Некоторые пути интенсификации производства и повышения качества шин тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

\/Ымиии .

Казанский ордена Трудового Красного Знаме:ги химико-тсхиологичсский институт г.м. С. М. Кирова

Власо,з Геннадий Яковлевич

УДК 078.065:378.021.17:678.025:678.028:077.494:^77.Г, 3

НЕКОТОРЫЕ ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЩИ

02.00.06—Химия высокомолекулярных соединенил 05.17.12—Технология каучука и резины

На правах рукописи

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических неук в форме научного доклада

Каза;.ь, 1У{)1 год

Работа выполнена в производственном объединении «Нижнекамскшина». : , (. :

Научный руководитель —доктор химических наук, профессор В. П. Дорожкин

Научный консультант —кандидат технических наук

Н. В. Ключников

Официальные оппоненты —доктор технических наук, профес-

с°,р В. В. Береснев —кандидат химических наук Е. А. Дзюра

Ведущая организация —научно-исследовательский институт шинной промышленности, г. Москва

Защита состоится « п . » Г/Рь 1991 г. в.

часов на заседании специализированного совета Д 063.37.01 в Казанском химико-технологическом институте им. С. М.

Кирова по адресу: 420015, г. Казань, ул. К- Маркса, 68, корп.

* > ' '' к ' 1'

А (зал заседаний Ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского химико-технологического института им. С. М. Кирова. ; ' ■ ! ; . ,

, Диссертация разйслйна «

Л » СМИ^гЗ/с*, 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук ^сх-^о

Н. А. ОХОТИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство шин является од пои 13 ведущих отраслей нефтехимической промышленности, од-1ако по своему техническому уровню оно не соответствует современным достижениям научно-технического прогресса. Невысокая интенсивность технологических процессов, недостаточное качество выпускаемых шин, большая деля ручно-'о и малоавтоматизпрованного труда вызваны, в основном, шзкнми физико-механическими 1; технологическими показателями используемых материй •. .п, несовершенством конструкций шип, неэффективной организацией производства, ма-'ю удовлетворительными техническими характеристиками лногих видов оборудования. Не случайно, среднеотраслевая ■тоимость трудовых затрат в общей себестоимости продукта составляет 9—10 проц., а стоимость материалов дости-ает 80 проц.

По этим причинам задача поиска путей интенсификации действующих производств и повышения качества выпускаемых шин представляется актуальной.

Целью работы являлось интенсификация резиносмешения, ¡аготовительно-сборочных и вулканизацнонных процессов 10 «Нижнекамскшииа», а также существенное улучшение ехнико-экономических показателей производства шип в :равнении со среднеотраслевыми. Поставленная цель была дестигнута организацией и проведением комплекса работ по' ^требованию и внедрению перспективных видов каучуков и тромоторов адгезии; оптимизацией составов резиновых месей и ПАВ для их изоляции; улучшением, а в ряде слу-[аев и новой организацией, технологических процессов прак-■ически всех стадий изготовления шин; созданием новых инструкций шин; разработкой и внедрением высокопроизво-.ительного оборудования.

Научная новизна. В результате- всестороннего исследова-шя новых марок полиизопренового стереорегулярного каучу а получены комплексные оценки технологических свойств х резиновых смесей, физико-механических ■ свойств резин азного назначения для производства легковых и грузовых щи; выявлены и внедрены наиболее перспективные из них ; точки зрения возможности интенсификации технологических роцессов резиносмешения и изготовления полуфабрикатов з резиновых смесей. Впервые в отрасли осуществлено крупномасштабное изучение нового каучука СКДИ — сополнмс-а бутадиена с изопреном. Обнаружено, что ряд основных

промышленных резиновых смесей на его основе имеют меньшую склонность к подвулканизации, а усталостная прочность и сопротивление старению вулканизатов выше в сравнении с резинами на основе СКД-

Разработаны и внедрены новые технологии резиносмеше-ния, позволившие интенсифицировать этот процесс в условиях нестабильности характеристик отечественных каучу-ков, а также снизить содержание мягчителен в резшювы> смесях.

Найден новый источник получения дешевого и эквива лентного по действию заменителя дефицитного и дорогостоящего мягчителя — масла ПН-Зш.

Создана новая рецептура ПАВ. обеспечившая надежнук изоляцию гранул резиновых смесей в условиях новых высо коинтенсивных технологий резиносмешения.

Оптимизированы составы основных резиновых смесей что привело к сокращению циклов вулканизации и повыше нию физико-механических показателей покрышек.

Выяснены основные причины низкой адгезии отечествен ных металлокордов к шинным резинам; найдены новые ре цептуры резиновых смесей ряда назначений, позволивши отказаться от использования импортного дорогостоящег промотора адгезии — нафтената кобальта. Получены новы данные по влиянию режима технологии пропитки и обре зинивания анидных кордов на величину прочности их связи резиной.'

Созданы новые конструкции шин массового потреблс ния, позволившие интенсифицировать сборку покрышек улучшить их эксплуатационные характеристики.

Приоритет страны во многих областях совершенствовг: ния технологии шинного производства закреплен рядом аг торских свидетельств.

Практическая значимость. В результате внедрения ш вых перспективных видов каучуков и мягчителен, оптим! зации составов рецептур резиновых смесей, совершенствов; ния технологии удалось более чем в 1,3 раза ингенсифнщ ровать работу линий резиносмешения, сократить оконч; тельный брак резиновых смесей в два раза.

Внедрение отечественных промоторов адгезии металл кордов к резинам позволило резко сократить закупки зар; бежного промотора адгезии — нафтената кобальта.

Проведение работ по повышению качества резиновь смесей, улучшению прочностных и конструкционных хара:

геристик грузовых шин увеличили их средний пробег толь; '<о за период 1983—1985 годы (по законченным испытаниям) в среднем па 19 проц. По легковым шинам этот показатель составил 11—24 проц. в зависимости от типоразмера, что эквивалентно строительству производственных мощностей по выпуску легковых шин в количестве 4,0 млн. штук в чод.

Сертифицированы основные типы шин грузовых и легко-зых автомобилей на соответствие требованиям ЕЭКООН-ЗО т ЕЭКООН-54; аттестованы технологические процессы про-¡зводства этих шин организациями, аккредитованными при ЗОН.

Снижены непроизводительные расходы на браке готовой тродукцпи с 4,8 млн. рублей до 0,9 млн. рублей в год.

Общий экономический эффект от всего комплекса внедренных работ по совершенствованию технологии производства и улучшению качества шин за последнюю пятилетку составил 50 млн. рублей.

Апробация работы. Полученные материалы докладыва-'тись и обсуждались на научно-технических и технико-экономических советах отрасли в 1986, 1989, 1990 г.г. (г. Москва), в 1988 г. (г. Нижнекамск); на ежегодных советах директоров I главных инженеров заводов отрасли; на республиканской «шференции по интенсификации нефтехимических процессов, 1990 г. (г. Нижнекамск); на «Ярмарке идей», 1990 г. (г. Москва).

По результатам работы получено 5 авторских свидетельств и 7 положительных решений на авторские заявки, опубликовано 5 статей и 4 тезиса докладов, издан обзор в ПНИИТЭ-пефтехим.

Научно-технические разработки демонстрировались на международных и межотраслевых выставках: «Химия-87», «Росурсосбережение'88», «Автоматизация-89», «Шина-91».

На выставке «Ресурсосбережение-88» за разработанную систему управления резиносмешением получена серебряная медаль,- '

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Интенсификация процессов изготовления и повышение качества резиновых смесей

ПО «Нижнекамскшина» является крупнейшим производителем шин в СССР. Удельный вес объединения по коли-

честву производимых шин составляет 15,1 проц., а по ассортименту грузовых, легковых и сельхозшин — 15,6 проц. Ежедневно для изготовления более 38000 шин необходимо производить до 1000 тонн разных резиновых смесей.

Интенсификация процессов изготовления и повышение качества резиновых смесей невозможны без существенного улучшения качества основного материала шинной промышленности — синтетического полиизопренового каучука СКИ-? По этой причине ПО «Нижнекамскшина» за последние 10 лет превратился в своеобразный полигон для широкого промышленного опробования новых марок каучуков, так как традиционный каучук СКИ-3 характеризуется довольно большим содержанием геля с большими отклонениями от среднего значения (табл. 1). Следствием из этого является высокая вязкость по Муни и низкая пластичность данные каучуков при больших средне-квадратичных отклонениям данных показателей. Конечно, это не могло не сказаться отрицательно на стабильности параметров технологического процесса приготовления резиновых смесей, возможностям его интенсификации, качестве смесей, а значит, и качестве выпускаемых шин. В связи с этим на объединении был опробован полиизопреновый каучук СКИ-Зш, характеризующий-содержанием геля не более 5 проц., и имеющий понижен ную вязкость по Муни и повышенную пластичность. Важно что разброс показателей по каучуку СКИ-Зш в среднем I три раза меньше чем для СКИ-3. Замена СКИ'З на СКИ-Зп в рецептуре протекторных резиновых смесей грузовых шш позволила сократить по времени обе стадии резиносмеше ния, а более высокие физико-механические показатели сер иыя вулканнзатов дали возможность ускорить циклы вулка пизации в среднем на 10 проц. и Тем самым интенсифици ровать эти процессы. Резиновые смеси па основе СКИ-3] обладают меньшей склонностью к подвулканизации, так ка время Тз и Тзз для них больше на 6—15 проц. аналогичных ш казателей смесей с использование« каучука С К И-' Данное обстоятельство сделало возможным увеличение н 20 проц. скоростей изготовления полуфабрикатов из резине вых смесей путем шприцевания и каландрирования.

Аналогичные цели преследовались и при внедрении ка\ чука СКИ-3, в который на стадии его выделения вводило пластификатор ЛЗ-7, представляющий собой эфир диэтилез гликоля и синтетических жирных кислот фракции Сг—Со. Н<

рм.отря на существенное увеличение пластичности и снищ<

§

ние вязкости каучука и смесей на его основе, он не нашел широкого применения на объединении из-за более низких значений физико-механических показателей его вулканиза-тов по сравнению с резинами на основе СКИ-3.

Шины в процессе эксплуатации подвергаются значительным нагрузкам при повышенных температурах и при низком сопротивлении резины старению быстро выходят из строя. В этой связи актуальной становится задача повышения сопротивления резин термостарению в присутствии кислорода воздуха. Из-за токсичности противостарителя фенил- ¡3 -нафтиламина и необходимости отказа закупок по импорту N. дифенил-п-фенилендиамина ПО «Нижне-камскнефтехим» для опробования на шинном объединении выпустил полиизопреновые каучуки СКИ-3, стабилизированные сантофлексом 13 [N-(1, 3,-ди'метилбутил)-и'-фенил-п-фе-нилендиамин] и ВТС-80 [ N. Ы' -диалкнлфенил-п-фенилендиа-мин]. Было отмечено, что однородность распределения этих противостарителей в массе каучука значительно выше, чем при использовании традиционных противостарителей. Кроме того каучуки, содержащие данные противостарители, имели значительно меньший разброс показателей пластичности и вязкости по Муни, что позволило получать более однородные по качеству резиновые смеси. Получаемые из них резины в некоторых случаях имели и лучшую стойкость к старению и утомлению.

В 1984 году на объединении были проведены широкие испытания каучука СКИ-3—01, который в отличии от каучука СКИЗ бкл модифицирован п-нитрозодифениламином в количестве 0,2—0.3 массовых частей. Полученные результаты свидетельствовали об ухудшении технологичности производственных резиновых смесей, хотя и было отмечено увеличение их когезионной прочности. В целом уровень физи-ко-механичеоких свойств резин разного назначения оказался близок к вулканизатам из СКИ-3, но величина адгезии в большинстве случаев возросла. По этой причине каучук СКИ-3—01 в настоящее время используется в брекере грузовых шин некоторых типоразмеров.

Большие надежды на шинном объединении возлагались на каучуки СКИ-3, модифицированные- сульфитом натрия с белкозином и нитритом натрНя соответственно. Предполагалось, что эти каучуки придадут резиновым смесям высокую

Таблица 1

Некоторые свойства полиизопреновых каучуков, резиновых смесей и серных вулканизатов на их основе, исследованных на ПО «Нижнекамскшина»

Свойства каучуков

Свойства Марка каучука со * и СКИ-3 III со 5 1 г? ^ ° ьг'Т-о о 1 ~ й 1 . <иос 4- ^ ^ 1 О ~ га 1 . О и | о + о о ГС с" «л 1 о со и СКИ-3+ КаоБОз + бе лкозин (0,5—0,78» СКИ-3+ Г\а К02 (0,03%)

Содержание геля, проц. 10+5 3,5± 1,5 8,5+2,5 22+7 20±5 22±7, 8+4 _

Пластичность 0,34± 0,37 + 0,36+ 0,39+ 0,38+ 0,34+ 0,4+0,01 0,36+0,011

0,02 0,008 0,014 0,016 0,008 0,022

со

Вязкость по Муни, ед.

75+4,3 72± 1,41 71±2,7 68+1,7 68±1,19 73+4,35 62,5н=3,0 69,5+3.1

Свойства резиновых смесей и вулканизатов

3

а

Сопротивление подвулканизации:

Та, мин 15,5

Т35, мин

20,0

16,5 23.0

15,5 21.0

16,5 22.0

15,5 20,0

15,0 19,5

14,0 17,0

12,0 14,8

1 2 3

Условная прочность при растя-жсшш, МПа

23°С 28,5 31,0

100°С 16,9 24,0

Коэффициент теплового старения по условной прочности,

(100°х48 ч) 0,75 0,8

Прочность связи с текстильным

кордсш по Н-методу, Н 110 127

4

о

6 7 8 9

24,0 29,0

— 22,0

0,7 0,8 3

99 99

31,3 32,4

17,2 20,0

0,93 0,75

110 123

27,6 30„3

17,6 18,5

0,76 0,78

144 143

клейкость и обеспечат высокий уровень адгезии резин к кордам. В результате проведения расширенных лабораторных и промышленных испытаний выяснилось, ■ что несмотря на-увеличение адгезии и улучшение пласто-эластических свойств смесей Их клейкость осталась на уровне смесей на основе СКИ-3 и СКИ-3—01, но существенно ухудшилось сопротивление подвулканизации и увеличилась усадка после калан-дрованця. В связи с этим данные каучуки не нашли широкого применения на ПО «Нижнекамскшина».

В 1989 году на объединение поступила опытная партия каучука СКДИ (сополимер бутадиена с 20 проц. изопрена), полученная с использованием лантаноидной каталитической системы. Обнаружилось, что каучук СКДИ, в сравнении с СКД, имеет'Меньшую вязкость и большую пластичность, а резиновые стандартные смеси на его основе характеризуются большим индукционным периодом. Все это позволяет резко интенсифицировать все процессы шинного производства, связанные с получением и переработкой резиновых смесей. Резины, полученные с использованием СКДИ, лучше сопротивляются утомлению и раздиру, а при циклических режимах деформации меньше выделяют тепла. Рекомендовано заменить СКД на СКДИ в протекторных смесях, что должно повысить пробег шин за счет меньшего износа протектора.

На заводах объединения была опробована и внедрена еще одна новая марка каучука—наирит «ДП», который разработан . отечественной промышленностью по лицензиям за. рубежных фирм и является ближайшим аналогом неопрена. Добавление его в количестве 2,5—5,0 масс, частей в резиновые диафрагменные смеси на основе бутилкаучука не привело к отклонениям в технологическом режиме профилирования заготовок диафрагм, а физико механические, показатели резины после теплового старения оказались даже выше серийных. Это привело к резкому росту ходимости диафрагм. Так, по шинам 16,5/70—18 ходимость опытных диафрагм составила 200 циклов, а серийных — 142 цикла; по покрышкам 260—508Р — 234 и 213 соответственно.

Одним из направлений интенсификации процесса резино-смешения, помимо использования каучуков с лучшими пласто' эластическими свойствами, является применение резиносме-сителей с объемом рабочей камеры более чем в 2 раза большей по сравнению с обычными резйносмесителями РС—250. Исследования показали, что при резиносмешении на импортном резиносмесителе «Фарелл-620» для интенсификации про-

цесса и сохранения качества резиновых смесей необходимо повышение, в 1,1—1,9 раза, введение жидкого мягчителя — масла ПН-бш (табл. 2).

Таблица 2

Некоторые сравнительные данные по резиносмешению на оборудовании разной единичной мощности

Дозировка жидкого мягчителя, м. ч.

Назначение резиновой смеси Тип резиносмесителя

PC—250 F—620 АТК—1

Протектор шин размера 260—508Р 14,0 17,0 12,0

Боковина шин размера 260—508Р 9,0 10,0 7,0

Каркас шин .размера 260-508Р 4.0 7,5 4.5

Показатели протекторных резиновых смесей и их вулканизатов

PC—250 F—620 АТК —1

Показатель Ме d g Med g Med s

Пластичность резиновой смеси

Модуль • вулканизата при 300 проц. удлинения, МПа Условная прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, проц. .

0,36 0,019 0,355

7,5 0,39 7,9

19,4 1,05 20,1

580 25 560

0„02 0,35 0,024

0,48 8,0 0,61

1Д5 18,6 0,56

32 550 22

Внедрение отечественного автоматизированного технологического комплекса АТК-1 на базе 620-литрового резино-смесителя резко сократило использование масла ПН—6ш, чо не сняло проблемы его дефицита и дороговизны. Вследствие этого был осуществлен поиск нового, - эквивалентного по де'йствию мягчителя, отличающегося доступностью и де-

шсвизной. Им оказался кубовый остаток процесса ректификации этнлбензэла, осуществляемого на ПО «Нпжпекамск-пефтсхнм». Сравнение статистических данных по физико-механическим свойствам резиновых смесей, полученных на традиционном резиносмесителе РС—250 и АТК-1 (табл. 2), и их вулкапйзатов показало, что существенной разницы между ними не имеется, однако за счет интенсификации резиносме-шения технологическая трудоемкость снизилась в 3 раза.

Существенно интенсифицировать процесс резиносмеше-иия и улучшить качество резиновых с.месей удалось внедрением оригинальных способов контроля полноты объема загрузки ингредиентов в начальный момент по энергозатратам и задания необходимой скорости изменения средних значений развиваемой мощности резиносмесителя. Весьма важно, что это позволяет автоматически учитывать колебания пластичности каучука разных партий, которые особенно велики для каучука СКИ-3 1 группы. Работа данной системы сократила вариационный размах качества резиновых смесей на 50 проц., снизила уровень брака на 5 проц., понизила энергозатраты на 6—7 проц.. повысила производительность резиносмесителей на 4—5 проц.

Вследствие интенсификации резиносмешения произошло резкое возрастание общей массы гранул резиновых смесей на всех стадиях процесса: транспортировке, охлаждении, хранении. Ранее применявшиеся ПАВ для изоляции гранул оказались неэффективными, что проявлялось в слипании гранул в агломераты из 5—8 штук. Многолетние исследования новых антиадгезивов привели в конечном итоге к оптимальному составу на основе алкилсульфатов, полиметилсилокса-новой эмульсии й микроталька для лакокрасочной промышленности. Слипаемость листов резиновой смеси, обработан. ных данным антиадгезивом, в два раза ниже, чем у листов покрытых пленкой антиадгезива на основе «Неонола АФ9-12» марки А, широко распространенного в шинной промышленности.

2. Интенсификация сборочио-заготовительных и вулканизационных процессов- Повышение качества шип

В предыдущем разделе были рассмотрены пути интенсификации процессор изготовления резиновых смесей и повьь

шения их качества. Попутно отмечались реализованные возможности интенсификации процессов шприцевания и калан-дрования за счет улучшения технологических характеристик резиновых смесей, вызванных в основном применением новых марок каучуков. Существенной интенсификации вулканизации покрышек и улучшения их прочностных характеристик удалось достичь рекомендованной отраслевыми институтами заменой тиазоловых ускорителей вулканизации (2\меркаитобензтиазол и дн-(2-бензтиазолил)-дисульфид) на сульфенамиднып (М" -оксадиэтнлен-2-бензтиазолил-сульфенамид) в сочетании с модификатором на основе резорцина с уротропином и промотором адгезии—нафтенатом кобальта. На рис. 1 приведены полученные на объединении сравнительные данные по влиянию продолжительности вулканизации па деформационно-прочностные показатели каркасной резины с использованием различных рецептур.

Очевидно, что прочностные показатели каркасной резины и величина прочности ее связи с металлокордом выше при использовании вулканизующих систем с сульфенамидом. М. Это не могло не отразиться и на прочности связи между отдельными элементами конструкции покрышек. Так, прочность связи между протектором и брекером выросла на 12 проц., между брекером н каркасом на 14 проц., между отдельными слоями брекера и каркаса на 5—24 проц. соответственно.

Цикл вулканизации покрышек размера 260—508Р при замене ускорителя сократился с 60 минут до пятидесяти, что равносильно дополнительному выпуску 4 шин в сутки с одного форматора-вулканизатора. По другим видам покрышек получены подобные данные. Дополнительное число выпускаемых в год покрышек за счет сокращения цикла вулканизации при переходе на сульфенамидные ускорители составляет по объединению около 100000 штук.

Почти 80 проц. рекламаций на качество шин радиальной конструкции связано с низкой величиной адгезии между металлокордом и резиной брекера. Особенно это заметно при использовании отечественных металлокордов, имеющих значительно худшую начальную адгезию к резинам и меньшую стойкость к действию влаги в сравнении с импортными ме-

? оп .

о го 40 60 80 100

Продолжительность Вулканизац и и, мин,

Продолжительность вулканизации,мин.

Рис. 1 Зависимость некоторых физико-механических показателей каркасных резин от продолжительности Вулканизации: о - резиновая . смесь с £-меркаптобензтиазолом] • - резинобая смесь с Н-оксадиэтилен-2-5енз-тиазолилсульфенамидом, модификатором РУ и нафтенатом кобальта.

мегаллокордамй. Как следствие из этого, прочность связи в слоях брекера покрышек 260—508Р в среднем ниже в 1,25 раза для партий, сделанных с использованием металлокор-да орловского производства, а стендовая ходимость ' минимум в 5 раз меньше, чем у аналогичных шин, изготовленных на' основе бельгийского корда. Основной причиной худшей аДгезии является некачественное латунное покрытие отечественных металлокордов в виде полос и пятен с нарушением сплошности и следами волочения, большой разброс по содержанию меди в латунном покрытии и более чем двухкратное завышение содержания масла на его поверхности.

На ПО «НижнекаМскшина» главным выбранным направлением увеличения адгезии между отечественными металло-кордами- и шинными резинами, помимо оптимизации рецептур резиновых смесей, являлось изыскание новых промоторов адгезии взамен импортного нафтената кобальта. В таблице 3 представлены результаты расширенных испытаний резиновых смесей и вулканизатов, полученных с использованием некоторых перспективных промоторов адгезии. Серийные смеси имели в своем составе импортный нафтенат кобальта.

Обзор" данных таблицы 3 показывает, что хотя введение промотора адгезии . гексаметилен-бистиосульфатнатрия (« ДигаНпк ») и повышает уровень прочностных показателей, но не обеспечивает ту же прочность связи между бре-керной резиной и металлокордом в легковых шинах типа Р, как,в случае с нафтенатом кобальта. Кроме того ухудшаются технологические показатели резиновых смесей. Поэтому были проведены широкие сравнительные испытания брекер-ных резин с применением никельсодержащих соединений, предложенных кафедрой синтетического каучука КХТИ им.

М. Кирова. Никельсодержащие соединения № 1 и № 2 представляют собой' адсорбенты хлорида никеля на оксиде цинка и отличаются содержанием никеля (30 и 50 проц. соответственно). Полученные данные свидетельствуют, что по основным показателям опытные резины примерно равны серийной, а. резина с никельсодержащим соединением № 1 в количестве 1,0 масс. ч. по величине адгезии' с металлокордом даже превосходит серийную не только при комнатной температуре, но, что очень важно при эксплуатации шин, и при повышенной. Данные никельсодержащие соединения рекомендованы для широкого внедрения и на других заводах шинной промышленности.

Таблица 3

Результаты расширенных испытаний смесей и вулканизатов, содержащих различные

промоторы адгезии

Брекерная смесь легко-ьых ш/ш типа „Р" Брекерная смесь гру-зозых шин типа „Р" Брекерная смесь ковых шип „F лег-

Показатели серанная с нафте-патом кобальта - — ^ 3 С а Е{ С -5 * — серийная с нафтепа-том кобаль. смесь с N1-содержащим соед, № 1 смесь с Ni-содер. соед. № 2 серийная с нафтена-том кобаль. смесь с модификатором КС смесь со стеаратом кобальта

1 2 ' 3 4 5 6 7 8 9

Свойства невулканизованных смесей

Пластичность 0,31 0,23 0,37 0,38 0,36 0,31 0,36 0.33

Вязкость, ед. Муни 83 87 61 57 58 83 76 75

Сопротивление при 120°С: Ts, мин подвулкаиизации 13,0 10,1 9,6 3.9 4,8 13,0 13,0 13,6

Тз5, МИН 24,2 16,0 18.2 7,4 9,6 24,2 24.4 26,3

W in in. ед. Муни 77 82 50 50 48 77 69 68

05

Условная прочность при растяжении, МПа

0.54

0,97

0.45

0.42

0,37

Свойства вулканизатов, 155° Сх15 мин Модуль при 300 лр.оц., МПа 17„4 18,5 11,2 11,8 11,3

0,54

17,4

0,90

17,

0,97

17,7

Условная прочность при

растяжении, МПа 26,2 27,2

•Относительное удлинение при

разрыв, ирод, 440 420

Сопротивление раздпру, КН/м 139 140

Твердость, усл. ед. 81 80

Усталостная «ыисслнвость при многократное растяжении на

150 пр.оц., тыс. циклов 36,0 27,3

Прочность связи с м/кордом но Н-методу, Л:

20°С 321 271

100СС 272 276

Продолжение таблицы 3

4 5 (i 7 в 9

ir.tf ni i«ai.. ж.гя «aocentsafbeyv-fiT^ra*».

27,7 17.5 26,7 26,2 26,0 24,8

600 590 590 440 430 415

— — — 139 133 133

71 73 72 81 81 81

58 62 54 36,6 19,5 16,1

433 459 412 321 29S 397 375 383 366 272 253 30G

На объединении были испытаны и внедрены отечественные промоторы адгезии на основе кобальта: стеарат кобальта и кобальтовые соли синтетических жирных кислот фракции Сю—С« (модификатор КС). Результаты испытаний показали на отсутствие заметных отличий в свойствах невулкани-зированных смесей в зависимости от типа кобальтсодержа-щего промотора. Это наблюдается и для большинства физико-механических показателей вулканизатов, однако прочность связи между резиной и металлокордом, в случае использования /стеарата кобальта, в 1,2 раза выше по сравнению с серийной, содержащей нафтенат кобальта. Все это позволило резко сократить использование в объединении импортного нафтената кобальта.

Большая работа была проведена и по повышению прочности связи между резинами и анидными кордами, используемыми в лицензионных шинах. С целью получения наибольшей адгезии корда 13АТЛ—ДУ с резинами разного назначения были установлены оптимальные концентрации пропиточного состава Р—137 на основе бутадиен-метилвинил-пиридинового латекса. Были сделаны важные практические выводы по влиянию толщины обрезиниваемого корда, характера его повреждений и времени вылежки на величину прочности связи в системе резина-анидный корд. Проведение пропитки и обрезинивания корда 13АТЛ—ДУ по найденным оптимальным технологическим режимам повысило статическое усилие сдвига и отслоения сдублированных полос корда в 1,1 —13 раза. За счет этого резко снизился брак покрышек 165/70Р13 по причине расслоения слоев каркаса.

При проектировании ПО «Нижнекамскшина» были заложены традиционные технологии сборки и вулканизации покрышек, что являлось существенным тормозом на пути Интенсификации производства шин и резкого улучшения их качества. Для преодоления этих проблем были проведены работы, которые можно разделить на три направления. Первое, разработка и внедрение принципиально новых элементов сборочного и вулканизационного оборудования и модернизация морально устаревшего. Второе, новая организация технологических процессов. Третье., улучшение конструкции отдельных видов шин, а в ряде случаев фактическое создание новых конструкций. Не останавливаясь на первом на-

правлении работ, отметим основные результаты по двум последним.

На заготовительно-сборочных операциях были организованы многоручьевые процессы получения деталей покрышек, в частности, впервые в отрасли были внедрены двуручьевые агрегаты изготовления бортовых колец. В 2—4 ручья были организованы дродольне-резательные машины для раскроя брекерного металлокорда. На линиях сборки покрышек радиальной конструкции за счет модернизации сейчас собирают до 300 каркасов за смену вместо 240. Внедрены, с существенной модернизацией, поточные линии вулканизации покрышек вместо прежних индивидуальных форматоров-вулканизаторов.

По конструкциям выпускаемых покрышек наибольшие изменения нами внесены в протекторы, брекеры и борта покрышек. Так, по наиболее массовому виду покрышек — покрышек для легковых автомобилей ВАЗ — разработана и внедрена новая конструкция брекера.в котором взамен раз-ноширинных слоев, расположенных по центру короны, сейчас используются слои одной ширины со ступенчатым расположением. Это позволило интенсифицировать процесс сборки покрышек, и улучшить их качество. Аналогичные задачи были решены и при внедрении новой конструкции борта покрышек 6,45—13, 6,40—13, 8-40—15, так называемого «эластичного борта». Для сельскохозяйственных и.грузовых шин разработан новый рисунок протектора, исключающий попадание посторонних включений в канавки и увеличивающий его износостойкость.

Приоритет на эти и другие изменения конструкций шин закреплен в виде авторских свидетельств.

3. Технико-экономические результаты совершенствования технологии шинного производства

Изложенный комплекс работ по совершенствованию шинного производства существенно улучшил качество шин. Помимо указанных выше достижений в этой области, в качестве типичного примера в таблице 4 приведены изменения технических характеристик покрышек с посадочным диаметром 508 мм по годам их выпуска.

Таблица 4

Изменение основных показателей по годам выпуска покрышек с посадочным; диаметром 508 мм

Годы выпуска

Показатель 1983 1984 1985 19861987 1988 1989 1990

Прочность связи , в системе, кН/'м:

протектор-брекер

между слоями брекера

Эксплуатационная ходимость, тыс. км

— 13,1 14,5 15,5 16,1 17,9 20

— — 14,1 14,8 15,3 16,9 16,9 17,3

66,4 69,5 73,6 78 Испытания не завершены

Внутризаводская стендовая ходимость.

тыс. км 3200 3218 3238 3736 3942 3999 3857 3987

Причины выхода шин из строя, проц.:

износ протектора 45,8 40,7 44,2 60,6

разрушение каркаса 18,5 21,8 17,3 10,1 Испытания не завер-

разрушенис брекера 4,6 10,9 11,0 2,7 шены

разрушение борта 9,3 7,1 4,1 2,1

другие причины 20,8 19,5 23,4 24,5

Количество рекламаций в проц. к объему выпуска шин —

1,96 0,84 С,60 0,22 0,043 0,006

Очевидно, что улучшение прочностных и конструкционных характеристик привело к существенному росту ходимости шин. Важно, что с годами растет доля выхода шин из строя по причине износа протектора при более высоких уровнях эксплуатационного пробега. Это значительно повысило ремонтопригодность шин. Остальные виды выхода ниш из строя, делающие их непригодными к ремонту, с годами имеют тенденцию к снижению. Все это привело к резкому снижению уровня рекламаций к качеству шин, и в настоящее время он более чем в 1Э раз ниже среднеотраслевого.

Работы по интенсификации действующих производств и

улучшению качества продукции позволили динамично наращивать выпуск шин, особенно наиболее перспективного типа «Р» (таблица 5). В 1990 году их доля была на 5 проц. выше, а потерн от брака п 1,4 раза ниже, чем по отрасли в целом. Интенсификация шинного производства отразилась на его экономических показателях. Так, за последнюю пятилетку резко снижены материальные и энергетические затраты на один рубь товарной продукции, производительность труда возросла на 35,7 проц., а себестоимость снизилась на 9 проц. Все эти показатели значительно лучше среднеотраслевых.

Таблица 5

Основные технико-экономические показатели ПО «Нижнекамскшина»

Показатель Ед. ПО «Нижнекамскшина » Отрасль

изм. 1985 г. 1990 г. 1990 г.

Выпуск шип—всего т. шт. 9817,6 12295,1 68235,8

в том числе: грузовых с/хоз. — » — 3286.1 931,5 4140,3 866,7 26312,9 10082,2

легковых — » — 5600 7288,1 25082,3

Из них типа «Р»—всего т. шт. 2696,4 5439,9 26963,3

в проц. к общему объему проц. 27,4 44,2 39,5

Объем товарной продукции (ТП) в действую, щих ценах Потери от брака к себестоимости т. руб. проц. 509379 1,08 661710 0,18 460974 0,24

Рекламации к числу выпускаемых шин проц. 2,0 0,013 0,133

Материальные затраты (сырье) на 1 руб. ТП коп. 66.02 • :60,77 68,75

Энергозатраты на 1 рубль ТП коп. 4,70 3,74 4,13

Производительность труда в стоимостном выражении ТП т. руб. 41,26 55,99 44,76

Себестоимость на 1 рубль ТП коп. 0,87 21 0,81 0,84

выводы

1. Разработана концепция интенсификации технологических процессов и повышения качества шин в условиях крупносерийного производства, основанная на комплексном подходе, включившим:

а) работы, обеспечившие внедрение в шинную промышленность ряда перспективных марок изолренового, бу-тадиен-изопренового и хлоропреновых каучуков, что позволило повысить технологические свойства выпус-

; каемых на их основе резиновых смесей н ряд показа-

телей шинных резин;

б) исследования: по разработке оптимальных рецептур резиновых смесей, поиску,новых мягчителей и антиад-гезивов, применения автоматизированных комплексов и резиносмесителей большой единичной мощности, что

, обеспечило существенную интенсификацию производ-

ства и стабилизацию качества выпускаемых резиновых смесей;

в) исследования по повышению адгезии в реэино-корд-ных системах, отработке производственных рецептур брекерных резиновых омеоей, что повысило качество шин 1и привело к сокращению закупок импортного паромотора адгезии;

г) работы по созданию новых конструкций шин, что дало возможность интенсифицировать .сборочные процессы и улучшить эксплуатационные характеристики шин;

д) разработки организационно-производственных структур и технические решения, позволившие эффективно использовать в крупносерийном производстве многоручьевые агрегаты ;для выпуска деталей шин, поточные автоматизированные Линии для их сборки и вулканизации.

2. В результате выполненных работ значительно повышены технико-эксплуатационные характеристики выпускаемых Шин, существенно улучшены экономические показателя работы ПО «Нижнекамскшина» в сравнении со среднеотраслевыми-

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Свидетельство 21433 СССР. Рисунок протектора пневматической шины / В. Н. Лаптев, В. Н. Белковскпй, Г. Я. Власов и др. — Приоритет от 28.04.1986 г.

2. Л. С. 1344513 СССР, МКИ В 29 С 35/04. Установка для приготовления и подачи перегретой воды к вулканизующему оборудованию /А. Л. Аветисян, В. С. Бубнов, Г. Я.'Власов п др. — Опубл. 15.10.87 г., Б. И. № 38.

3. Л. С. 1348215 СССР, МКИ В 29Д 30/46. Дппгопально-резатедьнпя машина /' В. С. Медведев, А. И. Терехов, Г. Я. Власов и др. — Опубл. 30.10.87 г., Б. И. № 40.

4. Л. С. 1368318 СССР, МКИ С 08 L 9/00, Резиновая смссь / С. С. Никулин, В. С. Смирнов, Г. Я. Власов и др. — Опубл. 23.01.88. Б. И. № 3.

5. А. С. 1484757 СССР, МКИ В 29Д 30/18. Способ обработки борта покрышек пневматических шин / Г. Л. Портпып, А. А. Вольнов, Г. Я. Власов и др. — Опубл. 07.06.89 г., № 21.

S. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке .№> 4383117, 05.01.88. Способ заготовки слоев покрышек пневматических шин / И. Ш. Ройтбурд, И. С. Кутасов, Г. Я. Власов и др.

7. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке № 4774475, 27.12.89. Питатель к станку для сборки покрышек пневматических шин / Г. Л. Портный, В. В. Эктов, Г. Я. Власов и др.

8. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке № 4746145/11, 17.09.89. Протектор пневматической ипшы / И. Д. Слюдиков, И. С. Кутасов, Г. Я. Власов и др.

9. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке .Nb 4767030, 07.12'.88'. Устройство для подачи материала на сборочный барабан / И. III. Ройтбурд, Н. М. Пискотни, Г. Я. Власов и др.

10. Изготовление резинорых смесей на технологическом оборудовании большой единичной мощности / Г. Я. Власов, Л. Г] Донских, Н. В. Ключников // Республиканская конфе' пенция по ин>тенсифнкашш нефтехимических процессов: Тез. докл. — Нижнекамск. — 1990. — Q 74.

11. Разработка ннзкопрофнльной бескамерной шины типа 1.28—Р26 мод. Ф— 151-М. / Г. Я. Власов, В. Н. Лаптев // Всесоюзная научно-техническая конференция «Ярмарка идеи»: Тез. докл, — Москва. — 1990. — С. 21.

■ 12. Система контроля и управления, резиносмешением по энергопараметрам /Г. Я. Власов, Н. В. Ключников, В. Н. Зеленова // Всесоюзная научно-техническая конференция «Ярмарка идей»: Тез. докл. —• Москва. — 1990. — С. 233.

13. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке Л1' 4848551/11, 09.07.901. Пневматическая шина / Л. Г. Гончарова, Н. М. Прнклонская, И. С. Кутасов, Г. Я. Власов п др.

14. Положительное решение о выдаче а. с. по зяявке № 4879352/11, 12.09.90. Способ изготовления каркаса пневматических шин / М. И. Рекитар, В. В. Дроздов, Г. Я. Власов и др.

15. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке № 4878336/11, 12.09.90. Брекер пневматической шины / В. Н Пращикнн, Л. Г. Гончарова, Г. Я- Власов и др.

16. Проблемы интенсификации процесса вулканизации легковых радиальных шин на ПО «Нижнекамскншна» / Г. Я-Власов, В. И. Зеленова, В. Г. Пороцкип и др. //Всесоюзная научно-техническая конференция «Современные аспекты вулканизации резиновых смесей» Тез. докл. Москва. 1990.— Л—/12. С. 109—110. МХНП СССР, Центральное и Московское правление ВХО им. Д. И. Менделеева, НИИ шинной промышленности.

17. Состояние и перспективы развития шин для легковых автомобилен / Власов Г. Я. //Сборник «Простор» НИИШП, ОНТИ—1989, — № 4, — С. 121 — 128.

18. Опыт освоения смесительного оборудования большой единичной мощности на ПО «Нпжнекамскшина» / Г. Я- Власов, Л. Г. Донских, Е. Л. Кашин и др. //Проблемы машиностроения н автоматизации.— 1991 — № 3 - С. 70—72.

19. Влияние технологических факторов на качество обре-зиненного анидного корда / Г. Я. Власов, В. П. Дорожкин,

B. Н. Зеленова и др. // Проблемы машиностроения и автоматизации. — 1991. — № 4. — С. Ю1 —105 .

20. Прочность связи в системе резина-металлокорд и возможности ее повышения / Г. Я. Власов, В. П. Дорожкин, В. Н. Зеленова и др- //Прочность, жесткость и технологичность, изделий из композиционных материалов. — 1991. — № 29. —

C. 125— т .

21. Поверхностно-активные вещества в качестве антиад-гезивов / Г. Я. Власов, Л. Г. Донских, В. Н. Зеленова и др. //Прочность, жесткость и технологичность изделий из композиционных материалов. —■ 1991. № 29. — СУ/7—/23 .

22. Тематический обзор «Некоторые вопросы совершенствования технологии шинного производства ПО «Нижне-камскшина» / Г. Я- Власов, Н. А. Зеленой, Н. В. Ключников, В. Г1. Дорожкин, И. Н. Преображенский, // М.: ЦПИНТЭ-нефтехпм. — 1991 — 56 С.

Соискатель

»Власов