Подготовительный цех и основное производство шинного завода по выпуску покрышек

Реферат

В данном дипломном проекте спроектирован шинный завод, включающий в себя подготовительный цех и основное производство по выпуску покрышек размером 21.00 РЗЗ мощностью 0,06 млн. шин в год.

В технологической части диплома обоснованы рецептуры резиновых смесей, описаны технологические процессы производства шин, произведён конструкторский расчёт запаса прочности каркаса.

В расчётной части диплома рассчитаны материальные балансы резиновых смесей и их ингредиентов, а также произведён расчёт требуемого количества оборудования.

В разделе по безопасности и экологичности разработаны мероприятия по улучшению трудовой деятельности и уменьшению загрязнений окружающей среды.

В экономической части представлены расчёты прибыльности предприятия.

Диплом состоит из пояснительной записки, которая включает _ страницу, 90 таблиц, 1 рисунок, а также графическую часть, состоящую из 4 листов формата А-1подготовительного цеха и основного производства, 4 листов разреза шинного завода и 1-го по безопасности проекта.

Шинная промышленность — одна из ведущих отраслей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Развитию шинной промышленности придается большое значение, так как от качества шин зависит работа автомобильного и авиационного транспорта, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин.

При использовании пневматических шин повышается скорость движения, комфортность передвижения и проходимость машин в различных дорожных условиях. Хорошая амортизация достигается благодаря эластичности резины и упругости сжатого воздуха, находящегося в шинах.

Шинный завод представляет собой сложное предприятие с большим количеством самого разнообразного оборудования, оснащенного системами автоматизации и контрольно-измерительными приборами [36,45].

Необходимость повышения производительности труда в горнорудной промышленности и гидротехническом строительстве, усиленное и развитие добычи полезных ископаемых высокоэффективным открытым способом, освоение районов Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока определили пути дальнейшего развития карьерного транспорта и строительно-дорожной техники в направлении создания машин большой единичной мощности. Для обеспечения возрастающих объемов перевозок горных масс разработано семейство новых карьерных автомобилей-самосвалов и автопоездов грузоподъемностью 75, 110, 120 и 180 тонн, объединенных под общим названием карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъемности.

КГШ, работающие при скоростях до 50 км/ч широко применяют для строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин. В зависимости от назначения и условий эксплуатации они могут иметь дорожный, повышенной проходимости или карьерный рисунок протектора.

Совершенствование и разработка новых шин для специализированного карьерного автомобильного транспорта обусловлены нуждами горнодобывающих и сырьевых отраслей народного хозяйства, научно-технический прогресс в которых связан с дальнейшим расширением наиболее эффективного открытого способа добычи полезных ископаемых.

Организация производства таких шин требует разработки новых материалов, технологических процессов и оборудования для их изготовления.

1. Технико-экономическое обоснование

Проектируемое предприятие целесообразно строить в районе города Кемерово, с учетом направления преобладающих ветров (так называемой розы ветров). Это расположение обусловлено близостью поставщиков сырья и материалов, а также близким расположением потребителей готовой продукции (Кузбасс).

Необходимые для технологического процесса ингредиенты будут поступать из Барнаула (технический углерод), Нижнекамска (каучуки), Кемерово (корд и химические реактивы) и других городов, в которых выпускается необходимое сырье.

Большинство видов основного сырья завод будет получать по железнодорожной магистрали.

Перевозка грузов, поступающих на предприятие с соседних районов, предусматривается за счет автомобильного хозяйства города, и частично, внутризаводским транспортом.

Источником водоснабжения является река Томь; источником хозяйственно-бытовых нужд и противопожарного водоснабжения принимается городской водопровод. Снабжение предприятия энергетическими ресурсами (паром, электроэнергией) предусматривается от ТЭЦ.

На проектируемом предприятии предусмотрено непрерывное производство, поэтому график работы четырехсменный.

Комплектование инженерно-технического подразделения производится в порядке вольного найма по трудовому контракту, приглашением молодых специалистов, окончивших обучение в ВУЗах.

2. Стандартизация

Данный проект выполнен в соответствии с СТП 3.4.204−01, СТП 3.4.205−01 и СТП 3.4.105−01.

Все разделы, предусмотренные в дипломном проекте, выполнены в соответствие с требованиями Российских стандартов:

ГОСТ 2106–68ЕСКД. Текстовые документы.

ГОСТ 2.301−68ЕСКД. Форматы ГОСТ 2.302−68ЕСКД. Масштаб.

ГОСТ 2.303−68ЕСКД. Линии.

ГОСТ 2.305−68ЕСКД. Изображение — виды, разрезы, сечения.

ГОСТ 2.306−68ЕСКД. Обозначение графических материалов и правила их нанесения на чертёж.

ГОСТ 2.109−73. Основные требования к чертежам.

ГОСТ 2.120−73. Технический проект.

ГОСТ 21.110−95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов.

ГОСТ 21.204−93 СПДС. Условные графические обозначения и изображение элементов генеральных планов и сооружений.

ГОСТ 8.417−81 ГСИ. Единицы физических величин.

ГОСТ 7.1−84. Библиографическое описание произведений печати.

3. Назначение и характеристика выпускаемой продукции Шина 21.00 РЗЗ, модели Ф-330 с карьерным рисунком протектора является крупногабаритной и эксплуатируется на автомобилях «БелАЗ».

Таблица 3.1 Техническая характеристика шины 21.00.РЗЗ

4. Технологическая часть

4.1 Обоснование рецептур резиновых смесей

4.1.1 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра ПД-167, предназначенной для изготовления беговой части протектора

Для пневматических шин важными характеристиками являются: потери на качение, их сцепление с мокрой и обледенелой дорогой и долговечность. Во многом это зависит от свойств покровных резин, в частности беговая часть протектора вступает в непосредственный контакт с дорогой и воспринимает все ее неровности. Она работает в режиме заданных напряжений, подвергается значительному истиранию, атмосферному воздействию, температурному воздействию, поэтому протекторные резины должны обладать высокой прочностью при растяжении, также сопротивлением раздиру, истиранию и разрастанию трещин, стойкостью к механическим повреждениям, атмосферостойкостью.

Крупногабаритные шины эксплуатируются в карьерах, где покрытие дорог неусовершенствованное, и работают они в условиях высоких местных напряжений и при больших нагрузках. Отсюда следует, что протекторные резины крупногабаритных покрышек должны помимо всего обладать высокой износостойкостью при абразивном износе, стойкостью к сколам и трещинам, иметь малые гистерезисные потери.

Высокая прочность и стойкость при абразивном износе, а также стойкость к сколам, низкие гистерезисные потери и хорошую стойкость при усталостном износе обеспечивает применение натурального каучука (70,0 м.ч.). С технологической точки зрения применение НК повышает конфекционную клейкость резиновой смеси.

Комбинация каучуков СКИ-3 (30,0 м.ч.) и НК (70,0 м.ч.) придает покрышке достаточно хорошее сцепление с дорогой, малое теплообразование в процессе эксплуатации и износостойкость на дорогах с неусовершенствованным покрытием. Вулканизующая система должна обеспечивать высокую скорость вулканизации в главном периоде, широкое плато вулканизации и минимальную реверсию свойств резин в процессе вулканизации, так как данная покрышка является крупногабаритной и для достаточной вулканизации необходим длительный нагрев. Также вулканизующая система должна обеспечивать безопасность обработки резиновых смесей. Поэтому для протекторных резин крупногабаритных шин характерно использование «эффективных» и «полуэффективных» вулканизующих систем.

В качестве вулканизующего агента используют серу (1,0 м.ч.), ускорителями в данной системе являются сульфенамид М (1,0 м.ч.) и гексол ЗВ (0,5 м.ч.). Сульфенамид М очень хорошо распределяется в эластомерной матрице. Он является ускорителем высокой активности, резиновые смеси обладают большим индукционным периодом и широким платом вулканизации, что обеспечивает большую стойкость к подвулканизации и стойкость к реверсии. Гексол ЗВ (0,5 м.ч.) позволяет получить широкий спектр связей, что повышает устойчивость к тепловому старению, донором серы в этой системе является N, N-дитиодиморфолин (1,5 м.ч.). Его применение позволяет получать при высоких температурах вулканизаты с уменьшенным числом полисулъфидных связей, обладающие высокими прочностными и динамическими свойствами, высокой теплостойкостью и стойкостью к тепловому старению и обеспечивает значительно меньшую склонность к подвулканизации резиновой смеси. Активатором в данной вулканизующей системе являются цинковые белила (4,0 м.ч.), что способствует получению резин с высокими прочностными и физико-механическими показателями.

Использование активного высокоструктурного технического углерода ТУ-245 (45,0 м.ч.) обуславливает повышение модуля жесткости резин, износостойкости и сопротивления раздиру. Кремнекислотный наполнитель Улътрасил VN-3 (10,0 м.ч.) обеспечивает покрышке высокую устойчивость к сколам.

Для лучшей диспергации порошкообразных ингредиентов применяют стеарин (3,0 м.ч.). Он также является вторичным активатором вулканизации, взаимодействует с оксидом цинка, образуя стеарат цинка, который хорошо диспергируется в матрице каучука и в свою очередь активирует ускоритель вулканизации.

Для улучшения технологических свойств в резиновую смесь вводят жидкие мягчители. Масло ПН-6 (4,0 м.ч.) улучшает шприцуемость заготовок, снижая энергозатраты и температуру при обработке этих смесей. Содержание масла ПН-6 существенно ниже по сравнению с обычно применяемыми дозировками с целью повышения упругопрочностных свойств и износостойкости протекторных резин. Такой мягчитель, как канифоль (2,0 м.ч.) улучшает технологические свойства резины, не ухудшая при этом физико-механические показатели готового изделия, и придает детали хорошую конфекционную клейкость.

Применение высокоактивных типов технического углерода при низком содержании мягчителей приводит к быстрому повышению температуры смесей при смешении в условиях ограниченного охлаждения резиносмесителей, а также при дальнейшей обработке смесей, поэтому для резин на основе НК применяют антискорчинги. Бензойная кислота (0,5 м.ч.) и сантогард РVI (0,15 м.ч.) предотвращают преждевременную вулканизацию, но не влияют на скорость вулканизации в главном периоде.

Для предотвращения или замедления разрушения резины протектора в процессе эксплуатации в нее вводят стабилизаторы. Комбинация диафена ФП (1,0 м.ч.) и ацетонанила Р (2,0 м.ч.) защищает резину от теплового старения, атмосферных воздействий, придает большую динамическую устойчивость.

Таблица 4.1 — Рецептура резиновой смеси для беговой части протектора

Плотность смеси 1 стадии = 1137 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1142 кг/м³.

Таблица 4.2 — Нормы контроля резиновой смеси для беговой части протектора

4.1.2 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра ПД-168, предназначенной для изготовления подканавочного слоя протектора

Основным режимом работы для подканавочного слоя протектора грузовых шин является режим заданной энергии цикла. Этот слой воспринимает основную массу толчков и ударов от неровностей дороги. В связи с этим резина подканавочного слоя должна обладать высокой прочностью, усталостной выносливостью, стойкостью к тепловому старению и стойкостью к разрастанию трещин, а резиновая смесь — конфекционной клейкостью.

Необходимую прочность, хорошую эластичность и высокие динамические показатели придает подканавочному слою НК (100,0 м.ч.). Он так же обеспечивает необходимую конфекционную клейкость детали. Для подканавочного слоя существенно важно малое теплообразование, что в данном случае обеспечивается низкими гистерезисными потерями резин на основе НК.

Для подканавочного слоя характерно использование «полуэффективных» систем вулканизации для придания высокой устойчивости к тепловому старению. В качестве вулканизующих агентов для ненасыщенных карбоцепных каучуков обычно используется сера (1,0 м.ч.). Роль основного ускорителя здесь выполняет сульфенамид Ц (1,0 м.ч.), имеющий большой индукционный период для безопасной обработки и высокую скорость вулканизации в основном периоде вулканизации. Донором серы в вулканизующей системе является N, N-дитиодиморфолин (1,5 м.ч.), благодаря чему уменьшается дозировка серы, значительно упрощается процесс ее диспергации и образуется множество теплоустойчивых поперечных связей с низкой полисульфидностью. Активатором вулканизующих агентов являются цинковые белила (7,0 м.ч.). Повышенное содержание оксида цинка необходимо для увеличения теплоотдачи резины подканавочного слоя.

Наполнение ведут техуглеродом П-323 (50,0 м.ч.), он несколько менее активен, чем техуглерод П-245, используемый в беговой части протектора, для повышения динамических характеристик, для снижения внутреннего трения, гистерезисных потерь.

Диспергирование порошкообразных ингредиентов упрощается в присутствии стеариновой кислоты (2,5 м.ч.), которая также является вторичным активатором вулканизации.

Для придания хорошей обрабатываемости смеси в нее добавляют масло ПН-6 (4,0 м.ч.), что необходимо при высоком наполнении техуглеродом. Так же в смесь вводят канифоль (3,0 м.ч.) для улучшения технологических свойств, повышения клейкости без ухудшения физико-механических показателей вулканизата.

Из-за склонности НК к подвулканизации появляется необходимость в использовании замедлителей подвулканизации. В этой смеси в качестве антискорчинга применяется фталевый ангидрид (0,5 м.ч.), который по эффективности действия превосходит бензойную кислоту, и в тоже время, имеет невысокую стоимость.

Подканавочный слой находится между беговой частью протектора и брекером, жесткий температурный режим эксплуатации обуславливает введение стабилизаторов. Зарекомендовавшая себя комбинация стабилизаторов ацетонанил Р (1,5 м.ч.) и диафен ФП (1,0 м.ч.) обеспечивает резине высокую устойчивость к термоокислительному старению и усталостную выносливость.

Таблица 4.3 — Рецептура резиновой смеси для подканавочной части протектора

Плотность смеси 1 стадии = 1130 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1135 кг/м³.

Таблица 4.4 — Нормы контроля резиновой смеси для подканавочной части протектора

4.1.3 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра ПД-169, предназначенной для изготовления боковины протектора

Такой элемент покрышки как боковина работает преимущественно в режиме заданных деформаций, подвергается постоянным циклическим нагрузкам и воздействию атмосферы. В связи с этим, основными требованиями к резинам боковин является усталостная выносливость и атмосферостойкость в сочетании с необходимой прочностью связи с каркасом и прочности стыка, стойкость к механическим повреждениям.

Для стойкости к тепловому старению используют комбинацию каучуков НК (70,0 м.ч.) и СКМС-30 АРК (30,0 м.ч.), в которой НК придает оптимальную прочность детали, а СКМС-30 АРК придает каркасность, кроме того, резины на его основе при введении активных наполнителей характеризуются высокой механической прочностью.

В таком соотношении резины на основе этих каучуков обладают высокой усталостной выносливостью, что необходимо для работы боковины в динамическом нагружении.

Учитывая, что резина боковин работает в режиме заданной деформации, с целью снижения напряжений в резине и, соответственно, повышения ее работоспособности при выборе содержания вулканизующей группы, следует стремиться к созданию резин с относительно низким модулем при сохранении их прочностных свойств. В связи с этим содержание серы (1,0 м.ч.) в смеси невысокое. В качестве ускорителя взят сульфенамид Ц (1,5 м.ч.), обладающий большим индукционным периодом и высокой скоростью вулканизации в основном периоде. Активатором вулканизации являются цинковые белила (5,0 м.ч.).

Наполнение резины осуществляется низкоструктурным активным техническим углеродом П-323 (35,0 м.ч.), для обеспечения высокой прочности и сопротивления раздиру. Невысокая дозировка незначительно увеличивает модуль резины и обеспечивает ей достаточные динамические показатели.

Стеариновая кислота (1,5 м.ч.) облегчает диспергирование вулканизующей группы и техуглерода, является вторичным активатором вулканизации.

Для улучшения обрабатываемости в резину вводим мягчители. Канифоль (3,0 м.ч.) улучшает технологические свойства, не ухудшая при этом технические свойства резины, так же придает конфекционную клейкость. Жидкий мягчитель масло ПН-6 (6,0 м.ч.) снижает вязкость системы, улучшая технологические свойства смеси.

Так как НК при обработке смеси склонен к подвулканизации, в нее введен в качестве антискорчинга фталевый ангидрид (0,5 м.ч.).

Так как боковина подвергается воздействию ультрафиолета, кислорода, озона и усталостных нагрузок, в ее рецептуре присутствуют стабилизаторы. Защитный воск ЗВ-1 (2,0 м.ч.), как физический антиозонант в процессе эксплуатации выпотевает на поверхность, образуя пленку, и защищает боковину от воздействий атмосферы. Противоутомитель диафен ФП обеспечивает боковине высокое сопротивление к старению под воздействием динамических нагружений, так же повышает устойчивость к термоокислительному старению.

Таблица 4.5 — Рецептура резиновой смеси для боковины протектора

Плотность смеси 1 стадии = 1077 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1085 кг/м³.

Таблица 4.6 — Нормы контроля резиновой смеси для боковины протектора

4.1.4 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра КД-46, предназначенной для обрезинивания слоев каркаса, бортовой ленты, крыльевой ленты, для изготовления прослоек каркаса

Резина каркаса работает преимущественно в режиме постоянной деформации и для обеспечения продолжительной работы каркасных резин, целесообразно иметь сравнительно невысокий модуль упругости (в пределах 10−14 МПа). Более того, каркас должен обладать высокой прочностью связи резины с кордом и прочностью связи между слоями каркаса. Формирование прочной адгезионной связи в системе резина — корд невозможна без удовлетворительного затекания резиновой смеси в кордное полотно в процессе обрезинивания, поэтому резиновая смесь должна обладать комплексом пластоэластических и упруговязкостных характеристик. Кроме того, обкладочные резины для текстильного корда должны обладать высоким уровнем конфекционной клейкости и стабильностью при хранении.

Для обеспечения равномерного распределения нитей корда в процессе формования на второй стадии сборки резиновая смесь должна обладать определенным уровнем упругих свойств, который, главным образом, зависит от типа полимера. Достаточный модуль упругости независимо от направления каландрования, обеспечивает натуральный каучук (100,0 м.ч.). Он придает каркасу высокие динамические показатели, помимо этого, резины на основе НК обладают сродством к текстильному корду, а так же повышенной конфекционной клейкостью, что важно для слоев каркаса.

Вулканизующий агент сера (2,2 м.ч.) содержится в достаточном количестве. Сульфенамид Ц (0,8 м.ч.) является ускорителем высокой активности и большим индукционным периодом обеспечивает безопасную обработку при обрезинке текстильною корда. Модификатор малеимид Ф (2,5 м.ч.) обеспечивает стойкость к реверсии, позволяя длительно вулканизовать покрышку без ухудшения свойств резины. Активатор цинковые белила (5,0 м.ч.) позволяет получать резины с хорошими физико-механическими показателями.

Степень наполнения каркасных резин и тип применяемого техуглерода определяется получением, главным образом, оптимальных усталостных характеристик. В связи с этим, резина наполнена техуглеродом П-323 (40,0 м.ч.) в небольшом количестве, достаточном для обеспечения прочностных свойств. Минеральный наполнитель ультрасил VNЗ (5,0 м.ч.) вводится для повышения адгезии к текстильному корду.

Все порошкообразные ингредиенты диспергируются гораздо лучше в присутствие стеариновой кислоты (2,0 м.ч.), которая так же является вторичным активатором вулканизации.

Для улучшения технологических свойств смеси и снижения энергозатрат при обработке вводится масло ПН-6 (5,0 м.ч.) в качестве жидкого мягчителя. Канифоль (2,5 м.ч.) в свою очередь так же улучшает технологические свойства смеси, не оказывая существенного влияния на свойства вулканизата, кроме того, увеличивает конфекционную клейкость резиновой смеси. Такой мягчитель как АСМГ (5,0 м.ч.) улучшает технологические свойства резиновой смеси, повышает качество прессовки корда.

Ввиду того, что каркасные резины в процессе эксплуатации постоянно деформируются, для обеспечения их работы в процессе эксплуатации, в их состав вводятся стабилизаторы. Противоутомитель диафен ФП (1,0 м.ч.) обеспечивает резинам высокую усталостную выносливость и повышает их сопротивление к термоокислительному старению.

Таблица 4.7 — Рецептура резиновой смеси для слоев каркаса, прослоек каркаса, для бортовой и крыльевой ленты

Плотность смеси 1 стадии = 1062 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1104 кг/м³.

Таблица 4.8 — Нормы контроля резиновой смеси для слоев каркаса

4.1.5 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра БД-57, предназначенной для обрезинки металлокорда покрышки и прослоек брекера, для обрезинки металлокорда бортовой ленты и для ее прослоек

Брекерная резина в процессе эксплуатации работает в сложно-напряженном состоянии. Высокая и надежная прочность связи в резино— металлокордном композите в значительной мере определяется составом брекерных резин. К брекерным резинам, кроме требований высокой адгезии к металлокорду, являющихся приоритетными, предъявляются и другие. К резиновым смесям — необходимая вязкость, стойкость к подвулканизации, высокая клейкость, отсутствие выцветания серы в процессе хранения. Резины должны иметь высокую скорость вулканизации, удовлетворительные прочностные и усталостные свойства, необходимую стойкость к старению, твердость, соответствующую конструкции шин.

Для обеспечения надлежащей прочности и стабильности в данном режиме эксплуатации, брекерную резину изготавливают на основе НК (100,0 м.ч.). Более того, резины на основе НК обладают повышенной конфекционной клейкостью.

Вулканизация этой резины осуществляется серой (3,4 м.ч.). Серы содержится повышенное количество, так как часть ее концентрируется у поверхности металла, образуя прочный межфазный слой нестехиометрического сульфида меди, что повышает прочность связи резины с кордом. Помимо этого увеличенное содержание серы позволяет получить резину с высоким модулем, для обеспечения необходимой твердости, соответствующей конструкции шин. При введении большого количества серы, она без труда растворяется в каучуке при температуре смешения, но при остывании смеси растворимость серы в каучуке уменьшается, и она может выцветать на поверхность. Для предотвращения этого явления, часть молотой серы заменяют на полимерную серу (0,95 м.ч.), которая ввиду высокой молекулярной массы не диффундирует на поверхность. В качестве ускорителя в этой вулканизующей системе используют сульфенамид М (0,6 м. ч), придающий резиновой смеси большой индукционный период. Широкое плато вулканизации обеспечивается применением малеимида Ф (5,0 м.ч.), который придаст резинам стойкость к реверсии при длительной вулканизации. Активатор вулканизациицинковые белила (8,0 м.ч.) — содержится в несколько увеличенной дозе, так как часть его расходуется на стабилизацию адгезионных связей.

Брекерная резина наполнена активным техуглеродом П-323 (55,0 м.ч.) для обеспечения требуемого модуля жесткости брекера, прочности связи его с металлокордом и высокого модуля.

Стеарат натрия (1,0 м.ч.) вводится для облегчения диспергации порошкообразных ингредиентов и в качестве вторичного активатора вулканизации. Содержание кислоты в рецептуре оказывает существенное влияние на начальную адгезию и сохранение ее в различных условиях старения, особенно при тепловом и влажном старении. В связи с этим увеличение концентрации стеариновой кислоты выше 0,5 — 1,0 м.ч. нецелесообразно. Нафтенат кобальта (2,0 м.ч.) применяется в качестве промотора адгезии. Соединения кобальта повышают плотность поперечных связей в резине, а также способствуют образованию промежуточного адгезионного слоя на границе резина-металлокорд.

Для улучшения технологических свойств смеси в нее вводят ароматическое масло ПН-6 (4,0 м.ч.), которое снижает вязкость системы и уменьшает теплообразование и энергозатраты при обработке. Смола SР-1077 (5,0 м.ч.) играет роль твердого мягчителя, не ухудшая эксплуатационных характеристик резины. Мягчитель АСМГ (3,0 м.ч.) облегчает затекание резиновой смеси между проволоками и улучшает качество прессовки корда.

Модификатор НФА-К (0,75 м.ч.) улучшает каучук-сажевое взаимодействие и способствует снижению гистерезисных потерь при использовании активных наполнителей, что позволяет снизить теплообразование в брекере.

С учетом склонности НК к подвулканизации, разумно использование замедлителей подвулканизации. Сантогард РVI (0,2 м.ч.) способен обеспечить требуемую стойкость к преждевременной вулканизации.

Стабилизатор диафен ФП (1,0 м.ч.) играет роль преимущественно противоутомителя и защищает резину от термоокислительного старения. Его применение необходимо из-за высокого теплообразования в брекере.

Таблица 4.9 — Рецептура резиновой смеси для обкладки брекера

Плотность смеси 1 стадии = 1089кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1090 кг/м³.

Таблица 4.10 — Нормы контроля резиновой смеси для обкладки брекера

4.1.6 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра ИД-19, предназначенной для изоляции проволоки бортового кольца

Жесткий нерастяжимый борт в процессе эксплуатации обеспечивает плотную посадку покрышки на обод колеса. Нерастяжимость борта обеспечивает металлическая проволока, а обкладочная резина должна обеспечивать монолитность конструкции. Исходя из этого, резина бортового кольца должна обладать сродством к латунированной проволоке, высокой прочностью и твердостью. Для качественного обрезинивания проволоки, смесь должна быть каркасной и обладать необходимой упругостью.

Для бортового кольца применяются резины на основе НК (100,0 м.ч.), для совулканизуемости с остальными деталями покрышки и для обеспечения конфекционной клейкости детали, для обеспечения прочности связи с латунированной проволокой.

Требуемый комплекс свойств достигается вулканизацией элементарной серой (1,2 м.ч.) в комплексе с полимерной (4,8 м.ч.). Полимерная сера используется для предотвращения выцветания вулканизующего агента на поверхность, кроме того, она увеличивает адгезию. В общем, содержание серы увеличено для обеспечения высокого модуля жесткости, и ввиду того, что часть ее расходуется на образование слоя нестехиометрического сульфида меди на границе резина-металл. Ускоритель вулканизации сульфенамид Ц (0,6 м.ч.) обладает широким индукционным периодом и высокой скоростью вулканизации в основном периоде. Другой ускоритель тиазол 2МБС (0,2 м.ч.) имеет несколько меньший индукционный период и в процессе вулканизации покрышки бортовое кольцо приобретает жесткость на начальной стадии, что предотвращает его сдвиг. Цинковые белила (10,0 м.ч.) являются активатором в данной системе и участвуют в создании промежуточного адгезионного слоя на поверхности латуни.

Для обеспечения высокого модуля и твердости резины бортового кольца, производится ее высокое наполнение активным техуглеродом П-245 (30,0 м.ч.) и техуглеродом средней активности П-514 (30,0 м.ч.).

Для улучшения диспергации сыпучих ингредиентов в матрице каучука вводится стеариновая кислота (2,0 м.ч.), она так же является вторичным активатором вулканизации.

Для обеспечения необходимого комплекса технологических свойств в смесь вводятся мягчители. Масло ПН-6 (5,0 м.ч.) уменьшает вязкость системы и позволяет обрабатывать смеси с высоким наполнением. Канифоль сосновая (3,0 м.ч.) является твердым мягчителем и повышает клейкость. Такой мягчитель, как АСМГ (10,0 м.ч.) улучшает затекаемость резиновой смеси между проволоками бортового кольца, а так же шприцуемость, не влияя на физико-механические показатели вулканизата.

В смесях на основе НК целесообразно использование антискорчингов. Сантогард РVI (0,3 м.ч.) обеспечивает достаточную стойкость композиции к подвулканизации.

Для продления срока эксплуатации покрышки в резиновую смесь вводят стабилизатор диафен ФП (1,0 м.ч.), который хотя и является преимущественно противоутомителем, защищает резину и от других факторов старения.

Таблица 4.11 — Рецептура резиновой смеси для обрезинивания проволоки бортового кольца

Плотность смеси 1 стадии = 1159 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1174 кг/м³.

Таблица 4.12 — Нормы контроля резиновой смеси для обрезинивания проволоки бортового кольца

4.1.7 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра БД-56, предназначенной для обрезинивания металлокорда бортового кольца для дополнительного крыла

В процессе эксплуатации покрышки бортовое кольцо практически не деформируется, обеспечивает жесткую посадку покрышки на обод колеса. Поэтому резина бортового кольца должна иметь высокую прочность связи с металлокордом бортового кольца, обладать повышенной твердостью и быть устойчивой к термоокислительному старению.

Для бортового кольца используют НК (100,0 м.ч.), так как он наиболее стабилен при любых режимах эксплуатации и обладает высокой прочностью.

Вулканизацию проводят элементарной серой (3,4 м.ч.) с небольшим добавлением полимерной серы (0,9 м.ч.), которая не выцветает на поверхность при хранении. Общее содержание серы завышено, так как часть ее затрачивается на образование промежуточного адгезионного слоя нестехиометрического сульфида меди на поверхности латуни, так же большое количество серы обеспечивает высокий модуль резины. Ускорителем в данной системе является сульфенамид М (0,6 м.ч.) с широким индукционным периодом. Цинковые белила (8,0 м.ч.) играют роль активатора и участвуют в образовании промежуточного слоя на границе резина — латунированная проволока.

Резина бортового кольца наполнена активным техническим углеродом П-323 (50,0 м.ч.), для обеспечения высокого модуля резины и обеспечения твердости. Кремнекислотный наполнитель улътрасил (10,0 м.ч.) повышает адгезию резины к латуни.

Стеарат натрия (1,0 м.ч.) облегчает диспергацию порошкообразных ингредиентов, вводимых на первой стадии смешения, в матрице каучука и играет роль вторичного активатора вулканизации.

Чтобы облегчить обработку резиновой смеси в нее вводят мягчители. Масло ПН-6ш (4,0 м.ч.) является жидким мягчителем и уменьшает вязкость системы, снижая энергозатраты на обработку резиновой смеси. Основным условием высокой работоспособности бортовой резины является стабильность ее упруго-прочностных свойств и твердости в различных условиях термоокислительного старения, поэтому в рецептуре применяют усиливающую фенолформальдегидную смолу SР-1077 (5,0 м.ч.). Мягчитель АСМГ (3,0 м.ч.) повышает затекаемость резиновой смеси в структуру металлокорда бортового кольца.

Модификатор РУ (2,0 м.ч.) увеличивает адгезию резины к поверхности латунированной проволоки и является отвердителем смолы SР-1077. Промотор адгезии нафтенат кобальта (2,0 м.ч.) в процессе вулканизации внедряется в слой оксида цинка на поверхности латуни, что приводит к уменьшению электропроводности пленки оксида цинка и снижает скорость диффузии ионов меди через эту пленку, способствуя образованию необходимого количества нестехиометрического количества сульфида меди на границе резина-латунь. То есть, введение ионов кобальта оправдано как в состав латунного покрытия, так и в эластомерную композицию.

Для обеспечения стойкости резины к подвулканизации используется сантогард РVI (0,2 м.ч.), что делает обработку смеси безопасной.

Стойкость резины к старению и деструкции повышается с применением таких стабилизаторов как диафен ФП (1,0 м.ч.).

Таблица 4.13 — Рецептура резиновой смеси для бортового кольца

Плотность смеси 1 стадии = 1114 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1129 кг/м³.

Таблица 4.14 — Нормы контроля резиновой смеси для бортового кольца

4.1.8 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра ФД-20, предназначенной для промазки ленты спиральной обертки бортового кольца

Обертка бортового кольца применяется для придания кольцу большей жесткости и прочности, чтобы оно сохраняло форму. Поэтому резина, которой промазана текстильная оберточная лента, должна обладать высокой конфекционной клейкостью, сродством к текстильному полотну и малой усадкой.

За основу резины берут комбинацию каучуков НК (50,0 м.ч.) и СКИ-3 (50,0 м.ч.). Натуральный каучук используется в резинах всех прилежащих деталей, это придает композиции конфекционную клейкость. СКИ-3 применяется для снижения стоимости смеси и ввиду его доступности. Так же в смесь добавляют регенерат РКТ (30,0 м.ч.) для улучшения технологичности смеси и еще большего удешевления.

Вулканизующий агент — сера (2,4 м.ч.) — содержится в нормальной дозировке. В качестве ускорителей вулканизации взяты сульфенамид Ц (0,6 м.ч.) и 2-меркаптобензтиазол (0,4 м.ч.). Сульфенамид Ц имеет большой индукционный период и высокую скорость вулканизации в основном периоде, 2-меркаптобензтиазол имеет небольшой индукционный период и резина обертки частично свулканизовывается раньше, это исключает смещение кольца при вулканизации. Цинковые белила (5,0 м.ч.) присутствуют в рецептуре как активатор вулканизации.

Наполнение производится техуглеродом средней активности П-514 (30,0 м.ч.), который не очень сильно повышает модуль жесткости резины и более доступен. Другой наполнитель — обогащенный мел (20,0 м.ч.) — улучшает обработку смеси и облегчает промазку текстильного полотна.

Стеариновая кислота (1,0 м.ч.) предназначена для облегчения диспергации порошкообразных ингредиентов и является вторичным активатором вулканизации.

Для улучшения технологических свойств в смесь вводится масло ПН-6 (8,0 м.ч.), оно уменьшает вязкость системы и снижает энергозатраты при обработке смеси. Канифоль (3,0 м.ч.) является твердым мягчителем, она также облегчает обработку, не оказывая влияния на свойства вулканизата, кроме того, придает смеси дополнительную клейкость. Стирол — инденовая смола (15,0 м.ч.) тоже является твердым мягчителем, она облегчает затекание резины между волокнами бязи при промазке и придаст конфекционную клейкость. Для крепления резины к различным материалам используют систему на основе резорцина. Модификатор РУ (3,0 м.ч.) обеспечивает хорошую адгезию резины к бязи.

Для сохранения свойств резины в процессе эксплуатации производится ее стабилизация диафеном ФП (0,5 м.ч.), который замедляет процессы старения.

Таблица 4.15 — Рецептура резиновой смеси для спиральной обертки бортового кольца

Плотность смеси 1 стадии = 1149 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1155 кг/м³.

Таблица 4.16 — Нормы контроля резиновой смеси для спиральной обертки бортового кольца

4.1.9 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра НШ-18, предназначенной для изготовления наполнительного шнура для борта

Наполнительный шнур в покрышке придает борту монолитность, обеспечивает отсутствие включений воздуха в крыле покрышки. Поэтому наполнительная резина борта должна быть каркасной, с хорошей конфекционной клейкостью, должна обладать твердостью в соответствие с конструкцией покрышки. Наполнительный шнур играет роль промежуточного звена между жестким бортовым кольцом и боковиной, работающей в динамике.

Резина борта выполняется на основе НК (100,0 м.ч.) из-за его высокой когезионной прочности, кроме того, резины на основе НК обладают хорошей конфекционной клейкостью. Добавка термоэластопластов ТЭП ДСТ-30Р (5,0 м.ч.) увеличивает твердость резины, повышает каркасность смеси и улучшает когезионную прочность, обеспечивает каркасность борта.

В качестве вулканизующего агента используется полимерная сера (5,0 м.ч.), повышенная дозировка которой обеспечивает высокий модуль резине наполнительного шнура. Полимерная сера не выцветает на поверхность, как обычная и лучше распределяется по матрице каучука. Это обеспечивает прочную связь наполнительного шнура с другими деталями. Ускоритель сульфенамид М (0,9 м.ч.) обеспечивает высокую скорость вулканизации в главном периоде, а тиазол-2МБС (0,2 м.ч.) вводится, чтобы не произошел сдвиг крыла при вулканизации. Активатором являются цинковые белила (5,0 м.ч.).

Для обеспечения необходимой твердости резины, производится ее наполнение техуглеродом П-514 (40,0 м.ч.) и П-234 (20,0 м.ч.). Применение углерода средней активности обосновано тем, что он не сильно завышает модуль жесткости, и резина работает в деформационном режиме с меньшим теплообразованием. Активный техуглерод обеспечивает необходимую твердость. Другой наполнитель — ультрасил VN3 (5,0 м.ч.) обеспечивает высокую адгезию детали к металлу и предотвращает образование и разрастание трещин.

Стеариновая кислота играет роль диспергатора сыпучих ингредиентов и роль вторичного активатора.

Для обеспечения технологичности смеси в нее вводят мягчители. Канифоль (2,0 м.ч.) улучшает технологические свойства смеси и придает дополнительную клейкость. Мягчитель АСМГ (5,0 м.ч.) улучшает обрабатываемость смеси. Углеводородная стирол — инденовая смола (3,0 м.ч.) также играет роль твердого мягчителя, улучшая обрабатываемость смеси. Такая комбинация мягчителей позволяет получить ровное монолитное изделие при шприцевании.

Для резин на основе НК необходимо использование антискорчинга, здесь его роль играют: бензойная кислота (0,3 м.ч.) и сантогард РVI (0,3 м.ч.), которые предотвращают преждевременную подвулканизацию.

Модификатор РУ (2,0 м.ч.) придает резиновой смеси дополнительное сродство к текстильному корду и металлу. Его присутствие обусловлено необходимостью повысить прочность связи между деталями борта покрышки.

Стойкость к старению резине обеспечивает комбинация стабилизаторов: диафен ФП (0,5 м.ч.) преимущественно является противоутомителем, а ацетонанил Р (0,5 м.ч.) преимущественно придает термоокислительную стойкость.

Таблица 4.17 — Рецептура резиновой смеси для наполнительного шнура

Плотность смеси 1 стадии = 1153 кг/м³;

Плотность смеси 2 стадии = 1167 кг/м³.

Таблица 4.18 — Нормы контроля резиновой смеси для наполнительного шнура

4.1.10 Обоснование рецептуры резиновой смеси шифра БЛД-21, предназначенной для прослоек бортовой ленты

К резине для прослоек бортовой ленты предъявляются следующие требования: она должна иметь хорошую адгезию к текстильному корду и металлокорду, а также обладать удовлетворительной конфекционной клейкостью.

Резину для прослоек бортовой ленты изготавливают на основе НК (65,0 м.ч.) и СКМС-30 АРК (35,0 м.ч.). Прочность и конфекционная клейкость обеспечивается натуральным каучуком, а необходимая жесткость и теплостойкость метилстирольным каучуком. Термоэластопласты ТЭП ДСТ-ЗОР (5,0 м.ч.) придают резине необходимую твердость, улучшают обрабатываемость резиновой смеси и обеспечивают ее каркасность.

Вулканизующий агент — сера полимерная (2,8 м.ч.) не выцветает на поверхность при хранении, обеспечивая сохранение конфекционной клейкости изделия. Ускоритель — сульфенамид М (0,9 м.ч.) имеет широкое плато вулканизации и широкий индукционный период, позволяет безопасно обрабатывать смесь. Активатор вулканизации — цинковые белила (3,0 м.ч.).

Для обеспечения высокой прочности и модуля, необходимой твердости резины, смесь наполняют активным техуглеродом П-234 (55,0 м.ч.).

Диспергатором сыпучих ингредиентов служит стеариновая кислота (2,0 м.ч.), она также является вторичным активатором.

Масло ПН-6 (5,0 м.ч.) играет роль жидкого мягчителя, облегчая обработку смеси. Канифоль сосновая (2,0 м.ч.) вводится как твердый мягчигель и повышает клейкость. Стирол — инденовая смола (2,0 м.ч.) также улучшает технологические свойства.