Из чего делают автомобильные шины?

Из чего делают шины?

Любой шинный продукт имеет те или иные свойства в первую очередь благодаря своему составу. Шинный коктейль, пожалуй, самый значительный фактор влияющий на технические характеристики той или иной модели. Изготовители автошин обычно держат в строжайшем секрете состав резиновой смеси своих изделий, это является коммерческой тайной любой компании. Но так или иначе, основные компоненты резины известны всем, как и известно об их химических свойствах, которые отражаются на качестве передвижения.

Главные составляющие материалы, используемые при производстве, влияющие на технические показатели автошины:

• Натуральный каучук. Компонент добываемый из сока бразильской гевеи. На данный момент используется чаще всего в резиновом составе боковин моделей, гарантирую эластичность и упругость. Таким образом существенно улучшается маневренность. Натуральный каучук обладает белым молочным цветом, поэтому до того как стали использовать синтетический каучук шины обладали белым цветом.
• Искусственный каучук. Главный элемент в шинном коктейле, занимает большую долю резинового состава и непосредственно влияет на ходовые показатели. Натуральный каучук использовался на протяжении львиной часть 20 века, до тех пор пока не был синтезирован искусственный каучук (Бутадиен-стирольный, изопреновый, бутилкаучук и т.д.). От твердости каучуковой смеси зависит показатели износа, сцепления и торможения. То есть основные технические свойства. В зависимости от предназначения резины производители обозначают необходимую жесткость. Например, для высокоскоростных моделей состав используется более жесткий каучук, а для классических дождевых — более мягкий (так как такая резина хорошо сцепляется с мокрой дорогой).
• Технический углерод (ТУ) или сажа. Представленный материал занимает 1/3 состава и, как правило, обозначает для изделия такие характеристики как износоустойчивость и прочность. Также дает изделию характерную цветовую гамму. Технический углерод синтезируют путём деструкции природного газа, то есть, по сути, данный материал является отходом при добыче природного газа. Шины произведенные в СССР включали в себя большую долю сажи, по причине легкодоступности материала. К сожалению данный материал экологически вредный, поэтому с каждым годом производители стараются сократить его долю в своих изделиях.
• Диоксид кремния или силика. Заменой технического углерода являются специфические кремниевые кислоты в различных вариациях. Силика используется, прежде всего, в производстве зимней автошины. Она лучше чем ТУ внедряется в соединения каучука и не вытесняется из смеси подобно саже (черные следы идущие от шины ничто иное как вытесненный из состава технический углерод). Диоксид кремния обеспечивает резину эластичностью, мягкостью, комфортностью и великолепным сцеплением с мокрой дорогой. Но главным преимуществом кремниевой кислоты является стойкость к низким температурам. Шины с большим содержанием силики обычно характеризуются как экологически чистые.
• Сера. Сера используется как вспомогательный элемент для связи молекул вышеописанных полимеров. Это отражается на целостности, прочности и эластичности шины.
• Натуральные масла или смолы. Смягчающие элементы природного происхождения (например рапсовое масло или канола). Обычно используются в зимних моделях.
• Помимо прочего используется большое количество уникальных натуральных элементов для предоставления тех или иных свойств. Например крахмал кукурузы снижает сопротивление качению, а молотая скорлупа грецкого ореха увеличивает сцепление на заледенелой поверхности.

Резиновая смесь того или иного изделия — залог безопасного передвижения того или иного автотранспорта. При выборе шины обязательно нужно поинтересоваться у продавца составом резины. Как правило, чем дороже автошины, тем шинный коктейли в них более сложный и, соответственно, более эффективный. При выборе следует учитывать и предназначенность шины. Например для UHP-класса необходим жесткий резиновый состав, а для зимней шины нужен мягкий, с большой долей силики. Есть много нюансов, поэтому лучше всего следует обратится к профессионалам.

Как устроена автомобильная шина: конструкция, материалы изготовления

Шины отвечают за безопасное и комфортное движение автомобиля. Правильный выбор покрышек является требованием ПДД. Первые шины были изобретены в середине 19-го века. Но, только в 1888 году их стали применять на велосипедах, а для автомобилей пневматические покрышки стали массово использовать в начале 20-го века, и только к середине столетия такая резина вытеснила «сплошные шины».

Из каких элементов состоит конструкция шины

Чтобы разобраться, как устроена шина рассмотрим все ее конструктивные элементы.

• Каркас. Часто этот элемент называют – корд. Это нити корда, придающие автошине достаточную прочность и жесткость. Существует несколько типов покрышек по типу расположения корда в каркасе.
• Брекер. Прослойка отделяющая протектор и каркас. Состоит из нескольких слоев корда, между которыми помещают резину. Обеспечивает дополнительную надежность и устойчивость к повреждениям, при этом достаточно гибкий.
• Протектор. Внешний слой резины на профиле шины. Отличается не только высокой прочностью, но и специальным рисунком, который обеспечивает более надежное сцепление с дорогой.
• Боковина. Слой резины над боковыми частями каркаса, обязательно имеют брекер.
• Борт. Позволяет покрышке наиболее эффективно садиться на обод диска.
• Бортовое кольцо. Специальный элемент борта, который позволяет добиться герметичности при сборке шины и колесного диска.
• Плечо. Часть протектора, которая размещена сбоку профиля. Зимние шины обычно имеют развитую плечевую часть, что улучшает проходимость на снегу.

Как видите, строение автошины достаточно сложное. Ниже рассмотрим основные элементы более подробно.

Виды конструкций шины

Одним из важных факторов выбора является наличие камеры или ее отсутствие. Технически камерная и бескамерная резина различаются достаточно сильно.

• Камерные шины имеют резиновую камеру, которая наполняется воздухом. Такие покрышки немного более простые, это классическая пневматическая шина. Но, есть недостаток, при проколе колесо спускает практически мгновенно.
• Бескамерная покрышка имеет специальное бортовое кольцо, обеспечивающие герметичность. Также для них требуются специальные диски, подходящие для такой эксплуатации.

Сейчас больше распространены бескамерные шины. Они проще и дешевле в обслуживании, надежность их значительно выше.

Еще разделяют покрышки по конструкции корда. Тут выделяются диагональные и радиальные шины.

• Диагональная конструкция подразумевает расположение нитей корда под углом к меридиану шины. Обычно угол наклона примерно 50°-55°. Есть еще один нюанс, каждый следующий слой корда, по отношению к предыдущему находится под углом в 100°. Такое размещение корда позволяет добиться высокой прочности в сочетании с высокой эластичностью. Так как нити постоянно смещаются друг относительно друга, это приводит к высокому выделению теплоты. Количество слоев корда всегда четное.
• Радиальные шины имеют нити расположенные в соответствии с радиусом. Каждая нить располагается от одного борта до другого. Диагональное размещение корда только у брекера. Так как нити не сильно растягиваются, их защищает брекер, они выделяют меньше теплоты, а также служат дольше. Низкий нагрев позволяет делать низкопрофильные покрышки. Такое устройство также позволяет сделать автомобиль более устойчивым на дороге. Основным недостатком является жесткое качение.

Маркируется радиальная резина буквой «R», она находится в индексе типоразмера на боковине. Если этой маркировки нет, перед вами диагональная шина. Но, сейчас практически не производятся диагональные покрышки для легковых автомобилей, так как по эксплуатационным характеристикам они уступают радиальным.

Материалы изготовления и их роль

Производится автомобильная резина из нескольких компонентов, которые дополняя друг друга обеспечивают эффективную работу шины. Также смесь в некотором смысле влияет на строение шины. Разберем состав автошины более подробно. Для производства используются следующие компоненты.

• Каучук. Несмотря на разнообразие состава современной резиновой смеси, основу его составляют все же различные каучуки. На данный момент времени используется искусственный каучук, который производится путем синтеза из нефти. Также может использоваться натуральный и синтетический изопреновый каучук. Но последние применяются ограниченно, только чтобы получить определенные характеристики.
• Углерод технический. Чаще его называют «сажа». Является обязательным компонентом шины. Именно благодаря его наличию покрышка приобретает черный цвет. Но, основная польза от этого материала – увеличение прочности изделия.
• Кремневая кислота – аналог технического углерода. Но, полностью его не заменяет, часто используется в «зеленых» шинах так как оказывает меньше влияние на экологию. Применяется ограниченно.
• Сера – используется в качестве вулканизатора.
• Масла и смолы. Влияют на жесткость покрышек, а также регулируют уровень износостойкости.
• Активаторы вулканизации. Обычно применяются стеариновые кислоты или оксид цинка. Они провоцируют вулканизацию каучука, а также обеспечивают образование оксидной полимерной сетки.

Это основные компоненты резиновой смеси. Тут еще нужно учитывать, что каждый производитель имеет свои рецепты, отличающиеся соотношением веществ.

Есть еще и экологические компоненты. Применяются ограниченно в связи с высокой стоимостью. Обычно это кукурузный крахмал, который добавляют в состав протектора. Это позволяет добиться улучшения качения шины.

Процесс изготовления автомобильных шин

Производство автомобильной шины является многоэтапным процессом. Разберем основные этапы.

• Проектирование. Сейчас обычно используют компьютерное моделирование.
• Производство отдельных компонентов. Брекер, корд, борт и прорезиненная лента (заготовка протектора) производятся отдельно.
• Далее производится сборка. Для этого отдельные компоненты собирают вместе на специальном сборочном барабане.
• После сборки заготовка вулканизируется.

Последним этапом являются тестирование и маркировка.

Современная автомобильная шина – высокотехнологичная продукция, которая имеет целый ряд технических особенностей. Чтобы правильно выбирать и эксплуатировать покрышки необходимо знать из чего состоит конструкция, а также состав резиновой смеси.

Как разбортировать бескамерное колесо?

Как разбортировать колесо автомобиля?

Как отремонтировать шину своими руками

Как снять и установить колпаки с колес

Набор для ремонта шин: когда пригодится, состав, как пользоваться

Тайрлоки — что это? Зачем нужны? Где применяются?

Балансировка колес — что это, зачем и как часто надо делать

Из чего делают автомобильные шины?

Сегодня существует большой выбор автомобильных шин, которые предназначаются для езды по определённым типам дорожного покрытия, а также для эксплуатации в разные времена года. Характеристики шин во многом определяет резиновый состав. Фирмы-производители зачастую хранят его в секрете. Но основной набор компонентов известен всем, так же как и химические свойства конкретной модели шин, которые влияют на комфорт и безопасность передвижения.

Обязательными составляющими компаунда являются:

Каучук натурального и синтетического происхождения.

Синтетический текстиль и др.

Предлагаем рассмотреть особенности данных компонентов и то, какое влияние они оказывают на характеристики шин.

Натуральный и синтетический каучук

Важным компонентом резиновой смеси является натуральный каучук. Он представляет собой молочко белого цвета, которое выделяется каучуковыми деревьями в случае надреза их коры.

Натуральное каучуковое молоко обладает сильным механическим сопротивлением, поэтому при добавлении его в резиновый состав производителям удается уменьшить нагревание покрышек при езде на высокой скорости и интенсивной эксплуатации в жаркий период года. Компонент используют для изготовления разных участков протектора. Больше всего натуральный каучук востребован при изготовлении шин для грузового транспорта и спецтехники.

Доля синтетического каучука в составе резины составляет до 60%. Его получают путем обработки нефтяного углеводорода. Эластомер химического происхождения является упругим материалом с хорошими способностями к растяжению при нагрузке, при этом синтетическая резина быстро возвращается к исходным размерам и форме после снятия нагрузки. Благодаря этому автомобильные шины имеют отличные показатели сцепления с дорожным покрытием, поэтому химический эластомер получил широкое применение в производстве мотоциклетных покрышек и резины для легковых машин. Синтетический каучук обладает и рядом других достоинств, которые способствуют повышению износостойкости, сопротивления качению.

В состав компаунда в обязательном порядке добавляется углеродистая сажа, что способствует существенному повышению износостойкости протектора. Процентное содержание этого компонента в автошинах составляет в среднем 25-30%. Из-за добавления углеродистой сажи компаунд обладает характерным черным цветом, который эффективно защищает покрышки от негативного воздействия ультрафиолета.

Важным компонентом резиновой смеси является Silica (кремниевая кислота). Это вещество известно уже долгие столетия, а производится оно путём переработки песка. Добавление силики позволяет снизить сопротивление качению и повысить устойчивость шин к разрывам.

В конце XX века специалисты разработали инновационную технологию, которая предусматривала объединение в компаунде силики, специальных полимеров и особенного соединяющего агента. Благодаря такой методике сегодня производится львиная доля автомобильных покрышек, которые обладают отличными сцепными характеристиками и увеличенным сроком службы.

Чтобы автомобильная шина была эластичной, в состав компаунда добавляется сера, которая выполняет роль вулканизирующего посредника и трансформирует твердую резиновую смесь. В структуру автопокрышек входит и корд. Последний может быть изготовлен как из металлических нитей, что существенно повышает прочность резины, так и из полимерных или текстильных. Металлокорд применяют в грузовых шинах, в то время как полимерный и текстильный корд подходят только для производства легковых.

Для улучшения прочностных характеристик в состав компаунда добавляется специальный текстиль синтетического происхождения: нейлон, вискоза, полиэстер, арамид.

Кроме того, в состав резиновой смеси могут входить и другие компоненты (масла, смолы, оксид цинка, стеариновая кислота, экологические наполнители и др.), которые улучшают эксплуатационные свойства покрышек.

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.

Из чего делают автомобильную резину?

Условия суровой конкуренции заставляют многих производителей автомобильных покрышек утаивать состав резиновой смеси, используемый для производства автошин. Этапы технологического процесса держатся в строгой секретности. При этом основные составляющие, из которых изготавливается авторезина, известны. Без них невозможно создание покрышек. Давайте разберемся, из чего делают резину.

Натуральные и синтетические составляющие

Резину для автомобилей делают из каучука, который может быть природного либо синтетического происхождения. Натуральный каучук добывают из каучуковых деревьев. Дословно название «каучук» переводится как плачущее дерево. Сок указанного дерева имеет очень большую ценность, из него производится авторезина. Синтетический каучук имеет меньшую себестоимость, его чаще применяют для производства.

Примерно 30% от общего состава резины составляет технический углерод (сажа). Он выступает скрепляющим компонентом, действующим на молекулярном уровне. Сажа увеличивает такие характеристики резины:

• эксплуатационный период;
• прочность изделия;
• износостойкость.

Иногда технический углерод заменяется кремниевой кислотой. Этот компонент используют с целью уменьшения себестоимости продукции. Указанная кислота дешевле сажи. При ее использовании увеличивается сцепление колес с мокрым дорожным покрытием, при этом уменьшается стойкость шин к износу.

При производстве резины, для обеспечения ей определенных свойств домешивают разнообразные масла и смолы. Они уменьшают жесткость покрышек, предназначенных для зимы.

Каждый производитель покрышек применяет особый состав авторезины, делает упор на определенные характеристики покрышек:

• сцепление с дорожной поверхностью;
• устойчивость к абразивным частицам дороги;
• улучшение скоростных характеристик и так далее.

Рекомендуем посмотреть видео о том, из чего делают резину:

Технология производства авторезины

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

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

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

Процесс изготовления автопокрышек

Из чего делаются покрышки? Готовые автопокрышки состоят не только из резины. Каркас автопокрышек изготавливают из специальных нитей. Они могут быть:

• текстильными;
• металлическими;
• полимерными.

Технология производства корда напоминает работу ткацкого станка. Образованный корд помещается в экструдер, в котором осуществляется его обрезинивание. Готовый каркас раскатывается на полосы, имеющие различную ширину для изготовления покрышек разной размерности.

Для создания протекторного слоя обрезиненный корд помещается на специальный станок, превращающий методом экструзии заготовку в протектор.

Борт авторезины изготавливается следующим образом:

1. Металлическая проволока обрезинивается.
2. Производится нарезка обрезиненной проволоки кругами (с учетом радиуса будущей покрышки).
3. На специальном станке проводится сборка боковин.

Для сбора составляющих элементов шин в единую конструкцию применяют специальный станок. На него устанавливают бортовые кольца и катушки с компонентами. Станок автоматически соединяет все части автопокрышки, затем наполняет заготовку воздухом под протектор с брекетом.

Завершающим этапом создания шин есть вулканизация. После обработки покрышки горячим паром под давлением, каучук с всевозможными присадками спекается. Затем с применением специальных форм для пресса наносится протекторный рисунок с разнообразными надписями. Готовая продукция проверяется на соответствие всем необходимым характеристикам.

Заключение

Автомобильная резина состоит, в большинстве случаев, из таких компонентов:

• каучук;
• смолы;
• кремниевая кислота;
• сажа;
• секретные химические элементы, добавляемые в резину для придания ей определенных качеств (мел, глицерин, ацетилированный ланолин и так далее).

От качественных и количественных характеристик указанных компонентов зависит качество готовой продукции. Не стоит поддаваться рекламному воздействию и отдавать предпочтение автошинам, изготовленным с применением новых химических компонентов. Перед покупкой таких покрышек, стоит поинтересоваться, насколько заявленные производителем авторезины параметры соответствуют реальности.