Применение и производство резины. Как делают автомобильные шины? Технология производства. Что можно изготовить из полученного гранулята

Технология производства шин начинается с ее разработки посредством специальной компьютерной программы рисующей различные модификации протектора и профиля шины. С помощью программы просчитывается поведение каждого из вариантов покрышки на дороге в различных ситуациях. После чего, те из шин, которые показали наилучшие результаты в моделированных дорожных тестах, нарезаются вручную на станке и проходят тестирования в реальных дорожных условиях. Затем технические показатели каждой тестируемой шины сравниваются с лучшими показателями уже существующих покрышек аналогичного класса, по необходимости проходят доводку и запускаются изделие в серийное производство.

Этапы производства автомобильных шин

1. Производство резиновой смеси

Первый этап создания любой покрышки заключается в изготовлении резиновой смеси, состав которой у каждой компании-производителя индивидуальный и хранимый в строгом секрете. Обусловливается это тем, что именно от качества резины шины зависят такие ее технические характеристики, как:

• уровень сцепления с дорожным полотном;
• надежность;
• рабочий ресурс.

Сырье и расходные материалы

Технология производства шин требует наличия множества различных компонентов, материалов и химических соединений без которых невозможно само существование автомобильных покрышек. В данной статье мы перечислим лишь самые основные из этих компонентов.

Все это достигается благодаря работе химиков, подбирающих, комбинирующих компоненты и их содержание в резине в соответствии с собственным опытом и компьютерными данными. Как правило, именно от правильной дозировки компонентов зависит качество резины, так как ее состав ни для кого не секрет и включает в себя следующие компоненты:

• каучук, составляющий основу резиновой смеси, который может быть как синтетическим, так и более дорогостоящим изопреновым. Как показывает практика, российский каучук считается лучшим в мире и по сей день используется самыми известными иностранными компаниями-производителями для изготовления своей продукции;
• промышленная сажа, она же технический углерод, придающая резине характерный цвет, и отвечающая за ее прочность и износостойкость, так как именно сажа выполняет молекулярное соединение в процессе вулканизации;
• кремниевая кислота, являющаяся аналогом сажи в изготовлении шин зарубежными производителями и повышающая уровень сцепления покрышки с мокрым дорожным полотном;
• масла и смолы, являющиеся вспомогательными компонентами и выполняющими роль смягчителей резины.
• вулканизирующие агенты, в частности сера и вулканизационные активаторы.

2.

Производство компонентов шины

Технология производства шин предусматривает такой этап производства как изготовление компонентов шины, представляющий собой несколько таких параллельных процессов как:

3. Сборка автомобильной покрышки и вулканизация

Сборка шины является третьим этапом производства и выполняется на сборочном барабане методом последовательного наложения поверх друг друга слоев каркаса, борта и протектора с боковинами шины, после чего следует процедура вулканизации.

Технология производства автомобильных шин, видео-обзор:

Другие похожие статьи на Технология производства автомобильных шин

Производство формовых РТИ осуществляется на оборудовании для прессования, с помощью которого вулканизированную резину преобразовывают в детали.

Гидравлический пресс является основным типом оборудования для изготовления деталей из резины. Принцип действия гидравлического пресса состоит в том, что жидкость, находящаяся под давлением и заключенная в замкнутый сосуд, оказывает одинаковое давление на стенки сосуда.

Попадая в рабочий цилиндр пресса, и заполняя его, жидкость с одинаковой силой давит на дно цилиндра, его стенки, а также на торцевую поверхность плунжера, вставленного в цилиндр.

Гидравлические прессы для РТИ представляют собой оборудование, в котором рабочий процесс осуществляется благодаря жидкости, находящейся под давлением.

Изделия, изготовленные формовым способом широко используются на приборо- и машиностроительных предприятиях, где постоянно производится вырезка деталей из сырой и листовой резины, которая подвергается вулканизации и прессованию.

Процесс иготовления НА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССАХ.

1. Сначала осуществляется подготовка к работе, т.е. пресс-формы подвергают нагреву до 150 ± 5°, а затем они смазываются специальным раствором.
2. После сушки и смазывания пресс-форма готова к укладке арматуры и сырой резины. Если во время прессования задействованы открытые пресс-формы, то арматура помещается в гнёзда, а резина занимает оставшееся место. При использовании литьевых форм, арматура по-прежнему укладывается в них, а для сырой резины отведена загрузочная камера.
3. Для прессования армированных деталей необходимо удельное давление в 50-60 МПа, для не армированных достаточно - 25-30 МПа.
4. Вулканизация заключается в выдержке резиновой заготовки и арматуры на прессе на протяжении 0,5-1 ч, при этом температура должна быть не меньше 145 ± 3°. Её продолжительность, а также рабочую температуру необходимо подобрать опытным или экспериментальным путём, так как эти величины зависят от конфигурации и толщины стенок детали, а также марки обрабатываемой резины.
5. Завершив операцию вулканизации необходимо снять пресс-форму с пресса, разобрать, вынуть готовую деталь, почистить рабочую оснастку, поместить в неё новую арматуру с сырой резиной для изготовления следующей детали.
6. Для обрезки образовавшегося облоя используются специальные ножницы или просечки. Обязательно все детали проверяются специалистами отдела технического контроля (ОТК).

Что такое каучук

Кроме сложных веществ наподобие полиэтиленов, представляющих из себя высокомолекулярные полимеры, существует класс химических веществ, который образован сопряжёнными диенами.

После процесса полимеризации диенов образуются новые химические вещества, имеющие высокомолекулярную структуру, называемые каучуками .

Каучук был уже известен в конце 15 веке в северной Америке. Именно индейцы в то время использовали его для изготовления обуви, небьющихся вещей и посуды. А получали тогда его из сока растения гевеи, который называли – «слёзы дерева».

Что касается европейцев, то о каучуке узнали впервые только в момент открытия Америки. Именно Кристофор Колумб первым узнал о его свойствах и получении. В Европе каучук долгое время не мог найти себе применение. В 1823 г в первые было предложено использование этого материала для изготовления водонепроницаемых плащей и одежды. Каучуком и органическим растворителем пропитывали ткань, таким образом, ткань приобретала водостойкие свойства. Но, конечно же, был замечен и недостаток, который заключался в том, что ткань, пропитанная каучуком, прилипала в жаркую погоду к коже, а при морозе – растрескивалась.

Отличие каучука и резины

Через 10 лет после первого применения натурального каучука и более детального изучения его химических физических свойств было предложено вводить каучук в оксиды кальция и магния. А ещё через 5 лет после изучения свойств нагретой смеси оксидов свинца и серы с каучуком научились получать резину . Сам процесс превращения каучука в резину назвали вулканизацией .

Конечно же, каучук отличается от резины .

Резина – это «сшиты» полимер, который способен распрямляться и снова сворачиваться при растяжении и при действии механической нагрузки. Резина – это также «сшитые» макромолекулы, которые не способы к кристаллизации при охлаждении и не плавятся при нагревании. Тем самым резина – более универсальный материал, чем каучук, и способен сохранять свой механические и физические свойства про более широком диапазоне температур.

В начале 20 века, когда появился первый автомобиль, спрос на резину значительно возрос. В то же время возрос спрос и на натуральный каучук , так как на тот момент вся резина изготавливалась из сока тропических деревьев. Например, чтобы получить тонну резины, необходимо было обработать почти 3 тонны тропических деревьев, при этом работой было занято одновременно более 5 тысяч человек, причём такую массу резины могли получить только через год.

Поэтому, резина и натуральный каучук считались достаточно дорогим материалом.

Только в конце 20х годов русским учёным Лебедевым С.В. при химической реакции — полимеризации бутадиена-1,3 на натриевом катализаторе были получены образцы первого натрий-бутадиенового синтетического каучука.

Кстати, из курса физики 8-ого класса мы, вероятно, впервые познакомились с эбонитовой палочкой . Но что такое эбонит . Как оказывается, эбонит — это производная от процесса вулканизации каучука : если при вулканизации каучука добавить серу (около 32% от массы), то в результате получается твёрдый материал — этот материал и есть эбонит !

Одним из достаточно дешёвых способов получения бутадиена-1,3, является его получение из этилового спирта. Но только в 30-х годах было налажено промышленное производство каучука в России.

В середине 30-х годов 20 века научились производить сополимеры, представляющие полимеризованный 1,3-бутадиен. Химическая реакция производилась в присутствии стирола или некоторых других химических веществ. Вскоре получаемые сополимеры начали с большими темпами вытеснять каучуки, которые ранее широко использовались для производства шин. Каучук бутадиен-стирольный получил широкое применение для производства шин легковых автомобилей, но для тяжёлого транспорта — грузовых автомобилей и самолётов, использовался натуральный каучук (или изопреновый синтетический).

В середине 20 века после получения нового катализатора Циглера - Натты был получен синтетический каучук , который по своим свойствам эластичности и прочности значительно выше, чем все ранее известные каучуки, — был получен полибутадиен и полиизопрен. Но как оказалось, к общему удивлению полученный синтетический каучук по своим свойствам и строению подобен натуральному каучуку! А к концу 20 века натуральный каучук был почти полностью вытеснен синтетическим.

Свойства каучука

Все хорошо знают, что при нагревании материалы способны расширяться. В физике даже имеются коэффициенты температурного расширения, для каждого взятого материала этот коэффициент свой. Расширению поддаются твёрдые тела, газы, жидкости. Но что, если температура увеличилась на несколько десятков градусов?! Для твёрдых тел изменений мы не почувствуем (хотя они есть!). Что касается высокомолекулярных соединений, например полимеров, их изменение сразу становится заметным, особенно если речь идёт об эластичных полимерах, способных хорошо тянуться. Заметным, да ещё к тому же с совсем обратным эффектом!

Ещё в начале 19 века английские учёные обнаружили, что растянутый жгут из нескольких полосок натурального каучука при нагревании уменьшался (сжимался), а вот при охлаждении — растягивался. Опыт был подтверждён в середине 19 века.

Вы сами с лёгкостью можете повторить этот опыт, подвесив на резиновую ленту грузик. Она растянется под его весом. Потом обдуйте её феном — увидите, как она сожмётся от температуры!

Почему так происходит?! К этому эффекту можно применить принцип Ле Шателье , который гласит, что если воздействовать на систему, находящуюся в равновесии, то это приведёт к изменению равновесия самой системы, а это изменение будет противодействовать внешним силовым факторам. То есть если на растянуть под действием груза жгуты каучука (система в равновесии) подействовать феном (внешнее воздействие), то система выйдет из равновесия (жгут будет сжиматься), причём сжатие — действие направлено в обратную сторону от силы тяжести груза!

При очень резком и сильном растяжении жгута он нагреется (нагрев может на ощупь быть и незаметным), после растяжения система будет стремиться принять равновесное состояние и постепенно охладится до окружающей температуры. Если жгуты каучука также резко сжать — охладится, далее будет нагреваться до равновесной температуры.

Что происходит при деформации каучука?

При проведённых исследованиях оказалось, что с точки зрения термодинамики, никакого изменения внутренней энергии при различных положениях (изгибах) этих каучуковых жгутов не происходит.

А вот если растянуть — то внутренняя энергия увеличивается из-за возрастания скорости движения молекул внутри материала. Из курса физики и термодинамики известно, что изменение скорости движения молекул материала (тот же каучук) отражается на температуре самого материала.

дальнейшем, растянутые жгуты каучука будут постепенно охлаждаться, так как движущиеся молекулы будут отдавать свою энергию, например, рукам и другим молекулам, то есть произойдёт постепенное выравнивание энергии внутри материала между молекулами (энтропия будет близка к нулю).

И вот теперь, когда наш жгут каучука принял температуру окружающей среды, можно снять нагрузку. Что при этом происходит?! В момент снятия нагрузки молекулы каучука ещё имеют низкий уровень внутренней энергии (они же ей поделились при растяжении!). Каучук сжался — с точки зрения физики была совершена работы за счёт собственной энергии, то есть своя внутренняя энергия (тепловая) была затрачена на возврат в исходное положение. Естественно ожидать, что температура должна понизится, — что и происходит на самом деле!

Резина — как уже говорилось, высокоэластичный полимер. Её структура состоит из хаотично расположенных длинных углеродным цепочек. Крепление таких цепочек между собой осуществлено с помощью атомов серы. Углеродные цепочки в нормальном состоянии находятся в скрученном виде, но если резину растянуть, то углеродные цепочки будут раскручиваться.

Можно провести интересный опыт с резиновыми жгутами и колесом. Вместо велосипедных спиц в велосипедном колесе использовать резиновые жгуты. Такое колесо подвесить, чтобы оно могло свободно вращаться. В случае, если все жгуты одинаково растянуты, то втулка в центре колеса будет расположена строго по его оси. А теперь попробуем нагреть горячим воздухом какой-нибудь участок колеса. Мы увидим, что та часть жгутов, которая нагрелась — сожмётся и сместит втулку в свою сторону. При этом произойдёт смещение центра тяжести колеса и соответственно колесо развернётся. После его смещения действию горячего воздуха подвергнутся следующие жгуты, что в свою очередь приведёт к их нагреванию и снова — к повороту колеса. Таким образом, колесо может непрерывно вращаться!

Это опыт подтверждает факт того, что при нагревании каучук и резина будут сжиматься, а при охлаждении — растянутся!

Синтетическая резина

C траница 1

Синтетические резины менее, чем естественные резины, подвержены разбуханию в присутствии масла и большинства растворителей.  

Синтетические резины широко применяют для изготовления уплотнений, препятствующих утечке масла из картеров зубчатых редукторов. Хотя иногда в спецификациях на редукторные масла содержатся требования, ограничивающие величину набухания и других повреждений для определенных марок резины, из которых изготовлены сальники, предсказать поведение этих материалов при разнообразных режимах работы практически невозможно.  

Синтетическая резина хуже естественной по сопротивляемости разрыву, но меньше набухает при соприкосновении с маслом, чем естественная.  

Синтетические резины значительно более устойчивы к действию ультрафиолетовых лучей.

Свет не оказывает заметного влияния на поверхность дерева, но продолжительная эксплуатация деталей, изготовленных из дерева, при облучении их ультрафиолетовыми лучами может привести к некоторым изменениям поверхностных слоев древесины.  

Синтетическая резина СКН-40 (бутадиеннитрильный каучук) также относится к бензостойким материалам и может применяться для облицовкл резервуаров.  

Обычные синтетические резины или смеси буна N, буна S, неопрен, бутил, каучук и натуральная резина обладают характеристиками, позволяющими изготовлять детали формовым способом с использованием стандартного оборудования. Однако разработанные совсем недавно синтетические резины, а также большинство силиконовых материалов, имеют на 3 — 5 % большую усадку, чем стандартные резины. В этих случаях О-образные кольца, отформованные из новых материалов на имеющемся оборудовании, имеют размеры на 3 — 5 % меньше, чем предусмотренные стандартом. Материалы с большой усадкой — это силиконы, витон, фтористые силиконы и полиакрилаты.  

Разрыв синтетической резины происходит значительно легче, чем естественной.  

Марка синтетической резины, которая берется для тканево-резиновых манжет, зависит от рабочей среды и температуры. Наиболее обычными базовыми полимерами являются полихлоро-прен, буна N, буна S, бутил и витон. Полихлоропрен и буна N применяются для уплотнения масел, буна S — для воды, бутил — при уплотнении сложных эфиров фосфорной кислоты. Витон используется в условиях высоких рабочих температур.  

Уплотнения из синтетических резин могут работать в масляной среде при окружных скоростях на поверхности трения до 20 м / сек. Однако применять высокие скорости и температуры без крайней необходимости не рекомендуется, так как это снижает надежность уплотнения.  

Шары из синтетической резины изготавливаются полыми. В корпусе устанавливается клапан /, через который закачивается жидкость с таким расчетом, чтобы диаметр шара превысил на 2 % внутренний диаметр трубы.  

Уплотнения из синтетических резин могут работать при окружных скоростях на поверхности трения до 20 м / сек, а в отдельных случаях и до 25 м / сек. В зависимости от сорта резины они могут быть пригодны также для работы при температурах на поверхности трения выше 150 С. Так, например, манжеты из силиконовой резины допускают при скорости 25 м / сек температуру 180 С.  

Коэффициент трения синтетической резины по металлу обычно увеличивается с увеличением скорости. От чистоты уплотняемой поверхности коэффициент трения зависит мало, но чистота поверхности существенно влияет на износ уплотнителей.  

Каждый автовладелец знает, что шины имеют свойство изнашиваться. Это один из главных компонентов в системе автомобиля, которые обеспечивает устойчивое движение. Поэтому за их состоянием следить необходимо особенно внимательно. Но мало кто знает, что существуют заводы изготовители шин в России. Распространённый стереотип – заграничное изделие всегда лучше и качественней отечественного.

Так было до недавнего времени. Сегодня ситуация кардинально изменилась. Некоторые марки , изготовленные в России, поставляют на экспорт в западные страны.

Список российских производителей шин

Многие водители сегодня с уверенностью утверждают, что изготавливать качественные шины на территории России просто невозможно. Такое мнение довольно быстро улетучится, если человек посетить современный российский завод. Российские шины сегодня изготавливаются с учетом всех международных требований, норм и стандартов. Производство полностью автоматизированное. Производство протекает за счет современного оборудования. Технология производства идентична с европейским процессом изготовления автомобильных шин.

На территории России действуют следующие заводы по изготовлению шин:

Также распространён миф о том, что российские заводы в ходе производства шин применяют каучук. Это совершенно не так. Уже более 15 лет отечественные производители не используют в качестве сырья для своей продукции материалы, которые не славятся положительными свойствами. Для легковых автомобилей объём продаж отечественных шин в пять раз превышает западную продукцию.

ПАО «Нижнекамскшина» – родоначальник европейских технологий производства в России

Настоящий завод-гигант расположился в Нижнекамске. Практически каждая третья автомобильная шина, изготовленная в России, родом из «Нижнекамскшина». На территории завода создана специальная научная лаборатория, аккредитованная Госстандартом России. Лаборатория полностью соответствует всей технической компетентности. На сегодняшний день «Нижнекамскшина» является целым научно-техническим центром. Современным и технически оснащенным.

В 2004 году в Нижнекамске произвели первые автомобильные шины по международным стандартам. Лицензию выдала пятая в мире итальянская компания по производству шин – Pirelli. Продукция ПАО «Нижнекамскшина» получила название «КАМА EURO». Сегодня завод производит порядка 2 миллионов экологически чистых и высокоскоростных радиальных шин в год.

Амтел-Фредештайн – шины для любого климата

Компания Amtel в России базируется в городах Киров, Москва и Воронеж. Сегодня это один из лидеров по объёму продаж. Продукция в основном ориентирована на владельцев легковых автомобилей и внедорожников. Но можно также встретить резину для тяжелой техники и даже для велосипедов. Amtel постоянно совершенствуют свою продукцию с учетом переменчивого климата российских широт.

Amtel производят шины различных категорий, что позволяет им занимать передовые позиции в сегменте. Еще одно преимущества компании – наличие собственного штаба ученых, которые постоянно работают над усовершенствованием продукции. Независимыми экспертами уже доказано, что автомобильные шины от Amtel не уступают западноевропейским аналогам. Большинство автовладельцев отмечают надёжность и качество шин Maloya Futura Primato от Amtel. Они отличаются большим сроком службы и повышенной износостойкостью. Однако, чтобы найти их на прилавке магазинов в России, необходимо действительно постараться.

ООО «Контаер» – производит лучшие шины для зимних дорог

Популярны среди российских автолюбителей автомобильные шины от CONTYRE. Наиболее известной резиной можно по праву считать Contyre Artic Ice. Резина позволяет комфортно и уверенно себя чувствовать на заснеженных дорогах любой сложности в черте города и за городом. За счет того, что производитель в ходе изготовления резины добавляет повышенное количество кремния, Contyre Artic Ice сохраняет умеренную эластичность при любой температуре.

Большой популярностью от компании ООО «Контаер» пользуются автомобильные . Так совсем недавно на автомобили UAZ Hunter стали устанавливать шины Contyre Expedition. Данная резина показала высокие показатели сцепления с дорогой, что позволяет ей отличаться повышенной проходимостью.

ОАО «Белшина» – впереди всех

«Белишна» является крупнейшим предприятием по производству резины для автомобилей в Европе. Компания наладила сотрудничество со многими странами, в том числе и с Россией. В наличии завода продукция из 200 типоразмеров. Более 90% продукции являются радиальные шины. Своё начало завод берёт в городе Бобруйске Республики Беларусь. В России создано представительно в Волгограде.

«Белшина» специализируется на производстве автомобильных шин для крупногабаритного транспорта. Например, для карьерного самосвала «БелАЗ». Но в последнее время в модельном ряду компании можно найти хорошие покрышки и для легковых автомобилей.

АО «ВОЛТАЙР-ПРОМ» – лучшее решения для владельцев «Нива»

Волжский шинный завод активно работает с 1964 года. На сегодняшний день АО «ВОЛТАЙР-ПРОМ» выпускает автомобильную резину различных категорий. Для автомобилей «ВАЗ» отлично подходит модель ВлИ-5 VOLTYRE.

Большинство автовладельцев «Нива» оснащают свои машины именно данным комплектом шин. ВлИ-5 VOLTYRE отличаются хорошей проходимостью. Резина отлично преодолевает препятствия в виде грязи и снега. Из недостатков можно отметить слишком шумную работу и длительность торможения на мокром асфальте.

УРАЛШИНА – достойный производитель автомобильных шин

УРАЛШИНА знакома отечественным водителям по известным моделям резины К-135 и О-104. Наибольшее распространение получила именно модель К-135 за отличное сцепление с дорогой. Вообще об этой модели сложились противоречивые мнения. Но, как говорится – на вкус и цвет.

Завод также производит «обувку» для крупногабаритной сельскохозяйственной техники, для гусеничных машин.

ОМСКШИНА – стабильность и качество

Cordiant и «Мотадор», наверное, наиболее известный модельный ряд среди продукции омского завода. Не смотря на то, что входящий в холдинг Кордиант завод «ОМСКШИНА» достаточно молодой, уже сегодня можно говорить, что за счет производства качественной продукции компании удалось завоевать любовь и доверие российских водителей.

Большинство автовладельцев положительно отзываются о продукции компании, а независимые эксперты уверяют, что будущее российского производства автомобильных шин целиком и полностью зависит от развития технологий производства завода «ОМСКШИНА»

КШЗ – единственный представитель Восточной Сибири

Красноярский шинный завод является единственным представителем данного сегмента промышленности на территории Восточной Сибири. Уже больше 40 лет КШЗ производит резину для легковых и грузовых автомобилей.

Среди водителей автомобильные шины от КШЗ не пользуются большой популярностью, однако тенденция идёт к тому, что завод в скором времени выйдет на новые позиции. Происходит это за счет внедрения европейских технологий производства.

Ярославский шинный завод – легендарный производитель внедорожных покрышек

Ярославский завод изготовитель шин заканчивает полный перечень производителей. Многие знают о легендарной покрышке Я-192. Да, эти шины не совсем хорошо годятся для быстрой и комфортной езды по асфальту. Чаще всего Я-192 оснащали военную технику, так как данная модель характеризовалась своей цепкостью и стойкостью. Поэтому для внедорожников резина от ярославского завода станет лучшим решением. Современным аналогом Я-192 сегодня считается более качественная и усовершенствованная резина Я-471.

Россия, как страна производитель шин, сегодня выходит на новый уровень. Не стоит обращать внимание только на то, где были произведена резина. Большее значение приобретают эксплуатационные характеристики и свойства. Отечественные заводы сделали значительный шаг вперёд в технологии производства, некоторые представители сбывают свою продукцию на Запад, где российские шины пользуются спросом.

Многие автовладельцы имеют общее представление о строении автомобильных шин, но о том, как делают шины, мало кто сможет рассказать. Наиболее распространено представление, что резина заливается в некую форму, из которой затем выпрессовывается готовое изделие.

На самом деле это не так, а изготовление автомобильных шин – это сложный высокотехнологичный процесс, для которого необходимо наличие сложного специализированного оборудования, тщательного автоматизированного контроля и участие специалистов высокой квалификации.

Немного истории

Первая резиновая шина была создана в далеком 1846 году Робертом Вильямом Томсоном. На тот момент его изобретением никто не заинтересовался, и повторно к идее пневматической шины вернулись лишь через 40 лет, когда в 1887 году шотландец Джон Данлоп придумал сделать из поливального шланга обручи, надеть их на колеса велосипеда своего сына и накачать их воздухом.

Спустя три года Чарльз Кингстон Уэлтч предложил разделить камеру и покрышку, вставить в края покрышки кольца из проволоки и посадить их на обод, который затем получил углубление к центру. В то же время были предложены рациональные способы монтажа и демонтажа шин, что позволило применять резиновые покрышки на автомобилях.

Процесс производства шин

Из чего делают

Основной материал, который применяется при производстве шин, резина, изготовленная на основе натурального или искусственного каучука. В зависимости от того, в каких пропорциях и какой каучук добавляется, в конечном итоге получаются летние или зимние автомобильные покрышки.

Так, в резиновую смесь для летних шин добавляется преимущественно искусственный каучук, поэтому резина получается более жесткой, устойчивой к износу, она не «плывет» при высокой температуре и обеспечивает надежное сцепление с дорожным полотном. Чтобы изготовить зимние покрышки, добавляют натуральный каучук, который делает резину более мягкой и эластичной. Благодаря этому зимние шины не «дубеют» даже при очень сильных морозах.

• Помимо каучука в резиновую смесь добавляют множество других компонентов, таких как пластификаторы, наполнители, сажа, вулканизирующие добавки.
• Шина состоит из нескольких элементов, объединенных в одно целое: каркаса или корда, слоев брекера, протектора, борта и боковой части.

Как делают каркас

Корд будущей покрышки делают из металлических, текстильных или полимерных нитей на специальном станке – «шпулярнике». От множества катушек проволока нити сходятся в одном месте. В общих чертах конструкция напоминает ткацкий станок. Далее сплетенный корд попадает в экструдер, где происходит его обрезинивание.

Готовый каркас впоследствии раскраивается на полосы разной ширины, для производства шин разной размерности. И сматывается в катушки для хранения и транспортировки. Поскольку невулканизированная резина очень липкая, во избежание порчи каркаса между слоями вставляются прокладки.

Как делают протектор

Следующий этап производства – создание протектора. Лента обрезиненного корда заправляется в станок, который методом экструзии превращает ее в протектор. Чтобы работники могли визуально быстро определить размерность будущей покрышки, на протектор краской делают цветные линии.

Боковая часть

Борт покрышки состоит из бортового кольца и слоя вязкой воздухонепроницаемой резины. Производство бортов шин начинается с того, что металлическая проволока обрезинивается, после чего закручивается под требуемый радиус колесного диска и нарезается кругами. После этого на станке осуществляется сборка. Подробнее этот процесс можно посмотреть на видео.

Сборка

Предпоследний этап – сборка готовой покрышки. Осуществляется она на станке, на который поступают все готовые элементы. Обслуживают станок два работника: сборщик и перезарядчик.

Первый навешивает бортовые кольца, а второй вставляет катушки с компонентами. После этого станок все делает автоматически: соединяет части воедино и раздувает заготовку воздухом под протектор с брекером. Почти готовую шину взвешивают и осматривают на предмет наличия дефектов. Этот процесс также можно посмотреть на видео.

Вулканизация

Последний этап производства – вулканизация. Шина обрабатывается горячим паром под давлением 15 бар и при температуре порядка 200 градусов по Цельсию. В результате каучук, сажа и всевозможные присадки спекаются, а на поверхности покрышки при помощи пресс-форм наносится рисунок протектора и надписи. Готовые шины проверяются на соответствие всем требуемым характеристикам.

Ассортимент современных автомобильных покрышек очень разнообразен. Производители в стремлении привлечь часть покупателей разрабатывают все новые и новые технологические моменты, позволяющие чем-то выделить свой продукт и показать лучшие технические характеристики. Однако первоначальный состав автомобильных шин все же неизменен и ее основной компонент практически для всех моделей одинаков. Для того, чтобы узнать это, необходимо рассмотреть подробнее, из чего делают резину.

Основное составляющее вещество

Любое изделие из резины имеет в своем составе каучук – эластичное вещество, которое может быть либо природного, либо искусственного происхождения. Натуральный каучук – это застывший сок каучуковых деревьев. Он имеет большую ценность, так как он является основой, из чего изготовлена автомобильная шина. Кроме натурального, применяется еще и искусственный каучук, который намного дешевле в производстве. Также в состав любых автомобильных покрышек входит сажа (технический углерод).

Основное предназначение сажи – укрепляющие свойства. Она влияет на следующие характеристики резины: долговечность, прочность, износостойкость. Со временем резина всегда тускнеет и тогда в целях улучшения внешнего вида применяется чернитель шин. Также в целях удешевления производства используют кремниевую кислоту, которая улучшает сцепление колес с влажным покрытием, при этом снижается общий ресурс шины.

Что касается состава, то вся автомобильная резина всегда содержит эти основные компоненты, а различия обеспечивают разнообразные присадки и добавки, которые в общем случае улучшают следующие характеристики:

• Снижение трения качения и увеличение скоростных характеристик;
• Устойчивость к истиранию ;
• Повышение сцепления с дорожной поверхностью.

Технология создания автомобильной резины

Летние и зимние покрышки, как известно, отличаются своей жесткостью. Чтобы автомобильная шина стала более жесткой и устойчивой к истиранию, для нее используют искусственный каучук. Зимние покрышки, напротив, изготавливают из натурального каучука, который не позволяет покрышкам «дубеть» на морозе. Конечно, можно при помощи специальных смол и добавок добиться схожего эффекта с ненатуральным материалом, но они по своим характеристикам никогда не догонят натуральный продукт. К тому же износ шин будет более быстрым.

Сам процесс изготовления резиновых покрышек довольно долгий и трудоемкий. Вначале собранный сок каучуковых деревьев помещают в большие ванны с кислотой на несколько часов для того, чтобы он затвердел. Полученный материал называется латексом. Из него убирают лишнюю воду и пропускают через валы для получения широкой плоской ленты, которая затем измельчается и в результате образуется легкая воздушная масса, которую после обжига превращают в блоки.

После этого блоки помещаются в специальный котел, в который добавляются различные дополнительные компоненты. Именно они придают автомобильной резине различия в характеристиках. Пропорции и количество добавок являются собственной разработкой компаний-производителей и именно в этом заключается все различие в многообразии шин. При этом покрышку, по сути, производитель сделал из единственного исходного материала, подобно тому, как торт, по сути, сделан из муки. Однако многочисленные разработки, исследования и засекреченные элементы позволяют при равной себестоимости обойти конкурентов по потребительским характеристикам.

Смесь резиновых блоков и добавок перемешивается и разогревается, в результате чего она превращается в настоящую резину. Ее вторично раскатывают на полосы, а затем дают остыть.

Изготовление покрышек

Основной материал, из чего делают шины – не только резина. Внутри у нее находится проволочный каркас, состоящий из множества нитей. Он может быть текстильным, металлическим или полимерным. Корд сплетается по типу ткани, а затем при помощи экструдера производится его обрезинивание. Затем каркас при помощи специальных машин раскатывается на полосы разной ширины для получения протектора необходимой размерности. Требуемый рисунок протектора получают также методом экструзии (продавливания).

Боковины будущей покрышки изготавливается схожим образом: формируется каркас, на него наносятся слои резины, затем лишняя проволока обрезается и формируется кольцеобразная заготовка разного размера (зависит от диаметра колес), к которым затем присоединяются кольца брекетов (выступов по краю боковин, которые удерживают покрышку на ободе).

Готовые боковины затем на специальном станке собираются воедино с протекторной лентой. Станок соединяет все части шины и накачивает ее изнутри для придания ей формы. Получаемые заготовки подвергаются вулканизации, в результате чего они превращаются в единое целое, а затем обрабатывают горячим паром под давлением. Завершающим этапом становится нанесение на боковины покрышки технологических надписей и знаков при помощи специального пресса. После этого готовая шина проходит проверку на соответствие необходимым условиям и требованиям.

Таким образом, изготовление автомобильных покрышек состоит из нескольких достаточно сложных этапов, требующих серьезного технологического оснащения. Становится понятно, почему на каждом этапе требуются качественные процедуры обработки, ведь конечный продукт зависит от характеристик исходных материалов, пропорций добавляемых веществ и компонентов. Производители не стоят на месте и постоянно разрабатывают новые модели покрышек, поэтому при покупке новинок стоит более подробно ознакомиться с их характеристиками и проверить соответствие заявленных параметров реальным показателям.

Фотоэкскурсия по знаменитому Ярославскому шинному заводу, одному из крупнейших шинных заводов центрального региона России. Репортаж из цехов, где производят и тестируют шины марки «Cordiant» для легковых автомобилей.

Я и до этого знал, что шина - предмет не простой. Оказалось, что производство еще сложнее, чем я представлял. И самое главное, я узнал секрет, откуда берутся усики на новой резине и зачем они нужны!

1. Немного истории:
Не многие знают, что давным давно шины были деревянными или металлическими (так мне рассказывали в институте). Первая в мире резиновая шина была сделана Робертом Уильямом Томсоном в 1846 году, однако автором пневматической шины считают шотландца Джона Данлопа, который в 1887 году придумал надеть на колесо трехколесного велосипеда своего 10-летнего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом. Именно с велосипедов и началась эра пневматических шин.

2. Основными материалами для производства шин являются резина, которая изготавливается из натуральных и синтетических каучуков и корд.
Производство шины начинается с приготовления резиновых смесей, которые могут включать в себя до 10 химикатов, начиная от серы и углерода и заканчивая каучуком. Из смесей на специальных станках методом экструзии делают различные заготовки для будущей шины.

3. Так, например, выглядит будущий корд на конвейере.

4. На отбракованном участке заготовки можно увидеть «скелет шины» - каркас, который изготавливается из высокопрочного металлокорда. Многие недалекие автовладельцы считают, что шину пора выкидывать только тогда, когда она стирается до корда.

5. На станках изготавливаются компоненты для сборки. Процесс экструзии для большинства изделий схож, и компоненты выглядят примерно одинаково - на выходе из станка получается длинная резиновая лента.

6. Резина до вулканизации очень липкая, поэтому материал наматывают в бобины прокладывая каждый виток защитным слоем.

7. Все компоненты сортируют по типоразмеру шины, на каждую бобину приклеивают штрих-код, чтобы можно было в любой момент понять для какого типа шин изготовлен материал.

8. Станки с гигантскими катушками изготавливают бортовые кольца. Бортовое кольцо - важный элемент шины, который изготавливается из множества витков обрезиненной бортовой проволоки. Это нерастяжимая, жесткая часть шины, с помощью которой происходит фиксация на ободе диска.

9. Много-много нитей сплетаются в ряды, которые далее обрезиниваются.

10. Этот станок закругляет обрезиненную проволоку в кольцо под необходимый посадочный размер диска. Слева в кадре - ленты проволоки, справа - готовые кольца.

11. Готовые бортовые кольца.

12. На сборочных станках все детали шины соединяются в единое целое. Необходимые компоненты с бобин загружаются на ленты конвейера.

13. Так выглядит протекторная заготовка. До вулканизации это просто толстая полоса резины без рисунка протектора. Цветные линии - специальная кодировка, чтобы можно было быстро и четко понять, какой у шины радиус, ширина и высота профиля и т.д. (своеобразный штрих-код шины).

14. Бабина с заготовкой раскручивается, компонент уходит на конвейер, а защитный слой, (коричневая лента, чтобы материал не слипался) наматывается на другую катушку.

16. Потом приезжает большой робот и ловко раздувает заготовку воздухом, что-то сминает, сжимает и заворачивает и получается полуфабрикат шины.

17. По конвейерным линиям заготовки отправляются в цех вулканизации.

19. Здесь шина подвергается термовоздействию горячим паром под высоким давлением. Каучук, техуглерод и присадки «спекаются» в единое целое, а на внешние и внутренние поверхности шины с помощью пресс-форм наносятся рисунок протектора, надписи и другие технические профили.

20. В цеху целые ряды установок вулканизации с прессформами для различных типов шин.

21. Слева идет процесс вулканизации, а справа пустая камера с диафрагмой, которая раздувает шину под высоким давлением.

22. Заготовка в камере, сверху видны прессформы. Под давлением по боковинам и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придает резине эластичность и прочность.

23. Так выглядит разобранная прессформа. Со временем от высокой температуры и давления прессформа загрязняется и ее следует очищать.

24. Прежде всего забиваются каналы для отвода воздуха при вулканизации. Именно из-за этих каналов и образуются те загадочные «усики» на новых шинах.

25. Прессформы для боковин.

26. Цех, где очищают загрязнившиеся прессформы.

27. Историческая справка:
В июне 1943 г. в результате налета немецкой авиации, завод был полностью разрушен. Но уже в конце сентября последствия бомбардировки были ликвидированы, завод восстановлен.
1950-е гг. Впервые в СССР завод начал выпускать бескамерные шины: для легковых автомобилей «Победа», «Волга», «ЗИМ».
Конец 50-х. Страна переживала «шинный кризис», увеличивался простой автотранспорта из-за дефицита шин.
1966 г. Выпущена 100-миллионная шина.
1969 г. ЯШЗ первому из отечественных заводов было дано право выпускать шины для нового легкового автомобиля «Жигули».

28. Внутри установок по вулканизации безумно красиво!

29. Вот где нужно было снимать Терминатора.

32. Готовые шины поступают на общий конвейер и отправляются на окончательный контроль качества шин перед отправкой потребителям.

34. На контроле производится визуальный осмотр шин.

36. Все новые модели обязательно проходят стендовые и лабораторно-дорожные испытания в заводском опытно-испытательном центре, которые ведутся на специальных станках, где моделируются условия эксплуатации, в несколько раз превышающие по воздействию дорожные.

37. Диски под все типы шин.

38. А так выглядит стенд для испытания сразу шести шин одновременно.

39. А это - авиационные шины. Как их производят - большой секрет! На предприятиях компании «СИБУР – Русские шины», выпускающих шины марки Cordiant производится не только продукция для широкого круга потребителей, но и специальные изделия, например шины для истребителя 5-го поколения, известного как Т-50, или ПАК-ФА.

40. Чтобы посмотреть на производство авиационных шин нужно получать разрешение в ФСБ.

41. В этом цехе установлены стенды, где имитируют скорости и нагрузки на колесо при взлете и посадке самолета.

43. Вот так производятся шины Cordiant.
«Современное сборочное оборудование - это полностью автоматизированное производство, в рамках которого человеку отводится лишь минимальная роль. Автоматизация производства уменьшает влияние человеческого фактора на качество шин, что приводит к значительному улучшению эксплуатационных характеристик конечного продукта.»

Большое спасибо Павлу Кукушкину, Кремневу Юрию и Герастовскому Александру за организацию съемки!

Репортажи коллег.