Технологія виробництва автомобільних шин

Сучасна автомобільна шина є досить складним із погляду технологічного процесу продуктом. Незважаючи на її звичний зовнішній вигляд і на перший погляд просту конструкцію, у шини досить складна будова, а її виробництво це складний, багатоетапний капіталомісткий процес. Конструктивно автомобільна покришка складається з каркаса, брекера, якого може бути кілька шарів, протектора, бортової частини та боковини.

Основним матеріалами, з яких виготовляється автомобільна шина, є гума. Вона складається з каучуків та безлічі інших компонентів. Ще один важливий елемент - корд, який може бути з металевих ниток - металокорд, або полімерних чи текстильних волокон. Маталлокорд застосовується, як правило, для виготовлення покришок для вантажного транспорту, а текстильний та полімерний – для легкових авто та легкого комерційного транспорту. Брекер є досить товстим гумовим шаром, розташованим між каркасом покришки і протектором. Він демпфує удари, захищаючи цим каркас. Протектор – це видима частина автомобільної покришки, яка слугує для забезпечення зчеплення з дорожнім покриттям. Борт забезпечує герметичність при монтажі покришки на обід колеса. А бічна частина захищається шину від бічних ударів.

Етапи технологічного процесу створення автомобільних шин

Кожна модель шини, перш ніж опинитися у продажу, проходить складний процес розробки та виробництва, що складається зі створення зразка, його тестування та безпосереднього серійного виробництва, що включає підготовку гумової суміші, виробництво компонентів автошини, складання автошини, вулканізацію та контроль якості.

Розроблення та тестування зразка

Все починається із процесу розробки. Він відбувається за допомогою спеціальних програмних комплексів. У програмі створюються різні модифікації протекторів і профілю покришок, які, на думку інженерів, повинні задовольняти завдання, що стоять перед моделлю, що розробляється. Потім ці комп'ютерні прототипи поміщають у різні заздалегідь змодельовані за допомогою комп'ютерних програм ситуації та прораховують, як кожна створена віртуальна покришка поводитиметься на дорозі в тій чи іншій обстановці. Віртуальна шина, яка показала найкращі результати, виготовляється обмеженим тиражем та проходить вже реальні дорожні випробування. Результати тестів порівнюють із показниками шин аналогічного класу, за потреби шині проводять процес доведення, після чого її запускають у серійне виробництво.

На більшості великих заводів із виготовлення автомобільних шин виробничі процеси практично повністю автоматизовані. У комплект обладнання входять формувальні машини, холодильні установки, протекторні лінії, ділянки екструзії, гумозмішувачі, вулканізатори та багато іншого обладнання.

 Виробництво гумової суміші

Першим етапом у серійному виробництві покришок є виготовлення гумової суміші. Треба сказати, що у кожного виробника є свої рецептури гумових сумішей, які вони зберігають у найсуворішому секреті. Однак основні інгредієнти та їх зразкові пропорції відомі. Це такі матеріали як:

– натуральний каучук, матеріал, який одержують із соку гевеї бразильської – дерева, що спеціально вирощується на плантаціях, у більшості розташованих у Південній та Південно-Східній Азії, а також у Західній Африці;

– синтетичний каучук, який може бути ізопреновим, бутадієновим, бутадієн-метилстирольним, хлоропреновим, етиленпропіленовим;

- техвуглець або, як ще називають цей компонент гумової суміші, «промислова сажа», що надає гумі характерний чорний колір, що підвищує її міцність і стійкість до стирання;

– кремнієва кислота – силіка, яка є аналогом технічного вуглецю та служить для підвищення рівня зчеплення покришки на льоду, укатаному снігу та на мокрій дорозі;

– натуральні олії та смоли, що виконують функції допоміжних елементів для пом'якшення гуми;

– сірка та інші вулканізаційні активатори.

Усі компоненти поєднуються до отримання однорідної маси. Процес змішування відбувається у герметичному змішувачі при температурі 120°С. Слід розуміти, що в різних частинах застосовують різні суміші, для яких підбираються необхідні матеріали, встановлюються свої пропорції компонентів, температура і швидкість змішування. Для протектора застосовуються гуми одного типу, а інших елементів шини – іншого. Достатньо сказати, що в одній автошині використовується кілька марок технічного вуглецю, які відрізняються параметрами.

Виготовлення деталей автошини

На цьому етапі відбувається низка паралельних процесів. Виготовляється прогумована стрічка, яка є заготовкою для протектора. Вона нарізається на частини за розмірами, що відповідають розмірам шини. Одночасно виготовляється шинний каркаса та брекер, які призначені для надання конструкції жорсткості та стійкості до механічних пошкоджень. На окремих виробничих ділянках виготовляються борти та бічні сторони. На цьому етапі здійснюється просочування матеріалів, сушіння, термічна обробка, прогумування бортових кілець, текстильного корду, сталевого брекера.

Складання шин

Складальні роботи проводяться на спеціальному складальному верстаті, на якому послідовно укладаються один на одного шари для каркаса, бортових частин та протектора з боковинами покришки. Фактично такий верстат є автоматизованим складальним комплексом, який управляється оператором. Процес збирання досить складний. Він відбувається на двох барабанах. На одному відбувається складання каркаса, а на іншому – бічної частини, після чого обидва барабани поєднуються і сильно притискаються до отримання форми покришки. На сучасному виробництві ділянку збирання оснащено відразу кількома такими складальними комплексами. Для шин різного розміру, великих, середніх та малих.

Вулканізація

Після закінчення складальних робіт проводиться процедура вулканізації. Вона проходить у спеціальному пресі, який ще називають «вулканізатором». У цій установці покришка укладається у форму, де під тиском води та пари відбувається формування протектора. Процес вулканізації відбувається під дією високої температури та тиску, при яких каучук стає еластичним. В результаті покришка набуває заданих структур протектора і ступеню еластичності.

Контроль якості

Завершальним етапом є перевірка якості готової шини. У кожного виробника технологія контролю якості своя, але загалом ця процедура зводиться до візуального огляду та перевірки якісних характеристик шини на спеціальному устаткуванні – тестових стендах. Після комплексу перевірок покришка маркується шляхом нанесення типорозміру, індексу швидкості та навантаження.

Так виробляються сучасні шини. Причому як зимові, так і літні та всесезонні. Технології виробництва автомобільних покришок не стоять на місці. Процес їх розвитку вдосконалюється постійно, що доводять постійні інновації, які можна бачити у нових моделях автошин, які щорічно представляються відомими шинними брендами.