Каучук

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.

Виды

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.

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.

Из чего делают шины

Легким ответом на данный вопрос, конечно, будет то, что шины изготавливаются из резины. Но не интересно ли вам узнать, что же это – резина? Из чего она состоит? Как ее производят? Давайте разберем эту тему более подробно.

Виды резины

Авторезина может быть двух видов в зависимости от того, какой каучук использовался в ее производстве: натуральный или синтетического происхождения. Конечно, те шины, которые представлены в большинстве салонов именно синтетические. Качество их не хуже той резины, что производится из натурального каучука, а вот стоимость в разы ниже.

Что такое натуральный каучук?

Каучук – это природный ресурс, происхождению которого мы благодарны каучуковым деревьям, знакомым европейцам с 16 века. Среди них самые «популярные» — «кастилья», которую срубают, чтобы добыть этот важный ресурс, а также «гевея». На дереве «гевея», достигающем 40-50 метров в длину, делают насечки, из которых сочится натуральный каучук.

Другие элементы состава шин

Технический углерод, а другими словами «сажа», составляет 30% от общего объема раствора. Сажа в данной смеси выступает в роли связующего звена всех компонентов. Благодаря ей покрышки остаются прочными и выносливыми к различным нагрузкам долгое время. С повышением стоимости технического углерода некоторые производители переходят на кремниевую кислоту, которая является более выгодной альтернативой. Конечно, они имеют разницу не только в цене, но и в качестве, а если точнее, кремниевая кислота больше подвержена износу, но придает резине лучшее сцепление с дорожным покрытием.

Изоляционный материал, а точнее компаунд, изготавливается с добавлением масел и смол, которые смягчают резину. Это достаточно актуально при производстве зимних шин.

Что же выбирают производители?

При выборе шин не стоит полагаться на одну лишь рекламу с информацией о том, что в составе резины имеется кремниевая кислота или крахмал кукурузы. Качество покрышек зависит от оптимального исполнения, рецепта, оборудования, которым обладает создатель шин. С одним и тем же составом технические характеристики колес могут сильно отличаться друг от друга. У каждого производителя есть тот показатель, на который он ориентируется в момент изготовления резины. Это могут быть скоростные характеристики, долголетие резины или сцепление с дорогой. И уже от этих параметров будет зависеть качество и стоимость покрышек.

Компоненты сырой резины

Для получения сырой резины требуется использование натурального или искусственного каучука. При его нагреве до 50 градусов каучук становится мягким и податливым и именно в таком состоянии его перемешивают с другими компонентами. Эти компоненты и обеспечивают резине заданные технические свойства.

В состав сырой резины входят следующие группы материалов

Каждое вещество из этих групп оказывает на готовое изделие определенное влияние. Например, оксид цинка относят к ускорителям (катализаторам). Это вещество обеспечивает быстрое взаимодействие всех ингредиентов, соответственно процесс получения готового изделия ускоряется.

Оксид цинка для сырой резины

После того как смесь из сырой резины получена, начинается процесс ее старения. То есть она теряет некоторые свои свойства, например, эластичность. Такой процесс называют скорчингом. Для замедления этого процесса в состав сырой резины вводят специальные вещества антиокислители.

Такие компоненты, как мел, сажа и некоторые другие существенно повышают прочностные характеристики готовых изделий. Использование сторонних компонентов не только повышает эксплуатационные характеристики, но и приводит к снижению стоимости готового изделия. Все дело в том, что наличие дополнительных ингредиентов приводит к снижению объема натурального каучука. Пластификаторы, добавляемые к синтетическому каучуку, повышают износостойкость резины.

Использование целых шин

Изношенные шины применяются для устройства искусственных рифов, служащих местом обитания рыб и устриц. Фирмой «Гудьир» в 1970 г. у берегов Австралии был создан искусственный риф из 15 тыс. шин. Рифы созданы у берегов Флориды из 215 тыс. шин; Новой Зеландии, Ямайки, Греции, Японии и др. Загрязнение морской воды при этом не происходит. Около 200 искусственных нерестилищ из изношенных шин создано в Германии.

Согласно разработке фирмы «Органикой» (Германия), при создании звукоизолирующих ограждений вдоль автострад у шин удаляют одну боковину, после чего их соединяют и заполняют землей. В результате образуется наклонный спуск, который можно озеленить. Такая конструкция поглощает звук и одновременно служит барьером безопасности. Для изготовления такого барьера требуется 5 тыс. шин на 100 погонных метров.

Корд и другие текстильные материалы

Основным материалом является корд, из которого изготовляют каркас покрышек.

Корд — это безуточная ткань, нити которой свиты из 2—3 и более тонких нитей-стренг. В свою очередь каждая стренга свита из 1—5 нитей пряжи. Каждая нить пряжи скручена из волокон.

Такая структура нитей придает каркасу, сделанному из корда, высокую работоспособность при восприятии им значительных динамических нагрузок и знакопеременных деформаций. Для производства шин в настоящее время применяют два типа кордов — синтетический (вискозный) и полиамидный (капроновый).

Вискозный корд пришел на смену ранее применявшемуся хлопчатобумажному. По сравнению с хлопчатобумажным вискозный корд обладает большей прочностью при меньшей толщине нитей и в то же время имеет меньшую стоимость. Однако он очень гигроскопичен, причем увеличение влажности значительно снижает его прочность.

Вискозный корд применяется в шинах для дорожных мотоциклов.

Спортивные шины, работающие в более жестких условиях, чем дорожные — при очень высоких скоростях движения, значительных динамических нагрузках, больших деформациях и т.п., изготовляют из капронового корда.

Капроновый корд обладает большей, чем вискозный, разрывной и усталостной прочностью, малым весом, большими удлинениями. Поэтому шины из капронового корда легче, прочнее, лучше сопротивляются воздействию сосредоточенных и динамических нагрузок (т. е. меньше подвержены пробоям и разрывам).

Применение капронового корда в шинах позволяет снизить слойность каркаса (с четырех до двух) при сохранении запаса прочности и улучшении эксплуатационных характеристик шин.

Кроме корда при изготовлений шин для улучшения монолитности бортовых колец применяют (для их обертки) хлопчатобумажную ткань квадратного плетения — бязь.

Виды резины

По твердости выделяют три основные ее группы:

• мягкая — латекс;
• средняя;
• твердая — эбонит.

Природный компонент обладает лучшими эксплуатационными качествами, поэтому шины для автомобилей делают из натурального каучука. На небольших предприятиях изготовление резины предусматривает более дешевый синтетический материал.

Латекс идет на изготовление перчаток, игрушек, различных изоляционных материалов, непромокаемой одежды, подошвы для обуви. Резина средней плотности широко применяется в быту и на производстве. Это всевозможные прокладки в кранах, коврики, муфты в автомобилях и механизмах. Из эбонита вытачивают детали, от которых требуется высокая твердость и устойчивость к истиранию. Это элементы подшипников, колес, втулок.

Технология производства авторезины

Летняя резина отличается от зимней авторезины количеством и качеством, входящего в ее состав каучука. Чтоб сделать летние автошины, необходим каучук ненатурального происхождения. Он обеспечивает жесткость автопокрышкам. Натуральное сырье наоборот смягчает резину, поэтому его используют в зимних шинах. Присутствие натурального каучука позволяет зимним покрышкам не «дубеть» при очень низких температурах.

Сок каучуковых деревьев собирают, затем помещают его в большие чаны, наполненные кислотой на 10 и более часов. Такая технология позволяет сырью затвердеть и в результате получается латекс. Из полученного латекса убирают излишнюю влагу и пропускают его через специальные валы, для образования широкой ленты. Указанная лента с помощью специальных ножей измельчается, в итоге получается легкая воздушная масса, которую с помощью обжига в специальных печах преобразуют в эластичные блоки.

Указанные блоки помещают в специальный котел, в который производителем добавляются дополнительные элементы с учетом четких пропорций для придания резине определенных качественных характеристик. Этот «коктейль», состоящий из каучука и химических элементов нагревается и превращается в резину. Разогретую смесь раскатывают специальными валами в полосы определенной толщины, затем охлаждают.

Повышенный износ шин

Износ шин зависит от целого ряда факторов, однако есть два типичных фактора, связанных с системой рулевого управления. Неправильно отрегулированное схождение или расхождение приводит к быстрому и интенсивному износу протектора, одинаковому на двух передних шинах. Износ этого типа называют “пилообразным”.

Если острые края секций проектора обращены внутрь, к центру автомобиля, это указывает на повышенное схождение колес. Если острые кромки обращены наружу, это указывает на повышенное отрицательное схождение (расхождение).

Если неправильно отрегулирован развал колес, возникает показанный угловой износ протектора. Например, при наличии повышенного отрицательного развала колес шина изнашивается на внутренней стороне.

Если развал колес на двух сторонах автомобиля неодинаков, возникает боковой увод к той стороне, на которой положительный развал больше. В большинстве переднеприводных автомобилей развал колес не регулируется, и неисправные (изношенные или поврежденные) элементы следует заменять.

Своевременное обслуживание ходовой части автомобиля и контроль минимально допустимой глубины протектора обеспечивают безопасное дорожное движение

Не забывайте про важность периодической проверки колес, и удачи Вам на дорогах

Сделай репост – выиграй ноутбук!

Каждого 1 и 15 числа iBook.pro разыгрывает подарки.

• Нажми на одну из кнопок соц. сетей
• Получи персональный купон
• Выиграй ноутбук LENOVO или HP

—> LENOVO или HP от 40-50 т.р., 8-16ГБ DDR4, SSD, экран 15.6″, Windows 10

Физические методы переработки шин

В настоящее время все большее значение приобретает направление использования отходов в виде дисперсных материалов. Наиболее полно первоначальная структура и свойства каучука и других полимеров, содержащихся в отходах, сохраняются при механическом измельчении.

Ниже представлена классификация имеющихся в настоящее время способов измельчения вторичных шин.

Способы измельчения шин:

• По температуре измельчения: при положительных температурах, при отрицательных температурах.
• По механическому воздействию: ударом, истиранием, сжатием, сжатием со сдвигом, резанием.

Согласно данной классификации рассмотрим следующие технологии наиболее применимые в мировой практике:

Механическая переработка шин

В настоящее время этот метод переработки шин наиболее распространён – в мире насчитывается несколько десятков производителей подобного оборудования. Переработка автопокрышек на таком оборудовании обычно состоят из вырезания бортовых колец, грубого дробления шин на фрагменты, отслоения корда и тонкого измельчения резины.

В основу технологии переработки заложено механическое измельчение шин до небольших кусков с последующим механическим отделением металлического и текстильного корда, основанном на принципе «повышения хрупкости» резины при высоких скоростях соударений, и получение тонкодисперсных резиновых порошков размером до 0,2 мм путем экструзионного измельчения полученной резиновой крошки

Полученная крошка применяется при строительстве дорог и добавляется в неответственные резиновые изделия, но ввиду того, что она имеет посторонние включения, особым спросом не пользуется. Сам процесс получения крошки очень энергоёмкий, а оборудование подвержено быстрому износу и имеет высокую стоимость.

Бародеструкционная технология переработки шин

Технология основана на явлении «псевдосжижения» резины при высоких давлениях и истечении её через отверстия специальной камеры. Резина и текстильный корд при этом отделяются от металлического корда и бортовых колец, измельчаются и выходят из отверстий в виде первичной резино-тканевой крошки, которая подвергается дальнейшей переработке: доизмельчению и сепарации. Металлокорд извлекается из камеры в виде спрессованного брикета.

Опыт эксплуатации различных типов оборудования показывает, что измельчение при положительных температурах является наименее энергоёмким процессом.

Переработка целых шин при положительных температурах требует применения оборудования с износостойкими режущими элементами и многостадийной очистки резиновой крошки от металла и текстильного корда. Опыт эксплуатации различных типов оборудования показывает, что измельчение при положительных температурах является на менее энергоёмким процессом.

Переработка шин с применением криогенных технологий

При низкотемпературной обработке изношенных шин дробление производится при температурах -60 град.С … -90 град.С , когда резина находится, в псевдохрупком состоянии. Результаты экспериментов показали, что дробление при низких температурах значительно уменьшает энергозатраты на дробление, улучшает отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резины.

Во всех известных установках для охлаждения резины используется жидкий азот. Но сложность его доставки, хранения, высокая стоимость и высокие энергозатраты на его производство являются основными причинами, сдерживающими в настоящее время внедрение низкотемпературной технологии. Для получения температур в диапазоне -80 град. С … -120 град. С более эффективными являются турбохолодильные машины. В этом диапазоне температур применение турбохолодильных машин позволяет снизить себестоимость получения холода в 3-4 раза, а удельные энергозатраты в 2-3 раза по сравнению с применением жидкого азота.

Криогенный процесс позволяет разделять композит покрышки на составные компоненты – резину, металл и текстиль. Однако, для охлаждения резины требуется либо дорогостоящий азот, либо достаточно дорогая и энергоемкая система получения и очистки холодного воздуха, специальная холодильная камера для заморозки кусков покрышки, что существенно повышает стоимость установки, эксплуатационные издержки и, естественно, себестоимость получаемой крошки. В результате измельчения при низких температурах крошка приобретает гладкую поверхность, что ухудшаетеё совместимость с другими полимерами, и в первую очередь, с каучуками.

Разновидности системы RunFlat

• Усиление каркаса/боковины. Самый распространенный тип покрышек ранфлет. Укрепленные с помощью специальных ребер каркас, боковина и бортовое кольцо из термостойкой резины не позволяют проколотой шине проседать и обеспечивают достаточное сцепление с дорожным полотном;
• Опорное кольцо. Это стандартные по конструкции покрышки, но с эластичным поддерживающим кольцом на ободе. Когда шина спускается, автомобиль опирается на него и может проехать еще несколько десятков километров;
• «Самолечащая» конструкция. У таких покрышек внутри есть дополнительный слой из материала со свойствами герметика. Он затягивает небольшой порез или прокол, благодаря чему шина сохраняет объем и форму.

Состав определяет и свойства обоих соединений

Каучук по своим химическим свойствам в воде, ацетоне не растворяется. При комнатной температуре взаимодействует с кислородом и начинает «стареть» — терять прочность и эластичность. При температуре свыше 2000С разлагается.

Так как резина, это «модифицированный» каучук, то она лишена его слабых мест. При выпуске, при помощи «добавок» ее наделяют нужными свойствами:

• Стойкостью к действию кислот.
• Устойчивостью к агрессивным внешним условия.
• Стойкость к действию сильных окислителей, в том числе и озона.
• Устойчивость против высоких температур и т.п.

Резина – это «сшитое» высокомолекулярное соединение, оно способно распрямляться под действием внешних сил и возвращаться в исходное состояние. Макромолекулы резины не способны к кристаллизации, не плавятся при повышении температуры. Таким образом, резина – это более универсальный материал, чем каучук. Но это и логично. Каучук – сырье для получения резины, он является основой, позволяющий получить материал с запланированными свойствами.

Каучук и резина, основные определения

Каучук – высокомолекулярное соединение, в его основе лежат диеновые углеводороды. Существует природный и синтетический каучук.

Уже в конце 15 века в северной Америке был известен каучук. Индейцы, которых многие принимают за дикарей, использовали его для изготовления обуви и посуды, а добывали его из сока растений гевей. Выделяемую из дерева жидкость они называли «слезы дерева».

Европейцы же узнали о каучуке только после открытия Америки. И лишь спустя столетия, в1823 году его начали использовать для изготовления водонепроницаемой одежды, ткань пропитывали жидким каучуком, и она приобретала водоотталкивающие свойства.

Через несколько лет после первого опыта использования каучука, были более полно изучены его свойства и возникла идея применять, как сырье для получения резины.

Процесс перевода каучука в резину называют вулканизацией. В результате протекания данного технологического процесса происходит взаимодействие каучуков с вулканизирующим реагентом. В результате чего происходит «сшивание» молекул каучука в единую структуру, напоминающую сетку.

Резина – высокоэластичный полимер, получаемый вулканизацией натурального или синтетического каучука.

Горячая вулканизация

Технология такой вулканизации выглядит следующим образом. К отформованной из сырого каучука добавляют определенное количество серы и специальных добавок. Как правило, объем серы должен лежать в диапазоне 5 – 10% конечная цифра определяется исходя из предназначения и твердости будущей детали. Кроме серы, добавляют так называемый роговой каучук (эбонит), содержащий 20 – 50% серы. На следующем этапе происходит формование заготовок из полученного материала и их нагрев, т.е. вулканизация.

Нагрев проводят различными методами. Заготовки помещают в металлические формы или закатывают в ткань. Полученные конструкции укладывают в печь разогретую до 130 – 140 градусов Цельсия. В целях повышения эффективности вулканизации в печи может быть создано избыточное давление.

После вулканизации каучука

Сформированные заготовки могут быть уложены в автоклав, в котором находиться перегретый водяной пар. Либо их помещают в нагреваемый пресс. По сути, этот метод наиболее распространен на практике.

Свойства каучука прошедшего вулканизацию зависят от множества условий. Именно поэтому вулканизацию относят к самым сложным операциям, применяемым в производстве резины. Кроме того, немаловажную роль играет и качество сырья и метод его предварительной обработки. Нельзя забывать и об объеме добавляемой серы, температуры, продолжительность и метод вулканизации. В конце концов, на свойства готового продукта оказывает и наличие примесей разного происхождения. Действительно наличие многих примесей позволяет выполнить правильную вулканизацию.

В последние годы в резиновой промышленности стали использовать ускорители. Эти вещества добавленные в каучуковую смесь ускоряют протекающие процессы, снижают энергозатраты, другими словами эти добавки оптимизируют обработку заготовки.

При реализации горячей вулканизации на воздухе необходимо присутствие свинцовой окиси, кроме того может потребоваться присутствие свинцовых солей в купе с органическими кислотами или с соединениями которые содержат кислотные гидроокислы.

В качестве ускорителей применяют такие вещества как:

• тиурамидсульфид;
• ксантогенаты;
• меркаптобензотиазол.

Вулканизация, проводимая под воздействием водяного пара может существенно сократиться если использовать такие химические вещества, как щелочи: Са(ОН)2, MgO, NaOH, КОН, или соли Na2CО3, Na2CS3. Кроме того, ускорению процессов поспособствуют соли калия.

Существуют и органические ускорители, это амина, и целая группа соединений, которые не входят в какую-либо группу. Например, это производные от таких веществ как амины, аммиак и ряд других.

На производстве чаще всего применяют дифенилгуанидин, гексаметилентетрамин и многие другие. Не редки случаи, когда для усиления активности ускорителей используют окись цинка.

Кроме добавок и ускорителей не последнюю роль играет и окружающая среда. К примеру, наличие атмосферного воздуха создает неблагоприятные условия для проведения вулканизации при стандартном давлении. Кроме воздуха, отрицательное воздействие оказывают угольный ангидрид и азот. Между тем, аммиак или сероводород оказывают положительной воздействие на процесс вулканизации.

Процедура вулканизации придает каучуку новые свойства и модифицирует существующие. В частности, улучшается его эластичность и пр. контролировать процесс вулканизации можно контролировать, постоянно замеряя изменяемые свойства. Как правило, для этого используют определение усилия на разрыв и растяжение на разрыв. Но эти метод контроля не отличаются точностью и его не применяют.

Домашнее изготовление сырой резины

Каучук, особенно искусственный, для вымешивания требует больших усилий. Мять его руками, как тесто, у человека недостаточно сил. Для этого делается специальное приспособление. Перемешивание с добавками — трудоемкий и длительный процесс. Вещества с различной дисперсностью, удельным весом и физическим состоянием надо превратить в однородную массу.

Готовится сырая резина своими руками в машине со шнековыми валами. Винтовые выступы перетирают все, что заложено в емкость, и перемешивают. Скорость изготовления зависит от количества валов. Дома обычно он один, и надо много времени на доведение смеси до нужного состояния.

Для формовки в листы и полосы достаточно двух валов, один из которых перемещается, изменяя размер зазора, следовательно, и толщину готовой сырой резины. Масса закладывается в накопитель и поступает на формовку. При деформации она остывает и теряет способность течь, становится прочной на разрыв.

Оборудование для домашней мастерской можно приобрести в магазине или сделать самостоятельно. За образцы взять технику, имеющуюся на кухне. Двигатель подойдет от поломанной стиралки или любой другой машины. Ремни и шкивы автомобильные.

Статический коэффициент трения

Когда сила, например, движущая сила, передается в контактной зоне катящегося колеса, между шиной и поверхностью дороги возникает относительное движение или проскальзывание. Наличие проскальзывания означает, что расстояние, преодолеваемое автомобилем, меньше расстояния, соответствующего окружности качения шины.

Скольжение выражается в процентах. Это разница между расстоянием, которое прошло бы катящееся колесо без передачи усилия, и фактическим пройденным расстоянием с передачей усилия. При торможении с заблокированными колесами скольжение составляет 100%. Скольжение изменяется под влиянием следующих факторов:

• Движущая сила или сила торможения
• Боковая реактивная сила при повороте
• Статический коэффициент трения шины и дорожного покрытия.

Статический коэффициент трения зависит от характера дорожного покрытия (бетон, асфальт или булыжная мостовая), от состояния дороги (сухая или влажная) и от характеристик шины.