Az abroncsgyártás alapjai BME Vendégelőadás 2017
Oláh Szabolcs Hankook Tire Magyarország
Tartalom ▣ Az abroncsok csoportosítása ▣ Az abroncs felépítése ▣ Az abroncsgyártás folyamata ▣ A gumikeverék alapanyagai ▣ Vulkanizálás ▣ A gumikeverék vizsgálata ▣ Az abronccsal szemben támasztott követelmények / EU Labeling System
EU) Development Team 2
2
A gumiabroncsok csoportosítása
A gumiabroncsok csoportosítása 1. Járműfajták szerinti csoportosítás Személygépkocsi (PC)
Kis haszongépjármű (LT)
Mezőgazdasági ( AG)
Földmunkagép (OTR)
Tehergépkocsi és busz (TB)
Ipari (ID)
Repülőgép (AC)
Motorkerékpár (MC)
A gumiabroncsok csoportosítása 2. Évszakok szerint
(Nyári)
Havas időben nem használható; Nagy sebességnél fontos a zaj, vezetési élmény, kormány stabilitás;
(Téli) A legjobb teljesítményt havas úton nyújtja; (irányíthatóság, fékezés, tapadás)
(Négy évszakos) Rövid telű helyeken használják;
A gumiabroncsok csoportosítása 3. Felépítés szerinti csoportosítás Diagonál - A szövetváz rétegei keresztbe futnak; - A szimmetriatengellyel 40o-ot zárnak be a szálak.
Radiál - A peremre merőlegesen futnak a szálak; - Acélöv a jobb stabilitás miatt; - A szimmetriatengelyel 90o-ot zárnak be a szálak.
A gumiabroncs felépítése
A gumiabroncs felépítése
Oldalfal Futófelület Erősítő öv
Acél öv Szövetváz Acél öv párna
Légzáró réteg Peremkarika Peremtöltő
Kerékpánt párna
A gumiabroncs felépítese Futófelület (Tread): Érintkezik az aszfalttal. Nyomatékátvitel, fékezés, tapadás. (Gumi) Oldalfal (Sidewall): Védi a szövetvászat a külső behatásoktól, nyomatékot visz át a futófelületre. (Gumi) Erősítő öv (Reinforcement Belt): Nagy sebességnél megakadályozza az acél övek elválását. (Textil + gumi) Acél öv (Steel Belt): Biztosítja a futófelület alaktartását, elnyeli a külső ütéseket. (Acélszál + gumi) Acél öv párna (Belt Edge Cushion): Elnyeli az acél öv szélén keletkező feszültséget, így akadályozza azok elválását. (Gumi) Szövetváz (Carcass): Az abroncs alap váza. A légzáró réteggel együtt felel a nyomástartásért. Felel a terhelésért. (Textil + gumi) Légzáró réteg (Inner Liner): Az abroncs nyomástartásáért felel. (Gumi) Peremtöltő (Bead Filler / Apex): Az abroncs stabilitásában játszik fontos szerepet. (gumi) Peremkarika (Bead): Csatlakoztatja az abroncsot a felnihez (Acélszál + gumi) Kerékpánt párna (Rim Cushion): Az abroncs és a felni találkozásánál. Légzárás, peremkarika védelme. (Gumi) 9
Az abroncsgyártás folyamata
Az abroncsgyártás folyamata
Mixing
Alapanyagok Nyers gumi, vegyszerek, textil, acél, stb.
Gumikeverék előállítása
Extrúzió
Peremkarika
Kalander
Futófelület és oldalfal
Acélszál bevonatolása Peremtöltő
Ellenőrzés
Sütés
Acél és textil szál kalanderezése
Vágás
Gumírozott acél és szövet méretre vágása
Építés „Green tire” vulkanizálása
„Green tire” felépítése
Keverés
Belső keverő (Banbury Mixer)
Keverés Tangential
Intermeshing
Extrudálás
1-2-5 Hengerlési folyamat Kalanderezés
Építés Carcass vágása
Carcass tekercselése
1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Belt tekercselése Applicator
1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Belt drum Carcass Drum
1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Set the beads to BSD position
Bladder shaping
1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés
Turn up sidewall
Turn up sidewall
1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés TRF with 2nd case
Combi stitcher stitching
Sütés (Vulkanizálás) 2 részes forma
Szétszedhető (Sectional) forma
Fő paraméterek: idő, hőmérséklet, nyomás
A gumikeverék alapanyagai
A gumikeverék alapanyagai
Előkeverék („A”) • • • • •
Kaucsuk (Natúr, Szintetikus) Töltőanyagok (Korom, Szilika) Feldolgozást segítő (Olaj, Adalékok) Tapadásnövelő (Gyanták) Öregedésgátló (Viaszok)
Végső keverék („Q”) • Vulkanizáló szerek (Vulkanizáló közeg, gyorsítószer, aktivátor, retarder)
• PHR : parts per hundrer rubber: 100 rész gumihoz hány rész anyag kell
A gumikeverék alapanyagai Természetes kaucsuk (Natural Rubber: NR) - Poliizoprén 99% cisz!
• • • • •
Jó feldolgozhatóság Jó nyers tapadás Jó kopásállóság Szívósság Könnyen oxidálható
A gumikeverék alapanyagai
26
A gumikeverék alapanyagai
27
A gumikeverék alapanyagai
28
A gumikeverék alapanyagai Korom (Carbon Black CB)
29
A gumikeverék alapanyagai Szilika
30
A gumikeverék alapanyagai Szilianizációs reakció: idő (3-15 perc) és hőmérséklet (140-150°C)
31
A gumikeverék alapanyagai Feldolgozást segítők (Process Aids) • •
Lágyít Homogenizál
Petróleum olaj
Naftalin olaj Paraffin olaj
Olaj Természetes olaj
Kesu olaj Ricinus olaj
Adalékanyagok
Tapadásnövelők (Tackifiers)
Öregedésgátlók (Anti-aging)
• Természetes • Mesterséges GYANTÁK
• Antioxidáns • Antiozonáns VIASZOK
Tapadást, keménységet növelik Vulkanizálást segítik
Lánctöredezés ellen (Hő, UV sugárzás, Oxigén)
Kötés kialakítók (Adhesion Promoters) Gumi és fémszál (Steel cord, bead wire) Közötti kötés elősegítésére
A gumikeverék alapanyagai Vulkanizáló közeg (Kén – Sulfur) • •
KÉN – Kénkötések kialakítása Cink-Oxid csak BUTIL gumihoz
Gyorsítószerek (Accelerator) • •
Vulkanizálási folyamat idejének gyorsítása Kénvegyületek (MBTS, CBS, TBBS, TMTD...)
Aktiváló szerek (Activator) • •
Vulkanizálás gyorsítók aktiválása Cink-Oxid, Sztearinsav
Késleltető (Retarder) • •
Idő előtti vulkanizáció ellen Beégés ellen (SCORCH)
Zúzott kén Kén Oldhatatlan kén
Vulkanizálás
Vulkanizálás
35
Vulkanizálás 1.)
3.)
2.)
36
Vulkanizálás
A gumikeverék vizsgálata
A gumikeverék vizsgálata Phys.Properties:
MV
Q Step
RPA
(ref:41.7)
Rheo (160℃x40min)
SS (168℃x10min)
ARES (10Hz, 0.5%)
Spec. gravity
0℃
60℃
ML1+4 (100°C) t5 (138°C) t35 (138°C) DOH Tmin Tmax t30 t50 t90 ts2 HD 10%M 50%M 100%M 200%M 300%M Elong T/S G' G" tanδ G' G" tanδ g/cm3
Spec
Mivel van összefüggésben?
66-86 10-18
Mooney viszkozitás
min.70
Töltőanyag eloszlás Viszkozitás Q-vegyszer
22-28 4.5-7.5 8.5-18.5
Beégési idő
Vulkanizálódás Beégés
62-68 Handling 140-180 min.320 min. 160
Wear / Chip-cut Handling / Endurance
min.0.450
Wet / Breaking
0.059-0.089 1.18-1.20
RR Alapanyagok
Mooney viszkozitás Két álló lap között a vulkanizálatlan gumi mintában egy mozgó rotor (Forog) Állandó deformáció mellett méri a nyomatékot. ML1+4: Viszkozitás mérés. 1 perc előmelegítés + 4 perc mérés. 100°C. Scorch: Beégési idő mérés. 138°C
A mért adatok a gumi feldolgozhatóságára utalnak.
Rheo measurements Egy oszcilláló és egy álló lap között vulkanizáljuk a mintát. Állandó deformáció mellett mérjük a nyomatékot. 180°C x 4min -> Batch Inspection Mérés 160°C x 40 or 30min -> Pontosabb eredmények Tmin: Minimális nyomaték, összefügg a viszkozitással Tmax: Maximális nyomaték a vulkanizálás alatt. Q-vegyszer m ennyiségére és eloszlására utal. ts2: Az az idő, ami a minimális+2 egység nyomaték eléréséh ez szükséges. Beégési időre utal. t90: A maximális nyomaték 90%-ának eléréséhez szükséges idő. Vulkanizálódási időre utal.
Stress - Strain: Szakítás A piskóta alakú kivulkanizált próbatestet egy álló és egy mozgó pofa közé fogjuk. A mozgó pofa állandó sebességgel mozog amíg a minta el nem szakad. Méri a nyújtáshoz szükséges erőt és a deformációt. Hardness – keménység méréssel egybekötve. Handling-re és wear-re utalnak.
Viszkoelasztikusság, Tan-D, Ideális anyagok Szilárd
•Rugó •Pillanatszerű deformáció •Energiát visszakapod
Folyadék
•Dugattyú •Időben folyamatos deformáció •Energiát elveszíted
A reális anyagok mindig valahol a kettő között helyezkednek el! • Buszmegállókban az aszfalt, régi templomok ablakai? • Vízbe hasast ugrani?
Viszkoelasztikusság, Tan-D, Reális anyagok Szilárd
Folyadék
•Rugó •Pillanatszerű deformáció •Energiát visszakapod
•Dugattyú •Időben folyamatos deformáció •Energiát elveszíted Reális anyagok - Polimerek (gumi)
Feszültség
Deformáció
Idő
Idő
Viszkoelasztikusság, Tan-D, Periodikus deformáció Szilárd
Folyadék
Periodikus deformáció? 90°fáziskésés!
Feszültség és deformáció egy fázisban van!
A tanδ megmutatja, hogy hol áll az anyag az ideális szilárd és folyadék között!
Viszkoelasztikusság, Mérés
Viszkoelasztikusság, Miért jó ez nekünk?
RR Akkor jó, ha visszakapjuk a deformációba fektetett energiát.
Nedves tapadás, fékezés Akkor jó, ha a deformációba fektetett energia disszipálódik
60°C tanδ minél alacsonyabb, annál jobb a gördülési ellenállás.
0°C tanδ minél magasabb, annál jobb a tapadás.
Az abronccsal szemben támasztott követelmények / EU Labeling System
Az abronccsal szemben támasztott követelmények Abroncs funkciói Teher hordása
Az úttest egyenetlenségeinek csökkentése
Erőhatások és a fékezőerő úttestre közvetítése
Irányíthatóság, kanyarodás
Az abronccsal szemben támasztott követelmények
A gumiabroncs szükséges tulajdonságai Stabilitás
Gazdaságosság
Kényelem
Környezet
1. Tartósság 2. Külső hatásoknak való ellenállás 3. Levegő szivárgásnak való ellenállás 4. Irányítási stabilitás
1. Sérüléseknek való ellenállás 2. Kopásállóság 3. Alacsony üzemanyag fogyasztás
1. Alacsony zajszint 2. Vibrációk elnyelése 3. Vezethetőség
1. Alacsony zajszint 2. Környezetbarát gumi alapanyagok
Tanδ @ 0°C
Tanδ @ 60°C
Abroncs tulajdonságok
~0,1 dl / 100km / grade ~240g CO2
~3 m / grade
Az anyagmérnök feladatköre • Gyártási folyamatok felügyelete • Keverés fejlesztés • Alapanyagok / keveréke bevezetése a termelésbe • Gyártási folyamat optimalizálás • Tesztek tervezése, kivitelezése, dokumentálása és az eredmények kiértékelése
52
End of The Document
이 문서는 한국타이어주식회사의 영업비밀로 보호되고 있으므로 일부 또는 전부를 무단으로 전제, 복사, 유출하는 것을 금합니다.
