Технология обработки шинного корда
Опубликовано: 05.05.2024
Над процессом создания шины работают шинные химики и конструкторы, от которых зависят секреты шинной рецептуры. Их искусство заключается в правильном анализе и выборе сырья, дозировке, комбинировании компонентов, в особенности для смеси протектора.
Все это достигается благодаря профессиональному опыту, компьютерному анализу и моделированию, усовершенствование рецептуры и технологии приготовления смесей – кропотливый труд, играющий важную роль в разработке шин, от которого зависит:
- Уровень сцепления с дорожным полотном;
- Надежность;
- Рабочий ресурс;
Состав резиновой смеси и ее пропорции любого производителя шин — тайна за семью печатями.
Хорошо известно около 20 основных составляющих, рецептура зависит от назначения деталей шины и может включать в себя до 10 химикатов, начиная от серы и углерода и заканчивая каучуком.
2. СЫРЬЕ
КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ И НАТУРАЛЬНЫЕ
- основа резиновой смеси;
Приблизительно половина используемого каучука – натуральное сырье состоящие из высушенного сока (латекса) вырабатываемое из каучукового дерева «Бразильской гевее», которое произрастает в странах тропического пояса в обоих полушариях земли: Латинской Америки, Африки, Юго-Восточной Азии.
Так же каучуконосный млечный сок содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. Натуральный каучук долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества, и даже после изобретения «изопрен синтетического» каучука, близкого по свойствам натуральному, современная высокопроизводительная шина, не мыслима без натурального каучука.
В пятерку крупнейших производителей натурального каучука входят:
- Индонезия;
- Таиланд;
- Вьетнам;
- Индия;
- Китай;
Производимый из нефти синтетический каучук был изобретен немецкими химиками в 30-е гг. В настоящее время синтезируется несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои характерные особенности и строгое назначение в разных деталях РТИ, как показало время и практика, единственным недостатком синтетического каучука является его дороговизна в сравнении с натуральным. На территории СССР не было возможности получать натуральный каучук из растений, а покупать его за границей приходилось за валюту. Это спровоцировало развитие богатой химии синтеза каучуков и других полимеров.
В обиход прочно вошло понятие «безотходная утилизация» покрышек.
Поскольку в составе шин содержится не только резина, дробление в крошку не дает на 100% резиновый продукт.
Какие побочные продукты получаются в результате переработки шин в крошку?
При утилизации отработанных пневматических шин с металлическим и тканевым кордом имеем на выходе такие продукты:
- Крошка с фракциями от 0,1 мм до 8 мм.
- Металлическая проволока комочками из арматуры каркаса. В каждом комочке содержатся кусочки проволоки примерно 80-мм длины и тканевый корд.
- Текстильное волокно (корд) в виде ваты, нитей, кусочков.
- Очищенные посадочные кольца.
Что это – продукт или отходы? Рассмотрим каждую составляющую, каким способом ее получают, где можно использовать.
В общем случае для измельчения шин с кордом различного состава (ткань, металл, смешанный тип) применяют классическую технологию. Оборудование поэтапно превращает покрышку в гранулы:
- от текстильного и проволочного корда отделяются кусочки резины;
- крошка сортируется и собирается в емкости по размеру фракции;
- сорта фасуются.
Отделение включений ткани и металла из массы резиновой крошки – энергозатратный длительный процесс. Его обслуживает малопроизводительная техника, себестоимость конечного продукта довольно высока.
Выполнение каждого этапа осуществляется отдельными узлами агрегата, что требует включать в линию утилизации несколько транспортеров для загрузки и выгрузки промежуточных продуктов. Подробнее об оборудовании здесь .
Покрышки отечественных марок имеют в составе оба типа корда, а иногда и нейлоновый (диагональные шины). Иностранные компании изготавливают изделия на основе цельнометаллического корда.
При организации перерабатывающего предприятия нужно учитывать эти различия и приобретать именно то оборудование, которое способно перерабатывать отечественные шины, так как основным сырьем будут именно они.
Текстильный корд
Существует метод утилизации шин путем их сжигания с использованием топлива (горючего газа), полученного из самих же шин.
Энергию топлива можно использовать и в других целях, например, в теплообменниках.
Первичный
Газ получают из текстильного корда путем химического процесса пиролиза.
Процесс происходит в камере, температура в которой достигает 1000°С. Перед загрузкой в реактор от шин отделяют бортовой корд.
В результате окисления на выходе получают газ и жидкость.
Помимо горючести они обладают рядом полезных свойств:
Вторичный
Вторичный текстиль имеет ценность и как самостоятельный материал.
Текстиль из тканевого корда представляет собой искусственное волокно. Его состав:
- минеральная (нейлоновая) вата;
- резиновая крошка, ее массовая часть – 5%, размер частиц – до 0,5 мм.
Синтетическую вату получают на специализированных линиях. Продукт используется в строительстве, в разных промышленных сферах: нефте- и газодобыча, перерабатывающая отрасль.
Использование текстиля, образовавшегося при получении резиновой крошки, возможно во многих сферах. Вот основные способы применения:
- Минвата – хороший утеплитель. По эксплуатационным свойствам она не уступает эковате и стекловате. А по уровню защиты от шума и сохранению тепла превосходит такой аналог, как базальтовую вату. Дополнительные плюсы: это дышащий материал, не меняет характеристик со временем, имеет срок службы свыше 50 лет, дешев и безопасен.
- Вату применяют как технологическую добавку в стройматериалы. Это способствует снижению трещинообразования в трубах различного назначения.
- Из текстиля можно изготовить арматуру.
- Из вторичного текстиля получаются отличные спортивные снаряды. Им наполняют маты, боксерские груши, щиты.
Материал выгоден. Он, как побочный продукт утилизации автошин, имеет низкую цену.
В заключение добавим, что текстиль из корда не боится биологического воздействия, не подвержен износу.
Металлокорд
Ценные стальные компоненты отделяют от резиновой смеси в процессе двухступенчатого дробления шин в крошку.
Шины на цельнометаллическом корде очень легко поддаются обработке. Металл улавливается магнитами в сепараторах. При необходимости отделять и текстильную составляющую тоже применяют многоступенчатую сепарацию.
При пиролизе помимо получения горючих газа, жидкости и тяжелых фракций из массы отдельно выделяется металл.
Металлокорд сортируется по группам:
- прутья;
- т.н. «пух».
Классификация учитывает размеры покрышек и способ утилизации.
Прутья из высокоуглеродистой стали, которая используется в металлокорде, применяют для:
- армирования ЖБИ конструкций;
- при изготовлении фибробетона.
«Пух» – это спутанные клубки тонкой проволоки. Их брикетируют и пускают в продажу.
Технология брикетирования
Существуют линии оборудования, которые брикетируют металлокорд непосредственно в процессе измельчения отработанной шины. Например, эта. Технология брикетирования металлокорда на такой установке следующая:
- отделенный металл, поступивший с предшествующей фазы, очищается и гомогенизируется;
- полученная на этом этапе резина возвращается в повторный процесс переработки;
- металлический пух брикетируется.
Можно задействовать и специальный пресс, например, такой AYMAS BP80T.
В последнее время начали появляться минизаводы, специализирующиеся на переработке металлокорда.
Видео по теме
Увидеть своими глазами процесс пиролизной переработки тканевого корда можно в этом видео:
Итоги
Более 70 000 шин после окончания срока эксплуатации накапливаются ежегодно в одних только Москве и Петербурге. Переработка методом измельчения охватывает всего 10% всего объема.
На международных выставках постоянно презентуют новые проекты по переработке покрышек. При использовании технологии в промышленных масштабах получают горючий газ, жидкое топливо, сажу.
Наряду с основными продуктами ценным сырьем являются также вторичные текстиль и металл. Над новыми производительными и экономичными технологиями извлечения их из резиновой крошки работают научные лаборатории.
Таблица 5.1
который применяют для некоторого уменьшения расхода каучука при изготовлении шин. Ободные ленты грузовых шин обычно изготавливают полностью из регенерата.
В зависимости от назначения изготавливают различные резиновые смеси: протекторную, каркасную, брекерную, камерную, герметизирующего слоя и др.
Одно из наиболее значительных усовершенствований рецептуры шшннъгх резин последнего десятилетия прошлого века — применение высокодисперсного активного кремнезем/силанового наполнителя Silica (осажденные кремнекислоты с органосилановыми сшивающими агентами). Этот наполнитель позволяет существенно повысить весь комплекс прочностных и гистерезисных свойств резины, улучшить сцепление шины с мокрой, заснеженной дорогой и одновременно повысить износостойкость, снизить сопротивление шины качению и соответственно расход автомобильного топлива. Его применяют вместо сажевого наполнителя или совместно с ним в производствезеленых (экологичных) легковых шин, особенно зимних, а также для шин грузовых автомобилей, занятых преимущественно на дальних перевозках, для которых особенно важна топливная экономичность. Этот наполнитель пока заметно дороже сажи и применяется в основном в резинах шин высокого класса в сочетании с традиционной сажей. Со временем, когда кремниесилановый или подобный ему наполнитель вытеснит сажу из состава шинных резин, на дорогах появятся цветные шины в тон автомобилю или. костюму водителя.
5.2. Текстильный корд
В различных конструкциях шин и ткани используются технические ткани — корд, чефер, доместик и бязь. Корд — это ткань, состоящая из прочных нитей основы, удерживаемых в полотне редкими и слабыми нитями утка. Отдельная кордная нить способна выдержать нагрузку до 160 кг и выше. Корд является основной тканью, из которой изготавливают каркас, усиливающие и защитные (экранирующие) слои в брекере и борте.
Даже самый красивый автомобиль без хороших покрышек может превратиться в металлолом. С виду непривлекательная конструкция шины – стоит на одной позиции вместе с двигателем. Если исключить человеческий фактор, то поведение автомобиля на дороге полностью зависит от сцепления шин с поверхностью. Для производства резины используют высокотехнологичные операции.
Резиновая смесь – основа шинного производства
Для получения нужного сцепления производят разные модели протекторов под различные типы поверхностей. Свойства резиновой смеси напрямую диктуют поведение покрышки на трассе. Для обеспечения безопасности на трассе при производстве шин учитываются критерии:
- Истираемость – она зависит от твердости резины. Чем выше эта характеристика, тем дольше будет эксплуатационный срок протектора.
- Эластичность – она характеризует амортизационную способность.
- Реакция протектора на окружающую температуру.
Влияние температурного режима на резину стало основанием для разделения её на два вида: летнюю и зимнюю. Каждый сезонный класс оснащается дополнительными критериями при производстве, таких как: скоростные качества морозоустойчивость, прочность и др.
Сырьевые ингредиенты
Состав резины включает множество компонентов. И все они призваны улучшить качество шин.
Силика и масла
За сцепление с мокрой поверхностью отвечает важный компонент в резине – диоксид кремния (силика). Он способствует морозоустойчивости и эластичности. В состав резины включают и масла. Они нужны для придания однородности и мягкости смеси. В процессе развития шинной промышленности одно масло сменяло другое. От высокоароматичных нефтяных масел, которые использовались в бюджетных моделях, постепенно отказываются. Сегодня отдаётся предпочтение в пользу натуральных масел.
Широкое применение у шинников находит рапсовое масло. Производители продолжают искать новые технологии. Так, например, Йокохама использует экзотическое апельсиновое масло неслучайно. Его химическое строение, похожее на строение каучука, позволяет идеально смешиваться с каучуком.
Каучук
Основной компонент резиновой смеси – натуральный продукт каучук. Объект добычи – дерево гевея. В связи с тем, что природный ареал каучукового дерева – только Южная Америка и Азия, с 30-х годов прошлого столетия стали производить синтетический каучук. Диапазон его положительных свойств растёт год от года.
Но уникальные свойства натурального продукта держат лидерские позиции, поэтому производители не готовы полностью менять свои предпочтения. Некоторые параметры, такие как сцепление во время сильного мороза и эластичность, которые проявляет натуральный каучук, искусственному пока не по плечу.
Углерод, сера и другие компоненты
Огромную роль в составе резины играют наполнители. У технического углерода (сажи) в составе резины свои задачи – он выполняет связующую функцию. Чёрный цвет шин – тоже его заслуга.
Чтобы сырую аморфную резину превратить в прочную и упругую, в состав резины посредством вулканизации включают серу, стеариновые кислоты, оксид (окись) цинка и другие компоненты.
Каждый ингредиент в резине, а их в составе десятки, нацелен на улучшение качества протектора. Наделяет шину такими свойством, как сверхвысокое сцепление с дорожным покрытием.
Изготовление составляющих деталей
Технологический процесс производства шин проходит в несколько этапов:
- Экструзия – приготовленную расплавленную резиновую смесь под давлением пропускают через специальную узкую форму. Получают резиновые ленты.
- Производят элементы каркаса. Материал – длинные синтетические и стальные нити.
Резиновые ленты для центральной части и боковой изготавливают по отдельности.
1. Процесс пропитки заключается в погружении корда в пропиточный состав. При этом происходит отложение пропиточного состава на поверхности кордного полотна. Количество отложившегося состава зависит от продолжительности контакта корда с пропитывающим составом. Прочность связи с кордом зависит от количества отложившегося на его поверхности состава, но до определенного предела. Это количество называется привесом. Оптимальный привес составляет 4-10 %.
Привес – это разность пропитонного и высушенного корда, выраженная в %.
В шинной промышленности существует два способа пропитки корда: однократная и двукратная.
При однократной пропитке корд погружается в пропиточный состав требуемой концентрации по сух. остатку(10-12%). При двукратной: первая стадия – корд погружается в пропиточный состав с концентрацией 3%. При этом пропиточный состав проникает в глубь волокна насыщая его; вторая стадия – корд погружается в адгезив с концентрацией 10-20%. При этом концентрация адгезива зависит от типа корда. Однако практика показывает, что насыщение кордного волокна пропитывающим составом не способствует увеличению прочности связи резины с кордом, т. к. прочность связи в системе резина – корд зависит от поверхности контакта резины с кордом, а не от глубины проникновения резины в волокно. Поэтому представляется возможным исключить перв. стадию пропитки. Концентрация пропитывающего состава выбирается в зависимости от типа кордного волокна и зависит от его гидрофильности.
Пропитка корда осуществляется под натяжением кордного полотна. Продолжительность контакта кордного полотна с пропитывающим составом
5 сек. Процесс пропитки осуществляется в специальных ваннах при выходе из которой из корда удаляется излишек пропитывающего состава путем поджима его через валки или сдувом сжатым воздухом, а также возможно применения операции вакуумного отсоса. Влажность кордного полотна после отжима составляет 70%. Затем кордное полотно поступает на сушку.
1) Барабанная, включающая 6-8 барабанов
2) Ролико-фестонная сушилка.
Обогрев сушильной камеры осуществляется горячим воздухом, нагреваемым паровыми калориферами или продуктами сгорания газа в смеси с воздухом. Сушка корда происходит под натяжением кордного волокна и его натяжение зависит от типа: для вискозного – 1-3 H на нить, для полиамидов - 5-7 Н на нить.
3. Термообработка заключается в вытяжке корда под большим натяжении при высокой температуре, при которой происходит ориентация мол-л полимерволокна. При этом повышается модуль корда и практически устраняется разнашиваемость шин при эксплуатации. Термообработка корда осуществляется в двух камерах высотой около 17 м. Они оснащены тянульными станциями с помощью которых осуществляется вытяжка кордного полотка. Процесс термообработки включает в себя 2 стадии:
2). Нормализация. При тех же температурах что и 1). Натяжение уменьшается в 4-5 раз, максимальная вытяжка 8-10%. Продолжительность нахождения из двух стадий составляет 20 сек. Теплоносители: воздух нагреваемый продуктами сгорания газа или жидкого топлива.
После термообработки полиамидный корд подвергается охлаждению на установках барабанного типа.
 |
4. Обрезинивание корда производится на 4-валковом Г-образном каландре или на 2 трехвалковых треугольных каландрах.
Обработка текст. корда осуществляется на следующих кордных линиях:
1.КЛК-1-170, которая включает один 4-валковый Г - или Z-образный каландр. Эта линия не включает камеры для термообработки и предназначен только для обработки вискозного корда.
2.КЛК-2-170. Включает два трехвалковых каландра и термообработку корда. На ней может обрабатываться как полиамидный так и вискозный корд.
3.ЛПК-80-1800. . Включает три самостоятельных агрегата:
АПК – агрегат пропитки корда
АТК-– агрегат термообработки корда
АОК - агрегат обрезинивания корда
Указанные агрегаты могут работать как самостоятельно так в одном потоке. Скорость обрезинивания составляет 40-80 м/мин.
Читайте также: