Как делают шипованную резину: производство зимних шин с металлическими шипами
Шипованную резину делают в два больших этапа. Сначала производят саму зимнюю шину с мягкой резиновой смесью и особым рисунком протектора. Затем в отформованные гнёзда с помощью автоматических шипователей запрессовывают металлические шипы. Шип удерживается во фланцевом отверстии за счёт расширения юбки при запрессовке.
Из чего состоит шипованная шина
Любая шина — это сложная многослойная конструкция. Сердцевину образует каркас из нейлоновых или полиэфирных текстильных нитей, покрытых резиной. Поверх каркаса укладывают брекер из стального корда (металлические нити диаметром 0,2–0,3 мм), который жёстко фиксирует форму и обеспечивает защиту от прокола. Внешний слой протектора изготовлен из специальной резиновой смеси.
Для зимних шип-готовых шин (которые затем шипуют) смесь делают особенно мягкой при отрицательных температурах. В состав вводят натуральный каучук, синтетический каучук с высоким содержанием бутадиена, диоксид кремния (силику), пластификаторы на основе природных масел и микрокристаллический парафин. Всё это позволяет протектору сохранять эластичность при температурах до минус 40 градусов Цельсия и обеспечивать сцепление с обледенелой дорогой даже там, где шипы не достают.
В гнёзда под шипы при формовании протектора вулканизируют специальные подушки из более плотной резиновой смеси. Они удерживают шип в заданном положении и гасят вибрацию при ударе об асфальт.
Производство шипа и подготовка к запрессовке
Металлический шип состоит из двух частей. Корпус-фланец изготавливают из алюминиевого сплава или стали штамповкой: он имеет Г-образный профиль в сечении, который расклинивается в гнезде при запрессовке. Твёрдосплавный штифт из вольфрамового карбида (победитоподобного сплава твёрдостью 1600 по Виккерсу) запрессовывают в центральное отверстие корпуса. Именно штифт контактирует со льдом и асфальтом.
Существуют шипы различных форм в поперечном сечении: круглые, овальные, треугольные. Форма штифта влияет на то, как шип ориентируется в плоскости вращения и насколько эффективно он захватывает лёд при разгоне и торможении. Многогранные шипы дают более стабильный контакт при любом угле поворота колеса.
Перед шипованием готовые покрышки выдерживают при комнатной температуре не менее суток после вулканизации: свежая резина ещё слишком жёсткая и может дать трещины при запрессовке. Гнёзда слегка смазывают специальным мыльным раствором или силиконовой эмульсией, чтобы снизить усилие посадки.
Как работает автоматическая линия шипования
Промышленный шипователь представляет собой станок с несколькими пистолетами-запрессовщиками, которые синхронизированы с вращением шины. Покрышку надевают на опорный барабан, фиксируют и подают на позицию шипования. Каждый пистолет берёт шип из вибробункера-накопителя, ориентирует его и запрессовывает в гнездо протектора пневматическим ударником за доли секунды.
Усилие запрессовки регулируется с точностью до 10 ньютон: недостаточное усилие даст болтающийся шип, который быстро выпадет; избыточное — разорвёт резиновую подушку. Современные станки одновременно работают с четырьмя-шестью пистолетами, шипуя шину за 30–60 секунд. Производительность линии достигает 300–500 шин в смену.
По окончании шипования автоматическая система контролирует количество установленных шипов, высоту их выступания (стандарт: 1,2–1,6 мм над протектором) и угол наклона. Шины с дефектами автоматически отбраковываются и отправляются на повторное шипование или утилизацию.
Обкатка и нормы эксплуатации
Новые шипы требуют обкатки: первые 500–1000 километров рекомендуется ехать со скоростью не более 60 км/ч и без резких разгонов и торможений. За это время резиновые подушки окончательно обживают металлический фланец и надёжно фиксируют шип. Игнорирование режима обкатки приводит к повышенной потере шипов.
Российские стандарты регламентируют количество шипов в зависимости от размера шины: не более 50 штук на погонный метр окружности беговой дорожки. Эта норма введена для снижения износа дорожного покрытия. По окончании зимнего сезона шипованные шины снимают и хранят в вертикальном положении или в штабеле с прокладками в сухом тёмном месте при температуре от 0 до плюс 25 градусов.
