Шины. Некоторые проблемы эксплутации и производства - Ильясов Р.С.
ISBN 5-7882-0140-3
Скачать (прямая ссылка):
395
см3/кВт ч. Еще одним плюсом в пользу сетчатых полиуретанов, как наиболее перспективного материала для изготовления покрышек, является уникальное сочетание хорошей эластичности по отскоку с высокой твердостью. Существуют марки сетчатых полиуретанов, имеющих эластичность по отскоку в 40% при твердости по ШоруА 90 единиц. Морозостойкость сетчатых полиуретанов сильно зависит от природы полиэфира и диизоцианата. Наиболее низкую температуру стеклования имеют полиуретаны на основе простых полиэфиров (например, поли-окситетраметиленгликоля) и алифатических диизоцианатов (например, гексаметилендиизоцианата).
Очень большую роль в комплексе свойств полиуретанов играет развитое физическое внутри- и межмолекулярное взаимодействие. Поэтому окончательный уровень показателей резины из полиуретана достигается примерно после истечения двух недель после синтеза. Плотность физических поперечных связей может превосходить плотность химических узлов сетки в 3-5 раз, а энергия активации разрушения отдельных типов физических связей (рис. 53) сопоставима с энергией ковалентных связей.
\ \ t
М-И ф N-H_ М-И
0 = С 0= С '0= С.
\ \ \
N-H N-H N-H
* \ \
Рис.53. Картина возникновения водородных связей в поли-эфируретанмочевинах
396
Наиболее прочные физические связи возникают при использовании ароматических диизоцианатов. В этом случае энергия водородного связывания может доходить в случае полиэфи-руретанмочевин до 50-100 кДж/моль.
Из вышеприведенного материала следует, что специалист шинного производства, не меняя принципиально технологию получения сетчатого полиуретана, может в очень широких пределах менять комплекс технических свойств резин, варьируя химическим составом и стехиометрией реакционной системы. Так, протектор покрышки должен быть изготовлен из полиуретана, обладающего наибольшей износостойкостью, эластичностью, сопротивлением раздиру и многократной деформации. Слой полиуретана под протектором должен иметь наилучшую демпфирующую способность, высокую адгезию к армирующему материалу. Борт покрышки должен отличаться высокой твердостью и т. д.
Необходимо отметить и некоторые недостатки полиуретанов, сдерживающих их применение для изготовления шин, а именно: низкий коэффициент трения и высокое теплообразование. Неслучайно, что западные производители пока ограничиваются производством шин из полиуретанов в основном для внутризаводского тихоходного транспорта. Надо сказать, что эти недостатки вполне устранимы и принципиальных ограничений на использование полиуретанов в производстве шин не существует.
В заключении данного раздела необходимо отметить ученых, внесших большой вклад в химию, физико-химию и технологию полиуретанов [411-418]. Отечественные ученые более 25 лет назад начали разрабатывать технологию получения шин из полиуретанов. Особенно много сделал в этом направлении Третьяков [418]. К сожалению, приходится лишний раз констатировать консерватизм отечественной промышленности по от-
397
ношению к внедрению принципиально новых технологий. Тем не менее работы продолжаются и недавно [419], в рамках сотрудничества с НИИ ШПом,американская исследовательская компания «Смизерс» провела испытания литьевых уретановых шин, изготовленных в России для зимних условий эксплуатации. Шины были изготовлены из полиуретана и не имели протектора из обычной резины. Испытания двенадцати пневматических шин размера 165R13 проводились по американскому стандарту N109. Эксплуатационные свойства полиуретановых литьевых шин оказались на уровне импортных покрышек, и характеристики при скоростях до 196 км/ч превзошли все ожидания. Отмечена необходимость доработки предложенных шин для достижения лучшего сцепления шин с дорогой на ледяной поверхности.
В 1997 году фирма «Компаундинг Ингридиентс» (Великобритания) [420] сообщила о своих четырехлетних работах в области восстановления грузовых шин с полиуретановым протектором.
Разработанная система восстановления состоит из литого полиуретанового протектора и специального однокомпонентного полиуретанового адгезива, который обеспечивает высокую прочность связи при вулканизации с каркасами шин. Вначале методом литьевой технологии получают отдельно полиуретановый протектор, затем на него наносят патентованный адгезив «Tire bond», после чего накладывают протектор на каркас грузовой шины, подготовленный обычным способом с использованием традиционного клея для повышения адгезионной клейкости. Сборку осуществляют на обычном станке, затем шину помещают в вакуумную камеру и вулканизуют в автоклаве при температуре 120 °С в течении 2-х часов. В приведенной ниже таблице 4.13 представлены эксплуатационные свойства предварительно вулканизованного протектора.
398
Таблица 4.13
Типичные физико-механические свойства вулканизованного
эластомера.
Свойства Показатели Метод испытания
Твердость по Шору, А 65 ASTM D 2240
Эластичность по отскоку, % 40 ASTM D 2632
Напряжение при удлинении; МПа
- 100% 2,5 ASTMD412
- 300% 5,0 ASTMD412
Прочность при растяжении, МПа 35,0 ASTMD412
Относительное удлинение, % 550 ASTMD412
