Технология пневматических шин

Выпуск протекторных лент осуществляют профилированием на каландре или в червячном прессе с головкой, в которой профильная планка заменена мундштуком и дорном с кольцевым отверстием между ними, а выходящая из него резиновая трубка разрезается ножом по длине в двух местах. В результате этого получают две протекторные ленты, которые через приёмный транспортёр подают на установку промазки внутренней стороны клеем, а иногда и наружной - твёрдой "сажевой" смазкой в виде брикета, далее - на сушильный транспортёр и в ванну с холодной водой (15-20^оС). После охлаждения ленты обдувают сжатым воздухом, измеряют толщину роликовыми калибромерами и закатывают в прокладку на катушки со скоростью 12-20м/мин или разрезают на отборочном транспортёре плоским ножом на заготовки заданной длины и укладывают в книжки-тележки с тканевыми прокладками.

Протекторы двухцветных велошин изготавливают на агрегате 621.071 из двух червячных машин МЧХВ-90 с малой вытяжкой и равномерной закаткой ленты в прокладочное полотно (табл.3.32). Машина с косой щелевой головкой для беговой части протектора установлена на 100мм выше машины с прямой щелевой головкой для боковин с подканавочным слоем. По выходе из головки беговая часть протектора ложится на боковины с подканавочным слоем, а при дальнейшем движении по ленте приёмного транспортёра они дублируются. Система точного регулирования размеров резиновых заготовок малого сечения позволяет сравнивать цифровой сигнал на контрольном блоке с его заданным значением и в случае отклонения корректировать двигателем шагового типа.

Таблица 3.32.

Технические характеристики агрегата 621.071

Цветные велопротекторы изготавливают на агрегате ИТ.3370.00.000 из двух четырёхвалковых синхронно работающих каландров с длиной валков 600мм и диаметром 200мм при 50-60^оС со скоростью 12-15м/мин (табл.3.33). На первом каландре выпускают три ручья беговой части протектора с помощью профильных канавок в съёмной "скорлупе", а на втором - подканавочный слой с боковинами из цветной резиновой смеси и дублируют его с разрезанными лентами беговой части. На транспортёре происходит их окончательное дублирование с помощью дублировочного устройства, после чего ленту охлаждают воздухом, закатывают с прокладочным полотном в катушки 60-70м и выдерживают не менее 30мин. Каландрование позволяет по сравнению со шприцеванием получить чистые тонкие заготовки более точных размеров.

Таблица 3.33.

Технические характеристики агрегата ИТ 3370.00.000

Одностороннее обрезинивание велотреда проводят при температуре валков каландра 80-100^оС со скоростью 22,5м/мин и наматывают в прокладку, в России обрезинивают и с двух сторон со скоростью 30-40м/мин на Г-образном 4-валковом каландре. Для сборки методом навивки велотред раскраивают на закройно-механическом приспособлении вдоль нитей основы на ленточки заданной ширины и длины в зависимости от размера покрышки, чтобы при заданном угле наложения навивалось целое число витков. На специальном станке ленточки наматывают на шпули, а концы срезают механическим ножом под углом 45^о. Для сборки из уширенных слоёв велотред раскраивают под углом 45-47^о на полосы шириной 150-260мм или (для трёх покрышек) 480-780мм на ДРА-180-01, стыкуют и закатывают на шпули (катушки) по 120-140м.

Бортовые велокольца изготовляют методами пайки или электроконтактной сварки. По первому методу концы проволоки закрепляют в электропаечном аппарате (производительность 320шт/ч) специальной муфтой из стальной ленты и спаивают латунью в течение 5с при 900^оС. Затем стык зачищают, протравливают в ванне соляной кислотой, промывают чистой водой и высушивают над электропечью. По второму методу концы проволоки обжимают с усилием 6-8Н и сваривают в автомате АВ-624 за 0,4-0,6с под напряжением 1,9В при 1250^оС, затем идут процессы остывания участка сварки в течение 3-4с до 500^оС и отпуска в течение 5,5с под напряжением 1,1В, и кольцо вынимается из электродов. Контроль бортового кольца по диаметру производят на специальном станке, закладывая в канавку полудисков так, чтобы место сварки было на стыке полудисков. Под действием сжатого воздуха 0,3МПа кольцо вытягивается, индикатором фиксируется его отклонение, которое должно быть не более 0,15мм. Изоляцию бортовых велоколец осуществляют на полуавтомате ПИВ-624 с двумя барабанами: приводным 17, на который накладывают конец ленты велотреда со сменной катушки 8, и натяжным 4 с пневмоцилиндром 2 (рис.3.72). На барабаны надевают бортовые кольца 21, а в пневмоцилиндр 2 подают воздух, под действием которого шток отводит натяжной барабан влево, и кольца натягиваются, прижимая ленту велотреда к приводному барабану. После проверки расположения колец в канавках приводного барабана и положения ленты велотреда подают воздух 0,4-0,5МПа в пневмоцилиндры 10 и 20 ножевой головки 11 и формующей каретки. Когда ножи головки 11 и сошники 18 формующей каретки придвинутся вплотную к приводному барабану, включаются электродвигатели 13 и 15, и лента велотреда разрезается на полосы шириной 14мм, которые обёртывают проволочные кольца с помощью сошников 18 и окончательно прикатываются роликом 19.

Рис.3.72. Кинематическая схема изоляции велоколец на полуавтомате ПИВ-624 (а) и схемы операций надевания колец (б), заправки катушки с велотредом (в), натяжения колец (г), резки велотреда и изоляции колец (д): 1-ползун; 2,10,20-пневмоцилиндры; 3-стопор, 4-натяжной барабан; 5,6,9,12-шкивы, 7-подшипник, 8-катушка с велотредом, 11-ножевая головка; 13,15-электродвигатели, 14-редуктор, 16-прижимной ролик, 17-приводной барабан, 18-сошник, 19-прикаточный ролик, 21-велокольцо.

Полуавтомат ПИВ-624 характеризуется наибольшей производитель-ностью, позволяет изолировать одновременно до шести колец (табл.3.34).

Таблица 3.34.

Технические характеристики машин для изготовления и изоляции бортовых колец

Сборка покрышек методом навивки обрезиненной ленты велотреда по спирали вокруг параллельно натянутых бортовых колец осуществляется на станке 1427703 с двумя барабанами (рис.3.73). На приводной 9 и натяжной 12 барабаны через щель 11 в зубчатом колесе 3 надевают два бортовых кольца 10, располагая их по направляющим канавкам приводного барабана, и натягивают, перемещая каретку с натяжным барабаном пневмоцилиндром 1. Со шпули 4 снизу под углом 45-47^о подводят полоску велотреда 5 шириной 100-141мм в зависимости от размера покрышки и загибают её конец на кольце. При включении станка вращаются приводной барабан с бортовыми кольцами и зубчатое колесо, заставляющее шпулю делать 11-14 обмоток вокруг колец до образования двухслойного каркаса, на который затем накладывают и стыкуют протектор и прикатывают роликами под давлением сжатого воздуха 0,3-0,5МПа.

Рис.3.73. Схема сборки велопокрышек методом навивки на станке 1427703: 1-пневмоцилиндр, 2-каретка, 3-разрезное зубчатое колесо, 4-шпуля, 5-велотред; 6,8-ролики, 7-протектор, 9-приводной барабан, 10-бортовые кольца, 11-щель, 12-натяжной барабан.

Сборка покрышек из уширенных слоёв осуществляется наложением широких слоёв велотреда на сжатый многоместный сборочный барабан 5 с приводом 9 и стыковкой их, затем с помощью особого устройства 2 в шаблон 3 устанавливают крылья (рис.3.74). Барабан разжимается, и производится посадка крыльев в его канавки с помощью пневмопривода 4, затем трубчатая заготовка разрезается ножами 10 на три-четыре браслета, сектора поднимаются и заворачивают кромки браслетов на крылья одновременно с каждой стороны покрышек. После этого на каркасы накладывают и стыкуют протекторы. Прикатка деталей осуществляется в процессе сборки прикаточными устройствами, съём собранных покрышек - при сжатом состоянии барабана.

Рис.3.74. Общий вид сборочного станка СПК-15: 1-рама, 2-устройство для заправки крыльев в шаблон, 3-шаблон, 4-пневмопровод, 5-многоместный сборочный барабан, 6-подшипник опорный, 7-вал сборочного барабана, 8-станина, 9-привод вращения барабана.

Сборочные станки СПК-15 и СПК-17 позволяют осуществлять одновременную сборку трёх и четырёх покрышек соответственно (табл.3.35), а по сравнению с методом навивки - существенно механизировать процесс, повысить производительность и сэкономить расход ткани и резиновых смесей. Процесс сборки может осуществляться наложением закроенного под углом и сдублированного с протектором велотреда на бортовые кольца, а заворот кромок под крылья - одновременно с наложением слоя. Таким образом, сборка покрышек превращается в наложение и отрезание от рулона ленты велотреда с протектором, а качество улучшается за счёт дублирования горячего протектора с велотредом непосредственно на агрегате без шероховки и промазки клеем.

Таблица 3.35.

Технические характеристики станков для сборки велопокрышек

Формование покрышек перед вулканизацией в прессах проводят в форматоре (экспендере), укладывая на его раздвижные секторы и равномерно расправляя по ним. Разводящиеся сжатым воздухом секторы форматора вытягивают каркас покрышки по беговой части, внутрь её закладывают горячую предварительно промазанную мыльным раствором варочную камеру и выправляют её борта по сердечнику камеры. Покрышки с вложенными в их полости варочными камерами, пропудренные снаружи тальком, закладывают в прессформы вулканизационного пресса без перекоса, чтобы избежать зажима бортов, варочные камеры присоединяют к воздушной линии, и пресс закрывают.

Вулканизация велопокрышек в двухэтажном прессе длится 6-7мин при 170^оС и давлении воздуха 1,5МПа, после чего выпускают воздух из варочной камеры, пресс автоматически открывается, и из него вынимают покрышки, а из покрышек - варочные камеры и направляют на стол для промазки. Обогрев формы пресса - электрический с автоматической регулировкой и регистрацией температуры, потребляемая мощность - 12,5кВт, производительность - 110шт/8ч, размеры пресса - 1540х1090х1390мм и масса пресса - 2,3т.

Вулканизация велопокрышек в форматорах-вулканизаторах, как и автопокрышек, проходит через формование на диафрагме, собственно вулканизацию и выемку диафрагмы из покрышки. Обогрев четырёх форм высотой до 55мм, и диаметром до 720мм форматора-вулканизатора 05807/Р1 - электрический с автоматической регулировкой температуры до 250^оС, производительность - 500шт/ч, потребляемая мощность - 30,2кВт, габаритные размеры - 1755х1900х2375мм. Применение диафрагмы вместо варочной камеры позволило интенсифицировать режим вулканизации, совместить операции предварительного формования и вулканизации. Вулканизованные покрышки подвесным конвейером транспортируют на участок заключительных операций. На станке СПП-18 в течение 4-5с обрезаются выпрессовки по беговой дорожке и бортам, далее покрышки тщательно осматривают и разбраковывают.

Велосипедные камеры изготовляют на отечественных заводах формовым методом, имеющим ряд преимуществ перед дорновым, который применялся ранее, - отсутствие стыка, более высокая прочность, лучший товарный вид и высокий технический уровень производства. Отпадает необходимость в трудоёмких ручных операциях надевания камерной трубки на дорн, бинтовки и укладки дорнов на тележки, съёма вулканизованных трубок с дорнов, подрезки и шероховки концов камер и промазки их клеем. Рукав камеры с толщиной стенок около 1мм шприцуют на велокамерном агрегате из резиновой смеси, предварительно очищенной на червячном прессе и разогретой на вальцах, со скоростью 10-20м/мин, охлаждают в ванне и обдувают воздухом. Далее идут операции смазки клеем участков под вентили, сушки клея, наклейки вентиля, прессовки и прикатки пятки, опудривания и резки на заготовки заданной длины и стыковки заготовок на стыковочных станках после окончательной подрезки. Веловентиля очищают партиями по 300шт в течение 5мин на ультразвуковой установке и обрезинивают 10-15мин при 160-170^оС на гидравлических прессах, затем пятки шерохуют и промазывают клеем со стороны камеры и подают на велокамерный агрегат. Стыковочный станок одновременно стыкует 4-5 камер в течение 25с при температуре ножей 160-170^оС и давлении воздуха в рабочих цилиндрах не менее 0,6МПа. Для предупреждения вытягивания стыкованные камеры укладывают на подвески конвейера так, чтобы 1/3 окружности была на сферической части подвески, а остальная - на поддоне, и держат на них не более одного часа. За это время они должны быть поданы на участок вулканизации, поддуты на шаблонах и пропудрены тальком.

Вулканизацию велокамер проводят в механических четырёхэтажных прессах, позволяющих последовательно перезаряжать одну форму при продолжающемся процессе в других. В сырую велокамеру подают сжатый воздух давлением 0,3-0,45 МПа и вулканизуют 3,5-5,5 мин при 160-189^оС. Производительность - в зависимости от режима вулканизации 25-40 шт/ч. После вулканизации велокамеры подвесным конвейером подают на участок заключительных операций: внутрь корпуса вентиля вставляют золотник, камеру поддувают воздухом, на станке навинчивают колпачок и начинают проверку по видовым дефектам и на герметичность. Готовые велокамеры поступают на комплектование с велопокрышками, где вентиль обёртывают бумагой, а поверх бумаги надевают резиновое кольцо. Комплектуют велошины строго по сортам: покрышку первого сорта комплектуют с камерами этого же сорта, но допускается комплектование покрышек второго сорта с камерами первого сорта, далее связывают в пачки по 10 шт и в таком виде направляют потребителю.

Велоободные ленты получают из ленты резиновой смеси шириной 315-320 мм с трёхвалкового каландра при скорости 13-14 м/мин: раскраивают по длине, заготовки пропудривают, концы промазывают клеем и стыкуют в браслеты, которые надевают на диафрагмы пресс-форматоров, смазанные антиадгезивом. В процессе вулканизации браслеты разрезаются на 15 лент шириной по 19-20мм ножами по всей высоте прессформ, а после вулканизации в них пробиваются отверстия для прохода вентиля велокамеры.

Технология спортивных велошин включает процессы профилирования протекторов из очищенной смеси на велопротекторном агрегате, изготовления и дублирования слоёв каркаса на навивочно-промазочном агрегате, изготовления дорновым способом и вулканизации камер, сборки и вулканизации шин. Готовые протекторы на книжках-тележках транспортируют на участок сборки. Слои каркаса изготавливают методом навивки одиночной нити хлопка или шёлка на скалки и промазки резиновым клеем при производительности агрегата - 36 шт/ч. Каркас изготавливают дублированием слоёв нитей, раскроенных под углом 45^о на рабочем столе так, чтобы нити пересекались под углом 90^о. Концы слоёв стыкуют в браслет, который разрезают по ширине на два. Затем на свободно вращающемся барабане станка кромки каркаса три раза промазывают клеем с одной стороны, а после снятия с барабана - складывают по ширине и на сверлильном станке в месте сложения пробивают отверстие. На плоский барабан наматывают киперную тесьму, дважды промазывают её клеем, сушат и передают на сборку. Рукава камер вулканизуют в котле 10-12 мин при 143^оС, после их стыковки стык камеры опрессовывают на станке и 5-6 мин подвулканизовывают при 143^оС, а после 40 мин охлаждения ездовую камеру поддувают сжатым воздухом и выдерживают не менее 2 ч.

Сборку спортивных велошин осуществляют на специальном станке, на барабан которого надевают промазанный и просушенный каркас, затем строго по центру - вентилем вверх отжатую ездовую камеру. На одном конце киперной тесьмы в 10 мм от кромки ножницами прорезают отверстие и в него вставляют вентиль камеры, а тесьму накладывают на камеру. В 10 мм от другого конца тесьмы делают продольный разрез 20-25 мм, в него вставляют и продевают через отверстия в кромках каркаса вентиль камеры, а края каркаса завёртывают на камеру, состыковывают внахлёстку, и стык прикатывают роликом. По центру стыка каркаса накладывают промазанную киперную тесьму, на втором её конце прорезают отверстие, куда вставляют вентиль, и тесьму прикатывают роликом. Заготовку перевёртывают на барабане вентилем вниз, при необходимости на заготовку накладывают брекер после его пропитки и промазки клеем, протектор накладывают на брекер строго по центру шины. Затем соединяют встык концы протектора, прикатывают его, и собранную заготовку подают на вулканизацию, где её надевают на шаблон и на 1,5 мин поддувают сжатым воздухом.

Вулканизацию спортивных велошин проводят в двухместных прессах с электрообогревом под давлением сжатого воздуха 0,75 МПа в ездовой камере, выполняющей роль варочной камеры, или в индивидуальных вулканизаторах при давлении воздуха в камере 0,5 МПа. После вулканизации шины разбраковывают, по 50 шт перевязывают шпагатом и упаковывают пачками в хлопчатобумажные чехлы.

3.5 Технологии восстановления шин и использование отходов

Восстановление шин является важным источником экономии нефти, точнее продуктов её переработки - каучуков, корда, техуглерода и ряда химикатов. По подсчётам специалистов, восстановление одной грузовой шины экономит 60-70 кг нефти, и на этом ежегодно сберегают её около 2млн м³ в США и 1,5 млн м³ - в Западной Европе. Во всех промышленно развитых странах создана разветвлённая сеть шиновосстановительных предприятий. Доля восстановленных в общем объёме грузовых шин, поставляемых на замену изношенных, составляет 60-80%, а легковых - 30-40%. Это значит, что одна восстановленная шина приходится на две легковые и на каждую грузовую, при этом к их качеству предъявляют те же требования что и к новым шинам.

Приёмка покрышек к восстановлению включает операции осмотра, маркировки по степени износа, мойки и сушки. Осмотр проводят для оценки пригодности шин к восстановлению на специальных станках, имеющих загрузочное и разгрузочное устройства, механизмы вращения покрышки, разведения бортов и выгибания каркаса. Одновременно удаляют гвозди, осколки и мелкие камни, определяют размеры наружных и сквозных повреждений. Пригодность каркасов к наложению нового протектора оценивают при тепловом контроле - шину нагревают 25мин горячим воздухом до 135^оС, и отслоения проявляются в виде вздутий. Шины с металлокордом проверяют лазерным анализатором, авиационные и высокоскоростные - с помощью рентгеноскопии, ультразвуковой дефектоскопии и лазерных лучей. Не подлежат восстановлению шины с признаками старения резины, деформированными бортами, кольцевым разрушением, изломом слоёв каркаса, полным или частичным износом корд-брекера, более пяти лет эксплуатации, более чем с двумя сквозными повреждениями каркаса, набухшие в нефтепродуктах или других жидкостях. Годные к восстановлению шины делят на два класса - первый без повреждений каркаса и второй с несколькими повреждениями брекера и каркаса, и маркируют краской с указанием способа ремонта. Мойку проводят капроновыми щётками в машинах, а сушку - воздухом при 70-80^оС или в терморадиационных сушилках.

Срезка старого протектора и шероховка поверхности - две стадии одной важнейшей операции подготовки чистой, свежей, текстурированной поверхности для наложения протекторной резины. Старый протектор удаляют на станках с частотой вращения фрезы 3600 мин^-1 и мощностью двигателя от 11 до 22 кВт. Шероховальные станки способны вести обработку покрышек по заданному профилю с помощью копировального устройства для получения симметричного профиля и оснащены бездиафрагменными патронами, пневмо-приводом разведения секторов и устройством для измерения диаметра покрышек. В отечественных универсальных станках 161.211 глубина резания изменяется величиной радиальной подачи шероховальной головки к покрышке с помощью электропривода, а скорость перемещения головки вдоль профиля покрышки - автоматически в обратной зависимости от глубины резания (потребляемой мощности). Автоматизированный станок для обработки легковых покрышек 161.201 оснащён двумя головками, которые начинают шероховку от центра беговой дорожки и затем разводятся в противоположные стороны вдоль профиля покрышки к плечам протектора. Шероховка производится за один проход без предварительной срезки, и каждая головка одновременно обрабатывает свою половину профиля, что сокращает вдвое время обработки. Хорошо зарекомендовала себя установка модели РМ-80 фирмы "Кольмани" (Германия) типа 0138 для снятия и шероховки протекторов покрышек с посадочным диаметром 14-24,5 дюйма с автоматическим переключением со срезки протектора на шероховку. Копиры для шероховки радиальных шин обеспечивают минимальное удаление резины в плечевой зоне и максимальное - по центру беговой дорожки без повреждения брекера, а прогиб каркаса устраняют с помощью жёсткой опоры-дорна, обеспечивающей высокую прецезионность. Радиальные шины ремонтируют тремя способами - без замены, с частичной и полной заменой брекера, при этом в среднем три раза, а авиационные шины выдерживают до 12 наложений нового протектора.

Обработку местных повреждений начинают на специальных станках с вырезания окисленных, загрязнённых, разрушенных и отслоившихся слоёв резины и корда и определения границ вырезки с целью увеличения площади сцепления с ремонтным материалом. Наружные несквозные повреждения резин вырезают наружным конусом под углом 45-60^о, сквозные более 12мм - разными способами (рис.3.75). Границы вырезки участков зависят от степени разрушения и выбранного способа ремонта и определяются по принципу минимального удаления неразрушенного материала шины. Проколы до 10 мм не вырезают, а обрабатывают шероховальным рашпилем или круглым напильником дрели. Вырезка наружным конусом (I) полнее сохраняет неповреждённую часть нитей каркаса, а внутренним (II,IV) и встречным (III) конусами вырезают, когда повреждения первых слоёв каркаса в полости покрышки больше её наружных повреждений. При комбинированном способе (V) повреждённый участок вырезают наружным конусом, а затем половину слоёв корда разрушенного каркаса - по рамке прямоугольными полосами для наложения заготовок невулканизованного корда такой же формы. При любом способе поверхность по месту вырезки должна быть ровной, без утолщений и выступающих концов нитей и кусков резины, а после вырезки её подвергают шероховке до полной очистки корда от каркасной резины и образования на нём пушистого ворса.

Рис.3.75. Схемы вырезки повреждённых участков шин: I-наружным конусом, II-внутренним конусом, III-встречным конусом, IV-видоизменённым внутренним конусом (сквозное повреждение), V-в рамку; 1-рисунок протектора, 2-подканавочный слой протектора, 3-брекер, 4-каркас; аб и вг-линии границ повреждений до вырезки; бд, гд, едж-линии среза.

Ремонт местних повреждений осуществляют по различным схемам качественными ремонтными материалами - правильно подобранными и точно раскроенными пластырями в виде цилиндрических, цельнопрофильных и многослойных пробок и наполнительными резиновыми смесями (рис.3.76). Подготовленные участки обкладывают изнутри прослоечной смесью калибром 0,9 мм с прикаткой роликом, затем заполняют с внутренней стороны соответствующей листовой смесью и прикатывают роликом каждый слой. Пластыри для наложения на ремонтируемые участки шины подбирают в зависимости от размера местного повреждения и количества слоёв в каркасе. Правило равенства количества слоёв корда в пластыре количеству вырезанных повреждённых слоёв каркаса на участке ремонта выполняется не всегда, так как с целью уменьшения дисбаланса и расхода материалов стремятся снижать слойность за счёт применения более прочного корда, чем в шине. Наложенный пластырь должен симметрично, без перекосов перекрывать вырез в каркасе ремонтируемого участка, направление нитей корда в его наружном слое - соответствовать направлению нитей корда в первом слое каркаса шины, а прикатку вести вдоль нитей основы во избежание их разряжения.

Рис.3.76. Схемы заделки участков, вырезанных способами встречного (I), видоизменённого внутреннего (II), внутреннего (III) и наружного (IV) конуса и в рамку (V): а-протектор, б-каркас, в-брекер, г-протекторная смесь, д-прослоечная смесь, е-вставленные полосы корда, ж-пластырь.

Полости вырезанных участков грузовых шин заполняют резиновой смесью литьевым способом с помощью агрегата 781-001 (рис.3.77). После обработки сопутствующих повреждений покрышку осматривают, измеряют и обеспыливают на установке, а после обеспыливания наносят резиновый клей распылением под давлением 1,7МПа и просушивают в камере при 30-40^оС 30мин. Поверхность плёнки должна быть матовой, без блеска и запаха бензина.

Рис.3.77. Агрегат для заполнения резиновой смесью местных повреждений покрышек: 1-каретка, 2-привод поворота, 3-механизмы натяжения покрышки на дорн и поджима, 4-стойка, 5-дорн, 6-накладка головки пресса, 7-червячный пресс.

Наложение нового протектора на покрышку осуществляют разными способами. Традиционный способ - холодную или подогретую шерохованную и промазанную клеем профилированную заготовку накладывают через прослоечную резиновую смесь, обеспечивающую её надёжное крепление к каркасу, которую чаще предварительно дублируют с заготовкой. Однако из-за большого разнообразия моделей шин требуется организация дорогостоящего производства широкого ассортимента протекторных заготовок для их восстановления, а упаковка их без потери качества и бесперебойная доставка повышают транспортные расходы. Профилирование протекторной ленты в экструдере холодного питания и наложение её в горячем состоянии устраняют недостатки традиционного способа, не требуют оборудования для подогрева и другой подготовки протектора и прослоечной смеси, сокращают транспортные расходы и повышают производительность процесса. На отечественных заводах в технологии восстановления автомобильных и авиационных шин используют для профилирования и наложения горячего протектора установки "Компакт 100" и "Компакт 200" фирмы Марангони (Италия). Установки "Миксматик" фирмы Акрон Ценгл (США) со смесителями холодного питания Трансфермикс шприцуют любые протекторные смеси при высокой точности и стабильности заготовок. Широко распространена также в России навивка протектора узкой лентой на автоматизированных установках с электронным управлением инд.326452 для легковых шин и инд.326453 для грузовых, состоящих из МЧХ, поворотного механизма с шинодержателем и прикаточного устройства. Узкая резиновая лента по выходе из червячной машины навивается по спирали на шерохованную поверхность вращающейся покрышки, которая при этом поворачивается по азимуту относительно головки экструдера. Современные установки для навивки ленты "Коралл Тайр" фирмы Марангони оснащены микропроцессорами для управления процессом восстановления протектора.

Вулканизация восстанавливаемых покрышек может быть формовая, бесформовая и комбинированная. Формовая вулканизация аналогична вулканизации сырых покрышек и обеспечивает высокое качество, но не учитывает особенность ремонта, связанную с использованием старого каркаса, и низкопроизводительна. Бесформовые способы вулканизации могут осуществляться холодным или горячим методом. Холодный метод востребован радиальными покрышками и основан на применении плоской вулканизованной протекторной ленты, которая легко накладывается на каркас с большим радиусом кривизны. Вулканизуют покрышки с наложенным протектором в автоклаве без прессформ в вздушной или паровоздушной среде при 90-130^оС и давлении до 0,6МПа, что уменьшает производственные площади и капиталовложения на оборудование, исключает простои оборудования и затраты на прессформы. Однако из-за повышения в полтора раза себестоимости ремонта использование метода целесообразно в мелкосерийных производствах. Восстанавливают протектор и из вулканизованного кольца, на внутреннюю поверхность которого накладывают слой резиновой смеси из НК толщиной 1мм, надевают на отшерохованный каркас и привулканизовывают к нему. При комбинированном способе покрышку с протекторной заготовкой помещают в прессформу для формования рисунка, вулканизации поверхностного слоя и подвулканизации внутреннего слоя протектора, извлекают из вулканизатора и довулканизуют при 100-120^оС в автоклаве или нагревательной камере.

Отечественные шиновосстановительные вулканизаторы МД-800 для легковых шин и МГ-1400 для грузовых характеризуются автоматизацией всех операций от загрузки до выгрузки покрышки, применением зонного обогрева, диафрагм и прессующего давления до 2МПа. В вулканизаторе Е-1-900 фирмы Европресс (Италия) для восстановления шин размеров от 7.50-20 до 12.00-20 сектора прессформ перемещаются гидроприводом в горизонтальной плоскости, а теплоноситель подаётся непосредственно в полость покрышки без диафрагмы. Широко распространены секторные вулканизаторы фирмы Чима (Италия) с запирающимися прессформами, оригинальным рычажно-шарнирным приводом и диафрагменным узлом. Требования дальнейшей автоматизации процесса привели к созданию фирмой Европресс поточных линий из ряда вулканизаторов (8-16шт) в виде секторных прессформ и передвижного перезарядчика.

Отходы шинного производства разделяют на две категории - отходы производства и отходы потребления. Отходы производства резиновых смесей, которые без дополнительной обработки возвращаются в производственный цикл, называют возвратными. Безвозвратные отходы производства, нуждающиеся в дополнительной обработке, подразделяют на выпрессовки после вулканизации, отработавшие диафрагмы и остатки камер после испытаний; отходы переработки резиновых смесей и резинотканевые отходы. К отходам потребления относят не подлежащие ремонту изношенные покрышки, отходы кордного волокна, резиновую крошку, образующуюся при шероховке восстанавливаемых покрышек, товарную резиновую крошку и регенерат. Известно например, что при восстановительном ремонте шин в результате обработки одной покрышки на шероховальном станке удаляется в среднем 3-5кг резины и образуются сотни тонн резиновой крошки. Ежегодный объём изношенных шин в США, Германии, Англии и Японии составляет соответственно 4000, 340, 325 и 476 тыс т, часть их отбирают для восстановительного ремонта, а оставшиеся подлежат переработке.

Отходы потребления являются ценным вторичным сырьём с каучуковой основой, которая хорошо сохранилась количественно и качественно. Резина как конструкционный материал шин выходит из эксплуатации с незначительными структурными изменениями, а потери на износ - всего 14% от её массы или 10% массы шины. Несмотря на постоянное увеличение мощностей шиноремонтных заводов и повышение качества ремонта, количество шин, не подвергающихся ремонту, постоянно растёт. Ежегодно только в России выходит из строя около 50 млн шин, большую часть которых выбрасывают в отвалы, а на заводах образуется более 20 тыс т резиновых отходов. Изношенные шины массово хранятся на земле и под водой, и с годами выделяемые ими вещества могут нарушить экологическое равновесие. Шины пожароопасны, а продукты их неконтролируемого сжигания опасны для окружающей среды и её обитателей. Поэтому захоронение изношенных шин - это растранжиривание ценных сырьевых ресурсов, которое в перспективе должно быть полностью исключено.

Использование целых изношенных покрышек в строительстве насыпей, мостов через малые реки, ручьи и овраги и прокладке водопропускных труб под авто- и железнодорожными насыпями оправдано тем, что они служат долго, а стоят значительно дешевле железобетонных. Ежегодная потребность в них для подобных инженерных сооружений может колебаться в отдельных странах от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч тонн. В ряде стран строительством из старых покрышек сотен искусственных нерестилищ повышают биопродуктивность моря, а склоны берегов защищают от эрозии покрышками, засыпанными землёй, которую засевают травой. Из изношенных шин построены такие гидротехнические сооружения, как участки крепления берега реки Мачара в г. Сухуми в 1983г и Григорьевского лимана (Чёрное море) в 1990г. К традиционным способам переработки относят восстановительный ремонт изношенных покрышек, регенерация резины и измельчение резины в крошку с последующим использованием её для изготовления резинобитумных мастик, плит, тары и других изделий, но они не могут охватить их весь объём. С ростом производства покрышек с металлокордом, растут энергозатраты на их измельчение. Проблема полной утилизации шин с вторичным использованием ценных продуктов имеет большое народно-хозяйственное значение.

Переработка изношенных шин методом сжигания получила развитие в связи с ростом дефицита нефтяного сырья и позволяет получить значительное количество тепловой энергии ввиду высокой теплотворной способности резины (30-33тыс кДж/кг). По опубликованным данным, сжигание 30 тыс т шин позволяет экономить 20 млн л нефти. Фирмами Австрии, Германии, Италии, Англии и США освоен выпуск установок, позволяющих сжигать шины и другие резиносодержащие отходы без загрязнения атмосферы газообразными и твёрдыми продуктами. Установка состоит из топки с наклонной колосниковой решёткой, над которой стоят аппараты для очистки газов и многотрубный пароперегреватель, использующий выделяющееся тепло для получения перегретого пара. Отмечают трудности удаления обгоревших бортовых колец с колосниковой решётки и чистки пароперегревателя от золы и кокса. По другим вариантам покрышки сжигают во вращающихся печах при 1600-2000^оС, а корд и бортовые кольца удаляют в виде расплавленного металла и оксидов.

Высокотемпературная деструкция изношенных шин с 1985г в Японии уже реализована, и действуют промышленные производства, в Западной Европе запущено несколько опытных установок, а в США - установка мощностью 15 т/сут. Пиролиз шин, кусков шин и резиновой крошки ведут при недостатке кислорода, в вакууме, в атмосфере водорода в присутствии катализаторов или без них, в эвтектической смеси хлоридов натрия и лития, в реакторах периодического или непрерывного действия, в псевдоожиженном слое и при разных температурах. Технология не требует тонкого измельчения шин и подвода тепла со стороны, характеризуется большим разнообразием аппаратурного оформления, режимных параметров и способов подвода тепла, при этом снижается расход энергии. Пиролиз ведут в реакторах разных конструкций при 400-600^оС с образованием летучих продуктов и твёрдого остатка, которые разделяются в циклонах, далее летучие продукты охлаждают до конденсации жидких углеводородов. Оставшиеся газы возвращают на досжигание через стадию дополнительной очистки от сернистых соединений, а твёрдый остаток после охлаждения многократно измельчают, сепарируют от включений металла, гранулируют и сушат как техуглерод. Получаемые продукты находят широкое применение в производстве техуглерода, продуктов нефтехимического синтеза (бензол, толуол), а также как пластификаторы и техуглерод в производстве шин. При этом отмечают низкое качество продуктов, высокую стоимость оборудования, которое окупается только при мощности в 100 тыс т, и большие расходы на сбор и транспортировку изношенных шин.

Регенерация изношенных шин является наиболее распространённым способом переработки и использования старой резины под действием комплекса химических, физико-химических и механических процессов, в основе которых лежит термоокислительная деструкция набухших вулканизатов. В технологии регенерации резины используют три способа аппаратурного оформления - автоклавный, паровой и термомеханический. Сохраняющаяся в регенерате сетчатая структура вулканизата снижает прочность совулканизации его с каучуком и повышает микронеоднородность резины, что ограничивает его применение неответственными изделиями и приводит к сокращению его потребления. Ожидается рост его производства при переходе на бутилрегенерат из ездовых камер и диафрагм и порошковый регенерат диспор. Улучшает качество регенерата химическая модификация добавками малеиновой кислоты, её эфиров, смеси полиэтилена с уротропином и других. На Чеховском регенератном заводе работают над получением дисперсионного порошкового регенерата (диспора) и водных дисперсий резины путём механической обработки смеси резиновой крошки с добавками активаторов регенерации.

Получение резиновой крошки из изношенных шин без вырезки или после вырезки из них бортовых колец производят за рубежом путём дробления криогенным способом с использованием в качестве хладоагента жидкого азота или при положительных температурах. Измельчению при умеренном (-70^оС) и глубоком (-195^оС) охлаждении уделяют большое внимание в связи с возможностью хрупкого разрушения раздавливанием целых покрышек с металлокордом, после чего бортовые кольца и металлокорд можно отделить от их резиновой части. Криогенный процесс позволяет успешно разделять измельчённые покрышки на составные компоненты - резину, металл и текстиль, а недостатком является высокий расход жидкого азота и энергии на его производство. Для грубого измельчения крупных кусков в валковых дробилках или прессах расход азота на 1кг резины составляет около 1кг, а для тонкого измельчения во вращающихся трубчатых противоточных холодильниках эта величина в несколько раз больше, и процесс становится малоэффективным. Традиционный метод измельчения резины при 130^оС в высокоэластическом состоянии в дробильных вальцах, агрегированных с ситами для отсева тонкой фракции, характеризуется большими энергозатратами, и производительность вальцев недостаточна. Более производительны методы измельчения с помощью дисковых и роторных мельниц, при этом общим недостатком этих машин является низкая дисперсность образующейся крошки. Производство резиновой крошки из изношенных шин при положительных температурах более доступен, универсален и энергоёмок, но выбор технологии зависит от многих факторов.

Применение резиновой крошки - в качестве добавки к резиновым смесям различного назначения: для обуви, массивных шин, резиновых покрытий, линолеумов, спортивных матов, покрытий спортивных дорожек и игровых детских площадок, получения композитных материалов с термопластами. Резиновую крошку используют также в составе резинобитумных мастик для изоляции газопроводов (7-8%) и в производстве рулонных резинобитумных гидроизоляционных материалов изола и бризола (до 30%). Изол применяют для оклеечной гидроизоляции туннелей, мостов и бассейнов и антикоррозионной защиты трубопроводов, а бризол - для защиты подземных сооружений, фундаментов зданий и трубопроводов от грунтовых вод. Введение 1,5-3% резиновой крошки в асфальтовое покрытие повышает его сцепление с колесом автомобиля и сдвигоустйчивость. Водные дисперсии резины и диспора применяют для пропитки волокнистых материалов, нанесения плёнок методом макания или пульверизации на твёрдые поверхности, а твёрдый углеродный остаток - в качестве сорбента для очистки промышленных стоков от солей тяжёлых металлов и нефтепродуктов, рекуперации растворителей и паров ртути.

Модификация поверхности резиновой крошки проводится с целью повторного использования в производстве шин и РТИ, при этом стремятся обеспечить близость химического состава матрицы и измельчённого материала, чтобы образовался развитый слой на межфазной границе. Обработку крошки ведут 5-9мин на размольных или смесительных вальцах при минимальном зазоре между валками до образования неплотной шкурки, после чего за 2-6мин последовательно вводят диспергирующие, модифицирующие (алифатические амины, галоидорганосилоксаны) и регенерирующие (органические дисульфиды) агенты и мягчители. Модифицированную крошку (до 30 мас ч) вводили в состав протекторных смесей восстанавливаемых шин и получали улучшение свойств по сравнению с резинами с необработанной крошкой.

Переработка отходов производства охватывает большое разнообразие получаемых из них материалов. Отходы резиновых смесей, часто с отходами корда, пропущенного через дробильные вальцы 800мм, перерабатывают на традиционном оборудовании - усредняют на вальцах 2130мм, а после экспресс-контроля при необходимости доочищают на рифайнер-вальцах. Далее из смеси листуют или формуют заготовки на вальцах, каландрах и шприцмашинах и вулканизуют в прессах или котлах, обрезают выпрессовки и разбраковывают. Ассортимент изделий из отходов шинного производства насчитывает около 40 наименований, они применяются в строительстве сельскохозяйственных и спортивных сооружений, в их числе рулонная кровля, техническая пластина, резиновая крошка. Наиболее крупнотоннажные изделия из отходов - листы кровельные (шифер), плиты для полов животноводческих помещений и покрытий спортивных сооружений. Большую группу составляют запасные резиновые части к автомобилям (брызговики, уплотнители, втулки и коврики) и товары народного потребления (накладки для лыж, резиновые вёдра, резиновые шайбы и шпатели). Резиноволокнистые композиции получают в измельчителях режущего типа - на роторном ноже или шинорезе. Особо ценные резины получают из смесей тонкодисперсного резинового порошка и коротких волокон, полученных методом высокоскоростного резания.

Контрольные вопросы к главе 3

1. Классификация способов сборки, сборочных барабанов, станков и питателей к ним.

2. Особенности сборки покрышек радиальной конструкции. Совмещённая сборка легковых покрышек.

3. Раздельная сборка легковых и среднегабаритных покрышек.

4. Особенности сборки крупногабаритных шин. Сборка КГШ диагональной конструкции.

5. Одностадийная и двухстадийная сборка радиальных КГШ.

6. Сборка цельнометаллокордных грузовых радиальных покрышек.

7. Особенности вулканизации покрышек. Подготовительные операции.

8. Форматоры-вулканизаторы и секторные прессформы, их преимущества перед оборудованием старого поколения и возможности автоматизации.

9. Многопозиционные вулканизаторы - конструкции, технологическая схема работы и преимущества перед форматорами-вулканизаторами.

10. Особенности вулканизации СКГШ и покрышек с полиамидным кордом. Новые варианты аппаратурного оформления процесса.

11. Заключительные операции технологии шин и контроль их качества.

12. Перспективная технология изготовления и профилирования камерных смесей.

13. Подготовка вентилей, стыковка камерных заготовок и стабилизация стыка.

14. Формование и вулканизация ездовых камер. Линии вулканизации камер.

15. Заключительные операции и контроль качества ездовых камер.

16. Особенности рецептуростроения и технологии велошин.

17. Профилирование протекторных лент для велошин.

18. Обрезинивание велотреда и изготовление бортовых колец.

19. Сборка, формование и вулканизация велопокрышек.

20. Технология изготовления ездовых велокамер и спортивных велошин.

21. Необходимость расширения сети шиновосстановительных производств. Приёмка изношенных покрышек, срезка старого протектора и шероховка каркаса.

22. Обработка и ремонт местных повреждений в изношенных покрышках.

23. Способы наложения нового протектора и вулканизации восстановленных покрышек.

24. Классификация отходов шинного производства. Необходимость переработки отходов потребления и безвозвратных отходов производства.

25. Использование целых изношенных покрышек.

26. Высокотемпературная переработка изношенных покрышек - сжигание, деструкция и регенерация.

27. Получение, модификация и применение резиновой крошки.

Библиографический список

1. Осошник, И. А. Технология пневматических шин: учеб. пособие / И. А. Осошник, О. В. Карманова, Ю. Ф. Шутилин. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. технол. акад., 2004. - 508 с. ISBN 5-89448-347-6.

2. Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. Технология эластомерных материалов. М.: НППА "Исток", 2009.-504с.

3. Осошник И.А., Шутилин Ю.Ф., Карманова О.В. Производство резиновых технических изделий: Учебное пособие. - Воронеж. ВГТА, 2007.-972с.

4. Новаков И.А., Вольфсон С.И., Новопольцева О.Н. Реологические и вулканизационные свойства эластомерных композиций / Под ред. И.А. Новакова. М.: ИКЦ "Академкнига", 2006.-332с.

5. Никитин Ю.Н., Ходакова С.Я., Гиренко М.М., Корнев А.Е. Современные подходы к решению проблемы усиления эластомеров. // Каучук и резина. 2008. №1.-С.33-39.

6. Веселов И.В., Любартович С.А. Литьевые технологии в шинной промышленности. // Каучук и резина. 2008. №5. С.27-35.

7. Любартович С.А., Шуманов Л.А., Веселов И.В. Полиуретановые шины. // Проблемы шин и резинокордных композитов. 2005. №3.-С.5.

8. Любартович С.А., Шуманов Л.А., Басс Ю.П. Резиновые шины с резиновым протектором и полиуретановым каркасом. // Проблемы шин и резинокордных композитов. 2005. №2.-С.31.

9. Шутилин Ю.Ф. Справочное пособие по свойствам и применению эластомеров. Воронеж: ВГТА, 2003.-870с.

10. Власов Г.Я., Шутилин Ю.Ф. и др. Основы технологии шинного производства: учеб. пособие для вузов. / Воронеж: Воронеж. гос. технол. акад., 2002.-460с.

11. Орлов В.Ю., Комаров А.М., Ляпина Л.А. Производство и использование технического углерода для резин. - Ярославль: Изд. Александр Рутман.-2002.-512с.

12. Агаянц И.М. Пять столетий каучука и резины. - М.: "Модерн-А", 2002.-432с.

13. Басс Ю.П.,Зарецкий М.Р. Технологические аспекты производства шин в России. Каучук и резина.-2001.-№2.-С.12-18.

14. Гончарова Л.Г., Гришин Б.С. Основные направления повышения качества резин для перспективных конструкций шин. Каучук и резина.-2001.-№2.-С.21-22.

15. Гришин Б.С. Основные направления развития шинной промышленности, роль качества материалов и технологии в повышении конкурентоспособности выпускаемой продукции. Каучук и резина.-2001.-№2.-С.6-12.

16. Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. Технология эластомерных материалов. Учебник для вузов. - М.: Изд-во "Эксим", 2000.-288с.

17. Новаков И.А., Новопольцева О.М., Кракшин М.А. Методы оценки и регулирования пластоэластических и вулканизационных свойств эластомеров и композиций на их основе. М.: Химия, 2000.-240с.

18. Шутилин Ю.Ф. Теоретические основы переработки эластомеров: Учебное пособие / Воронеж: ВГТА, 1995.-256с.

19. Осошник И.А., Шеин В.С. Практикум по технологии резиновых изделий: учеб. пособие для вузов. / Л.: Химия, 1989.-224с.

20. Шеин, В. С. Основные процессы резинового производства: учеб. пособие для вузов / В. С. Шеин, Ю. Ф. Шутилин, А. П. Гриб. - Л.: Химия, 1988 - 160с.

21. Бекин, Н. Г., Захаров Н.Д., Пеунков Г.К. Оборудование и основы проектирования заводов резиновой промышленности: учеб. пособие для вузов: под общ. ред. Н. Д. Захарова. - Л.: Химия, 1985. - 504с.

22. Рагулин В.В.,Вольнов А.А. Технология шинного производства. М.; Химия, 1981 -264с.

23. Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1981.-376с.

24. Донцов А.А. Процессы структурирования эластомеров. М.: Химия, 1978.-288с.

Размещено на Allbest.ru