Все о шинах

Производство современной шины, отвечающей европейским нормам, — процесс многоступенчатый и ответственный, ведь на каждом этапе, словно по кирпичику, закладываются ее будущие свойства и качественный уровень.

Пожалуй, ни в одном из автомобильных продуктов не встретишь такого причудливого переплетения современных технологий, проистекающих в строго определенной последовательности. Не случайно на профессиональном языке процесс производства шины именуется «выпечкой», что сродни священному ритуалу приготовления хлеба. Над этим действом «колдуют» шинные химики и конструкторы, от которых зависят секреты шинной рецептуры. Их искусство заключается в правильном выборе, дозировке и распределении шинных компонентов, в особенности для смеси протектора. На помощь им приходит профессиональный опыт и не в меньшей степени компьютеры. Хотя состав резиновой смеси у любого солидного производителя шин — тайна за семью печатями, достаточно хорошо известны около 20 основных составляющих. Весь секрет состоит в их грамотной комбинации с учетом предназначения самой шины.

Составные части шина (материалы)
Особый приоритет отдается «кремовой верхушке» шинного торта — его протектору. Именно от свойств этой резиновой дорожки во многом зависит поведение шины на мокрой дороге, в снег и жару, при переносе поперечных и продольных сил, а также уровень шума. И если в кругу специалистов заходит речь об улучшении свойств продукта шинного ряда, то чаще всего под этим подразумевается изменение смеси протектора.

Резина протектора в свою очередь состоит из двух слоев с различными смесями. Верхний вступает в непосредственный контакт с дорогой и должен обладать соответствующими свойствами. Различные смеси, в зависимости от назначения, находятся во всех шинных компонентах: боковине покрышки, ее борте, сердечнике боковины, покрытии каркаса, пояса и внутреннего слоя, заменяющего камеру. Хотя шинный коктейль необычайно сложен по своему составу, основу его все же образуют различные каучуковые смеси. Натуральный каучук, состоящий из высушенного сока южноамериканского каучукового дерева, долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества. Производимый из нефти искусственный каучук был изобретен немецкими химиками в 30-е гг. и современная скоростная шина без него просто немыслима. Оба вида каучука применяются при производстве шин и сегодня, но доля искусственного каучука при этом доминирует, ввиду его особых свойств, отсутствующих у каучуков натуральных. Добрая треть резиновой смеси состоит из промышленной сажи, наполнителя, предлагаемого в различных вариантах и придающего шине ее специфичный цвет. Сажа обеспечивает в процессе вулканизации хорошее молекулярное соединение, что придает покрышке особую прочность и износостойкость.

За последнее десятилетие широкое применение в качестве наполнителя для резиновых смесей нашла достаточно дорогая осажденная кремниевая кислота, и некоторые шины имеют стопроцентное кремниевое содержание. Мечта многих инженеров о голубом либо зеленом шинном чуде была реально воплощена «Мишелином» путем полного отказа от сажи и добавки в состав смеси красящих пигментов. Смеси на основе силики, помимо достаточно дорогой технологии, обладают еще и пониженной электропроводностью. И потому для ее обеспечения необходима установка специального электропроводного кабеля.

Новая технология «Гудьера» предполагает использование экологических наполнителей Bio Tred на основе крахмала из кукурузы (в перспективе картофеля и сои) в смеси протектора. За счет значительно уменьшенного сопротивления качения шина на основе новой технологии выделяет в атмосферу почти вдвое меньше соединений углекислого газа (СО2) по сравнению с обычными шинами. Конструкторам новой смеси также удалось достичь компромисса в извечном конфликте поставленных задач — между сопротивленем качения и сцеплением с дорогой. При этом появляется возможность комбинировать состав шинной смеси уже на основе трех известных наполнителей.

К важным составным частям смеси, но в меньшем объеме, относятся масла и смолы, обозначаемые как смягчители и служащие в качестве вспомогательных материалов. От достигнутой жесткости резиновой смеси во многом зависят ездовые свойства и износостойкость шины.

Все остальное относится уже к чистой химии. Вулканизационные активаторы, такие как цинк и стеариновые кислоты, а также ускорители (сульфенамид) следят за образованием полимерной сетки во время вулканизации в горячей форме (под давлением и при нагреве). Ввод этих химикалий сокращает процесс вулканизации до минут, в то время как раньше он длился часами. Так, например, сера способствует превращению пластичного каучука в эластичную резину посредством образования сетки длинных молекулярных цепей. Недавно появились и солнцезащитные компоненты, предохраняющие резину от воздействия озона и ультрафиолетовых лучей и тем самым от ее старения.

Зеленая шина от «Мишелина» стала возможной благодаря применению наполнителя на основе силики (без добавления сажи) и красящих пигментов. И все же решающим для конечного продукта остаются не только качество и специфические свойства всех компонентов смеси, но и их точная пропорция в общей рецептуре. Само порционирование компонентов происходит автоматически в смесительной камере. Затем они тщательно перемешиваются уже с каучуковой массой, прежде чем этот исходный материал пойдет на дальнейшую переработку для производства различных смесей уже для конкретного шинного компонента. Для производства пояса шины стальной корд протягивается через каландр и покрывается при этом каучуковым слоем. Затем лента нарезается по необходимой ширине в зависимости от размера шины. Каркас, как собственно носитель жесткости шины, состоит из таких сверхпрочных искусственных нитей, как район, нейлон, полиэстер. Они также, проходя каландр, покрываются каучуком, соединителем сцепления, клеящей смолой. Получаемая таким образом бесконечная лента режется в зависимости от размера шины.

К каркасу относится шинная боковина с сердечником из стальной проволоки, который заворачивается и принимает форму кольца. Следующим шагом является подготовка внутреннего слоя шины (Inliner), заменяющего собой камеру. После этого необходимо «сшить» нити боковины вместе с ее усилителем по длине и по форме. Протектор может состоять иногда из трех слоев и смесей, которые компонуются в экструдере и затем нарезаются на отрезки в зависимости от размера. Комплексный монтаж на намоточной машине начинается с внутреннего слоя, затем налагается 1 или 2 тканевых слоя, за которым следует сердечник боковины. Конструкцию каркаса завершает усилитель и профильные полосы боковины. На следующем этапе, уже на кордовой машине, собираются вместе слои пояса, бандажи и еще беспрофильные протекторы. На специальном участке по приданию шине выпуклой формы соединяются беговая дорожка (пояс и протектор) вместе с каркасом.

Готовая заготовка из каучука проходит процесс вулканизации по Чарльзу Гудьеру, превращаясь в резину при помощи серы и соответствующего нагрева. Проходя через вулканизационную форму, заготовка приобретает от внутренней стороны ее стального сегмента свой профиль и дизайн боковины. Нагревательный сильфон создает давление на заготовку в форме около 12 бар. Процесс длится в зависимости от категории шины при температуре 165-200° от 9 до 17 мин. Далее шине предстоит пройти серьезную качественную проверку ( у многих производителей она осуществляется после каждой операции). Шины, предназначенные для первичного оснащения престижных марок, подвергаются тщательному рентгеновскому исследованию, проверке на радиальное биение и равномерность формы. А в качестве награды прошедшей все эти испытания шине присваивается высшая европейская ступень качества.

Представление о шине как о едином, изготовленном производственными роботами монолите можно отнести лишь к мечтам самих шинников. В действительности, по подсчетам экспертов «Континенталя», процент автоматизации составляет около 65-70%, а все остальное приходится на ручной труд. И при производстве высокоскоростной низкопрофильной шины, например 255/40 ZR17, его удельный вес значительно выше, нежели в случае со стандартной 155/70 R13. Общей тенденцией у разработчиков шин и автомобильной промышленности стало стремление к максимальному уменьшению веса шин, хотя они и содержат добрую дюжину смесей и до 25 различных составных частей. Пример тому — сверхлегкая и экономичная шина Dunlop ULW, при эксплуатации которой на порядок снижаются потребление топлива и сопротивление качения. Чем более скоростной является шина, тем больше элементов она содержит и тем дороже. Так в современной высокоскоростной шине, в отличие от стандартной, обязательно присутствуют пояс, каркасная ткань из текстильного корда, металлокорд, а в боковине -сердечник из стальной проволоки.

Зимние и летние шины значительно отличаются друг от друга составом смеси и строением протектора. У зимних она значительно мягче, со специальными добавками, которые препятствуют эффекту «дубовой резины» даже в самые сильные морозы К тому же протекторные блоки зимних шин снабжены специальными прорезями — ламелями, которые подобно присоскам сцепляются с обледеневшей или заснеженной трассой. У некоторых моделей часто присутствуют и специальные отверстия для монтажа шипов противоскольжения, либо шипы, установленные непосредственно производителем. Смесь для летних шин значительно тверже, нежели у зимних. К тому же у дождевых шин процент негативного профиля (дренажные продольные и поперечные канавки, срединные кольца протектора) значительно выше. Летняя резина должна отличаться особыми свойствами для наилучшего сцепления с дорогой, а не внезапно «всплывать» на ней.

Изысканиям в изобретении новой шинной рецептуры, похоже, не видно конца, а их результаты уже в ближайшем будущем способны не только улучшить все технические параметры шины, но и устранить ее репутацию как экологически опасного продукта.

comments powered by HyperComments