Test Drive Car Tire History III: Chemists in Motion

Ένα ελαστικό είναι ένα προϊόν υψηλής τεχνολογίας, αποτέλεσμα δεκαετιών εξέλιξης.

Στην αρχή, ούτε οι κατασκευαστές καουτσούκ ούτε οι χημικοί γνώριζαν την ακριβή χημική σύσταση και τη μοριακή δομή των πρώτων υλών με τις οποίες εργάζονταν και τα ελαστικά ήταν αμφίβολης ποιότητας. Το κύριο πρόβλημα τους είναι η εύκολη τριβή και η φθορά, που σημαίνει πολύ μικρή διάρκεια ζωής. Λίγο πριν το ξέσπασμα του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, οι χημικοί ανακάλυψαν ότι η προσθήκη αιθάλης ως ουσίας σε μια δομή αύξησε πολύ την αντοχή, την ελαστικότητα και την αντοχή στην τριβή. Το θείο, η αιθάλη, ο ψευδάργυρος, καθώς και το λεγόμενο διοξείδιο του πυριτίου ή ο γνωστός χαλαζίας (διοξείδιο του πυριτίου), που χρησιμοποιείται πρόσφατα ως πρόσθετο, παίζουν σημαντικό ρόλο στην αλλαγή της χημικής δομής του καουτσούκ και στη βελτίωση του. ιδιότητες, και η χρήση τους για το σκοπό αυτό ανάγεται σε διαφορετικές περιόδους ανάπτυξης της τεχνολογίας των ελαστικών. Όμως, όπως είπαμε, στην αρχή, η μοριακή δομή του ελαστικού ήταν ένα πλήρες μυστήριο.

Ωστόσο, στην πραγματικότητα, το 1829, ο Michael Faraday περιέγραψε το βασικό δομικό στοιχείο του καουτσούκ με τον χημικό τύπο C5H8, ή με άλλα λόγια, το ισοπρένιο. Το 1860, ο χημικός Williams έλαβε ένα υγρό του ίδιου τύπου. Το 1882, το συνθετικό ισοπρένιο κατασκευάστηκε για πρώτη φορά και το 1911, οι χημικοί Φράνσις Μάθιους και Καρλ Χάρις ανακάλυψαν ανεξάρτητα ότι το ισοπρένιο μπορούσε να πολυμεριστεί, τη διαδικασία πίσω από την επιτυχημένη δημιουργία τεχνητού καουτσούκ. Στην πραγματικότητα, η επιτυχία των επιστημόνων έρχεται σε μια εποχή που αρνούνται να αντιγράψουν πλήρως τη χημική φόρμουλα του φυσικού καουτσούκ.

Standard Oil και IG Farben

Το 1906, ειδικοί από τη γερμανική εταιρεία Bayer ξεκίνησαν ένα ισχυρό πρόγραμμα για την παραγωγή συνθετικού καουτσούκ. Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, λόγω έλλειψης φυσικών πρώτων υλών, ξεκίνησε η παραγωγή ελαστικών με βάση το λεγόμενο καουτσούκ μεθυλίου, που δημιουργήθηκε από την Bayer. Ωστόσο, μετά τον Α 'Παγκόσμιο Πόλεμο, διακόπηκε λόγω της υψηλής τιμής του και του φθηνότερου φυσικού προϊόντος που διατίθεται. Ωστόσο, στη δεκαετία του 20, προέκυψε ξανά έλλειψη φυσικού καουτσούκ, γεγονός που οδήγησε στην έναρξη εντατικής έρευνας στην ΕΣΣΔ, τις ΗΠΑ και τη Γερμανία.

Την άνοιξη του 1907, ο Fritz Hoffmann και ο Dr. Karl Kutel, χρησιμοποιώντας λιθανθρακόπισσα, ανέπτυξαν μια τεχνολογία για τη λήψη των αρχικών προϊόντων ισοπρενίου, μεθυλ ισοπρενίου και αερίου βουταδιενίου και το επόμενο βήμα στην ανάπτυξη της δραστηριότητας ήταν ο πολυμερισμός του μόρια αυτών των ουσιών. Μετά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, οι ερευνητές του γίγαντα IG Farben, που τώρα περιλαμβάνει την Bayer, επικεντρώθηκαν στον πολυμερισμό του μονομερούς βουταδιενίου και κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα συνθετικό καουτσούκ που ονομάζεται Buna, συντομογραφία για το βουταδιένιο και το νάτριο. Το 1929, η εταιρεία παρήγαγε ήδη ελαστικά από το λεγόμενο Buna S, στο οποίο προστέθηκε αιθάλη. Ο Du Pont, με τη σειρά του, συνέθεσε νεοπρένιο, που στη συνέχεια ονομαζόταν duprene. Στη δεκαετία του 30, οι χημικοί της Standard Oil από το Νιου Τζέρσεϊ, ο προκάτοχος της Exxon, πέτυχαν να αναπτύξουν μια διαδικασία για τη σύνθεση βουταδιενίου χρησιμοποιώντας λάδι ως κύριο προϊόν. Το παράδοξο σε αυτή την περίπτωση είναι ότι η συνεργασία της American Standard με τη γερμανική IG Farben επιτρέπει στην αμερικανική εταιρεία να δημιουργήσει μια διαδικασία παραγωγής συνθετικού καουτσούκ παρόμοια με την Buna S και να γίνει σημαντικός παράγοντας στην εν λόγω συμφωνία για την επίλυση του προβλήματος του καουτσούκ. ΗΠΑ κατά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Γενικά, ωστόσο, τέσσερις μεγάλες εταιρείες κυριαρχούν στην έρευνα και ανάπτυξη πολυλειτουργικών υποκατάστατων ελαστικών στη χώρα: Firestone Tire & Rubber Company, BF Goodrich Company, Goodyear Tire & Rubber Company, United States Rubber Company (Uniroyal). Οι κοινές τους προσπάθειες κατά τη διάρκεια του πολέμου ήταν απαραίτητες για τη δημιουργία ποιοτικών συνθετικών προϊόντων. Το 1941, αυτοί και η Standard υπέγραψαν μια συμφωνία για την ανταλλαγή διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας και πληροφοριών υπό τη δικαιοδοσία της Rubber Reserve Company, που ιδρύθηκε από τον Roosevelt, και έγιναν παράδειγμα για το πώς οι μεγάλες επιχειρήσεις και το κράτος μπορούν να ενωθούν στο όνομα των στρατιωτικών προμηθειών. Χάρη στο τεράστιο έργο και τα δημόσια κονδύλια, κατασκευάστηκαν σε εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα 51 εργοστάσια παραγωγής μονομερών και των πολυμερών που συντίθενται από αυτά, τα οποία είναι απαραίτητα για την παραγωγή συνθετικών ελαστικών. Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό βασίζεται στη διαδικασία κατασκευής Buna S, επειδή μπορεί να αναμειγνύει καλύτερα φυσικό και συνθετικό καουτσούκ και να χρησιμοποιεί διαθέσιμες μηχανές επεξεργασίας.

Στη Σοβιετική Ένωση, κατά τη διάρκεια του πολέμου, 165 συλλογικές εκμεταλλεύσεις μεγάλωσαν δύο τύπους πικραλίδων και παρόλο που η παραγωγή ήταν ανεπαρκής και οι αποδόσεις ανά μονάδα έκτασης ήταν χαμηλές, το καουτσούκ που παρήγαγε συνέβαλε στη νίκη. Σήμερα, αυτή η πικραλίδα θεωρείται μία από τις πιθανές εναλλακτικές λύσεις για το hevea. Αυτό το προϊόν συμπληρώνεται με συνθετικό βουταδιένιο, ή το λεγόμενο σοπρένιο, που δημιουργήθηκε από τον Sergei Lebedev, στο οποίο το αλκοόλ που λαμβάνεται από πατάτες χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη.

(ακολουθώ)

Κείμενο: Georgy Kolev