Шина является важной частью конструкции ходовой части автомобиля, без которой невозможно даже представить современный автомобиль. Она должна отвечать ряду необходимых качеств: амортизировать, обладать низким уровнем шума, усталостной прочностью, устойчивостью против старения, незначительным коэффициентом сопротивления, обеспечивать надежное сцепление с полотном дороги…. Кроме того, она должна легко поддаваться монтажно-демонтажным работам, а при востановлении - возможности наложения нового протектора. Производителям шин приходится хорошо поработать, чтобы удовлетворить все требования, которые предъявляют автопроизводители.Иногда их может насчитываться более пятидесяти (!). Да еще некоторые из них, улучшая одни характеристики, могут отрицательно сказываться на других, также немаловажных характеристиках шины. Поэтому приходится идти на некоторые компромиссы, чтобы выполнить все условия и обеспечить уравновешивание возникающих "противоположных" свойств шины.
Так, например, для автомобилей с мощными двигателями необходимы шины с довольно мягким протектором, чтобы обеспечить высокий коэффициент сцепления. Но это влечет повышение коэффициента сопротивления, а, следовательно, и повышенный расхода топлива, повышенный уровень шума…. Процесс конструирования шины, определение ее формы и свойств протектора, подбор состава резиновой смеси - это очень трудоемкий процесс, требующий много времени, знаний, усилий и капиталовложений. Например, только каркас современной шины может насчитывать до 20 разных элементов, а сама шина требует более десятка разных резиновых смесей.
Также производство шин требует довольно большого объема ручного труда. В зависимости от производителя, степень автоматизации может колебаться в пределах от 60 до 70%. Кроме того, производство шины нестандартного размера требует заметно большего труда, чем обычная (стандартная) шина.
Компоненты, необходимые для изготовления шин, можно разделить следующим образом: размягчители, масла, смолы - около 10%; средства, обеспечивающие прочность шины, - около 20%; каучуки (натуральный и синтетический) - около 40%; сажа, наполнители - около 25%; другие химические вещества - около 5%. Это только условное разделение. Как правило, каждый из производителей использует свои соотношения и не разглашает их. Большинство из компонентов, которые используются для изготовления шин, поставляются на производственные участки уже готовыми к применению. Но материалы, от которых зависят наиболее важные характеристики шины, изготавливаются непосредственно на заводе. В первую очередь это относится к резиновой смеси. Приоритет отдается смеси для протектора шин, так как от нее зависит ряд качественных характеристик протектора, который должен обладать высокой прочностью, низким уровнем шума и сопротивлением движению, обеспечивать равномерное прилегание и хорошее сцепление с полотном дороги. Производится резина на специальных участках резиносмешивания путем высокотемпературной обработки смеси, содержащей в своем составе каучук, сажи и другие химические компоненты. Основой каждой резиновой смеси является каучук. Существует два вида каучука - натуральный и синтетический. Натуральный каучук – это сок гевеи, прошедший в дальнейшем целый ряд процессов обработки (после коагуляции (свертывания) клейкие крошки промываются и раскатываются в виде пластов с последующей сушкой). Синтетический каучук изготавливается из нефти и обладает рядом качеств, отличающих его от натурального. В зависимости от условий и способа переработки можно получить разные сорта каучука. Например, одним из наиболее чистых натуральных каучуков является креп (crepe), одним из сортов которого - Thin White Crepe мы познакомились еще в детстве (он используется для изготовления детских сосок).Итак, измельченная смесь, в состав которой, как правило, сегодня входят разные сорта и натурального, и синтетического каучука, направляется в специальную камеру, где к ней добавляются различные добавки. Они являются обязательными компонентами резиновой смеси, так, как сам по себе каучук не обладает устойчивостью против истирания. Большую долю в этих добавках составляет такой компонент, как промышленная сажа, которую получают путем зжигания нефти и газа в условиях дифицита воздуха. В резиновой смеси она обеспечивает надежную молекулярную связь и усиливает прочность шины на истирание, а также придает шине характерный цвет. В последнее время в довольно большом процентном соотношении начали использовать так называемую силику - специальный компонент, разработанный на основе кремния. Он улучшает эластичность резины при низких температурах, сцепление с мокрым дорожным покрытием и препятствует разрушению резины при изнашивании покрышки. Но для приготовления смесей из силики требуются более высокие затраты, а также новые и более точные процессы переработки. К тому же увеличение доли силики приводит к снижению количества сажи в резине, что влечет другую проблему: шина теряет электропроводность (способность отводить статическую энергию). Тогда процесс производства усложняется еще и необходимостью специального элемента, который бы соединялся с "массой" автомобиля и обеспечивал электрическую проводимость шины.
Мел, смолы, а также другие химические вещества служат вспомогательными средствами в процессе переработки и для подбора смесей. Одни позволяют ускорить процесс образования резины, другие определяют ее свойства. Так, обычная сера обеспечивает получение из пластично-клейкого материала эластичную резину, а масло, добавляемое в резиновую смесь, придает будущей шине устойчивость против сдвига. Как упоминалось выше, для создания шины требуется несколько видов резиновых смесей, которые отличаются между собой в зависимости от назначения. Естественно, что все они промешиваются в отдельных установках и подвергаются постоянному контролю. Только после успешного прохождения всех тестов резиновая смесь поступает в специальные машины (прессы), в которых уже формируются определенные конструкционные элементы будущей шины.
Продолжение в следующей статье...