röviden
Az autógumik, habár tömörnek tűnnek, valójában számos alkotóelemből állnak össze – többől, mint gondolnánk.
Hosszú folyamat, amíg a nyers kaucsuktól eljutunk a felrakáskész gumiig, szerepe van benne a kémiának, a fizikának, és a mérnöki leleményességnek.
1839-ben Charles Goodyear forradalmasította a gyártást a vulkanizálás feltalálásával, ezzel lehetővé téve, hogy egy jóval stabilabb anyagot kapjunk a gumi alapjául szolgáló nyers kaucsuknál.
Kémiai értelemben a vulkanizálás a nyersgumi láncmolekulái közötti keresztkötések kialakítása hővel, adalékanyagokkal.
Ezzel az eljárással lényegesen rugalmasabbá és strapabíróbbá tehető a kaucsuknedv, ezáltal alkalmassá téve arra, hogy használati tárgyak, jelen esetben gumiabroncs készülhessen belőle.
Az abroncsok gyártásában is fontos szerepe van ennek a folyamatnak, de ne szaladjunk ennyire előre.
Először nézzük meg, hogy milyen anyagok kerülnek felhasználásra, azután pedig vessünk egy pillantást a különböző alkatrészekre és a végső összeállításra.
Az abroncsok legfontosabb összetevőre a kaucsuk, e nélkül nem is igen lehetne guminak nevezni, de ez az összetevő nem minden esetben érkezik természetes forrásból.
A felhasznált kaucsuk lehet:
• Természetes
• Butadién-sztirol kaucsuk
• Butilkaucsuk
• Etilén-propilén kaucsuk
• Butadiénkaucsuk
A felsoroltak közül gumiabroncs gyátrásához napjainkban csak az első kettőt hasznosítják, a többi már nincs használatban, vagy áttolódott más területre.
A korom gumijavító hatását 1904-ben fedezték fel, bár akkoriban még nem volt divatos a fekete abroncs, így csak idővel hódított teret magának, olyannyira, hogy ma már el nem hanyagolható alkotója a keveréknek – azóta is jelen van, mint töltőanyag.
A legfontosabb töltőanyagok:
• Korom
• Kaolin
• Szilícium-dioxid
Ezen kívül sok más egyéb adalékanyag is belekerül a keverékbe, melyből később az abroncs készül.
• A vulkanizálás segédanyagai (kén, gyorsítók, aktiválószerek, késleltetők)
• Öregedésgátlók
• Lágyítók (kőolaj- és kőszén származékok), növényi olajok, gyanták.
• fényelnyelő viaszok
• Kémiai stabilizátorok
• Lebontószerek
• Színezékek
• Ragadásgátlók
• Tapadásfokozók
• Égésgátlók
Valamint olyan anyagok is jelen vannak, melyek nem kapcsolódnak magához a keverékhez, de kiveszik a részüket a terhelésből
• Viszkóz
• Acél
• Poliészter
• Poliamid
Az előbb felsorolt anyagokat keveréssel adják hozzá a nyersanyagul szolgáló kaucsukhoz – van, amit egyben, és van olyan is, melyet a rossz keveredési tulajdonságai miatt csak kis adagokban, de a végeredmény várhatóan ugyanaz lesz.
Az arányokra viszont nagyon alaposan oda kell figyelni, ugyanis az egyik hiánya vagy túltelítettsége miatt a gumi tulajdonságai is megváltoznak.
A keverés alapvetően két lépésben történik:
1. Alapkeverék készítése – itt a puhítást követően hozzáadjuk az adalékanyagokat és a vulkanizálás bizonyos anyagait a kaucsukhoz, figyelve arányra és ütemezésre.
2. Készkeverék készítése – belekerülnek a vulkanizálás hiányzó elemei is a keverékbe.
Az abroncs téglalap keresztmetszetű, jobban mondva lapos elemei, azaz a gumiszalagok, felpréselt szövetek és kordok készülnek így.
Az eljárás lényege, hogy két- vagy több henger közé engedve az anyagokat a kívánt vastagságúvá lehet alakítani, sőt, akár különböző profilok is hengerelhetőek ilyen módon.
Az így készült alkatrészek mind-mind a stabilitást, a használatkor fellépő nyírófeszültség csökkenését, a nyomástűrést, az ellenállóságot javítják.
Bizonyos alkatrészeket, például acél-, műanyag- és szövetkordokat végtelenítve kell felpréselni a végső vulkanizálás előtt.
Ezt úgy lehetséges elérni, hogy a kord két végét ellentétesen, hegyes szögben elvágják, majd szembe fordítva egyesítik, így hozva létre egy végtelen szalagot.
Ennek a terhelhetőség szempontjából van szerepe, ugyanis egy merőlegesen, derékszögben végtelenített kord jóval sérülékenyebb.
A gumiabroncsok peremében egy szívós acélhuzalból készült karika található, hogy kellő szilárdságot és merevséget biztosítson neki.
Készülhet pászmaszerűen, egy központi és több párhuzamosan futó huzalból, vagy egy huzal több soron való felcsévélésével.
Gumival extrudálással vonják be és végtelenítik a karikát, ami azt jelenti, hogy több dobról folyamatosan adagolják a huzalokat, amik a megfelelő helyükre kerülve egy extruder-fejbe futnak be.
Ez vékony képlékeny gumiréteggel vonja be a huzalokat, és az így keletkezett, vastagabb egységet egy újabb, a végleges átmérőnek megfelelő dobra csévélik.
Itt, ha megvan az átmérő, a metszéspontnál elvágják a huzalpászmát, a két végét meleg vágással és illesztéssel egyesítik és kész a huzalkarika, kezdődhet a következő gyártása.
A különböző profillal rendelkező alkatrészek (szalagok, tömítések, peremek) extrudálással készülnek.
Ez annyit tesz, hogy egy csigás adagolással működő gépezet a beletáplált nyersgumit egyenletesen adagolva, egy profilnyíláson áttolva folyamatos terméket hoz létre, melyet darabolni és végteleníteni kell.
Az abroncs jó pár alkatrésze készül így, de például a más területeken használt különböző tömítő szalagok előállítása is így történik.
A vulkanizálás a gumiabroncsgyártás befejező mozzanata, ennek során kapja meg végső formáját és szilárdságát.
Az eljárás abból áll, hogy a már összepréselt alkatrészeket egy erre kialakított szerszámba helyezik a vulkanizáló gépben, majd hővel és nyomással lényegében egységesítik.
A hőre és a nyomásra a gumi molekuláris szerkezetének átalakulása miatt van szükség, e nélkül nem történnének meg azok a kémiai és fizikai változások, amelyek stabillá és használhatóvá teszik a végterméket.
A folyamat általában körülbelül 150°C-on történik, ettől nemigen lehet sokkal eltérni.
Tíz fok csökkenés vagy emelkedés a kétszeresére növeli, illetve megfelezi a vulkanizálási időt.
A sokkal magasabb hőmérséklet annyira felgyorsítaná a folyamatot, hogy a gumi egyszerűen tönkremenne, 100°C alatt pedig egyszerűen nem indul be a folyamat.
További előnye még az eljárásnak, hogy az így képlékennyé váló gumi nem csak, hogy egységessé válik, kvázi összeolvad, hanem a szerkezetében elhelyezett szövet mikroszálai közé is befolyik, valamint az esetlegesen kialakuló légzárványokat is megszünteti, vagy minimalizálja – így tömörebb lesz az anyag.
Egy személygépjármű abroncsának vulkanizálása körülbelül 10 percet, míg egy több méter átmérőjű ipari gép gumijáé 1-2 napot is igénybe vehet, tehát a folyamat sebessége a mérettel arányos.
Időnkénti megfelelő szúrópróbaszerű ellenőrzés nélkül a kész abroncsok forgalmazása lehetetlen, hiszen egy selejtes gumi akár életekbe is kerülhet.
A roncsolásmentes ellenőrzési formák:
• vizsgálat szabad szemmel
• ultrahangos vizsgálat
• röntgensugaras vizsgálat
• egyensúlyi
• uniformitás (egyformasági vizsgálat, eltérések keresése)
Az ellenőrzések általában igen szigorúak, tekintve, hogy testi épség és élet forog kockán, tehát ha gyanús eltérést, repedést, dudort, elváltozást észlelnek, akkor a termék semmiképpen nem kerülhet kereskedelmi forgalomba; ha a hiba nagyobb mennyiségben fordul elő, akkor pedig valószínű, hogy a gyártással vagy a nyersanyaggal van probléma.