تصنيع الإطارات عملية معقدة. يتبع كل مصنع للإطارات إجراءات فريدة ومثبتة، بدءًا من اختيار المواد الخام وحتى إدارة الجودة. تبحث شركات الإطارات عن مصادر أخرى للمطاط لحل مشكلة ندرة المطاط الطبيعي. سنناقش في هذه المدونة صفات المطاط الطبيعي وأسباب ندرته والبدائل الجديدة ومزاياها.
هيا نبدأ!
المطاط الطبيعي في صناعة الإطارات
المطاط الطبيعي هو ذاتي التعزيز بطبيعته، مع قوة ميكانيكية كبيرة ومرونة خفيفة. ومع ذلك، لديها قيود اللزوجة وجوانب سلبية أخرى. يجب أن تخضع لعمليات مثل الفلكنة وإضافة أسود الكربون الحشو لإعداده للاستخدام في صناعة الإطارات.
ما هو المطاط الطبيعي؟
يتكون المطاط الطبيعي من سلاسل بوليمر طويلة ومترابطة بشكل غير محكم من الأيزوبرين. عندما يتم تفكيك الروابط، فإنها تتحد مرة أخرى، مما يؤدي إلى مرونة المطاط. يتم تصنيع المطاط الطبيعي، على عكس المطاط الصناعي، من عصارة أشجار المطاط (على الرغم من أن النباتات الأخرى تنتج أيضًا اللاتكس، إلا أن أشجار المطاط تنتج معظم اللاتكس، وهو ما يمثل 99٪ من المطاط الطبيعي).
لماذا يفضل المطاط الطبيعي في صناعة الإطارات؟
يعتبر المطاط الطبيعي مادة خام مهمة في صناعة الإطارات والعديد من المنتجات الأخرى: يتم استخدام 73% من استخدام المطاط الطبيعي عالميًا في إنتاج الإطارات، وهو ما يمثل 20 إلى 40% من وزن الإطار (حسب القطاع).
خصائصه المذهلة تجعله فريدًا وأيضًا خيارًا مهمًا لتصنيع الإطارات. لقد أثبت المطاط بلا شك أنه الخيار الأفضل، على سبيل المثال، لقوة الإطارات إلى جانب دعم حمل السيارة ومقاومة الإطارات. بعض من أفضل الخصائص هي كما يلي:
- ارتفاع قوة الشد: قوة الشد للمطاط الطبيعي عالية جداً. يمكن أن يتحمل قدرًا كبيرًا من الضغط والإجهاد بسبب قوته دون أن ينكسر أو يتشوه.
- التصاق جيد: يلتصق بسهولة بالمواد الأخرى، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في تصنيع الإطارات، حيث يجب ربط المكونات المختلفة معًا.
- مقاومة استثنائية للتآكل والتمزق: المطاط الطبيعي مقاوم للقطع والتمزق والتآكل والتعب والتآكل، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في مداس الإطارات والمكونات الأخرى المعرضة للاحتكاك والتآكل.
- مرونة: من المعروف أن المطاط الطبيعي هو أكثر أنواع المطاط مرونة، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في الجدران الجانبية للإطارات. علاوة على ذلك، يتم استخدامه في مكونات أخرى أيضًا، خاصة تلك التي تحتاج إلى الثني والثني.
- مقاومة الماء: المطاط الطبيعي مقاوم للماء وبعض المواد الكيميائية، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في إنتاج الإطارات، حيث تتعرض الرطوبة والمواد الأخرى بشكل متكرر.
- مقاومة كيميائية معتدلة: يوفر المطاط الطبيعي مقاومة كيميائية متواضعة. وهذا يجعلها مفيدة في العديد من التطبيقات المفيدة.
- المتانة: المطاط الطبيعي يوفر عمرًا طويلًا للإطارات ومقاومة للتمزق والتآكل. ولذلك، فهو يجعله خيارًا ممتازًا لمداسات الإطارات إلى جانب المكونات الأخرى التي من المحتم أن تواجه الاحتكاك والتآكل.
- مقاومة التآكل: يوفر المطاط الطبيعي مقاومة عالية للتآكل. فهو يساعد على إطالة عمر الإطار ويحسن أداءه العام على الطريق.
أرسل استفسارك للحصول على عروض أسعار سريعة!
تطبيقات المطاط الطبيعي
يستخدم المطاط الطبيعي في التطبيقات التي تتطلب تآكلًا عاليًا و مقاوم للحرارة. يمكنك أيضًا العثور على التطبيقات التقنية له. إذا بحثت بشكل أعمق، فستجده في حوامل مضادة للاهتزاز، والأشرطة المطاطية، والينابيع، ووصلات القيادة، والمحامل، والمواد اللاصقة. ويرجع ذلك إلى قوتها والانضغاط.
يتم تخصيص حوالي 50% من المطاط الطبيعي لإنتاج الإطارات عالية الأداء لإطارات السيارات الرياضية وحافلات الطرق الطويلة والطائرات نظرًا لقوتها الاستثنائية ومقاومتها للحرارة. تحتوي إطارات الشاحنات على المزيد من المطاط الطبيعي، بينما تحتوي إطارات السيارات على المزيد من المطاط الصناعي. تحمل الشاحنات حمولات ثقيلة وتسافر بشكل مكثف، وبالتالي فإن الإطارات عرضة للتآكل. خصائص كشط المطاط الطبيعي تتفوق على المطاط الصناعي، لذلك يتم استخدام المزيد من المطاط الطبيعي للشاحنات. يتم أيضًا تصنيع تطبيقات أخرى مثل الخراطيم وأجزاء المركبات والمراتب الإسفنجية وصناديق البطاريات منها.
نظرًا لخصائصه اللزجة، يوجد المطاط الطبيعي عادة في الأسمنت المطاطي ومواد تثبيت التربة المستخدمة حول الطرق الجديدة.
ومن المعروف أيضًا أن المطاط الخام يستخدم في المواد اللاصقة ونعال الأحذية، ليس بالضرورة، ولكن في بعض الأحيان. بالإضافة إلى، يتم ببساطة تقليل حوالي 10% من مادة اللاتكس التي يتم حصادها من الأشجار إلى 60% من محلول المطاط لإنتاج منتجات مثل قفازات اللاتكس أو لاستخدامها كطلاء.
العوامل المساهمة في ندرة المطاط الطبيعي
بسبب تغير المناخ والأمراض المزمنة التي تصيب أشجار المطاط في العالم، تواجه صناعة السيارات نقصًا في إمدادات المطاط الطبيعي. يعتقد العديد من العلماء أن المطاط الطبيعي لن يستخدم بعد الآن في الصناعات المتخصصة في السنوات القادمة. فيما يلي بعض العوامل الأخرى التي تسبب ندرة المطاط الطبيعي:
1. التحديات البيئية
تعتبر الإطارات أجزاء مهمة من السيارات لأنها تدعم وزن السيارة وحركتها مع توفير ما يكفي من الجر والسلامة والراحة والمتانة ودقة التوجيه وكفاءة استهلاك الوقود. ومع ذلك، فإن غازات الدفيئة وغيرها من الانبعاثات الملوثة، بالإضافة إلى استخدام الموارد غير المتجددة أثناء تصنيع الإطارات واستخدامها، أدت إلى تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري وتسببت في تدهور البيئة.
هذه القضايا تضر بالتوازن البيئي للبيئة. وفقا للدراسات، فإن صناعة السيارات بأكملها هي المسؤولة عن حوالي 40% من التلوث العالمي، حيث يمثل تصنيع الإطارات واستخدامها ما بين 20% إلى 30% من هذا الإجمالي.
نفذت شركات الإطارات في جميع أنحاء العالم تدابير مختلفة لتقليل تأثير الصناعة على البيئة الطبيعية. وتهدف هذه الإجراءات إلى تحقيق الهدف النهائي المتمثل في الحياد الكربوني، والذي يتضمن في المقام الأول تقليل استهلاك المواد الخام، وتقليل أوزان الإطارات، وزيادة استخدام الموارد الطبيعية والمتجددة.
2. الديناميكيات الجيوسياسية والتجارية
ندرة المطاط الطبيعي هي قضية معقدة تنطوي على جوانب عديدة، بما في ذلك الديناميكيات الجيوسياسية والتجارية. ساهم نقص العمالة ومخاوف خطوط الشحن الناجمة عن الوباء في نقص إمدادات المطاط الطبيعي في العديد من دول جنوب شرق آسيا حيث يتم إنتاج المطاط الطبيعي.
وقد أدى احتكار المطاط العالمي إلى أسعار لا يمكن التنبؤ بها وإفقار المنتجين. انخفض إنتاج المطاط الطبيعي بسبب زيادة تقلب أسعار المطاط العالمية وفترة طويلة من انخفاض الأسعار.
إن العديد من الخصائص التي تتسم بها أسواق الموارد الطبيعية تجعلها معرضة بشكل خاص لمختلف أشكال قوة السوق. وكثيراً ما تتركز الموارد الطبيعية في عدد قليل من البلدان، مما يزيد من احتمالات التواطؤ ويحول دون إنشاء أسواق تنافسية بالكامل.
اقتصاد العالم وتعتمد على آسيا في 90% من إمداداتها من المطاطو اشترت الولايات المتحدة وحدها ما قيمته 140 مليون دولار من المطاط الطبيعي من دول جنوب شرق آسيا في مارس 2021. أخيرًا، تعد الديناميكيات الجيوسياسية والتجارية من العوامل المهمة المساهمة في نقص المطاط الطبيعي، وحل هذه الجوانب أمر بالغ الأهمية لضمان إمدادات مستدامة من المطاط الطبيعي فقط.
3. التداعيات الاقتصادية
إن علم مزارع المطاط الطبيعي له تأثير مباشر على الاقتصاد حيث أن شركات مثل ميشلان، شركة المطاط العملاقة، تحتاج إلى الحفاظ على العرض والتحويل إلى مطاط طبيعي بنسبة 100 بالمائة من خلال 2050.
ونتيجة لذلك، فإن العواقب الاقتصادية لنقص المطاط الطبيعي شديدة، حيث يتم استخدام المطاط في أكثر من 40,000 ألف منتج تجاري، بما في ذلك معدات الحماية الشخصية مثل القفازات وحلقات الأذن للأقنعة. قد يتسبب نقص المطاط الطبيعي في تباطؤ الطلب العالمي على المطاط، والذي من المتوقع أن ينخفض إلى 2.8% في عام 2023 بعد التعافي السريع بين عامي 2021 و2022.
أرسل استفسارك للحصول على عروض أسعار سريعة!
المواد الاصطناعية الشائعة المستخدمة في إنتاج الإطارات
بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم NR بشكل شائع مع المطاط الصناعي مثل مطاط الستايرين البيوتاديين (SBR)، ومطاط البوتيل (IIR)، ومطاط الكلوروبرين في صناعة الإطارات، وهذا يتطلب إضافة عوامل تقوية، بما في ذلك CB والسيليكا. فيما يلي بعض المواد الاصطناعية الشائعة المستخدمة في إنتاج الإطارات:
1. مطاط ستايرين بوتادين (سبر)
يعد هذا أحد البوليمرات المطاطية الاصطناعية الأساسية المستخدمة في إنتاج الإطارات. وهو عبارة عن كوبوليمر ستايرين / بوتادين يستخدم مع المطاط الطبيعي. تؤثر الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ SBR بشكل كبير على أداء مكونات الإطار الفردية، وبالتالي الأداء العام للإطار، بما في ذلك جوانب مثل مقاومة التدحرج، والتآكل، والجر.
2. مطاط النتريل (NBR)
هذا هو كوبوليمر أكريلونيتريل/بوتادين من المطاط الصناعي. يتم استخدامه في صناعة خراطيم الوقود والحشيات والأختام، وكذلك في صناعة الإطارات. إن NBR مقاوم للزيت والوقود والمواد الكيميائية الأخرى، مما يجعله خيارًا ممتازًا لتطبيقات الإطارات.
3. كلوروبرين المطاط(سجل تجاري)
هذا بوليمر مطاطي صناعي يشبه النيوبرين. إنه مقاوم للشحوم والحرارة والأوزون، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في الإطارات. الجدران الجانبية للإطارات والمكونات الأخرى مصنوعة من CR.
4. مونومر الإيثيلين-البروبيلين-دين (إبدم)
هذا عبارة عن بوليمر صناعي مقاوم للحرارة والأوزون والعوامل الجوية. يتم استخدام EPDM لصنع الجدران الجانبية للإطارات والبطانات الداخلية والمكونات الأخرى.
استكشاف مواد بديلة للإطارات
يبحث مصنعو الإطارات عن مواد بديلة للإطارات لجعلها أكثر صداقة للبيئة واستدامة. تشمل المواد البديلة التي يجري البحث عنها ما يلي:
1. مطاط الهندباء (DR)
مطاط الهندباء هو مورد متجدد يمكن استخدامه بدلاً من المطاط الصناعي. إنه مصنوع من جذور نبات الهندباء الروسي ويتم بحثه كبديل محتمل للمطاط العادي من قبل منتجي الإطارات. الهندباء الروسية نبات قوي قادر على الازدهار في مختلف المناخات وأنواع التربة، مما يجعله بديلاً قابلاً للتطبيق لأشجار المطاط النموذجية المزروعة في مواقع معينة.
تنتج جذور النبات سائلًا حليبيًا يمكن استخدامه في صناعة المطاط. خلال الحرب العالمية الثانية، تم استخدام الهندباء الروسية كمصدر للمطاط. ومع ذلك، توقف إنتاج المطاط من هذا المصنع بعد الحرب. ومن ناحية أخرى، قام الباحثون بتحسين الهندباء الروسية لإنتاج المطاط على نطاق واسع.
3. مطاط جوايول (GR)
يعتبر مطاط Guayule مادة متجددة أخرى يتم بحثها كبديل للمطاط العادي. جوايول (بارثينيوم أرجينتاتوم) هو محصول أصلي متجدد وغير غذائي في أمريكا الشمالية، ويزدهر بأقل قدر من المياه ودون الحاجة إلى مبيدات حشرية. إنه يوفر إمدادات محلية وصديقة للبيئة من المطاط الطبيعي. تتطور بريدجستون كمصدر لإنتاج المطاط الطبيعي من شجيرة جوايول الموجودة في جنوب غرب الولايات المتحدة.
يتضمن إجراء غوايول ما يلي:
- زراعة شجيرة الجوايول من البذور.
- سقي الحد الأدنى.
- إدارة الحشائش لمدة عامين مع نضج النباتات.
يتم بعد ذلك تقطيع النباتات إلى الأرض وتحزيمها إلى مكعبات يتراوح وزنها بين 750 و800 رطل. تتم هذه العملية مرتين على مدار أربع سنوات، وبعد ذلك يتم حرث الجذور المدفونة وزراعة محصول مختلف. وفي عملية حلقة مغلقة مدتها 90 دقيقة، يتم طحن البالات في معمل تكرير حيوي، مما يؤدي إلى إنتاج ثلاثة منتجات قابلة للتطبيق تجاريًا. وهي تشمل المطاط الطبيعي المضاد للحساسية، والراتنج (المستخدم في الطلاءات والأحبار والمواد اللاصقة)، وتفل قصب السكر (المستخدم في الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الحيوية).
3. صمغ يوكوميا أولمويدس (EUG)
صمغ يوكوميا أولمويدس هي مادة طبيعية تشبه المطاط تم جمعها من لحاء شجرة Eucommia ulmoides. ويجري بحثه كبديل محتمل للمطاط الصناعي. شجرة Eucommia ulmoides مستوطنة في الصين وتشتهر بفوائدها العلاجية. يحتوي لحاء الشجرة على مادة كيميائية يمكن معالجتها وتحويلها إلى مادة تشبه المطاط. تتم دراسة EUG كبديل محتمل للمطاط الصناعي المستخرج من البترول، وهو ليس موردًا مستدامًا.
تتمتع EUG بثنائية جيدة من المطاط والبلاستيك ولديها مجموعة واسعة من التطبيقات في الطب الحيوي والمنسوجات والفضاء وغيرها من القطاعات. نظرًا لأن EUG يوفر خصائص احتكاكية فائقة، فهو بديل قابل للتطبيق للمطاط الطبيعي (NR) في تطبيقات إطارات الطائرات.
ابتكر الباحثون مادة مطاطية لصمغ Eucommia ulmoides معدلة بالثيازوليدين ديون مع مرونة متزايدة وقدرات ذاكرة الشكل. قد يصبح EUG المعدل مطاطيًا قويًا جيدًا يتمتع بقوة عالية واستطالة وصلابة أو مطاطًا فريدًا عن طريق تغيير تغذية TAD.
أرسل استفسارك للحصول على عروض أسعار سريعة!
فوائد استخدام مواد جديدة في الإطارات
يمكن للمواد الجديدة في الإطارات أن تحقق فوائد عديدة، بما في ذلك توفير التكاليف والاستدامة البيئية. فيما يلي بعض فوائد استخدام مواد جديدة في الإطارات:
1. التوفير في التكاليف
يمكن للمواد الجديدة أن تحل محل المطاط الطبيعي باهظ الثمن. ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى توفير التكاليف لمصنعي الإطارات حيث يقومون بإنشاء مواد أكثر استدامة لبناء الإطار.
2. الاستدامة البيئية
يمكن للإطارات الخضراء المصنوعة من مواد جديدة أن تساعد في تخفيف التحديات البيئية المتزايدة اليوم. يتم تصنيع الإطارات المستدامة بمواد صديقة للبيئة وإجراءات تصنيع منخفضة الانبعاثات.
وكثيراً ما يستخدمون مواد معاد تدويرها أو متجددة، مثل المطاط الطبيعي، والزيوت الحيوية، والإطارات المعاد تدويرها، والزجاجات البلاستيكية المعاد تدويرها. تعزز هذه الطريقة الاقتصاد الدائري عن طريق تقليل الاعتماد على الموارد غير المتجددة.
3. تحسين كفاءة استهلاك الوقود
لقد خفضت الإطارات المستدامة مقاومة التدحرج، مما أتاح توفير الوقود. وهذا يمكن أن يقلل من استخدام الطاقة والوقود، وكذلك انبعاثات الغازات الدفيئة.
4. انخفاض الانبعاثات
عند استخدامها، تنبعث الإطارات الصديقة للبيئة من انبعاثات خطرة أقل من الإطارات القياسية. يضمن زيت فول الصويا، على سبيل المثال، أن يظل المركب المطاطي للإطار قابلاً للطرق عند درجات حرارة مختلفة، بينما يساعد أيضًا في تقليل كمية المواد البترولية اللازمة لإنتاج الإطارات.
ولإضفاء مستوى عالٍ من الثبات، يتم أيضًا استخدام السيليكا عالية الجودة المصنوعة من بقايا نفايات قشور الأرز، وهي منتج ثانوي لتصنيع الأرز، داخل الإطار. بالإضافة إلى ذلك، يتم تحويل البوليستر الناتج من الزجاجات البلاستيكية المعاد تدويرها إلى مواد كيميائية أساسية لاستخدامها كبوليستر من الدرجة التقنية في أسلاك الإطارات.
5. تمديد عمر الإطارات
تعتبر الإطارات المجددة أقل تكلفة وأداءها مماثل للإطارات الجديدة، مما يجعلها خيارًا فعالاً وفعالاً من حيث التكلفة لاستبدال الإطارات. من خلال إعادة استخدام المطاط المعاد تدويره وإطالة عمر المواد المهمة، فإن تجديد الإطارات يقلل من النفايات ويوفر فوائد بيئية.
أرسل استفسارك للحصول على عروض أسعار سريعة!
وفي الختام
نظرًا لانخفاض تكلفة العمالة اللازمة لزراعة الأشجار والاستفادة منها، ظل المطاط مادة خام اقتصادية نسبيًا لعقود من الزمن. ومع ذلك، لا يبدو أن صناعة المطاط تنمو. ولمعالجة مشكلة نقص المطاط الطبيعي، يجب على الشركات المصنعة دراسة بدائل جديدة والعمل على مواد أخرى.
قدمت هذه المدونة معلومات عن بدائل المطاط الطبيعي وكيف يمكن لهذه المواد أن تساعد في تصنيع صناعة الإطارات. لذا، كن مستعدًا لمواجهة هذه المشكلة، وإذا كنت بحاجة إلى مواد وحلول مطاطية جديدة لمشروعك القادم، فإن Hongju مستعدة تمامًا لتقديمها وفقًا لاحتياجاتك.
لماذا تختار Hongju للمنتجات المطاطية؟
Hongju هي الشركة الرائدة والمورد بالجملة منتجات مطاط السيليكون. نحن متخصصون في تطوير وإنتاج منتجات مطاطية عالية الجودة. هونغجو تلتزم بأخلاقيات العمل المتمثلة في الجودة والابتكار ورضا العملاء. نحن نقدم مجموعة واسعة من المنتجات المطاطية باستخدام مواد صديقة للبيئة فقط. إذا كانت صناعتك مستعدة أيضًا لتحويل شركتك إلى مورد منتجات مستدامة، فإن Hongju لديها المواد التي تحتاجها.
