Test Drive Car Tire History III: Chemists in Motion

الإطار هو منتج عالي التقنية ، نتيجة عقود من التطور.

في البداية ، لم يكن مصنعو المطاط ولا الكيميائيون يعرفون بالضبط التركيب الكيميائي والبنية الجزيئية للمواد الخام التي كانوا يعملون بها ، وكانت الإطارات ذات جودة مشكوك فيها. مشكلتهم الرئيسية هي سهولة التآكل والتآكل ، مما يعني عمر خدمة قصير للغاية. قبل فترة وجيزة من اندلاع الحرب العالمية الأولى ، اكتشف الكيميائيون أن إضافة أسود الكربون كمادة إلى هيكل يزيد بشكل كبير من القوة والمرونة ومقاومة التآكل. يلعب الكبريت ، وأسود الكربون ، والزنك ، وكذلك ما يسمى بثاني أكسيد السيليكون أو الكوارتز المعروف (ثاني أكسيد السيليكون) ، والذي تم استخدامه مؤخرًا كمادة مضافة ، دورًا مهمًا في تغيير التركيب الكيميائي للمطاط وتحسينه. يعود استخدامها لهذا الغرض إلى فترات مختلفة من تطوير تكنولوجيا الإطارات. ولكن ، كما قلنا ، في البداية ، كان التركيب الجزيئي للإطار لغزا كاملا.

ومع ذلك ، في الواقع ، في عام 1829 ، وصف مايكل فاراداي لبنة البناء الأساسية للمطاط بالصيغة الكيميائية C5H8 ، أو بعبارة أخرى ، الأيزوبرين. في عام 1860 ، حصل الكيميائي ويليامز على سائل من نفس الصيغة. في عام 1882 ، تم تصنيع الأيزوبرين الاصطناعي لأول مرة ، وفي عام 1911 ، اكتشف الكيميائيان فرانسيس ماثيوز وكارل هاريس بشكل مستقل أنه يمكن بلمرة الأيزوبرين ، وهي العملية الكامنة وراء الإنشاء الناجح للمطاط الصناعي. في الواقع ، يأتي نجاح العلماء في وقت يرفضون فيه تمامًا نسخ الصيغة الكيميائية للمطاط الطبيعي.

ستاندرد أويل و IG Farben

في عام 1906 ، أطلق متخصصون من شركة Bayer الألمانية برنامجًا قويًا لإنتاج المطاط الصناعي. خلال الحرب العالمية الأولى ، وبسبب نقص المواد الخام الطبيعية ، بدأ إنتاج الإطارات على أساس ما يسمى بمطاط الميثيل ، الذي ابتكرته شركة باير. ومع ذلك ، بعد الحرب العالمية الأولى ، تم إيقافه بسبب سعره النهائي المرتفع والمنتج الطبيعي الأرخص المتاح. ومع ذلك ، في عشرينيات القرن الماضي ، ظهر نقص في المطاط الطبيعي مرة أخرى ، مما أدى إلى بدء البحث المكثف في الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا.

في ربيع عام 1907 ، طور فريتز هوفمان والدكتور كارل كوتيل ، باستخدام قطران الفحم ، تقنية للحصول على المنتجات الأولية من أيزوبرين ، وميثيل أيزوبرين ، وبوتادين غازي ، وكانت الخطوة التالية في تطوير النشاط هي بلمرة جزيئات هذه المواد. بعد الحرب العالمية الأولى ، ركز الباحثون في IG Farben العملاق ، والذي يضم الآن Bayer ، على بلمرة مونومر البوتادين ونجحوا في صنع مطاط صناعي يسمى Buna ، وهو اختصار لـ butadiene و sodium. في عام 1929 ، كان الاهتمام ينتج بالفعل إطارات من ما يسمى بونا S ، حيث تمت إضافة السخام. وبدوره ، قام دو بونت بتصنيع النيوبرين ، ثم أطلق عليه دوبرين. في الثلاثينيات من القرن الماضي ، نجح كيميائيو ستاندرد أويل من نيوجيرسي ، سلف إكسون ، في تطوير عملية لتخليق البوتادين باستخدام الزيت كمنتج رئيسي. التناقض في هذه الحالة هو أن تعاون American Standard مع شركة IG Farben الألمانية يسمح للشركة الأمريكية بإنشاء عملية تصنيع المطاط الصناعي مماثلة لـ Buna S وتصبح عاملاً رئيسياً في الاتفاقية المذكورة لحل مشكلة المطاط. الولايات المتحدة الأمريكية خلال الحرب العالمية الثانية. بشكل عام ، ومع ذلك ، تهيمن أربع شركات رئيسية على البحث والتطوير في مجال استبدال الإطارات متعددة الوظائف في البلاد: شركة فايرستون للإطارات والمطاط ، وشركة بي إف جودريتش ، وشركة جوديير للإطارات والمطاط ، وشركة المطاط الأمريكية (يونيرويال). كانت جهودهم المشتركة خلال الحرب ضرورية لإنشاء منتجات تركيبية عالية الجودة. في عام 30 ، وقعوا مع شركة Standard اتفاقية لتبادل براءات الاختراع والمعلومات ضمن اختصاص شركة Rubber Reserve ، التي أسسها روزفلت ، وأصبحت مثالًا على كيفية توحيد الشركات الكبيرة والدولة باسم الإمدادات العسكرية. بفضل العمل الضخم والأموال العامة ، تم بناء 1941 مصنعًا لإنتاج المونومرات والبوليمرات التي تم تصنيعها بواسطتهم ، والتي تعد ضرورية لإنتاج الإطارات الاصطناعية ، في وقت قصير للغاية. تعتمد التكنولوجيا المستخدمة لهذا الغرض على عملية تصنيع Buna S لأنه يمكنها مزج المطاط الطبيعي والصناعي بشكل أفضل واستخدام آلات المعالجة المتاحة.

في الاتحاد السوفيتي ، خلال الحرب ، نمت 165 مزرعة جماعية نوعين من الهندباء ، وعلى الرغم من أن الإنتاج كان غير فعال والعائد لكل وحدة مساحة منخفضة ، فإن المطاط المنتج ساهم في النصر. اليوم ، يعتبر هذا الهندباء أحد البدائل الممكنة للهيفيا. يتم استكمال هذا المنتج ببيوتادين صناعي أو ما يسمى السوبرين ، الذي ابتكره سيرجي ليبيديف ، حيث يتم استخدام الكحول المستخرج من البطاطس كمواد خام.

(للمتابعة)

النص: جورجي كوليف