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

Подъема температуры. Сравнивая полученную кривую температур

сэталоном, судят о качестве смешения.

2.По записям потребляемой мощности. Этот способ применим при индивидуальном приводе. Способ основан на том, что потреб­ ляемая мощность в процессе смешения доходит до максимума и снижается, когда смешение заканчивается. По полученной кривой можно судить, насколько правильно проведен процесс смешения.

3.По записям давления на валки. С помощью специальных приборов измеряют давление на валки, которое растет до извест­ ного предела и резко снижается, когда процесс смешения заканчи­ вается. По характеру кривой судят о правильности смешения.

Наиболее распространен способ контроля по записям темпе­ ратур при смешении. Два других способа по потребляемой мощно­ сти и по давлению на валки применяются реже.

Появился способ контроля по двум параметрам — времени и температуре. В основу этого метода положен эффект смешения. Для каждой стадии эффект смешения зависит от температуры и продолжительности проведения процесса. Общий эффект смеше­ ния равен сумме эффектов стадий. Применив метод электромоде­ лирования, интегрируют эффекты смешения по времени. Для про­ ведения контроля смешения применяется специальный прибор — линейный регулятор смешения, — который преобразует темпера­ туру в электрические импульсы и по заданной программе прово­ дит процесс смешения, соблюдая постоянство эффекта смешения. При этом продолжительность смешения изменяется в зависимо­ сти от колебаний температуры. Эффект смешения поддерживается постоянным. По данным фирмы «Полимер — Физик» (ФРГ) при проведении процесса по эффекту смешения смеси получаются бо­ лее однородными, разброс показателей сокращается в 2 раза, а продолжительность цикла смешения на 20%, процесс можно вести автоматически.

При автоматической системе управления процессом смешения точность выдерживания режимов гарантируется. По имеющимся данным ведение процесса смешения по времени не обеспечивает достаточной однородности смесей и поэтому более целесообразно вести контроль по эффекту смешения.

Контроль качества резиновых смесей

Для оценки качества смеси проводят их испытания (так назы­ ваемую «классическую» систему контроля). Для этого из каждой закладки вырезают образец и вместе с паспортом направляют пневматической почтой в контрольную лабораторию.

Невулканизованная смесь испытывается на пластичность (глав­

ным образом по Муни, Карреру или Дефо).

Образцы вулканизатов испытываются на твердость (по Шору) и кольцевой модуль и плотность. Кроме того, вулканизаты, физико­ механические показатели которых близки к предельно допусти­ мым, испытывают на разрыв, удлинение и модуль»

Нормы плотности смесей устанавливаются по Испытаниям об­ разцов смесей, изготовленных на лабораторных вальцах. Плот­ ность определяют погружением образца в раствор хлористого цинка с известной плотностью либо на специальных весах. Допу­ ски по плотности составляют для ответственных смесей (протек­ торная, обкладочная, брекерная, камерная) ±0,02; для менее от­

ветственных смесей (для изоляции проволочных колец, диафрагм)—

± 0,3. Нормы твердости и кольцевой модуль устанавливаются на основании испытания десяти закладок одной и той же смеси, из­

пытания большого числа производственных смесей, обладающих хорошими технологическими свойствами.

Ниже приведены допуски по пластичности для различных сме­ сей (по Карреру):

Для протекторных смесей, кроме пластичности, необходимо определять и восстанавливаемость, которая в большей степени, чем пластичность, характеризует склонность резины к усадке.

Контроль по «классической системе» испытаний трудоемок. Поэтому он заменяется ускоренными методами контроля (экспрессанализ). О качестве резиновой смеси с достаточной степенью точ­ ности можно судить по кольцевому модулю. Для этого образцы смеси вулканизуются в маленьком прессе при 180—250 °С в тече­ ние 1—2 мин. Вулканизаты испытываются на кольцевой модуль. Часто «экспресс-анализ» проводится в цехе, где устанавливается специальный пресс для вулканизации образцов и прибор для оп­ ределения кольцевого модуля. Результаты анализа сообщаются вальцовщику световой сигнализацией. При удовлетворительных результатах анализа смесь направляют в производство, а при не­ удовлетворительных снимают с вальцов и задерживают до полу­ чения заключения лаборатории.

На основании результатов лабораторных испытаний прини­ мают окончательное решение о порядке использования задержан­ ной смеси.

На некоторых зарубежных заводах задержанные смеси исполь­ зуются путем добавок к нормальным смесям. Так, например, сме­ си, отличающиеся на 0,01 от установленной плотности или на 1 единицу по твердости, добавляют к нормальным закладкам (на листовальных вальцах) в количестве 10 кг на закладку; смеси,

194

отличающиеся на 0,01—0,03 плотности или на 1—3 единицы по твердости, добавляются в количестве 5—б кг на закладку.

На многих заводах помимо анализа каждой закладки смеси ведут периодический контроль пластичности резины, поступающей с подогревательных вальцов на червячные прессы и каландры (обычно пробу отбирают в течение 15—30 мин).

На зарубежных шинных заводах широко внедрены специаль­ ные виды приборов, которые наряду с пластичностью и восстанав­ ливаемостью измеряют шприцуемость и образование простран­ ственной сетки в процессе обработки и вулканизации.

Наиболее распространенным является прибор «Монсанто Осцилатинг Диск Реометр», который замеряет показатели вязкоэла­ стических свойств резиновых смесей перед вулканизацией в тече­ ние и после вулканизации. Он представляет собой колеблющийся диск, который движется через образец, помещенный в квадратную форму. Сопротивление образца прохождению колеблющегося дис­ ка вызывает электрический сигнал, который записывается. Этим прибором можно замерить вязкость смеси, время скорчинга, ин­ дукционный период, степень вулканизации, оптимум вулканиза­ ции, динамический модуль среза и характеристику реверсии. За­ писывающее устройство чертит кривую вулканизации образца (рис. 7.30). По кривым (30—40 различных образцов), нанесенным на диаграмму, можно судить о качестве исходных каучуков и до­ зировках ингредиентов, а также о статических и динамических

физико-механических свойствах резиновых смесей. В процессе те­ кущего контроля достаточно следить, чтобы кривые находились в установленных пределах. Кривые задержанных бэчей позволяют определить причину отклонений. Цикл испытаний составляет око­ ло 2'. Один прибор Монсанто способен контролировать качество всех бэчей, выпускаемых на резиносмесителе при циклах смешения 2,5 мин. Такой способ контроля дает возможность более глубоко и точно определять качество смесей и следить за ходом техноло­ гического процесса при меньших трудовых затратах.

«Современная» система контроля. За рубежом некоторые за­ воды отказались от контроля качества резин по «классической системе» и разработали так называемую «современную» систему контроля. По этой системе контролируют плотность резиновых сме­ сей (с помощью специальных весов), изменения пластичности, мо­ дуль и скорчинг (с помощью реометра Монсанто).

Отбор образцов для испытаний проводят статистическими ме­ тодами контроля, в результате чего существенно сокращается объем работ. Контрольные лаборатории размещают вне цеха. По­ дача образцов из цеха и отправка результатов анализов в цех про­ изводится с помощью пневмопочты.

Контроль качества распределения ингредиентов в смеси

Для проверки качества распределения ингредиентов в смеси применяются методы рассмотрения срезов смесей с помощью све­ тового, электронного микроскопа или рентгено-микрофотографии. Световой микроскоп при увеличении до 300 раз применяется для рассмотрения нераспределенных агломератов сажи в протектор­ ных смесях и для других смесей. Сажа хорошо видна, плохо вид­ ны прозрачные ингредиенты.

Для определения степени дисперсности и размера частиц поль­ зуются методом рассмотрения под электронным микроскопом.

Рентгено-микрофотография с применением «мягких» X лучей (напряжение 1—3 кВ, длина волны 6— 8 ангстрем) позволяет су­ дить о распределении всех ингредиентов, имеющих большую плот­ ность, чем каучук. Способ основан на лучшем поглощении гаммалучей ингредиентами, чем каучуком. При таком методе исследо­ вания получают хорошие результаты для невулканизованных образцов. Образец толщиной 20 микрон помещают на эмульсию фотопленки и облучают 4 мин (пленку смотрят под увеличением обычно в световом микроскопе).

Описанные выше методы применяются для контроля особо от­ ветственных резиновых смесей.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ КЛЕЕВ И СМАЗОК

Резиновые клеи и смазки готовят в горизонтальных и верти­ кальных мешалках. Резиновые клеи готовят в горизонтальных клеемешалках с Z-образными лопастями, Корпус мешалки емко­

196

Г л а в а 8

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ АВТОПОКРЫШЕК

Процессу сборки автопокрышек предшествует целый ряд под­ готовительных технологических операций, связанных с обработкой корда, изготовлением и заготовкой отдельных деталей пневмати­ ческих шин.

В настоящей главе рассматриваются только заготовительные операции, относящиеся к изготовлению деталей автопокрышек: обработка корда и бортовых тканей, изготовление протекторов, брекеров, крыльев, профилированных деталей и герметизирую­ щего слоя бескамерных шин.

ОБРАБОТКА КОРДА

Обработка корда включает следующие основные процессы: пропитку, сушку, горячую вытяжку корда из химических волокон, каландрование и раскраивание обрезиненного корда.

В производстве автомобильных шин применяется несколько ти­ пов корда, различающихся по типу волокна, строению и толщине нитей, прочности. На заводе, выпускающем шины различных раз­ меров, используется несколько марок корда одного и того же или разных типов. Обычно применяются различные корды в зависи­ мости от размера и назначения покрышек (для легковых и грузо­ вых автомобилей, автобусов, сельскохозяйственных и строительно­ дорожных машин), от конструктивного назначения в покрышке (нижние и верхние слои каркаса, брекерные слои, слои в жестком поясе радиальных шин). В производстве применяется уточный или безуточный корд. Чаще применяется уточный корд. При его при­ менении не требуется предварительная обработка: непосредствен­ но со склада корд поступает на пропитку и обкладку резиной. При этом упрощается процесс обкладки корда резиной и снижается брак при каландровании.

К недостаткам уточного корда можно отнести: необходимость расширения полотна корда перед обкладкой резиной (для сохра­ нения заданной плотности в полотне), большое количество отхо­ дов при раскрое вследствие сшивания ткани из разных рулонов и косяков и значительные потери корда за счет несоответствия ши­ рины корда требуемой длине слоя,

198

При применении безуточного корда уменьшается количество от­ ходов при раскрое из-за отсутствия затканных концов; появляется возможность выпускать прорезиненный корд разной ширины в со­ ответствии G -требуемой шириной полотна для каждого размера покрышки, что приводит к значительному уменьшению отходов; устраняется возможность перетирания нитей основы нитями утка при эксплуатации покрышки. К достоинствам безуточного корда можно отнести также его невысокую стоимость из-за отсутствия дополнительных ткацких операций, к недостаткам — большое ко­ личество брака при каландровании, дополнительные затраты на обработку корда, вследствие необходимости обслуживать шпулярники, необходимость в больших производственных площадях для установки шпулярников. Кроме того, при применении безуточного корда затрудняется обкладка корда на каландре, так как при отсутствии утка нити основы плотно прилегают друг к другу.

В последние годы разработаны новые способы обработки безуточных кордов, которые начинают внедряться в практику работы шинных заводов за рубежом. Наиболее распространенным явля­ ется способ, при котором безуточный корд накатывается в виде полос различной ширины на широкие катушки-навои (шириной

воев в зависимости от требуемой ширины корда. Каландр заправ­ ляют один раз в смену. Навои после срабатывания заменяют но­ выми; иногда устанавливается два комплекта — во время работы первого второй перезаряжается. Концы корда двух различных на­ воев соединяют на вулканизационном прессе или на многоигольной швейной машине. При использовании навоев повышается эконо­ мичность процесса.

Пропитка корда

Для повышения прочности связи (адгезии) корда из хими­ ческих волокон с обкладочной резиной его подвергают пропитке (для применявшегося ранее скрученного из коротких волокон хлопкового корда пропитка не требовалась).

Влияние содержания коротких волокон в кордной нити на адге­ зию корда к резине можно иллюстрировать следующими данными:

В пропиточные составы кроме латекса добавляют полярные вещества, способные вступить в реакцию с функциональными

199

группами на поверхности кордной нити. При применении регенё- ратно-казеиново-латексной дисперсии прочность связи корда с ре­ зиной была невысокой. В НИИШП были разработаны пропиточ­ ные составы для различных типов корда из химических волокон, основными компонентами которых являются латекс и водораство­ римые резорциноформальдегидные смолы. Эти составы просты в применении, и при их использовании достигается высокая адгезия резины к вискозным и полиамидному корду.

На прочность связи влияют состав пропиточной смеси, способ ее приготовления, количество и распределение адгезива, нанесен­ ного на корд, режим тепловой обработки после пропитки, способ хранения пропитанного корда, состав резиновых обкладочных сме­ сей, условия вулканизации и другие факторы.

Резорциноформальдегидную смолу получают при взаимодей­ ствии резорцина и формальдегида в щелочной среде.

Для достижения высокой адгезии предпочтительно соотношение 2—5 моль формальдегида на 1 моль резорцина. Продолжитель­ ность реакции зависит от температуры и содержания едкого нат­ ра и концентрации реагентов и составляет от 20 мин до 6 ч. Про­ должительность конденсации выбирают эмпирически с учетом конденсации при сушке: чем жестче условия сушки, тем мягче должны быть условия предварительной конденсации. На адгезию также влияет соотношение смолы и латекса. Практически приме­ няют латекс, содержащий 6— 8 вес. ч. сухого каучука на 1 вес. ч. резорциноформальдегидной смолы. При повышении содержания смолы возрастает адгезия; однако слишком высокое содержание смолы приводит к повышению жесткости корда, а следовательно, и к снижению ходимости шин. Влияние типа латекса в пропиточ­ ном составе на адгезию резины к корду можно проследить по дан­ ным табл. 8 . 1.

Т а б л и ц а 8.1. Влияние латексных компонентов смеси на адгезию резины к корду

В отечественной промышленности для пропитки корда широ­ кое применение получили латексы следующих типов: дивинилстирольные (СКС-ЗОШХП), карбоксилатные (СКД-1) и винилпиридиновые (ДМВП-ЮХ — продукт сополимеризации дивинила и 2-метил-5-винилпиридина; ДСВП-15 — продукт сополимеризации дивинила, стирола и 2-винилпиридина).

200

Латекс ДМВП-10Х обычно применяется в комбинации с ла­ тексом СКД-1. При использовании латекса ДСВП-15 повышается прочность связи (по сравнению с полученной с ДМВП-ЮХ) и не требуется добавления сажевых дисперсий.

Ниже приводится состав (в вес. ч.) пропиточной латексной сме­ си, наиболее часто используемой в отечественной практике:

Соотношение указанных компонентов в рецепте зависит от типа корда и применяемого латекса.

Условия пропитки и сушки. Прочность связи корда с резиной возрастает с увеличением привеса, но до известного предела, так как адгезия зависит в основном от площади соприкосновения кор­ да с резиновой смесью, а не от глубины проникновения резиновой смеси в нить. Привес зависит от вида волокна, концентрации и вязкости резорциноформальдегидно-латексной пропитки, натяже­ ния корда в пропиточной ванне, отжима и проведения предвари­ тельной пропитки водой. При чрезмерно большом увеличении привеса повышается жесткость корда и удорожается стоимость по­ крышки. Оптимальным считают привес 4—8 % от массы корда. Привес зависит от гидрофильное™ волокна. Так, полиамидный корд гидрофобен, и поэтому на нем можно получить меньший при­ вес, чем на вискозном (еще труднее получить привес на полиэфир­ ном корде).

По зарубежным данным, резиновая смесь при обкладке корда и вулканизации покрышек проникает в вискозный корд на глубину 3—5 филаментов, в полиамид, ный и полиэфирный — на глубину 1—2 филаментов. Пропиточный состав должен проникать на эту же глубину, чтобы создать лучшую адгезию на всей поверхности соприкосновения резины с кордом. При указанной глубине проникновения пропи­ точного состава привес вискозного корда составляет 5—6%, а полиамидного и полиэфирного кордов — 4—5%. Чефер из моноволокна пропитывается на глу­ бину 100%. Для вискозного корда применяют пропиточный состав с pH 8,0—8,5, для полиамидного корда — с pH 10,0—10,5.

В табл. 8.2 приведены привес и адгезия при пропитке вискоз­ ного и полиамидного кордов.

Т а б л и ц а 8.2. Привес и адгезия при пропитке

вискозного и полиамидного кордов

При пропитке полиамидного корда следует увеличивать кон­ центрацию адгезива. Обычно для вискозного корда концентрацию

20)

принимают равной 12%, а для полиамидного—2 0 %. Изменение концентрации сильнее, чем отжим, влияет на увеличение массы. На привес влияет также тип смачивателя (его гидрофильность и химические свойства), использованного при изготовлении корда.

При тепловой обработке пропитанного корда (сушке) продол­ жается реакция конденсации смолы, поэтому условия тепловой об­ работки выбирают в зависимости от вида корда и типа адгезива.

0,5—1,0 мин.

При низких температурах обработки слабее связь корда с тек­ стилем, а при высоких — с обкладочной резиной.

Для корда большей толщины и прочности требуется более вы­ сокое натяжение при обработке.

Адгезия зависит от качества обкладки корда резиной. Резина должна хорошо растекаться по нитям корда (хорошо «прессовать­ ся»), При повышении температуры снижается вязкость смеси и улучшается прессовка, поэтому обкладочная смесь должна нахо­ диться в текучем состоянии при контакте с кордом (без подвул­ канизации). Адгезия зависит также и от полярности смеси. При добавлении полярных канальной сажи или окиси кремния воз­ растает адгезия; такое же действие оказывают и модификаторы.

Пропитанный корд защищают от действия света, пыли и влаги полиэтиленовой пленкой.

Полиэфирный корд в отличие от вискозного и полиамидного не содержит реакционноспособных групп, поэтому адгезия резиновой смеси к нему невелика. Ранее для повышения адгезии полиэфир­ ного корда к резине использовали растворы изоцианатов в орга­ нических растворителях либо блокизоцианатов в водной среде, однако достигаемая адгезия не отвечала требованиям технологии. В последнее время были разработаны пропиточные составы, при применении которых достигается требуемая адгезия корда к резине при пропитке на существующем оборудовании шинных заводов.

Наибольшее распространение получили пропиточные составы на основе полиэпоксидов (полиэпоксид, затвердитель и латекс), од­ нако в этом случае требовалось проводить двукратную пропитку.

Фирмой «Дюпон» (США) был предложен двухстадийный спо­ соб (так называемый ТРЛ-12). На первой стадии пропитка про­ изводится латексом, в который добавляли полиэпоксид (глицедил-

Щ