книги из ГПНТБ / Салтыков, А. В. Основы современной технологии автомобильных шин

каменного угля (кумароноинденовые смолы) и дерева (канифоль). Основные свойства мягчителей определяются их молекулярной структурой (полярностью), молекулярным весом, реакционной способностью. В производстве шин важное значение имеют неф­ тяные продукты.

Воска и петролатумы, не содержащие ароматических веществ, малополярны. Они не совмещаются с каучуками, и поэтому легко выцветают па поверхность резины. Эти соединения используют в качестве физических противостарителей.

Парафиновые масла, содержащие 10—30% ароматических ве­ ществ, не окрашивают резины, их применяют как мягчители в мо­ розостойких резинах.

Нафтеновые масла, в состав которых входит 30—60% арома­ тических веществ, являются наилучшими мягчителями общего назначения. Они снижают пластичность смесей, облегчают обра­ ботку, улучшают физико-механические свойства вулканизатов, повышают эластичность, снижают теплообразование и не выцве­ тают.

Ароматические масла, содержащие 60—68% ароматических веществ, улучшают технологические свойства резиновых смесей, облегчают диспергирование наполнителей, снижают время смеше­ ния, но окрашивают смеси и уменьшают их эластичность. С воз­ растанием молекулярного веса вязкость мягчителей увеличивается, вследствие чего получаются более жесткие и прочные, но менее эластичные вулканизаты.

Реакционная способность мягчителя — наличие активных функ­ циональных групп— должна учитываться при составлении рецеп­ тур, так как функциональные группы влияют на вулканизацию и старение резин.

Нефтяные масла в резиновые смеси вводят от 10 до 15 вес. ч. в пересчете на каучук.

ПРОТИВОСТАРИТЕЛИ

Автомобильные шины в процессе их эксплуатации подвержены следующим видам старения: озонному растрескиванию (статиче­ скому, динамическому и переменному), растрескиванию под влия­ нием многократных деформаций (утомление), тепловому старе­ нию, световому старению, каталитическому окислению ионами меди, железа, марганца или никеля.

Хотя каучуки содержат некоторое количество противостарите­ лей, в резиновые шинные смеси вводят специальные вещества — противостарители. Применяя противостарители как химические, так и физические, следует учитывать, что отдельные части шин подвергаются действию различных факторов, вызывающих ста­

рение.

Химические противостарители. Оценка защитного действия основных химических противостарителей для видов старения, пе­ речисленных выше, приведена в табл. 5.2.

103

Т а б л и ц а 5.2. Оценка защитного действия химических проТивосТариТелей для шинных резиновых смесей

О б о з н а ч е н и я : 5 — наилучший, 4 — отличный, 3 — очень хороший, 2 — хо­ роший, 1— удовлетворительный, 0 — не предохраняет

* Не окрашивает резин.

** При больших дозировках выцветает.

Для комплексной защиты от всех видов старения, которым подвергается резина, рекомендуется применять различные сочета­ ния противостари-телей:

в протекторных смесях — 0,5 вес. ч. неозона, 1,0 вес. ч. анти- озонанта-противоутомителя 4010 NA, 2,0 вес. ч. антиозонанта-сан- тофлекса AW или 1,0 вес. ч. 4010 NA и 2,0 вес. ч. сантофлекса AW;

всмесях для боковин— 1,0 вес. ч. противоутомителя 4010 NA,

2.0вес. ч. сантофлекса AW;

в брекерных и каркасных смесях— 1,0 вес. ч. неозона, D и 1.0 вес. ч. противоутомителя 4010 NA.

Применяя в качестве антиозонантов производные я-фенилен- диамина, необходимо учитывать их активирующее действие на сульфенамидные ускорители.

Резины на основе каучуков общего назначения защищают антиозонантами от действия озона, если концентрация его в воз­ духе не превышает 1 ч. озона на 100 миллионов частей воздуха. При больших концентрациях следует применять специальные каучуки.

Физические защитные вещества. К классу противостарителей относятся микрокристаллические воски и парафины (физические защитные вещества) с температурой плавления 65—70 °С. Они способны выпотевать на поверхность резины, образуя защитную пленку, которая предохраняет резину от доступа кислорода и озо­ на. Пленка оказывает хорошее защитное действие, если резина находится под действием статических нагрузок; при динамических нагрузках пленки разрушаются. В шинные покровные резины ре­ комендуется добавлять 1,5—2,5 вес. ч. воска. К воскам относятся парафин, петролатум, смеси церезина и масел марок ОМ-1 и ОМ-7, смеси парафиновых низкомолекулярных микрокристалли­ ческих углеводородов со светозащитными добавками (антилюкс).

ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Корд

Корд является основным армирующим материалом покрышки. Он составляет 15—35% массы шины. Качество корда в значи­ тельной степени определяет срок службы и эксплуатационные ха­ рактеристики шин.

Требования, предъявляемые к корду, зависят от его назначе­ ния.

Корд для каркаса покрышек должен иметь большое удлине­ ние при разрыве, эластичность, разрывную и ударную прочность, высокое сопротивление многократным деформациям (усталостная прочность), стабильные размеры, высокий динамический модуль, низкое теплообразование, высокую теплостойкость и обладать не­ значительной ползучестью (крипом).

105

В США при оценке корда учитывают так называемый коэффи­ циент эффективности корда, который определяют по формуле

^ _ ts

Лэфф —' ------- г

M C V r + d

где t — прочность, гс/денье; S — усадка корда; М — вытяжка корда; С — стои­ мость ткани, доллар/фунт; г — расстояние между нитями корда, дюймы; at — диа­ метр корда, дюймы.

Экономичность применения корда достигается при Хэфф больше 50. В табл. 5.3 приведены свойства различных волокон, применяе­

мых в производстве шинного корда.

Свойства корда. Для шин грузовых и легковых автомобилей используют главным образом вискозный корд; постепенно его за­ меняют в грузовых шинах — полиамидным, а в легковых — поли­ эфирным.

Полиамидный корд по сравнению с вискозным и полиэфирным имеет большую удельную и усталостную прочность (см. табл. 5.3), и поэтому используется при изготовлении ши» для грузовых авто­ мобилей, автобусов и других крупных машин. Для легковых шин полиамидный корд применять не рекомендуется, так как при стоянке автомобиля на шине образуются плоские вмятины, ухуд­ шающие плавность движения.

107

Шины для сельскохозяйственных машин изготавливают в ос­

новном из вискозного корда.

Брекерный пояс шин типа Р изготавливается из металлокорда, но из-за дефицитности металлокорда иногда его заменяют высоко­ модульным вискозным кордом, который, хотя и уступает другим материалам по разрывной и ударной прочности, обладает высоким модулем и низкой тепловой усадкой. Металлокорд применяется также для производства каркасов грузовых покрышек шин типа Р. Стеклянный корд используют при изготовлении брекерного пояса диагональных опоясанных шин для легковых автомобилей и прово­ дят эксперименты по применению его в каркасе и брекере шин типа Р.

Корд из ароматического полиамидного волокна типа В еще про­ ходит экспериментальную проверку в качестве материала для бре­ керного пояса шин типа Р.

Структура нитей корда. В большинстве стран мира наблю­ дается тенденция к увеличению толщины и прочности нити корда, что дает возможность сократить число слоев корда в покрышках.

Толщина нитей корда влияет на резиносодержание, на проч­ ность каркаса на продавливание, прочность связи между слоями, корда и на другие показатели. Поэтому при выборе толщины и структуры нити корда сперва проводят экспериментальные работы, а затем математическую обработку результатов с помощью ЭВМ, после чего находят оптимальную толщину нитей.

Структура нитей корда в зарубежной практике обозначается дробью: в числителе приводится число денье, а в знаменателе — число сложений (например, 840 денье/2). В отечественной промыш­ ленности структуру нити обозначают произведением числа текс на число сложений (183,5 текс X 1 X 2) или отношением метрического номера нити к числу сложений (10,7/1/2).

Вискозный корд

Вискозный корд во много раз превосходит хлопчатобумажный по таким важнейшим свойствам, как удельная разрывная, усталост­ ная и ударная прочность, теплостойкость, и имеет меньшие гисте­ резисные потери. Поэтому в большинстве стран мира вискозный корд полностью вытеснил хлопчатобумажный в производстве авто­ покрышек.

Различные марки вискозного корда отличаются друг от друга по толщине, прочности и плотности. Вискозный корд маркируется в СССР буквой В (например, 17В, 18В и т. д.). Характеристика основных марок вискозного корда приведена в табл. 5.4.

Для повышения качества и приближения характеристик проч­ ностных показателей вискозного корда к полиамидному было про­ ведено много исследовательских работ по изучению его структуры и технологии производства; был получен корд улучшенного ка­ чества.

108

П р и м е ч а н и е . Разреженный корд каждой марки, имеющий меньшее количество нитей на 100 мм, обозначается прибавлением к марке цифры 2 (172В). Корд брекер обозначается прибавлением цифры 3 (173В).

ПРИ обозначении разреженного корда к марке корда прибавляют цифру 2 (122 к), а к марке кордбрекера—3(123 к>. Нити первой крутки не 'должны иметь узлов, концы нитей второй крутки соединяются, образуя сшивки длиной 5—6 см.

Найлон 6 * (по данным Такаяма и Митцуи) в отличие от найлона 6,6 дешевле, прочнее, лучше сопротивляется ударам и многократ­ ным деформациям, имеет более высокую адгезию к резиновым сме­ сям, менее подвержен тепловому старению, при вулканизации дает большую термическую усадку (поэтому при термофиксации вытя­ гивается труднее, чем найлон 6 ,6 ) и имеет более низкую прочность.

Серьезным недостатком полиамидного корда по сравнению с вискозным является образование плоских вмятин на шине при стоянии автомобиля.

Плоские вмятины на покрышке образуются в зоне контакта шины с дорогой при стоянии автомобиля, так как слои корда в по­ крышке, соприкасающиеся с дорогой, остывают до температуры окружающей среды при меньших напряжениях, чем корд в других частях покрышки. При остывании ниже температуры стеклования (у найлона 6,6—50 °С) фиксируется форма образовавшейся пло­ ской вмятины. При движении автомобиля эта форма сохраняется пока шина вновь не нагреется. Образование плоских вмятин проис­ ходит интенсивнее, когда рабочая температура шины сильно пре­ вышает температуру стеклования нитей корда. Содержание влаги понижает температуру стеклования и, следовательно, увеличивает степень образования вмятин.

Для уменьшения плоских вмятин найлон обрабатывают диизо­ цианатами в паровой фазе, а также цианурхлоридом.

Фирма «Монсанто» (США) выпустила корд Х-88 из найлона 6,6, модифицированного ароматическими полиамидами на основе терефталевой кислоты, фирма «Аллайд Кемикалс» (СШ А)— корд, со­ стоящий из 70% найлона 6 и 30% полиэтилентерефталата.

Ведутся непрерывно работы по улучшению качества 'полиамид­ ного корда. Введение антиоксидантов в волокна при их получении повысило теплостойкость корда.

Ищут способы уменьшить образование плоских вмятин; для этого к мономеру добавляют другие вещества (присадки), комби­ нируют волокна найлона с полиэфирными, повышают прочность во­ локон, совершенствуют технологический процесс обработки корда.

Полиэфирный корд

Полиэфирный корд изготавливают из полиэтилентерефталатных волокон (лавсан, терилен), имеющих высокий модуль и небольшое удлинение, что способствует уменьшению деформации и разнаши­ ваемое™ шин при эксплуатации.

По прочностным показателям полиэфирный корд уступает поли­

112