Кіріспе

Пневматикалық шиналар әлемдегі 455 шина зауытында салыстырмалы түрде стандартталған процестер мен жабдықтар арқылы өндіріледі. Жыл сайын бүкіл әлемде 1 миллиардтан астам шина өндірілетіндіктен, шина өнеркәсібі табиғи каучуктың ірі тұтынушысы болып табылады. Шина зауыттары синтетикалық каучук (шина өнеркәсібіндегі жалпы каучук көлемінің 60-70%), карбон қара және химиялық заттар сияқты ірі шикізаттардан бастап, құрастырылып, вулкандалатын көптеген мамандандырылған компоненттерді шығарады. Шина – барабанға жиналатын, содан кейін қысым мен жылу арқылы престе вулкандалатын көптеген бөліктерден құралған жиынтық. Жылу резеңке мономерлерін байланыстырып, берік, серпімді молекулаларды құрайтын полимерлендіру реакциясын жеңілдетеді.

Ішкі қаптама

Ішкі қаптамасы – ауа өткізгіштігін төмендететін қоспалар қосылған, каландрланған галобутил резеңкесінен жасалған қабат. Ішкі қаптама шинаның ішкі камерасыз жоғары қысымды ауаны сақтап тұруын қамтамасыз етеді, резеңке құрылымы арқылы ауаның таралуын барынша азайтады.

Шанақ

Денесі бір қабат резеңкеден, бір қабаты күшейткіш матадан және екінші қабат резеңкеден тұратын каландрланған парақ. Алғаш қолданылған мата мақта болған, кейіннен реьон, нейлон, полиэстер және кевлар қолданылды. Жолаушылар шиналары әдетте бір немесе екі дене қабатынан тұрады. Дене қабаттары шинаның құрылымын нығайтады. Көлік, жолдан тыс және ұшақ шиналарында қабаттар саны арта түседі. Матадағы жіптер жоғары икемді, бірақ салыстырмалы түрде серікпес.

Бүйір

Бүйір қабырғалары – шина қабырғаларына жақсы тозуға және сыртқы ортаға төзімділік беру үшін қоспалар қосылған, нығайтылмаған экструзияланған профильдер. Бүйір қабырғаларының құрамындағы қоспаларға антиоксиданттар және антиозонанттар жатады. Бүйір қабырғасының экструзиясы симметриялы емес және көтерілген әріптерді қалыптауға мүмкіндік беретін қалың резеңке аймақты қамтамасыз етеді. Бүйір қабырғалары шинаны сыртқы ортадан қорғайды. Бүйір қабырғасы шинаның күшін арттыруда маңызды рөл атқарады.

Мүсіндер

Балға – жоғары тартылу күшіне ие болат сымнан жасалған, резеңке қоспасымен қапталған жолақтар. Балға сымы қола немесе мыс қоспаларымен қапталады. Қаптамалар болатты коррозиядан қорғайды. Қоспадағы мыс пен резеңкедегі күкірт бірлесіп, мыс сульфидін түзетіп, балғаның резеңкеге жабысуын жақсартады. Балғалар икемсіз және серпімді емес, дөңгелектің дискіге бекітілуіне қажетті механикалық күшті қамтамасыз етеді. Балға резеңкесіне шиналардың беріктігі мен төзімділігін арттыру үшін қосымша заттар қосылады.

Басты баға

Шыңы – бұранмен жанасатын үшбұрышты сығылған профиль. Шың қатты бұран мен иілгіш ішкі қаптама және дене қабаты жинағы арасында серік қызметін атқарады. Сондай-ақ "толтырғыш" деп те аталады (жоғарыдағы суретте көрсетілгендей).

Белдікпен жабдықталған

Белдер – резеңке қабатынан, тығыз орналасқан болат сымдар қабатынан және тағы бір резеңке қабатынан тұратын каландрланған жамылғылар. Белдер шинаға беріктік және деформацияға төзімділік қасиеттерін сыйлайды, сонымен қатар оның иілгіштігін сақтайды. Жеңіл көліктерге арналған шиналар көбінесе екі немесе үш белдікпен жасалады.

Аяқ

Шығыршық – дөңгелек қаңқасын қоршап тұратын қалың экструзияланған профиль. Шығыршық құрамына тозуға төзімділік және жабысу қасиеттерін, сондай-ақ қоршаған ортаға төзімділікті арттыру үшін қоспалар кіреді. Шығыршық құрамын жасау – бұл шартты келісім, себебі қатты құрамдастар ұзақ қызмет етеді, бірақ жабысу қасиеттері нашар, ал жұмсақ құрамдастар жақсы жабысады, бірақ тез тозады.

Жақсылықпен таңу

Көптеген жоғары өнімді шиналар, болат белдеулерден туындайтын механикалық тозудан жүргінші қабатты қорғау үшін, белдеу және жүргінші қабаттың арасына экструзияланған компонент орналастырылған.

Басқа компоненттер

Шина құрастыру әдістері шинаның қолданылуына және бағасына қарай компоненттердің саны мен түрінде, сондай-ақ әрбір компоненттің қоспа құрамында белгілі бір айырмашылықтарға ие. Шина өндірушілер үздіксіз түрде жаңа материалдар мен құрастыру әдістерін енгізіп, төмен құнмен жоғары өнімділікке қол жеткізуге тырысады.

Өндіріс процесі

Шина зауыттары дәстүрлі түрде ерекше операцияларды орындайтын бес бөлімге бөлінеді. Бұл бөлімдер әдетте зауыттың ішінде дербес кәсіпорындар ретінде жұмыс істейді. Ірі шина өндірушілер бір орында дербес зауыттар құруы, немесе аймақ бойынша зауыттарды шоғырландыруы мүмкін.

Компонентті дайындау

Құралымдар өндіріс процесіне сәйкес үш классқа бөлінеді: каландерлеу, экструзия және дөңгелек құрастыру, дөңгелек сияқты. Экструдер машинасы бұранда мен цилиндрден, бұранда жетектерінен, жылытқыштардан және қалыптан тұрады. Экструдер екі түрлі қысым жағдайын қолданады. Экструдер бұрандасы, бұранданың қиып-кесу әрекеті арқылы қоспаны қосымша араластыруды қамтамасыз етеді. Қоспа қалып арқылы итеріледі, содан кейін экструзияланған профиль үздіксіз пеште вулканизацияланады, вулканизация процесін тоқтату үшін суытылады және катушкаға оралады немесе қажетті ұзындықта кесіледі. Түйіннің протекторлері көбінесе төрт компоненттен тұратын төрт бұрандалы экструдерде (квадраплекс экструдер) экструзияланады, онда төрт түрлі қоспа өңделеді – негізгі қоспа, ядролық қоспа, протекторлік қоспа және қанаттық қоспа. Экструзия сонымен қатар бүйірлік қабырға профильдері мен ішкі астарлар үшін де қолданылады. Каландер – бұл көптеген үлкен диаметрлі роликтерден тұратын құрылғы, ол резеңке қоспаларын жұқа қабаттарға, әдетте 2 метрге дейін ені бар қабаттарға сығады. Мата каландерлері жоғарғы және төменгі резеңке қабаттарын, олардың арасында мата қабатын жасайды. Болат каландерлері болат сымдармен жұмыс істейді. Каландерлер корпус қабаттары мен белдеулерді өндіру үшін қолданылады. Крил бөлмесі – жүздеген мата немесе сым катушкалары орналасқан орын, олар каландерге беріледі. Каландерлер каландерленген компоненттерді кесу және біріктіру үшін қосымша жабдықты пайдаланады.

Шина жасау

Дөңгелек құрастыру – барлық компоненттерді дөңгелек құрастыру барабанына жинау процесі. Дөңгелек жасау машиналары (ДЖМ) қолмен немесе толық автоматты түрде жұмыс істей алады. Типтік ДЖМ операцияларына бірінші кезең кіреді, онда ішкі қаптама, дене қабаттары және бүйір қабаттары барабанға оралады, бұрандалар орналастырылады және жиынтық бұранданың үстінен бұрылады. Екінші кезеңде дөңгелектің корпусы үрленіп, содан кейін белдік және протектор жабыстырылады. Барлық компоненттерге тігіс қажет. Ішкі қаптама мен дене қабаттары тікбұрышты ұштармен тігіледі. Протектор және бүйір қабырғасы қисайтылған тігіспен біріктіріледі, онда біріктіру ұштары еңкейтіліп кесіледі. Белдер ұштары біріктіріліп, жабыспайды. Тым ауыр немесе симметриясыз тігістер күш өзгеруіне, тепе-теңдікке немесе дөңгелектің бүгілуіне себеп болатын ақауларды тудырады. Тым жеңіл немесе ашық тігістер көруге арналған ақауларға және кейде дөңгелектің бұзылуына әкелуі мүмкін. ДЖМ процесінің соңғы өнімі – «жасыл» дөңгелек деп аталады, мұнда «жасыл» сөзі шинаның қатайтылмаған күйін білдіреді. Pirelli Tire компаниясы MIRS деп аталатын арнайы процесті әзірледі, ол роботтарды қолданады, олар түрлі компоненттерді жабатын станциялардың астында құрастыру барабандарын орналастырып, айналдырады, әдетте экструзия және жолақ орау әдістері арқылы. Бұл жабдыққа құралдарды немесе параметрлерді өзгертудің қажеті болмай, тізбектей түрлі өлшемдегі дөңгелектерді құрауға мүмкіндік береді. Бұл процесс жиі өлшемдері ауысатын шағын көлемді өндіріс үшін өте қолайлы. Ірі дөңгелек өндірушілер шина құрастырудың автоматтандырылған машиналарын өздері әзірледі, бұл дөңгелек құрастырудың дәлдігін арттыруға, өндіріс шығымын жоғарылатуға және еңбек шығындарын азайтуға мүмкіндік береді. Дегенмен, дөңгелек жасау машиналарын өндіретін машина жасаушылардың көптеген компаниялары бар.

Емдеу

Қалыптастыру – шинаның соңғы пішінін беру үшін жасыл шинаға қысым қолдану және резеңке мен басқа материалдар арасындағы химиялық реакцияны күшейту үшін жылу энергиясын пайдалану процесі. Осы процесте жасыл шина автоматты түрде төменгі қалыптың дөңгелек ұясына орналастырылады, жасыл шинаның ішіне резеңке қапшақ салынады және қапшақ ісіндірілген кезде қалып жабылады. Қалып жабылып, бекітілген кезде қапшақтың қысымы артып, жасыл шина қалыптың ішіне ағып, қалыпқа түсірілген протектор үлгісі мен бүйірлік жазуларды қабылдайды. Қапшақ бу, ыстық су немесе инертті газ сияқты жылу тасымалдау ортасымен толтырылады. Температура шамамен 350 градус Фаренгейт, ал қысым 350 PSI шамасында болады. Жеңіл көліктердің шиналары шамамен 16 минут ішінде қалыптасады. Қалыптасу аяқталғаннан кейін қысым төмендетіліп, қалып ашылады және шина қалыптан алынып шығарылады. Шина суығанда толыққандай ісіріліп тұратын PCI (қалыптан кейінгі ісіргіш) немесе соңғы тазарту ісіргішіне орналастырылуы мүмкін. Қалыптастыру пресстерінің екі негізгі түрі бар: механикалық және гидравликалық. Механикалық престер қалыпты ауыстырмалы механизмдер арқылы жабық ұстайды, ал гидравликалық престер машинаның қозғалысын қамтамасыз ету үшін гидравликалық майды пайдаланады және қалыпты құлыптау механизмімен бекітеді. Гидравликалық престер қалыпты ашу қысымына төтеп беру қажеттілігі болмағандықтан, салыстырмалы түрде жеңіл болатындықтан, ең тиімді болып танылды. Қалыптардың екі негізгі түрі бар: екі бөліктен тұратын қалыптар және сегменттік қалыптар. Крупногабаритные шины көбінесе пештерде 24 сағатқа дейін қалыптастырылады.

Соңғы бояу

Шина вулкандалғаннан кейін бірнеше қосымша операциялар жасалады. Шинаның біркелкілігін өлшеу – шинаның дөңгелек жартыларына автоматты түрде орнатылып, инфляцияланып, жолдың имитациялық бетімен жүргізіліп, күш өзгеруі өлшенетін тест. Шина тепе-теңдігін өлшеу – шинаның дөңгелек жартыларына автоматты түрде орналастырылып, жоғары жылдамдықпен айналдырылып, тепе-теңдіксіздігі өлшенетін тест. Ірі жүк көліктері/автобустардың шиналары, сондай-ақ кейбір жеңіл көліктер мен пикаптардың шиналары, болат сым құрылымын талдау үшін рентген сәулесі немесе магниттік индукцияға негіделген машиналармен тексеріледі. Соңғы қадамда шиналар адам көзімен тексеріліп, қалыптасудың толық болмауы, сымдардың көрінуі, көпіршіктер, дақтар және басқа да көптеген көру қабілетіне байланысты ақаулар анықталады.

Шина өндіруші компаниялар

Шина компанияларының тізімі үшін «Шина компанияларының тізімі» бетіне, ал ең ірі шина өндірушілердің рейтингісі үшін «Ең ірі шина өндірушілер тізімі» бетіне қараңыз.

Тiрiшi өндiрiсiндегi канцерогендерге әсер ету

Резеңке дөңгелектерді өндіру барысында нитрозаминдер және дибензопирендер сияқты бірнеше канцерогенді заттар пайда болады.