Az abroncsgyártás alapjai BME-VBK Petrolkémia vendégelőadás 2016 Korpás Péter, Katona Kristóf MP) Technology Team Material Unit 2016. 11. 22.
Az abroncsgyártás alapjai 1. Az abroncs felépítése 2. Miből áll egy gumikeverék? 3. Elasztomerek 1. Természetes kaucsuk (NR) 2. Butadién kaucsuk (BR) 3. Sztirol-butadién kaucsuk (SBR) 4. Poliizoprén-izobutilén kaucsuk (IIR) 4. Töltőanyagok 1. Korom 2. Szilika 5. További adalékanyagok 6. Vulkanizálás 7. A gumi fizikai tulajdonságainak mérése 1. Moving Die Rheometer (MDR) 2. Stress-Strain (S-S) 8. Az abroncsgyártás folyamata 1. Gumikeverés (mixing) 2. Extrudálás 3. Kalanderezés 4. Cutting, Building, Curing 9. Az anyagmérnök feladatköre
1. A gumiabroncs felépítése Acél öv (Steel belt) Futófelület (Tread) Erősítő öv (Reinforcement belt) Légzáró réteg (Inner liner) Szövetváz (Carcass) Oldalfal (Sidewall) Peremtöltő (Bead filler) Peremkarika (Bead wire) Kerékpánt párna (Rim cushion)
2. Miből áll egy gumikeverék? Töltőanyag Feldolgozást segítő Aktivátor Öregedésgátló Gyorsító Vulkanizálószer
3. Elasztomerek 3.1. Természetes kaucsuk (NR) Jó nyerstapadás Jó kopásállóság Szívósság Könnyen oxidálható A természetes kaucsuk 99%-a cisz-poliizoprén!
3. Elasztomerek 3.2. Butadién kaucsuk (BR) Jó kopásállóság Kiemelkedő rugalmasság Rossz nyerstapadás Kis nyersszilárdság 3.3. Sztirol-butadién kaucsuk (SBR) [( CH 2 CH CH CH 2 ) n ( CH 2 CH ) m] C 6 H 5 Sztirol butadién arány Jó feldolgozhatóság ( de melegszik) Rossz nyerstapadás Nagyon jó kopásállóság
3. Elasztomerek 3.4. Poliizoprén-izobutilén kaucsuk (Butil - IIR) Alacsony szakítószilárdság Nagyon alacsony permeabilitás Jó vegyszerállóság Összeférhetetlen más kaucsukfélékkel!
4. Töltőanyagok Töltőanyagok: kaucsukban nem oldódnak, külön szilárd fázist alkotnak. Szerepük: Feldolgozhatóság javítása Műszaki tulajdonságok javítása a kész keverékben Árszabályozás Korom Szilika O C O OH O O O OH O O Si O H O O Si O Si O H O H O Si O Si O Si O Si H O O Si O OH Olcsó Polimerrel fizikai kapcsolat Az összes félkésztermékben használják Drága Polimerrel kémiai kapcsolat Modern futófelületekben használják (jobb nedves tapadás és kopásállóság)
4. Töltőanyagok 4.1. Korom Szemcseméret Struktúra Fajlagos felület Felületi aktivitás
4. Töltőanyagok 4.1. Korom Jelölés példa: N660 Normal cure speed Szemcsátmérő 49-60 nm Struktúra
4. Töltőanyagok 4.2. Szilika Fajlagos felület Nedvességtartalom Struktúra ph
4. Töltőanyagok 4.2. Szilika
5. További adalékanyagok Feldolgozást segítő anyagok ( ásványi olajok, gyanták) Aktivátorok (fémoxidok, zsírsavak) MBT Gyorsítók (aminok, merkapto-benzotiazolok, szulfén-amidok) Retarderek ( benzoesav származékok, szalicilsav származékok, CTP) Öregedésgátlók (aminok, fenol származékok, viaszok) Vulkanizálószerek ( kén, fémoxidok ) CTP
6. Vulkanizálás A vulkanizálást meghatározó tényezők: 1. Hőmérséklet 2. Nyomás 3. Idő Kénnel történő vulkanizálás: ZnO-dal történő vulkanizálás: (IIR esetében)
7. A gumi fizikai tulajdonságainak mérése
7.1. Moving Die Rheometer (MDR) Upper Die Oscilating Die Rotor Sample Seal plate Egy oszcilláló és egy álló szerszámlap között vulkanizáljuk a mintát. Állandó deformáció mellett mérjük a nyomatékot állandó hőmérsékleten. (160 vagy 180 C)
Torque 7.1. Moving Die Rheometer (MDR) Rheometer T max T min ts2 t 50 Cure time Tmin: Minimális nyomaték, összefügg a viszkozitással. Tmax: Maximális nyomaték a vulkanizálás alatt. Vulkanizálószer mennyiségére és eloszlására utal. ts2: Az az idő, ami a minimális+2 egység nyomaték eléréséhez szükséges. Beégés sebességére utal. t50: A maximális nyomaték 50%-ának eléréséhez szükséges idő. Vulkanizálás sebességére utal.
7.2. Stress-strain (S-S) A piskóta alakú vulkanizált 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. T.S Stress [Kg/ cm2 ] Tensile strength Break M300 M100 M50 300% Modulus 50% 100% 300% Elongation at break (%) Strain [%]
8. Az abroncsgyártás folyamata
8. Az abroncsgyártás folyamata Mixing Materials Mixing raw rubbers and various ingredients Raw rubber, Ingredients Cord, Wire Extrusion Bead Calendering Cutting Producing tread and sidewall Topping a uncured rubber on bead wire Topping a uncured rubber on textile & steel cord Cutting a calendered cord with a given size Inspectionn Curing Building Inspecting defects and U/F of tire Producing a final products (tire) Producing a green tire by assembling extruates, bead,, cutted cords
8.1. Az abroncsgyártás folyamata gumikeverés (mixing) Mixing BANBURY KEVERŐ
8.2. Az abroncsgyártás folyamata extrudálás Extrudált félkésztermékek: futófelület (tread), oldalfal (sidewall), peremtöltő (bead filler) Garat Kompressziós zóna Nyomás felépítése Átmeneti zóna Ömlesztés Etetés Szilárd anyag szállítás Cap tread Under tread Tread wing
8.3. Az abroncsgyártás folyamata - Kalanderezés Alakadó művelet, mely során speciálisan előkészített szövet- vagy fémszálakat vonunk be vékony gumiréteggel. 1. Textil: karkasz az abroncs vázát adja 2. Acél: övek - erősítés Sheeting Sheeting Topping Profile Cord
8.4. Az abroncsgyártás folyamata Cutting, Building, Curing Cutting: a legyártott karkaszt és acélöveket méretre vágják Building: a félkész termékekből összeszerelik a nyers abroncsokat Curing: a nyers abroncsokat vulkanizálják (adott idő, nyomás, hőmérséklet)
9. Anyagmérnök feladatköre
9. Anyagmérnök feladatköre Gyártási folyamatok felügyelete Keverés fejlesztés Alapanyagok bevezetése a termelésbe Gyártási folyamat optimalizálás
Köszönjük a figyelmet! Korpás Péter: korpaspeter@hankooktire.com Katona Kristóf: katona.kristof@hankooktire.com