Самый первый километр: как производят автомобильные шины

Выбирая новый комплект шин для своего автомобиля, мы практически всегда задаемся вопросом – а сколько тысяч километров они смогут пройти? Сегодня же мы задумались о другом. Каков условный «первый километр» в жизни автомобильной шины? Точнее, тот «километр», который она проходит, чтобы стать, собственно, готовой автомобильной шиной.
Самый первый километр: как производят автомобильные шины

На территории России свои заводы разместило уже немало известных на весь мир шинных брендов. Один из наиболее современных открыла в 2016 году компания Bridgestone. Он расположен в Ульяновске и выпускает около двух сотен различных типоразмеров шин в размерностях от 13 до 19 дюймов – для легковых автомобилей, кроссоверов и внедорожников. Часть продукции отправляется к автопроизводителям для первичной комплектации, а это важное подтверждение высокого доверия к продукции. Специалисты Ульяновского завода Bridgestone и помогли нам подробнее разобраться, какой путь проходит шина, чтобы «стать самой собой».

Сырье – химические компоненты, проволока и ткань для корда, каучук – поступает на завод из многих стран мира по собственным цепочкам поставок производителя. Основные химикаты приходят из Японии и Европы, что-то поставляется из стран Азии, Африки, ну и, собственно, от российских поставщиков. Опасения, что Россию обделяют качеством, абсолютно беспочвенны. Мало того, что все сырье сопровождается сертификатами качества, оно проходит еще и дополнительный контроль в собственной химической лаборатории, по внутренним стандартам Bridgestone (а они еще более строги) на стадии приемки и отправки в работу. Внутренние стандарты бренда едины вне зависимости от того, в какой стране мира расположен завод, ведь продукция идет не только на местный рынок, но и отправляется на экспорт. Производственный процесс имеет очень высокую степень автоматизации, техника просто не допустит, чтобы некачественное сырье попало в производственное оборудование.

Лаборатория контроля качества материалов

Терминология

Чтобы разобраться в процессе производства шины, нужно обязательно запомнить два слова. Произносятся они достаточно сложно, но без процессов и оборудования, которые скрываются за этими словами на шинном заводе, – никуда.

 

Экструдирование (экструзия) – процесс получения изделия путем продавливания вязкого расплава или пасты материала через формующее отверстие. Соответственно, аппарат, который осуществляет эту операцию, называется экструдер.

 

Каландрирование – процесс обработки материалов для выравнивания толщины, повышения плотности, гладкости поверхности (или тиснения рисунка). Оборудование для этого процесса называется каландр – это такой барабанный пресс с расположенными один под другим валами, между которыми пропускается материал.

Точкой отсчета начала производства шины можно считать процесс резиносмешивания – именно от этой точки начинается путь к будущей шине. Резиновую смесь специалисты называют компаунд. И этот компаунд может (и должен) быть разным – для разных типов шин. Тем, кто следит за автомобильными гонками, это понятно: для разных температур и покрытий гонщики используют шины разных компаундов. Но и к обычным дорожным шинам применим точно такой же подход. Очевидно, что зимняя шина, рассчитанная на работу в условиях минусовых и околонулевых температур, должна быть мягче, а летняя – жестче.

Смешивание различных компаундов происходит при разных температурах, более того, разные температуры используются и на разных стадиях процесса. На стадии получения так называемой маточной смеси (по-английски этот термин напоминает по звучанию фамилию знаменитого актера – masterbatch) используются температуры в диапазоне от 100 до 160 ℃. Особого температурного режима, к примеру, требуют компаунды с содержанием диоксида кремния (силики), весьма популярного в наше время компонента шинных смесей. На второй, финальной, стадии смесеобразования, где в состав добавляются компоненты, которым предстоит сработать на стадии вулканизации, используются более низкие температуры – около 90–105 ℃. Иначе этот самый процесс вулканизации может активироваться сам по себе. А до него – согласно технологии – пока еще далеко.

Параллельно резиносмешиванию протекают еще два процесса – каландрирование текстильного полотна, которое будет использовано для производства шин, и экструдирование проволоки для металлокорда (ранее на других заводах он тоже каландрировался, но современные технологии позволяют использовать только экструдирование). Нарезка готовых «полуфабрикатов» происходит сразу с учетом того, для какой шины они готовятся. К примеру, для разных шин она происходит под разным углом.

Текстильный каландр – оборудование для обрезинивания текстильного полотна

Active Multicell Compound II

Завод в Ульяновске – единственный из европейских заводов, который работает с новейшей смесью Active Multicell Compound II. Изначально она использовалась только в Японии. Запатентованная резиновая смесь нового поколения используется для изготовления нешипованных (фрикционных) зимних шин и обеспечивает их долговечность, превосходную управляемость и безопасность.

 

В состав этой смеси входит мелкодисперсный диоксид кремния и нанополимеры, которые способствуют увеличению трения. В результате резина протектора плотно соприкасается с поверхностью льда на дороге, а сила сцепления повышается на большом пятне контакта. Более того, нанотехнологичный полимер в сочетании с силикой делают шину эластичной даже при предельно низких температурах. Еще одна особенность этого компаунда – микропоры, которые позволяют сократить тормозной путь.

 

Работа с Active Multicell Compound II – предмет особой гордости специалистов российского завода. Шины, для которых эта смесь используется, актуальны и популярны не только на российском рынке, но и в странах Скандинавии, куда на экспорт уходит немалая часть такой продукции.

Технологии постоянно развиваются. К примеру, в условиях борьбы за улучшение экологических качеств автомобилей все актуальнее становится снижение массы шины без ущерба ее прочности и износостойкости. Специалисты Bridgestone разрабатывают все более совершенные резиновые смеси для обрезинивания компонентов шин, испытывают и используют новые армирующие материалы.

Оборудование для изготовления боковины

Автомобильная шина только внешне выглядит этакой простой монолитной резиновой штуковиной. На самом деле для ее изготовления нужно 10–15 (а порой и более) различных деталей. Да-да, именно деталей. Причем собственно на резиновые смеси приходится... только половина составляющих. В среднем на легковую шину уходит немногим более 6 кг резины (конечно же, это очень усредненный показатель – все зависит от модели и размера). А вот остальные 50% – это текстиль, металл и другие составляющие.

Как мы уже говорили, на заводе параллельно может изготавливаться большое количество (до 30–40 в день) типоразмеров шин. Но большого «промежуточного» запаса здесь стараются не держать – только оперативный запас для непосредственной работы. Зато на этой стадии происходит еще один этап контроля качества – на этот раз уже готовых, но не собранных в единую шину деталей-полуфабрикатов. Каждая линия оборудована большим количеством сенсоров, проверяющих такие параметры, как толщина, вес, позиции наложения компонентов на полуфабрикатах. Степень автоматизации практически полная, человеческий фактор практически исключен. Но оператор иногда все-таки осуществляет дополнительный контроль.

И вот на следующем этапе необходимые детали собираются в одну конструкцию – так называемую сырую шину, с обработанной изнутри специальными антиадгезионными смазками (чтобы не прилипала «ненужной» стороной в вулканизаторе) поверхностью. Сырой она называется потому, что, для того чтобы стать готовой, шине необходимо пройти таинство вулканизации. Но опять же – это будет несколько позже. А пока в дело вступает еще один предмет гордости ульяновских шинников – автоматизированная система доставки и распределения сырых шин. На всем промежутке от сборки до вулканизации рука человека к такой заготовке не прикасается.

Автоматизированный склад сырых шин

Под потолком завода смонтирована специальная система доставки шин со сборки на промежуточный (буферный) склад, а затем – на вулканизацию. Выглядит немного космически: сверху к шине вдруг протягивается манипулятор от специальной тележки, забирает шину, грузит в эту тележку и увозит. На буферном складе каждой шине автоматически присваивается индивидуальный адрес. Теперь система автоматически отслеживает, когда и от какой вулканизационной установки поступит запрос «мне нужна такая-то заготовка». И снова манипулятор забирает сырую шину, передает другой маленькой тележке под потолком. На каждом отрезке такого пути система несколько раз считывает штрихкоды и проверяет, не сбилась ли шина с верной дороги. Вновь человеческий фактор практически исключен: автоматизация позволяет безошибочно организовать параллельное производство множества типоразмеров.

Итак, тележка подвозит шину к вулканизатору и опускает в специальную корзинку, откуда в нужное время заготовку заберет еще один манипулятор и положит в вулканизатор. Именно здесь шина приобретает свой окончательный вид, а заодно и получает рисунок протектора. За это отвечает специальная пресс-форма – своя для каждой модели и размера.

Жар и лед

Если взглянуть на новенькую, еще не касавшуюся асфальта шину, можно поразиться обилию мелких деталей. Красивый рисунок ламелей, ребрышки-перегородки, тисненые надписи, символы и логотипы, «волоски» литников... Все эти элементы формируются пресс-формами. Но как удается поддерживать чистоту самих пресс-форм? Ведь они находятся в контакте с сырой резиной, которая элементарно липкая. Оказывается, для регулярной очистки пресс-форм используется сухой лед. Причем эффект его использования двойной. Во-первых, частицы льда подаются на пресс-форму под давлением и действуют как своеобразная «пескоструйка», только не повреждающая поверхность, а лишь щадяще очищающая ее. Во-вторых, игра идет на разнице температур и температурных коэффициентов. За счет температурного удара налипающие кусочки резины, нагар отскакивают от поверхности пресс-формы, оставляя ее чистой и готовой к дальнейшему использованию. В результате таких периодических очисток (периоды определяются для каждого случая индивидуально) пресс-форма сохраняет свои качества практически все то время, пока ее рисунок остается актуальным для производства шин.

Процесс вулканизации шин

И вот шина «запечена» в вулканизаторе и готова окончательно. Оборудование позволяет достаточно быстро и гибко перенастраивать вулканизаторы на производство разных моделей и размеров. Нормативы времени разнятся в зависимости от участка производства, но в целом никто не заинтересован затягивать процесс. Наоборот, на заводе гордятся гибкостью своего производства, не забывая напоминать, что «гибкость» – это в принципе один из столпов философии Bridgestone.

А готовые шины попадают... думаю, что вы правильно догадались – снова на контроль качества. Абсолютно вся продукция проходит финальную инспекцию. Большая часть этих проверок снова проходит в полностью автоматическом режиме, в том числе автоматический контроль на машинах однородности и баланса. Как терпеливый пациент, шина проходит даже рентген-контроль, где проверяется на наличие металлических включений и иных дефектов распределения компонентов.

Конвейерная линия участка финальной инспекции

Но есть на этой стадии контроля и участие человека. Причем участие это очень важное, а специалисты, осуществляющие такие проверки, проходят очень длительное обучение и тренинги. Такое участие самых опытных мастеров – традиционная составляющая японского подхода к качеству. Сколь совершенна ни была бы автоматика, но именно за специалистами решающее слово. У них есть определенный процесс – стандартный набор действий, движений, взглядов. Они осматривают каждую шину, и это особый завораживающий процесс, позволяющий уже на финальном этапе найти какой-то ускользнувший дефект.

Но и это еще не всё. Образцы готовой продукции, отбираемые по определенному алгоритму, отправляются в заводскую лабораторию контроля качества. Здесь они проходят дополнительный контроль как неразрушающими (контроль габаритных размеров и проверки площади пятна контакта), так и разрушающими методами. К последним относятся анализ конструкции и распределения компонентов в шине, высокоскоростной тест, тесты на долговечность (износ) и выносливость борта.

Лаборатория контроля качества готовой продукции

А для нешипованных зимних шин, которые изготавливаются с использованием микропористой смеси (помните, мы отдельно говорили о технологии Active Multicell Compound II?), предусмотрен и еще один тестовый цикл – на проверку пористости резины, определение коэффициента вспенивания.

На горяченькое!

Отдельная история – ошиповка шин. Зачастую производители отдают ее на аутсорс специализированным компаниям. В Bridgestone предпочитают устанавливать шипы своими силами. Для некоторых моделей ошиповка вообще происходит, пока шина буквально еще горячая. Это позволяет достичь сохранности резинового слоя в процессе шиповки, а после остывания шип надежно фиксируется в шине. Современные машины для ошиповки считывают лазером положение каждого отверстия, автоматически вставляют шипы в шину и измеряют уровень выступа шипа (технология машинного зрения), который затем также проверяется вручную на каждой шине. 

 

Любопытно, но говоря о процессе шиповки, нельзя не упомянуть об использовании... обычного мыла. Казалось бы, какую роль оно играет в производстве шин? А вот какую! В определенной дозировке, рассчитываемой автоматически, мыльный раствор позволяет шипу плавно войти в отверстие в шине, сохраняет целостность резинового слоя вокруг шипа, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах ошипованной шины. 

 

Точность и комплексность настроек оборудования позволяют применять шипы направленной конструкции. То есть они устанавливаются строго под определенным углом к направлению качения шины. Такие шипы не только обеспечивают лучшее сцепление, но и менее разрушительны для дорожного покрытия.

Если все в порядке – то партия свеженьких шин отправляется уже на основной склад дожидаться отгрузки.

Склад готовой продукции

Адресаты могут быть как российскими, так и зарубежными. Около 20% производимой продукции отправляется на экспорт в страны СНГ, страны Скандинавии, а в ближайшее время этот список пополнится Германией и Польшей.

Но это уже не тот самый «первый километр», а гораздо более дальние маршруты...

На правах рекламы, 16+