I nyere sommerhjul er det begge deler. De nye typene syntetisk gummi – plast – er modifisert, og har samme molekyler som naturgummi, kautsjuk.
Bildet øverst: Dekkbygger Continental tester prototyper i dette lukkede, datastyrte anlegget for å ha kontroll på tallene. Det gjør de i tillegg til tester på egen bane i Tyskland og – for vinterhjulene – på testsentre i Norden. (Foto: Continental)
Av Stein Bekkevold
I vår moderne plastverden har sikkert mange glemt at mange av dagens materialer først kom fra naturen, også gummien. Når rågummi/kautsjuk, herdes med varme og svovel, får vi et fast og elastisk stoff som hverdagen er full av – dette fant Charles Goodyear ut i 1840-årene etter tusen forsøk på kjøkkenet mens kona gråt.
Bilen er også full av dem. Og av moderne syntetisk gummi, en termoplast. Kautsjuk er rå naturgummi, et gummielastisk hydrokarbon som vi får fra lateks (melkesaft) fra tropiske planter.
I prosessen vi kaller vulkanisering – herdingen – blir rågummi til elastisk gummi. Kautsjuk utvinnes til 99 % av saften lateks fra gummitreet, Hevea brasiliensis i vortemelk-familien.
Store plantasjer
Og dette er gammelt nytt: Arkeologiske funn fra lenge før Columbus kom til Amerika og tok kautsjuk med til Europa i1496, viste at tørket rågummi – ikke vulkanisert – i hundrevis av år var brukt av indianere i «Den nye verden» til fottøy, vannflasker, baller, tøyimpregnering og masse annet; kreative folk.
Gummitreet vokser vilt i Sør-Amerika, og i 1876 smuglet H. Wickham frø av gummitreet til plantesenteret i Kew ved London. I 1880 ble planter derfra sendt til Sri Lanka. Og så ble det store plantasjer i Malaysia og Indonesia for tapping av gummiråstoff.
«Syntetisk naturgummi»
Lateks er en løsning av ørsmå partikler i vann, rundt 45 prosent. Saften inneholder også protein som er beskyttende, steroler – med viss antioksidantvirkning, og fettsyrer som er viktige i vulkaniseringen. Lateks oppstår i en enzymreaksjon (kalt kondensasjons-polymerisasjon) som gir kautsjukmolekyler – lange, umettede kjeder av hydrokarboner type CH2·C(CH3) = CH·CH2– med såkalt cis-struktur ved dobbeltbindingen i midten. Stoffet blir derfor kalt cis-1,4-polyisopren – og dette laget mange dekk av før ….
At de klarte det, kom av at kjemikere på 1950-tallet oppfant katalysatorer som polymeriserte isopren, og som da ble til gummihjul og mye annet, av «syntetisk naturgummi». Der har du det.
Da motorene ble kraftigere og veiene bedre ble det i USA, og så i Europa, utviklet en ny type dekk – radialdekket – som snart tok over for diagonaldekk i personbiler. Husk at du kan sjekke alle dekkets viktige data på dekksiden! Se fabrikkens hjemmeside. (Foto: Chevrolet)
Dagens sommerhjul
er oftest laget av et enda bedre stoff: SBR, noen ganger knadd sammen med litt naturgummi. Med butadien-varianter. Og i ekstra viktige drivreimer i bilen kan du ha både silikongummi (lister) og neopren, også disse fullsyntetiske.
Plast vil i løpet av bearbeidingen være flytende eller plastisk, så massen kan formes til det vi vil ha. Plasten kan være mer eller mindre hard, men er ikke utpreget gummielastisk. Da ville den ha blitt kalt elastomer (elastisk polymer), som gummi. Plastens egenskaper styrer mye av hva sluttproduktet tåler av påkjenninger, varme og kulde, kjemikalier, løsemidler og UV-lys.
Neopren
(også kalt polykloropren) lages ved polymerisering av kloropren. Neopren har god kjemisk stabilitet og er myk over et bredt temperaturområde. Den brukes i ortopedi, elektrisk isolasjon, som elastomere membran eller beslag, og som drivbelter i biler.
Neopren ble oppfunnet av DuPont i 1930, etter at deres dr. Bolton hørte et foredrag av kjemiprofessor J. A. Nieuwland. Han forsket i acetylenkjemi, og hadde laget en gele (di-vinyl-acetylen) som stivnet til gummi i reaksjon med svovel-diklorid. Ren flaks, som så ofte innen eksperimentkjemi.
DuPont kjøpte patentet fra universitetet, og tok over den kommersielle utviklingen. Slik fikk verden en ny, nyttig syntetisk gummi.
StyrenButadienRubber SBR
brukes altså nå i bilhjul, noen ganger sammen med naturgummi. SBR er en syntetisk gummi, laget av en kopolymer av styren og butadien*. Den er den mest brukte syntetiske bilgummien i dag: SBR brukes ifølge leksika hovedsakelig til bildekk, og er et slitesterkt (rivfast) alternativ til naturgummi, også i drivreimer.
SBR inneholder oftest 70-75 prosent butadien og 25-30 prosent styren. Molekylene til de monomere plastråstoffene kobles i lange kjeder i en kjemisk/teknisk prosess kalt kopolymerisering. Der er gjentatte styren- og butadiengrupper tilfeldig ordnet langs polymerkjedene, kjedene kryssbindes i vulkanisering med svovel og høy varme.
I tillegg til de kopolymeriserte plasttypene har vi i et moderne sommerdekk også saker som svært finmalt sot (kimrøk), sinkoksid, voks, stearinsyre, akseleratorer som styrer prosessen, olje som muliggjør eltingen, og aluminiumoksider av ymse slag. Dessuten har du fiberbeltelagene som i radialdekk** danner stammen, og den lufttette gummihinnen (butyl) på innsiden av dekket.
Krigshjul
Som mange andre polymermaterialer ble SBR utviklet under de to verdenskrigene av mangel på naturgummi. Det første store gjennombruddet kom hos kjemikere ved I.G. Farben i 1929. Deres kopolymerisering av butadien med natrium som hjelpemiddel (katalysator) ga navnet “Bu-Na”.
Under 2. verdenskrig laget USA en kopolymer av butadien og styren som de kalte “Buna S” – et svar på at Japan hindret USA i å skaffe naturgummi fra Øst-Asia. Det nye dekkmaterialet gjorde krigstids-tjeneste som Government Rubber-Styrene (GR-S).
Buna ble SBR
Senere ble Buna S modifisert for å bli det SBR-materialet vi har i dag. Denne kopolymeren er den viktigste, og står for halvparten av verdens produksjon. SBR er ofte en direkte erstatning for naturgummi. Det gir fordeler som svært god slitestyrke, og stor motstand mot oppsprekking og aldring.
Gummien har god kompresjonsbestandighet (tåler hyppig og kraftig elting). I vintergummi gir en egen blanding godt grep også på is, uten pigger. Typisk for SBR – og all naturgummi – er lav styrke om ikke gummien er tilsatt fyllstoff.
*Styren og butadien: Styren er et hydrokarbon: C6H5CH=CH2. Det likner olje. Styren fordamper lett og lukter søtt, forurensninger gir vond lukt. Butadien er en kjemisk reaktiv forbindelse og utvinnes ofte ved cracking av nafta.
**Radialdekket ble patentert alt i 1916 i USA, fordi det ble nødvendig med hjul som klarte økte hastigheter med større sikkerhet, på de nye veiene. I slike dekk ligger trådene (cord) i hovedsak langsmed dekket, i rulleretningen. Under slitebanen av særlig slitesterk gummi lå et belte vevd av ståltråder eller plast som kevlarfibre eller polyester for å styrke denne. Trådretningen i stålbeltene ligger i ca tjue grader vinkel mot dekkets midtlinje. Michelin gjorde mye for den videre utviklingen, fra 1946.
