Как делают автомобильные шины? Технология производства

Говоря об автомобильной резине, мы редко задумывается из чего и как делают этот товар. А между тем всё не так просто, как может показаться на первый взгляд. Технология производства покрышек включает множество этапов и нюансов. Начальной стадией создания автомобильных шин является разработка их профиля и рисунка протектора посредством специализированных компьютерных программ объёмного моделирования. Далее компьютер просчитывает и анализирует эффективность шины в различных ситуациях и условиях эксплуатации, после чего устраняются недостатки, пробные образцы нарезаются на специальных станках вручную и тестируются в реальных условиях.

В результате испытаний происходит сбор информации для сравнения с показателями лидеров рынка того же класса, после чего осуществляется финальная доводка, предшествующая запуску на конвейер и массовому производству.

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.

Производство компонентов

Технологический процесс создания шины, кроме прочего, включает в себя несколько параллельных этапов изготовления её компонентов, среди которых:

• Прорезиненная лента – это первичная заготовка для изготовления протектора, разрезаемая в зависимости от требуемого размера.
• Брекер и каркас – элементы, несущие ответственность за устойчивость к порезам, прорывам и прочим повреждениям. Также брекер и каркас отвечают за жёсткость всей конструкции покрышки.
• Борт шины — является наиболее жёсткой её частью, и обеспечивает герметичность при монтаже на обод колеса.

В качестве материала для каркаса и брекера современных шин служит либо металлокорд, либо стекловолокно. Последнее применяется при изготовлении покрышек класса «премиум», в то время как металлокорд незаменим в моделях, предназначенных для оснащения грузового автотранспорта.

Сборка и вулканизация

Заключительным этапом производства автопокрышки является сборка. Данная технологическая процедура выполняется методом наложения слоев каркаса, боковин, борта и протекторной части, и осуществляется на специальном сборочном барабане. После компоновки и придания нужной формы все составляющие элементы соединяются в монолитную конструкцию посредством процедуры вулканизации. Далее изделие проходит необходимые проверки, маркируется и отправляется на рынки по всему миру.

Технологический процесс производства автомобильных шин

Шины являются связующим звеном между дорогой и автомобилем. Удивительно, но от пятна контакта размером с ладонь напрямую зависит уровень безопасности. Именно это заставляет производителей автомобильных шин строго придерживаться технологического процесса.

Весь процесс производства шин можно условно разделить на пять этапов: изготовление резиновой смеси, изготовление деталей покрышек, сборка шины, вулканизация и проверка качества.

На этапе изготовления резиновых смесей происходит смешение различных компонентов до получения однородной массы. Это происходит в специальном смесителе закрытого типа при нагреве до 120 градусов Цельсия. Для разных типов смесей, которые используются в разных частях шины, используются различные компоненты, интенсивность смешения и температура процесса. Более подробно про резиновые смеси можно прочитать в нашей статье «Резиновая смесь протектора».

Для производства одного типа шин требуется несколько различных по составу резиновых смесей. Один тип резины используется в производстве протектора, а другие предназначены для изготовления деталей шин.

На этапе изготовления деталей покрышки происходит подготовка материалов, усиливающих конструкцию шины: пропитка, сушка, термообработка и обрезинивание. Обрезиниванию подвергаются бортовые кольца, текстильный корд и стальной брекер. Последним этапом в изготовлении компонентов является придание деталям конечной формы.

Всего в производстве одной покрышки используется до 30 компонентов, большинство из которых играют роль усилителей конструкции шины.

Готовые детали поступают на станок для сборки шин. На современных предприятиях такой станок представляет собой автоматизированный комплекс, работающий под управлением оператора (сборщика). Он состоит из вращающихся барабанов, на которых собираются заготовки, и подающего устройства для снабжения сборщика компонентами для сборки.

Сборка шин является самым сложным процессом, который, несмотря на механизацию и автоматизацию имеет большую долю ручных операций. На одном барабане собирается каркас шины, а на другом его боковая часть. После окончания сборки барабаны совмещают и прижимают заготовки, придавая им форму шины. Как правило, на заводах установлено сразу несколько сборочных станков работающих для производства малогабаритных, среднегабаритных и крупногабаритных шин.

В процессе вулканизации заготовка шины поступает в отверждающий пресс (вулканизатор), где формуется протектор, а резиновая смесь необходимую эластичность. Для этого ее помещают в вулканизационную пресс-форму, где мембрана под давлением горячей воды и пара формует рисунок протектора. Процесс протекает при высокой температуре, которая активирует процесс влуканизации, при котором сера, содержащаяся в резиновой смеси, создает связи с цепочками полимеров. В этот момент каучук переходит от пластичного состояния к эластичному.

У каждого производителя свой собственный процесс контроля качества, обеспечивающий соблюдение внутренних норм и международных стандартов. Как правило, он состоит из двух этапов. На первом этапе шины проходят визуальный осмотр, а на втором проверку на специальном оборудовании. Визуальный осмотр позволяет выявить внешние дефекты, которые могут повлиять на эксплуатационные характеристики шины. Далее шина поступает через специальное оборудование, на котором измеряется ее вес, баланс, внутреннее строение и характеристики под нагрузкой.

По результатам прохождения контроля качества шины маркируются согласно типоразмеру, индексам скорости и нагрузки и складируются.

Производство шин: секреты шинного производства MICHELIN

Шина — это единственная часть автомобиля, которая соприкасается с дорогой. Площадь этого соприкосновения (пятно контакта) примерно равна площади одной человеческой ладони.Таким образом, автомобиль на дороге удерживается всего четырьмя ладонями! Поэтому шины, без сомнения, являются очень важным элементом безопасности вождения.

Кроме весьма важной задачи по обеспечению сцепления и управляемости автомобиля, шина также должна обладать комфортом, износостойкостью, снижать расход топлива и дополнять внешний вид автомобиля. Необходимость сочетать такие разные характеристики делает проектирование шин намного более сложным процессом, чем может показаться на первый взгляд. А при изготовлении шин задействовано ничуть не меньше исследований и технологий, чем при создании мобильного телефона.

Условно этапы, которые проходит шина, прежде чем попасть на полки магазина, можно разделить на 3 этапа:

Моделирование и тестирование модели

Анализ рынка

При исследовании рынка компания Мишлен уделяет огромное внимание запросам водителей, при этом не только текущим, но и возможным требованиям к шинам в будущем. Также ведется наблюдение за развитием автомобильного рынка.

Особое внимание уделяется особенностям использования шин в конкретных условиях, куда включают не только особенности вождения, но и климатические условия, дорожную специфику и качество покрытия.

Все это позволяет в полной мере удовлетворить потребности самых требовательных клиентов.

Моделирование и тестирование модели

На основе полученных данных начинается кропотливая работа по созданию будущей шины. В этом процессе принимают участие не только химики и конструкторы, но и многие другие специалисты, например, промышленные дизайнеры.

Именно от совместной работы различных специалистов зависит успех будущей шины. Качественная и надежная шина – это не столько технологический секрет, сколько настоящее искусство, заключающееся в правильном выборе, дозировке и взаимосвязи различных компонентов шины.

Создание резиновой смеси

Ее разработка, подготовка и изготовление сродни созданию кулинарного шедевра. Это наиболее секретная часть шины, и, хотя широко и хорошо известны около 20 основных составляющих, узнать подробнее о резиновой смеси не представляется возможным. Ведь секрет состоит не только в компонентах смеси, но в их грамотной комбинации и балансе, которые и будут наделять шину ее специфичными функциями.

Основные элементы резиновой смеси шины:

Каучук. Бывает двух видов – натуральный и синтетический, добавляется в резиновую смесь в различных пропорциях в зависимости от назначения шины, является ее основой. Натуральный каучук – это высушенный сок дерева гевеи, также содержится в других видах растений, например, в одуванчиках, но из-за сложности производственного процесса из последних не производится.

Синтетический каучук – продукт, производимый из нефти. В настоящее время используется несколько десятков различных синтетических каучуков, каждый их которых имеет свои характерные особенности, влияющие на конкретные характеристики шины. Последние поколения синтетических каучуков очень близки по свойствам к натуральному, однако шинная промышленность по-прежнему не может отказаться от последнего.

Технический углерод. Значительная часть резиновой смеси состоит из промышленной сажи (технический углерод), наполнителя, предлагаемого в различных вариантах и придающего шине её специфичный черный цвет. Впервые сажа была применена в шинах в начале 20 века, до этого времени шины имели цвет бледно-желтый (цвет натурального каучука). Основное назначение сажи – создание надежных молекулярных соединений для придания резиновой смеси особой прочности и износостойкости.

Диоксид кремния (силика). Этот компонент в свое время был привлечен в резиновую смесь как замена техническому углероду. В процессе тестирования нового состава было выявлено, что диоксид кремния не может вытеснить из резиновой смеси сажу, так как не обеспечивает такую же высокую прочность резины. Однако новый компонент улучшал сцепление шины с мокрой поверхностью дороги и снижал сопротивление качению. В итоге эти два элемента сейчас используются в шине совместно, при этом каждый из них наделяет шину своими лучшими качествами.

Сера. Является одним из компонентов, участвующих в вулканизации. Благодаря этому процессу пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.

При создании шины работа ведется не только над характеристиками шины, но и над эстетической стороной, рассматривается большое количество разных дизайнов рисунка протектора. Применение методов моделирования позволяет выбрать рисунок, наилучшим образом дополняющий существующую резиновую смесь и внутреннюю структуру будущей шины. По результатам компьютерного моделирования лучшие образцы запускаются в производство и подвергаются реальным испытаниям.

Ежегодно специалистами компании Мишлен проводятся многочисленные тесты, в ходе которых испытуемые шины MICHELIN проезжают свыше 1,6 млрд км. Это примерно 40 000 путешествий вокруг земного шара. В процессе тестирования дорабатываются последние черты будущей шины. В момент, когда все тесты проведены, а результаты соответствуют начальному заданию, шина запускается в массовое производство.

Производство

Начальный этап запуска любой шины в массовое производство – подготовка производственных площадок.

Компания Мишлен владеет большим количеством заводов в различных странах. И основная задача этого этапа – настроить каждый производственный процесс таким образом, чтобы шина отвечала не только изначальному техническому заданию, но и по всем параметрам не отличалась от аналогичной шины, произведенной в любой другой стране.

В последующем процессе массового производства каждая шина MICHELIN производится высококвалифицированными специалистами с применением различных видов ручного и автоматического оборудования. Когда это необходимо, компания Мишлен проектирует собственное оборудование, отвечающее потребностям производства.

Основные этапы производства шин:

Подготовка резиновых смесей. Как уже было указано выше, рецептура каждой резиновой смеси является основой для наделения шины необходимыми функциями.

Создание компонентов шины. На этом этапе из полученной резины формируется протекторная лента, а также создается «скелет» шины — каркас и брекер. Первый изготавливается из слоев обрезиненных текстильных нитей, а второй – из обрезиненного высокопрочного металлокорда. Также готовится борт шины, с помощью которого шина крепится на ободе диска. Основная его часть — бортовое кольцо, изготовленное из множества витков проволоки.

Сборка. На особый сборочный барабан последовательно накладываются слои каркаса и брекера, бортовые кольца, протектор с боковинами. Затем все эти детали шины соединяются в единое целое – заготовку шины.

Вулканизация. Подготовленная заготовка помещается в пресс-форму вулканизатора. Внутрь шины под высоким давлением подается пар, нагревается наружная поверхность пресс-формы. Под давлением по боковинам и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придает резине эластичность и прочность.

Особо важным элементом производства является контроль качества. Он начинается с проверки качества каждого элемента шины еще на этапе закупки, присутствует на каждом этапе производства и завершается многоуровневым аудитом готовой продукции .

Залогом качества продукции компании Мишлен также является наличие производственной гарантии — 5 лет с даты производства. Гарантия от производителя распространяется на дефекты изготовления и материалов.