Производство покрышки 185/65 R14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Обоснование выбора сырья и  материалов

 

Одними из важнейших показателей надёжности шин являются ресурс и ремонтоёмкость. В ближайшем будущем по прогнозам исследователей ходимость грузовых шин достигнет 200 тысяч км, а легковых - 100 тысяч км при ремонтопригодности 70 - 80%. Всё более ужесточаются и требования к качеству шин. Следует ожидать улучшения прочностных и износостойкости на 15 - 20%, понижения гистерезисных потерь на 10 - 15%. Это может быть реализовано вследствие достижения в области связей между структурой и свойствами резин, так и за счёт повышения требований к качеству всех видов сырья.

Шинная промышленность является одним из наиболее материалоёмких производств. Доля сырья и материалов в себестоимости продукции достигает 80-90 %. Используется более 100 видов сырья и материалов, из которых к основным относятся каучуки, наполнители, химикаты-добавки.

В рецептуре применяются ингредиенты, широко используемые в шинной промышленности, показатели качества, которые должны удовлетворять соответствующим ГОСТ и ТУ. Разработаны рецептуры для основных деталей шины: каркаса, брекера, протектора, наполнительного шнура, боковины. Каучуки общего назначения, использующиеся для производства шин соответствуют ГОСТ: СКД - ГОСТ 14924-75; СКИ - ГОСТ 14925-79; СКС 30АРКМ-15 - ГОСТ 11138-65.

Рецептуры резиновых смесей строятся с учётом технологического процесса.  Прежде всего, это касается выбора вулканизующей системы. Резиновые смеси должны обладать достаточной устойчивостью к преждевременной вулканизации при температурах переработки, например, при шприцевании, когда температура достигает 130-140 С. Время подвулканизации по Муни должно составлять не менее 15-20 минут при 130 С.

 

2.1 Протекторные резиновые смеси

 

Анализ требований к протекторным резинам показывает, что в большинстве случаев они противоречивы. Так, требования повышенной износостойкости не

совпадают с требованиями обеспечения хороших технологических свойств, высокого коэффициента трения и усталостной выносливости, низких гистерезисных потерь. В каждом случае эти требования дифференцируются в зависимости от типа и размера шин, условий их эксплуатации. Так, для обеспечения высокой долговечности шин типа Р имеет большое значение стойкость к механическим повреждениям. В них целесообразно применение более жестких, чем в шинах типа Д, протекторных резин. Использование резин с повышенными модулями для шин типа Р целесообразно также с точки зрения снижения повышенного износа резин и улучшения устойчивости и управляемости автомобиля.

       С увеличением размера шин возрастает роль теплообразования, которая для большегрузных шин становится фактором, определяющим их надёжность и работоспособность. Поэтому, по мере увеличения размера шин, повышаются требования к упруго гистерезисным свойствам протекторных резин и прочности связи с брекером. Дифференцирование требований к свойствам протекторных резин в зависимости от размера, условий эксплуатации и конструкции шин даёт возможность более рационального подхода к построению рецептуры резин.

       Рецептуры резиновых смесей должны строиться с учётом технологического процесса. Это прежде всего касается вулканизующей системы. Резиновые смеси должны обладать достаточной устойчивостью к преждевременной вулканизации при температуре переработки,  когда температура смеси достигает 130-140 °. Время подвулканизации должно составлять не менее 15-20 минут.

В протекторных резинах широко используют комбинации СК, позволяющие не только компенсировать недостатки того или иного полимера, но и в ряде случаев обеспечить более высокие свойства. В протекторных резинах покрышки 175/70R13 предусмотрена комбинация СКИ-3, СКС-30 АРКМ-15 и СКД в соотношении 11,2:77,6:11,2 мас. ч. (беговая часть,протектор) и 33,34:50 мас. ч. (боковина). Введение  СКД обеспечивает повышение динамического модуля, износостойкости, морозостойкости и сопротивления к растрескиванию по канавкам протектора.

Пластичность протекторных резиновых смесей ограничена пределами 0,35 ±0,035. Ограничение нижнего предела пластичности обусловлено технологическими трудностями изготовления и переработки жёстких смесей, ограничение верхнего предела - ухудшением механических свойств резин. Поэтому для смесей на основе СКИ-3 и СКД, характеризующихся высокой склонностью к подвулканизации и скоростью вулканизации, рекомендуется применять ускорители с большим индукционным периодом, в частности, сульфенамиды.

С целью повышения стойкости и реверсии в процессе вулканизации и теплостойкости резин целесообразно применять уменьшенное содержание серы к ускорителю. Примерное соотношение серы и сульфенамида Ц 2,20:1,50(протектор), 1,00:0,8 (боковина) масс.ч.

Эффективность органических ускорителей повышается введением оксидов металлов в качестве активаторов. В протекторные резиновые смеси вводят до 5 мас. ч. цинковых белил и 2 мас. ч. стеарина технического, который является вторичным активатором ускорителей вулканизации и эффективным диспергатором компонентов. Окись цинка способствует увеличению концентрации поперечных химических связей и уменьшению степени сульфидности.

Так как протекторные резины являются покровными, то в процессе эксплуатации покрышек подвергаются озонному и светоозонному старению. Защита покровных резин от атмосферного разрушения является одной из важнейших задач повышения работоспособности и ремонтопригодности шин. Поэтому в составе рецептов протекторных резиновых смесей используют противостарители химического и физического действия. Например, в резине беговой части протектора используют комбинацию диафена ФП, ацетонанила Р и воска защитного ЗВ-1 в соотношении 1:2:2, боковине – 2:2:2 соответственно.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1 Рецепты протекторных резиновых смесей

Наименование ингредиентов	Беговая, 000047303 а.б.		Подканавочный слой, В-ПК-8758		Боковина, 0000433000 а.б.
	Мас. ч.	%	Мас.ч.	%	мас.ч.	%
1	2	3	4	5	6	7
HK SVR-3L, пластикат П-3,П-4	-	-	50,00	29,04	16,66	9,44
СКИ-3, 2 гр.	11,20	5,81	50,00	29,04	33,34	18,89
СКС-30 АРКМ-15, 2 гр.	77,60	40,27	-	-	-	-
СКД, 2 марка	11,20	5,81	-	-	50,00	28,33
Сера техническая	2,20	1,14	0,20	0,12	1,00	0,57
Сера "Кристекс"	-	-	3,00	1,74	-	-
Сульфенамид Ц	1,50	0,78	1,70	0,99	0,80	0,45
Ангидрид фталевый технический	0,50	0,26	0,30	0,17	0,30	0,17
Белила цинковые	3,00	1,56	3,00	1,74	4,00	2,27
Октофор N	-	-	4,00	2,32	3,00	1,70
Канифоль сосновая	1,00	0,52	3,00	1,74	2,00	1,13
Стеарин технический	2,00	1,04	1,00	0,56	2,00	1,13
Кислота бензойная	-	-	-	-	0,30	0,17
Масло ПН-6 "Ш"	9,00	4,70	2,00	1,16	3,00	1,70
Мягчитель нефтяной "АСМГ-1"	1,50	0,76	-	-	-	-
Смола стирольноинденовая	2,00	1,04	3,00	1,74	-	-
Сантогард РVI	-	-	0,30	0,17	0,10	0,06
Диафен ФП	1,00	0,52	1,00	0,56	2,00	1,13
Ацетонанил Н	2,00	1,04	-	-	-	-
Ацетонанил Р	-	-	-	-	2,00	1,13
Воск защитный ЗВП	2,00	1,04	-	-	2,00	1,13
Углерод техн. N220	55,00	28,54	-	-	-	-
Углерод техн. N339	-	-	20,00	11,61	-	-
Углерод техн. N550	-	-	30,00	17,43	54,00	30,60
Зеосил− 1165 МР	10,00	5,18	-	-	-	-
ИТОГО	194,70	100,00	172,20	100,00	176,50	100,00

 

           Теоретическая плотность резиновой смеси 000047303 а.б. – 1,161г/см³.

Теоретическая плотность резиновой смеси В-ПК-8758   1,127г/см³.

Теоретическая плотность резиновой смеси 000043300а.б  1,129г/см³.

 

 

 

 

 

 

 

 Таблица 2.2 Нормы показателей ускоренных испытаний резиновых смесей 

  В-П-4719, В-ПК-8758, В-Б-1659  .

Шифры резиновых смей	Вулканизация		Твёрдость по ГОСТ 270-75, усл. ед.	Плотность, кг/м³	Пластич-ть по ГОСТ 415-75, усл. ед.	Вязкость по Муни (100)
	Тем-ра, ºС	Продол-ть, мин
000047303а.б	155±3	15±1	65±3	1160	0,30±0,03	60±3
В-ПК-8758	155±3	20±1	54±5	1110	0,42±0,05	61±3
000043300а.б	155±3	10±1	63±3	1130	-	65±3

 

  Таблица 2.3  Нормы физико-механических показателей резиновых    смесей   

  В-П-4719, В-ПК-8758, В-Б-1659.

Шифры резиновых смесей	Условное напряжение при удлинении 300%, МПА	Условная прочность при растяжении, МПа, не менее	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	Сопротивление раздиру по ГОСТ 262-93, кН/м, не менее
000047303а.б.	10,7±1,5	17,5	400	55,0
В-ПК-8758	4,8±1,32	15,0	680	60
000043300а.б.	11,2±2,00	23,0	450	–

 

Замедлители подвулканизации (Сантогард РVI, бензойная кислота) - служат в технологии переработки эластомерных композиций для предотвращения преждевременной вулканизации (скорчинга) резиновых смесей при переработке.

Мягчители и пластификаторы (Масло ПН-6, канифоль, Октофор N):

- Масло ПН-6 содержит до 85% ароматических углеводородов, это позволяет вводить его в резиновые смеси в дозировках до 20-30 мае.ч. без заметного ухудшения физико-механических показателей вулканизатов. Масло хорошо совмещается с не- и насыщенными каучуками, обеспечивает снижение вязкости, увеличение клейкости резиновых смесей.

- Канифоль(1:2масс.ч.) - это смесь  изомерных смоляных кислот. Хрупкий  стекловидный продукт с Тпл=60-70°С, получаемый после отгонки летучих из сосновой смолы.

Диспергаторы (Стеарин технический- 2:2 масс.ч) - способствуют более быстрому смачиванию каучуком поверхности порошкообразных материалов и ускоряет процесс их диспергирования при приготовлении резиновых смесей. Диспергаторы улучшают перерабатываемость композиций, положительно влияет на процесс вулканизации и свойства резин.

 

2.2 Обкладочные резиновые смеси

 

Обкладочные резины должны обеспечивать высокий адгезионный контакт между дублируемыми элементами в процессе изготовления полуфабрикатов, сборке покрышек и в процессе эксплуатации шин. Резиновые смеси, применяемые для обрезинивания металлокорда, текстильных материалов, проволоки разрабатываются с учётом технологии производства, условий эксплуатаций каждой детали покрышки.

Обкладочные резиновые смеси должны хорошо обрабатываться на каландрах, обладать достаточной клейкостью, когезионной прочностью. Основными  проблемами в рецептуростроении таких резин являются снижение гистерезисных потерь, повышение прочности связи в резинокордных системах.

Брекерные резины должны обладать высоким уровнем упруго-прочностных свойств. Условное σ300 брекерных резин для легковых шин не менее 16,7±1,96 МПа при σр= 19,6 МПа и относительном удлинении не менее 450%

Брекерные резины должны обладать высокой адгезией к поверхности латунированного металокорда, что связано с диффузией ионов Сu+ и электронов через слои сульфида CuxS. Регулирование количества CuхS в выбранном рецепте достигается введением эффективного химического модификатора монобонд 680С, в количестве 0,45 масс.ч. и повышении дозировки серы полимерной «Кристекс» до7,5 масс.ч.

      В выбранном рецепте  каркасной резиновой смеси применяется  модифицирующая система полифункционального действия из Малеида Ф и белой сажей БС-120.

В составе вулканизующих систем для каркасных резин всех типов шин применяют сульфенамид Ц или его комбинации с небольшими добавками тиазола 2МБС для повышения скорости в начальный период вулканизации.

Брекерные резины, являясь подушечным слоем в конструкции покрышки, в котором развиваются в процессе эксплуатации достаточно высокие температуры, должны иметь повышенное сопротивление тепловому старению и утомлению. Одним из наиболее эффективных способов повышения стойкости резин, в процессе утомления и теплового старения, является использование противоутомителей и противостарителей. Максимальным эффектом при утомлении, так же как и при тепловом старении, обладают производные n-фенилендиаминов, характеризующиеся высокой подвижностью атома водорода и мигрирующей способностью атома водорода.

      Вводимые в обкладочные  резиновые смеси антиоксиданты  выполняют роль стабилизаторов адгезионных связей. Введение их в количестве 0,5-2,0 мас. ч. создаёт благоприятные условия для формирования сульфидного слоя со свойствами, необходимыми для прочного связывания полимера с металлокордом. При этом достигается повышение прочности связи резины с металлом в среднем на 15- 20%.