Как делают шины для машин

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.

Содержание статьи :

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.

Как в России делают автомобильные шины

Если меня спросят, что я люблю больше всего, отвечу – производство! Нет ничего в большей степени олицетворяющего величие человеческих достижений, чем производственный процесс. Превращение полезных ископаемых в орудия производства. Переработка вторичного продукта в первичный. Именно это и есть демонстрация реальных достижений человеческой расы – а совсем не круглые столы по проблематике или стартаперские смузи в коворкинге. Сегодня я расскажу вам о том, как производят автомобильные шины на заводе финской компании Nokian Tyres на предприятии в городе Всеволожск под Питером.

Промышленная зона Всеволожска – объединение большого количества предприятий с определенными налоговыми льготами. Химзаводы, сборочные производства различных авто-брендов… На фоне одинаковых корпусов, черно-серо-зеленый завод Nokian выглядит как увешанная светящимися гирляндами новогодняя елка, внезапно встреченная в таежной глуши.

Первое, что встречает меня после проходной – шикарная просторная столовая, которой позавидует любой московский бизнес-центр. Плотный обед – салат с курицей, щи с мясом, макароны с котлетой, компот и чай – обходится мне… в 77 рублей. Это не единственная льгота, которую получают работники – компания построила две очереди собственного жилого комплекса по шведскому проекту. За квартирами в нем, предоставляемыми на льготных условиях, стояла настоящая очередь. Сегодня в Hakkapeliitta Village живет 340 семей сотрудников компании, а на территории работает 2 собственных детских сада.

Для начала скажу самое важное. Российский завод Nokian — в два раза больше по площади и в разы производительнее финского. При соблюдении единых стандартов качества, производство в городке Нокиа способно выпускать не более шести миллионов шин в год, а мощность завода во Всеволожске – 15.5 млн шин в год, и скоро достигнет 17 млн шин. Производство работает круглосуточно в четыре смены, в нем задействовано 1150 сотрудников, дважды в год проходящих переаттестацию.

Первый этап производства шины – «миксинг». На двух этажах производственного корпуса располагается 12 линий по производству резиновых смесей. На восьми линиях из первичного сырья изготавливают базовую смесь, на четырех – финальную.

Базовую смесь производят из натурального каучука, поставляемого из юго-восточной азии, синтетического каучука (его на обе производственные площадки Nokian Tyres поставляют преимущественно российские заводы), сажи, силики, а также различных добавок – активаторов, ингибиторов, пластификаторов, адгезивных веществ.

Необходимость использования синтетического каучука обусловлена неидеальностью характеристик каучука натурального. Которому, к тому же, требуются особые условия хранения – на завод он поступает в замороженном виде, после чего отогревается в специальной… сауне.

Сырье загружается в специальные машины – экструдеры, согласно заданной рецептуре для конкретного типа смеси (всего их более 30 видов, для различных компонентов и моделей шин).

На выходе – так называемая базовая смесь. Она поступает в экструдеры уже в виде широких лент, в нее добавляются дополнительные химические вещества, после чего на выходе получается в виде черной ленты финальная смесь, пригодная для изготовления компонентов шины. Сертифицированное по стандарту качества ISO 14001 производство не относится к вредным, поэтому не оказывает негативного воздействия на здоровье сотрудников.

Примечательно, что транспортировку смесей по заводу осуществляют… роботы! Автоматические погрузчики умеют находить нужные стеллажи самостоятельно, и автоматически останавливаются в случае обнаружения препятствия на своем пути. На полу заводских корпусов есть специальная разметка, которую нельзя пересекать пешим сотрудникам.

В случае незапланированной остановки, камера на роботе запишет видео, которое поможет идентифицировать виновника нарушения производственного цикла. Понятно, что ничего хорошего его не ждет – к вопросам безопасности на заводе во Всеволожске относятся со всей серьезностью.

Доказательство этого – бесплатные маффины в столовой, выдаваемые отделом охраны труда за достижение показателя «140 дней без травм». К травмам на заводе относят даже ушибы и вывихи голени у сотрудниц офиса, связанные с использованием каблуков. Согласно информации на стендах, переломов на производстве практически не бывает, а тяжелых травм не было и вовсе ни разу с момента запуска завода в 2005 году. Что примечательно, в основном статистику портят офисные сотрудники, а чаще – сотрудницы, подворачивающие ноги из-за каблуков на лестницах. Поэтому длина каблуков на предприятии строго регламентирована, а входить с ними на само производство и вовсе запрещено. Но не будем отходить от темы:)

После изготовления финальной смеси, производится лабораторный контроль каждой ленты смеси.

Проверяется ее состав, а также физические свойства (самый зрелищный тест — растяжение).

Несоответствующие стандартам качества смеси отправляются на переработку. После того, как все смеси проверены, начинается следующий этап — производство компонентов шины. Делают это на двух типах линий, длинных и коротких. Длинные линии — универсальные, на них после соответствующей перенастройки можно изготавливать различные компоненты шины, такие как протекторная лента, боковины, гермослой.

Протекторный агрегат работает следующим образом — в экструдер (миксер) подается четыре типа резиновой смеси, которые перемешиваются нужным образом, формируя будущий протектор при помощи преформера и профильных планок. Поскольку у разных шин разные и смеси, и профиль, то каждая протекторная лента соответствующим образом маркируется (цветовой полосой и цифро-буквенным кодом).

После этого к протекторной ленте добавляется подпротекторный слой. Лента охлаждается водой и наматывается на огромную катушку (длина ленты — до 90 м).

По похожему принципу на длинных линиях изготавливаются и другие компоненты – гермослой и боковины.

Короткие линии менее универсальны — на них делают конкретные компоненты. Бортовое крыло, стальной брекер, нейлоновый бандаж и обрезиненный текстильный корд.

Первым делом обрезиненное текстильное полотно поступает в раскроечную машину. Корд разрезается с разной шириной и под разным углом поперек нитей основы, соединяется и сматывается в катушки. Примечательно, что работают с такими агрегатами в основном женщины — тут очень важна внимательность и усидчивость.

Другое текстильное полотно поступает на другую машину — слиттер, где его режут на ленты шириной 180 мм. После этого ленты направляют в холодильник, чтобы предотвратить их слипание. Там они находятся до следующего этапа — нарезки на полосы.

Рулоны лент поступают на минислиттер, который режет их на 10-миллиметровые ленты JLB, которые впоследствии и выступают в роли нейлонового бандажа шины, отвечающего за показатель индекса скорости будущей шины.

На линии по производству бортового кольца специальная машина обрезинивает стальную проволоку, и навивает ее на барабаны (от 13 до 44 витков). Задача бортового кольца — плотно удерживать шину на ободе колесного диска

На соседней линии происходит навивка наполнительного шнура, также называемого апексом. Резиновая смесь формируется через экструдер и прикрепляется к бортовому кольцу.

На следующем станке происходит плетение металлокорда и его последующее обрезинивание. Интересно, что после этого корд режут по диагонали (под углом 25 градусов), после чего снова склеивают в единую ленту и наматывают на катушки.

После того, как все компоненты готовы, они поступают в цех сборки. На заводе работают шиносборочные машины трех различных поколений – 6 немецких машин Krupp, а также 45 голландских машин VMI — из них 20 машин последнего поколения VMI MAXX. Ключевое отличие новых машин — полностью автоматизированный процесс сборки шины, не требующий участия человека.

На первом барабане на гермослой, предварительно соединенный с боковинами, наматывается обрезиненный текстильный корд, надеваются бортовые крылья, в шину подают давление, и боковины выворачиваются наизнанку.

Одновременно на втором барабане соединяются между собой два слоя стального брекера, поверх них наматывается лента JLB (нейлоновый бандаж) и протекторный слой. Получается брекерно-протекторный пакет. С помощью автоматического трансфера он соединяется со второй частью шины. Ролики прикатывают одну часть к другой. Получается так называемая “зеленая шина”, полностью готовая к финальному этапу производства — вулканизации.

Видео сборки шины:

При помощи автоматической линии транспортировки, зеленые шины попадают в цех вулканизации. Автоматика считывает маркировку и “зеленая шина” попадает в барабан с нужной пресс-формой. Изнутри в нее вставляется так называемая диафрагма — прочный резиновый мешок, который раздувается изнутри горячим паром под высоким давлением. Снаружи на шину со всех сторон давит пресс-форма, которая наносит рисунок протектора и маркировку на боковинах. На запекание одной шины уходит от 8 до 12 минут в зависимости от модели и типоразмера.

После запекания, шина охлаждается на валиках и поступает на конвейер.

Дальнейший ее путь — не на склад, а на этап контроля. Первым делом, каждая шина попадает на участок визуального контроля. Тут работают самые опытные сотрудники завода, способные отличить летние шины от зимних по запаху, и на глаз, и на ощупь распознать свыше 130-ти возможных дефектов. Квалификация этих специалистов поддерживается специальными проверками, когда им дают шины с конкретными дефектами (с какими именно — не говорят), и просят определить брак. Если шина по той или иной причине забракована, ее направляют инженеру по качеству. После подтверждения дефекта, шину разрезают пополам (чтобы никому не пришло в голову ее использовать), и направляют на утилизацию. В день один контролер проверяет свыше 10 000 шин.

Шины без дефектов поступают на линию автоматического тестирования, где специальные машины проверяют их на соответствие необходимому весу, отсутствие конусности, биений и т.д. Для этого шина закрепляется на специальном барабане, в нее подается давление и имитируются различные условия эксплуатации. После всех тестов, на прошедшие их шины наносится маркировка, и они направляются на склад.

Шипованные шины перед тем, как попасть на склад, оказываются в цехе ошиповки. Автоматические станки по заранее заданной программе шипуют шину, самостоятельно считывая отверстия под шипы. На заводе применяется два типа станков — обычные, которые вы видите на фото и которые используются в том числе и на других заводах, и новейшие, которые компания держит в тотальном секрете и использует для ошиповки своих флагманских моделей.

На заводе во Всеволожске делают шины, экспортируемые более, чем в 40 стран мира, в том числе страны Центральной Европы, Скандинавии и Северной Америки. Гигантский склад обойти можно только за несколько часов. Тут хранится примерно полтора миллиона шин.

Ассортимент полностью сменяется менее, чем за месяц, так как завод обладает возможностью работать не «на склад», а в соответствии с текущими потребностями рынка. Производятся только те шины, которые заказаны дистрибьюторами. Делают тут и горячую новинку от Nokian Tyres — внедорожные шины Nokian RockProof. А вот гигантские индустриальные шины, предназначенные для работающей в шахтах и карьерах специальной техники производятся на финском заводе концерна.

Посещение завода Nokian Tyres вызывает настоящий восторг. Созданы рабочие места, люди держатся за эту работу (большая часть сотрудников работает уже более 7 лет и уходить никуда не планирует) Предприятие очень современное, красивое и чистое. Последнее я оценил, когда в разгаре съемки решил снять какой-то из станков по обрезиниванию с нижнего ракурса, для чего пришлось встать на колени. Про то, что на мне надеты новые джинсы, я позабыл… Каково же было мое удивление — колени оказались абсолютно чистыми…

Задавайте вопросы по производству или продукции Nokian Tyres — к ответам я привлеку сотрудников завода!

Нравится этот пост? Тогда подписывайтесь на мой блог!

Из чего делают шины для автомобиля

Автовладельцы заинтересованы в безопасном передвижении по дорогам. Во многом это зависит от надежности и износостойкости шин. Крупные автоконцерны тратят миллионы на разработку и приобретение новых технологий, в том числе и на улучшение качества автомобильных покрышек. Они являются единственными комплектующими автотранспорта, которые контактируют с дорогой. Современные шины – это не только комфортная езда. Сегодня они помогают снижать расход топлива и дополняют внешний вид автомобиля.

Состав шины для колеса автомобиля

Из чего делают шины? Этот наиболее важный элемент колеса представляет собой упругую оболочку, сделанную из резины. Для прочности и эластичности производители дополнительно используют металл и тканевые материалы. Описать на 100% состав автомобильной шины практически невозможно. Компании стараются держать в секрете процесс изготовления шинной массы. Но основные составляющие смеси известны.

Основой служит резина, изготовленная из каучука. Используется как натуральный, так и искусственный каучук. Натуральный материал добывается из гевеи бразильской или, так называемого, «плачущего дерева». Каучуковый сок, выделяемый деревом, является главным источником натуральной резины на планете. Шины, сделанные из этого материала, недешевое удовольствие. Поэтому на помощь приходят химики. Они создают искусственную резину.

В каждом крупном концерне созданы лаборатории. В них проводятся эксперименты по созданию новых формул для повышения износостойкости автомобильных шин. Первый синтетический каучук был изобретен еще в 30-е годы прошлого века немецкими химиками. Для его создания использовалась нефть. В настоящее время синтезируется более 10 видов искусственной резины и это не является пределом для химической промышленности. Синтетический изопреновый каучук наиболее приближен к натуральному. Сегодня именно он широко применяется при производстве автомобильных шин.

Кроме каучука в состав входят:

промышленная сажа или технический углерод. Материал применяется в качестве наполнителя и придает покрышке привычный темный цвет. В процессе вулканизации резиновых покрышек с серой, технический углерод обеспечивает стойкое молекулярное соединение, благодаря которому у покрышки увеличивается коэффициент износостойкости. Сажу получают в процессе переработки природного газа, поэтому в странах, чьи недра богаты этим полезным ископаемым, нет проблем с техническим углеродом;

кремниевая кислота. Ее ввели в состав шин там, где природный газ не добывается, а автомобилестроение процветает. Такие покрышки называют «зелеными шинами». В отличие от технического углерода, кремниевая кислота наносит окружающей природе меньший урон. Она не обеспечивает такую же износостойкость, как сажа, зато автомобиль надежнее держится при езде по мокрым дорогам. Кремниевая кислота отлично соединяется с резиной и меньше из нее вытирается при эксплуатации;

технические масла;

смолы.

Два последних ингредиента служат вспомогательными материалами для достижения эластичности, повышенной прочности и износостойкости покрышек.

В качестве вулканизирующих агентов и активаторов используются сера, оксид цинка, стеариновые кислоты. Элементы связывают молекулы полимера, ускоряют и регулируют процесс вулканизации. Это основные материалы, из чего делают шины для автомобиля. Остальные компоненты и их процентное соотношение являются промышленной тайной изготовителей.

Производство шин

Производители уделяют огромное внимание трем основным характеристикам шин, которые отвечают за безопасность передвижения транспортного средства. Кроме повышенной износостойкости важным моментом является сцепление с дорожным покрытием. Автомобилю не всегда доводится ездить по автомагистралям. Поэтому шины должны быть устойчивыми к воздействию абразивных материалов дорог. Кроме этого они не должны сдерживать указанный в технических характеристиках скоростной режим.

Создателям моделей необходимо сочетать эти разные характеристики. В производстве используются новейшие химические исследования и технологические разработки. Производитель должен учитывать запросы потребителей его продукции, поэтому привлекает к созданию новых моделей специалистов из разных областей науки и техники.

Процесс изготовления автопокрышек разделен на 4 основные этапа:

Производство резиновой смеси . Масса является основой автомобильной покрышки, а значит самой секретной ее частью. Кроме технического углерода, кремниевой кислоты, натурального или искусственного каучука в состав может входить до 20 дополнительных элементов. Рецептура изготовления массы является собственностью производителя. Около 25-30% смеси составляет технический углерод. Он придает прочность и помогает конструкции выдерживать высокие температуры. В смесь может быть добавлена кремниевая кислота. Она повышает уровень безопасности при движении по мокрым дорогам. Но некоторые производители отказываются добавлять этот компонент из-за того, что он не способствует износостойкости покрышек.

Создание основных составляющих шины . Протекторная лента изготавливается на специальных червячных машинах. Профиль получается за счет шприцевания горячей ленты. Затем заготовка остужается водой и разрезается по размеру будущих шин. Для изготовления каркаса и брекера используются высокопрочный металлический корд и прорезиненный текстиль. Жесткая часть (борт и крыло) исполняются из обрезиненной проволоки. Эта часть является нерастяжимой и предназначена для крепления на ободе колеса.

Создание модели . Все заготовки отправляются на сборные станки. Они оборудованы специальными барабанами, на которые друг за другом накладываются слои покрышки.

Вулканизация . Собранная шина помещается в вулканизатор. Пресс-форма и сама покрышка нагреваются до температуры +200 0 С, шину наполняют водой или паром и включают пресс. Под действием давления появляется характерный для данной модели рельефный рисунок. В процессе применяются химические реактивы, которые делают изделие прочным и эластичным.

После изготовления каждая шина проходит обязательное тестирование.

Летние и зимние шины

Автовладельцев часто интересует, из чего делают резину для шин автомобиля летнего и зимнего использования. Главное отличие состоит в использовании разных видов каучука. Летняя резина обычно изготавливается из искусственного каучука. Он более жесткий и больше подходит для летних дорог. Для изготовления зимней резины используется натуральный каучук. Он придает покрышкам мягкость и не дает им затвердеть при сильных морозах. Кроме этого шины проходят процедуру ошиповки протектора. Элементы противоскольжения используются в шинах для любого вида транспорта: легковых автомобилей, грузовых, спецтехники и мототранспорта.

Как определить качество автомобильных шин

При покупке новой или бывшей в употреблении резины для авто следует обратить внимание на следующие вещи:

срок изготовления;

уровень износа;

отсутствие потертостей, порезов, трещин.

О сохранении сцепных свойств свидетельствует мягкость протектора. При надавливании пальцы не должны проваливаться внутрь. Шина должна немного пружинить. Только в этом случае можно говорить о хорошей эластичности.