נסיעת מבחן היסטוריית צמיגי רכב III: כימאים בתנועה

צמיג הוא מוצר היי-טק, תוצאה של עשרות שנים של אבולוציה.

בתחילת הדרך, לא יצרני הגומי ולא הכימאים ידעו את ההרכב הכימי המדויק והמבנה המולקולרי של חומרי הגלם איתם הם עובדים, והצמיגים היו באיכות מפוקפקת. הבעיה העיקרית שלהם היא שחיקה קלה ובלאי, כלומר חיי שירות קצרים מאוד. זמן קצר לפני פרוץ מלחמת העולם הראשונה גילו כימאים שהוספת פחמן שחור כחומר למבנה מגבירה מאוד את החוזק, הגמישות ועמידות השחיקה. גופרית, פחמן שחור, אבץ, כמו גם מה שנקרא דו תחמוצת הסיליקון או הקוורץ הידוע (סיליקון דו חמצני), אשר שימש לאחרונה כתוסף, ממלאים תפקיד משמעותי בשינוי המבנה הכימי של הגומי ושיפורו. מאפיינים, והשימוש בהם למטרה זו חוזר לתקופות שונות של התפתחות טכנולוגיית הצמיגים. אבל, כפי שאמרנו, בהתחלה, המבנה המולקולרי של הצמיג היה תעלומה מוחלטת.

עם זאת, למעשה, עוד בשנת 1829, מייקל פאראדיי תיאר את אבן הבניין הבסיסית של גומי עם הנוסחה הכימית C5H8, או במילים אחרות, איזופרן. בשנת 1860 השיג הכימאי וויליאמס נוזל באותה נוסחה. בשנת 1882 נוצר לראשונה איזופרן סינתטי, ובשנת 1911 גילו הכימאים פרנסיס מתיוס וקרל האריס באופן עצמאי שניתן לבצע פילמר איזופרן, התהליך שמאחורי היצירה המוצלחת של גומי מלאכותי. למעשה, הצלחתם של מדענים מגיעה בזמן שהם מסרבים להעתיק לחלוטין את הנוסחה הכימית של הגומי הטבעי.

שמן סטנדרטי ו- IG Farben

עוד בשנת 1906 השיקו מומחים של חברת Bayer הגרמנית תוכנית עוצמתית לייצור גומי סינטטי. במהלך מלחמת העולם הראשונה, בגלל מחסור בחומרי גלם טבעיים, החל ייצור צמיגים על בסיס מה שנקרא גומי מתיל, שנוצר על ידי באייר. עם זאת, לאחר מלחמת העולם הראשונה היא הופסקה בגלל מחיר הקצה הגבוה שלה והמוצר הטבעי הזול יותר שלה. עם זאת, בשנות העשרים של המאה העשרים נוצר שוב מחסור בגומי טבעי שהוביל לתחילת מחקר אינטנסיבי בברית המועצות, ארה"ב וגרמניה.

עוד באביב 1907 פיתחו פריץ הופמן וד"ר קארל קוטל, באמצעות זפת פחם, טכנולוגיה להשגת תוצרי המוצא של איזופרן, מתיל איזופרן ובוטדיאן גזי, והשלב הבא בהתפתחות הפעילות היה פילמור של מולקולות של חומרים אלה. לאחר מלחמת העולם הראשונה התמקדו חוקרים ב-IG Farben הענקית, הכוללת כיום את באייר, בפילמור של מונומר בוטאדיאן והצליחו ליצור גומי סינתטי בשם בונה, קיצור של בוטאדיאן ונתרן. בשנת 1929 כבר ייצר הקונצרן צמיגים ממה שנקרא בונה S, שאליו התווסף פיח. דו פונט, בתורו, סינתזה ניאופרן, שנקרא אז דופרן. בשנות ה-30 הצליחו כימאים Standard Oil מניו ג'רזי, קודמו של אקסון, לפתח תהליך לסינתזה של בוטאדיאן תוך שימוש בשמן כמוצר העיקרי. הפרדוקס במקרה זה הוא ששיתוף הפעולה של American Standard עם IG Farben הגרמנית מאפשר לחברה האמריקאית ליצור תהליך ייצור גומי סינטטי בדומה ל-Buna S ולהפוך לגורם מרכזי בהסכם האמור לפתרון בעיית הגומי. ארה"ב במהלך מלחמת העולם השנייה. אולם באופן כללי, ארבע חברות גדולות שולטות במחקר ופיתוח של תחליפי צמיגים רב-תכליתיים בארץ: Firestone Tire & Rubber Company, BF Goodrich Company, Goodyear Tire & Rubber Company, United States Rubber Company (Uniroyal). המאמצים המשותפים שלהם במהלך המלחמה היו הכרחיים ליצירת מוצרים סינתטיים איכותיים. ב-1941, הם ו-Standard חתמו על הסכם להחלפת פטנטים ומידע בסמכות השיפוט של חברת Rubber Reserve, שהוקמה על ידי רוזוולט, והפכו לדוגמא כיצד עסקים גדולים ומדינה יכולים להתאחד בשם האספקה ​​הצבאית. הודות לעבודה העצומה ולכספי הציבור, נבנו תוך זמן קצר 51 מפעלים לייצור מונומרים והפולימרים המסונתזים על ידם, הנחוצים לייצור צמיגים סינתטיים. הטכנולוגיה המשמשת למטרה זו מבוססת על תהליך הייצור של Buna S מכיוון שהיא יכולה לערבב בצורה הטובה ביותר גומי טבעי וסינטטי ולהשתמש במכונות עיבוד זמינות.

בברית המועצות, במהלך המלחמה, 165 חוות קולקטיביות גידלו שני סוגים של שן הארי, ולמרות שהייצור לא היה יעיל והתפוקה ליחידת שטח נמוכה, הגומי שהופק תרם לניצחון. כיום שן הארי הזה נחשב לאחת החלופות האפשריות ל- hevea. למוצר זה משלימים בוטאדין סינתטי, או מה שמכונה סופרן, שנוצר על ידי סרגיי לבדב, בו משמש אלכוהול המתקבל מתפוחי אדמה כחומר גלם.

(לעקוב)

טקסט: ג'ורג'י קולב