Специалисты «Белшины» изобрели эликсир молодости для шин

Масштабная работа, совместно проводимая несколькими белорусскими предприятиями нефтехимической отрасли и научными учреждениями, позволит избавиться от импортозависимости в поставках одного из важных компонентов резиносмесей.

ОЗОНОВАЯ УГРОЗА

В процессе эксплуатации резиновые изделия в целом и шины в частности подвергаются тепловому, механическому, световому и другим воздействиям. В этом ряду разрушающих «атак» со стороны окружающей среды особо выделяется роль озона, из-за которого растрескиваются поверхности резины с последующим разрастанием трещин, что, в свою очередь, может привести к преждевременному выходу шины из эксплуатации. Это происходит потому, что озон в качестве окислителя реагирует с двойными углерод-углеродными связями полимерной цепи с последующим разрывом цепи и разложением полимера.

Для предотвращения озонного старения в шинной промышленности применяют защитные воски, которые представляют собой композиции из очищенных парафинов различных фракций. Общим признаком всех защитных восков являются цепные насыщенные молекулы оптимальной (С20—С70) длины. По химическому составу это сложные смеси насыщенных углеводородов н-парафинового и изопарафинового ряда, включающие небольшое количество парафино-нафтеновых и ароматических углеводородов. Эффективность действия защитных восков определяется рядом показателей, в том числе максимальным содержанием н-алканов, соотношением н-/изо-алканов, которое должно приближаться к оптимальному значению (1:1), относительно невысоким содержанием «балластовых» не выцветающих на поверхность фракций >С35, способных к кристаллизации в объеме резины, что снижает ее прочностные характеристики, высокой концентрацией «рабочей» С27—С34 фракции (~53%).

ЛЕКАРСТВО ОТ «МОРЩИН»

В ОАО «Белшина» при производстве шин применяются защитные воски двух видов, которые различаются фракционным составом — одномодальные (типа ЗВС) отечественного производства и бимодальные, выпускаемые голландскими, итальянскими и китайскими компаниями. Сравнительный анализ фракционно-группового состава свидетельствует, что эти воски не являются аналогами друг друга. Белорусский воск ЗВС значительно отличается, например, от итальянского продукта.

Специалисты знают, что одномодальный воск хуже защищает от озона, чем бимодальный. Это подтверждают и результаты экспериментов. Так, после 28-недельных испытаний на образцах с воском ЗВС появились трещины, а обработанные бимодальным продуктом не изменились.

Бимодальные воски на «Белшине» промышленно применяются с 2007 года, в частности в рецептурах покровных резин ЦМК шин. При всех своих преимуществах радиальные шины имеют такой недостаток, как повышенная боковая эластичность: радиальное расположение нитей корда снижает прочность боковины, что приводит к ее преждевременному износу. Применение в рецептуре резиновых смесей для боковин ингредиентов, обеспечивающих более сильную защиту, способно существенно нивелировать этот нюанс. Важным подтверждением эффективности данного технического решения является отсутствие рекламаций на ЦМК шины по дефекту «сетка старения»: за последние 15 лет не было ни одной жалобы от потребителей на «старческие морщины» на рабочих поверхностях белшиновской продукции.

СТОП-СИГНАЛ КАК ПРИЗЫВ К ДЕЙСТВИЮ

В силу внешних факторов, находящихся вне плоскости производства, традиционная практика применения в ОАО «Белшина» бимодальных защитных восков потребовала пересмотра. Ведь с апреля 2022 года ряд европейских производителей прекратил поставки бимодального воска в нашу страну. Поиск аналогов в других регионах не дал желаемых результатов: по качественным характеристикам нужные воски проигрывали продуктам из Европы.

Белорусские шинники осознавали, что переход, диктуемый обстоятельствами, исключительно на одномодальный защитный воск по сути стал бы шагом (если не несколькими шагами) назад на пути повышения качественных характеристик шинной продукции. И на предприятии вспомнили о том, что ранее уже предпринимались попытки разработать отечественный бимодальный воск.

— Четыре года назад мы сотрудничали в этом направлении с коллегами из ОАО «Завод горного воска», — рассказывает ведущий инженер исследовательского сектора центральной заводской лаборатории инженерно-технического центра (ЦЗЛ ИТЦ) ОАО «Белшина» Елена Федулова. — Тогда они вели совместную работу со специалистами из Западной Европы. Мы неоднократно контактировали по данному вопросу, нам даже привозили образцы экспериментального бимодального воска, но по качеству они уступали западноевропейским аналогам: мы видели отклонения в хроматограмме. Не лучшим образом пробные модели повели себя и при испытании в рецептурах: при оценке старения резины в естественных климатических условиях проявились внешние изменения — образовались трещины, то есть та самая «сетка старения» — один из ключевых дефектов. Мы видели, что воск работает не в полную силу. 

В результате проект поставили на паузу. Рестарт был дан летом 2022 года.

— С предложением возобновить работу в этом направлении мы обратились в Полоцкий государственный университет и на Завод горного воска, — говорит главный химик — начальник ЦЗЛ ИТЦ Андрей Люштык. — Стороны дали положительный ответ. Наши специалисты составили карту технологического уровня, в которой были совокупно отражены все требования, основанные на характеристиках лучших импортных аналогов: температура застывания, кинематическая вязкость и показатель преломления при 100 °С, зольность, содержание масла, н-парафинов и т.д. Даже цвет был регламентирован — от желтого до светло-янтарного. Но самое важное, что после испытаний на стойкость к атмосферному и озонному старению разрабатываемый отечественный защитный воск для резин согласно ГОСТ 9.026-74 должен был обеспечить коэффициенты старения по прочности при растяжении и по относительному удлинению с отклонением не более 1,5% по сравнению с резинами, в которых в параллельном испытании применялся эталонный продукт. Плюс мы ожидали отсутствия видимых изменений на поверхности образцов в рабочем участке и вне него.

В итоге совместный проект был внесен в перечень государственных научно-технических программ на 2021—2025 годы, утвержденный постановлением Совета Министров Республики Беларусь, в частности в ГНТП «Перспективные химические и биологические технологии».

Внесение в этот перечень де-юре закрепило добро на возрождение проекта, который представляет собой «дистиллированную» синергию — сотрудничество отечественных промышленников и ученых, предусматривающее реальный практический результат и ощутимый экономический эффект. 

УСПЕШНАЯ КОЛЛАБОРАЦИЯ

Таким образом была выстроена цепочка: Полоцкий государственный университет имени Евфросинии Полоцкой — генератор научных идей и разработок, ОАО «Нафтан» — производитель сырья, ООО «Центр инновационных технологий», тоже «резидент» Новополоцка, — производственная площадка для практического воплощения разработок, ОАО «Завод горного воска» — производитель промышленных объемов воска, ОАО «Белшина» — потребитель продукта-новинки. Куратором выступил Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета.

— С первого этапа взаимодействия регулярно проходили рабочие встречи и совместные заседания представителей структурных подразделений всех предприятий и учреждений, задействованных в реализации проекта, активно велась деловая переписка, — подчеркивает заместитель начальника ЦЗЛ по заводам крупногабаритных и сверхкрупногабаритных шин Татьяна Янковская. — Такой тесный контакт позволяет оперативно решать рабочие вопросы, шлифовать нюансы. В подобном режиме продолжаем коммуницировать и сейчас.

Первый конкретный результат появился спустя год после запуска проекта — в 2023-м, когда на «Белшину» из Центра инновационных технологий поступил пилотный лабораторный образец. С этого момента начался масштабный комплекс работ по тестированию.

— Испытания длились более полугода, — уточняет Елена Федулова. — Они велись по нескольким направлениям: сначала физико-химический анализ, затем хроматографический. Мы оценивали содержание масла, золы, наличие примесей. Затем тестировали резиновые смеси. Для этого подобрали оптимальный рецептурный состав с максимальной дозировкой воска в рецепте (это была рецептура смеси для боковины легковых шин). Изучали физико-механические показатели и показатели коэффициента старения в естественных климатических условиях. На «Беларусьрезинотехнике» испытания проводились с использованием камеры озонного старения.

Далее в соответствии с программой была запрошена опытная партия бимодального воска для проведения промышленных испытаний. К ним бобруйские шинники приступили в декабре 2024 года. На сегодня весь комплекс испытаний завершен. И уже можно с уверенностью говорить о том, что образец отечественного воска отвечает заявленным требованиям.

— У нас есть небольшие замечания, и мы надеемся, что ученые Полоцкого госуниверситета их учтут и внесут необходимые коррективы. Но в целом результаты вселяют оптимизм, — свидетельствует Татьяна Янковская. — В рамках следующего этапа программы мы готовы провести испытания расширенной партии воска объемом 20 тонн. Она будет произведена на Заводе горного воска. Старт этого этапа запланирован на III—IV кварталы 2025 года.

ПЕРСПЕКТИВЫ 

Специалисты ЦЗЛ «Белшины» утверждают: испытания партии большого тоннажа призваны оценить стабильность продукта, чтобы все стороны были уверены в его качестве. Уместно подчеркнуть: фраза «проверено временем» — в данном случае не фигура речи. О том, что новинка в перспективе должна продлить срок эксплуатации шин, уже сказано. Но параллельно с этой задачей будут решены и другие — как тактического, так и стратегического характера.

В нынешнее время важно то, что организация производства отечественного защитного воска для резин позволит «Белшине» быть в этой части абсолютно автономной и исключить вероятность неритмичной работы из-за внешних санкционных давлений и ограничений. Не менее значимо, что белорусский продукт, по предварительным оценкам, будет дешевле импортных аналогов на 50% за счет использования более дешевых тоже отечественных ингредиентов.

Лаборант химического анализа сырьевого сектора ЦЗЛ ИТЦ Анастасия Карпенко проводит хроматографический анализ образца

Еще один важный нюанс. Защитная восковая пленка смывается быстрее при активизации факторов внешнего воздействия — высокой влажности в совокупности с высокой температурой. Бимодальный воск обеспечивает надежную защиту более длительное время в том числе (и даже прежде всего) именно в таких условиях. Это особенно важно для шин, которые предполагается эксплуатировать в регионах с жарким тропическим климатом. В проекции на экспортную нацеленность белорусских производителей на страны, как принято говорить, глобального Юга это видится дополнительным плюсом.

— Основной этап проверки каждой сырьевой составляющей резиновой смеси — непосредственно эксплуатация, — резюмирует Андрей Люштык. — Для того, чтобы мы убедились, что в этом плане нет проблем и что воск «прижился», должны пройти год-два. Но уже сейчас по характеристикам самого продукта мы видим, что он соответствует лучшим импортным аналогам, поэтому можем с высокой степенью вероятности предположить: мы на пути к успеху.

ФОТО Андрей Чижик, Виктория Вертинская