SiteHeart

Материалы и технология производства шин

Современная типичная пневматическая шина состоит из основных материалов, изображенных на рис. 5.1.
Материалы, из которых изготавливались шины первого поколения (до конца 30-х годов прошлого века), были естественного происхождения — натуральные каучуки в резине и природные, в основном хлопковые, волокна в качестве армирующих элементов. Повышение скоростей и плеч перевозок, возрастание роли транспорта как быстрого и надежного средства коммуникации привели к появлению новых конструкций ходовой части автомобилей. Для шин стали важными высокие динамические и статические характеристики упругости, способность к созданию поперечных управляющих сил, передачи крутящего момента при поворотах колеса, свойства гашения вибрации различных частот, максимально возможная скорость качения. Создание шин, удовлетворяющих требованиям автомобилистов, потребовало разработки новых синтетических материалов для их производства. К исследованию шин подключились ученые. Ускорению этих работ способствовала
Материалы и технология производства шин

Вторая мировая война, во время которой натуральные материалы стали недоступны для производителей шин. Со временем технические характеристики синтетических каучуков и нитей достигли уровня своих природных аналогов, а в ряде случаев превзошли их.
5.1. Резина
Общие требования к резинам для шин: высокая усталостная выносливость и малое теплообразование, к резинам для протектора, кроме того, — износо- и атмосферостойкость, для каркаса — высокая эластичность, для брекера — теплостойкость, для ездовых камер — газонепроницаемость. Резина содержит натуральные и/или синтетические каучуки, смешанные с серой. Содержание серы составляет 1—4% от массы каучука. При нагревании смеси сера связывает молекулы каучука, и резина приобретает упругие свойства. Этот процесс был открыт американским изобретателем Гудьиром в 1844 году и называется вулканизацией резины. Натуральный каучук (НК) добывают из млечного сока каучукового дерева — гевеи, произрастающего в странах с тропическим климатом. Резиновые смеси на основе НК — высокоэластичные, характеризуются низким теплообразованием при многократных деформациях, сохраняют прочность при высокой и низкой температурах. Они могут использоваться в различных климатических условиях. Известно достаточное число групп синтетических каучуков (СК), обладающих различными специфическими свойствами, которых не имеет натуральный каучук. Бутадиеновый каучук придает шинам высокую износостойкость и морозоустойчивость, поэтому его используют производства протекторных резин. Бутадиен-стирольные и бутадиен-метилстирольные каучуки используют для изготовления камер. Герметизирующий слой бескамерных шин изготавливается из галобутило-вых каучуков.
Для придания резине специфических шинных свойств в нее добавляют различные наполнители. С 1910 года и до настоящего времени незаменимым наполнителем резины остается технический углерод черная сажа, благодаря которой резина приобретает высокую прочность, износостойкость и черный цвет. Основные материалы, применяемые для производства шин, даны в таблице 5.1.
Другие компоненты, входящие в состав резиновой смеси, позволяют придать резине необходимые технологические и эксплуатационные свойства. Это различные ускорители и замедлители вулканизации, мягчители, пластификаторы, противостарители, красители, вещества, придающие резине прочность, износостойкость, морозо- или теплоустойчивость и др. Резина менее ответственных элементов шины может содержать регенерат - пластичный продукт, получаемый специальной обработкой старых резиновых изделий (покрышек, камер),

Таблица 5.1
который применяют для некоторого уменьшения расхода каучука при изготовлении шин. Ободные ленты грузовых шин обычно изготавливают полностью из регенерата.
В зависимости от назначения изготавливают различные резиновые смеси: протекторную, каркасную, брекерную, камерную, герметизирующего слоя и др.
Одно из наиболее значительных усовершенствований рецептуры шшннъгх резин последнего десятилетия прошлого века — применение высокодисперсного активного кремнезем/силанового наполнителя Silica (осажденные кремнекислоты с органосилановыми сшивающими агентами). Этот наполнитель позволяет существенно повысить весь комплекс прочностных и гистерезисных свойств резины, улучшить сцепление шины с мокрой, заснеженной дорогой и одновременно повысить износостойкость, снизить сопротивление шины качению и соответственно расход автомобильного топлива. Его применяют вместо сажевого наполнителя или совместно с ним в производствезеленых (экологичных) легковых шин, особенно зимних, а также для шин грузовых автомобилей, занятых преимущественно на дальних перевозках, для которых особенно важна топливная экономичность. Этот наполнитель пока заметно дороже сажи и применяется в основном в резинах шин высокого класса в сочетании с традиционной сажей. Со временем, когда кремниесилановый или подобный ему наполнитель вытеснит сажу из состава шинных резин, на дорогах появятся цветные шины в тон автомобилю или... костюму водителя.
5.2. Текстильный корд
В различных конструкциях шин и ткани используются технические ткани — корд, чефер, доместик и бязь. Корд — это ткань, состоящая из прочных нитей основы, удерживаемых в полотне редкими и слабыми нитями утка. Отдельная кордная нить способна выдержать нагрузку до 160 кг и выше. Корд является основной тканью, из которой изготавливают каркас, усиливающие и защитные (экранирующие) слои в брекере и борте.

Материалы и технология производства шин

Из чефера делают усилительные ленты бортов покрышки. Доместик и бязь заменяют чефер в тех случаях, когда требуется малая толщина этих лент.
Ткани для покрышек изготавливают из вискозного шелка, капрона, нейлона, анидного и полиэфирного кордов. В последнее время применяют высокомодульный арамидный корд, по прочности близкий ме-таллокорду, в то же время он в 5 раз легче металлокорда и не подвержен коррозии. Применение арамидного корда в современных конструкциях шин взамен металлокорда или в сочетании с ним позволяет заметно снизить массу шины, потери на ее качение и соответственно расход топлива. Получили применение и гибридные виды кордов. Например, гибрид из арамидных и нейлоновых нитей, имеющий по сравнению с арамидом повышенную усталостную выносливость.
Для обеспечения высокой прочности связи резины с кордом и тканью последние пропитывают специальными составами на основе синтетических латексов. Масса текстильных материалов составляет до 20% общей массы покрышки, а их стоимость может достигать 30% от стоимости всех материалов покрышки.
5.3. Металлокорд
Металлокордная нить (рис. 5.2) представляет собой канатик, скрученный из стальных латунированных проволок диаметром 0,150,25 мм. Проволоку латунируют для создания необходимой прочности ее связи с резиной. Металлокорд по сравнению с текстильными кордами обладает рядом уникальных свойств, такими как прочность, изгибная жесткость, теплопроводность и малое удлинение. Изменяя конструкцию — количество и калибр нитей, направление и шаг их скручивания, — получают заданные прочностные и жесткостные свойства металлокорда.
В конструкции современных шин обычно используется 2 — 3 и более различных марок металло-корда одновременно. В брекере легковых радиальных шин используют, как правило, два слоя тонкого металлического корда. В брекере отечественных грузовых шин с текстильным каркасом обычно применяется 4 слоя металлокорда. Широко используется металлокорд в каркасе и брекере грузовых и автобусных,
Материалы и технология производства шин

крупногабаритных и сверхкрупногабаритных шин, в шинах специального назначения. Разработка сверхтонких и эластичных металлокор-дов делает возможным их применение в каркасе легковых шин.
Применение высомодульных кордов в каркасе и брекере шин позволяет уменьшить количество армирующих слоев без потери прочности шины, способствует снижению деформаций резины в слоях и меж-слойном пространстве, что позволяет существенно снизить потери на качение в шине.
5.4. Металлическая проволока
На изготовление бортовых колец легковых и грузовых шин идет стальная латунированная проволока. Бортовые кольца крупногабаритных шин изготавливают из стальной латунированной ленты различного сечения. Проволоку латунируют, как и металлокорд, для повышения прочности ее связи с резиной.
5.5. Технологический процесс шинного производства
Технологический процесс шинного производства включает следующие операции: приготовление резиновых смесей в смесителях, обработка корда (пропитка синтетическими латексами, термическая вытяжка, стабилизация, обкладка резиной на каландрах); заготовка деталей шины (раскрой обрезиненного корда, стыковку кусков, наложение на них резиновых прослоек, профилирование заготовки протектора на экструдерах, изготовление деталей борта и др.), сборка покрышек на специальных станках, формование и вулканизация покрышек так называемых форматорах-вулканизаторах, изготовление заготовок ездовых камер на экструдерах и их вулканизация в пресс-формах. Многие операции технологического процесса осуществляются на поточно-автоматических линиях (например, изготовление резиновых смесей, сборка и вулканизация покрышек).

← Назад к списку новостей

|
Заказать звонок
CAPTCHA