Lốp xe ô tô hiện đại (tire)

1

CHƯƠNG 1
: GIỚI THIỆU VỀ VỎ RUỘT XE Ô
TÔ
I/ Lịch sử phát triển của vỏ xe :
- Trong lịch sử phát triển loài người vỏ xe được xem như là một phát
minh quan trọng, vì nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời
sống như phương tiện vận tải, thiết bị xây dựng, cấu tạo các bộ phận bên
trong của máy móc.
- Giống như các phát minh khác, sự xuất hiện các bánh xe như những
con lăn được phát hiện sớm từ thời kì đồ đồng cách đây 5000 nă
m, được
dùng để di chuyển các vật nặng. Các bánh xe dùng trong các thiết bị vận
tải được ghi nhận ở
Sumeria 3500 trước công nguyên, ở Assyria 3000
năm trước công nguyên, ở trung tâm Châu Âu là khoảng 1000 năm
trước công nguyên. Loại xe ngựa có 4 bánh có khớp được gắn vào
trục ở bánh trước để điều khiển được ghi nhận khoảng 1500 năm
trước công nguyên.
- Loại xe có ngựa kéo được điều chỉnh dần cho phù hợp để đạt tốc
độ cao và đặc biệt là ứng dụng trong quân sự. Cùng với sự ra đời của
loại bánh xe trên thì s
ự hình thành lốp xe (tire), ban đầu là da và đồng
hay sắt được gán vào để bảo vệ khung bánh xe làm bằng gỗ khỏi bị
phá hỏng.
- Sự kiện quan trọng tiếp theo chắc chắn là năm 1846 khi
Thompson tình cờ phát hiện ra mẫu ống cao su chứa không khí mang tính
đàn hồi (săm), được gán vào bánh xe từ đó làm giảm lực kéo của chiếc
xe, làm sự di chuyển trở nên dễ dàng hơn, và giảm tiếng ồn. Khái niệm

này được định nghĩa một cách hoàn chỉnh hơn vào năm 1880 loại vỏ xe
được bơm đầy khí nén được phát triển và sử dụng cho loại xe đạp 3 bánh.
- Việc khám phá ra sự lưu hóa cao su
Charles Goodyear vào năm
1839 cùng với sự phát triển công nghiệp ở Châu Âu và Bắc Mỹ lúc
bấy giờ vỏ xe đã phát triển từ việc ban đầu chỉ tráng cao su lên vải
và bao phủ các săm xe bên trong đã tiến tới loại vỏ composite phức
tạp hơn bao gồm sợi vải, dây thép và cao su.

- Sự liên kết giữa lốp và vành xe ngày càng được hoàn thiện ban đầu
chỉ là nhờ các băng vải tẩm cao su , (1890-1892) cải tiến với vòng dây

2
kim loại đặt ở hai mép lốp, 1891 lần đầu tiên săm xe được sử dụng. Trong
giai đoạn này các bộ phận cấu tạo nên lốp và săm đều hoàn thiện và thiết
kế phù hợp với nhau.
- Sự sáng tạo ra loại vải mành đã đóng một vai trò quan trọng trong
việc nâng cao khả năng làm việc của lốp xe. Lốp xe đầu tiên sử dụng vải
mành là vào năm 1893.
- Đến nẳm 1925, người ta
đã sử dụng các loại lốp sống nhọn (sống
trâu) mép lốp có gờ lồi ăn khớp tương ứng với các chỗ lõm của rìa bánh
xe. Sự cố định như vậy không được đảm bảo khi tốc độ của ô tô tăng lên.
Ngoài ra, khả năng dễ hư hỏng của phần mép vành và sự phức tạp khi lắp
ráp là nhơngx nhược điểm của lốp sống nhọ
n.
- Sau sống lốp trâu, lốp tanh trực tiếp được sử dụng phổ biến cho đến
nay. Một bộ phận cấu trúc quan trọng của lốp, đó là hoa văn mặt lốp đó là
hoa văn mặt lốp xuất hiện vào những năm 90 của thế kỷ XIX trên các lốp
xe đạp, vì các loại lốp cao su có mặt phẳng, nhẵn thường trượt trên mặt

đường. Đầu tiên chỉ là các khía rãnh nông trên mặt đường , ti
ếp đó (1891)
xuất hiện nhiều hoa mặt lốp khác nhau.
- Trên các loại lốp ô tô, hoa văn trên mặt lốp xuất hiện những năm đầu
của thế kỷ XX. Loại đầu tiên chỉ được bố trí đơn giản các phần lồi không
cao lắm và lõm xen kẽ nhau theo chiều ngang của mặt lốp.
- Tiếp theo người ta sử dụng các loại hoa mặt lốp phức tạp hơn nhằm
mục đ
ích làm cho lốp bám đường hơn, giảm bào mòn bề mặt lốp cũng
như giảm tiêng ồn và giúp ô tô di chuyển nhẹ nhàng hơn.
- Xem xét các đặc điểm chủ yếu tạo nên vỏ xe ô tô hiện đại đã được
nghiên cứu từ những năm 30 của thế kỷ XX những sự phát triển sau đó
chỉ là sự thay đổi dần tỉ lệ kết cấu, thành phần các loại cao su, hình dạng,
cấ
u trúc của loại vải và thép được sử dụng. Đặc biệt với sự phát triển của
ngành công nghệ vật liệu mới tạo ra các loại lốp xe sử dụng trong các điều
kiện thuận lợi.

II/ Cấu trúc và chức năng của lốp ô tô:
1. Cấu tạo tạo của vỏ ruột xe ô tô: Bao gồm vỏ xe,ruột xe và yếm lót
vành.
a. Vỏ ô tô:


3
- Vỏ ô tô thực chất được cấu chủ yếu từ vải và cao su bền bao
bọc bên ngoài cũng xen giữa các lớp vải sợi. Vỏ có nhiệm vụ bảo
vệ ruột chứa khí nén ( đối lớp có săm ) cũng như có tác dụng như
săm ( đối lới lốp có săm ) . Nhờ có tính mềm dẻo mà vỏ xe có tác
dụng chịu lực kéo và ma sát với đường, bám chặt vào mặt đường

cũ
ng như giảm xóc khi xe chạy.
b. Ruột ô tô:

- Là một ống cao su dạng vòng có mặt cắt hình xuyến chứa khí
nén, ruột ô tô có lắp van để bơm hay xả khí. Để có thể đo được áp
suất bên trong người ta lắp vào thân vòi áp kế monometter.
- Ruột chứa khí nén làm cho vỏ có thể đàn hồi tốt giẻm xóc cho
xe đồng thời giúp vỏ bám chặt vào niềng xe.
c. Yếm lót
:
- Là một dải cao su mỏng khép kín có tiết diện mặt cắt ngang
điển hình . Trên thân yếm có khoét một lỗ nhỏ để cho vòi van
xuyên qua. Yếm được lắp vào giữa mặt vành, ruột xe và vòng lốp.
2. Cấu tạo chi tiết một chiếc vỏ xe
: Gồm 4 phần chính

- Khung vỏ ( Carcas )
- Vòng lốp ( talon )
- Mặt lốp
- Hông lốp

4

















a. Khung vỏ ( Carcas) : là phần căn bản của vỏ ruột xe tạo nên tính
bền,chống lại mọi vòng lực của vỏ xe. Độ bền này có được là do các lớp
vải tráng cao su cấu tạo nên quyết định. Tùy loại và kích thước vỏ mà lớp
vải có từ 2 đến 24 lớp. Có 2 loại nhân tố sợi trong Carcas là dạng chéo và
hướng kính ( hướng tâm ). Các lớp vải mành này được bố trí dưới góc lệch
nhau. Giữa các lớp vải được cách ly nhau b
ằng các lớp cao su. Cao su cũng
được làm đầy cả các khoảng giữa các sợi. Sự liên kết cao su và vải mành
thu được bằng cách cán tráng cao su và vải mành trên các máy cán tráng 3
hay 4 trục. Vải sử dụng cần phải có độ bền và mềm dẻo đủ để chịu được sự

uốn gấp trên khung khi hoạt động ( 10 đến 12 triệu lần uốn gấp ). Tầng
hoãn xung : nằm ngay bên dưới mặt lốp, là một phần quan trọng để gi
ảm
bớt nhiệt độ và ứng suất giữa mặt lốp và các lớp vải mành bên trong. Tùy
vào kích cỡ và loại lớp mà cấu tạo tầng hoãn xung có khác nhau, có thể chỉ
đơn thuần là một lớp cao su hay là 1 đến 2 lớp vải cách ly bằng các lớp cao

5
su chịu nhiệt.
b. Vòng lốp( talon )
: Chi tiết quan trọng tạo nên vòng lốp là các vòng
kim loại bọc tronh rezin cách ly. Các sợi thép có thể bện thành băng, cũng
có thể là các sợi thép sắp song song thành những dải và được bọc một lớp
mỏng rezin. Băng sợi thép sau khi bọc rezin cách ly được cuộn lại thành
nhiều vòng và bên ngoài bọc một lớp vải tráng rezin thành cái gọi là vòng
tanh. Vòng tanh của những lốp xe tải nhiều tầng vải mành còn có một vòng
rezin nhằm lấp đầy những chỗ trống trong vòng l
ốp gọi là vòng rezin đệm
hay thường gọi là vòng rezin tam giác. Vòng thép và vòng rezin đệm ghép
lại với nhau bằng một băng vải tráng rezin. Băng vải tráng rezin còn có tác
dụng cố định vòng tanh với khung lốp tốt hơn. Các mép tần vải mành của
khung lốp bao quanh các vòng tanh tạo nên vòng lốp vững chắc không
giãn và không biến dạng, nhờ đó mà cố định được lốp trên vành sắt khi xe
chạy. Ngoài cùng vòng lốp còn được bọc vải bạt tráng rezin để bảo vệ
vòng l
ốp không bị vành sắt bào mòn.

c. Mặt lốp : Cấu tạo từ một tấm cao su dày. Mặt lốp được phủ trên lớp
hoãn xung. Mặt lốp muốn tiếp xúc với mặt đường tốt người ta thiết kế

6
thêm hoa mặt lốp. Mặt lốp làm cho lốp bám dính mặt đường và làm khung
vỏ giảm tác động cơ học (lỗ,đá). Nó chịu được hầu hết các tác động bên
ngoài như đường gồ ghề, ánh sáng, vật lạ… Bề rộng, bề dày mặt lốp phụ
thuộc vào kết cấu kích thước và vai trò của lốp.
Hình dáng hoa mặt lốp cần đảm bảo :
1) Lốp bám chắc vào mặt đường tránh hiệ
n tượng trượt dọc và trượt
ngang.
2) Thoát ẩm, bẩn dễ dàng từ rãnh mặt lốp và dễ làm sạch vỏ, dễ thoát
nhiệt sinh ra khi vỏ lăn trên đường.
3) Không phát tiếng ồn khi chạy, có độ dẻo cần thiết.
4) Nâng cao khả năng hoạt động của xe khi không có đường.
d. Hông lốp
: là một tấm cao su mỏng, dẻo bao phủ hông lốp bảo vệ
cho các lớp vải mành, khung vải khỏi các tác động cơ học, ẩm…
Hông lốp thường chế tạo chung với mặt lốp. Đối với vỏ hông trắng

hay vỏ xe kiểu R thường chế tạo riêng.

CHƯƠNG 2 :
CÁC LOẠI VỎ XE VÀ TÍNH
CHẤT ĐẶC TRƯNG
I/ Tính chất của vỏ xe ô tô:
- Dựa vào sự ràng buộc của năng suất máy sản xuất và nhận thức,
đánh giá của khách hàng mà loại vỏ xe chứa khí nén phải cung ứng được
một số yêu cầu thiết yếu cho các phương tiện vận tải.
- Có các chủng loại vỏ xe khác nhau sử dụng cho các loại vỏ xe khác
nhau như: xe dùng để đua, xe chuyên chở hành khách, xe tải nhỏ mà khối
lượng tổng vận chuyển không vượt quá 7250 kg. Trong vỏ xe phần tính
chất quan trọng nhất của phần sợi vải dùng để tăng cường lực. Loại vỏ xe
lớn dùng cho các loại xe tải lớn hoặc , các phương tiện vận tải dùng trong
các nông trại và trong nông nghiệp, các trang thiết bị làm đất, máy bay cỡ
lớn dùng cả sợi thép cà lớp bố sợi để tăng cường. Cuối cùng là sự sắp xếp
các vỏ xe đặc biệt dùng trong các xe tải nâng, các máy bay nhỏ, các thiết
bị
vận chuyển và xe hơi dùng trong các sân gôn.
- Bất chấp vấn đề thiết kế hay ứng dụng của vỏ xe, các loại vỏ xe có
nén khí bên trong phải đáp ứng đầy đủ được một số chức năng cơ bản:

7
1. Khả năng chịu lực có thể
2. Khả năng giảm chấn và giảm thấm khí
3. Việc điều khiển khi chạy và moment sinh khi thắng
4. Khă năng chịu lực quay
5. Giới hạn biến dạng cho phép
6. Độ kháng mài mòn
7. Khả năng phát động đễ dàng

8. Khả năng chống ma sát lăn thấp
9. Cung cấp tiếng ồn và rung động thấp nhất
10. Độ bền lâu dài và thời gian sử dụ
ng
- Khả năng chống thấm khí, tính chất đàn hồi kết hợp với biến dạng và
bao phủ làm vỏ xe có thể đáp ứng được các tính chất này.
- Có thể tổng kết các tính chất của vỏ xe thành 3 chức năng thiết yếu:
+ Đó là hình dạng mặt cắt ngang của phương tiện vận chuyển.
+ Tính chất cơ khí cũng như khả năng hoạt động, khả nă
ng chống
mài mòn và độ bền bao bọc.
+ Tính thẩm mĩ, thoải mái cùng các tính chất khác như là độ chính
xác của trục điều khiển.
- Tính chất cơ học của xe được mô tả là các tính chất mà vỏ xe có thể đáp
ứng được tải trọng, moment, cũng như là sự đáp lại chính xác của cấn điều
khiển, kết quả là xuất hiện ngoại lực và vỏ xe bị uố
n, biến dạng. Các thông
số cơ khí chế tạo ra vỏ xe liên quan đến nhau nên khi có một nhân tố thay
đối thì cũng ảnh hưởng đến các nhân tố khác, sự ảnh hưởng này có tác dung
tác động dương hoặc âm. Kết quả là một chiếc vỏ xe trên một phương tiện
vận chuyển khi đang lăn trên đường sẽ chịu các lực và moment phức tạp như
hình dưới đây.


II/ Quy cách thiết kế:

- Thiết kể một chiếc vỏ xe thiết yếu là composit có nền cao su và tăng
cường bằng các sợi đặc biệt. Vỏ xe được gia cường bằng sợi để chịu tác
động ngang được đặt từ bên này cho đến bên kia của bánh, ở bên trên bề mặt
lốp là các băng làm bằng sợi được đặt dưới lớp vỏ cao su. Các băng sợi tùy

thuộc vào loại vỏ xe ứng dụng mà làm bằng sợi thép ho
ặc bằng các sợi vải.

8
Các băng sợi thường được đan chéo nhau theo các góc từ 12 đến 25 độ, và
thậm chí có thể lên 90 độ cho các vỏ bố xe.







CHƯƠNG 3
: NGUYÊN VẬT LIỆU DÙNG
TRONG SẢN XUẤT SĂM LỐP
Để sản xuất săm lốp người ta sử dụng cao su , các chất phối hợp,vải
mành,vải, sợi kim loại và nhiều nguyên liệu khác. Sau đây lần lượt giới thiệu
những nguyên vật liệu cần sử dụng đó :
I/ CAO SU :
1. Giới thiệu về cao su :
a) Cao su thiên nhiên
:
Hợp chất cao phân tử tự nhiên. Cây cao su Hevea Brasin là đại diện đặc
trưng nhất của cây cao su thiên nhiên. Là loại cây rất khỏe , chiều cao thân
cây có thể đạt 30m đường kính từ 0,8-1,5m. Hevea mọc tốt trong những
nước nhiệt đới như Ind9oonesia, Malaysia, Ấn Độ và nhiều nước khác .
Lượng cao su thiên nhiên được khai thác chủ yếu ở Malaysia và Indonesia.
b) Latex
:

Để khai thác latex từ cây người ta rạch những rảnh trên thân cây, theo đó
latex chảy vào chén đựng, chất lỏng có màu trắng sữa và đôi khi có màu
vàng nhạt , sắc hồng hay sắc nâu.
Theo bản chất hóa học, latex là hệ phân tán cao su trong nước trong môi
trường kiềm yếu chứa đến 40% cao su.
Khi quan sát dưới kinh hiển vi trong latex có chứa những hạt bé : đó là
những hạt cao su hình quả lê hay hình tròn kích thước từ 0,14-6.10-3 mm có
chuyển động Bron. Các hạt cấu tạo từ một lớ
p chất lỏng trong cùng ( gọi là
nhân ), lớp vỏ đàn hồi , và lớp bảo vệ ngoài cùng chứa albumin, acid béo và
các chất hoạt động bề mặt.
Thành phần áng chừng của latex :
Cao su 34-37 %
Albumin 2-2.7
Nhựa 1-3.4
Các chất đường 1.5-4.5

9
Các chất vô cơ 0.2-0.7
Nước 52-60
Các hạt cao su trong latex mang điện tích âm , với thế năng khoảng 70mv
bởi vậy chúng đẩy nhau . Latex duy trì dộ ổn định trong khoảng mấy giờ,
sau đó bắt đầu giảm pH đến 7.2-6.9 và diễn ra sự keo tụ latex tách cách hạt
hạt cao su. Sự keo tụ latex gây nên bởi acid được tạo thành dưới tác dụng
của men có trong latex.
Để ngăn chặn sự keo tụ người ta bổ sung vào latex dung dị
ch 0.5% NH
3
,
làm tăng độ pH của môi trường đến 11-14. Quá trình đó được gọi là bảo

quản latex.
Lượng lớn latex dùng để sản xuất cao su, một lượng nhỏ sử dụng trực
tiếp để sản xuất các sản phẩm thành mỏng, cũng như các sản phẩm xốp. Để
giảm chi phí vận chuyển người ta cô đặc latex đến hàm lượng cao su 60-
70%.
c) Tính chất lý hóa của cao su thiên nhiên
:
- Lý tính
:
Khối lượng riêng của cao su khô là 0,914.
Cao su thiên nhiên tan trong các dung môi họ béo ,họ thơm , ít tan trong
các dung môi cho ra oxi như acetone.
• Phân tích mẫu cao su thiên nhiên :
Trung bình Giới hạn
Độ ẩm 0.5 0.3-0.1
Chất trích ly bằng
aceton
2.5 1.5-4.5
Protein 2.5 2.0-3.0
Tro 0.3 0.2-0.6
Cao su 94.2
100

• Vài tính chất lý học của cao su thiên nhiên :
Tỷ trọng 0.92
Chiết xuất 1.52
Hệ số trương nở thể tích 0.00062 /
o
C
Khả năng tỏa nhiệt khi đốt 10.7 cal/g

Độ dẫn nhiệt 0.00032 cal/s/cm
2
/
o
C
Hằng số điện môi 2.37
Trở kháng thể tích 1015 ohm/cm
2

- Hóa tính
:

10
Cấu trúc phân tử của cao su thiên nhiên là polystyren có trọng lượng
phân tử đến 20.000 ở dạng cis-1,4.

CH
3
CH
2
CH
2
C
H
n=20000
C

Dạng isopren cis-1,4 này chiếm 100% trong phân tử cao su của giống
Hevea Brasinliensis. Chính nhờ cấu trúc đều đặn này ( khác với polyisopren
tổng hợp ) làm cho chất này kết tinh khi bị kéo căng dẫn đến kết quả là lực

kéo đứt cao su sống cao ảnh hưởng tốt đến quy trình cán luyện cũng như
tính năng của sản phẩm khi chưa có chất độn.
Mỗi một đơn vị C
5
H
8
của dãy phân tử có một nối đôi ( chưa bão hòa )
làm cho cao su có thể lưu hóa dễ dàng bằng hệ thống lưu huỳnh. Tuy nhiên,
mặc khác điều này cũng làm cho cao su thiên nhiên dễ bị oxy hóa. Ozon tác
kích dễ dẫn đến tình trạng lão hóa ( đứt mạch ) do đó khả năng chịu nhiệt
của cao su kém. Cao su thiên nhiên dễ bị phân hủy ở nhiệt độ 192
o
C.
2. Cao su tổng hợp
: ( Cao su butyl )
Cao su butyl là chất đồng trùng hợp gồm một lượng nhỏ cao su isopren
( khoảng 1-3% ) và iso butylen dùng xúc tác là AlCl
3
hòa tan trong clorua
methyl.
Cấu trúc hóa học của cao su butyl như sau :
C
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3

C
CH
2
CH
3
CH
3
CH
CH
2
C
CH
2
C
CH
2
CH
3
CH
3
C
CH
2
CH
3
CH
3
n
n

Độ tinh khiết của iso butylene rất quan trọng để có được cao su butyl
phân tử lượng cao. Hàm lượng n-butence phải dưới 0,5% và độ tinh khiết
isoprene phải trên 95%. Bằng phương pháp đo độ nhớt người ta xác định
được phân tử lượng cao của cao su butyl từ 40000-80000, tỷ trọng là 0,91.
+ Tính năng : Cao su butyl có tính không lão hóa rất thấp nếu tính theo
phân tử lượng thì tính không bão hòa là 1/5000 ( cao su thiên nhiên 1/68 ).
Do tính chất này nên cao su butyl cho những tính chất đặc biệt sau :
- Tính thấm khí rất nhỏ : độ kín khí củ
a cao su butyl tốt hơn 8 lần của cao
su thiên nhiên.
- Tính kháng nhiệt lão hóa : cao su butyl lưu hóa với hệ thống lưu huỳnh
và chất xúc tiến thường có khuynh hướng biến mềm nếu thường xuyên
tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ 300-400
o
F

11
- Tính kháng ozon và kháng thời tiết.
- Tính kháng hóa chất và kháng ẩm.
- Khó gia công.

II/ NHỮNG THÀNH PHẦN HỢP THÀNH HỖN HỢP CAO
SU :
1. Chất lưu hóa :
- Các chất lưu hóa được thêm vào nguyên liệu cao su nhằm mục đích tạo
một mạng lưới không gian ba chiều giữa các phân tử cao su làm cho cao su
nguyên liệu sau khi lưu hóa có khả năng sử dụng ở một thang nhiệt độ rất
rộng. Loại chất tạo mạng thay đổi tùy theo loại cao su nguyên liệu được sử
dụng.
- Ở đây sử dụng chủ yếu là hệ thống lưu huỳnh để l

ưu hóa cao su :
- Có nhiều dạng lưu huỳnh được sử dụng trong công nghiệp cao su . lưu
huỳnh hình thoi , lưu huỳnh vô định hình, lưu huỳnh kết tủa và lưu huỳnh
thể keo.
- Tất cả các loại lưu huỳnh sử dụng trong công nghệ cao su đều có quy
định riêng cho từng loại, tuy nhiên phải đặt các chỉ tiêu tối thiểu.
- Lưu huỳnh và chất xúc tiến phân bố đều trong hỗn hợp cao su mới có
hy vọ
ng trong cao su cũng tăng, khi nguội hàm lượng lưu huỳnh có thẻ đạt
đến tình trạng quá bão hòa và phun ra bề mặt bán thành sản phẩm làm giảm
tính dính đồng thời làm giảm tính năng của sản phẩm.
2. Chất xúc tiến
:
- Để đẩy nhanh quá trình lưu hóa người ta thêm vào hỗn hợp cao su các
chất hóa học được gọi là chất xúc tiến. Việc sử dụng các chất xúc tiến cho
phép giảm số lượng cần thiết các chất lưu hóa, hạ thấp nhiệt độ và rút ngắn
thời gian của quá trình lưu hóa, đồng thời còn cải tiến nhiều tính chất cơ lý
của sản phẩm lưu hóa.
- Các hợp chất hữu cơ có th
ể dùng làm chất xúc tiến lưu hóa thuộc nhiều
lớp , số chất cũng có thể đến nhiều trăm, nhưng vì đa số đều độc, lại đắt cho
nên chỉ có một số được sử dụng phổ biến trong công nghiệp sản xuất vỏ ruột
xe hơi. Kèm theo đặc tính lý hóa của chúng :
- Thiuram : là lớp chất xúc tiến hoạt động nhất được mệnh danh là siêu xúc
tiến. Chúng còn được s
ử dụng như những chất lưu hóa và sản phẩm có
tính bền nhiệt cao.
- Captax, altax, sulfenamit BT, sulfenamit S , sulfenamit M là những chất
xúc tiến hoạt động nhưng kém hơn Thiuram.
- Đipheniguanidin ( DPG ) : Chất xúc tiến có tác dụng ôn hòa.

12
- Xúc tiến DBG : là loại xúc tiến trung bình có tính kiềm , có công thức
hóa học như sau :


NH
NH
C
NH

- Chất tăng hoạt : có thể dùng một mình không cần các xúc tiến khác.
- Chất trợ xúc tiến : cần dùng ZnO , không cần dùng acid stearic, tuy nhiên
nên thêm một lượng nhỏ ( dưới 3 % ) để đạt hiệu quả cao.
- Xúc tiến nhanh disulfur benzothiazyl ( MBTS hay DM ) :Là loại xúc tiến
nhanh ,thao tác an toàn .
S
N
C S

S
N
C
S

Dạng bột trắng hơi vàng , không mùi vị có tỷ trọng 1.50 , khối lượng
phân tử M = 332, điểm chảy > 170
o
C , không tan trong nước , rượu
,axeton và xăng . Hơi tan trong benzen, cloroform và dicloetan. Rất ít bị

biến tính khi tồn trữ.

- Hoạt tính : là chất xúc tiến có tốc độ lưu hóa nhanh ở nhiệt độ trên 140
o
C
, do đó rất an toàn khi luyện , sử dụng như chất xúc tiến phụ khi lưu hóa
cao su butyl dùng quinon dioxim làm chất xúc tiến chính . Có
dithicicarbamat và aldehydamin. Mặt bằng lưu hóa rất động.
- Xúc tiến nhanh Mercapto benzo triazole (MBT)
Đây là loại xúc tiến nhanh rất thông dụng , có công thức hóa học như sau:
S
N
C SH

Dạng bột màu trắng có vị đắng , khối lượng riêng 1,62
- Chất trợ xúc tiến : axit stearic 1-4% và ZnO 3-5%.
- Chất độn : PbO , Ca(OH)
2
, MgO tăng hoạt mạnh và có khả năng dẫn đến
tự lưu.
3. CHẤT CHỐNG TỰ LƯU SCURAX
:
Dạng bột, tinh chế trắng mịn, khối lượng riêng 1.40, điểm chảy trên
125
o
C không tan trong nước, hơi tan trong xăng, tan thường trong benzen,

13
rất tan trong rượu, acetone và chlorofrom. Rất hiếm khi biến tính khi tồn
trữ.Ngoài ra để làm chậm lưu hóa sớm các hỗn hợp cao su.Đặc biệt từ cao su

thiên nhiên trong lúc hỗn luyện và chế tạo bán thành phẩm, người ta đưa vào
hỗn hợp anhydricphtaleic hoặc N-nitrozol difhenylamine hay nguyên liệu
chất khác hàm lượng dùng 0.2-0.7 phần trọng lượng trên 100 phần cao su.
Đó là nguyên liệu chất làm chậm lưu hóa.



4. CHẤT TRỢ XÚC TIẾN
:
Chất trợ xúc tiến tạo với các chất xúc tiến những phức chất, và các
phức này có nhiệm vụ hoạt hóa lưu huỳnh làn tăng tốc độ lưu hóa và cải
thiện được tính năng của sản phẩm.
5. NHÓM CÁC CHẤT PHÒNG LÃO:

Trong thời gian tồn trữ cũng như chế biến, một số loại cao su bị hủy
hoại hay biến chất một phần do ánh sáng, nhiệt độ và một số kim loại có hại
nhưng quan trọng nhất là sau khi lưu hóa, sản phẩm chịu tác động mãnh liệt
của các tác nhân trong thời gian sử dụng nhất là đối với các loại cao su có
dây phân tử chưa bão hòa. Sự lão hóa cao su được thể hiện dưới nhiề
u hình
thức rất khác nhau : biến màu, xuất hiện các vết nứt, biến cứng, chảy nhão
và dĩ nhiên là tính năng cơ lý cũng giảm.
6. NHÓM CÁC CHẤT ĐỘN:

Thường chất độn chiếm một thể tích khá lớn trong cao su. Trong các
sản phẩm thường dùng chất độn chiếm từ 30-70% so với trọng lượng cao su
nguyên chất. Ngoài các sản phẩm nhúng từ mủ latex, trọng lượng chất độn
thường không vượt quá 10%, ít khi các sản phẩm từ cao su khô được sử
dụng không có chất độn trong hỗn hợp. Tùy thuộc vào bản chất, các chất
độn có thể tham gia vào từng hỗn hợp cao su để

mang lại các tính chất sau:
Cải thiện một số tính chất sản phẩm :
Tăng độ cứng: cao su
thiên nhiên, cao su tổng hợp,tăng lực kéo đứt,tăng ứng suất,tăng tính kháng

14
mòn,tăng tính kháng dầu, kháng nhiệt,giảm tính co rút của sản phẩm sau khi
lưu hóa,tăng khả năng truyền nhiệt, giải nhiệt nội sinh.
Cải thiện quy trình chế tạo sản phẩm:
Dễ đúc khuôn, dễ cán
tráng, ép đùn…Làm cho ngoại hình của sản phẩm đẹp.Giảm tính co rút của
bán thành sản phẩm.
Hạ giá thành sản phẩm :
Vì thường các chất độn có giá rẻ hơn
cao su.
Phân loại và chỉ tiêu chất lượng của các loại chất độn:
a) Than đen
: Dùng trong công nghiệp cao su có nhiều loại và
thường được gọi theo tính năng của chúng:
MPC : than đen máng dễ thao tác trung bình : loại than này có khả
năng bổ cường cao càng dễ hỗn luyện trong các loại cao su có độ dẻo trung
bình. Nó thường được sử dụng nhiều vì sản phẩm có cơ tính tốt, cộng thêm
tính dễ thao tác. Thường sử dụng làm mặt lốp, sản phẩm kỹ nghệ, đế dày
v.v… được sử dụng với các loại cao su thiên nhiên, và các lo
ại vật liệu
tương tự.
HAF : than đen lò kháng mài mòn cao : loại than này đem lại cho sản
phẩm cơ tính gần giống với than đenMPC. Với lượng dùng trên 40% nó
cũng có thể dẫn truyền tốt giống như nếu không nói là hơn các loại than CC.
Than HAF thường dùng bổ cường cho GR-S phương pháp lạnh, nhưng nó

cũng bổ cường cho tất các loại cao su khác và tính chất quan nhất là kháng
mài mòn cao. Các loại than HAF dần dần thay thế các loại than đen máng.
SRF : than đen lò bán bổ cường
Có các tính chất:
- Cho phép sản xuất các sản phẩm có giá thành hạ so với thể tích.
- Cải thiện tính khánh dầu của sản phẩm do việc sử dụng nhiều chất
độn.
- Làm sản phẩm có độ nảy tốt.

15
Than SRF thích hợp để sản xuất các sản phẩm đệm, ống, đế giày, bọc
dây cáp, săm xe… nó tham gia tốt vào các hỗn hợp cao su thiên nhiên, cao
su được tái sinh cũng như các loại cao su khác.
b) Kaolin :

Nói chung đất sét gồm rất nhiều thành phần, nhưng thành phần chính
là silicat alumium nhậm nước hay còn gọi là kaolin.
Tính chất các loại đất sét:
- Khối lượng riêng là : 2.6
- Độ ẩm : kaolin không hút nước, trong môi trường ẩm đến 90% nó
hút chừng 1.3% nước.
- Màu sắc đóng một vai trò quan trọng trong các sản phẩm màu sáng.
Khả năng nhuộm màu trong cao su rất yếu vì chiết suất của chất độn này
tương tự như cao su.
Thường đất sét cứng s
ức nhuộm màu càng mạnh hơn đất sét mềm.
Sau đây là chỉ số chiết suất của các chất độn:
Cao su thiên nhiên 1.52
Đất sét 1.56
Baryte 1.64

Lithopone 1.84
Oxit kẽm 2.04
Oxit titan 2.67
Kích thước và hình dạng hạt: đây là điểm khác biệt giữa đất sét cứng
và đất sét mềm.
7. CHẤT LÀM MỀM, CHẤT HÓA DẺO:


16
Các chất trợ thao tác đóng một vai trò quan trọng trong quá trình công
nghệ chế tạo sản phẩm. Các chất chuyên E3n đổi tính chất của hỗn hợp cao
su nhằm cho các mục đích đặc biệt mà bản chất của cao su không có được,
ví dụ màu sắc, chất tạo bọt, chất mài, chất chống cháy, các loại tăng vẻ mỹ
quan của sản phẩm…


III/ VẢI MÀNH :
- Vải mành là một trong những sản phần chủ yếu để tạo thành lốp,
được dùng để chế tạo thân lốp. Vải mành là những sợi polyamid,
polyester,… hiện nay thường sử dụng nhiều nhất là sợi polyamid, tiêu biểu
là sợi nylon 6.6.
- Cấu tạo chủ yếu của vải mành là những sợi dọc, có những sợi ngang
rất nhỏ và thưa để nối định vị sợi dọc. Trong lố
p, tầng vải mành được đặt
chéo nhau một góc nào đó nhằm tạo cho lốp đàn tính và tính mềm nhất định.
- Do điều kiện làm việc của vải mành trong lốp bị biến hình nhiều lần
và chịu nhiệt độ cao nên yêu cầu của vải mành là độ thô của sợi mành nhỏ,
có cường độ chịu mỏi cao, đàn tính lớn, biến hình vĩnh cửu nhỏ, tính chịu
nhiệt độ cao. Ngoài vả
i mành có sợi ngang ra, còn có vải mành không có sợi

ngang.
IV/ DÂY THÉP TANH :
- Trong chế tạo lốp, dây thép tanh chủ yếu được dùng làm vòng tanh
cho bộ phận vong lốp, nằm phía dưới hai bên hông lốp, có tác dụng tăng độ
bám chắc của lốp vào vành xe.
- Yêu cầu cảu dây thép tanh:
* Bề mặt không bị han gỉ hoặc sờn nhám
* Đường kính dây thép phải đều đặn và bằng nhau
* Vòng tanh không có hiện tượng loạn dây và lỏng lẻo, bề mặt dây
thép mạ đồng phải đều đặn,…

17
Đa số thép dùng để chế tạo vòng tanh được dùng hiện nay là dây thép
số.







Bảng: Các thông số kỹ thuật của dây thép tanh
QUY CÁCH SỐ 19
Đường kính, mm
Cường lượng, kg, sợi
Tỷ lệ dãn dài, %
Số lần vặn
Số lần uốn khúc
Trọng lượng mỗi mâm, kg
Đường kính vòng đóng bao, mm

1.0 ± 0.003
> 180
0.5
> 30
> 12
> 20
400 ÷ 500











18

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ





19

I/ Xử lý sơ bộ nguyên vật liệu:

- Biết rõ nguồn gốc nơi sản xuất, chất lượng và các thông số kỹ thuật.
- Sơ chế : cắt, làm mềm, tạo viên. Dùng máy cắt thủy lực hay máy cắt cơ
khí để cắt cao su. Sau khi cắt phải làm mềm hay còn gọi là sơ luyện trên
máy luyện kín ( đối với cao su hỗn luyện một giai đoạn thì phải làm mềm,
còn cao su hỗn luyện 2 giai đoạn thì không bắt buộc ). Sau khi làm mềm, cao
su sẽ đượ
c tạo viên trên các máy tạo viên để dễ dàng trong việc phối liệu.



20

II/ Cân đong theo đơn pha chế hỗn hợp:

- Sử dụng cân tự động để cân đong theo đơn pha chế. Cân tập trung để
mang các chất đến giai đoạn kế tiếp.

III/ Hỗn luyện:
a) Hỗn luyện cao su mặt lốp:

Ta tiến hành hỗn luyện 2 giai đoạn trong các máy luyện kín. Đầu tiên tiến
hành hỗn luyện giai đoạn đầu trên máy tốc độ 42/38 vòng/phút, sau đó đem
đi tạo viên rồi phối liệu lại một lần nữa. Tiếp đến lại hỗn luyện trên máy
luyện kín tốc độ 32/28 vòng/phút rồi qua máy cán 2 trục tiến hành xuất tấm
làm nguội chuẩn bị cho giai đoạn tiếp theo.



b) Hỗn luyện các hỗn hợp còn lại:


Thực hiện hỗn luyện một giai đoạn trên máy luyện kín 32/28 vòng/phút.
Nguyên liệu sau khi đem đi phối liệu sẽ được đưa vào máy luyện kín để thực
hiện việc hỗn luyện, sau đó cao su sẽ được đưa ra máy cán 2 trục để xuất
tấm làm nguội chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo. Đối với hỗn hợp cao su
săm và màng hơi thì có tiến hành lọc keo trước khi đem cán tráng xu
ất tấm,
việc lọc keo được thực hiện trên máy đùn trục vít.


21

IV/ Chế tạo các chi tiết của lốp:
1. Đùn ép xuất các chi tiết:

- Phụ thuộc vào vỏ xe, lớp cao su mặt lốp sản xuất trên máy ép trục vít
thành 1 hoặc 2 dòng, còn lớp cao su hông thành 4 dòng. Các băng hẹp cao su
dùng để bọc cách ly mép các băng mành kim loại cho các chi tiết vòng vành
vỏ và đai đệm vỏ xe dày 1,0mm rộng đến 50mm được sản xuất 4 đến 6 dây
trên máy cán tráng 3 trục, tại đây chúng được cuộn vào trục thành cuộn cùng
với lớp chống dính.




- Những chi tiết có biên dạng: dây cao su độn tiết diện tam giác, băng hỗn
hợp cao su lót trên đai đệm, băng hỗn hợp cao su chống mòn ở mép hông,

22
băng hỗn hợp cao su vòng vành…được chế tạo trên dây chuyền máy ép trục
vít đường kính 125-150mm. Hỗn hợp cao su nóng từ máy cán đốt nóng theo
băng tải liên tục cung cấp đến phễu nạp liệu của máy ép đùn. Để định các
chi tiết có một bộ đĩa. Chúng được lắp vào đầu máy, phụ thuộc vào những
tiết diện chi tiết.
Quá trình ép xuất tiến hành trong những điều kiện sau đây:
Tên chi tiết m/phút Số dòng
Dây cao su độn vòng tanh 10-12 10
Băng vòng vành 7-10 2
Phôi độn cho vòng vành 12 2
Băng độn vai trên đai đệm và băng
chống mòn vòng vành

9-12 4

- Sau khi xuất các dải cao su đi vào bể làm nguội dài 7,5m để làm nguội.
Ra khỏi bể chúng được thổi khí nén để tách nước rồi chuyển sang băng tải
tiếp nhậ. Tại đây chúng được cắt thành đoạn với chiều dài các phôi. Có thể
bỏ qua phần làm nguội trong bể nước mà chuyển trực tiếp sang băng tải tiếp
nhận ngay. Sau đó chúng được chuyển sang các khu vực có nhu cầu sử dụng
trên giá
đẩy tay hoặc xe nâng điện.
- Cao su mặt lốp được ép trên máy đùn nóng thành từng băng sau đó qua
hệ thống băng tải làm nguội, kiểm tra rồi cắt thành những dải có kích thước
theo tiêu chuẩn của lốp thiết kế.

2. Cán tráng hỗn hợp cao su lên vải mành:

- Cán tráng các tấm vải mành phủ cao su thực hiện trên máy cán 4 trục.
Chế độ làm việc: Cuộn vải từ giá nhả vải được đưa qua bộ trữ vải ( đảm bảo
hệ thống hoạt động trong vòng 3 phút gián đoạn ). Sau đó vải sẽ qua bộ làm
sạch bằng chân không hay chải rồi qua bộ phận căng vải. Tiếp đó vải sẽ qua
bộ phận định tâm, sau đó qua máy cán tráng để
tiến hành quá trình cán tráng,

23
tại đây cao su sẽ được phủ đều 2 bên mặt vải. Tấm vải tráng cao su sau khi
ra khỏi máy sẽ được cuộn với một lớp vải bạt lót chống bám dính rồi đem đi
lưu trữ hay chuyển đến bộ phận kế tiếp.
Khi thay đổi khoảng cách trục cán hoặc vận tốc máy cán phải điều chỉnh
lượng vật liệu cung cấp đến máy tráng và nhiệt độ tr
ục cán.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dày và độ đồng nhất của hỗn hợp rezin:

-Độ dẻo của hỗn hợp
-Nhiệt độ trục
-Nhiệt độ vải

3. Cán tráng vải bạt:

Cán tráng vải bạt cũng được tiến hành tương tự như cán tráng vải mành
tuy nhiên do sự khác nhau về độ dày vải nên yêu cầu về nhiệt độ cũng như
khoảng cách trục khác nhau so với cán tráng vải mành.
4. Cán tráng hỗn hợp cao su lên mành kim loại:

Cán tráng hỗn hợp cao su 2 mặt các sợi mành kim loại thành tấm mành
kim loại trên dây chuyền máy cán 4 trục. Các ống chỉ mành kim loại treo
trên giá máy lờ chỉ. Để cho ẩm không ngưng tụ trên bề mặt các sợi chỉ kim
loại làm giảm độ bám dính của hỗn hợp cao su lên bề mặt sợi mành, giá lờ
chỉ được đặt trong buồng điều hoà không khí. Việc căng sợi mành trên
đường đi trước khe hở các trục máy cán tráng và trong khi cuộn, các ố
ng chỉ
được điều chỉnh bằng thiết bị hãm riêng kiểu đòn bẩy, có trang bị chốt nhằm
bảo đảm việc sửa chữa điều chỉnh giá lờ. Các sợi mành kim loại từ giá lờ lần
lượt đi qua các lược định hướng, lược phân phối để phân phối đều các sợi
mành trong tấm. Tấm mành kim loại đi vào khe giữa trục giữa và trục trên
của máy cán tráng. T
ại đây, chúng được tráng lớp hỗn hợp cao su lên bề mặt
tấm mành ở điều kiện nhiệt độ: trục dưới và trục chìa ra 75-85
o
C, trục trên
và trục giữa 80-90
o
C, khi nhiệt độ cao hơn 100

o
C không được ép hỗn hợp
cao su lên mành kim loại.

24

5. Cắt vải mành, vải bạt:

Cắt vải mành dệt và vải bạt: vải mành dệt cho khung vỏ xe được cắt dưới
góc 0
o
hoặc 5
o
trên các máy cắt nghiêng giống như khi cắt vải mành cho các
loại lốp kết cấu sợi nghiêng. Vải sau khi cán tráng được đặt qua hệ thống cắt
vải. Các mảnh vải sau khi cắt lấy ra khỏi băng tải sau đó cuộn lại.

6. Cắt mành kim loại:

Vải mành kim loại tráng hỗn hợp cao su được cắt dưới góc 75-85
o
trên
giá cắt trong lúc giá cuộn ngừng hoạt động. Việc cắt đoạn các tấm vải mành
kim loại tráng cao su được thực hiện ngay trên giá treo bằng lưỡi dao tròn
lắp trục tiếp trên hệ thống sau khi cán tráng. Nó chuyển động ngay trên lưỡi
dao phẳng nhằm tạo ra độ khít giữa 2 lưỡi dao di động và đứng yên người ta
đã sử dụng ngay bộ phận chống xốc, và để giữ cho tấm vải không bị di động
khi cắ
t người ta dùng thiết bị ép khí nén.
7. Chế tạo vòng tanh:

Chế tạo vòng tanh cho vỏ xe sợi xuyên tâm: Tronê ( mỗi vòng vành còn
gọi là biên của vỏ xe) sợi xuyên tâm ngoài một vòng tanh chính còn sử dụng
một vòng cánh tăng cường. Chế tạo vòng tanh chính với vòng dây kim loại
bọc quấn hỗn hợp cao su và băng vải bạt tráng cao su. Vòng dây kim loại
của vòng tanh chính cho vỏ xe, sợi xuyên tâm cũng được chế tạo như cho vỏ
xe sợi nghiêng nhưng với lớp bọc quấn xoắn trước khi ghép với sợi dây cao

25
su đệm tam giác. Điểm khác cơ bản ở đây là không dùng băng dây kim loại
hay băng dây kim loại bện tráng hỗn hợp cao su cuộn lại thành vòng mà sử
dụng phương pháp bện đơn thành vòng sợi dây kim loại không tráng cao su
như cách bện trão hay cáp dây thép trên một loại máy chuyên dùng. Dây kim
loại từ một cuộn lớn được cuộn sang những ống suốt nhỏ hơn, sau khi qua
thiết bị cuộn thẳng. Sau đó trên máy chuyên dùng các vòng dây thép được
bện lạ
i khi cùng lúc nhập các dây thép từ 1 hoặc 2 ống suốt. Việc bọc vòng
dây thép bện bằng hỗn hợp cao su hẹp và bọc lại bằng một dải hẹp vải thô
tráng cao su được tiến hành cùng lúc trên máy bọc vòng dây thép. Trên máy
này người ta lắp bổ sung một ống suốt dùng cho dải hỗn hợp cao su.
8. Chế tạo vòng cánh tăng cường cho vòng vành của lốp sợi xuyên
tâm:
Vòng dây thép cho vòng cánh tăng cường có cấu tạo gồm 2 sợi mành kim
loại được chế tạo trên dây chuyền tương tự dây chuyền chế tạo vòng dây
théo cho lốp sợi nghiêng, chỉ khác ở cấu tạo của khuôn dưỡng cuộn vòng
dây thép. Khuôn thép trong trường hợp này có rãnh sâu trên suốt cả chu vi
mặt dưỡng để định biên vòng sợi mành. Vòng cánh tăng cường được chế tạo
trên thiết bị chuyên dùng. Trục cuộn băng mành kim loại lồng vào thanh
ngă
n dưới, còn bộ kim trống lắp vào thanh trên và cuốn nó vào đầu cuối của

băng mành lót. Vòng vành mành kim loại chèn lên khung hướng dưới bánh
xe ép có rãnh, các trục lăn ép các bánh xe của cơ cấu lăn, trục hướng dòng
và trục dẫn. Lúc này vòng vành kim loại ở vị trí thẳng đứng. Băng mành kim
loại tráng hỗn hợp cao su được dẫn vào giữa các trục dẫn hướng và nhét vào
dưới vòng sợi mành kim loại trên trục cấp, Bằng cách ấn vào tay gạt của van
khí dẫn c
ủa trục lăn ép và trục ép có định biên đến vòng dây mành kim loại
và kéo vòng bằng những trục của cơ cấu căn. Ấn lên bàn đạp mở máy, lúc
này vòng mành kim loại quay và được bọc bởi băng mành kim loại. Khi
vòng dây mành kim loại chưa quay gần xong 1 vòng thì ngừng máy, cắt
băng mành kim loại bằng dao và nối các đầu lại. Sau đó lại mở máy tiếp để
lăn ép mối nối băng mành kim loại. Tiếp đến nâng các trục lên đến v
ị trí
dừng lấy vòng cánh gia cường ra khỏi máy. Kiểm tra lại vòng vành đó trước
khi đem đến khâu định hình.

V/Ráp vỏ xe Radian:
- Việc ráp vỏ xe kiểu R liên quan đến sợi mành trong thân và đai đệm vì
thế không thể định hình chúng sau khi ráp trên trống vì lúc tăng đường kính
đai đệm chiều rộng có xu hướng thu hẹp lại còn chiều dài sợi thân lốp giữ
nguyên. Bởi thế khi chế tạo vỏ xe Radian theo phương thông thường trên