Каучук

Состав шины для колеса автомобиля

Из чего делают шины? Этот наиболее важный элемент колеса представляет собой упругую оболочку, сделанную из резины. Для прочности и эластичности производители дополнительно используют металл и тканевые материалы. Описать на 100% состав автомобильной шины практически невозможно. Компании стараются держать в секрете процесс изготовления шинной массы. Но основные составляющие смеси известны.

Основой служит резина, изготовленная из каучука. Используется как натуральный, так и искусственный каучук. Натуральный материал добывается из гевеи бразильской или, так называемого, «плачущего дерева». Каучуковый сок, выделяемый деревом, является главным источником натуральной резины на планете. Шины, сделанные из этого материала, недешевое удовольствие. Поэтому на помощь приходят химики. Они создают искусственную резину.

В каждом крупном концерне созданы лаборатории. В них проводятся эксперименты по созданию новых формул для повышения износостойкости автомобильных шин. Первый синтетический каучук был изобретен еще в 30-е годы прошлого века немецкими химиками. Для его создания использовалась нефть. В настоящее время синтезируется более 10 видов искусственной резины и это не является пределом для химической промышленности. Синтетический изопреновый каучук наиболее приближен к натуральному. Сегодня именно он широко применяется при производстве автомобильных шин.

Кроме каучука в состав входят:

промышленная сажа или технический углерод. Материал применяется в качестве наполнителя и придает покрышке привычный темный цвет. В процессе вулканизации резиновых покрышек с серой, технический углерод обеспечивает стойкое молекулярное соединение, благодаря которому у покрышки увеличивается коэффициент износостойкости. Сажу получают в процессе переработки природного газа, поэтому в странах, чьи недра богаты этим полезным ископаемым, нет проблем с техническим углеродом;

кремниевая кислота. Ее ввели в состав шин там, где природный газ не добывается, а автомобилестроение процветает. Такие покрышки называют «зелеными шинами». В отличие от технического углерода, кремниевая кислота наносит окружающей природе меньший урон. Она не обеспечивает такую же износостойкость, как сажа, зато автомобиль надежнее держится при езде по мокрым дорогам. Кремниевая кислота отлично соединяется с резиной и меньше из нее вытирается при эксплуатации;

технические масла;

смолы.

Два последних ингредиента служат вспомогательными материалами для достижения эластичности, повышенной прочности и износостойкости покрышек.

В качестве вулканизирующих агентов и активаторов используются сера, оксид цинка, стеариновые кислоты. Элементы связывают молекулы полимера, ускоряют и регулируют процесс вулканизации. Это основные материалы, из чего делают шины для автомобиля. Остальные компоненты и их процентное соотношение являются промышленной тайной изготовителей.

Шины с пометкой HT: что за резина и какие у нее особенности

Покрышки с обозначением HT — это сокращение от highway terrain. Такой тип шин предназначен для установки на внедорожниках, которые регулярно передвигаются по шоссе. Обычно по шоссе передвигаются на скоростных седанах, однако, производителям покрышек приходится учитывать пожелания автомобилистов при создании своих товаров. Поскольку на рынке появилось больше внедорожников, способных несмотря на массу быстро ездить, то им понадобился особый тип авторезины.Так и была изобретена HT.

Так как модель рассчитана на движение исключительно по асфальтированным дорожным покрытиям, рисунок протектора сильно напоминает варианты для легковушек. Есть только некоторые отличия, которых не встретишь в авторезине для седанов. Профиль у HT заметно выше, а боковины намного жестче.

Обычно протектор состоит из 4—5 тонких ребер с плотным прилеганием блоков, широкими центральными канавками для водоотвода и снижения аквапланирования, а также большим числом поперечных бороздок. Иногда на HT можно пройти легкое бездорожье, но не более того. Даже если производитель говорит о том, что при аккуратном стиле вождения даже по бездорожью шина ведет себя идеально, то это не всегда правда. Невысокий протектор, недостаточно выпуклые блоки не позволят пройти участок с грязью, серьезными камнями и прочими неприятностями. Если эксплуатировать HT не по назначению, то рисунок протектора быстро истирается и придется покупать новую резину уже через сезон. Не говоря уже о сниженной безопасности и комфорте.

Способ герметизации

Камерные – при проколе очень быстро теряют давление, что может привести к аварии. Маркировка – «TUBE TYRE».

Бескамерные – долго сохраняют давление в шине при ее повреждении. Благодаря этому бескамерные шины намного безопаснее камерных. Такая резина легче, следовательно, дает меньшую нагрузку на подшипники ступиц колес и подвеску. Помимо этого, бескамерные шины меньше нагреваются во время езды на высокой скорости.

Благодаря этим преимуществам подавляющее большинство шин для современных легковых авто – бескамерные. Маркировка – «TUBELESS».

Важно: бескамерная шина устанавливается только на диски с кольцевыми выступами на ободе (хампами). Нельзя устанавливать камеру в бескамерную шину для «увеличения» ее надежности – это лишает бескамерную модель всех ее достоинств и приводит к разрушению каркаса шины

Нельзя устанавливать камеру в бескамерную шину для «увеличения» ее надежности – это лишает бескамерную модель всех ее достоинств и приводит к разрушению каркаса шины.

Шинные резины

Резину получают при смешении и последующей вулканизации (нагрев до 150—160° С) различных компонентов, основными из которых являются:

• каучук
• сажа
• сера

Разнообразием характера работы, выполняемой различными частями и деталями шины, вызвано применение при производстве шин резин с различным качественным и количественным содержанием компонентов и, следовательно, с разными физико-механическими свойствами.

Резины, применяемые в производстве шин, подразделяются по назначению на следующие основные группы:

• протекторные
• каркасные
• бортовые
• камерные

Условиями работы шин определяются основные требования к протекторным резинам: высокая сопротивляемость абразивному износу, образованию и разрастанию трещин, порезам, сопротивление старению и термостойкость, т. е. сохранение физико-механических свойств при длительном (в процессе всего срока эксплуатации) воздействии солнечных лучей, озона и кислорода воздуха, а также при повышении температуры в результате длительного движения, особенно при высоких скоростях.

Учитывая, что подавляющее большинство шин выходит из строя из-за износа рисунка протектора, износостойкость является главным требованием, предъявляемым к протекторной резине.

В первую очередь это относится к шинам для дорожных мотоциклов и спортивных, предназначенных для ШКГ.

Исходя из этого, протектор дорожных шин изготавливают на основе комбинации синтетических каучуков (СК) — стереорегулярного полибутадиенового (СКД) и бутлдиенметилстирольного (БСК) с большим наполнением активной сажей ПМ-100.

Резина на основе указанных компонентов обеспечивает высокую износостойкость протектора, однако обладает большой жесткостью.

Элементы рисунка протектора спортивных шин, предназначенные для кросса и многодневных соревнований, имеют довольно большую высоту и при эксплуатации подвергаются значительным деформациям. Поэтому применение в протекторе таких шин резин с большой жесткостью приводит к образованию трещин и скалыванию элементов рисунка.

В связи с этим протектор шин для кросса и многодневных соревнований изготавливают на основе комбинации натурального каучука (НК) с добавлением синтетического каучука типа СКД, поскольку резина на такой основе обладает высокой эластичностью, прочностью, стойкостью к многократным деформациям, износостойкостью и т.п.

Каркасные резины, изолирующие нити корда друг от друга, должны обеспечивать хорошую прочность связи между элементами покрышки, обладать высокой усталостной выносливостью при многократных деформациях, малой жесткостью и высоким сопротивлением тепловому старению. Каркасные резины для мотоциклетных шин изготовляют с применением НК, БСК и полиизопренового (СКИ-3) каучуков.

Камерные резины для мотоциклетных шин должны обладать:

• воздухонепроницаемостью
• хорошей сопротивляемостью разрыву
• теплостойкостью
• незначительными остаточными деформациями при удлинении

Их изготовляют из НК.

Резину для ободных лент делают на основе СК с большим наполнением регенерата.

Это интересно: Поездки на авто или поезде – что выбрать? (видео)

Виды покрышек по условиям эксплуатации

Нужно учитывать класс по условиям эксплуатации. Узнать этот параметр можно по маркировке на боковине покрышки. Перечислим основные варианты маркировки.

• H/P – предназначены для шоссе. Обычно имеют высокий индекс скорости.
• H/T – твердые покрытия. Используются на асфальте, в первую очередь предназначены для города. На высоких скоростях эксплуатировать не получается.
• A/T – универсальные покрышки. Могут применяться на любых видах покрытий, как на асфальте, так и на проселках с гравийным покрытием.
• M/T – резина для бездорожья. К ней относят и специальные грязевые шины. Отличаются специальным протектором, который отлично взаимодействует с водой, грязью и другими нестандартными дорожными покрытиями.

Срок эксплуатации автомобильной резины

Срок эксплуатации регламентируется ГОСТ 4754-97 и 5513-97. Согласно этим документам покрышки можно использовать не больше 5 лет. Помимо этого, существует срок хранения шины. Он не должен превышать 3 года. Итого, обычный срок использования авторезины не должен превышать 8 лет с момента изготовления. Эту информацию можно увидеть на боковой стороне покрышки.

Также следует учитывать пробег. На допустимый пробег влияет модель шины, а также ее типоразмер. Для легковых автомобилей допустимый пробег колеблется в пределах 45–70 тысяч километров.

Еще один параметр, который стоит учитывать – остаточная глубина протектора. Эти данный указаны в ПДД, в разделе о допуске транспортных средств к эксплуатации.

• Для легковых автомобилей и грузовиков с массой до 3,5 тонны минимальная глубина протектора – 1,6 мм;
• Грузовики и прицепы с массой свыше 3,5 тонны – не менее 1 мм;
• Мотоциклы – минимум 0,8 мм.

Отличие каучука от резины

Каучук и резина – высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев – латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила акриловой кислоты. При вулканизации искусственного каучука образуется резина.

Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.

Что такое резина

Любой человек в своей жизни сталкивался с резиной в тех или иных случаях, причем обычно с самого детства. Резина – это эластичная субстанция, которая получается после протекания реакции вулканизации как натурального, так и синтетических каучуков. Резиновый материал, который еще называют «вулканизат» является эластомером, имеющим трехмерную сшитую структуру, образующуюся при сшивке макромолекул каучуков химическими связями различной природы.

Как было сказано выше, резина по природе эластомер, то есть в отличие от обычных пластмасс, они способны при механическом воздействии возвращаться к своим первоначальным форме и размерам после снятия нагрузки.

Особенности медицинской клеенки

Ранее резиновая клеенка использовалась не только для проведения лечебных процедур, но и для ухода за детьми. Теперь для малышей выпускаются более мягкие, яркие изделия. Но в больничных учреждениях применяется только проверенная временем медицинская клеенка. Она востребована в хирургии, стоматологии, травматологии, физиотерапии и мануальной терапии. В больших количествах ее скупают лечебные профилактории и санатории для покрытия кушеток, носилок, матрасов.

Как правило, клеенка состоит из двух слоев. Верхний изготовлен из синтетических материалов, не впитывающих влагу. Нижний слой — хлопчатобумажный, предупреждающий смещение изделия. Не производится клеенка уже 75 см, а вот длина ее варьируется от 1 до 3 м. Каким должно быть качественное изделие:

• легким;
• тонким и одновременно прочным;
• устойчивым к агрессивному воздействию дезинфицирующих средств;
• подстраивающимся под температуру тела человека;
• стойким к резким перепадам температур;
• гладким,однородным;
• влаго- и газонепроницаемым.

Недостаток у стандартной медицинской клеенки все же есть — специфический резкий запах резины. Поэтому перед использованием ее целесообразно пару дней держать на открытом воздухе.

Накачивание шин

Правильное накачивание шин играет очень важную роль, избыточное или недостаточное давление воздуха в шинах влияет на эффективность рулевого управления, торможения и на тяговое усилие, кроме этого, существенно возрастает износ шин. Правильно накачанная шина обеспечивает оптимальный контакт с дорожной поверхностью.

Если шины недостаточно накачаны, снижается эффективность управления, возникает тенденция к уводу в сторону и появляется повышенный износ кромок шин. Если шины перекачаны, рулевое управление становится легче, и наблюдается быстрый износ центральной части протектора.

Плюсы и минусы изменения размера шин

Кроме этих основных характеристик замена эталонных шин на другие размеры оказывает влияние и на другие технические параметры. Здесь есть как положительные, так и отрицательные моменты.

Преимущества уменьшения ширины шины

• Улучшается сцепление на скользкой поверхности;
• снижается расход топлива;
• ниже уровень шума;
• легче управление автомобилем, особенно на скорости.

Недостатки уменьшения ширины шины

1. На обычной трассе хуже сцепление.
2. Быстрее изнашиваются шины.
3. Машина жестче.
4. Увеличивается риск повреждений шины или диска на выбоинах, менее комфортная езда.
5. Показатели счетчика пробега и спидометра будут выше реальных.

Преимущества увеличения ширины шины

• в летнее время улучшается сцепление с дорогой и торможение;
• выше срок эксплуатации покрышки;
• машина становится мягче, комфортнее при передвижении по бездорожью;
• снижается риск повреждения диска или шины на выбоинах и ямах;

Недостатки увеличения ширины шины

• немного возрастает расход топлива;
• возможен рост уровня шума;
• надо хорошо рассчитать высоту, чтобы не затирались подкрылки;
• автомобиль менее «послушен» на скорости и поворотах;
• показатели спидометра и счетчика пробега меньше фактических.

Перед тем, как принять решение об изменении стандартного размера шин учтите, что они выбраны производителем не случайно. Здесь учитываются многие характеристики, такие как грузоподъемность, мощность, скорость, тяга, цель использования.

Какие последствия при замене стандартной резины на больший размер вы узнаете из видео.

Читайте далее:

Калькулятор шин, пересчет и сравнение шин американского и европейского типоразмеров

Калькулятор подбора диска по типоразмеру шин

Калькулятор индекса массы тела, формула расчета ИМТ, преимущества и недостатки BMI

Калькулятор расчета объёма двигателя

Депозитный калькулятор, виды депозитов и их преимущества

Калькулятор расхода топлива, как рассчитать стоимость поездки

Отличие каучука от резины

Каучук и резина – высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев – латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила акриловой кислоты. При вулканизации искусственного каучука образуется резина.

Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.

Натуральный каучук

Сок каучуконосных деревьев широко применялся аборигенами для выделки непромокаемой обуви, покрытия лодок, защиты хижин от дождя и решения других бытовых проблем. Они добывают его из каучуконосных растений аналогично сбору весной березового сока. Полиизопрен — углевод, составляющий большую часть природного латекса, — в тепле соединяется с кислородом и со временем становится хрупким. После нагрева молекулярные связи становятся устойчивыми, и вещество не реагирует даже на кислотные растворы.

Ценность каучука исходя из технических характеристик:

• высокая стойкость к истиранию;
• хорошие теплоизоляционные свойства;
• не растворяется в воде и большинстве агрессивных жидкостей;
• пластичность;
• эластичность.

Добавление пластификаторов и речного песка позволяет создавать материал с запланированными качествами и цветом. Сырая резина превращается в изделие, долго сохраняющее свою форму, через вулканизацию – нагрев под прессом до температуры 150 градусов.

Оборудование для процессов изготовления резины

Полный производственный цикл осуществляет целая группа машин и агрегатов, выполняющих разные задачи. Один лишь процесс вулканизации обслуживают котлы, прессы, автоклавы, форматоры и другие устройства, обеспечивающие промежуточные операции. Отдельный установки применяют для пластификации — типовая машина такого типа состоит из шипованного ротора и цилиндра. Вращение роторной части производится посредством ручного привода. Не обходится производство резины без варочных камер и каландровых агрегатов, которые осуществляют раскатку каучуковых смесей и термическое воздействие.

Изготовление резины

Выделяют три основных неизменных этапа, если готовится сырая резина. Инструкция и технология простые, требующие несложного оборудования. Последовательно выполняются:

• подогрев каучука;
• смешивание с добавками;
• формовка.

Натуральный каучук, постояв некоторое время и перебродив, превращается в густую вязкую массу. Искусственный сразу производится в таком виде. Перед применением его разминают подобно тесту и подогревают до 50 градусов. В таком состоянии он теряет свою упругость, становится податливым и мягким и способным смешиваться с другими веществами.

Компоненты будущей резины засыпают в шнековую машину для перемешивания. Пропорции и добавки берутся в зависимости от запланированных качеств. Все марки производимой сырой резины стандартизированы, и количество каждого материала указано в процентах. Остается только пересчитать в соотношении к имеющейся массе каучука.

Глубина протектора шин

Глубина протектора, в первую очередь, обеспечивает каналы для прохождения воды. На рисунке показана шина в разрезе и глубина протектора.

Когда вследствие износа шины, глубина протектора уменьшается до такой степени, при которой не обеспечивается удовлетворительное вытеснение воды и снега, шина теряет сцепление из-за недостаточного контакта с дорогой.

Возникает так называемый эффект аквапланирования, который очень опасен. Для точного измерения глубины износа протектора следует использовать глубиномер и произвести замеры в нескольких точках по окружности.

Между выступающими частями протектора находятся индикаторы износа шины. Эти индикаторы указывают на достижение минимальной глубины протектора. Визуальный осмотр показывает, что протектор шины изношен до уровня, на котором располагается индикатор износа.

Конструкция автомобильных шин

Внутри каждой шины имеется тонкая прочная основа, именуемая кордом. Она представляет собой переплетение нитей или проволоки, и увеличивает износостойкость резины, позволяя ей держать форму даже при сильных нагрузках.

Конструкция автомобильной шины

Существует два вида расположения корда: диагональный и радиальный. На сегодняшний день используется преимущественно второй вариант, хотя на многих старых автомобилях можно встретить и диагональное переплетение.

Преимущества и недостатки диагонального и радиального переплетения

	Преимущества	Недостатки
Диагональное переплетение	1. Невысокая стоимость. 2. Лучшая защита боковой части колеса. 3. Простота ремонта. 4. Высокая устойчивость к ударным нагрузкам.	1. Один слой корда. 2. Основа из проволоки, которая отличается меньшей долговечностью, по сравнению с капроновыми нитями. 3. Небольшое пятно контакта с дорожным полотном. 4. Большой вес.
Радиальное переплетение	1. Несколько слоев корда, что увеличивает прочность. 2. Основа из синтетических ниток, которые обладают хорошей эластичностью. 3. Лучший контакт с дорогой. 4. Выдерживает большие нагрузки.	1. Высокая цена. 2. Незащищенные боковые части шины, что может привести к боковым порезам.

Несмотря на то, что на большинстве автомобилей используются радиальный корд, диагональное переплетение продолжает выпускаться некоторыми заводами. Такая резина нашла широкое применение на коммерческом транспорте и различной технике: тракторах, экскаваторах и пр.

Радиальные шины имеют на боковой части маркировку буквой R. Если на покрышке присутствует эта буква, то значит переплетение ее основы радиальное.

Маркировка буква R

Разница в стоимости радиальных и диагональных шин составляет около 10%. Для сравнения возьмем коммерческий автомобиль Газель, который повсеместно используется для пассажирских и мелких грузовых перевозок. Самые простые варианты с радиальным переплетением стоят около 45 долларов. Диагональные покрышки позволяют владельцам транспортного средства немного сэкономить. Наименьшая цена за штуку составляет 39 долларов.

*цены актуальны по состоянию на 16.10 2018.

Из каких элементов состоит конструкций шины?

Строение шины стандартизировано. Состоит покрышка из следующих элементов.

• Каркас. Это основная часть авторезины. Состоит из кордовой нити, обеспечивающей достаточную прочность.
• Брекер. Слой кордовой нити, залитый резиновой смесью. Используется для усиления слабых мест. Обычно располагается под протектором.
• Протектор. Резиновая лента с определенным рисунком, размещается на скате. Отвечает за сцепление с дорогой. В протекторе зачастую размещаются шипы.
• Канавка. Элемент рисунка протектора. Улучшает сцепление с дорогой, обеспечивает курсовую устойчивость. Улучшается отведение воды из пятна контакта.
• Плечо. Зачастую считают частью протектора. На самом деле — самостоятельный элемент, продолжает рисунок протектора, являясь переходным звеном между скатом и боковиной.
• Боковина — по логике находится на боку покрышки, защищает внутреннюю полость. Имеет достаточную прочность, чтобы амортизировать удары при наезде на препятствия.
• Бортовое кольцо. Придает достаточную жесткость шине, позволяя надевать ее на обод диска. Представляет собой проволочное кольцо, покрытое резиной.

Помимо перечисленного в конструкции имеются ламели и шашки протектора, борт делится на несколько более мелких элементов.

Вулканизация как завершающий этап производства

В процессе вулканизации заготовка проходит финальную обработку, благодаря которой изделие получает достаточные для эксплуатации характеристики. Сущность операции заключается в воздействии давления и высокой температуры на модифицированную каучуковую смесь, заключенную в металлическую форму. Сами формы устанавливаются в специальной автоклаве, подключенной к паровому нагревателю. В некоторых сферах производство резины может предусматривать и заливку горячей воды, которая стимулирует процесс распределения давления через текучую среду. Современные предприятия также стремятся к автоматизации этого этапа. Появляются все новые пресс-формы, которые взаимодействуют с подающими пар и воду форсунками на основе компьютерных программ.

Заключение

Автомобильная резина состоит, в большинстве случаев, из таких компонентов:

• каучук;
• смолы;
• кремниевая кислота;
• сажа;
• секретные химические элементы, добавляемые в резину для придания ей определенных качеств (мел, глицерин, ацетилированный ланолин и так далее).

От качественных и количественных характеристик указанных компонентов зависит качество готовой продукции. Не стоит поддаваться рекламному воздействию и отдавать предпочтение автошинам, изготовленным с применением новых химических компонентов. Перед покупкой таких покрышек, стоит поинтересоваться, насколько заявленные производителем авторезины параметры соответствуют реальности.