Разработка рецептуры резиновой смеси

Внутренняя часть – вкладыш – неотъемлемая составляющая всех бескамерных пневматических шин. Газонепроницаемый слой специально разработанной резины покрывает внутреннюю часть шины от борта к бору и препятствует утечке воздуха через остальные слои бескамерной шины.

Нейлоновый бандаж – необязательный элемент в строении шины. Является промежуточным поясом между протектором и брекером, служит для стабилизации протектора и улучшения характеристик поведения шины на поворотах и больших скоростях.[3]

3. Каркас шины.

Каркас представляет собой гибкую амортизирующую конструкцию, воспринимающую и поглощающую толчки и удары при качении шины по дороге. Каркас должен быть эластичным и прочным.

Необходимая разрывная  прочность каркаса в основном создается кордом. Каркас состоит  из некоторого количества (определяемого расчетом) слоев прорезиненного корда. Нити слоев корда перекрещиваются между собой и образуют угол с радиальной линией профиля в пределах 48—52° (рис. 3). Колебания   в   величинах   углов   в   отдельных слоях каждого данного сечения покрышки не должны превышать ±1,5-2,5°.

Рис. 3: Схема  угла расположения нити в покрышке

1—полотно корда; 2—линия обреза полос корда; 3—закроенные  полосы корда; 4—радиальный срез  покрышки; «α₀—угол закроя корда: β—угол наклона  нитей в покрышке.

Угол наклона  нитей имеет большое значение для эксплуатационного качества шин. От угла наклона нитей корда зависят жесткость шины, ее амортизирующие свойства, сопротивление боковому заносу и прочность шины (сопротивление разрыву, выносливость при многократных деформациях). Чем больше угол наклона нитей корда, тем выше боковая устойчивость шины, но тем меньше ее амортизационная способность. Ввиду противоречивости этих факторов выбор угла наклона нитей корда обычно является средним решением. Указанные выше пределы углов наклона нитей по короне отвечают современным требованиям боковой устойчивости автомобиля, амортизационной способности шины и ее прочности.

Расстояния  между диаметрами нитей в основных слоях готовой покрышки рекомендуются  в пределах 125—135% от диаметра нити.

Для многослойных покрышек, имеющих свыше восьми слоев, верхние слои каркаса изготовляются  из разреженного корда. Более редкий корд обеспечивает повышенную прочность  связи между верхними слоями, где  возникают значительно большие  напряжения и более высокие температуры.

Назначение  обкладочной резины состоит в  том, чтобы крепко соединять слои корда друг с другом, предотвращать  трение между нитями и слоями и  амортизировать удары, передаваемые кордной  нити; кроме того, обкладочная смесь  воспринимает касательные или сдвиговые усилия, возникающие при трогании с места, торможении и качении шины.

Ширина стыка  слоев корда в каркасе не должна превышать 3—5 ниток. Нельзя допускать  больше трех стыков в одном слое. Для лучшей уравновешенности (сбалансированности) шины необходимо в отдельных слоях равномерно распределять стыки по окружности шины. В многослойных покрышках, где имеется значительная разница в амплитудах деформаций внутренних и внешних слоев, рекомендуется применять на последних слоях прорезиненного корда либо более толстую резиновую обкладку, либо дополнительные резиновые прослойки. В отдельных случаях практикуется увеличение толщины от внутренних слоев к внешним. С точки зрения расхода резины последнее более экономично. Толщина обрезинки и количество дополнительных резиновых прослоек (сквиджи) определяются условиями работы шины и качеством резиновой смеси. На кромки слоев необходимо накладывать изолирующие резиновые ленточки, чтобы исключить перетирание каркаса и улучшить качество приклейки при завороте слоев. [4]

4. Обрезинивание  корда.

Сущность процесса обрезинивания каландровым способом состоит в непрерывном обрезинивании путем наложения на армирующую основу с двух сторон бесконечных листов резиновой смеси с последующим прессованием между вращающимися валками всей системы в бесконечную, монолитную ленту определенной толщины. При этом каждый из шнуров (нитей) основы изолируется один от другого прослойкой резиновой смеси с образованием монолитной единой бесконечной пластины резиношнурового материала регулярной структуры по толщине и ширине. На рис. 4 приведено несколько различных схем обрезинивания корда.

Рис. 4 Схемы расположения валков каландра и способы обрезинивания тканевой основы: 1 — валки каландра; 2 -— дополнительный валик; 3 — резиновая смесь; 4. — тканевая основа; 5 — обрезиненная с двух сторон ткань (корд).

Процесс одностороннего обрезинивания армирующей основы может  осуществляться на одном трехвалковом каландре (рис. 4, а) или на одном четырехвалковом каландре за один проход (рис. 4, б). Двухстороннее обрезинивание армирующих основ можно осуществить несколькими способами: 1) последовательным двухкратным проходом через один трехвалковый каландр (рис. 4, а); 2) последовательным проходом через два трехвалковых каландра (рис. 4, г); 3) проходом через один четырехвалковый каландр (рис. 4, д,е). Процесс изготовления обрезиненного корда в производстве шин осуществляется на поточных линиях, состоящих из ряда последовательно установленных машин и агрегатов. В современной технологии производства шин используются две схемы изготовления двухстороннего обрезиненного корда — два типа поточных линий: 1) с од ним четырехвалковым каландром; 2) с двумя трехвалковыми каландрами.

При обрезинивании  корда на одном четырехвалковом  каландре рабочий процесс собственно обрезинивания (рис. 4, д,е) осуществляется за один проход в прессовочной области деформации одновременно с двух сторон между вторым и третьим валками каландра. Рабочий процесс обрезинивания корда на двух трехвалковых каландрах осуществляется в две стадии. Подогретая резиновая смесь поступает в калибровочные области деформации между верхним и средним валками первого каландра и между нижним и средним валками второго каландра (рис. 4, в). В этих областях деформации резиновая смесь калибруется в листы (накладки) определенной толшины. Армирующая основа (кордное полотно) сначала подается в прессовочную область деформации между средним и нижним валками первого каландра. Здесь производится запрессовка первого листа резиновой смеси в межниточное пространство армирующей основы с верхней ее стороны. Далее армирующая основа поступает в прессовочную область деформации между верхним и средним валками второго трехвалкового каландра. В эту же прессовочную область деформации подается на нижнюю сторону армирующей основы второй лист резиновой смеси. На втором каландре одновременно осуществляется процесс запрессовки резиновой смеси в межниточное пространство с другой стороны основы и калибровочные процессы получения бесконечной обрезиненной с двух сторон ленты определенной толщины.

Таким образом, при двухстороннем обрезинивании корда на одном четырехвалковом каландре рабочий процесс запрессовки резиновой смеси и обрезинивания проводится одновременно за один проход через машину. При двухстороннем обрезинивании корда на двух трехвалковых каландрах процесс осуществляется в две стадии: первая стадия — на первом каландре, вторая стадия — на втором каландре. На отечественных шинных заводах процесс двухстороннего обрезинивания корда проводится как на одном четырехвалковом каландре, так и на двух трехвалковых каландрах. Имеются указания, что при обрезинивании корда вследствие различия температурных и других условий запрессовки резиновой смеси в межниточное пространство на двух различных каландрах качество прессовки корда может быть снижено. В других источниках указывается, что преимущества обрезинивания корда на двух трехвалковых каландрах заключаются в легкости питания зазоров каландров резиновой смесью, в большой надежности и точности поддержания определенной толщины резинокордной ленты, в более широких технологических возможностях двух каландров по сравнению с одним. [5]

5.Разработка рецептуры резиновой смеси для прорезинивания кордткани.

Обрезиненный  корд, входящий в состав каркаса  и брекера, воспринимает большую  часть приходящихся на шину нагрузок. Существенное влияние на работу каркаса оказывают его плотность и теплостойкость. Так же необходимо повысить прочность связи резины с полиамидным кордом, повысить степень сшивания резины, когезионную прочность резиновых смесей.

Наименование ингредиентов	Массовые части
СКИ-3	100
Сера	1,5
Альтакс	0,4
Оксид цинка	5,0
Стеариновая кислота	2,0
Масло ПН-6Ш (нефтяное масло)	5,0
Кумарон-инденовая  смола	3,0
Рубракс	5,0
IPPD	1,0
ТУ П234	10,0
ТУ П514	40,0
Гексол ЗВИ	0,8
Толуилендиизоцианат, блокированный ɛ - капролактамом	0,5

 

Для решения  поставленной задачи был выбран изопреновый  каучук СКИ-3. Он повышает эластичность, адгезионные свойства, когезионную прочность резины, обладает высоким сопротивлением к раздиру.

В качестве вулканизующего агента используют серу, резины с применением серы характеризуются высокими прочностными свойствами, эластичностью, выносливостью при многократных деформациях.

Альтакс (Ди-(2-бензтиазолил)-дисульфид или ДБТД) применяется как эффективный и удобный ускоритель вулканизации.

Очень активен  при 143ºС и выше, но менее активен при 100-130ºС, что почти исключает под вулканизацию при обработке смесей.

Дает вулканизаты  с низкими модулями и хорошим  сопротивлением старению. Для вулканизации необходимы окись цинка, стеариновая кислота.

Окись цинка используются в качестве активатора ускорителей, белым красителем и теплопроводящим наполнителем для резин всех видов каучуков, снижающим теплообразование при многократных деформациях, обеспечивает образование более равномерной сетки, что ведет к улучшению физико-механических свойств резин.

Действие стеариновой  кислоты основано на том, что при  температуре

вулканизации  она взаимодействует с окисью цинка с образованием

солеобразных  продуктов, растворимых в каучуке, вследствие чего обеспечивается более равномерное распределение активаторов в резиновой смеси, более легкое взаимодействие с ускорителями, с каучуками и с другими компонентами резиновой смеси.

Масло ПН-6Ш применяется в качестве мягчителя резиновой смеси, повышает ее эластичность.

Для повышения  клейкости резиновой смеси используют инден-стирольную смолу.

Рубракс продукт переработки нефтяного происхождения с высоким содержанием ароматических углеводородов, что способствует облегчению переработки, повышению эластичности и понижению вязкости. Рубракс также является разбавителем (так как уменьшается содержание каучука за счет дешевого продукта), позволяет придать резинам стойкость к набуханию в воде.

Диафен IPPD (N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин) Служит стабилизатором СКИ-3, защищает от термоокислительного и светоозонного старения, от разрушения при многократных деформациях.

Технический углерод  П-243 и П-514 – наполнитель, хорошо распределяется в каучуках, улучшает обрабатываемость смесей на оборудовании, уменьшает их усадку, сообщает им повышенный модуль.

В качестве модификаторов  выбраны Гексол ЗВИ (смесь гексахлорпараксилола с воском) и толуилендиизоцианат, блокированный ɛ - капролактамом, которые позволяют улучшить когезионные свойства каркасных резин и повысить сортность покрышек, повысить прочность связи резин с текстильным кордом и улучшить работоспособность шин и резино-кордных изделий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Перепелкин К.Е. «Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты», [Электронный ресурс] режим доступа: http://plastinfo.ru/information/articles/356/ свободный.

2. Джон С. Дик «Рецептуростроение резин: введение, определения и доступные ресурсы» [Электронный ресурс] режим доступа: http://www.ft-publishing.ru/upload/file/books/file1%2021.pdf свободный

3. Радиальная  конструкция шин [Электронный  ресурс] режим доступа: http://www.shinava.com/%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5/%D1%88%D0%B8%D0%BD%D1%8B

4. Салтыков А.В. «Основы современной технологии шин» М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1952.- с.285

5. Оборудование  и основы проектирования заводов резиновой промышленности: Учеб. пособие для вузов/ Бекин Н. Г., Захаров Н. Д., Пеунков Г. К. и др.: Под общ. ред. Н. Д. Захарова. — Л.: Химия,

1985. — 504 с.