink, pa tudi tako imenovani silicijev dioksid ali znani kremen (silicijev dioksid), ki se v zadnjem času uporablja kot dodatek, igrajo pomembno vlogo pri spreminjanju kemične strukture gume in izboljšanju njene lastnosti, njihova uporaba v ta namen pa sega v različna obdobja razvoja tehnologije pnevmatik. Toda, kot smo rekli, je bila na začetku molekularna struktura pnevmatike popolna skrivnost.
Dejansko pa je Michael Faraday že leta 1829 opisal osnovni gradnik kavčuka s kemijsko formulo C5H8 ali z drugimi besedami izopren. Leta 1860 je kemik Williams dobil tekočino z isto formulo. Leta 1882 so prvič izdelali sintetični izopren, leta 1911 pa sta kemika Francis Matthews in Carl Harris neodvisno odkrila, da je izopren mogoče polimerizirati, proces, ki stoji za uspešnim ustvarjanjem umetne gume. Pravzaprav uspeh znanstvenikov prihaja v času, ko nočejo popolnoma kopirati kemijske formule naravnega kavčuka.
Standard Oil in IG Farben
Leta 1906 so strokovnjaki nemškega podjetja Bayer začeli zmogljiv program za proizvodnjo sintetične gume. Med prvo svetovno vojno se je zaradi pomanjkanja naravnih surovin začela proizvodnja pnevmatik na osnovi tako imenovane metilne gume, ki jo je ustvaril Bayer. Po prvi svetovni vojni pa so ga prekinili zaradi visoke cene in cenejših naravnih izdelkov. Vendar se je v dvajsetih letih 20. stoletja spet pojavilo pomanjkanje naravnega kavčuka, kar je privedlo do začetka intenzivnih raziskav v ZSSR, ZDA in Nemčiji.
Že spomladi leta 1907 sta Fritz Hoffmann in dr. Karl Kutel s pomočjo premogovega katrana razvila tehnologijo za pridobivanje izhodnih produktov izoprena, metil izoprena in plinastega butadiena, naslednji korak v razvoju dejavnosti pa je bila polimerizacija molekule teh snovi. Po prvi svetovni vojni so se raziskovalci velikana IG Farben, ki zdaj vključuje Bayer, osredotočili na polimerizacijo butadienskega monomera in uspeli ustvariti sintetični kavčuk, imenovan Buna, okrajšava za butadien in natrij. Leta 1929 je koncern že izdeloval pnevmatike iz tako imenovane Bune S, ki so ji dodajali saje. Du Pont pa je sintetiziral neopren, takrat imenovan dupren. V tridesetih letih prejšnjega stoletja je kemikom v podjetju Standard Oil v New Jerseyju, Exxonovem predhodniku, uspelo razviti postopek za sintezo butadiena z uporabo nafte kot glavnega proizvoda. Paradoks v tem primeru je, da sodelovanje American Standarda z nemškim IG Farben omogoča ameriškemu podjetju, da ustvari postopek izdelave sintetičnega kavčuka, podoben Buni S, in postane glavni dejavnik pri omenjenem dogovoru za rešitev problema gume. ZDA med drugo svetovno vojno. Na splošno pa raziskave in razvoj večnamenskih zamenjav pnevmatik v državi prevladujejo štiri velika podjetja: Firestone Tire & Rubber Company, BF Goodrich Company, Goodyear Tire & Rubber Company, United States Rubber Company (Uniroyal). Njihova skupna prizadevanja med vojno so bila potrebna za ustvarjanje kakovostnih sintetičnih izdelkov. Leta 30 sta s Standardom podpisala sporazum o izmenjavi patentov in informacij v pristojnosti podjetja Rubber Reserve Company, ki ga je ustanovil Roosevelt, in postala primer, kako se lahko velika podjetja in država združijo v imenu vojaških zalog. Zaradi ogromnega dela in javnih sredstev je bilo v izjemno kratkem času zgrajenih 1941 obratov za proizvodnjo monomerov in iz njih sintetiziranih polimerov, ki so potrebni za proizvodnjo sintetičnih pnevmatik. Tehnologija, uporabljena v ta namen, temelji na proizvodnem procesu Buna S, saj lahko najbolje meša naravno in sintetično gumo ter uporablja razpoložljive predelovalne stroje.
V Sovjetski zvezi je med vojno 165 kolektivnih kmetij gojilo dve vrsti regrata in čeprav je bila proizvodnja neučinkovita, pridelki na enoto površine pa nizki, je pridelani kavčuk prispeval k zmagi. Danes ta regrat velja za eno od možnih alternativ heveji. Ta izdelek je dopolnjen s sintetičnim butadienom ali tako imenovanim soprenom, ki ga je ustvaril Sergej Lebedev, v katerem se kot surovina uporablja alkohol, pridobljen iz krompirja.
(slediti)
Besedilo: Georgy Kolev
