Из чего делают шины

вулканизация. Вулканизация, заключительный этап производственного процесса, формирует физико-механические свойства резины. Вулканизация осуществляется в котлах, вулканизационных прессах, пресс-контейнерах (рис. 17), машинах и вулканизаторах непрерывного действия, под давлением, в диапазоне температур 130-150°C. Вулканизующим агентом может быть горячий воздух, пар, горячая вода, расплавленная соль. Основным параметром вулканизации является время — зависит от состава сырой резины, температуры вулканизации, формы изделия, типа вулканизующей среды и способа нагрева.

Процесс производства автомобильных шин: простое против сложного

Производство автомобильных шин — это многоступенчатый процесс, который происходит в заводских условиях: анализ рынка, разработка цифровой модели и прототипа, подготовка резиновой смеси, сборка, вулканизация и контроль качества. Все этапы по порядку описаны в этой статье.

Функция этого товара заключается в обеспечении сцепления с дорогой, снижении вибраций, вызванных неровностями, обеспечении комфорта и безопасности движения.

Шины являются незаменимым компонентом любого колесного транспортного средства. От качества и типа этого товара зависит комфорт и безопасность передвижения. Если шина теряет свои свойства, ее необходимо немедленно заменить, так как весь легковой или грузовой автомобиль придет в негодность.

Этапы производства от концепции до конечного продукта

Общая технология производства шин одинакова для всех компаний. Для создания шины существует несколько обязательных этапов:

разработка модели;
испытание прототипа;
подготовка резиновой смеси;
выбор компонентов шины;
сборочное производство;
вулканизация;
контроль качества.

Каждый из описанных этапов необходим для создания конкурентоспособной продукции, которая будет востребована на рынке. Такой производственный цикл организован на крупных предприятиях известных брендов и компаний как в России, так и за рубежом.

Из каких элементов состоит конструкция шины

Для того чтобы понять, как устроена шина, рассмотрим все ее конструктивные элементы.

Каркас. Этот элемент часто называют кордом. Корд — это нити, которые делают шину прочной и жесткой. Существует несколько типов шин в зависимости от того, как расположены нити корда в каркасе.
Брекер. Слой, отделяющий протектор от каркаса. Имеет несколько слоев шинных кордов с резиной между ними. Обеспечивает дополнительную прочность и устойчивость к повреждениям, но является достаточно гибким.
Протектор. Внешний слой резины на профиле шины. Отличается не только высокой прочностью, но и специальным рисунком для лучшего сцепления.
боковина. Слой резины по бокам каркаса, обязательно имеющий отрывную полосу.
боковина. Позволяет шине наиболее эффективно сидеть на ободе диска.
Кольцо боковины. Специальный элемент борта, позволяющий герметизировать шину и обод.
Плечо. Часть протектора, расположенная сбоку от профиля. Зимние шины обычно имеют ярко выраженную плечевую зону для лучшей работы на снегу.

Как видите, конструкция шины довольно сложна. Ниже мы подробнее рассмотрим основные элементы.

Конструкция шины

Одним из самых важных факторов выбора является наличие или отсутствие внутренней трубки. С технической точки зрения бескамерные и камерные шины совершенно разные.

Трубчатые шины имеют резиновую внутреннюю трубку, которая заполнена воздухом. Эти шины немного более простые, это классические пневматические шины. Однако у нее есть недостаток — в случае прокола шина сдувается почти сразу.
Бескамерные шины имеют специальное бортовое кольцо, которое обеспечивает герметичность. Для них также требуются специальные обода, предназначенные для такого использования.

Бескамерные шины сейчас более распространены. Они проще и дешевле в обслуживании, а их надежность намного выше.

Существует также классификация шин по структуре протектора. Здесь различают двухслойные и радиальные шины.

Диагональные шины устанавливаются под углом к меридиану шины. Обычно этот угол составляет от 50° до 55°. В биас-слойных шинах каждый слой корда располагается под углом 100° к предыдущему слою. Такое расположение корда обеспечивает высокую прочность в сочетании с высокой гибкостью. Поскольку нити постоянно перемещаются относительно друг друга, это приводит к выделению большого количества тепла. Количество нитей всегда четное.
В радиальных шинах нити расположены в соответствии с радиусом. Каждая нить проходит от одного борта к другому. Только брекерные нити расположены по диагонали. Поскольку нити не растягиваются слишком сильно, они защищены брекерными шинами, выделяют меньше тепла и имеют более длительный срок службы. Низкий нагрев позволяет изготавливать низкопрофильные шины. Такое устройство также делает автомобиль более устойчивым на дороге. Главный недостаток — жесткое качение.

Радиальные шины маркируются буквой ‘R’, она находится в индексе размера на боковине. Если эта маркировка отсутствует, вы имеете дело со смещенной шиной. Однако шины со смещенным слоем редко производятся для легковых автомобилей, поскольку они уступают радиальным шинам по своим эксплуатационным характеристикам.

Какие элементы входят в конструкцию и состав шины

Шина — очень сложный продукт не только с точки зрения конструкции, но и с точки зрения состава, поскольку в процессе производства используется внушительный список сырья и промежуточных продуктов (более 200). Примером может служить базовая резиновая смесь, которая состоит из целой смеси каучуков, модифицированных различными химическими веществами.

Резиновые смеси

Резиновые смеси могут состоять из натуральных или синтетических каучуков, но они недостаточно эластичны и долговечны. Используются диспергирующие (диспергирующие массу) добавки, обеспечивающие пластичность, которая является основным свойством эластомера.

Резиновые композиции могут содержать около двадцати ингредиентов. Натуральный каучук, также известный как латекс, содержится в клетках и соке каучуконосных растений, самым известным из которых является растение гевея, произрастающее в Бразилии. Он эластичен, водонепроницаем и обладает хорошей износостойкостью, но он дорог, поэтому основным компонентом современных шин являются синтетические каучуки.
Их получают при переработке нефти путем поликонденсации или полимеризации мономеров. Хотя по составу они похожи на натуральный каучук, синтетический даже имеет преимущества в некоторых технических аспектах. Резина на ее основе не только долговечна и эластична, но и устойчива к многократным деформациям и обладает низким тепловыделением.
Протекторные и оболочечные смеси изготавливаются из стирол-бутадиенового, дивинилового или метилстирольного каучука, которые отличаются превосходной износостойкостью, динамической прочностью и морозостойкостью. Вулканизационные мембраны изготавливаются из бутилкаучука; уплотнительный слой — из резины на основе хлорбутилкаучука.

Резюме

В процессе производства шины всегда подвергаются контролю качества. Прежде всего, определяется внешний вид шин, что позволяет отнести продукцию к определенным категориям. Хорошая шина определяется как шина без дефектов или с незначительными дефектами в допустимых пределах, которые не влияют на эксплуатационные характеристики.

Дефектная шина — это шина с критическими дефектами, которые по умолчанию не могут быть использованы. Такие изделия подлежат утилизации и вместе с отходами производства чаще всего перерабатываются в резиновую крошку. Она, в свою очередь, может быть использована не только в качестве ингредиента при производстве дальнейших резиновых смесей, но и в производстве других потребительских товаров.

Немного истории

Первая резиновая шина была разработана в 1846 году Робертом Уильямом Томсоном. В то время никто не заинтересовался его изобретением, и к идее пневматической шины вернулись только через 40 лет, в 1887 году. Шотландец Джон Данлоп придумал сделать обода из поливочного шланга, надеть их на колеса велосипеда своего сына и надуть воздухом.

Три года спустя Чарльз Кингстон Уэлч предложил разделить внутреннюю трубку и шину, вставив проволочные кольца в края шины и установив их на обод, который затем получил углубление для центра. В то же время были предложены рациональные способы монтажа и демонтажа шин, что позволило использовать резиновые шины в автомобилях.

Процесс производства шин

Основным материалом, используемым для изготовления шин, является резина на основе натурального или синтетического каучука. В зависимости от пропорций и типа добавленного каучука получаются летние или зимние автомобильные шины.

Например, резиновая смесь летних шин содержит в основном синтетический каучук, который делает резину более твердой, износостойкой, не ‘плывет’ при высоких температурах и обеспечивает определенное сцепление с дорогой. В зимние шины добавляется натуральный каучук, который делает их более мягкими и эластичными. В результате зимние шины не замерзают даже при экстремальных зимних температурах.

Помимо каучука, в состав резиновой смеси входит множество других компонентов, включая пластификаторы, наполнители, технический углерод и вулканизирующие вещества.
Шина состоит из каркаса или корда и его отдельных компонентов: каркаса или корда, ребра жесткости, протектора, бортов и боковин.

Как изготавливается каркас

Каркас будущей шины изготавливается из металлического, текстильного или пластикового корда на специальном станке — ‘меловке’. Из нескольких катушек проволоки нити собираются в одном месте. В целом конструкция напоминает ткацкий станок. Затем плетеный корд поступает в экструдер, где происходит его обрезинивание.

Затем готовый корд разрезается на полосы различной ширины для производства шин разных размеров. Готовый каркас шины сматывается в бобины для хранения и транспортировки. Поскольку невулканизированная резина очень липкая, между слоями вставляются прокладки, чтобы не повредить каркас.

Как изготавливаются протекторы

Производство и использование резины

Синтетические каучуки более широко используются в производстве резины из-за их широкого спектра свойств. Синтетические каучукиСинтетические каучуки производятся из спирта, нефти, попутных нефтяных газов, природного газа и т.д. (рис. 7). (рис. 7).

Рис. 7 Схема производства синтетических каучуков

СКБ — Бутадиеновый каучук более широко используется в производстве специальных каучуков (рис. 8).

Рис. 8 Прокладки — гибкие с трубчатым или другим сечением

СКБ — Стирол-бутадиеновый каучук. Резина СКС — 30Наиболее универсальный и распространенный, используется в производстве автомобильных шин, резиновых шлангов и других резинотехнических изделий (рис. 9). Каучуки СКС характеризуются высокой морозостойкостью (до -77 °C).

SKI — изопреновый каучук. В промышленном масштабе производятся следующие каучуки СКИ-3 для производства шин и амортизаторов; СКИ-3Д — для производства электроизоляционных резин; СКИ-3В — для вакуумной технологии (рис. 10).

Рис. 10. Вакуумный выключатель (а), электрозащитные перчатки (б)

SKH — Нитрил-бутадиеновый каучук. В зависимости от содержания нитрила акриловой кислоты нитрил-бутадиеновые каучуки можно дополнительно разделить на следующие марки СКН-18, СКН-26, СКН-40. Они устойчивы к воздействию бензина и нефтяных масел. Основой этих каучуков являются SKN Они используются для производства резин для топливных и масляных шлангов, прокладок и мягких уплотнений топливных баков (рис. 11).

Технология формования резиновых компонентов

Сырая резина сжимается и формуется до необходимой формы и размеров. Каждый метод имеет свои технологические возможности и используется для производства определенного типа деталей.

Прессование. Сырые резиновые детали формуют в специальных формах на гидравлических прессах под давлением 5 — 10 МПа (рис. 13).

Рис. 13 Гидравлический пресс и готовые детали

Если прессование производится в холодном состоянии, то изделие вулканизируется. Вулканизация происходит одновременно с процессом прессования. С помощью прессования производятся уплотнительные кольца, муфты и клиновые ремни.

Литье под давлением. Этот более совершенный метод используется, когда пресс-форма заполняется предварительно нагретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30-150 МПа. Резиновой смеси придают форму, чтобы она поместилась в рабочую полость формы. Прочность резиновых изделий повышается за счет армирования их стенок проволокой, сеткой, нейлоновой или стеклянной нитью (рис. 14).

Рис. 14 Резиновые изделия с повышенной прочностью

Сложные изделия, такие как автомобильные шины, гибкие бронированные шланги и гибкие шланги, изготавливаются последовательно. Сначала на полый металлический стержень наматываются слои резины, затем изоляционные и армирующие материалы (рис. 15).