Способ изготовления пневматических шин

Изобретение относится к шинной промышленности и может быть использовано при изготовлении пневматических шин крупногабаритных (КГШ) и сверхкрупногабаритных (СКГШ), карьерных и сельскохозяйственных. Согласно способу изготавливают неполную заготовку шины. Осуществляют подвулканизацию заготовки в несекторной пресс-форме с экваториальным разъемом с гладкой рабочей поверхностью по короне и боковым стенкам. На шиновосстановительном заводе, восстанавливающем КГШ и СКГШ, на зашерохованную поверхность модуля накладывают недостающие слои боковины и подканавочного слоя протекторной резины путем прямого шприцевания резиновых смесей, применявшихся при сборке модуля с использованием трёх экструдеров. Нанесенные слои резиновой смеси боковин предназначены для формирования их рисунка во время окончательной вулканизации шины. Нанесённый тонкий слой протекторной резиновой смеси обеспечивает прочное, надежное крепление на короне модуля беговой части шины. Протекторную резиновую смесь, необходимую для формирования беговой части шины, наносят указанными двумя экструдерами несколькими слоями. Окончательную вулканизацию собранной шины осуществляют формовым бездиафрагменным способом с односторонним обогревом заготовки шины со стороны пресс-формы температурой 143°C или бесформовым способом. Изобретение обеспечивает изготовление шины повышенной однородности при минимальных затратах, а также повышение производительности изготовления шин. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к шинной промышленности и может быть использовано при изготовлении пневматических шин крупногабаритных (КГШ) и сверхкрупногабаритных (СКГШ), карьерных и сельскохозяйственных.

Известен традиционный способ изготовления пневматических шин (И.А. Осошник, О.В. Карманова, Ю.Ф. Шутилин. Технология пневматических шин. ВГТА. Воронеж. 2004), при котором собирают заготовку пневматической шины, состоящую из каркаса с бортовыми кольцами, герметизирующим слоем и боковинами, брекера, подканавочного слоя и протектора, затем ее формуют и вулканизуют в пресс-форме вулканизатора.

При изготовлении шины известным традиционным способом во время ее вулканизации в процессе формирования рисунка протектора течением протекторной резиновой смеси в углубления гравировки рабочей поверхности пресс-формы увлекаются резиновая смесь подканавочного слоя и кромки брекера (фиг. 1А), смещаются нити корда, в результате нарушается однородность шины, падают ее эксплуатационные качества, долговечность и ремонтопригодность, особенно шин с глубоким расчлененным рисунком протектора КГШ и СКГШ для внедорожных автомобилей и сельхозтехники.

Известен другой способ изготовления пневматических крупогабаритных шин (патент GB №1202702), при котором шину изготавливают в два этапа.

На первом этапе изготавливают неполную заготовку шины - модуль, включающий все элементы шины без протектора, собирают каркас с бортовыми кольцами и боковинами, накладывают слои брекера и подканавочный слой, затем осуществляют подвулканизацию полученного модуля в пресс-форме с гладкой рабочей поверхностью по короне с профилем, соответствующим профилю готовой шины без протектора, на втором этапе шерохуют корону модуля, на нее накладывают протекторную заготовку и производят окончательную вулканизацию собранной шины в пресс-форме с рабочей поверхностью, соответствующей рисунку протектора готовой шины. При этом течение протекторной резиновой смеси в углубления рисунка не вызывает каких-либо смещений других элементов шины, положение которых зафиксировано подвулканизацией заготовки шины на первом этапе (фиг. 1Б).

Однако в известном способе не гарантировано получение качественного изделия: не предусмотрены условия получения необходимой, однородной степени вулканизации всех элементов шины и оптимальной прочности связи резины, накладываемой на втором этапе производства шины, с ее подвулканизованной частью, выполнения качественной маркировки шин, а также преодоления имеющихся недостатков в оперативном удовлетворении требований потребителей шин и экологии производства.

Техническим результатом заявленного способа является устранение указанных недостатков, повышение качества шин, их однородности и ремонтопригодности, получение оптимальной степени вулканизации всех элементов шины и прочности связи между ними, в т.ч. протектора с предварительно подвулканизованной частью шины, повышение производительности и загрузки мощностей предприятий, снижение загрязнения окружающей среды.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления пневматических шин, при котором шину изготавливают в два этапа, на первом этапе, на шинном заводе (ШЗ), изготавливают по традиционной технологии модули без рисунка протектора с толщиной подканавочного слоя и толщиной боковин на 2,0-4,0 мм меньше, чем их толщина в готовой шине, а подвулканизацию модуля осуществляют на уровне 40-50% от оптимальной степени традиционной вулканизации шин, получают модуль с массой в среднем на 40% меньше массы готовой шины, при этом подвулканизацию осуществляют в несекторной пресс-форме с экваториальным разъемом с гладкой рабочей поверхностью по короне и боковым стенкам, с профилем, соответствующим профилю готовой шины без рисунков протектора и боковин, с уменьшенными на 2,0-4,0 мм толщинами подканавочного слоя и боковин, по режиму, вдвое короче традиционного режима вулканизации шин данной модели, а на втором этапе изготовления шины на шиноремонтном заводе (ШРЗ) шерохуют (зачищают) корону и боковины модуля вращающимися проволочной щеткой или абразивным инструментом с удалением поверхностного слоя резины толщиной 1,0-1,5 мм; затем обрезинивают тонким слоем резиновых смесей толщиной 3,0-5,5 мм, недостающего до их калибра в заготовке готовой шины, путем прямого шприцевания при температуре 85-90°C, давлением 5,0 МПа протекторной резиновой смеси на поверхность короны и резиновой смеси боковины - на боковые стенки модуля, подкаченного сжатым воздухом до рабочего эксплуатационного давления посредством трех экструдеров, первый из которых расположен в экваториальной плоскости вращающегося модуля для прямого шприцевания резиновой смеси боковины литьевой головкой с двумя ручьями на поверхность обеих боковин, а два другие - осуществляют прямое шприцевание протекторной резиновой смеси на поверхность правой и левой половин короны модуля, затем завершают сборку полной заготовки шины наложением на корону модуля поверх указанного тонкого слоя протекторной резиновой смеси остальной массы протекторной смеси, необходимой для формирования рисунка протектора изготавливаемой шины, либо путем прямого шприцевания на поверхность короны модуля с пониженным внутренним давлением утолщенных до 10 мм слоев смеси числом N, которое при высоте рисунка протектора готовой шины Н, мм, его насыщенности q и толщине слоя резиновой смеси h, мм, наносимого за один оборот модуля, определяют по формуле N=Hq/h, либо путем навивки узкой ленты протекторной резиновой смеси с шагом t, мм, определяемым по формуле t=abn/Hqv, где: а - толщина навиваемой узкой резиновой ленты, мм, b - ее ширина, мм, n - число проходов вдоль профиля короны модуля, v - коэффициент вариации толщины наносимого слоя резиновой смеси по профилю короны модуля, а окончательную вулканизацию собранной шины осуществляют бездиафрагменным способом с односторонним обогревом заготовки шины со стороны пресс-формы температурой 143°C.

Кроме этого, на втором этапе при вулканизации шины в ее внутреннюю полость подают горячую воду температурой 90°C давлением 1,0-1,2 МПа, вдвое меньшим прессующего давления, применяемого для подвулканизации заготовки шины на первом этапе. Вулканизацию полностью собранной заготовки шины производят в индивидуальном вулканизаторе, облегченном в среднем на 40% по сравнению с вулканизатором, применяемым в производстве шин традиционным способом, без механизма формования заготовки шины и без диафрагменного узла, в секторной пресс-форме с гравировкой и профилем рабочей поверхности по короне и боковинам, соответствующими готовой шине, с тремя теплоизолированными зонами, охватывающими отдельные участки шины, корону, боковину и борт, с собственными рубашками, которые обеспечивают дифференцированный режим обогрева указанных частей шины с учетом их толщины и массы: корону обогревают постоянно, боковину - 30% общего времени вулканизации, борт - 50%.

Технический результат достигается также тем, что на первом этапе при сборке модуля накладывают слой резиновой смеси боковины, необходимой для формирования боковин готовой шины, и отпрессовывают на поверхности боковин шины весь их рисунок, включая маркировку шины, во время подвулканизации модуля в несекторной пресс-форме с экваториальным разъемом с гладкой рабочей поверхностью по короне, с гравировкой и профилем рабочей поверхности боковых стенок пресс-формы, соответствующими боковинам готовой шины. На втором этапе шерохуют (зачищают), вращающимися проволочной щеткой или абразивным инструментом, поверхность модуля только по короне и при сборке полной заготовки шины производят наложение только протекторной резиновой смеси на корону модуля, а вулканизацию шины производят бесформовым способом в автоклаве, наполненном пароазотной смесью, или смесью насыщенного водяного пара с другим инертным газом, температурой 143°C, давлением 0,6-0,8 МПа, с последующей автоматической нарезкой электрообогреваемым U-образным ножом рисунка протектора шины требуемой модели.

Кроме того, первый этап производства шины осуществляют на ШЗ, оснащенном в дополнение к имеющемуся штатному комплекту оборудования несекторными пресс-формами с экваториальным разъемом, с гладкой рабочей поверхностью по всему периметру или только по короне, с профилем, уменьшенным по сравнению с готовой шиной, а второй этап производства шины - на ШРЗ, оснащенном в дополнение к имеющемуся штатному комплекту оборудования сборочным агрегатом с тремя или двумя экструдерами, осуществляющими прямое шприцевание резиновых смесей на подготовленную поверхность модуля, и секторными пресс-формами с профилем и рисунком рабочей поверхности, как у пресс-форм для традиционного одноэтапного производства шин, обеспечивающими дифференцированный режим обогрева короны, боковин и бортов шины.

На первом и втором этапах производства шин используют материалы, применяемые для изготовления шин и модулей по традиционной технологии, поставляемые шинным заводом на ШРЗ.

На ШЗ выпускают крупные серии подвулканизованных модулей шин одного обозначения, с одинаковыми профилями и посадочными диаметрами, а на ШР3 - мелкие партии шин разных моделей с соответствующими рисунками и конфигурацией протектора согласно запросам эксплуатационных предприятий, обслуживаемых этими заводами.

Заявляемым способом можно изготовить не крупногабаритные пневматические шины.

На фиг. 1 изображены срезы пневматических шин с глубоким расчлененным рисунком протектора универсальным или повышенной проходимости с крупными выступами 1 (грунтозацепами) и широкими выемками между ними в плечевой части, изготовленных с применением светлой резины подканавочного слоя 2 традиционным (А) и заявляемым (Б) способами, на которых показано затекание резины подканавочного слоя и подъем кромок брекера 3 в зоны расположения выступов рисунка в первом случае (А) и отсутствие этих дефектов - во втором (Б); на фиг. 2 изображена схема среза модуля 4, изготовленного на первом этапе производства шины, содержащего каркас 5 с герметизирующим слоем 6, бортовыми кольцами 7, брекер 3, боковины 8 уменьшенной толщины, двухслойный подканавочный слой 2 с внутренним слоем 2¹ из низкомодульной резины и наружным слоем из высокомодульной протекторной резины 9, уменьшенной толщины; толщина подканавочнного слоя протекторной резины и толщина боковин на 2-4 мм меньше, чем их калибр в готовой шине; на фиг. 3 изображена схема вулканизации модуля 4 в пресс-форме 10 с гладкой рабочей поверхностью в вулканизаторе с диафрагменным узлом 11 и диафрагмой 12; на фиг. 4 изображена схема прямого шприцевания протекторной резиновой смеси 13 на поверхность подвулканизованного подканавочного слоя протекторной резины 9 уменьшенной толщины короны модуля 4, установленного на вращающийся сборочный барабан 15; протекторную резиновую смесь 13 выдавливают на поверхность модуля под высоким давлением из выходного отверстия 16 литника литьевой головки 17 экструдера 18, образуя «вращающийся запас» 19 протекторной резиновой смеси перед башмаком-ограничителем 20, и буквально «вмазывают» в поверхность модуля рабочей гранью 21 этого башмака; на фиг. 5 изображена схема прямого шприцевания резиновой смеси боковины 22, на подвулканизованную поверхность боковины уменьшенной толщины 8 боковых стенок 23 модуля 4, с помощью литьевой головки 24 с двумя ручьями подачи резиновой смеси 25; на фиг. 6 показана схема агрегата с двумя экструдерами 18 с литьевыми головками 17 для прямого шприцевания протекторной резиновой смеси 13 на правую и левую половины поверхности короны модуля 4 и одним экструдером 18 с литьевой головкой 24 с двумя ручьями 25 для прямого шприцевания резиновой смеси боковины 22 на подвулканизованные поверхности обеих боковин 8 модуля 4; на фиг. 7 показана зависимость динамической прочности связи покровной резины модуля с дублируемыми с ним резиновыми смесями после их совулканизации в зависимости от состава смеси (А), давления контакта при сборке и вулканизации (Б, Д), температуры контакта (В) и вулканизации (Б, Г); на фиг. 8 изображена схема полностью собранной заготовки шины, на втором этапе ее изготовления, с наложенными на обрезиненные поверхности боковины 8 и протекторной резины 9 модуля 4 методом прямого шприцевания тонких слоев резиновой смеси боковины 22, необходимой для отпрессовки рисунка боковины шины при ее вулканизации, и протекторной резиновой смеси 13 для обеспечения высокой прочности связи с модулем протекторной резиновой смеси 26, нанесенной прямым шприцеванием более толстыми слоями, необходимыми для формирования рисунка протектора шины; на фиг. 9 изображена схема полностью собранной заготовки шины на втором этапе ее изготовления с полнопрофильными боковинами с рисунком, в т.ч. маркировки шины 29, отпрессованным при подвулканизации модуля на первом этапе в пресс-форме с соответствующей гравировкой и профилем рабочей поверхности ее боковых стенок, и тонкого слоя протекторной резиновой смеси 13, нанесенной методом прямого шприцевания на обрезиненную поверхность короны модуля 4 для обеспечения высокой прочности связи его с протекторной резиновой смесью, наложенной методом навивки узкой резиновой ленты 28, необходимой для формирования рисунка протектора шины; на фиг. 10 изображена схема пресс-формы 30, с рубашками по короне 31, боковине 32, борту 33 и теплоизоляцией между ними 34.

Способ осуществляется следующим образом. Первый этап производства шин осуществляют на шинном заводе-изготовителе КГШ и СКГШ, где выпускают подвулканизованные модули шин 4, фиг. 2, содержащие каркас 5 с герметизирующим слоем 6 и бортовыми кольцами 7, брекер 3, боковины 8 уменьшенной толщины, двухслойный подканавочный слой 2 с внутренним слоем 2¹ из низкомодульной резины и наружным слоем из высокомодульной протекторной резины 9, уменьшенной толщины. Толщина подканавочного слоя протекторной резины и толщина боковин модуля на 2-4 мм меньше, чем их калибр в готовой шине; модули изготавливают традиционным способом, все подготовительные и сборочные операции осуществляют с использованием имеющегося на заводе оборудования по принятой им технологии. Указанное обрезинивание поверхности модуля резиной боковин и протекторной защищает модуль при его хранении, транспортировке, механической обработке (шероховке) на ШРЗ и получения хорошей прочности связи с аналогичными резиновыми смесями, накладываемыми на втором этапе. Подвулканизацию модуля производят в пресс-форме 10, фиг. 3, с гладкой рабочей поверхностью по всему периметру в серийном вулканизаторе с диафрагменным узлом 11 и диафрагмой 12. Профиль рабочей поверхности пресс-формы соответствует профилю готовой шины без рисунков протектора, боковин и указанного выше уменьшения толщины подканавочного слоя и боковин. При вулканизации модуля в такой «гладкой» пресс-форме практически отсутствуют нарушения однородности и др. дефекты, связанные с течением резиновых смесей во время вулканизации шин в пресс-форме с гравировкой рисунка протектора. Поскольку на первом этапе не формируют рисунок протектора, для вулканизации модуля применяют несекторные пресс-формы с экваториальным разъемом вместо дорогих, металлоемких и сложных в обслуживании секторных пресс-форм, используемых в традиционном одноэтапном способе производства шин. При этом осуществляют неполную вулканизацию модуля: 40-50% оптимальной степени структурирования (вулканизации) резины, достаточной для получения монолитного, беспористого, транспортабельного изделия. Получаемая при этом неполная степень структурирования наружного покровного слоя обрезинки модуля сохраняет достаточное количество неиспользованных активных центров для получения нужной прочности связи во время совулканизации с однородными резиновыми смесями, накладываемыми на втором этапе. Вместе с тем, интенсивно нагреваемые внутренний и наружный слои модуля (его герметизирующий и покровные слои) достигают при этом достаточную степень вулканизации, обеспечивающую надежную герметизацию каркаса и возможность выполнения качественной шероховки поверхности модуля без его осмоления. Снижение указанной степени вулканизации, практически, исключает возможность выполнения этой операции и не исключает появления отмеченных выше дефектов во время вулканизации шины на втором этапе, а повышение степени вулканизации приводит к сокращению активных центров в граничном слое модуля и в результате к существенному снижению прочности связи с резиновыми смесями, накладываемыми на втором этапе. Масса модуля, по меньшей мере, на 40% меньше массы готовой шины. Учитывая изложенное, режим вулканизации модуля в среднем вдвое короче режима вулканизации, предусмотренного традиционной технологией с одноэтапной вулканизацией шин данной модели. Остальные условия вулканизации модуля такие же, как для вулканизации шин соответствующих типоразмеров: двухсторонний обогрев, те же энергоносители с теми же параметрами со стороны пресс-формы и диафрагмы. Поскольку толщина модуля по короне значительно меньше, чем в готовой шине, степень вулканизации всех элементов модуля существенно однороднее, чем шины, вулканизованной традиционным способом. Для изготовления модуля на первом этапе производства шин на шинном заводе используется имеющееся оборудование и оснастка кроме пресс-формы с гладкой рабочей поверхностью (фиг.3).

В результате улучшения однородности продукции шинного завода существенно повышается ее качество; почти на 30% снижаются затраты на производство и переработку резиновых смесей; примерно, вдвое снижаются затраты на энергоносители, пресс-формы, диафрагмы, применяемые для вулканизации изделий; вдвое повышается производительность вулканизаторов; существенно снижаются потери шинного завода на переналадку оборудования с модели на модель вследствие выпуска однотипных крупных партий модулей вместо более мелких партий разных моделей шин, которые на втором этапе производят мелкие шиновосстановительные заводы, расположенные рядом с их потребителями.

Второй этап изготовления шин выполняют на заводе, осуществляющем восстановительный ремонт КГШ и СКГШ. Производят шероховку обрезиненной поверхности модуля со снятием тонкого окисленного слоя толщиной 1,0-1,5 мм без повреждения нижележащих слоев. Окислительный процесс во время вулканизации и хранения модуля охватывает лишь поверхностный слой. Удаление слоя указанной толщины позволяет обнажить «свежий» неокисленный слой. Шероховку производят вращающейся проволочной щеткой, создающей мелкую, бархатистую шероховатость поверхности с микрорельефом, повышающим ее смачиваемость, образование полного контакта с наносимой на нее резиновой смесью, способствует возникновению в слое вулканизата активных центров в достаточном количестве для получения необходимой прочности связи с резиновой смесью при условии ее наложения на поверхность модуля не позднее, чем в течение 2 часов после шероховки. В противном случае прочность связи снижается вследствие окисления указанных активных центров. В заявляемом способе это требование легко выполнимо в отличие от восстановительного ремонта КГШ и СКГШ, в процессе которого после шероховки производят ремонт многочисленных сопутствующих местных повреждений трудоемкостью 85-90% общей трудоемкости и осуществляемый в течение несколько полных рабочих дней. После чего требуется повторная зачистка ранее шерохованной поверхности.

Сборку заготовки шины на втором этапе производят в две стадии методом прямого шприцевания резиновых смесей, применяемым при восстановлении шин массовых размеров. Этот метод не нашел применения при восстановлении КГШ и СКГШ из-за многочисленных глубоких механических повреждений их беговой части. В отличие от восстановительного ремонта, в процессе сборки КГШ и СКГШ на втором этапе изготовления шин заявляемым способом использование этого метода весьма эффективно, т.к. отсутствуют повреждения короны шины и наносимый слой резиновой смеси по всему периметру профиля модуля имеет стабильную толщину.

Вначале (фиг. 4, 5) на зашерохованную поверхность модуля 4, наполненного сжатым воздухом давлением, равным норме эксплуатационного давления воздуха в шине, наносят за один оборот модуля тонкие, толщиной 3-5,5 мм, слои резиновой смеси боковины 22 и протекторной резиновой смеси 13 подканавочного слоя, недостающие до штатного их калибра в традиционной шине, путем прямого шприцевания смесей при температуре 85-90°С, давлением 5,0 МПа. При этом на ШРЗ используют резиновые смеси, применяемые для сборки модулей. В результате обеспечивается хорошая смачиваемость и полный контакт этих смесей с подготовленной (шерохованной) поверхностью модуля и максимальная прочность связи его покровной резины с наложенной резиновой смесью после их совулканизации, без использования клея и прослоечных резиновых смесей, применяемых в традиционной технологии (фиг. 7А, Б, В). На диаграмме «А» показано, что наибольшая прочность связи достигается при совулканизации (однородных) резин и резиновых смесей. На графиках «Б1-3» показаны примеры изменения прочности связи совулканизованных однородных резин и резиновых смесей в зависимости от давления контакта при разных температурах, из которых видно, что с понижением температуры дублирования максимальный уровень прочности связи достигается при более высоком давлении вследствие понижения при этом текучести резиновой смеси. Максимальный уровень прочности связи соответствует максимальной плотности контакта резиновой смеси с вулканизатом, дальнейшее повышение давления не приводит к увеличению площади контакта и, соответственно, к повышению прочности связи (горизонтальная часть графиков). На графиках «Б2» и «В» показано, что при оптимальной температуре шприцевания 85-90°C необходимо удельное давление контакта ~5.0 МПа. Повышение температуры шприцевания резиновой смеси чревато ее подвулканизацией, снижение - повышает необходимое давление шприцевания смеси, вызывающее нежелательную деформацию стенок модуля, и ухудшает условия работы экструдера. Операцию прямого шприцевания резиновых смесей с указанными оптимальными параметрами удельного давления и температуры осуществляют с применением сборочного агрегата с экструдерами (фиг. 6): один, расположенный в экваториальной плоскости вращающегося модуля, снабжен литьевой головкой 24 с двумя ручьями для прямого шприцевания резиновой смеси боковины 22 на поверхность обеих боковин, два другие с литьевыми головками 17 осуществляют прямое шприцевание протекторной резиновой смеси 13 на правую и левую половины поверхности короны модуля. Нанесение указанных слоев резиновых смесей боковины и протекторной осуществляют одновременно за один оборот модуля 4 на патроне 15.

Затем, на второй окончательной стадии сборки полной заготовки шины, тем же методом накладывают остальную массу протекторной резиновой смеси 26 (фиг. 8), необходимой для формирования рисунка протектора, путем нанесения утолщенных (до 10 мм.) слоев протекторной резиновой смеси 26. Уменьшение толщины наносимых слоев требует большего числа оборотов заготовки и понижает производительность. Увеличение толщины слоев за счет дальнейшего понижения давления в шине вызывает нежелательную деформацию стенок модуля и не обеспечивает монолитность наложенного протектора. Необходимое число N наносимых слоев, или число оборотов модуля, при заданных высоте рисунка протектора готовой шины Н, мм, его насыщенности q и толщины слоя резиновой смеси h, мм, наносимой за один оборот, определяют как N=Hq/h.

Кроме того, заявленный технический результат достигается за счет того, что на втором этапе изготовления шины протекторную резиновую смесь, необходимую для формирования рисунка протектора, наносят путем навивки узкой ленты резиновой смеси 28, фиг. 9. Эту ленту навивают поверх тонкого слоя протекторной резиновой смеси 13, ранее нанесенной на модуль путем прямого шприцевания. Шаг t, мм, навивки резиновой ленты, необходимый для нанесения нужного слоя резиновой смеси, определяют по формуле t=abn/Hqv, где а - толщина навиваемой узкой ленты резиновой смеси, мм, b - ее ширина, мм, n - число проходов вдоль профиля короны модуля; v - коэффициент вариации толщины наносимого слоя резиновой смеси по профилю короны модуля.

Полностью собранная заготовка шины поступает на вулканизацию. При этом осуществляют довулканизацию модуля, подвулканизованного на первом этапе, вулканизацию слоев резиновых смесей, наложенных на втором этапе, и их совулканизацию с покровной резиной модуля. Вулканизацию производят по режиму, учитывающему степень подвулканизации модуля и, соответственно, обеспечивающему 50-60% оптимального эффекта вулканизации шин, получаемого по традиционной технологии. Поскольку модуль имеет достаточную герметичность, отмеченную выше, вулканизацию шины производят без применения диафрагмы. Для получения равномерной степени вулканизации ранее подвулканизованного модуля и резиновых смесей, наложенных на его корону и боковины, обогрев собранной заготовки шины производят со стороны пресс-формы. Максимальную прочность связи при совулканизации резиновых смесей и резины получают с применением температуры вулканизации 143°C (фиг. 7Г) при давлении контакта 1,0-1,2 МПа (фиг. 7, Б1). Соответственно, пресс-форму обогревают насыщенным паром давлением 0,4 МПа, а во внутреннюю полость шины подают горячую воду, давлением 1,0-1,2 МПа и температурой 90°C. Горячая вода в начале цикла вулканизации создает тепловой подпор с внутренней стороны шины, ускоряя нагревание ее каркаса, а затем отводит тепло, препятствуя перевулканизации внутренних слоев шины. Повышение температуры чревато образованием в шине перегретой воды, опасной в условиях работы мелких шиноремонтных заводов, требующей серьезных капиталовложений для безопасного ее использования; снижение температуры воды удлиняет режим вулканизации и приводит к перевулканизации наружных слоев шины. Если при сборке шины наносят на поверхность модуля протекторную резиновую смесь температурой 85°C с удельным давлением 5,0 МПа и т.о. создают между ними максимально плотный контакт (фиг. 7В), то во время их совулканизации для получения их максимальная прочность связи и монолитной беспористой резины протектора достаточно, давление контакта 0,5-0,6 МПа; дальнейшее повышение давления полученный уровень не меняет (фиг. 7Д), а понижение - не препятствует появлению пористости рисунка протектора. Учитывая возможные потери, прессующее давление воды в шине принимают с двукратным запасом, равным 1,0-1,2 МПа, но вдвое меньше применяемого на первом этапе и в традиционном способе производства шин. Вследствие изложенного, на втором этапе производства шины применяют вулканизаторы облегченного типа по сравнению с применяемыми при традиционной технологии, упрощенной конструкции без диафрагменного узла и узла формования, т.к. заготовка шины на основе модуля не требует формования. Например, индивидуальные вулканизаторы, применяемые для восстановления шин. Вулканизацию полностью собранной заготовки шины производят в секторной пресс-форме (фиг. 10, 30) с полной гравировкой всей рабочей поверхности по короне и боковинам, как в пресс-формах для вулканизации данной модели шин при традиционном способе их изготовления, с тремя теплоизолированными 34 зонами, охватывающими, соответственно, отдельные участки шины - корону, боковину и борт, с собственными рубашками 31, 32, 33, обеспечивающими дифференцированный режим обогрева указанных частей шины с учетом их толщины и массы, - корону обогревают постоянно, боковину - 30% общего времени вулканизации, борт - 50%; в течение медленного остывания в пресс-форме последних двух зон происходит их необходимая довулканизация. Это позволяет получить максимально однородную степень вулканизации шины.

Заявленный технический результат достигается также за счет того, что на втором этапе производства шины вулканизацию ее собранной заготовки производят бесформовым способом в автоклаве. При этом на первом этапе модуль изготавливают с боковинами, идентичными готовой шине по калибру, профилю и рисунку (фиг. 9, 29). Для этого на первом этапе собирают модуль без уменьшения толщины резиновой смеси, накладываемой на боковину, а подвулканизацию модуля производят в пресс-форме, рабочая поверхность боковых стенок которой имеет всю необходимую гравировку. Для вулканизации на втором этапе собранной заготовки шины в качестве энергоносителя применяют паро-азотную смесью, или смесь пара с другим инертным газом (например, обескислороженным воздухом), которую подают в рабочую камеру автоклава с температурой 143°C, давлением 6-8 МПа/см². Как отмечалось выше, такие значения температуры и удельного давления оптимальны для совулканизации резиновой смеси с вулканизатом при предварительном их дублировании с удельным давлением 5,0 МПа/см² и температурой 85°C (фиг. 7, Г, Д), осуществляемом вначале сборки полной заготовки шины при нанесении на подготовленную поверхность короны модуля тонкого слоя протекторной резиновой смеси методом ее прямого шприцевания. После вулканизации нарезают требуемый рисунок протектора на специальном компьютизированном станке электрообогреваемым U-образным ножом в автоматическом режиме по задаваемой программе, предусматривающей возможность воспроизведения множества разнообразных рисунков разной глубины и типов, практически недоступного в формовом способе вулканизации. При этом исключаются потери, связанные с переустановкой пресс-форм, существенно увеличивается оперативность удовлетворения потребностей заказчика в разных моделях шин.

Все изложенные основные технологические операции второго этапа изготовления шин производятся с максимальным использованием имеющегося на шиновосстановительном заводе оборудования для восстановления КГШ и СКГШ: шероховальных станков, агрегатов для навивки узкой резиновой ленты, шиновосстановительных индивидуальных вулканизаторов или автоклавов для горячей вулканизации, станков для нарезки рисунка протектора. Для обеспечения высокого качества выпускаемых шин необходимо дооснащение завода секторными пресс-формами с теплоизолированными зонами и агрегатом с тремя экструдерами (фиг.6) для прямого шприцевания резиновых смесей на подготовленную поверхность боковин и короны модуля. В случае применения бесформового способа вулканизации шин требуется оснащение шиновосстановительного завода только агрегатом, укомплектованным только двумя экструдерами для прямого шприцевания протекторной резиновой смеси на поверхность правой и левой половин профиля короны модуля; при этом экструдер для шприцевания резиновой смеси на боковины не требуется, также как и пресс-формы для вулканизации шины.

В результате изложенного существенно повышается качество продукции шиновосстановительного завода при сравнительно небольших капиталовложениях. Обеспечивается выпуск однородных и ремонтопригодных шин по качеству выше качества аналогичных шин, выпускаемых традиционным способом, и, тем более, качества выпускаемых ими восстановленных шин, каркас которых, как правило, ослаблен в процессе доремонтной эксплуатации шин, имеет многочисленные сопутствующие механические повреждения. Как отмечалось выше, заявляемый способ производства КГШ и СКГШ на втором его этапе позволяет непосредственно после шероховки успешно применять для сборки шин метод прямого шприцевания резиновых смесей, повышающий качество сборки, прочность связи слоев шины и производительность труда, исключающие необходимость применения клея. В настоящее время шиновосстановительные предприятия России не используют имеющиеся мощности из-за дефицита пригодных для восстановления шин, особенно, КГШ и СКГШ, эксплуатируемых в карьерах угольных и горнорудных разработок. Имеющиеся мощности по их восстановлению используются по этой причине менее чем на 10%. Учитывая острый дефицит крупногабаритных шин на мировом шинном рынке и, особенно, СКГШ на шинном рынке России, где они не производятся, осуществление на указанных заводах второго этапа производства крупногабаритных шин существенно повысит их эффективность и конкурентоспособность, будет обеспечена их полная, ритмичная загрузка, снизятся затраты на выполнение всех подготовительно-сборочных технологических операций: исключаются операции по сбору и дефектоскопии ремфонда, операции приготовления и нанесения клея, сопутствующего ремонта многочисленных местных механических повреждений, трудоемкость которых составляет 85-90% от всей трудоемкости восстановления крупногабаритных шин, снижаются расход материалов и энергозатраты, в т.ч. и на шероховку, при которой производят только зачистку тонкого поверхностного слоя модуля. Существенно улучшается экология в результате резкого снижения имеющихся в настоящее время отходов производства, в т.ч. отбракованных шин из-за выявляемых в процессе производства скрытых внутренних дефектов, паров растворителя клея, шероховальной пыли и газов. Выпуск качественных шин на шиновосстановительных заводах, приближенных к потребителю, позволит полнее и мобильнее удовлетворять его запросы в части рассмотрения претензий, информации о качестве и ходимости разных моделей шин в зависимости от конкретных условий эксплуатации, оперативного удовлетворения злободневных нужд заказчика в поставке требуемых моделей, так как обеспечивается возможность мелкосерийного производства шин разных моделей при сравнительно небольших трудовых затратах на переналадку оборудования, особенно, с использованием бесформового способа вулканизации в автоклавах.

Изобретение обеспечивает изготовление шин высокого качества, повышенной однородности и ремонтопригодности при минимальных капиталовложениях за счет использования в основном имеющегося оборудования как на первом этапе производства шин на шинном заводе, так и на втором - на шиновосстановительном заводе, повышение их производительности, снижение трудовых, материальных и энергозатрат, рациональное использование имеющихся мощностей, оперативное удовлетворение запросов потребителей шин.

Заявляемый способ изготовления пневматических шин может быть также эффективно использован в производстве не крупногабаритных шин, в частности, грузовых и автобусных шин с текстильным и металлокордным каркасом.

1. Способ изготовления пневматических крупногабаритных и свехкрупногабаритных шин, карьерных и сельскохозяйственных, при котором шину изготавливают в два этапа: на первом этапе изготавливают неполную заготовку шины - модуль, включающий все элементы шины без протектора, собирают каркас с бортовыми кольцами и боковинами, накладывают слои брекера и подканавочный слой, затем осуществляют подвулканизацию полученного модуля в пресс-форме с гладкой рабочей поверхностью по короне с профилем, соответствующим профилю готовой шины без протектора, на втором этапе шерохуют корону модуля, на неё накладывают протекторную заготовку и производят окончательную вулканизацию собранной шины в пресс-форме с рабочей поверхностью, соответствующей рисунку готового протектора, отличающийся тем, что первый этап выполняют на шинном заводе, изготавливают модуль шины с толщиной подканавочного слоя и толщиной боковины на 2,0-4,0 мм меньше, чем их толщина в готовой шине, а подвулканизацию модуля осуществляют на 50-60% от оптимальной степени вулканизации и получают модуль с массой, на 40% меньшей массы готовой шины, при этом подвулканизацию осуществляют в несекторной пресс-форме с экваториальным разъемом с гладкой рабочей поверхностью по режиму вдвое короче традиционного режима вулканизации шин данной модели, а второй этап изготовления шины осуществляют на шиноремонтном заводе, шерохуют корону и боковины модуля с удалением поверхностного слоя резины толщиной 1,0-1,5 мм, затем их обрезинивают тонким слоем резиновой смеси путем её шприцевания при температуре 85-90°C, давлением 5,0 МПа с наложением недостающих слоев боковины, и поканавочной протекторной резины толщиной 3,0-5,5 мм на корону и боковые стенки модуля, подкаченного сжатым воздухом до рабочего внутреннего давления в шине посредством трех экструдеров, первый из которых, расположенный в экваториальной плоскости вращающегося модуля, выполняет прямое шприцевание резиновой смеси боковины литьевой головкой с двумя ручьями на поверхность обеих боковин, а два другие - осуществляют прямое шприцевание протекторной резиновой смеси на поверхность правой и левой половин короны модуля, затем завершают сборку полной заготовки шины наложением на корону модуля поверх указанного тонкого слоя протекторной резиновой смеси остальной массы протекторной резиновой смеси, для формирования рисунка протектора изготавливаемой шины путём прямого шприцевания на поверхность модуля с пониженным внутренним давлением утолщенных до 10,0 мм слоёв смеси числом N при высоте рисунка протектора готовой шины Н, его насыщенности q и толщины слоя резиновой смеси h, наносимой за один оборот, определяемым по формуле: N=Hq/h, или путем навивки узкой ленты протекторной резиновой смеси с шагом t, определяемым по формуле t=abn/Hqv, где а - толщина навиваемой узкой резиновой ленты, мм, b - её ширина, мм, n - число проходов вдоль профиля короны модуля, v - коэффициент вариации толщины наносимого слоя резиновой смеси по профилю короны модуля, а окончательную вулканизацию собранной шины осуществляют формовым бездиафрагменным способом с односторонним обогревом заготовки шины со стороны пресс-формы температурой 143°C или бесформовым способом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на втором этапе при вулканизации шины во внутреннюю её полость подают горячую воду температурой 90°C давлением 1,0-1,2 МПа, вдвое меньшим прессующего давления, применяемого для подвулканизации модуля шины на первом этапе.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вулканизацию шины на втором этапе производят в индивидуальных вулканизаторах, облегченных на 40% по сравнению с традиционным вулканизатором, без механизма формования заготовки шины и без диафрагменного узла.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на втором этапе вулканизацию полностью собранной заготовки шины производят в секторной пресс-форме с гравировкой и профилем рабочей поверхности по короне и боковинам, соответствующими готовой шине, с тремя теплоизолированными зонами, охватывающими отдельные участки шины, - корону, боковину и борт, с собственными рубашками, которые обеспечивают дифференцированный режим обогрева указанных частей шины с учетом их толщины и массы: корону обогревают постоянно, а боковину - 30% общего времени вулканизации, борт - 50%.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе наносят на поверхность боковин модуля весь необходимый рисунок во время подвулканизации модуля в несекторной пресс-форме с экваториальным разъемом с гладкой рабочей поверхностью по короне и с соответствующей гравировкой рабочей поверхности боковых стенок пресс-формы.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на втором этапе вулканизацию шины, модуль которой на первом этапе был подвулканизован с отпрессовкой рисунка боковин, производят бесформовым способом в автоклаве, наполненном пароазотной смесью, или смесью насыщенного водяного пара с другим инертным газом, температурой 143°C, с последующей автоматической нарезкой необходимого рисунка протектора требуемой модели.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый этап производства шины осуществляют на шинном заводе с использованием в дополнение к имеющемуся комплекту оборудования - несекторных пресс-форм с экваториальным разъемом, с гладкой рабочей поверхностью по всему профилю, или только по короне, а второй этап производства шины осуществляют на шиноремонтном заводе с использованием в дополнение к имеющемуся комплекту оборудования - агрегата с тремя или двумя экструдерами, осуществляющими прямое шприцевание резиновых смесей на подготовленную поверхность модуля, и секторных пресс-форм с теплоизолированными зонами, охватывающими отдельные участки шины, - корону, боковину и борт, с собственными рубашками, обеспечивающими дифференцированный режим обогрева этих частей шины или без них.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом и втором этапах производства шин используют одинаковые материалы, применяемые для изготовления шин по традиционной технологии.

9. Пневматическая шина, изготовленная по любому из пп. 1-4, 7, 8, вулканизованная формовым способом.

10. Пневматическая шина, изготовленная по любому из пп. 1, 5-8, вулканизованная бесформовым способом.