Az abroncsgyártás alapjai

Átírás

1 Az abroncsgyártás alapjai BME Vendégelőadás 2017 Oláh Szabolcs Hankook Tire Magyarország

2 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

3 A gumiabroncsok csoportosítása

4 A gumiabroncsok csoportosítása 1. Járműfajták szerinti csoportosítás Személygépkocsi (PC) Kis haszongépjármű (LT) Tehergépkocsi és busz (TB) Repülőgép (AC) Mezőgazdasági ( AG) Földmunkagép (OTR) Ipari (ID) Motorkerékpár (MC)

5 A gumiabroncsok csoportosítása 2. Évszakok szerint (Nyári) (Téli) (Négy évszakos) Havas időben nem használható; Nagy sebességnél fontos a zaj, vezetési élmény, kormány stabilitás; A legjobb teljesítményt havas úton nyújtja; (irányíthatóság, fékezés, tapadás) Rövid telű helyeken használják;

6 A gumiabroncsok csoportosítása 3. Felépítés szerinti csoportosítás Diagonál - A szövetváz rétegei keresztbe futnak; - A szimmetriatengellyel 40 o -ot zárnak be a szálak. Radiál - A peremre merőlegesen futnak a szálak; - Acélöv a jobb stabilitás miatt; - A szimmetriatengelyel 90 o -ot zárnak be a szálak.

7 A gumiabroncs felépítése

8 A gumiabroncs felépítése Oldalfal Futófelület Erősítő öv Acél öv Szövetváz Acél öv párna Légzáró réteg Peremtöltő Peremkarika Kerékpánt párna

9 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

10 Az abroncsgyártás folyamata

11 Az abroncsgyártás folyamata Mixing Alapanyagok Gumikeverék előállítása Nyers gumi, vegyszerek, textil, acél, stb. Extrúzió Peremkarika Kalander Vágás Futófelület és oldalfal Acélszál bevonatolása Peremtöltő Acél és textil szál kalanderezése Gumírozott acél és szövet méretre vágása Ellenőrzés Sütés Építés Green tire vulkanizálása Green tire felépítése

12 Keverés Belső keverő (Banbury Mixer)

13 Keverés Tangential Intermeshing

14 Extrudálás

15 1-2-5 Hengerlési folyamat Kalanderezés

16 Építés Carcass vágása Carcass tekercselése

17 1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Applicator Belt tekercselése

18 1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Carcass Drum Belt drum

19 1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Set the beads to BSD position Bladder shaping

20 1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés Turn up sidewall Turn up sidewall

21 1-2-7 Összeszerelési folyamat Építés TRF with 2nd case Combi stitcher stitching

22 Sütés (Vulkanizálás) 2 részes forma Szétszedhető (Sectional) forma Fő paraméterek: idő, hőmérséklet, nyomás

23 A gumikeverék alapanyagai

24 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

25 A gumikeverék alapanyagai Természetes kaucsuk (Natural Rubber: NR) - Poliizoprén 99% cisz! Jó feldolgozhatóság Jó nyers tapadás Jó kopásállóság Szívósság Könnyen oxidálható

26 A gumikeverék alapanyagai 26

27 A gumikeverék alapanyagai 27

28 A gumikeverék alapanyagai 28

29 A gumikeverék alapanyagai Korom (Carbon Black CB) 29

30 A gumikeverék alapanyagai Szilika 30

31 A gumikeverék alapanyagai Szilianizációs reakció: idő (3-15 perc) és hőmérséklet ( C) 31

32 A gumikeverék alapanyagai Feldolgozást segítők (Process Aids) Lágyít Homogenizál Adalékanyagok Olaj Tapadásnövelők (Tackifiers) Természetes Mesterséges GYANTÁK Tapadást, keménységet növelik Vulkanizálást segítik Petróleum olaj Természetes olaj Naftalin olaj Paraffin olaj Kesu olaj Ricinus olaj Öregedésgátlók (Anti-aging) Antioxidáns Antiozonáns VIASZOK Lánctöredezés ellen (Hő, UV sugárzás, Oxigén) Kötés kialakítók (Adhesion Promoters) Gumi és fémszál (Steel cord, bead wire) Közötti kötés elősegítésére

33 A gumikeverék alapanyagai Vulkanizáló közeg (Kén Sulfur) Zúzott kén KÉN Kénkötések kialakítása Kén Cink-Oxid csak BUTIL gumihoz Oldhatatlan kén 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)

34 Vulkanizálás

35 Vulkanizálás 35

36 Vulkanizálás 1.) 3.) 2.) 36

37 Vulkanizálás

38 A gumikeverék vizsgálata

39 A gumikeverék vizsgálata Phys.Properties: Spec Mivel van összefüggésben? ML1+4 (100 C) Mooney viszkozitás MV Q Step t5 (138 C) t35 (138 C) Beégési idő RPA (ref:41.7) DOH min.70 Töltőanyag eloszlás Tmin Viszkozitás Tmax Q-vegyszer Rheo t30 (160 x40min) t Vulkanizálódás t ts2 Beégés HD %M 50%M SS 100%M Handling (168 x10min) 200%M 300%M Elong min.320 Wear / Chip-cut T/S min. 160 Handling / Endurance ARES (10Hz, 0.5%) 0 60 G' G" tanδ min Wet / Breaking G' G" tanδ RR Spec. gravity g/cm Alapanyagok

40 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.

41 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.

42 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.

43 Viszkoelasztikusság, Tan-D, Ideális anyagok Szilárd Folyadék Rugó Pillanatszerű deformáció Energiát visszakapod 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?

44 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

45 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!

46 Viszkoelasztikusság, Mérés

47 Viszkoelasztikusság, Miért jó ez nekünk? RR Akkor jó, ha visszakapjuk a deformációba fektetett energiát. 60 C tanδ minél alacsonyabb, annál jobb a gördülési ellenállás. Nedves tapadás, fékezés Akkor jó, ha a deformációba fektetett energia disszipálódik 0 C tanδ minél magasabb, annál jobb a tapadás.

48 Az abronccsal szemben támasztott követelmények / EU Labeling System

49 Az abronccsal szemben támasztott követelmények Abroncs funkciói Teher hordása Erőhatások és a fékezőerő úttestre közvetítése Az úttest egyenetlenségeinek csökkentése Irányíthatóság, kanyarodás

50 Az abronccsal szemben támasztott követelmények A gumiabroncs szükséges tulajdonságai Stabilitás 1. Tartósság 2. Külső hatásoknak való ellenállás 3. Levegő szivárgásnak való ellenállás 4. Irányítási stabilitás Gazdaságosság 1. Sérüléseknek való ellenállás 2. Kopásállóság 3. Alacsony üzemanyag fogyasztás Kényelem 1. Alacsony zajszint 2. Vibrációk elnyelése 3. Vezethetőség Környezet 1. Alacsony zajszint 2. Környezetbarát gumi alapanyagok

51 60 C 0 C Abroncs tulajdonságok ~0,1 dl / 100km / grade ~240g CO 2 ~3 m / grade

52 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

53 End of The Document 이문서는한국타이어주식회사의영업비밀로보호되고있으므로일부또는전부를무단으로전제, 복사, 유출하는것을금합니다.