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

' 1 § г 9 Ь

Казанский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. С. М. Кирова

На правах рукописи

Власов Геннадий Яковлесг.ч

УДК 678.065:678.021.17:678.025:678.028:677.494:377.53

НЕКОТОРЫЕ ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИН

02.00.06—Химия высокомолекулярных соединений 05.17.12—Технология каучука и резины

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

1 -

г , * С Казань, 1991 год

//- // У '

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, профессор В. В. Береснев —кандидат химических наук Е. А. Дзюра

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

Защита состоится

■//у 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. 1С Маркса, 68, кори. А (зал заседаний Ученого совета).

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

; Диссертация разослана «.

Ж ^

1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, С^^^сЗ

кандидат технических наук

Н. А. ОХОТИНА

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

" Актуальность работы. Производство ниш является одной 'М:;в'едущнх отраслей нефтехимической -промышленности, однако по своему техническому уровню оно не соответствует современным достижениям научно-технического прогресса. Невысокая интенсивность технологических процессов, недостаточное качество выпускаемых шин, большая доля, ручного и малоавтоматнзированного труда вызваны, в основном, низкими физико-механическими и технологическими показателями используемых материа.,:!, несовершенством конструкции шин, неэффективной организацией производства, малоудовлетворительными техническими характеристиками многих видов оборудования. Не случайно, среднеотраслевая стоимость трудовых затрат п общей себестоимости продукции составляет 9—10 проц., а стоимость материалов достигает 80 проц.

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

Целыо работы являлось интенсификация резиносмешення, заготовительпо-сборочных и вулканизационных процессов ПО «Нижнекамскшина», а также существенное улучшение технико-экономических показателен производства шип в сравнении со среднеотраслевыми. Поставленная цель была достигнута организацией и проведением комплекса работ по опробованию и внедрению перспективных видов каучуков и промоторов адгезии; оптимизацией составов резиновых смесей и ПАВ для их изоляции; улучшением, а в ряде случаев и новой организацией, технологических процессов практически всех стадий изготовления шин; созданием новых конструкций шин; разработкой и внедрением высокопроизводительного оборудования.

Научная новизна. В результате всестороннего исследования новых марок полиизопренового стереорегулярного каучука получены комплексные оценки технологических свойств их резиновых' смесей, физико-механических свойств резин разного назначения для производства легковых и грузовых шин; выявлены и внедрены наиболее перспективные из них с точки зрения возможности интенсификации технологических процессов резиносмешення и изготовления полуфабрикатов из резиновых смесей. Впервые в отрасли осуществлено крупномасштабное изучение нового каучука СКДИ — сополимера бутадиена с изопреном. Обнаружено, что ряд осиорпых

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 резнносмеше-ния, позволившие интенсифицировать этот процесс в условиях нестабильности характеристик отечественных каучу-ков, а также снизить содержание мягчителен в резиновых смесях.

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

' Создана новая рецептура ПАВ. обеспечившая надежную изоляцию гранул резиновых смесей в условиях новых высокоинтенсивных технологий резпносмешения.

Оптимизированы составы основных резиновых смесей, что привело к сокращению циклов вулканизации и повышению физпко-механнческих показателей покрышек.

Выяснены основные причины низкой адгезии отечественных металлокордов к шинным резинам; найдены новые рецептуры резиновых смесей ряда назначений, позволившие отказаться от использования импортного дорогостоящего промотора адгезии — нафтената кобальта. Получены новые данные по влняпию режима технологии пропитки и обре-зннивания анидных кордов на величину прочности их связи с резиной.

Созданы новые конструкции шин массового потребления, позволившие интенсифицировать сборку покрышек и улучшить их эксплуатационные характеристики.

Приоритет страны во многих областях совершенствования технологии шинного производства закреплен рядом авторских свидетельств.

Практическая значимость. В результате внедрения новых перспективных видов каучуков и мягчителен, оптпми-зациц составов рецептур резиновых смесей, совершенствования технологии удалось более чем в 1,3 раза интенсифицировать работу линий резпносмешения, сократить окончательный брак резиновых смесей в два раза.

Внедрение отечественных промоторов адгезии металло кордов к резинам позволило резко сократить закупки зарубежного промотора адгезии — нафтената кобальта.

Проведение работ по повышению качества резиновы: 'смесей, улучшению прочностных и конструкционных харак

терпстик грузовых шин увеличили их средний пробег только за период 1983—1985 годы (по законченным испытанном) и среднем на 19 нроц. 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 п год.

Сертифицированы основные типы шип грузовых и легковых автомобилей на соответствие требованиям ЕЭКООП-ЗО и ЕЭКООН-54; аттестованы технологические процессы производства этих шин организациями, аккредитованными при ООН.

Снижены непроизводительные расходы на браке готовой продукции 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 докладывались и обсуждались па научно-технических и техпико-эконо-мических сонетах отрасли в 1986, 1989, 1990 г.г. (г. Москва), в 1988 г. (г. Нижнекамск); па ежегодных советах директоров и главных инженеров заводов отрасли; на республиканской конференции 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 па авторские заявки, опубликовано 5 статей и 4 тезиса докладов, издан обзор в ПНИИТЭ-пефтсхнм.

Научно-технические разработки демонстрировались на международных и межотраслевых выставках: «Химця-87», «Рссурсосбсрежение"88», «Автоматпзация-89», «Шнна-91».

На выставке «Ресурсосбережснис88» за разработанную систему управления резнносмешением получена серебряная медаль. ;

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Интенсификация процессов изготовления и повышение качества резиновых смесей

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

пеству производимых шин сортавляет 15,1 проц., а по ассортименту грузовых, легковых и сельхозшнн —1 15,0 проц. Ежедневно дли 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 полипзонренового каучука СКИ-3 По этой причине ПО «Нижнекамскшппа» за последние 10 лет превратился в своеобразный полигон для широкого промышленного опробования новых марок каучуков, таи 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 данных каучукоз при больших средне-квадратичных отклонениях данных показателей. Конечно, это не могло не сказаться отрицательно иа стабильности параметров технологического процесса приготовления резиновых смесей, возможностях его интенсификации, качестве смесей, а значит, и качестве выпускаемых шин. В связи с этим на объединении был опробован нолиизопреновый каучук СКИ'Зш, характеризующийся содержанием геля не более 5 проц., и имеющий пониженную вязкость по Муни и повышенную пластичность. Важно, что разброс показателей по каучуку СКИ-Зш в среднем в три раза меньше чем для СКИ-3. Замена СКИЗ на СКИ-Зш в рецептуре протекторных резиновых смесей грузовых шин позволила сократить по времени обе стадии резиносмеше-ния, а более высокие физико-механические показатели серных вулканнзатов дали возможность ускорить циклы вулканизации в среднем на 10 проц- и тем самым интенсифицировать эти процессы. Резиновые смеси на основе СКИ-Зш обладают меньшей склонностью к подвулканизацни. так как время Тз и Тзз для них больше на 6—15 проц. аналогичных по казатслеп смесей с использованием каучука СКИ-3 Данное обстоятельство сделало возможным увеличение на 20 проц. скоростей изготовления полуфабрикатов из резиновых смесей путем шприцевания и каландрирования.

Аналогичные цели преследовались и при внедрении каучука СКИ-3, в который на стадии его выделения вводился пластификатор ЛЗ-7, представляющий собой эфир днэтнлен-гликоля и синтетических жирных кислот фракции О—Сэ. Не. смотря на существенное увеличение пластичности и сщше-

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 —дифенил-п-фенилендиамина ПО «Нижне-

камскнефтехим» для опробования на шинном объединении выпустил полиизопреновые каучуки СКИ-3, стабилизированные сантофлексом 13 [N-(1, 3|,-диметилбутил)^/-фенил-п-фе-нилендиамин] и ВТС-60 [ N. И' -диалкилфенил-п-фенилендиа-мнн]. 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 СКИ-3 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 натрия соответственно. Предполагалось, что эти каучуки придадут резиновым смесям высокую

Таблица 1

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

Свойства каучуков

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

со

Содержание

геля, проц. Ю±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

Вязкость по

Муни, ед. 75+4,3 72+1,41 71+2.7 68+1,7 68±1,19 73+4,35 62,5+3,0 69,5+3,1

Свойства резиновых смесей и вулканизатов

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Сопротивление подвулканизацит:

Т5, мин 15,5 16,5 15,5 16,5 15(,5 15,0 14,0 12,0

гр ог» <л по г\ п 1 г\ по г\ о г» Л -»net л п г\ i л о

1

3

Условная прочность при растяжении, ¡\1Г1а

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

кордом по Н-.методу, Н 110 127

4 5 6 7 8 9

24,0 29,0 31,3

— 22,0 17,2

0,7 0,31 0,98

99 99 110

32,4 27,6 30„3

20,0 17,6 18,5

0,75 0,76 0,78

121 144 143

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 СК.И-3 и СК.И-3—01, но существенно ухудшилось сопротивление подвулканизации и увеличилась усадка после калан-дрования. 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 зарубежных 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 резиносмесителями 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 ре зиносмесителя

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 шип размера 260—508Р 4.0 7,5 4.5

Показатели протекторных резиновых смесей и их вулканизатов

Показатель

PC —250 Ме d s

F—620

АТК— 1

Med

Med

s

Пластичность резню вей смеси

Модуль вулканизата при 300 проц. удлинения, !\1Па Условная прочность при растяжении, МПа 19,4 1,05 Относительное удлинение при разрыве, проц. 580 25

0,36 0,019 0.355

7,5 0,39 7.9 20,1

560

О,, 02 0,35 0.024

0,48 1,15

8,0 18.6

32 550

0.61 0.56

22

S

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

шевизной. Им оказался кубовый остаток процесса ректификации этилбензола, осуществляемого на ПО «Нижнекамск-нефтехим». Сравнение статистических данных по фпзпко-ме-ханическим свойствам резиновых смесей, полученных па традиционном резнносмесителе РС—250 и АТК-1 (табл. 2), и их вулканизатов показало, что существенной разницы между ними не имеется, однако за счет интенсификации резпнэсмс-шения технологическая трудоемкость снизилась в 3 раза.

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

Вследствие интенсификации резнносмешенпя 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 алкнлеульфатов, полиметплсилокса-новой эмульсин и мнкроталька для лакокрасочной промышленности. Слипаемость листов резиновой смеси, обработанных данным антнадгезивом, п два раза ниже, чем у листов, покрытых пленкой аптиадгезива на основе «Неонола АФ9-12»'марки А, широко распространенного в шинной промышленности.

2. Интенсификация сборочно заготовительных и вулканизационных процессов. Повышение качества шин

В предыдущем разделе были рассмотрены пути интенсификации процессов изготовления резиновых смесей и повы-

пения их качества. Попутно отмечались реализованные воз-южностн интенсификации процессов шприцевания и калан-1роваппя за счет улучшения технологических характеристик >езпновых смесей, вызванных в основном применением но-ых марок каучуков. Существенной интенсификации вулка-шзанин покрышек и улучшения их прочностных характе-шетнк удалось достичь рекомендованной отраслевыми ин-титутами заменой тиазоловых ускорителей вулканизации (2\меркантобензтназол и дн-(2-бензтназолпл)-дисульфид) ¡а сульфенамидный (X -оксадпэт)1лен-2-бензтпазолпл-ульфенамид) в сочетании с модификатором на основе ре-орцина с уротропином и промотором адгезии—иафтепатом ;обальта. На рис. 1 приведены полученные па объединении :равн1пельные данные по влиянию продолжительности пул-;апнзации на деформационно-нрочпостпые показатели кар-сасной резины с использованием различных рецептур.

Очевидно, что прочностные показатели каркасной резины и величина прочности ее связи с металлокордом выше три использовании вулканизующих систем с сульфенамидом. й. Это не могло не отразиться и на прочности связи между сдельными элементами конструкции покрышек. Так, проч-юсть связи между протектором и брекером выросла на 12 проц., между брекером и каркасом на 14 проц., между отельными слоями брокера и каркаса на 5—24 проц. соот-зетственно.

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 сульфенамндные 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 мсталлокордов, имеющих значительно худшую начальную адгезию к резинам и меньшую стойкость к действию влаги в сравнении с импортными ме-

•СГ

а

о §

о

ос а

<5

о

30 ■■

го --

ю -

чоо

-150

"50

§

'Ъ со с СЦ

о го 40 60 80 100

Продолжительность булка низа ц ии,мин.

О 20 40 60 80 100 Продолжительность булка низа ц ии, мин.

Рис. 1 Зависимость некоторых физико-механических показателей каркасных резин от продолжительности Вулканизации! о- резиноВая смесь с 2-меркаптобензтиазоло • - резиновая смесь с Ы-оксадиэтилен-2-5енэ тиазолилсульсренамидом, модификатором РУ и нафтенатом кобальта.

металлокордами. 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 металлокордами 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.

ДА. 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 cвидeíeльcтвyют, 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

Брекерпая смесь легко- Брекерпая смесь гру- Брекерпая смесь лет-

ьых шип типа ,Р" зов, IX шин типа коных тип „F -

Показатели s о о - S - '¿9 ^ ^ " ~ й П s u 2 vS СЗ — 3 и ~ а с 3 * — серийная с пафтеиа-том кобаль. а. " " % 2 * £ V ^ 5 S ^ СЗ с О - О и <-> ~ ° Л О 1 О и г: Р-к = ri га \с = to tu " о О <J смесь с .модификатором КС j смесь со стеаратом I кобальта

1 2 3 4 5 ß 7 8 9

Свойства невулканнзованных смесей

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

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

Сопротивление подвулкаиизации при 120°С: Т5, мин 13,0 10,1 9,6 3,9 4,8 13,0 13,0 13,6

Т35, мин 24,2 16,0 18,2 7,4 9,6 24,2 24,4 26,3

\V min. ед. Муни 77 82 50 50 48 77 69 68

Условная прочность при растяжении, МПа 0,54 0,97 0,45 0,42 0,37 0,54 0,90 0,97

Свойства вулканизатов, 155° Сх15 мин

Модуль при 300 лроц., МПа 17,4 18,5 11,2 11,8 11,3 17,4 17,5 17,7

1 ч

Условная прочность при

растяжении, МПа 26,2 27,2

Относительное удлинение при

разрыве, пред. 'МО 420

Сопротивление раздиру, Kll/.\i 139 140

Твердость, уел, ед. 81 80

Усталостная вьшсслиьость при

многократном растяжении на

150 ирод., тыс. циклов 6 27,3

<

Прочность С!'я:!!1 с м/кордом ПО Н-методу, II:

20°С 321 271

100=С 272 276

Продолж елпе табл) щы :

■i 5 G 7 8 9

27,7 17.3 26,7 26,2 26,0 24,8

600 G 9 Г) 590 440 430 41 5

— — — 139 133 133

71 73 72 31 81 81

5 H (il! 54 36,6 19,5 16,1

433 159 412 321 296 397

375 383 366 272 253 306

На объединении были испытаны и внедрены отечественные промоторы адгезии на основе кобальта: стеарат кобальта и кобальтовые соли синтетических жирных кислот фракции Сю—С16 (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 1ЗАТЛ—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 —1,3 раза. За счет этого резко снизился брак покрышек 165/7G'P 13 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 конструкций 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 двуручьевыг агрегаты изготовления бортовых колец. В 2—4 ручья были организованы цродольнс-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 nb 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:

протеитор-брекер — — 13,1 14,5 15,5 16,1 17,9 20

между слоями брокера — — 14,1 14,8 15,3 16,9 16,9 17,3

Эксплуатационная ходимость, тыс. км

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-

разрушение брекера 4,6 10,9 11,0 2,7 шсны

разрушение борта 9,3 7,1 4,1 2,1

другие причины 20,8 19,5 23,4 24,5

Количество рекламации в проц. к объему вы- •

пуска 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 шпн 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 13 раз ниже среднеотраслевого.

Работы по интенсификации действующих производств и

улучшению качества продукции позволили динамично наращивать выпуск шин, особенно наиболее перспективного типа «Р» (таблтша 5). В 1990 году их доля была па 5 проц. выше, а потери от (Зрака в 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 иа одни рубь товарной продукции, производительность труда возросла на 35,7 проц., а себестоимость снизилась на 9 проц. Все зтн показатели значительно лучше среднеотраслевых.

Таблица 5

Основные технико-экономические показатели ПО «Нижнекамскшина»

Показатель Ед. ПО «Нижнекамскшина» Отрасль

пзч. пТво г. 3 990 г. 1990 г.

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

в том числе: грузовых с/хм. 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 (TII) в действующих ценах Потери от брака к себестоимости т. руб. проц. 5093.79 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. TII KOII. 66,02 60,77 68,75

Энергозатраты па 1 рубль ТП КОП. 4,70 3,74 4.13

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

Себестоимость па 1 рубль ТП коп. 0,87 21 0,0.1 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 ¡изопренового, бу-тадиен-изопренового и хлороиреновых каучуков, что позволило повысить технологические свойства выпускаемых на их основе резиновых смесей >и ряд показателей 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 резано-кордных системах, отработке производственных рецептур брекерных резиновых смеДей, что повысило качество шин и привело к сокращению закупок импортного промотора 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 Щин, существенно улучшены экономические показатели работы ПО «Нижнекамскшина» в сравнении со среднеотраслевыми.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Свидетельство 21133 СССР. Рисунок протектора пневматической шипы / В. П. Лаптев, В. Н. Болконский, Г. Я. Власов и др. — Приоритет от 28.04.1986 г.

2. А. С. 1344613 СССР, МКИ В 29 С 35/04. Установка дли приготовления н подачи перегретой воды к вулканизующему оборудованию /А. Л. Аветисян, В. С. Бубнов, Г. Я. Власов и др. — Опубл. 15.10.87 г., Б. И. № 38.

3. А. С. 1318215 СССР, МКИ В 2ЭД 30/43. Диагонально-резательная машина / В. С. Медведев, А. И. Терехов, Г. Я. Власов п др. — Опубл. 30.10.87 г., Б. И. ЛЪ 40.

4. Л. С. 1368318 СССР, МКИ С 08 L 9/00, Резиновая смесь /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. Поотный, А. А. Вольной, Г. Я. Власов и др. — Опубл. 07.06.89 г., № 21.

S. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке .ХЬ 4386117, 05.01.88. Способ заготовки слоев покрышек пневматических шин / И. III. 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 шипы / И. Д. Слюдиков, И. С. Кутасов, Г. Я. Власов и др.

9. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке № -1767033, 07.12.89. Устройство для подачи материала на сборочный барабан / И. III. Ройтбурд, П. М. Пискотни, Г. Я. Власов и др.

10. Изготовление резиновых смесей на технологическом оборудовании большой единичной мощности / Г. Я. Власов, Л. Г. Донских, П. В. Ключников // Республиканская конференция но ипченспфпкапии нефтехимических процессов: Тс-з. докл. — Нижнекамск. .— 1990. — Q 74.

11. Разработка нпзкопрофилыюй бескамерноп шины типа Г.58—Р25 мод. Ф— 151-М. / Г. Я. Власов, В. И. Лаптев //Всесоюзная научно-техническая конференция «Ярмарка идей»: Тез. докл. — ¿Москва. — 1990. — С. 21.

12. Система Контроля и управления резпносмешенпем по энергопараметрам / Г. Я. Власов, II. В. Ключников, В. Н. Зслеиова // Всесоюзная научно-техническая конференция «Ярмарка идем»: Тез. докл. — Москва. — 1990. — С. 233.

13. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке № 4848551/11, 09.07.90. Пневматическая шина / Л. Г. Гончарова, II. М. Прпклопская, II. С. Кутасов, Г. Я. Власов ц др.

14. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке М; 4879352/11, 12.09.90. Способ изготовления каркаса пневматических ниш / М. И. Рекитар, В. В. Дроздов, Г. Я. Власов и др.

15. Положительное решение о выдаче а. с. по заявке № 4879336/11, 12.09.90. Брекер пневматической шины / В. Н Пращнкин, Л. Г. Гончарова, Г. Я- Власов и др.

16. Проблемы ¡штененфпкашш процесса вулканизации легковых радиальных ниш на ПО «Нижнскамскшина» / Г. Я. Власов, В. II. Зслеиова, В. Г. Пороцкнй п др. //Всесоюзная научно-техническая конференция «Современные аспекты вул-каннзаппн резиновых смесей» Тез. докл. Москва. 1990.— Л—/12. С. 109—110. МХНП СССР, Центральное п Московское правление ВХО им. Д. И. Менделеева, НИИ шинной промышленности.

17. Состояние и перспективы развития шин для легковых автомобилей / Власов Г. Я. //Сборник «Простор» НИИШП, ОНТИ—1959, — Дз 4, — С. 121^-128.

18. Опыт освоения смесительного оборудования большой единичной мощности на ПО «Нижнскамскшина» / Г. Я. Власов, Л. Г. Донских, Е. Л. Кашин и др. //Проблемы машиностроения н автоматизации.— 1991 — ДЬ 3 — С. 73—72.

19. Влияние технологических факторов па качество обре-зиненпого анидного корда / Г. Я. Власов, В. П. Дорожкип,

B. Н. Зеленова и др. //Проблемы машиностроения и автоматизации. — 1991. — Д» 4. — С. Ю1—Ю5,

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

C. — /ЗУ .

21. Поверхностно-активные вещества в качестве аптиад-гезивов / Г. Я. Власов, Л. Г. Донских, В. II. Зеленова и др. // Прочность, жесткость и технологичность изделии из композиционных материалов. —■ 1991. № 29. — С.1РТ—12Ъ .

22. Тематический обзор «Некоторые вопросы совершенствования технологии шинного производства ПО «Ннжне-камскшина» /' Г. Я. Власов, Н. Л. Зелснов, Н. В. Ключников, В. П. Дорожкин, И. П. Преображенский, //М.; ЦИИПТЭ-нефтехим. — 1991 — 56 С.

Соискатель

Г. Я. Власов