Покрышки играют важную роль в управляемости и безопасности автомобиля, однако с возрастом они теряют свои качества и должны меняться на новые. Поэтому каждый водитель должен уметь определять возраст шин и производить их своевременную замену. О том, почему необходимо менять старые покрышки, как определять их возраст и время замены, читайте в данной статье.

Стандарты на срок службы автомобильных шин

Покрышки — один из немногих компонентов автомобиля, который не только подвергается износу во время эксплуатации, но и подвержен естественному старению. Поэтому замена покрышек производится не только в связи с их критическим износом или повреждениями, но и при сроках эксплуатации, превышающих допустимые. Слишком старые покрышки теряют свои качества, эластичность и прочность, а поэтому становятся слишком опасными для автомобиля.

На сегодняшний день в России сложилась противоречивая ситуация со сроками эксплуатации шин. С одной стороны, законодательно в нашей стране установлен так называемый гарантийный срок службы (срок эксплуатации) автомобильных покрышек, равный 5 годам со дня их производства. В течение данного срока покрышка должна обеспечивать заявленные эксплуатационные характеристики, при этом производитель в течение всего срока эксплуатации несет ответственность за свое изделие. Срок 5 лет устанавливается двумя стандартами — ГОСТ 4754-97 и 5513-97.

С другой стороны, в западных странах таких законов нет, и производители автомобильных шин заявляют о том, что срок эксплуатации их изделий достигает 10 лет. При этом в мире и в России не существует и законодательных актов, которые обязывали бы водителей и владельцев транспортных средств производить обязательную замену покрышек при истечении гарантийного срока эксплуатации. Хотя в российских ПДД есть норма об остаточной высоте протектора, и, как показывает практика, износ покрышек обычно происходит быстрее, чем истекает срок их службы.

Также существует и такое понятие, как срок хранения автомобильных шин, однако российское законодательство не устанавливает границ этого срока. Поэтому производители и продавцы обычно опираются на гарантийный срок службы, и говорят, что покрышка при соблюдении правильных условий может пролежать 5 лет, и после этого использоваться, как новая. Однако в ряде стран Европы и Азии максимальным сроком хранения считается 3 года, и по истечении этого срока покрышка уже не может считаться новой.

Итак, сколько же можно эксплуатировать покрышки , установленные на автомобиле? Пять, десять лет или больше? Ведь все указанные цифры — рекомендованные, но никто не обязывает водителя заменять покрышки, даже и через пятнадцать лет, главное, чтобы они были не изношены. Однако сами производители рекомендуют заменять покрышки возрастом 10 лет, а в большинстве случаев покрышки приходят в негодность через 6-8 лет эксплуатации.

С чем связаны указанные сроки эксплуатации и хранения автомобильных шин? Все дело в самой резине, из которой производятся покрышки — данный материал при всех своих преимуществах подвержен естественному старению, которое ведет к потере основных качеств. В результате старения резина может терять эластичность и прочность, в ней появляются микроскопические разрушения, со временем переходящие в заметные трещины, и т.д.

Старение покрышек — процесс, в первую очередь, химический. Под воздействием света, перепада температур, содержащихся в воздухе газов, масел и других веществ молекулы эластомера, составляющие резину, разрушаются, также разрушаются связи между этими молекулами — все это ведет к потере эластичности и прочности резины. В результате старения резины покрышки хуже противостоят износу, они буквально рассыпаются и уже не могут обеспечить необходимые эксплуатационные характеристики.

Именно из-за процессов старения резины производители и отечественный ГОСТ устанавливают гарантийный срок эксплуатации покрышек. Отечественный стандарт устанавливает срок, по истечении которого старение резины еще не оказывает негативного эффекта, а производители покрышек устанавливают реальный срок службы, при котором старение уже заметно. Поэтому стоит с большой осторожностью относиться к покрышкам возрастом свыше 6-8 лет, а покрышки, отметившие 10-летний «юбилей», необходимо менять в обязательном порядке.

Чтобы заменить покрышку, нужно определить ее возраст — сделать это довольно просто.

Способы проверки возраста шин

На автомобильных покрышках , как и на любом другом товаре, обязательно указывается дата производства — именно по этой дате можно судить о возрасте покупаемых или установленных на автомобиле шин. На сегодняшний день маркировка даты производства шин производится согласно утвержденному в 2000 году Министерством транспорта США (U.S. Department Of Transportation) стандарту.

На любой покрышке есть овал-опрессовка, перед которым расположена аббревиатура DOT и цифробуквенный индекс. В овале также выпрессованы цифры и буквы — именно они и говорят о дате производства шины. Точнее — дата зашифрована в последних четырех цифрах, которые означают следующее:

• Первые две цифры — неделя года;
• Последние две цифры — год.

Так, если в овал-опрессовке последние четыре цифры 4908, то шина была произведена на 48-й неделе 2008 года. По российским стандартам такая покрышка уже исчерпала свой ресурс, да и по мировым стандартам ее уже стоит заменить.

Однако на покрышках можно встретить и иные обозначения времени производства. В частности, в овал-опрессовке может быть не четыре, а три цифры, а также присутствует небольшой треугольник — это значит, что данная шина была произведена в период с 1990 по 2000 год. Понятно, что сейчас такие покрышки применять уже нельзя, даже если они были на хранении или установлены на автомобиле, который много лет простоял в гараже.

Таким образом, для определения возраста покрышки достаточно одного взгляда. Однако это знают далеко не все автовладельцы, чем пользуются нечестные продавцы, выдающие старые покрышки за новые. Поэтому при покупке резины нужно быть внимательным и обязательно проверять дату производства.

Определяем время, когда нужно заменить шины

Когда наступает момент замены шин? Есть несколько случаев, когда обязательно нужно покупать новые покрышки:

• Возраст 10 лет и более — даже если эта шина внешне выглядит хорошо, в ней нет видимых повреждений и износ ее невелик, ее стоит снять и отправить на утилизацию;
• Возраст шины 6-8 лет, при этом ее износ приближается к критическому;
• Критический или неравномерный износ, крупные проколы и разрывы независимо от возраста покрышки.

Как показывает практика, шины , особенно в России с ее дорожными особенностями, редко «доживают» до десятилетнего возраста. Поэтому замена покрышек чаще всего производится по причине их износа или повреждений. Однако в нашей стране в продажу нередко поступают не совсем новые покрышки, поэтому каждый водитель должен уметь определять их возраст — только в этом случае можно обезопасить себя и свой автомобиль.

Другие статьи

30 Апреля

Майские праздники — это первые по-настоящему теплые выходные, которые можно с пользой провести на природе в кругу семьи и близких друзей! Сделать досуг на свежем воздухе максимально комфортным поможет ассортимент продукции интернет-магазина AvtoALL.

29 Апреля

Трудно найти ребенка, которому не нравились бы активные игры на улице, и каждый ребенок с самого мечтает об одной вещи — велосипеде. Выбор детских велосипедов — ответственная задача, от решения которой зависит радость и здоровье ребенка. Типы, особенности и выбор детского велосипеда — тема этой статьи.

28 Апреля

Теплое время года, особенно весна и лето — это сезон велосипедов, прогулок на природе и семейного отдыха. Но велосипед будет комфортным и принесет удовольствие только в том случае, если он подобран правильно. О выборе и особенностях покупки велосипеда для взрослых (мужчин и женщин) читайте в статье.

4 Апреля

Шведский инструмент Husqvarna известен во всем мире, он является символом настоящего качества и надежности. Среди прочего под этим брендом выпускаются и бензопилы — все о пилах Husqvarna, их актуальном модельном ряду, особенностях и характеристиках, а также о вопросе выбора читайте в данной статье.

11 Февраля

Отопители и предпусковые подогреватели немецкой компании Eberspächer — известные во всем мире устройства, повышающие комфорт и безопасность зимней эксплуатации техники. О продукции данного бренда, ее типах и основных характеристиках, а также о подборе отопителей и подогревателей — читайте в статье.

13 Декабря 2018

Многие взрослые не любят зиму, считая ее холодным, депрессивным временем года. Однако дети совсем другого мнения. Для них зима — это возможность поваляться в снегу, покататься на горках, т.е. весело провести время. И одним из лучших помощников для детей в их нескучном времяпровождении - это, например, всевозможные санки. Ассортимент рынка детских санок очень обширен. Рассмотрим некоторые виды из них.

1 Ноября 2018

Редкие строительные и ремонтные работы обходятся без применения простого ударного инструмента — молотка. Но чтобы выполнить работу качественно и быстро, нужно грамотно подобрать инструмент — именно о выборе молотков, их существующих типах, характеристиках и применяемости пойдет рассказ в этой статье.

Московский Авиационный Институт

(Технический Университет)

Кафедра материаловедения

Курсовая работа

по материаловедению

на тему:

"Резины, стойкие к старению"

Проверил: Вишневский Г.Е.

Выполнил: Павлюк Д.В.

Введение

Атмосферное старение резин

Защита резин от атмосферного старения

Изменение механических свойств резин при термическом старении

Термическое старение резин при сжатии

Защита резин от радиационного старения

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ.

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) каучука и серы с различными добавками.

Резина отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку - главному исходному материалу резины. Для резиновых материалов характерна высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.

По условиям эксплуатации к резине предъявляются раз­личные требования. Резиновая обкладка транспортерных лент, пе­редающих руду или каменный уголь, при низкой температуре должна быть морозостойкой и хорошо противостоять истиранию;

резиновая камера в рукавах для нефтепродуктов должна быть стойкой к набуханию; резиновая обкладка железнодорожных ци­стерн для перевозки соляной кислоты-стойкой к ее химическому действию и т. д.

Особые требования предъявляются к резиновым изделиям, при­меняемым в самолетах, в конструкциях которых имеются сотни разнообразных резиновых деталей. Такие изделия, наряду с ком­пактностью и малым весом, должны быть эластичны и прочны. Очень важно сохранение деталями их свойств в широких пределах температур и в ряде случаев при воздействии различных жидких и газовых сред. При полете со скоростью 3600 км/ч даже на высоте 5000 м температура нагрева обшивки доходит до +400 °С; детали же находящиеся в узлах двигателей, должны сохранять свои свой­ства при температуре, доходящей до +500 ˚С. В то же время ряд деталей подвергается воздействию температур порядка минус 60 °С и ниже. Поскольку габариты деталей самолетов оставаться практически постоянными в продолжение всего срока службы, малые остаточные деформации сжатия являются необхо­димым качеством таких резин. Еще большие требования предъ­являются к резинам для ракетостроения.

Наряду с широко применяемыми в резиновом производстве каучуками об­щего назначения - натуральным (НК) и бутадиен-стирольными (СКС-ЗОА, СКС-30, СКМС-30 и др.) используются и специальные:

хлоропреновые каучуки (А, Б, С, НТ), бутадиен-нитрильные (СКН-18, СКН-26, СКН-40, СКН-40Т), бутилкаучук, химически стойкие фторкаучуки (СКФ-32-12, СКФ-62-13), теплостойкие кремнийорганические полимеры (СКТ). Осваиваются стереорегулярные каучуки: полибутадиеновый (СКД) и изопреновые (СКИ). Ведутся поиски новых каучуков на основе соединений, содержащих бор, фосфор, азот и другие элементы.

Резина как конструкционный материал в ряде ее свойств суще­ственно отлична от металлов и других материалов. Важнейшая особенность ее состоит в способности к перенесению под действием внешней нагрузки значительных деформаций без разрушения. К ос­новным особенностям резины также относятся: малые величины модулей при сдвиге, растяжении и сжатии; большое влияние дли­тельности действия приложенной нагрузки и температурного фак­тора на зависимость напряжение-деформация; практически по­стоянный объем при деформации; почти полная обратимость де­формации; значительные механические потери при циклических деформациях.

Вулканизаты мягкой резины под влиянием ряда складских или эксплуатационных факторов, действующих изолированно или чаще комплексно, изменяют свои технически ценные свойства. Измене­ние сводится к снижению эластичности и прочности, к появлению затвердения, хрупкости, трещин, изменению окраски, увеличению газопроницаемости, т. е. к большей или меньшей потере изделиями их технической ценности. Влияние кислорода воздуха, и в особен­ности озона, ведет к старению и утомлению резины. Этому способствуют: тепло и свет, напряжения, возникающие при динамическом или статическом нагружении, включая и нерациональное складирование, влияние агрессивных сред или каталитическое действие солей металлов.

Низкие температуры ведут к снижению эластичности резины, к повышению ее хрупкости. Эти изменения углубляются с длитель­ностью охлаждения. Однако с возвращением к нормальным температурам первоначальные свойства восстанавливаются. Влияние размеров и особенностей формы изделия в резине сказывается зна­чительно больше, чем в других конструкционных материалах. Ста­билизация в резине ее технически ценных свойств, борьба с явле­ниями старения, утомления и замерзания представляют в настоя­щее время одну из важных задач современной технологии резины.

АТМОСФЕРНОЕ СТАРЕНИЕ И ЗАЩИТА РЕЗИН

Проблема увеличения долговечности резиновых изделий непос­редственно связана с повышением сопротивления резни различным видам старения. Одним из наиболее распространенных и разруши­тельных видов старения является атмосферное старение резин кото­рому подвержены практически все изделия, контактирующие при эксплуатации или хранении с воздухом.

Атмосферное старение представляет собой комплекс физических и химических превращений резни, протекающих под воздействием атмосферного озона и кислорода, солнечной радиации и тепла.

Изменение физико-механических свойств резин

В атмосферных условиях так же, как и при тепловом старении, резины постепенно теряют свои эластические свойства независимо от того, находятся ли они в напряженном или ненапряженном состоя­нии. Особенно интенсивно старятся резины на основе НК со светлы­ми наполнителями. Быстро (через 1-2 года) наступает заметное изменение свойств у резин из бутаднен-ннтрильного, бутадиенстирнльного каучуков и из наирита. Наиболее стойкими являют­ся резины на основе СКФ-26, СКЭП, СКТВ и бутилкаучука.

Существенно влияет на скорость изменения свойств резин в атмос­ферных условиях солнечная радиация, ускоряя в некоторых случаях процесс в пять и более раз.

В саженаполненных резинах такая разница в скорости старения является в первую очередь результатом сильного нагревания поверх­ности резин под действием прямых солнечных лучей. Поскольку тем­пература оказывается важнейшим параметром, влияющим на все протекающие процессы, представлялось необходимым создать на­дежный метод ее экспериментального определения.

Исследование температуры резин на открытом воздухе показало, что суточное изменение ее, так же как и изменение температуры воздуха (при отсутствии облачности), приближенно описывается синусоидальными кривыми. Перегрев по сравнению с воздухом (при температуре воздуха 26 °С) достигает 22 °С у черной и 13 ° С у белой резины.

Ход изменения температуры резины в течение суток следует за ходом изменения величины солнечной радиации, и перегрев резины является функцией последней. Наряду, с этим перегрев зависит от теплообмена между резиной и воздухом. Это позволяет, исходя из потока солнечной радиации и используя уравнение теплообмена для системы плоская пластина - газ, определять температуру поверх­ности резин расчетным путем. В частности, зная абсолютные макси­мумы температуры в разных географических точках, можно рассчи­тать максимальную температуру, до которой в этих местах будет нагреваться поверхность резины. Для Москвы эта температура рав­на 60 °С (абсолютная максимальная 37 °С), для Ташкента 81 °С (абсо­лютная максимальная 45°С).

Повышение температуры поверхности резины даже на 20-25 °С может вызвать резкое изменение скорости старения. Таким образом, этот параметр необходимо принимать во внимание при оценке сроков старения резин в атмосферных условиях.

Определение температуры резин, находящихся на воздухе под различными светофильтрами, показало, что нагрев резины происхо­дит практически полностью за счет инфракрасной части солнечной радиации, оказывающей решающее влияние на скорость старения саженаполненных резин. Так, за 140 суток экспозиции резин из НК в г. Батуми сопротивление разрыву падает в среднем (в %): на открытом воздухе - на 34, под фильтром, пропускающим 70% инфра­красных и не пропускающим ультрафиолетовых лучей,-на 32, под фильтром, пропускающим 40% инфракрасных лучей, а также не­большое количество ультрафиолетовых,- на 24, под фольгой - на 20.

На основании изложенного можно заключить, что изменение физико-механических свойств ре­зин в условиях атмосферного ста­рения обусловлено главным обра­зом процессом теплового старения, протекающим под действием тепла и атмосферного кислорода. В соответствии с этим эффективное снижение скорости изменения фи­зико-механических свойств резин при атмосферном старении также, как и при тепловом старении, может быть достигнуто с помощью противостарителей главным обра­зом у резин на основе НК.

Изменение физико-механичес­ких свойств резин в атмосферных условиях может оказывать влияние на долговечность резиновых изделий в случае их длительного пребывания на воздухе в ненапря­женном состоянии или при достаточно малых напряжениях. Сущест­вен этот процесс также для деформированных резин, хорошо защи­щенных от действия озона или изготовленных из озоностойких каучуков, длительно эксплуатирующихся на воздухе.

Изменение поверхности резин

В атмосферных условиях значительные изменения претерпевает поверхность резин, и в первую очередь поверхность светлых резин из НК. Помимо сравнительно быстрого изменения цвета поверхност­ный слой сначала размягчается, а затем постепенно становится жест­ким и приобретает вид тисненой кожи. Одновременно поверхность покрывается сеткой трещин.

Процесс разрушения поверхности протекает главным образом под влиянием фотохимических реакций, вызываемых действием ультрафиолетовых лучей. Это доказывается, в частности, сравнением изменения поверхности резин в атмосферных условиях под разными светофильтрами: при отсутствии УФ лучей (отрезаются лучи с λ < < 0,39 мк) изменение поверхности оказывается несравненно мень­шим, чем под действием лучей с длинами волн до 0,32 мк.

Такое явление характерно для резин со светлыми наполнителями, потому что последние (окиси цинка, титана, магния, литопон и др.) в отличие от углеродных саж способны поглощать УФ лучи и являют­ся вследствие этого сенсибилизаторами химических реакции в резине.

Растрескивание и разрушение резин

Растрескивание резин в атмосферных условиях протекает с отно­сительно большой скоростью и является вследствие этого наиболее опасным видом старения.

Основным условием образования трещин на резине является одно­временное воздействие на нее озона и растягивающих усилий. Прак­тически такие условия в той или иной степени создаются при эксплу­атации почти всех резиновых изделий. Согласно современным пред­ставлениям, образование зародышевых озонных трещин на поверх­ности резин связывается или с одновременным разрывом под действи­ем озона нескольких ориентированных в одном направлении макро­молекул, или с разрывом структурированной хрупкой пленки озонида под влиянием напряжений. Проникновение озона в глубь микро­трещин ведет к дальнейшему их разрастанию и разрыву резин.

Исследование кинетики растрескивания резин на открытом воз­духе при постоянной деформации растяжения (интенсивность рас­трескивания оценивалась в условных единицах по девятибалльной системе) показывает, что различные резины отличаются между собой не только по времени появления видимых трещин τ у и време­ни разрыва τ р, но и по отношению скоростей процессов образования и разрастания трещин.

Важнейшими факторами, определяющими атмосферостойкость резин, а также весь ход процесса растрескивания, являются:

 реакционная способность резин по отношению к озону;

 величина растягивающих напряжений;

 воздействие солнечной радиации.

Защита резин от растрескивания

Для предохранения резин от растрескивания применяются два вида защитных средств: антиозонанты и воски.

В отличие от анткоксидантов, оказывающих умеренное защитное действие на тепловое старение резин, эффективность влияния антиозонантов и восков на озонное старение весьма велика.

Антиозонанты.

К числу типичных и наиболее эффективных антиозонантов относятся соединения класса N,N"-замещенных-n-фени-лендиамина и производных дигидрохинолина. Защита от действия озона осуществляется также некоторыми дитиокарбаматами, произ­водными мочевины и тиомочевины, n-алкокси-N-алкиланилином и др.

Механизм действия антиозонантов в последние годы привлекает внимание многих ученых. В результате исследования влияния анти­озонантов на кинетические закономерности озонирования и растрескивания каучуков и резин. сложилось несколько разных представлений по этому вопросу.

Широко обсуждается образование сплошного защитного слоя на поверхности резин за счет мигрирующего антиозонанта, продуктов его реакции с озоном и продуктов реакции озона с каучуком, в которой участвует антиозонант.

Предполагается, что последний тип реакций приводит или к устра­нению разрыва макромолекул, или к сшиванию их обрывков.

Образование поверхностного слоя антиозонанта или продуктов его взаимодействия с озоном, обеспечивающего эффективную защи­ту резин, можно ожидать лишь в случае, если они находятся в смолообразном состоянии и могут создавать при миграции сплошной равномерный слой. Действительно, согласно опытам, озоностойкость резины из НК, содержащей кристаллический антиозонант N-фенил-N"-изопропил-n-фенилендиамин (ФПФД), в ряде случаев оказывает­ся до начала миграции антиозонанта на поверхность даже несколько выше, чем после образования слоя выцветшего ФПФД. Это связано, по-видимому, с тем, что, хотя отдельные кристаллические образования антиозонанта и могут оказывать некоторое защитное действий на резины, в промежутках между такими образованиями на резине должны появляться «слабые» места, обусловленные обедне­нием поверхностного слоя резины антиозонантом за счет его выцве­тания и отсутствием чисто механической защиты за счет кристаллов антиозонанта.

Решающее значение миграции антиозонантов кристаллической структуры на поверхность с точки зрения эффективности их защит­ного действия может быть поставлено под сомнение, так как защит­ное действие антиозонантов обычно проявляется уже при дозиров­ках, не превышающих предела их растворимости в резине. Так, N-фенил-.N"-изопропил-n-фенилендиамин является эффективным в ре­зинах из НК и других неполярных каучуков при концентрации 1- 2 вес. ч. на каучук. Вероятно, основную роль в защите резин играет антиозонант, растворенный в поверхностном слое резины.

Механизм защитного дейст­вия, основанный на сшивании обрывков макромолекул или на устранении их распада, пред­ставляется вероятным, однако требует дальнейших экспери­ментальных подтверждений.

Весьма распространенной является концепция, согласно которой антиозонанты на по­верхности резин связывают озон, препятствуя его взаимо­действию с резиной.

Проведенные нами исследо­вания действия антиозонантов на реакцию каучука с озоном (в растворе ССl4) показали, что антиозонанты не влияют на характер кинетической кривой озонирования каучука и прак­тически не изменяют энергии активации процесса. В присутствии антиозонанта уве­личивается лишь общее количе­ство поглощенного озона. Однако, как следует из данных о накопле­нии кислородсодержащих групп, скорость реакции самого каучука с озоном при этом снижается. Одновременно снижается также скорость деструкции макромолекул. В этих условиях происходит одновременное озонирование каучука и антиозонанта.

Исследования кинетики озонирования самого антиозонанта (в рас­творе) показало, что энергия активации этой реакции для ФПФД несколько выше, чем для каучука (1,4 ккал/моль), и скорость взаи­модействия этого антиозонанта с озоном во всей интересующей облас­ти температур превышает скорость озонирования каучука (при весо­вом соотношении каучука и антиозонанта 100: 5).

Все это дает основание полагать, что реакция антиозонанта с озо­ном на поверхности резин играет определенную роль в защите резин от озонного старения. Однако скорость реакции для разных антиозонантов не коррелируется с их эффективностью при растрескивании резин, поэтому процесс не является определяющим в защитном действии разных соединений.

Изложенное позволяет заключить, что в настоящее время нет общепризнанной и в достаточной мере обоснованной точки зрения на механизм действия антиозонантов. Этот вопрос требует серьезно­го изучения. Однако этот механизм, надо полагать, различен для разных типов соединений, и, вероятно, один тип антиозонантов дей­ствует не по одному, а по разным механизмам.

Защитное действие антиозонантов растет с увеличением их концентрации. Однако практически применение антиозонантов в кон­центрациях, значительно превышающих предел их растворимости, не представляется возможным, поэтому используются комбинации, состоящие из. двух антиозонантов преимущественно разной химичес­кой структуры. Наиболее эффективные системы антиозонантов, состо­ящие из ФПФД, параоксинеозона (ПОН), ацетонанила и ряда других.продуктов, увеличивают τ u в атмосферных условиях в несколько раз.

Воски.

Некоторые смеси углеводородов парафинового, изопарафинового и нафтенового ряда, представляющие собой продукты, по свойствам подобные воскам, осуществляют физическую защиту резин от атмосферного старения. Оптимальными защитными свойствами обладают воски с длиной молекулярной цепи в 20-50 углеродных атомов. Эффективны воски в основном только в статически напря­женных резинах. Защитное действие восков основано на их способ­ности образовывать на поверхности резин сплошную пленку, пре­пятствующую взаимодействию резины с озоном. Сущность явления образования пленки сводится к следующему: при охлаждении резин после процесса вулканизации введенный в резиновую смесь воск об­разует в резине пересыщенный раствор, из которого в дальнейшем происходит его кристаллизация. Кристаллизация вещества из пересыщенного раствора в полимере может осуществляться как в объеме, так и на его поверхности («выцветание»). Последнее приводит к обра­зованию защитной пленки.

Эффективность защитного действия восков связана в первую очередь с озонопроницаемостью этой пленки, определяемой толщи­ной пленки и основными физико-химическими характеристиками воска. Наряду с этим эффективность воска в большой степени зави­сит от температуры эксплуатации резин; обычно с повы­шением температуры эксплуатации защитное действие воска ухуд­шается. Чем выше температура плавления воска (в определен­ных пределах), тем в большем интервале температур при прочих равных условиях он может работать. При повышении температуры эксплуатации резин необходимо применение восков с более высокой температурой плавления. Имеются данные, свидетельствующие о том, что эффективная защита осуществляется при условии, если температура эксплуатации резин на 15-20 °С ниже температуры плавления воска. Эта величина уменьшается при повышении дози­ровок воска и применении смешанных восков.

С учетом того, что температура плавления не может служить однозначной характеристикой специфического воскообразного состо­яния вещества с широким температурным интервалом размягчения, были предложены новые характеристики восков-температура начала и температура полного размягчения, определяющиеся при изучении термомеханических свойств восков. Использование этих параметров позволило установить, что в отличие от вышеуказанного, по данным ускоренных лабораторных испытаний, защитное действие ряда восков с увеличением температуры (от 25 до 57 °С) возрастает.

Зависимость эффективности защитного действия ряда восков от их дозировки при атмосферном старении статически напряженных резин описывается или кривой насыщения, или экстремальной кри­вой.

Предел эффективной концентрации воска связан, по-видимому, с большой степенью пересыщения раствора воска в резине, способствующей интен­сивной кристаллизации воска в объеме, что может оказывать лишь отрицательное влияние на однородность и, следовательно, на стойкость резин к атмос­ферному растрескиванию. С учетом данных об эффективно­сти защитных восков, а также их отрицательного влияния на ряд технологических свойств резин рекомендуется применять воски в количествах, не превы­шающих трех весовых частей. Наибольший эффект зашиты резин достигается совместным применением антиозонантов и восков, причем действие таких компози­ций больше аддитивного действия обоих компонентов. Это можно объяснить тем, что при наличии пленки воска на поверхности рези­ны антиозонант диффундирует в нее при любом содержании его в в резине. Количество перешедшего в пленку антиозонанта будет определяться законом распределения. Расчет показывает, что при введении в резину 2 вес. ч. ФПФД (меньше предела растворимости) содержание его в мономолекулярном поверхностном слое резины бу­дет на два порядка меньше, чем в образовавшейся на резине пленке воска толщиной 10 мк (растворимость этого антиозонанта в парафине около 0,1 %). Таким образом, воск способствует резкому увеличению содержания на поверхности резины антиозонанта, равномерно рас­пределенного в сплошной пленке.

Особенности старения резин в тропиках

Основными особенностями тропического климата, характерного для низких географических широт (от 0 до 30°), являются:

высокий общий уровень солнечной радиации, мало изменяющий­ся в течение года. Большое количество прямой солнечной радиации и большое содержание ультрафиолетовых лучей в солнечном спектре; более высокая по сравнению с другими климатическими зонами среднегодовая температура. Особенно характерно большое колебание суточных температур. В связи с этим в сухих тропиках наблюдается и более высокая среднемаксимальная годовая темпера­тура (средняя из максимальных температур в каждом месяце); высокое значение относительной влажности (во влажных тропи­ках), что играет роль главным образом для резин из полярных каучуков. Следствием высокой влажности является наличие различных микроорганизмов, вызывающих в некоторых случаях появление пле­сени на резинах.

Хотя концентрация озона в тропиках меньше, чем в других кли­матических зонах, в результате его сочетания с интенсивной солнечной радиацией и высокой температурой воздуха старение резин в тропиках протекает значительно быстрее, чем в умеренном кли­мате. Резины из нестойких каучуков, не содержащие специальных защитных агентов растрескиваются в условиях тропического кли­мата в течение 2-3 месяцев, а иногда и через несколько суток Те же резины, защищенные эффективными антиозонантами и восками не претерпевают изменений в течение нескольких лет. Сопоставление скоростей старения резин в некоторых климатических зонах показывает, что скорость старения последовательно возрастает при экспозиции в следующих пунктах: Москве, Батуми, Ташкенте Индонезии. Ускорение процесса зависит от типа резины и колеблется в больших пределах, так, в Индонезии по сравнению с Батуми старение ускоряется в 2,7-8 раз, а по сравнению с Москвой в 25 раз.

ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕЗИН ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ СТАРЕНИИ

Термостойкость - способность резин сохранять свойства при действии повышенной температуры. Обычно этим термином обозначают сопротивление термическому старению, в процессе которого происходит изменение химической структуры эластомера. Изменение свойств резин при термическом старении необратимо.

Температурная зависимость скорости старения часто формально подчиняется уравнению Аррениуса, что позволяет прогнозировать степень изменения показателей свойств. Максимально допустимая температура длительного(более 1000 ч) и кратковременного (168 ч) использования резин на основе различных каучуков на воздухе (снижение прочности при растяжении до 3,5 МПа или относительного удлинения при разрыве-до 70%) составляет (°С): АК-более 149 и 177, ФК (аминная вулканизация)-177 и более 177, БНК (пероксидная вулканизация)- более 107 и 149, БНК («кадматная» вулканизация)-135 и 149, ЭХГК-121 и 149, ББК-121 и 149, БК (смоляная вулканизация)-135 и 149, ЭПТ (пероксидная вулканизация)-149 и более 149 соответственно.

Ниже рассмотрены особенности термического старения и влияние состава резиновой смеси на изменение механических свойств резин на основе различных каучуков при статическом нагружении. Для характеристики сопротивления термическому старению можно воспользоваться соотношениями (в %):

,
,

где f 0 ε и f ε  условное напряжение при заданном удлинении в процессе растяжении образца с заданной скоростью; f 0 p и f p – прочность при растяжении; ε 0 р и ε р  относительное удлинение при разрыве до и после старения.

Резины на основе изопренового каучука. (ПИ)

При одинаковой вулканизующей системе минимальным сопротивлением термическому старению обладают резины на основе ПИ. При 80-140°С обычно протекают в основном реакции деструкции пространственной сетки вулканизата, а при 160 °С - реакции сшивания макромолекул каучука. Изменение механических свойств в большей степени обусловлено деструкцией макромолекул, интенсивность которой возрастает на воздухе. При этом значение f p и В снижается в большей степени чем ε p . Энергия активации, рассчитанная по скорости снижения f p , ε p и В тиурамного вулканизата НК, содержащего технический углерод, составляет 98-103 кДж/моль.

Прослужат вам очень и очень долго? Вы считаете, что пробег автомобиля является самым главным врагом шин? Но это не так. Вы задумывались что происходит с шинами на автомобилях, которые фактически не используются? На самом деле шины могут полностью прийти в негодность даже если ваша машина будет просто стоять на месте.

Для начала напомним, что шины являются единственными компонентами автомобиля, которые напрямую взаимодействуют с дорожным покрытием. Поэтому о них никогда не должен забывать ни один водитель. Помните, что каждый день резина автомобиля на дороге получает колоссальные нагрузки. Естественно, что со временем состояние покрышек ухудшается. Но об этом конечно знают все. Ведь все логично. , тем больше износ шин. Ведь все покрышки рассчитаны на определенный километраж.

Но к сожалению многие владельцы автомобилей почему-то забывают, что помимо пробега резина может стареть и изнашиваться просто с течением времени, даже если автомобиль используется очень редко или же стоит неподвижно на месте.

Так что, даже если ваша машина будет стоять на месте, со временем новая резина станет непригодной для использования.

Обратите внимание на старые автомобили во дворах, которые уже долгие годы стоят, и постепенно гниют. Наверняка вы видели, как со временем в таких автомобилях трескается, вздувается резина, которая в последующем лопается.

Итак, почему автомобильные шины достигают этой стадии деградации даже если автомобиль не используется?

Для начала давайте посмотрим на конструкцию шины. Основным ингредиентом шины очевидно является резина. Также в конструкции имеется металлический слой, который укрепляет стенки покрышки.

Если вы когда-нибудь видели порванную или разорванную автомобильную шину, то наверняка обратили внимание, что из разрезанных рванных концов поврежденной резины выступают концы металлического слоя, а также другие слои покрышки.

Что касается деградации автомобильной резины, то мы должны еще со школы помнить, что резина- это каучук.

Каучук - это органический материал который содержится в растениях и деревьях. Естественно, каучук должен биологически разлагаться.

Правда современная резина- это конечно уже не чистый каучук. Впрочем, сегодня автомобильные покрышки по-прежнему из каучука, но не из природного. Химическая промышленность не стоит на месте. В мире уже долгое время в автопромышленности используется полностью синтетический каучук, который значительно лучше природного и по свойствам, и по себестоимости.

Правда не смотря на то что используемый в покрышках синтетический каучук смешивается с различными полимерами, которые делают резину прочней и более устойчивой к внешним агрессивными условиям, со временем даже синтетический материал подвержен старению и разрушению. Все дело в том, что по-прежнему в составе каучука присутствует углерод, который является естественным химическим элементом, входящим в состав многих веществ на планете. Так что для углерода, который даже если выработан искусственным методом вполне естественно изменение состояния с течением времени.

Вы наверняка обращали внимание что по мере ухудшения характеристик старых шин, они становятся более жесткими и, следовательно, более хрупкими. Не верите? Тогда подойдите к старой машине, которая уже долгое время стоит брошенной во дворе и ударьте по колесу ногой. И вы поймете насколько старая резина стала твердой.

Почему же резина со временем становится жесткой?

Вулканизация каучука, которая показывает как упрочняются химические связи полимеров

Все это связано с процессом вулканизации. Вулканизация является производственным процессом закалки каучука с использованием серы и других "ускорителей", что создает связь между молекулами, которые входят в состав резины. В результате этого процесса резина становится пригодной для использования в требуемых условиях, которые связаны с постоянными нагрузками - резина становится прочней. Также процесс вулканизации придает покрышкам гибкость.

Это достигается за счет тепла и давления в условиях завода, где производится автомобильная резина. Но даже после того как покрышки вышли завода процесс вулканизации не прекращается. Как только шины оказываются на открытом пространстве, то они начинают поглощать энергию света, тепло, а также начинают подвергаться постоянному трению в процессе эксплуатации автомобиля. В итоге химические соединения в составе резины покрышек продолжают вулканизироваться с течением времени. То есть по сути покрышки становятся все крепче и крепче. Правда в этом случае теряется гибкость резины. В конечном итоге процесс вулканизации делает свое злое дело. Резина со временем усиливается до такой точки, в которой начинает просто-напросто трескаться и разрушаться.

Но это не единственный процесс, который портит любые даже если автомобиль редко эксплуатируется.

В списке причин деградации шин также есть такой процесс, который приводит к окислению каучука. Сочетание кислорода и озона ухудшает прочность и эластичность шин.

В том числе, сочетание кислорода и озона разрушает связь между металлическим слоем покрышек и резиной.

Кроме того, так как резина постоянно нагревается, сочетание тепла и кислорода приводит к изменению полимеров, содержащихся в составе резины. В итоге резина от этого процесса начинает твердеть до тех пор, пока не станет хрупкой. В итоге на поверхности шин появляются трещины.

Последней естественной причиной старения шин является вода. Резина считается водонепроницаемой. Но после многих лет использования шин вода может проникать внутрь резины и связываться с металлическими компонентами, которые находятся внутри конструкции покрышки. Соответственно это приводит к ухудшению в шинах связывающих свойств металлического каркаса и резины.

Рано или поздно это приведет к уменьшению теплостойкости и прочности внутри шины. В результате внутренние соединения конструкции шин начнут разрушаться, что неминуемо приведет к повреждению покрышки.

Частые ошибки владельцев автомобилей, которые приводят к быстрому повреждению шин

Одной из частых ошибок автолюбителей, связанной с эксплуатацией новой резины является неправильная парковка автомобиля. Особенно это касается водителей-новичков, которые не обращают внимание на резину.

Например, многие из нас паркуя автомобиль заезжают на бордюр, ухаб или яму. В итоге колесо машины остается во время парковки под повышенным давлением в результате уменьшения объема из-за сминания резины. Это уменьшение объема шины приводит к увеличению давления воздуха на стенки покрышки.

В итоге, оставляя постоянно автомобиль на неровной поверхности вы ускорите окисление резины, а также заставит сжатый воздух оказывать вредное воздействие на внутреннюю структуру конструкции шины. В результате ускоряется общий процесс деградации покрышек и естественно увеличивается их скорость износа.

Еще одной частой ошибкой владельцев автомобилей, которая приводит к быстрому износу и повреждению покрышек, является эксплуатация машины с колесами не имеющими правильное давление в шинах.

Например, в случае если шины имеют недостаточное давление, которое рекомендует производитель, то в процессе эксплуатации автомобиля создается большое количество тепла из-за увеличения трения. Это происходит из-за того, что недокаченные шины имеют большее пятно контакта покрышки с дорожной поверхностью В конечном итоге это, ускоряет процесс износа резины.

Перекаченные же шины становятся жестче и менее эластичными. В результате внутри покрышек появляется избыточное давление, оказываемое на металлический слой шин. В результате при ударах внутренний слой шин может в короткий срок вылезти наружу. Проще говоря появится "грыжа" колеса. В итоге вам придется заменить покрышку на новую. Особенно перекаченные шины не любят ям и других неровностей.

Какой срок годности у автомобильной резины?

Как мы уже сказали, даже если вы не будете эксплуатировать автомобиль с новой резиной, рано или поздно покрышки придут в негодность. И испортит их агрессивная природная среда, которая нас окружает.

Какая же продолжительность жизни шин по времени независимо от пробега? По оценкам экспертов и производителей шин этот срок составляет от 6 до 9 лет с момента их производства.

Также многие производители шин советуют водителям менять резину на новую сразу как были обнаружены признаки деградации, износа и т.п. Например при обнаружении трещин в боковых стенках шин, при повреждении протектора, при образовании даже маленьких грыж и т.д.

Поэтому каждый водитель не должен делать ставку только на пробег автомобиля при решении вопроса о смене покрышек на новые.

Каучуки и их вулканизаты, как всякие ненасыщенные соедине­ния, способны к различного рода химическим превращениям. Важ­нейшей реакцией, которая непрерывно происходит при хранении и эксплуатации резиновых изделий, является окисление резины, ведущее к изменению ее химических, физических и механических свойств. Только эбонит, превращающийся в полностью насыщен­ное соединение за счет присоединения к макромолекулам каучука предельно возможного количества серы, представляет собой хи­мически инертный материал. Совокупность всех изменений, про­исходящих в резине в процессе длительного окисления, принято называть ее старением.

Старение принадлежит к категории сложных многостадийных превращений, на определенных этапах которого значительно умень­шаются эластичность, износостойкость и в некоторой степени прочность резины. Иначе говоря, с течением времени работоспо­собность резиновых изделий, а следовательно, и надежность рабо­ты автомобилей снижаются. К разряду наиболее неблагоприятных изменений резины, возникающих вследствие старения, относится необратимое снижение ее эластичности. В результате повышенная хрупкость резины, в первую очередь ее поверхностных слоев, обу­словливает появление в деформируемых деталях трещин, посте­пенно углубляющихся и в конце концов приводящих к разруше­нию изделия.

Последствия старения резины аналогичны последствиям от пониже­ния температуры, с той лишь разницей, что последние по своему харак­теру являются временными и частично или полностью устранимыми с помощью нагревания, тогда как первые никакими способами нельзя осла­бить и тем более устранить.

Борьба со старением ведется различными методами. Очень эф­фективной является добавка противостарителей (ингибиторов), 1... 2 % которых по отношению к содержащемуся в резине каучуку замедляют процесс окисления в сотни и тысячи раз. С той же це­лью некоторые резиновые изделия выпускаются с заводов в гер­метичной упаковке (в полиэтиленовых чехлах).

Однако технологических средств оказывается недостаточно, поэтому дополнительно приходится применять ряд эксплуатаци­онных мер. С повышением температуры старение усиливается, причем от нагревания на каждые 10 °С скорость старения возрастает в два раза. Замечено также, что окисление резины интенсивнее на тех участках, которые испытывают большее напряжение. Следовательно, необходимо содержать резиновые изделия по возможнос­ти в недеформированном состоянии.

Колеса и шины

Автомобильные колеса различают по их назначению, типу при­меняемых шин, конструкции и технологии изготовления.

Основные параметры колес некоторых автомобилей отечествен­ного производства приведены в табл. 11.2.

Пневматические шины легковых автомобилей подразделяются по способу герметизации внутреннего объема, расположению нитей корда в каркасе, отношению высоты к ширине профиля, типу протектора и ряду других специфических особенностей, вызванных их назначением и условиями эксплуатации.

По способу герметизации внутреннего объема различают ка­мерные и бескамерные шины.

Камерные шины состоят из покрышки, камеры с вентилем и ободной ленты, надеваемой на обод. Размер камеры всегда несколь­ко меньше внутренней полости покрышки во избежание образо­вания складок в накаченном состоянии. Вентиль представляет со­бой обратный клапан, позволяющий нагнетать воздух в шину и препятствующий выходу наружу. Ободная лента предохраняет ка­меру от повреждений и трения о колесо и борт покрышки.

Таблица 11.2

Основные параметры колес некоторых отечественных легковых

Автомобилей

Рис. 11.9. Бескамерная шина авто­мобиля:

1 - протектор; 2 - герметизирую­щий воздухонепроницаемый резино­вый слой; 3 - каркас; 4 - вентиль; 5 - глубокий обод

Бескамерные шины (рис. 11.9) отличаются наличием воздухо­непроницаемого резинового слоя, наложенного на первый слой каркаса (вместо камеры), и имеют следующие преимущества (по сравнению с камерными):

меньшую массу и лучший теплообмен с колесами;

повышенную безопасность при движении машины, так как при проколе воздух выходит только в месте прокола (при мелком про­коле достаточно медленно);

упрощенный ремонт в случае прокола (нет необходимости в демонтаже).

В то же время монтаж и демонтаж бескамерных шин усложнен­ные и требуют большей квалификации, и зачастую возможны толь­ко на специальном шиномонтажном станке.

Бескамерные шины применяются для колес с ободами специ­ального профиля и повышенной точности изготовления.

Камерные и бескамерные шины по расположению нитей корда в каркасе покрышки могут быть как диагональной, так и радиаль­ной конструкции.

Маркировка шин

Диагональные и радиальные шины различаются не только кон­струкцией, но и маркировкой.

Например, в обозначении диагональной шины 6,15-13/155-13:

6,15 - условная ширина профиля шины (В) в дюймах;

13 - посадочный диаметр (d) шины (и колеса) в дюймах;

155 - условная ширина профиля шины в мм.

Вместо последнего числа 13 может быть указан посадочный диа­метр в мм (330).

Радиальные шины имеют единое смешанное миллиметрово­дюймовое обозначение. Например, в маркировке 165/70R13 78S Steel Radial Tubeless:

165 - условная ширина профиля шины (В) в мм;

70 - отношение высоты профиля шины (Я) к ее ширине (В) в процентах;

R - радиальная;

13 - посадочный диаметр в дюймах;

78 - условный индекс грузоподъемности шины;

8 - скоростной индекс шины (максимально допустимая ско­рость движения автомобиля) в км/ч.

Для повседневной езды по российским дорогам целесообразно ограничиться отношением Н/В не ниже 0,65, причем это касается довольно больших шин, т.е. шин для автомобилей типа ГАЗ-3110 «Волга». На моделях ВАЗ лучше не применять шины с Н/В ниже 0,70, а на автомобиле ВАЗ-111 «Ока» и вовсе нецелесообразна ус­тановка каких-либо иных шин кроме заводских размером 135R12.

Современные скоростные сверхнизкопрофильные шины с Н/В= = 0,30...0,60 пригодны для работы только на гладких шоссейных дорогах с хорошим качеством покрытия, которых в нашей стране практически нет.

Каждый российский изготовитель шин имеет свой фирменный знак или же, как например Московский шинный завод, знак мо­дели «ТАГАНКА».

Маркировка шины включает в себя букву (или буквы), кодиру­ющие предприятие-изготовитель (например, К - Кировский шин­ный завод; Я - Ярославский шинный завод и др.) и цифры (циф­ру) внутризаводского индекса этой шины.

На боковине шины ставится ее серийный номер и кодируется другая, достаточно полезная (в случае выставления рекламации) информация (табл. 11.3).