Из чего состоят шины, их производство

При движении автомобиля его соприкосновение с дорогой осуществляется за счёт шин, причём площадь контакта одного колеса не больше отпечатка человеческой стопы. Для быстро движущейся машины это совсем немного, поэтому качеству и безопасности покрышек уделяется столь пристальное внимание. Рассмотрим, какими бывают элементы шин, в чём задача каждого, и из изготавливаются покрышки.

Особенности современных шин

К современным шинам предъявляются весьма строгие требования, и кроме хорошего сцепления с дорогой и управляемостью они должны быть износостойкими, экономичными в плане расхода топлива и внешне эстетичными. Такой букет характеристик ставит перед проектировщиками шин весьма сложные задачи, и с момента создания первой покрышки до сегодняшнего дня в эволюции колёс пролегла целая пропасть.

Автопокрышки прошли сложнейший путь усовершенствования в таких критериях, как:

• применение более современного сырья и материалов;
• уменьшение доли резины в каркасе;
• усиление корда и улучшение его связи с резиной;
• уменьшение слойности каркаса;
• достижение наименьшей высоты профиля при существенной ширине;
• разработка различных типов рисунков протектора, в том числе комбинированных.

Кроме того, производители шин всегда стремились: упростить технологию производства, что сказалось бы и на цене продукта; улучшить технико-экономические показатели; обеспечить восприятие увеличенных нагрузок; увеличить строк службы.

Так, за пару последних десятилетий, средний вес одной покрышки уменьшился на 20%, на 25% увеличена грузоподъёмность, значительно удлинился срок эксплуатации. Наряду с усилением тягово-сцепных свойств покрышек уменьшился их дисбаланс, что автоматически влечёт и улучшение скоростных характеристик.

По типу конструкции автошины бывают диагональными — в них нити корда расположены под углом до 65 градусов, и радиальными, когда нити совсем не имеют наклона или он не превышает 5 градусов. На сегодняшний день большинство мировых специалистов считает, что лимит развития диагональных шин уже исчерпан, поэтому основное внимание обращено на совершенствование наиболее перспективных радиальных.

На заметку: В настоящее время в ходу радиальные металлокордные однослойные бескамерные шины, которые монтируются на обода с низкими закраинами. Но уже созданы и бескордные шины, изготавливаемые литьём под давлением или методом шприцевания из резины, армированной волокнами. Производство пока что опытное, но успехи определённо есть. Если всё удастся, подобные технологии очень упростят процесс производства, и надеемся, что шины станут дешевле.

Из чего состоит покрышка, основные элементы шин

Термины «шина» и «покрышка» являются синонимами, лишь когда речь идёт о легковых колёсах. Грузовая же покрышка — это часть шины, которая комплектуется ещё ободной лентой, отделяющей покрышку от колёсного диска, и вставляемой внутрь ездовой воздухонаполненной камерой.

Покрышка имеет довольно сложную конструкцию, и состоит из таких элементов:

1. Каркаса, как силовой части. Состоит из одного металлического или нескольких текстильных слоёв корда, закрепляемых на бортовых кольцах.
2. Протектора, обеспечивающего непосредственный контакт и хорошее сцепление с покрытием дороги, и предохраняющего от повреждений каркас. Протектор представляет собой наружный слой резины с объёмным рисунком, и должен максимально сопротивляться износу.
3. Боковины — более тонкого и эластичного, но устойчивого к деформациям резинового слоя, продолжающего протектор с боков (место перехода называется плечом).
4. Бортов, обеспечивающих закрепление шины на ободе диска. Это наиболее жёсткие части покрышки, состоящие из бортового кольца и наполнительного шнура, обёрнутых резиновой лентой.
5. Гермослоя — плёнки из газонепроницаемой резиносмеси (только у бескамерных шин).
6. Брекера — участка покрышки, расположенного между протектором и каркасом. Обеспечивает устойчивость шины к пробою и в целом её прочность.
7. Экранирующего слоя, предохраняющего от деформаций брекер и каркас.

Типы протектора шин

Ходовые качества шины зависят не только от их слойности и состава резиносмеси. Наибольшее значение оказывает рисунок, приспособленный к тем или иным условиям эксплуатации, поэтому в первую очередь покрышки классифицируют по типу протектора:

• Дорожный рисунок состоит из рёбер или шашек, разделяемых неглубокими канавками. Шины с таким протектором предназначены для летней эксплуатации на дорогах с хорошим покрытием, отличаются невысокой шумностью и отличной износостойкостью.
• Зимний рисунок отличается большей глубиной канавок, наличием ламелей и выступов с острыми кромками. Хорошо удерживает машину на снегу и осенне-весенней шуге, но на твёрдых покрытиях и при плюсовой температуре из-за мягкости резины быстро изнашивается, провоцирует увеличение расхода топлива.
• Повышенной проходимости. Такой протектор предназначен для езды в условиях бездорожья (есть варианты для умеренного бездорожья, а есть грязевые). Рисунок состоит из сгруппированных крупных шашек и грунтозацепов, разделённых глубокими выемками, что повышает курсовую устойчивость и позволяет покрышке самостоятельно очищаться от налипшей грязи.
• Универсальный. В таком протекторе обязательно есть центральная беговая дорожка из рёбер или ряда шашек. По краям предусмотрены грунтозацепы, позволяющие эксплуатировать шину не только на асфальте, но и на грунтовых покрытиях.
• Асимметричный рисунок. У таких покрышек левая и правая части протектора отличаются, и чаще всего разделены одной или группой дренажных канавок. Могут выпускаться как с направленным дизайном, так и с ненаправленным, каждый из которых приспособлен для определённых условий.

Обратите внимание: Направленный рисунок лучше работает на высоких скоростях и мокрой дороге, поэтому чаще используется в летних и всесезонных шинах. Ненаправленный рисунок более характерен для зимних шин и покрышек повышенной проходимости.

• У симметричной шины обе половинки протектора одинаковые. Она менее технична по сравнению с асимметричным протектором, но на ровном покрытии обеспечивает хорошую устойчивость, да и стоит дешевле. Покрышки с таким типом протектора обычно предназначают для компактных автомобилей, не перемещающихся на большие расстояния, и редко выезжающих за пределы города.

Какие элементы входят в структуру и состав шин

Шина является достаточно сложным изделием не только по конструкции, но и по составу, так как в производстве применяется внушительный перечень сырьевых и полуфабрикатных компонентов (более 200). Взять хотя бы основную резиновую смесь: она состоит из целой композиции каучуков, модифицированных химическими веществами различного действия.

Резиносмеси

Резиносмеси составляются из натуральных и синтетических каучуков, но сами по себе они не обладают достаточной эластичностью и прочностью. Поэтому и приходится применять диспергируемые (распределяемые в массе) добавки, за счёт которых обеспечивается пластичность, как главное свойство эластомера.

• Каучуковые композиции могут включать в себя порядка двадцати компонентов. Натуральный каучук, он же латекс, содержится в клетках и соке каучуконосных растений, наиболее известным из которых является произрастающая в Бразилии гевея. Он эластичен и водонепроницаем, хорошо сопротивляется истиранию, но стоит дорого, поэтому основным компонентом современных шин являются синтетические каучуки.
• Получают их в результате переработки нефти методом поликонденсации либо полимеризации мономеров. При том, что состав получается аналогичный натуральному каучуку, по ряду технических характеристик синтетика даже имеет преимущества. Резина на её основе не только прочна и эластична, но и устойчива к многократным деформациям, отличается низким теплообразованием.
• Резиносмеси для протектора и каркаса шин изготавливают на основе бутадиен-стирольного, дивинилового или метилстирольного каучуков, которые отличаются отменной износостойкостью, динамической выносливостью и морозостойкостью. Вулканизационные диафрагмы делают из бутилкаучука, гермослой — из резин на основе хлорбутилкаучука.

Чем армируют покрышки

Так как покрышка имеет внутреннее армирование, материалам, применяемым для этой цели, уделяется не меньшее внимание, чем резиносмесям. В качестве армирующих прослоек в шинах используют текстильные нити; кордные ткани — чаще на полимерной основе, но бывают и натуральные; стальная проволока и металлокорд.

Текстиль для корда

Текстильные материалы, применяемые для армирования покрышек, могут представлять собой:

• пряжу, получаемую прядением из коротких волокон;
• нити большой длины, полученные из скрученной пряжи;
• ткани из переплетённых нитей (бязи или чефера, которыми оборачивают бортовые кольца);
• кордной ткани — полотен из толстых (основных) и тонких (вспомогательных) нитей.

Текстильный корд применяют для формирования слоёв каркаса, но иногда им упрочняют и брекер. Корд каркаса должен быть эластичным и хорошо сопротивляться ударным и статическим нагрузкам. Именно за счёт него покрышка сохраняет геометрические размеры вне зависимости от температуры, влажности, степени разнашивания или усадки. Корд для усиления брекера должен иметь более высокий модуль растяжения, и обладать повышенной жёсткостью и прочностью.

Для изготовления текстильных кордов применяют такие виды тканей:

• вискозные — для каркасов и брекеров грузовых диагональных шин;
• капроновые — для каркасов и брекеров легкогрузовых шин, в том числе радиальных;
• анидные — для покрышек тяжёлых машин и самолётов;
• полиэфирные — для каркасов высокоскоростных радиальных шин;
• арамидные — для авиационных и грузовых шин.

Металлическое армирование

Проволока из углеродистой стали в шинном производстве применяется для изготовления бортовых колец, а чтобы обеспечить хорошее сцепление с резиной, её покрывают тонким слоем латуни или бронзы. Так обеспечивается безопасное крепление элементов покрышки между собой, и её плотная посадка на обод.

Металлокорд превосходит текстильный корд по прочности, меньше растягивается, обеспечивая более высокую жёсткость брекера. Он представляет собой трос, свитый с применением проволок разного или одинакового диаметра, что отражается в маркировке.

Диаметр, количество и плетение проволок обеспечивают тросу разные характеристики, поэтому существует несколько типов металлокордов:

• НЕ — с повышенным удлинением;
• СС — с компактным плетением;
• ОС — с открытой конструкцией;
• BETRU-CORD — с многоугольным или овальным сечением;
• HI — с предварительной деформацией (лучше сопротивляется ударным нагрузкам).

При изготовлении корда могут использоваться проволоки с разными уровнями удельной прочности. Чем выше марка, тем более высокой прочностью обладает и сам металлокорд, и тем дольше сохраняет её при длительной эксплуатации покрышек.

Заключение

В процессе производства шины обязательно подвергаются контролю качества. Прежде всего, визуально определяются показатели внешнего вида, с присвоением продукции определённых категорий. Годными признаются покрышки без дефектов, либо с незначительными дефектами в пределах допустимых, не оказывающими влияние на эксплуатационные качества.

Браком признают шину с критическими недостатками, использовать которую нельзя по умолчанию. Такие изделия подлежат утилизации, и наряду с отходами производства, чаще всего перерабатываются в резиновую крошку. В свою очередь она может использоваться не только как ингредиент для дальнейшего производства резиновых смесей, но и применяться при изготовлении других товаров народного потребления.