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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
- 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.
Ученые ТПУ нашли новый способ утилизации изношенной автомобильной резины с помощью плазмы
1635
Добавить в закладки
Энергетики Томского политехнического университета предложили новый эффективный способ утилизировать старые шины с помощью плазмы дугового разряда постоянного тока в открытом воздухе.
Предложенный способ в несколько раз дешевле и менее энергозатратный по сравнению с прямыми аналогами. Результаты исследовательской работы опубликованы в журнале «Fuel Processing Technology» (Q1, IF:7.03).
Проблема утилизации резиновых автомобильных шин – одна из самых серьезных экологических и экономических проблем во всем мире. Среди часто используемых методов — сжигание, пиролиз, измельчение в крошку, закапывание. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Команда научно-исследовательского центра «Экоэнергетика» Инженерной школы энергетики ТПУ под руководством молодого ученого Александра Пака предложила новый подход к утилизации.
«Плазменная переработка отходов – революционный способ переработки, который, по признанию мирового научного сообщества, когда-нибудь изменит мир. Такой метод позволяет расщеплять любые органические соединения практически до атомарного состояния.
В результате серии экспериментов по утилизации резины мы получили продукты двух типов: ультрадисперсный углеродный порошок, содержащий микро- и наноразмерные объекты с графитоподобной структурой, а также фуллереноподобные объекты, и смесь газов, содержащую метан, окись углерода и водород. Выделение последнего, в свою очередь, особенно актуально для развития водородных технологий, которые в будущем могут стать основой «энергетики будущего». Возможность получения водорода, то есть экологически чистого топлива в процессе переработки отходов, является важным научно-практическим результатом», — говорит Александр Пак.
В ходе исследования томские ученые создали собственную модификацию атмосферного плазменного реактора. В отличие от «классического» дугового реактора здесь генерация плазмы электрической дуги происходит на открытом воздухе, а не в герметичном вакуумированном реакторе. При образовании дуги возникающий газовый поток «ограждает» зону реакции от кислорода воздуха, что предотвращает окисление сырья и продуктов синтеза.
Такой подход позволяет отказаться от вакуумного и газового оборудования в составе плазменного реактора. Это упрощает его конструкцию, снижает энергоемкость процесса практически на порядок, снижает сырьевую себестоимость и в конечном счете удешевляет процесс утилизации отходов.
На втором этапе исследований ученые планируют продолжить усовершенствование предложенного метода, а также рассмотреть возможности плазменной переработки других видов отходов, в частности, золы, шлака, пластика.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета
Разместила Наталья Сафронова
ТПУ плазма утилизация резина
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
Что внутри шины | Ассоциация производителей шин США
Блок логотипа сайта
Форма поиска
Шины содержат много резиновых смесей и других материалов, потому что они должны безопасно работать в самых разных сложных условиях.
- Пучки бортов BeadTire (обычно пряди проволоки) крепят шину к колесу.
- Наполнитель бортовРезиновая смесь, размещенная над комплектом бортов, может использоваться между слоями корпуса, которые охватывают борта для улучшения характеристик плавности хода и управляемости.
- РемниОбычно два ремня со стальными кордами, уложенными под противоположными углами. Ремни обеспечивают стабильность протектора шины, что способствует износу, управляемости и сцеплению. Шины
- Body PlyMost имеют один или два основных слоя, каждый из которых обычно состоит из корда из полиэстера, вискозы или нейлона внутри резинового слоя. Слои кузова функционируют как структура шины и обеспечивают прочность, чтобы сдерживать внутреннее давление.
- InnerlinerРезиновая смесь, используемая для сохранения давления внутри шины.
- Боковина Резиновая смесь, используемая для покрытия слоев корпуса по бокам шины, обеспечивает устойчивость к истиранию, истиранию и атмосферным воздействиям. Протектор
- Резиновая смесь протектора и рисунок протектора обеспечивают сцепление и стойкость к истиранию, улучшая сцепление и износ протектора.
СОСТАВ ШИН
Натуральный каучук
Натуральный каучук придает шинам особые эксплуатационные характеристики. Это особенно хорошо для сопротивления разрыву и усталостному растрескиванию.
Синтетические полимеры
Двумя основными полимерами синтетического каучука, используемыми в производстве шин, являются бутадиеновый каучук и стирол-бутадиеновый каучук. Эти каучуковые полимеры используются в сочетании с натуральным каучуком. Физические и химические свойства этих каучуковых полимеров определяют характеристики каждого компонента шины, а также общие характеристики шины (сопротивление качению, износ и сцепление).
Другим важным синтетическим каучуком является галогенированный полиизобутиленовый каучук (XIIR), широко известный как галобутиловый каучук. Этот материал делает внутренний слой непроницаемым, что помогает удерживать давление в шине.
Сталь
Стальная проволока используется в шинных лентах и бортах, а также в слоях грузовых шин. Ремни под протектором служат для придания жесткости каркасу шины и улучшения характеристик износа и управляемости шины. Бортовая проволока закрепляет шину и фиксирует ее на колесе.
Текстиль
Текстиль в шинах представляет собой различные типы тканевых кордов, укрепляющих шину. Тканевые корды шин обеспечивают стабильность размеров и помогают поддерживать вес автомобиля.
Эти текстильные изделия представляют собой полиэфирные кордные ткани, вискозные кордные ткани, нейлоновые кордные ткани и арамидные кордные ткани. Они используются для изготовления слоев шин в легковых шинах. Хотя они служат основным армирующим материалом в каркасе шины, они также помогают шине сохранять свою форму в различных дорожных условиях, что обеспечивает дополнительную износостойкость и эксплуатационные характеристики шины.
Наполнители (сажа, аморфный осажденный диоксид кремния)
Как сажа, так и диоксид кремния являются наполнителями, которые усиливают резину, то есть улучшают такие свойства, как сопротивление разрыву, прочность на растяжение и истирание.
Это приводит к улучшению характеристик износа и сцепления. Использование диоксида кремния улучшает сопротивление качению.
Антиоксиданты
Антиоксиданты помогают предотвратить разрушение резины под воздействием температуры и кислорода.
Антиозонанты
Антиозонанты используются для предотвращения воздействия озона на поверхность шины.
Системы вулканизации (сера, оксид цинка)
Оксид серы и цинка являются важными ингредиентами для превращения резины в твердое изделие во время вулканизации или вулканизации шин. Системы вулканизации сокращают время вулканизации и влияют на длину и количество поперечных связей в матрице каучука, которые образуются во время вулканизации или вулканизации шины.
Вернуться к началу
Причины и виды повреждений шин
Шины могут быть повреждены по разным причинам, и это может произойти так, что водитель сразу не узнает о проблеме. Наиболее распространенными видами повреждений являются проколы, порезы, удары, трещины, вздутия и неравномерный износ.
В этом разделе мы объясним признаки и симптомы, которые помогут вам диагностировать проблему, а также дадим несколько полезных советов о том, как их предотвратить.
Как проверить шины
Выявление неравномерного износа
Существует несколько типов неравномерного износа, наиболее распространенными из которых являются износ пятки и носка, односторонний износ и износ центральной части. Здесь мы объясняем, как и почему они возникают.
а. Износ пятки и носка
Износ пятки и носка — это закономерность, вызванная нормальным использованием и настройками подвески. Это внешне видимое (и слышимое) проявление различных искажающих сил, воздействующих на протектор. Для дальнейшего объяснения давайте немного углубимся в конструкцию протектора.
Канавки и прорези протектора необходимы для обеспечения безопасности на мокрых и затопленных дорогах. В частности, для низкопрофильных шин требуется более высокий процент пустот протектора, чтобы впитывать воду и улучшать защиту от аквапланирования.
Поперечные канавки для отвода воды выполнены в виде отдельно стоящих блоков в плечевой зоне. Эти плечевые блоки могут стираться в пятку и носок в результате вращения механизмов при определенных условиях эксплуатации.
Эти условия эксплуатации включают:
- Дальние поездки с постоянной скоростью по прямым дорогам;
- Умеренный стиль вождения ;
- Развал-схождение и геометрия подвески.
Пока шина катится по дороге, отдельно стоящие блоки деформируются по мере приближения к пятну контакта шины и сжимаются при соприкосновении с асфальтом. Однако после того, как они потеряют контакт с дорогой, блоки вернутся в свою первоначальную форму, при этом натирая поверхность. Результатом является пятно износа на кромке биения блока, и оно, скорее всего, появится на неведущих колесах.
Небольшой износ пятки и носка является приемлемым и не оказывает заметного влияния на комфорт при вождении. Но если износ более обширный, могут быть виноваты более конкретные проблемы.
Они могут варьироваться от неправильной накачки, чрезмерного схождения и применения с низким износом.
б. Центральный износ
Вы можете найти этот рисунок износа на ведущих колесах автомобилей с большим количеством двигателей. Во время энергичного ускорения, в городском движении с частыми остановками или при ускорении вдали от светофора эти высокие уровни крутящего момента могут быстро увеличить износ центра протектора. Даже современные автомобили среднего класса оснащены современными двигателями, которые могут генерировать высокий крутящий момент и способны создавать высокие степени проскальзывания.
в. Односторонний износ
Основной причиной одностороннего износа является геометрия оси. Отклонения могут развиваться со временем и являются результатом, например, агрессивного монтажа бордюра.
Занижение высоты автомобиля в сочетании с низкопрофильными шинами также может повлиять на развал-схождение. Во время движения модифицированные рычаги подвески имеют тенденцию отклонять выравнивание колес от заданного положения.
Проблема может застать водителей врасплох, потому что значения развала-схождения все еще могут находиться в пределах допусков при измерении в статическом положении на стенде для измерения осей. Но данные выравнивания производителя относятся к транспортным средствам в том виде, в котором они были доставлены, и могут не обязательно применяться к автомобилям, изготовленным по индивидуальному заказу. Таким образом, результатом может быть увеличение неравномерного износа протектора.
Если колеса автомобиля развалены, квалифицированный специалист может исправить отклонение, выровняв колеса.
Выявление разрыва или вздутия при ударе
Разрыв при ударе – это повреждение каркаса (каркаса шины) после контакта шины с определенными препятствиями. Выраженная выпуклость на боковине шины указывает на разрушенные корды внутри каркаса.
Повреждения такого рода обычно возникают при наезде на объекты, такие как бордюры или лежачие полицейские, на чрезмерной скорости или под неправильным углом.
Перенапряжение каркаса приводит к разрыву отдельных шнуров. Точная степень повреждения будет зависеть от скорости и угла удара, а также размера препятствия. Осторожные автомобилисты обычно могут избежать такого рода повреждений, если только перед автомобилем внезапно не появляется препятствие, объехать которое невозможно.
Игнорирование таких повреждений повышает риск отказа шины в какой-то момент в будущем, либо расслоения протектора и слоев, либо разрушения боковины шины.
Ударный излом иногда путают с вмятиной на боковой стенке, но это не одно и то же. Как мы объясним ниже, ямки или углубления на боковине не являются поводом для беспокойства.
Определение вмятины на боковине
Боковина шины не всегда идеально ровная; иногда будут ямочки и углубления, и может потребоваться более тщательный осмотр для определения причин. Важно знать, что вмятины безвредны и не наносят ущерба ни вождению, ни характеристикам безопасности. Ямочки поверхностные.
Вмятины на шине лучше всего проиллюстрировать, если представить себе, как вы обвязываете надутый шарик веревкой, а затем осторожно натягиваете веревку.
Если баллон — это шина, то струна — это встроенные в каркас корды, скрытые резиной. Эти корды обеспечивают шине прочность и устойчивость, а также передают рулевое и тормозное усилие во время движения.
При изготовлении шины, а точнее при изготовлении каркаса, к которому крепятся стальной пояс и протектор, в каркасе часто имеется один или два нахлеста. Именно это перекрытие иногда видно как углубление после того, как шина установлена и накачана.
Но если у вас есть какие-либо сомнения, обратитесь к квалифицированному специалисту по шинам для проверки вмятин на боковине.
Обнаружение пореза
Порезы являются результатом внешних воздействий, таких как плохие дорожные условия, выступающие части кузова или острые посторонние предметы, такие как камни или стекло. Если вы обнаружите повреждение в виде пореза на поверхности шины, вам следует обратиться к местному дилеру шин и немедленно проверить шины у специалиста.
Расшифровка проколов
Проколы являются следствием попадания на дорогу острых предметов, например, гвоздей, шурупов или битого стекла, которые протыкают поверхность шины.
Если прокол достаточно глубокий, в шине может начать теряться давление воздуха. Если вы обнаружите, что одна или несколько ваших шин постоянно теряют давление, или если вы обнаружите гвоздь или винт, застрявший в протекторе, как можно скорее обратитесь к местному специалисту по шинам, чтобы отремонтировать их.
Как предотвратить повреждения
Регулярно меняйте положение шин на автомобиле (если иное не рекомендовано изготовителем автомобиля) для обеспечения равномерного износа шин. Положение шин следует менять, например, при сезонном переходе с летней на зимнюю резину.
Регулярно меняя колеса с приводной на не приводную ось, водители могут рассчитывать на равномерный износ шин. Но, как всегда, соблюдайте рекомендации производителя транспортного средства.
Если вы оказались в ситуации, когда вам нужно объехать препятствие на дороге, приближайтесь к нему медленно и как можно ближе к перпендикуляру. После этого проверьте шины на наличие внешних повреждений, таких как порезы, трещины или выпуклости.