Процесс производства резины. Из чего делают автомобильную резину

Расскажем из чего делают шины для автомобиля и какие компоненты используют. Несмотря на то, что рецептуры приготовления для производства некоторых шин держатся в секрете, основные компоненты состава известны.

Химический состав

Главным материалом является резина. Она бывает разной и может изготавливаться как из синтетического, так и из натурального каучука. Наиболее часто встречаются шины изготовленные из синтетического каучука, так как он прост в разработке и намного дешевле и по качестве не уступает натуральному каучуку.

Второй по количественным показателям – углерод технический (сажа). На его долю приходится примерно 30% всей смеси. Для чего используется углерод? По сути, это скрепляющий компонент смеси, действующий на молекулярном уровне. Без использования сажи покрышки были бы недолговечными, непрочными и отличались бы повышенным износом .

Вместо технического углерода используется сера. Но выбор того или иного компонента – скорее, вопрос экономической целесообразности. С технологической точки зрения разница невелика.

Еще одна альтернатива техническому углероду – кремниевая кислота. Она используется в качестве замены сажи по причине, что последняя постоянно дорожает. Впрочем, это решение вызывает определенные споры в кругу профессионалов, и связаны они с тем, что кремниевая кислота при низкой прочности обладает более высокой способностью к сцеплению с мокрой поверхности дороги. То есть, теряя в износостойкости, мы обретаем лучшее сцепление.

В качестве добавок для приготовления компаундов применяются различные масла и смолы. Они выполняют смягчающую функцию, что особенно важно при производстве зимней резины.

Факт присутствия в резине кремниевой кислоты, крахмала кукурузы или других добавок, на которых делается реклама - ничего не значит. Важно изобрести, а потом и соблюсти рецепт, который бы с применением этих компонентов обеспечил превосходные характеристики покрышки. А это удается не всем производителям.

Можно подвести итог, что автомобильные шины изготавливаются либо из резины, либо из других материалов, но с добавлением каучука. У производителей имеется свой оптимальный химический состав, который определяет различные характеристики. Один производитель делает упор на срок службы, другой - на скоростные характеристики, а третий - на поведение шины на мокрой дороге. Эти характеристики определяют цену и качество покрышки.

Говоря об автомобильной резине, мы редко задумывается из чего и как делают этот товар. А между тем всё не так просто, как может показаться на первый взгляд. Технология производства покрышек включает множество этапов и нюансов. Начальной стадией создания автомобильных шин является разработка их профиля и рисунка протектора посредством специализированных компьютерных программ объёмного моделирования. Далее компьютер просчитывает и анализирует эффективность шины в различных ситуациях и условиях эксплуатации, после чего устраняются недостатки, пробные образцы нарезаются на специальных станках вручную и тестируются в реальных условиях.

В результате испытаний происходит сбор информации для сравнения с показателями лидеров рынка того же класса, после чего осуществляется финальная доводка, предшествующая запуску на конвейер и массовому производству.

Изготовление резиновой смеси

Материал, из которого изготовлена покрышка, имеет первостепенное значение. Следует понимать, что шины различных производителей существенно отличаются в первую очередь свойствами резины, состав которой зачастую является коммерческой тайной. Столь серьёзный подход объясняется тем, что резиновая смесь определяет технические характеристики шин, включая:

• Уровень сцепления с дорогой.
• Долговечность и надежность.
• Сезонность и износостойкость.

Состав резины современных автопокрышек включает множество материалов и компонентов: всевозможных присадок и химических соединений, которые и определяют свойства и поведение шин. Подбором и комбинацией этих элементов занимаются целые лаборатории в каждой компании, ведь именно химические добавки и их дозировка позволяют изделию превзойти конкурентов. Базой же для всех служит обычная резина, состав которой ни для кого не является секретом. Она состоит из:

1. Каучука, который бывает изопреновым (натуральным) и синтетическим, и является основой резиновой смеси (от 40 до 50 процентов состава).
2. Технического углерода (промышленная сажа), благодаря молекулярным соединениям которого шина имеет не только чёрный цвет, но и становится прочной и устойчивой к износу и температурам (от 25 до 30 процентов состава).
3. Кремниевой кислоты, повышающей показатели сцепления покрышки с влажным покрытием, и применяемой в основном иностранными шинниками (примерно 10 процентов состава).
4. Смол и масел, выступающих вспомогательными составляющими для обеспечения мягкости и эластичности изделия (около 10-15 процентов состава).
5. Вулканизирующих агентов, роль которых чаще всего отводится соединениям серы и специальным активаторам.

Отметим, что российский каучук признан лучшим во всём мире, а потому востребован и применяется большинством ведущих мировых компаний-производителей. А поскольку синтетический каучук уступает натуральному по всем показателям, то в этой области РФ останется лидером ещё очень долго.

Производство компонентов

Технологический процесс создания шины, кроме прочего, включает в себя несколько параллельных этапов изготовления её компонентов, среди которых:

• Прорезиненная лента – это первичная заготовка для изготовления протектора, разрезаемая в зависимости от требуемого размера.
• Брекер и каркас – элементы, несущие ответственность за устойчивость к порезам, прорывам и прочим повреждениям. Также брекер и каркас отвечают за жёсткость всей конструкции покрышки.
• Борт шины — является наиболее жёсткой её частью, и обеспечивает герметичность при монтаже на обод колеса.

В качестве материала для каркаса и брекера современных шин служит либо металлокорд, либо стекловолокно. Последнее применяется при изготовлении покрышек класса «премиум», в то время как металлокорд незаменим в моделях, предназначенных для оснащения грузового автотранспорта.

Сборка и вулканизация

Заключительным этапом производства автопокрышки является сборка. Данная технологическая процедура выполняется методом наложения слоев каркаса, боковин, борта и протекторной части, и осуществляется на специальном сборочном барабане. После компоновки и придания нужной формы все составляющие элементы соединяются в монолитную конструкцию посредством процедуры вулканизации. Далее изделие проходит необходимые проверки, маркируется и отправляется на рынки по всему миру.

Резина – эластичный полимерный материал, продукт переработки природного или синтетического изопренового или диенового каучука.

Преобразование каучука в резину происходит путем его вулканизации. При этом линейные молекулы полимера вступают в химическую реакцию с серой, между соседними молекулами образуются сульфидные мостики. Полимер приобретает пространственную структуру. За счет изменения структуры значительно повышаются эластичность, прочность, износоустойчивость и другие технологические характеристики материала.

Достижение наилучшего возможного сочетания механических и физических свойств в процессе изготовления резины известно как оптимум вулканизации.

Технологический процесс производства включает следующие этапы:

1. образование вулканизационной сети,
2. этап индукции,
3. реверсию.

В зависимости от необходимых свойств конечного продукта в реакционную смесь вводят различные добавки: сажу, мел, пластификаторы, смягчители. Для улучшения эксплуатационных качеств готовых резиновых изделий в последнее время все чаще применяются органические добавки, в частности пероксиды и олигоэфиракрилаты.

Различают холодную и горячую вулканизацию. В производстве герметиков используется метод холодной вулканизации при температуре в пределах 20…30 градусов. Горячая вулканизация производится при температурах 140… 300 градусов.

В производстве резины применяются различные катализаторы, которые влияют не только на скорость реакции, но и на качество резины. Чаще всего в промышленности применяются тиазолы и замещенные сульфаниламиды. Сульфаниламиды обеспечивают монолитность изделия, тиазолы повышают устойчивость материала к термоокислительному старению.

Кроме холодной и горячей вулканизации существует способ под названием серная вулканизация, который применяется в производстве резины повышенной износостойкости для изготовления шин и некоторых видов обуви.

Отрасли применения резины

Примерно половина всего объема производства резины предназначается для изготовления шин. Остальное используется в качестве различных видов изоляции, для изготовления деталей различных машин и механизмов, в обувной промышленности, электротехнике, производстве медицинского оборудования, приборостроении и т. д.

Полезные изделия из переработанной резины

Сегодня человечество способно в значительной мере воспроизводить свои потребности в резине. Этот потенциал содержится не просто в отходах, а в отходах, которые некуда девать. Даже богатая природными ресурсами Россия начинает понимать здесь свою выгоду

Резиновая крошка может быть использована для изготовления качественных покрытий, применяемых в самых различных местах, в том числе на даче, детских и спортивных площадках

Опасность отходов

В процессе производства резины в атмосферу попадают оксиды серы, азота, углерода, частицы сажи, резорцин, этилен, формальдегид и ряд других агрессивных и токсичных соединений.

Не меньшую опасность представляют собой и отходы резины, например отслужившие автопокрышки, элементы изоляции и другие резинотехнические изделия. По мере нахождения на открытом воздухе резина постепенно разрушается, выделяя в окружающую среду летучие компоненты и тяжелые металлы .

В местах большого скопления отработанных автопокрышек интенсивно размножаются мышевидные грызуны и некоторые насекомые, которые поселяются в полостях шин. Эти животные являются разносчиками опасных заболеваний а также наносят прямой вред сельскохозяйственному производству и ряду сопредельных с ним отраслей промышленности. Наибольшее количество резиновых отходов есть не что иное, как изношенные шины, это наиболее крупнотоннажный и объемный мусор, поступающий на свалки мира.

Способы утилизации резиновых изделий

В развитых странах все больше внимания уделяется разработке и совершенствованию технологий вторичного использования резиновых изделий, в частности, .

Незначительно изношенные шины подвергаются ремонту путем восстановления протектора. Непригодные для ремонта изделия подлежат утилизации по различным технологиям, которые условно можно разделить на 3 группы:

1. Методы, не влияющие на физико-химические свойства материала. Это прежде всего грубое дробление отслуживших изделий. Полученная крошка подлежит захоронению либо используется в качестве наполнителя для некоторых видов бетона, асфальта или как сырье для производства резиновой плитки и подобных материалов.
2. Методы, приводящие к частичному разрушению пространственной структуры материала и частичной деструкции каучука, к которым относится получение шинного регенерата. Регенерат возвращается в цикл шинного производства и заменяет часть первичного сырья.
3. Термические методы разрушения резины. К этой группе относят пиролиз и сжигание. Более прогрессивным методом термической утилизации является пиролиз, позволяющий получать из отходов резины тепловую и электрическую энергию, ценные компоненты для химической промышленности и минимизировать количество давление на окружающую среду.

Применение продуктов резины в разных отраслях производства позволяет удешевить конечный продукт, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу, почву и воды, а также уменьшить энергоемкость основного производства.

Эластичные материалы знакомы человеку с давних времен. Они тогда применялись преимущественно в бытовых целях. Сегодня без резины и каучука трудно представить развитие промышленности, транспорта и строительства и связи, повседневную жизнь людей.

Что появилось раньше

Еще до того, как Америку открыли европейцы, индейцы, жившие там, пользовались каучуком. Его получали из сока тропической гевеи . Высушенный сок коптили, получая непромокаемый и упругий материал. Он шел на изготовление емкостей для воды, игрушек, предметов культа. Из него делали примитивную обувь и одежду.

В середине XVIII века каучук путешественники привезли в Европу. Однако долго не могли найти способ его применения. За исключением стирающих карандаш ластиков. Считалось, что из-за его высыхания и затвердевания он не имеет перспектив практического применения. В следующем веке появились непромокаемые ткани, сумки и галоши, которые твердели в холодную погоду и становились мягкими в тепле.

Через сотню лет после появления каучука в Старом Свете был придуман способ, позволивший сделать эластичность этого материала устойчивой. Он получил название вулканизации . Его суть в смешивании сырого каучука с серой и дальнейшим разогревом этой смеси. Получившийся продукт стали называть резиной. Она начала широко использоваться в качестве уплотнителя и электроизолятора. В начале ХХ века в связи с ростом потребности в резине была решена проблема производства синтетических каучуков в промышленно развитых странах.

Куда идет латекс

Натуральный каучук добывают из каучуконосных деревьев , которые растут в тропических лесах или на специальных плантациях. Такое дерево начинает давать сок через семь лет. Для этого на нем ножом делается спиралевидное углубление, по которому в емкость попадает вытекающий сок белого цвета, называемый латексом. Спустя несколько часов набирается примерно полторы сотни граммов. После загустевания и высыхания образуются комочки натурального каучука. Такую процедуру можно проводить раз в два дня.

Всего в мире натуральный каучук достигает 40% в общем производстве и потреблении всех видов каучуков. Это примерно 9 млн. тонн .

Необработанный каучук растворяется в бензине, образуя каучуковый клей, и других органических растворителях. После вулканизации он только набухает, а не растворяется.

Кроме бензина он растворяется в бензоле, хлороформе, сероуглероде и других углеводородах. Он практически не растворяется и не набухает в спирте, воде и ацетоне.

Свыше половины натурального каучука идет на производство автошин. В странах Юго-Восточной Азии (Вьетнам, Индонезия, Малайзия и Таиланд) организовано крупномасштабное его производство.

Как делают резину

Оба эластичных материала неразрывно связаны. Резину получают из натурального или синтетического каучука в результате вулканизации. Добавляется наполнитель, которым чаще всего является сажа. Нагретый до 130-160 градусов каучук начинает взаимодействовать с серой. Во время этого технологического процесса молекулы каучука сшиваются в единую сетку с помощью атомов серы. Это резко повышает его эластичность и твердость, прочностные качества. Регулируется набухаемость и растворимость органическими растворителями.

Помимо серы для вулканизации применяются оксиды металлов, соединения аминного типа, убыстряющие процесс катализаторы, и другие химические компоненты. Они обеспечивают нужную пластичность, свойства против старения и другие эксплуатационные качества. В результате каучук превращается в резину. В зависимости от содержания серы образуется материал разной степени упругости. Самой мягкой получается резина с минимальным содержанием серы, а самой твердой та, в которой она составляет треть и более.

При изготовлении резины ей задаются определенные качества для производства изделий из нее:

• Кислотостойкость.
• устойчивость в агрессивных средах.
• Маслобензостойкость.
• устойчивость против высоких и низких температур.
• Озоностойкость.
• Электропроводимость и пр.

Резина широко применяется для изготовления шин для транспортных средств, различных шлангов и уплотнителей, лент транспортеров, бытовых, гигиенических и медицинских товаров.

В чем сходство и разница

Резина и каучук схожи, прежде всего, своей эластичностью и тем, что они могут перерабатываться. Их отличия существеннее.

Сырой каучук:

1. Не пригоден для промышленного производства. В мире применяют не более 1% добываемого натурального каучука. В основном в виде резинового клея.
2. У него низкая прочность, и высокая липучесть, которая сильно проявляется при высокой температуре. На морозе он твердеет и ломается. Полезные качества он приобретает только после вулканизации.
3. При комнатной температуре начинается его старение, следствием которого становится потеря прочности и эластичности.
4. Когда температура поднимается до 200 градусов, он разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов.
5. Растворяется органическими растворителями типа бензина.
6. Служит сырьем для производства резины.

Резина, полученная в результате вулканизации каучуков, служит для массового производства многих тысяч наименований различных изделий.

Из нее изготавливают:

1. Шины для транспортных средств и авиационной техники.
2. Разнообразные уплотнители, применяемые в промышленности и строительстве, различных видах техники.
3. Электроизоляционные материалы.
4. Приводные ремни, рукава для подачи жидкостей.
5. Напольные покрытия и изолирующие пластины.
6. Резиновую обувь и водоустойчивую одежду.
7. Средства защиты от химического, радиационного и бактериологического воздействия (костюмы, перчатки, сапоги и пр.).
8. Изделия медицинской техники и гигиены.
9. Фурнитуру для одежды и пр.

В автомагазинах можно найти самые разные шины. И перед тем, как выбрать одну из таких шин для автомобиля давайте узнаем из чего же они сделаны. Эта информация будет полезна для всех автолюбителей. Зная, из чего была изготовлена шина, сделать правильный выбор будет намного легче.

Несмотря на то, что методы изготовления резинотехнической смеси для изготовления тех или других марок шин держатся в строгом секрете, главные компоненты состава известны. Нет никакого смысла делать из этого какую-то тайну. Изменения основы состава достигаются обычно за счёт добавления целого ряда компонентов, которые выполняют различные функции. В основном же, метод приготовления смеси за несколько десятков лет практически никак не изменился. Однако даже в начальном варианте рецепта, количество составляющих может достигать 20. Согласитесь, что это не так уж и мало. Поэтому, мы с вами остановимся только на самых важных из них.

Материал для изготоления шин

Совершенно ясно, что основным материалом для шины является резина. Однако резина бывает разной. Она вполне может изготавливаться как из искусственного, так и из натурального каучука. Чаще всего встречаются шины, которые изготовлены из искусственного каучука , так как он достаточно прост в разработке, намного дешевле, а по качеству практически ничем не уступает натуральному.

Проверка качества шины из каучука

Нужно всего лишь попробовать оторвать один из усиков на шине и если резина достаточно качественная, вам этого сделать не удастся. Существует ещё один способ определения качества применяемой для шины резины: нужно резко провести по шине пальцем, и если после этого действия у вас на пальце останется след, это будет означать, что шина некачественная, производитель применил множество разнообразных химических компонентов.

Важно! Второй по своим количественным показателям элемент состава материала для шин - это углерод технический или просто сажа. Он составляет около 30% всего состава.

Для чего нужен углерод

По сути, это скрепляющий на молекулярном уровне компонент смеси, действует который на молекулярном уровне. Если бы углерод не использовался, шины для автомобилей были бы очень недолговечными, отличались бы невысокой прочностью и быстрым износом. Сегодня вместо технического углерода нередко применяется сера. Однако выбор того или другого элемента - это, скорее, вопрос «религии» и экономических соображений. С точки зрения технологии разница получается очень небольшая.

Кремниевая кислота, как альтернатива

Она применяется в качестве заменителя сажи по той простой причине, что последняя всё время дорожает. Однако такое решение вызывает определённые сомнения у профессионалов, и связаны эти сомнения с тем, что кремниевая кислота, обладая более низкой прочностью, имеет более высокую способность к сцеплению с мокрой поверхностью дороги. Другими словами, потеряв износостойкость, мы приобрели улучшенное сцепление. Между прочим, вулканизация подобных автомобильных шин происходит с помощью перекисей, и при эксплуатации такие покрышки наносят меньше вреда окружающей среде.

Добавками для приготовления компаундов в большинстве случаев являются различные смолы и масла. Они выполняют смягчающую функцию, что немало значит при производстве зимней резины. Помимо этого, отметим оксид цинка и прочие ускорители вулканизации, наполнители «экологического» плана, которые позволяют сделать меньше коэффициент сопротивления качению, а также достичь увеличения топливной смеси.

Нужно отметить то, что сам по себе факт наличия в резине кремниевой кислоты, кукурузы, крахмала и прочих модных добавок, на которых по большей части и делается реклама, ещё ни о чём не говорит. Важно изобрести, а затем соблюсти рецепт, который бы с использованием данных компонентов обеспечил бы лучшие характеристики шины для автомобилей. А получается это далеко не у всех производителей. По этой причине доверять следует тестам и реальным отзывам потребителей, а также мнению настоящих профессионалов, которые обязательно порекомендуют самый подходящий вариант покрышек на любой бюджет и при любых условиях эксплуатации.

Подведя итог, можно сказать, что все автомобильные шины делаются из резины или других материалов, однако с обязательным добавлением каучука. У каждого из производителей существует свой оптимальный химический состав для автомобильной шины, который определяет их различные характеристики. Одни производители уделяют внимание большому сроку службы, другие - скоростным характеристикам, а третьи и вовсе поведению шины на скользком дорожном покрытии. Именно такие характеристики влияют на цену и качество шины для автомобилей.