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

эфир глицерина), на второй — латексом и затвердителем (л<-фени- лендиамином). После каждой пропитки проводится сушка при 230 °С. Из одностадийных способов пропитки в шинной промыш­ ленности США наибольшее распространение получил способ с ис­ пользованием композиции ЭН-3 следующего состава (в вес. ч.):

Известны и другие составы, добавляемые в латексную пропит­ ку (например, пиксал).

В последнее время появились полиэфирные волокна, которые можно пропитывать в одну стадию резорциноформальдегиднолатексным составом. Из них наибольшее распространение полу­ чили волокна тревира ГПА (ФРГ) и диолен ДСП. Эти волокна в процессе изготовления последовательно обрабатывают смачивате­ лем, отвердителем и эпоксидной смолой, затем скручивают, вытя­ гивают и термофиксируют. Корд из этих волокон в шинном произ­ водстве обрабатывают по технологии, сходной с технологией обра­ ботки вискозного корда.

Пропиточные составы получают в эмалированных реакторах с рубашками и мешалками. В дистиллированную воду добавляют едкий натр, затем при перемешивании — резорцин и после его полного растворения вводят формальдегид. Процесс проводят при 25—35 °С; продолжительность процесса — от 20 мин до 6 ч. Затем в реактор с мешалкой к латексу добавляют охлажденный конден­ сат и после перемешивания — раствор смолы. Иногда к раствору добавляют суспензию канальной сажи, полученную в коллоидной мельнице в присутствии диспергаторов.

Беспропиточное обрезинивание корда. В последние годы в

СССР и за рубежом широко проводятся исследования, цель кото­ рых— заменить пропитку корда введением в обкладочную резину резорцина, уротропина, тонкой окиси кремния и других веществ. Применение этих добавок позволяет значительно повысить адге­ зию корда к резине и обеспечить требуемую прочность связи. Внедрение этого метода даст возможность сделать процесс более экономичным без снижения качества покрышек.

По литературным данным, фирмой «ППЖ Индустриз» (США) разработан способ крепления резины к текстилю без пропитки под названием ГРХ (гексаметилентетрамин-резорцин-хайсил).

При применении этого способа достигается прочность связи кау­ чуков с кордами разных марок (в том числе со стеклянным и ме­ таллическим кордом), близкая к получаемым при использовании обычных резорциноформальдегидно-латексных составов. Для хо­ рошей адгезии резорциноформальдегидная смола должна образо­ ваться на границе контакта с текстильным материалом в процес­ се вулканизации. Если резорцин прореагирует с формальдегидным

203

донором перед вулканизацией, физико-механические свойства ре­ зины улучшаются, однако прочность связи невысока. При добав­ ке окиси кремния прочность связи повышается. Наилучшие резуль­ таты были получены с полиамидными и вискозными кордами. Корд из стеклянного волокна поступает в производство уже обработанным адгезивом (с целью предотвращения разрушения нитей от самоистирания). При его дополнительной обработке спо­ собом ГРХ достигается хорошая адгезия с резиной; особенно улуч­ шается адгезия с разрезанными концами стеклянного корда, т. е. там, где может возникнуть расслоение.

Указанный способ применяется также для крепления резины к металлам (сталь, бронза, цинк и др.). В зарубежной практике стальной нелатунированный корд для улучшения адгезии обраба­ тывают в растворе нафтената кобальта. При использовании ГРХ устраняется необходимость пропитки. Кроме того, одновременно с повышением адгезии улучшаются физико-механические свойства резин, содержащих окись кремния.

По литературным данным, в состав ГРХ входят (в расчете на

соответствующей массы сажи).

Пропитка безводными адгезивами. Многочисленные исследова­ ния направлены на упрощение и удешевление процесса обработки корда при одновременном улучшении его качества. Наиболее пер­ спективным является способ обработки корда безводными адге­ зивами *, который позволяет обеспечить высокую прочность связи при одновременном улучшении физико-механических и усталост­ ных свойств корда. Способ обработки безводными адгезивами ли­ шен многих недостатков способа с применением латексных пропи­ точных составов, таких как снижение физико-механических показа­ телей корда, необходимость удаления влаги и т. д. Эти исследова­ ния посвящены изысканию пропиточных составов на основе низко­ молекулярных каучуков с активными функциональными группами

исинтетических смол.

Втабл. 8.3 показано влияние различных видов обработки кор­ да на качество полиамидного корда.

Та б л и ц а 8.3. Влияние обработки на качество полиамидного корда

204

Сравнительная характеристика кордных линий приведена в табл. 8 . 4.

Полиамидное и полиэфирное волокна при нагревании усажи­ ваются. Горячей вытяжкой можно лишь уменьшить усадку, но не устранить полностью. Для повышения модуля полиамидного и по­ лиэфирного кордов, устранения повышенной усадки при высокой температуре и разнашиваемости шин, изготовленных из этих кор­ дов, производится термофиксация корда. Термофиксацией корда называется процесс вытяжки и последующей стабилизации его при высокой температуре и натяжении. Если не проводить термофик­ сацию, шины в эксплуатации разнашиваются (шины из вискозно­ го корда — до 1,5—2%, из полиамидного — до 4%)- Увеличение размеров шин в процессе эксплуатации приводит к образованию трещин на протекторе, снижению прочности связи корда с резиной и к другим дефектам.

В табл. 8.5 приводятся данные, показывающие влияние тепло­

Исследования процесса однократной горячей вытяжки поли­ амидного корда показали, что в процессе вытяжки тепловая усадка

205

корда повышается с увеличением общей вытяжки и доходит до максимума при общей вытяжке 10—12%, после чего начинает сни­ жаться. При двукратной вытяжке снижается тепловая усадка при одновременном снижении удлинений (табл. 8 .6 ), поэтому двукрат­ ная вытяжка получила широкое распространение в шинной про­ мышленности.

При увеличении температуры обработки повышается стабиль­ ность размеров.

Процесс термофиксации проводится при определенной темпе­ ратуре, продолжительности вытяжки и силе натяжения, либо величине вытяжки. Эти величины тесно связаны между собой. Увеличение продолжительности вытяжки влечет за собой необхо­ димость снижать силу натяжения корда (следует учитывать, что слишком продолжительная обработка приводит К ухудшению фи­ зико-механических показателей корда).

Между силой натяжения, удлинением и температурой суще­ ствует следующая зависимость: чем выше температура, тем мень­ ше продолжительность, меньше растягивающее усилие для полу­ чения данного удлинения. Кроме того, чем эффективнее теплопе­ редача, тем меньше продолжительность обработки при данной температуре.

Внастоящее время процесс термофиксации достаточно изучен

итеоретически обоснован.

Втабл. 8.7 приведены режимы термообработки корда из най­ лона 6 ,6 .

На отечественных заводах на кордных линиях для капроново­ го корда применяется однократная вытяжка при 190 °С в течение 20 с и последующая нормализация при той же температуре в те­ чение 20 с. Нагрузка при термофиксации на кордную ткань 12 кт составляет 6300 кгс, а на ткань 23 кт — 8960 кгс. Нагрузка при нормализации составляет соответственно 1600 и 2250 кгс.

206

* Температура для корда из найлона 6 должна быть ниже на 2—4,5 °С.

После охлаждения вытянутый корд усаживается на величину, равную 1/3— 1/4 общей вытяжки (т. е. примерно на 4%), что приводит к потерям корда в производстве и к разносу шин в эк­ сплуатации. Для борьбы с этим явлением фирма «Дюпон» (США) рекомендует применять большую вытяжку покрышек при вулка­ низации и охлаждать шины под давлением в растянутом на 2— 4% состоянии до 80—100°С. (При вулканизации покрышек при высоких температурах корд из найлона теряет прочность, а при охлаждении под давлением эти потери уменьшаются.)

Для уменьшения потерь корда при усадке в последнее время за рубежом применяются установки для трехстадийной термофик­ сации корда.

Ниже приведены сравнительные данные двух- и трехстадийной термофиксации для корда из найлона 6,6 типа 700 (по данным фирмы «Дюпон»):

* Температура во всех стадиях составляла 230 °Q.

207

Из приведенных данных видно, что трехстадийная вытяжка дает возможность сэкономить корд при увеличенной вытяжке при­

мерно на 2—3%.

Температура термофиксации полиэфирного корда должна быть несколько выше, а усилия вытяжки значительно ниже, чем при термофиксации полиамидного корда. Обычно термофиксацию по­ лиэфирного корда проводят при 235—245 °С и общей вытяжке око­ ло 4%. Полиэфирный корд чувствителен к температуре обработ­ ки: при повышении температуры падает его прочность и сопротив­ ление многократным деформациям.

Обрезинивание корда

Корд подвергают обрезиниванию на каландре. Резина перед этим должна быть хорошо подогрета. На каландр резина посту­ пает с питательных вальцов размером 2130X660X610 мм. Продол­ жительность подогрева резины на вальцах зависит от вида приме­ няемых резин: для резин из НК и бутадиен-стирольного каучуков требуется 7—10 мин, для резин на основе СКИ и его комбина­ ций— 5—7 мин. Температура валков должна быть 50—70 °С. Температурный режим подогревательных вальцов для резин из натурального каучука устанавливается таким образом, чтобы температура переднего валка была выше температуры заднего, для резин из БСК — наоборот. На подогревательных вальцах ча­ сто задний валок делается рифленым, особенно при подогреве сме­ сей из натурального каучука.

С подогревательных и с питательных вальцов резина в виде ленты по транспортерам подается в каландр. Резина с вальцов срезается двумя ножами, расстояние между которыми регулирует­ ся. Скорость транспортеров должна быть равна линейной скоро­ сти резины, отбираемой с подогревательных вальцов. Для равно­ мерного распределения резины по длине зазора между валками

Схема устройства транспортеров для питания четырехвалко­ вого каландра показана на рис. 8.1. На большинстве шинных за­ водов горячая резиновая смесь от резиносмесителя на промежу­ точные и питательные вальцы подается «прямым потоком». В этом случае промежуточные вальцы являются промежуточным складом смеси.

Иногда для повышения точности работы применяют автомати­ ческую регулировку массы питающей ленты при помощи весов не­ прерывного взвешивания, установленных на питательном транс­ портере. Весы дают импульс мотору, регулирующему ширину питательной ленты в зависимости от изменения ее массы или по­ требности в резине.

Для наблюдения за правильностью питания каландра над вал­ ками устанавливаются зеркала,

208

В последние годы наметилась тенденция проводить разогрев резиновых смесей и питание каландров и шприцмашин при помо­ щи червячных прессов. Эти машины обеспечивают автоматическое питание каландра, что делает процесс менее трудоемким. Кроме того, при применении червячных прессов с вакуум-отсосом улуч­ шается качество резиновых смесей, так как из них удаляются ле­ тучие. Количество подаваемой смеси регулируют, меняя скорость

Рис. 8.1. Схема устройства транспортеров для питания четырехвалкового ка­ ландра (заштрихованная часть валков — резиновая смесь);

/ —ленточный транспортер для передачи рулонов резины; 2 —ленточный транспортер для передачи резиновой ленты с вальцов на вальцы; 3 — ножи; 4 —транспортеры для подачи резины в каландр; 5 —направляющие рольгантп; 6 —прижимные ленточные транспортеры для питания каландра; 7 —качающийся желоб для распределения резины по зазору; S—рулон резины; 9 —резиновые ленты.

червяка. В качестве питателей применяют шприцмашины холодно­ го питания (с отношением длины червяка к диаметру больше 12), непрерывные смесители типа «Фарелл-Бридж», червячные прессы типа «Трансфермикс». Питание червячных прессов осуществляется холодными листами, подаваемыми на поддонах. Листы с поддо­ нов заправляются в питательные валки, направляющие лист в во­ ронку машины. В отдельных случаях питание червячного пресса может производиться прямым потоком с листующих механизмов подготовительного цеха.

Обычно корд обкладывают резиной с таким расчетом, чтобы после заполнения промежутков между нитями с каждой стороны полотна образовался слой резины толщиной 0,2—0,3 мм. Требуемая

209

толщина обкладки определяется конструктором и проверяется опытным путем. Общая толщина прорезиненного корда состав­ ляет 1,25—1,40 мм для корда с нитью диаметром 0,8 мм и 1,05— 1,25 мм для корда с нитью диаметром 0,65 мм.

При обкладке корда на каландре необходимо следить не толь­ ко за толщиной прорезиненного корда, но и за массой ткани, так как бывают случаи, когда калибр (толщина) находится в преде­ лах нормы, а промежутки между нитями не заполнены резиной (недопрессовка). Отношение фактического объема 1 м2 обрезиненного корда к теоретическому называется коэффициентом прессов­ ки (Ка)- Обычно коэффициент прессовки составляет 0,92—0,98.

Для определения фактического расхода резиновой смеси ^факт (в см3 на 1 м2 обрезиненного корда) пользуются формулой

где Кп — коэффициент прессовки; h — толщина корда, см; г — радиус нити корда; п — число нитей основы в 1 м2 корда; я4 — число нитей утка в 1 м2 корда; т еур — масса 1 м2 корда-суровья по ГОСТ; т'0уР — прирост массы суровья; А — влажность корда суровья перед обрезиниванием, %; pi — плотность дисперсии, г/см3; Кап — коэффициент использования площади корда, равный отношению пло­ щади обрезиненного корда к площади суровья; 15 — соотношение толщины нитей основы и утка.

Зависимость каландрования от различных факторов. На про­ цесс каландрования существенное влияние оказывают следующие факторы; форма и состояние поверхности валков каландра, вели­ чина зазоров в подшипниках, температура валков, отношение ок­ ружных скоростей валков, длина валков, однородность и пластич­ ность резиновой смеси, степень натяжения корда, влажность корда и скорость каландрования.

порных усилий, возникающих в зазоре между валками, валки ка­ ландра прогибаются. Прогиб валков является одним из основных факторов, влияющих на изменение калибра: из-за прогиба валков каландруемый материал имеет неодинаковую толщину у краев и в середине полотна (в средней части материал утолщается на 0,1 — 0,2 мм и более).

Устранить прогиб валков при возникновении между ними рас­ порных усилий нельзя, но уменьшить его влияние на точность ка­ либра возможно. Для компенсации прогиба валков каландра (исправление калибра) применяются следующие методы: бомби­ ровка валков, перекрещивание («перекос») осей валков, «контр­ изгиб» валков.

210

длиной 1800 и диаметром 710 мм принимаются следующие разме­ ры бомбировки (в мм):

Верхний выносной валок (выпуклый)........................0,127 Верхний валок (цилиндрический)............................... — Нижний выносной выпуклый........................................0,127 Нижний валок (цилиндрический)............................... —

Размеры бомбировки на трехвалковых каландрах с треугольно расположенными валками длиной 1800 и диаметром 710 мм со­ ставляют также 0,127 мм на верхнем и нижнем выпуклых валках;

ра наблюдается явление, известное под названием «биение» валка, которое приводит к неравномерной толщине резинового слоя, на­ кладываемого на кордное полотно (разброс более 0,1 мм). Устра­ нение биения валка в подшипниках скольжения достигается пред­ варительным нагружением подшипника при помощи гидравличе­ ского домкрата, который давит на шейку валка, а в подшипниках качения — благодаря применению роликовых подшипников повы­ шенной точности с «нулевым» зазором.

i l l

С о с т о я н и е п о в е р х н о с т и в а л к о в заметно влияет на качество прорезиненного корда. При плохом состоянии поверхности валков накладываемый слой резины имеет много дефектов (вмятины, выпуклости и др.). Поверхность резинового слоя при обрезинивании корда должна быть гладкой и ровной. Поэтому поверхность валков на всех каландрах, применяемых в шинном производстве, шлифуется.

ностороннему расширению металла, в результате этого наблю­ дается местное изменение диаметра валка и как следствие — из­ менение калибра выпускаемого материала. Кроме того, неравно­ мерное нагревание валка влияет на степень гладкости поверхности выпускаемого материала. В новейших каландрах применяются валки с продольными каналами под поверхностью (сверленые), по которым циркулирует теплоноситель или холодная вода.

Установлено, что разница между температурой у середины и краев валка в обычных валках достигает 8—10 °С. При использо­ вании сверленых валков достигается более равномерная темпера­ тура, так как каналы доходят до шейки валка и, кроме того, по­ верхность нагрева у них в два раза больше, чем у обычных расточенных валков. Благодаря увеличенной поверхности нагрева и близкому расположению продольных каналов (диаметром 38— 50 мм) к поверхности валка (50 мм) нагрев и охлаждение их зна­ чительно ускоряется (скорость нагрева 1°С/мин). При такой кон­ струкции валков температура выдерживается очень точно (+3°С ) и предотвращаются вредные явления, вызываемые неправильным нагревом валков (одностороннее расширение, неравномерная тем­ пература и т. п.). Регулировка температуры в современных ка­ ландрах производится автоматически. Температурный режим при обработке смесей из натурального каучука устанавливается так, чтобы резина шла от более холодного валка к более горячему. Температура зависит от времени скорчинга смеси и обычно под­ держивается в пределах 85—100 °С. При работе со смесями на основе некоторых видов синтетического каучука резина передви­ гается от более горячего валка к более холодному.

За рубежом в последние годы нашли применение установки для непрерывного измерения температуры поверхности корда, вы­ ходящего из каландра. В качестве датчиков применяются чувстви­ тельные радиационные фотоэлементы с оптическими системами, превращающие тепловую энергию, излучаемую поверхностью кор­ да, в электрическую. Усиленные специальными усилителями элек­ тросигналы передаются на записывающие или указывающие приборы. Иногда эти сигналы используют в регулирующих при­ борах для автоматической регулировки температуры валков ка­ ландра. Такой непрерывный контроль температуры резиновых пленок дает возможность обеспечить однородность обкладки корда резиной и уменьшить потери в связи с преждевременной вулканизацией.

212