Технология производства автомобильных шин

Технология производства автомобильных шин

Над процессом создания шины работают шинные химики и конструкторы, от которых зависят секреты шинной рецептуры. Их искусство заключается в правильном анализе и выборе сырья, дозировке, комбинировании компонентов, в особенности для смеси протектора.

Все это достигается благодаря профессиональному опыту, компьютерному анализу и моделированию, усовершенствование рецептуры и технологии приготовления смесей – кропотливый труд, играющий важную роль в разработке шин, от которого зависит:

• Уровень сцепления с дорожным полотном;
• Надежность;
• Рабочий ресурс;

Состав резиновой смеси и ее пропорции любого производителя шин — тайна за семью печатями.
Хорошо известно около 20 основных составляющих, рецептура зависит от назначения деталей шины и может включать в себя до 10 химикатов, начиная от серы и углерода и заканчивая каучуком.

2. СЫРЬЕ

КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ И НАТУРАЛЬНЫЕ

• основа резиновой смеси;

Приблизительно половина используемого каучука – натуральное сырье состоящие из высушенного сока (латекса) вырабатываемое из каучукового дерева «Бразильской гевее», которое произрастает в странах тропического пояса в обоих полушариях земли: Латинской Америки, Африки, Юго-Восточной Азии.

Так же каучуконосный млечный сок содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. Натуральный каучук долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества, и даже после изобретения «изопрен синтетического» каучука, близкого по свойствам натуральному, современная высокопроизводительная шина, не мыслима без натурального каучука.

В пятерку крупнейших производителей натурального каучука входят:

• Индонезия;
• Таиланд;
• Вьетнам;
• Индия;
• Китай;

Производимый из нефти синтетический каучук был изобретен немецкими химиками в 30-е гг. В настоящее время синтезируется несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои характерные особенности и строгое назначение в разных деталях РТИ, как показало время и практика, единственным недостатком синтетического каучука является его дороговизна в сравнении с натуральным. На территории СССР не было возможности получать натуральный каучук из растений, а покупать его за границей приходилось за валюту. Это спровоцировало развитие богатой химии синтеза каучуков и других полимеров.

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.

Перед загрузкой в миксер резиновую смесь разрезают на полоски. В нижнем ряду слева — натуральный каучук, справа — синтетический

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.

Помимо роботов, на заводе применяются велосипеды. Иначе дойти с обеда до места работы может занять полчаса…

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:)

На заводе при входе бесплатно раздают беруши, есть свой медкабинет, а также спортивный зал с качалкой и сауной. В цехах есть даже курилки, но за несколько часов на заводе я никого там не видел.

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.

Процесс изготовления металлокорда и его обрезинивания. На последней фото видно, как материал для боковины покрышек прошивается белой хлопковой нитью. В процессе вулканизации шины нить сгорает, и через эти отверстия выходит горячий воздух. Именно так и получаются тоненькие усики на боковинах.

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.

Визуальный контроль шины. Взвешивание. Маркировка. Склад отбракованной продукции — обратите внимание, все шины разрезаны пополам. Весь брак перерабатывается в различные резинотехнические изделия, такие как автомобильные коврики, лежачие полицейские, покрытие для детских площадок. Таким образом, завод не производит отходов.

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!

Процесс производства автомобильных шин: просто о сложном

Изготовление шин для автомобилей представляет собой многоступенчатый процесс, который реализуется в заводских условиях: анализ рынка, разработка цифровой модели и прототипа, подготовка резиновой смеси, сборка, вулканизация и контроль качества. Все этапы по порядку описаны в статье.

Функция этого товара – обеспечение сцепления с дорожным полотном, уменьшение колебаний за счет неровностей, обеспечение комфорта и безопасности передвижения.

Автомобильные шины – обязательный элемент любого колесного транспорта. От качества и вида этого продукта зависит комфортность и безопасность перемещения. В случае утери свойств шины потребуется немедленная ее замена, так как весь автомобиль или грузовик будут непригодны для дальнейшего использования.

Этапы производства от идеи до конечного продукта

Общая технология производства автомобильных шин одинакова на всех предприятиях. Для создания автошины нужно пройти ряд обязательных этапов:

• разработка модели;
• тестирование прототипа;
• подготовка резиновой смеси;
• подбор компонентов шины;
• сборочное производство;
• вулканизация;
• контроль качества.

Каждый из представленных шагов необходим для создания конкурентоспособной продукции, которая будет иметь спрос на рынке. Такой производственный цикл организован на крупнейших предприятиях известных брендов и компаний, как в России, так и за рубежом.

Оборудование для производства шин

С технологической точки зрения производство покрышек – достаточно капиталоемкое вложение. Оно рентабельно, если выпускать от 100 тыс. штук в год с налаженными каналами сбыта.

В комплекс оборудования для производства входят:

• формователи шин;
• холодильные установки;
• протекторная линия;
• обрезатель стального корда;
• намоточная машина;
• линия экструзии;
• крыльевой станок;
• обработчик текстильного корда;
• пресс соединения;
• резиносмеситель;
• экструдер;
• вулканизатор.

Окончательный перечень и количество станков выбираются в соответствии с мощностью и характером производимой продукции.

На заметку. По данным аналитической фирмы ООО «ПКР», существует следующее географическое разделение по объемам производства отечественных шин: 35% производится в ПФО, 28% – в СЗФО, 22% – в ЦФО и 12% – в СФО.

Создание модели

Чтобы автомобильные шины не вызывали недовольства у водителей, при производстве должны быть учтены условия их использования: погода, характер вождения, климат, дорожное покрытие, качество дорог.

Обязательно разрабатывают цифровую модель автошин. Поскольку они работают под действием нагрузок постоянного и переменного характера, важно математически просчитать долговечность отдельных компонентов.

В зависимости от результатов цифровых испытаний подбираются конструкция, состав резиновой смеси, дозировка компонентов и пр. На этой стадии работают технологи и промышленные дизайнеры.

Схема устройства автомобильной шины

Виды шин

В зависимости от размера и типа транспорта выделяют легковые и грузовые покрышки. Принцип изготовления обоих видов аналогичен.

По времени года, которое рекомендуется для использования:

• летние (для температур от +5 градусов);
• зимние (для температур ниже +5 градусов);
• всесезонные.

Отличия есть и в рисунке протектора, который позволяет выделить:

• шоссейные, или автодорожные;
• грязевые, или внедорожные;
• универсальные.

По типу усиления сцепления с дорогой (особенно зимой):

• европейские – для мягких зим с минимальным количеством снега и льда;
• скандинавские, или липучки – усиливают сцепление за счет специального протектора;
• с шипами – оснащенные металлическими элементами для улучшения торможения в условиях снега и льда.

Кроме того, выделяют беспрокольные варианты, выполненные из более жесткой резины.

По направлению протектора также есть разделение на:

• симметричный ненаправленный рисунок;
• симметрично направленный рисунок;
• ассиметричный ненаправленный рисунок;
• ассиметричный направленный рисунок (самые дорогие варианты).

Тестирование прототипа

После компьютерного моделирования проводятся натурные испытания. В рамках таких тестов разработки компании проходят апробацию в реальных условиях на специальных стендах или конкретных видах транспорта.

При достижении эксплуатационных показателей модель шины уходит в серийное производство.

Подготовка резиновой смеси

Более 80% шины состоит из смеси резиновых компонентов, наполнителей и специальных присадок. Точный состав хранится в строжайшей тайне и является конкурентным преимуществом каждого конкретного производителя.

Рецепты насчитывают до 20 составляющих в строгих пропорциях. Баланс компонентов обеспечивает уникальный набор свойств готовой продукции.

На этой стадии полученная масса тщательно перемешивается и нагревается до 120 градусов.

Необходимое сырье

Можно выделить ряд основных компонентов, которые используются на этапе смешения для производства автопокрышек:

1. Каучук – материал природного или промышленного производства (синтетический), составляющий основу будущего изделия (40-50% от всего объема).
2. Технический углерод, или по-другому сажа, нужен для придания прочностных характеристик. Благодаря этому компоненту шины становятся черными (25-30%).
3. Силикат, или диоксид кремния (около 10%).
4. Сера – элемент, который нужен для сцепления молекул полимера во время вулканизации.
5. Специальные добавки, вулканизирующие агенты и модификаторы для достижения заданных свойств.
6. Масла – для придания однородности смеси (10-15%).

Подбор компонентов шины

Конструкция автомобильной покрышки напоминает пирог, слои которого последовательно накладываются друг на друга. Помимо резиновой смеси покрышка состоит из:

• стального брекера;
• текстильного корда, который также проходит процесс обрезинивания;
• стальных бортовых колец.

В общей сложности могут применяться до 30 элементов, позволяющих усилить готовую конструкцию.

На этой стадии нужно подготовить резиновые заготовки, нарезанные по требованиям геометрии конструкции. Эти элементы изготавливают в цеху перемешивания в специальных низкотемпературных печах.

Отдельно изготавливается протектор из более прочной резины с нанесением нужного рисунка. Для этого используются экструдеры, которые формируют ленту, и оборудование для нарезки протектора под углом.

Сборочное производство

Сборка автомобильных шин происходит на специальных вращающихся барабанах, которые еще называют сборочным станком. Центральная часть этого оборудования увеличивается для того, чтобы придать покрышке нужную форму. Отдельно собираются каркас шины (которому придается форма профиля шины) и брекерный пакет (многослойная кордовая конструкция).

Соединяя обе эти части, получают «сырую шину».

Вулканизация

Процесс проходит в специальных аппаратах – пресс-вулканизаторах. Они нужны для реализации химической реакции, в ходе которой каучук за счет содержащейся в резиновой смеси серы переходит из пластического в эластичное состояние.

Технологический процесс проводится при высоких температурах (порядка 170 градусов) и давлении (20 бар) с участием воды и водяного пара. «Сырая шина» распирается с внутренней стороны и прижимается к пресс-форме специальной диафрагмой. После окончания вулканизации автопокрышка приобретает конечные геометрические и эксплуатационные параметры. В среднем на одну заготовку нужна обработка в течение 10-15 минут для легковых и 60-70 минут для грузовых аналогов.

Контроль качества

Заключительный этап на производстве – контроль заявленных параметров на оборудованных стендах и визуальный контроль. По партии выборочно проверяются параметры: форма, неоднородность и радиальное биение в разных плоскостях.

После тестирования и маркировки (типоразмер, индекс скорости, нагрузки) покрышка отправляется на склад готовой продукции и дистрибуцию. Отбракованные шины отправляют на ремонт или переработку.

Обязательная маркировка шин

С 2020 года автомобильные шины вошли в перечень товаров, которые подлежат обязательной маркировке. Эта мера принята для того, чтобы снизить количество контрафактной продукции на рынке.

Технология маркировки – RFID-метки, которые работают бесконтактным способом. Ее наличие подтверждает качество товара и надежность поставщика. За счет того, что каждая метка уникальна, будет возможным проследить информацию о передвижении товара на всем жизненном цикле: от производства до утилизации.

На заметку. Согласно исследованию компании TEBIZ GROUP, лидером импортных поставок в 2018 году стали покрышки из Китая (более 46% от всего объема импорта).

Российские производители и бренды автошин

В России создано несколько производственных площадок, которые выпускают автопокрышки. Отечественные заводы выпускают продукцию, которая соответствует международным требованиям к качеству и поставляется как на внутренний, так и зарубежные рынки.

Источник https://zipshina.ru/tehnicheskaya_informaciya/o_shinah/tehnologiya_proizvodstva_avtomobilnyh_shin/

Источник https://www.drive2.ru/b/470263323296793534/

Источник https://moneymakerfactory.ru/spravochnik/protsess-proizvodstva-avtomobilnyih-shin/