Cao su dùng trong lốp xe khác xa so với cao su trong các sản phẩm thông thường. Đây là một hỗn hợp phức tạp, được pha trộn từ nhiều thành phần khác nhau để đạt được các đặc tính như độ đàn hồi, độ bền, khả năng bám đường và tốc độ phản hồi.
Theo Michelin, hơn 200 loại nguyên liệu thô khác nhau có thể được sử dụng trong quá trình sản xuất lốp.
Các nhà nghiên cứu kết hợp nhiều thành phần, mỗi thành phần đảm nhiệm một vai trò riêng tùy theo loại lốp được tạo ra. Hợp chất cao su trong lốp bao gồm các chất đàn hồi, vật liệu gia cường, chất hóa dẻo và nhiều yếu tố hóa học khác.
Về cơ bản, cao su trong lốp xe thường là sự kết hợp giữa khoảng 40% cao su tự nhiên và 60% cao su tổng hợp. Cao su tự nhiên được tinh chế từ mủ latex màu trắng sữa khai thác từ vỏ cây cao su, chủ yếu trồng tại khu vực Đông Nam Á.
Mủ cao su sau đó được đông tụ bằng axit và tạo thành các khối để phục vụ cho sản xuất. Trong khi đó, cao su tổng hợp có nguồn gốc từ dầu mỏ, được tạo ra bằng cách tách các hydrocarbon từ dầu thô.
Cao su tự nhiên có vai trò quan trọng trong việc giảm sinh nhiệt do ma sát với mặt đường và nhiệt độ cao của nhựa đường, còn cao su tổng hợp lại có khả năng biến dạng dưới áp lực rồi trở về hình dạng ban đầu, mang lại độ đàn hồi và khả năng bám cần thiết.
Chính yếu tố này giúp lốp xe hiện đại có tuổi thọ dài hơn mà không bị nứt gãy hay biến dạng.
Sau khi được phối trộn, cao su tiếp tục được gia cường bằng các chất phụ gia trước khi đưa vào khuôn ép. Hai thành phần quan trọng nhất là carbon black và silica.
Carbon black giúp tăng đáng kể khả năng chống mài mòn và có thể chiếm từ một phần tư đến gần một phần ba tổng thành phần cao su, đồng thời tạo nên màu đen đặc trưng của lốp xe.
Silica, được tinh chế từ cát, có tác dụng cải thiện khả năng chống rách và tăng độ bền của lốp. Một lốp xe du lịch hiện đại có thể gồm khoảng 25 bộ phận riêng biệt và sử dụng tới 12 hợp chất cao su khác nhau. Công thức cụ thể có thể thay đổi rất lớn giữa các thương hiệu và từng dòng lốp.
Dù cao su là thành phần chủ đạo, lốp xe còn được cấu tạo từ nhiều vật liệu khác. Các loại sợi dệt thường được tạo thành những lớp bố gia cường, đặt bên trong cao su và ngay dưới bề mặt gai lốp.
Những sợi này có thể làm từ rayon, nylon, polyester hoặc sợi aramid. Khi cắt ngang một chiếc lốp, lớp sợi trắng dạng lưới lộ ra chính là phần gia cường này.
Chúng đặc biệt quan trọng đối với các dòng lốp hiệu suất cao, đồng thời giúp lốp tăng khả năng chống hư hỏng, cải thiện độ ổn định hướng lái và hấp thụ rung động để mang lại cảm giác êm ái hơn. Một lớp bố sợi khác cũng được sử dụng để kiểm soát áp suất không khí bên trong lốp.
Kim loại cũng đóng vai trò không thể thiếu trong cấu trúc lốp xe. Dây thép cường độ cao đã được đưa vào sản xuất lốp từ năm 1934 và nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn.
Dây thép được phủ một lớp hóa chất đặc biệt để bám chặt vào cao su, từ đó tạo nên các đai gia cường giúp lốp chắc chắn hơn từ bên trong.
Nhờ đó, lốp giữ được hình dạng ổn định, giảm lực cản lăn và tăng tuổi thọ, đặc biệt quan trọng với những dòng lốp có quãng đường sử dụng lên tới gần 160.000 km.
Ngoài ra, lõi thép ở mép lốp giúp lốp bám chắc vào vành bánh xe. Cuối cùng, một loại cao su tổng hợp khác là cao su butyl được sử dụng để làm lớp lót kín bên trong, giúp ngăn không khí rò rỉ và duy trì áp suất ổn định trong suốt quá trình sử dụng.
