A gumiabroncs gyártása egy összetett folyamat, kezdve a nyersanyagokkal, amelyek számos folyamaton mennek keresztül, hogy végül megkaphassuk a gumiabroncsot.
A hétköznapi életben a gumiabroncsot guminak nevezik, holott ez az elnevezés csak az anyagra, illetve az anyag tulajdonságára utal. A gyártás során a gumi kifejezést nem a kész abroncsra, hanem az anyagra használják.
Alapanyagok (kaucsuk, a vulkanizálás hatóanyagai, öregedésgátlók, töltőanyagok, lágyítók, egyéb adalékanyagok, szilárdsághordozók)
Keverés (a kaucsuk és a különböző hozzávalók összekeverése)
Alkatrészgyártás
Gumis alkatrészek: kalanderezés, extrudálás,
Szilárdsághordozót tartalmazó alkatrészek gyártása: felpréselés, vágás, huzalkarikagyártás
Felépítés (az alkatrészek összeépítése nyersköpennyé)
Vulkanizálás
Végtermékellenőrzés
Alapanyagok
A felhasznált anyagok közül a kaucsuk típusai:
NR (természetes kaucsuk)
SBR (butadién-sztirol kaucsuk)
BR (butadiénkaucsuk)
IIR (butilkaucsuk)
EPDM (etilén-propilén kaucsuk)
A vulkanizálás hatóanyagai:
Vulkanizálószerek (általában kén)
Gyorsítók
Aktiválószerek
Késleltetők
Öregedésgátlók:
Fényelnyelő és -visszaverő viaszok
Szabad gyököket hatástalanító inhibitorok
Töltőanyagok:
Korom (carbon black)
Szilícium-dioxid (silica)
Kaolin
Lágyítók:
Ásványi olajok (kőolaj- és kőszénszármazékok)
Növényi olajok
Gyanták
Egyéb adalékok és segédanyagok:
Lebontószerek
Színezékek
Égésgátlók
Tapadásfokozók
Ragadásgátlók
Szilárdsághordozók:
Viszkóz
Poliamid (még mindig az alifás poliamidok az elterjedtek, mivel a kevlar nagyon drága)
Poliészter
Acél
Keverés
A keverés (keverékkészítés) során a különböző fizikai-kémiai tulajdonságú keverék-alapanyagokból egységes tulajdonságú (homogén) gumikeverék keletkezik.
A keverés egy olyan folyamat, ahol a többi összetevőt (keverékkomponenst) hozzáadják a kaucsukhoz és összekeverik őket, betartva a keverési előírásokat.
A keverés több fázisból állhat:
1. Alapkeverék készítés
Puhítás: a kaucsukot (esetleg lebontószerek hozzáadásával) "keverjük" a molekulatömeg csökkentése és a képlékenység érdekében.
A kimért alapanyagokat (általában a vulkanizálás hatóanyagai kivételével) sorban belekeverik a kaucsukba mint mátrixba. A nehezen belekeverhetőket vagy nagy mennyiségűeket több fázisban is, mert egy fázisban nem keverednek jól el.
Ha az alapkeverék előtt (az esetleges puhítás után) egy fázis van, akkor az annak során készült félkészterméket szokták előkeveréknek is hívni. De ennél több fázis esetén csak az I. fázis, 2. fázis rendszerű elnevezések célszerűek.
Egy-egy keverési fázisban (5-10 perc) a keverék erősen felmelegszik (160-200 °C-ra), és így hamar tönkremenne. Az egyes fázisok között a gumikeveréket lehűtik kb. 20-40 °C-ra.
2. Készkeverék készítés (kenezés)
Az alapkeverékbe belekeverik a vulkanizálás (még hiányzó) hatóanyagait (1-2 perc).
Alkatrészgyártás
Alkatrésznek azokat a félkésztermékeket nevezzük, amelyek felépítéskor beépülnek a nyersköpenybe. Alkatrész például a vágott öv, de még nem alkatrész a felpréselőlemez.
Huzalkarikagyártás
A huzalkarika nagyszilárdságú acélhuzalból készül. Az acélhuzal felülete általában vörösrezezett vagy bronzozott, hogy jobban tapadjon a gumihoz.
Sokféle keresztmetszetű huzalkarika létezik; néhány példa itt látható az ábrán.
Leggyakoribbak a kör keresztmetszetű huzalok, de akad négyzet, téglalap, ellipszis, paralelogramma stb. keresztmetszetű is. A huzalkarikakeresztmetszet alapja vagy hossztengelye különböző szöget zárhat be az abroncs forgástengelyével.
A keresztmetszet a kerület mentén haladva többnyire állandó; ritkábban az egyes rétegek akár el is fordulhatnak például a P pont körül, akár különböző irányban is (fonatos karika).
A karikát alkothatja egy huzal is, amelyet tíz vagy száz menetben csévélnek fel; de alkothatja tíz vagy száz huzal is egy menetben. Van átmeneti konstrukció is: amikor egyszerre egy sor huzalt (pászmát) vezetnek fel a dobra (a sablonra). A huzalok végét hegesztéssel, hüvellyel, fémbilinccsel, véglekötő szövetcsíkkal rögzítik; néha a teljes kerület mentén spirálisan becsavarják (bezászlózzák stb.) gumizott (kent vagy felpréselt) szövettel az egész huzalkarikát.
A huzalok lehetnek gumizottak vagy gumizatlanok. Ha elég ritkán állnak egymáshoz képest a huzalok, akkor a gyártás (leginkább a vulkanizálás) folyamán a gumikeverék behatolhat a huzalok közé is.
Az alkalmazott gyártástechnológiától függően a huzalkarika lehet magtöltős (pótzsinóros stb.) vagy magtöltő nélküli. A magtöltő „külső" felülete lekerekített, amely elősegíti, hogy a peremék könnyen elforduljon a magtöltős karika körül, ha felépítéskor nem olyan állásban került a helyére a peremék, mint amilyenben a vulkanizált köpenyben lennie kell. A magtöltős karikákat rendszerint magtöltőstül becsavarják teljes kerület mentén. A becsavart magtöltős huzalkarikát beporozzák pl. cink-sztearáttal, mely vulkanizáláskor megolvad, ezzel is megkönnyítve a peremforgást (amikor a peremék elfordul a huzalkarika körül).
Pászmás felvezetésnél annyi leeresztődobot alkalmaznak, ahány szálból áll a pászma. Az egyes huzalokat pászmásító szálvezető betéttel vagy fésűvel rendezik egymás mellé.
A leeresztődobról a lehúzóegység az extruder fejébe húzza a huzalt. Az extrudert nyers gumicsíkkal etetik. Az extruder vékony (néhány tized milliméter vastag) nyers gumiréteggel vonja be (inzulálja) az 1-2 mm vastag huzal(oka)t.
A huzalkarikatekercselő dob (sablon) külső felülete (amire rácsévélődik a gumizott huzal), annak kúpossága határozza meg, milyen szöget zár majd be a huzalkarikakeresztmetszet tengelye az abroncs forgástengelyével. Minden huzalkarikakonstrukcióhoz tartozik egy program a huzalkarikagyártó gépben. A léptetőfej annyi menetben pozícionálja egymás mellé a huzalt, amennyit a program meghatároz, majd elkezdi felvezetni a második sort és így tovább. Az utolsó menet után a sablon megáll, a vágóbélyeg elvágja a gumizott huzalt a sablon előtt, tengelyirányban szétnyílik a sablon, és a karika kidobódik az erre szolgáló kivezetőcsatornába. Összezáródik a sablon, és kezdődik a következő karika gyártása.
A kompenzátort a felső tengelyre szerelt tárcsasor és az alsó tengelyre szerelt tárcsasor alkotja. A gumizott huzal átmeneti tárolására szolgál. Amikor a huzalkarikatekercselő dob áll, a kompenzátorba töltődik a huzal. Amikor forog, akkor a kompenzátorból lefogy a huzal.
A huzalkarikagyártást korlátozó kompromisszumok:
Az inzuláló guminak keménynek, nagy moduluszúnak kell lennie, hogy jól illeszkedjen a mellette elhelyezkedő nagy tömegű acélhoz - az ilyen gumit képező keverékek azonban rendszerint nagy viszkozitásúak, a termelés növelésével könnyen beégnek és kevésbé tapadnak a huzalra.
Több huzalból pászma képezhető - a pászma szálai közt azonban a huzalgyártás és a huzalkarikagyártás folyamán keresztmetszet- és hosszkülönbségek keletkeznek, és ezekkel külön meg kell birkózni.
Felépítés
Vulkanizálás
Végtermékellenőrzés
A végtermékellenőrzés célja az, hogy az esetlegesen hibás késztermék ne kerüljön ki a vevőhöz.
Itt most nem tárgyaljuk a fejlesztés vagy hibaelhárítás céljából végzett vizsgálatokat.
A végtermékellenőrzés csak roncsolásmentes vizsgálatokat foglalhat magába, hiszen az ellenőrzés után a vevőnek hibátlan árut kell kapnia.
A legelterjedtrebb vizsgálati módszerek:
Szemrevételezés
Röntgen, ultrahang
Köpenyegyenetlenség (uniformity) vizsgálat
Szemrevételezéskor a gyakorlott ellenőrök azt keresik, hogy hol (miben stb.) tér el a készabroncs felülete az előírástól. Találhatnak gödröket, dudorokat, repedéseket stb., amelyek sokféle belső hibát (elválást, ritkulást, visszahajlást, elvékonyodást stb.) takarhatnak, amelyeknek sokféle oka lehet.
A röntgenvizsgálat azon alapszik, hogy az acél nem engedi át a röntgensugarakat, így észrevehetők a szakadások, az acélkordok vagy huzalok nem megfelelő elhelyezkedése (túl sűrű, túl ritka, kereszteződés stb.). Az ultrahangvizsgálat azon alapszik, hogy a különböző anyagok vezetőképessége különböző, és a vastagabb részek jobban el is nyelik a hangot. Így észlelhetők elválások, vastagságkülönbségek, idegen anyagok (például levegő) stb.
A gumiabroncs sosem abszolút egyenletes a kerület mentén. Változhat az abroncs sugara, a tömegelolszlása, a benyomódáshoz szükséges erő, ennek az erőnek az időbeli változása stb. Ezek mérhetők a köpenyegyenetlenségméréssel.
A végtermékellenőrzés során a végtermék-ellenőrök felhasználják a gumiabroncs szerkezetével kapcsolatos ismereteiket. Ebben - saját tapasztalataikon kívül - benne lehetnek az elődök tapasztalatai, a statisztikai hibaelemzések során, a roncsolásos vizsgálatokkal szerzett tapasztalatok (stb.) is, melyeket kiképzésük során tanulnak meg.
A végtermékellenőrzés után a hibák - jellegüktől és mértéküktől függően - javíthatók; a nem javítható gumiabroncsot leselejtezik. A javítás után az abroncs ugyanúgy átesik a végtermékellenőrzésen, mint a javítás előtt.
Környezeti hatás
A gumiabroncsgyártás rendkívül energiaigényes folyamat, az abroncs 1 kilogrammjának előállítása kb. 32 kWh energiafelhasználással jár.[1] Az abroncs környezetterhelésének legnagyobb része a felhasználás időszakára esik.