Как делают шины для автомобилей?



Говоря об автомобильной резине, мы редко задумывается из чего и как делают этот товар. А между тем всё не так просто, как может показаться на первый взгляд. Технология производства покрышек включает множество этапов и нюансов. Начальной стадией создания автомобильных шин является разработка их профиля и рисунка протектора посредством специализированных компьютерных программ объёмного моделирования. Далее компьютер просчитывает и анализирует эффективность шины в различных ситуациях и условиях эксплуатации, после чего устраняются недостатки, пробные образцы нарезаются на специальных станках вручную и тестируются в реальных условиях.

Содержание статьи :

1. Изготовление резиновой смеси
2. Производство компонентов
3. Сборка и вулканизация
4. Видео по теме

В результате испытаний происходит сбор информации для сравнения с показателями лидеров рынка того же класса, после чего осуществляется финальная доводка, предшествующая запуску на конвейер и массовому производству.

Изготовление резиновой смеси

Материал, из которого изготовлена покрышка, имеет первостепенное значение. Следует понимать, что шины различных производителей существенно отличаются в первую очередь свойствами резины, состав которой зачастую является коммерческой тайной. Столь серьёзный подход объясняется тем, что резиновая смесь определяет технические характеристики шин, включая:

• Уровень сцепления с дорогой.
• Долговечность и надежность.
• Сезонность и износостойкость.

Состав резины современных автопокрышек включает множество материалов и компонентов: всевозможных присадок и химических соединений, которые и определяют свойства и поведение шин. Подбором и комбинацией этих элементов занимаются целые лаборатории в каждой компании, ведь именно химические добавки и их дозировка позволяют изделию превзойти конкурентов. Базой же для всех служит обычная резина, состав которой ни для кого не является секретом. Она состоит из:

1. Каучука, который бывает изопреновым (натуральным) и синтетическим, и является основой резиновой смеси (от 40 до 50 процентов состава).
2. Технического углерода (промышленная сажа), благодаря молекулярным соединениям которого шина имеет не только чёрный цвет, но и становится прочной и устойчивой к износу и температурам (от 25 до 30 процентов состава).
3. Кремниевой кислоты, повышающей показатели сцепления покрышки с влажным покрытием, и применяемой в основном иностранными шинниками (примерно 10 процентов состава).
4. Смол и масел, выступающих вспомогательными составляющими для обеспечения мягкости и эластичности изделия (около 10-15 процентов состава).
5. Вулканизирующих агентов, роль которых чаще всего отводится соединениям серы и специальным активаторам.

Отметим, что российский каучук признан лучшим во всём мире, а потому востребован и применяется большинством ведущих мировых компаний-производителей. А поскольку синтетический каучук уступает натуральному по всем показателям, то в этой области РФ останется лидером ещё очень долго.

Производство компонентов

Технологический процесс создания шины, кроме прочего, включает в себя несколько параллельных этапов изготовления её компонентов, среди которых:

• Прорезиненная лента – это первичная заготовка для изготовления протектора, разрезаемая в зависимости от требуемого размера.
• Брекер и каркас – элементы, несущие ответственность за устойчивость к порезам, прорывам и прочим повреждениям. Также брекер и каркас отвечают за жёсткость всей конструкции покрышки.
• Борт шины — является наиболее жёсткой её частью, и обеспечивает герметичность при монтаже на обод колеса.

В качестве материала для каркаса и брекера современных шин служит либо металлокорд, либо стекловолокно. Последнее применяется при изготовлении покрышек класса «премиум», в то время как металлокорд незаменим в моделях, предназначенных для оснащения грузового автотранспорта.

Сборка и вулканизация

Заключительным этапом производства автопокрышки является сборка. Данная технологическая процедура выполняется методом наложения слоев каркаса, боковин, борта и протекторной части, и осуществляется на специальном сборочном барабане. После компоновки и придания нужной формы все составляющие элементы соединяются в монолитную конструкцию посредством процедуры вулканизации. Далее изделие проходит необходимые проверки, маркируется и отправляется на рынки по всему миру.

Видео по теме:

Из чего делают шины для автомобиля

Расскажем из чего делают шины для автомобиля и какие компоненты используют. Хотя рецептуры приготовления для производства некоторых шин держатся в секрете, основные компоненты состава известны.

Процесс изготовления шины

Он включает четыре этапа:

1. Производство автомобильной шины начинается с приготовления резиновых смесей. Рецептура зависит от назначения покрышки и может включать до 20 химикатов — от серы и технического углерода и до каучука — натурального и/или синтетического.

2. Создаётся протекторная заготовка для шины. Получается профилированная резиновая лента, которая после охлаждения водой разрезается на заготовки по размеру шины. Скелет шины (каркас и брекер) — изготавливаются из слоёв обрезиненного текстиля или высокопрочного металлокорда. Прорезиненное полотно раскраивается под определённым углом на полосы различной ширины в зависимости от размера шины.

Важным элементом шины является борт — это нерастяжимая, жёсткая часть шины, с помощью которой она крепится на ободе колеса. Основная часть борта — крыло, которое изготавливается из множества витков обрезиненной бортовой проволоки.

3. Все детали шины соединяются в единое целое. На сборочный барабан последовательно накладываются слои каркаса, борт, по центру каркаса протектор с боковинами. Для легковых шин протектор относительно расширен и заменяет собой боковину. Это повышает точность сборки и снижает количество операций в производстве шин.
4. Процесс вулканизации. Собранная шина помещается в пресс-форму вулканизатора. Внутрь шины под высоким давлением подаётся пар или перегретая (200°C) вода. Под давлением по боковинам и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придаёт резине эластичность и прочность.

Химический состав

Главным материалом является резина. Она бывает разной и может изготавливаться из синтетического или натурального каучука. Наиболее часто встречаются шины изготовленные из синтетического каучука, т.к. он прост в разработке, намного дешевле и по качестве не уступает натуральному каучуку.

Натуральный каучук изготавливается из высушенного сока (латекса) бразильской гевеи, а также содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. В производстве его используют мало, т.к. он обходится слишком дорого. А современная скоростная шина состоит из синтетического каучука, производимого из нефти. Встречаются несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои особенности и назначение.

В зимние колёса некоторые производители добавляют натуральный каучук и силику — это способствует эластичности при низких температурах.

Второй по количественным показателям – углерод технический (сажа). На его долю приходится примерно 30% всей смеси и он придаёт шине её специфичный цвет. Для чего используется углерод? Это скрепляющий компонент смеси (влияющий на износостойкость), действующий на молекулярном уровне. Без использования сажи покрышки были бы недолговечными, непрочными и отличались бы повышенным износом протектора.

Вместо технического углерода используется сера. Но выбор компонента – вопрос стоимости. С технологической точки зрения разница невелика. Эта добавка — вулканизирующий агент. Они связывают молекулы полимера «мостиками» с образованием пространственной сетки. Пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.

Кремниевая кислота используется в качестве замены сажи из ограниченного доступа к источникам природного газа в Европе. Она не обеспечивает высокую прочность, как сажа, но улучшает сцепление шины с мокрой поверхностью дороги. Так же она меньше вытирается из резины при эксплуатации покрышки. Это свойство менее пагубно для экологии. Чёрный налёт на дорогах — технический углерод, вытертый из шин. В рекламе покрышки с использованием кремниевой кислоты называются «зелёными».

Какие бывают добавки

В качестве добавок для приготовления компаундов применяются различные масла и смолы. Они выполняют смягчающую функцию, что особенно важно при производстве зимней резины. Они обозначаются как мягчители и служат в качестве вспомогательных материалов. От достигнутой жёсткости резиновой смеси во многом зависят ездовые свойства и износостойкость шины.

Вулканизационные активаторы, такие как оксид цинка и стеариновые кислоты, а также ускорители инициируют и регулируют процесс вулканизации в горячей форме (под давлением и при нагреве) и направляют реакцию взаимодействия вулканизующих агентов с каучуком в сторону получения пространственной сетки между молекулами полимера.

Факт присутствия в резине крахмала кукурузы, оливкового масла, активированного угля или других добавок, на которых делается реклама — ничего не значит. Их в составе шины может составлять менее 1 процента. Важно изобрести, а потом воспроизвести рецепт, который бы с применением этих компонентов обеспечил превосходные характеристики. Это удается не всем производителям.

• Новая маркировка шин по шумности и качению

Все автомобильные шины изготавливаются из резины или других материалов, но с добавлением каучука. У производителей имеется свой оптимальный химический состав, который определяет различные характеристики. Одна фирма делает упор на срок службы, другая — на динамику авто, а третья — поведение на мокрой дороге. Они определяют цену и качество покрышки.

How A Tire Is Made

Современная шинная технология сочетает в себе уникальное сочетание химии, физики и техники, чтобы обеспечить потребителям высокий уровень комфорта, производительности, эффективности, надежности и безопасности. Многие шины разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать нагрузкам и требованиям к производительности, указанным производителем конкретной модели автомобиля.

Каждая шина тщательно проверяется, и для дополнительных испытаний на безопасность отбираются случайные образцы. В рамках этих испытаний шины подвергают рентгеновскому излучению, разрезают и осматривают, обкатывают на тестовых колесах или испытывают на дороге для оценки управляемости, пробега и тяговых характеристик. При правильном уходе шины могут прослужить долго — обычно от 40 000 до 80 000 миль, в зависимости от применения.

Целых двести различных сырьевых материалов объединяются в уникальную смесь химии, физики и техники, чтобы предоставить потребителям высочайший уровень комфорта, производительности, эффективности, надежности и безопасности, который могут обеспечить современные технологии и креативность. Вот основные этапы:

Планирование и проектирование

Многие шины разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать нагрузкам и эксплуатационным характеристикам, указанным производителем конкретной модели автомобиля. Процесс начинается с компьютера, который преобразует математические данные об особых потребностях автомобиля в технические характеристики. Затем изготавливается прототип шины для проверки способности конструкции шины обеспечивать желаемые характеристики. Индивидуальная разработка шины для конкретного автомобиля обычно занимает много месяцев испытаний, осмотров и проверок качества производителями шин и автомобилей. Только после этого производитель транспортного средства оформляет заказ.

Производство

Производственный процесс начинается с выбора нескольких типов каучука, а также специальных масел, технического углерода, пигментов, антиоксидантов, диоксида кремния и других добавок, которые в совокупности обеспечивают желаемые характеристики. Отдельные составы используются для разных частей шины. Машина, называемая смесителем Бенбери, объединяет различные сырьевые материалы для каждого соединения в гомогенизированную партию черного материала с консистенцией жевательной резинки. Процесс смешивания контролируется компьютером для обеспечения однородности. Затем смешанные материалы отправляются на машины для дальнейшей переработки в боковины, протекторы или другие части шины.

Затем начинается сборка шины. Первым компонентом шиномонтажного станка является внутренний слой, специальная резина, устойчивая к проникновению воздуха и влаги и заменяющая внутреннюю камеру. Затем идут слои и ремни корпуса, которые часто изготавливаются из полиэстера и стали. Слои и ремни придают шине прочность, а также гибкость. Ремни обрезаются под точным углом и размером, указанным шинным инженером, чтобы обеспечить желаемые характеристики плавности хода и управляемости. Пряди стальной проволоки с бронзовым покрытием, сформированные в виде двух обручей, вживляются в боковину покрышки, образуя борт, который обеспечивает герметичное прилегание к ободу колеса. Протектор и боковины устанавливаются на брекер и слои кузова, а затем все детали плотно прижимаются друг к другу. Конечный результат называется «зеленой» или невылеченной шиной.

Последний шаг — вылечить шину. «Зеленая» шина помещается в форму и надувается, чтобы прижать ее к форме, формируя протектор и идентификационную информацию о шине на боковине. Затем его нагревают при температуре более 300 градусов по Фаренгейту в течение двенадцати-пятнадцати минут, вулканизируя его для соединения компонентов и отверждения резины. ( ФАКТ : Этот процесс отверждения от двенадцати до пятнадцати минут предназначен только для шин легковых автомобилей и легких грузовиков, отверждение внедорожных и больших шин может занять день из-за их размера!) Каждая шина затем проверяется, и образцы шин случайным образом берутся из линии и тестируются. Некоторые из них подвергаются рентгеновскому излучению, некоторые разрезаются на части для поиска дефектов, другие обкатываются на тестовых колесах или проходят дорожные испытания для оценки управляемости, пробега и тяговых характеристик.

Как изготавливается шина

Шина представляет собой сложную комбинацию компонентов, состоящих из множества ингредиентов. Но как нам перейти от каучукового дерева к дороге? Производство шин представляет собой многоэтапный процесс. Давайте проследим за шиной Continental через все пять основных этапов производства шины:

• Источники материалов и производство компаундов
• Производство компонентов
• Сборка шины
• Вулканизация
• Контроль качества

Стадия 1: Качественные ингредиенты для производства необходимых компаундов

Различные отрасли промышленности снабжают шинную промышленность сырьем, которое используется для создания необходимых компаундов.

Сталь. Сталелитейная промышленность поставляет высокопрочную сталь. Он служит исходным материалом для изготовления стальных лент (стальной корд) и бортовых сердечников (стальная проволока).

Химические вещества. Химическая промышленность является основным поставщиком ингредиентов для шин. В частности, синтетический каучук и материалы, используемые для уменьшения износа, увеличения сцепления и продления срока службы шины.

Натуральный каучук. Каучук добывается из особых деревьев, выращенных на больших плантациях. Молочная жидкость (латекс), которая вытекает, сгущается при добавлении к ней кислоты. Затем его очищают водой и спрессовывают в твердые тюки для облегчения транспортировки и хранения.

Тюки из натурального и синтетического каучука разрезают, разрезают на порции, взвешивают и смешивают с другими ингредиентами в соответствии с точными рецептами. В шинах современных легковых автомобилей используется до двенадцати различных резиновых смесей.

Текстиль. Текстильная промышленность поставляет основные материалы (вискозные, нейлоновые, полиэфирные и арамидные волокна) для изготовления кордов, которые служат в качестве армирующих материалов для шин.

Стадия 2: Изготовление компонентов

Металлокорд. Предварительно обработанный стальной корд, поставляемый на катушках с проволокой, подается в каландр, где он заливается одним или несколькими слоями резины. В результате получается сплошной лист корда и резины. Он обрезается под определенным углом до нужной длины в соответствии с размером шины и скручивается для дальнейшей обработки.

Протектор. Поддающийся перемешиванию резиновый материал, смешанный в миксере, теперь готов для изготовления протектора. Шнековый экструдер превращает резину в бесконечную полосу протектора. После экструзии проверяется вес на метр и протектор охлаждается погружением. Протекторная полоса обрезается по размеру шины. Затем проводится еще один контроль веса единицы продукции.

Текстильный шнур. Множество текстильных нитей подается в календарь с помощью большого роликового устройства и внедряется в тонкий слой резины. Затем этот бесконечный лист обрезается до нужной ширины под углом 9под углом 0° к направлению движения и перематывается для дальнейшей обработки.

Стальной борт. Сердцевина борта состоит из множества кольцеобразных стальных проволок. Каждая из них имеет свое резиновое покрытие. Эта петля затем снабжена резиновым наконечником.

Боковина. Секции боковины, вырезанные в соответствии с размером шины, вытачиваются с помощью экструдера.

Внутренний вкладыш. Календарь формирует герметичный внутренний вкладыш в широкий тонкий слой.

Этап 3: Сборка шины

Теперь можно приступать к сборке шины. Различные полуфабрикаты собираются вместе на машине для сборки шин и собираются в так называемую «зеленую шину». Это делается в два этапа: корпус и сборка протектора/пояса. Затем на эту «зеленую шину» распыляют специальную жидкость, чтобы подготовить ее к вулканизации.

Стадия 4: Вулканизация

Теперь мы находимся в вулканизационной прессе. Здесь шина получает свою окончательную форму после вулканизации в течение определенного периода времени при определенном давлении и температуре. В ходе этого процесса сырая резина становится гибкой, эластичной резиной.