تحقیق در مورد تایرهای SBR

بخشی از مقاله

مواد تشکیل دهنده تایرهای SBR
در ساختمان تایر از مواد شیمیایی، طبیعی و معدنی مختلفی استفاده می شود که هر یک در عملکرد تایر و نیز در جریلن تولید آن نقش خاصی را ایفا می کنند.
اصلی ترین مواد تشکیل دهنده تایر به شرح زیر است:
کائوچو

از نظر تهیه و فراوری ، کائوچو ها را به سه دسته تقسیم می کنند:
- کائوچوی طبیعی Natural Rubber
- کائوچوی مصنوعی Synthetic Rubber
- کائوچوی بازیافتی Reclaim Rubber

کائوچوی طبیعی از شیره درخت مخصوصی که در مناطق استوایی و کشورهایی نظیر مالزی و تایلند می روید، به دست می آید.
از معروفترین نام های تجاری کائوچوی طبیعی میتوان به کائوچوی استاندارد مالزی یا SMR(Standard Malaysian Rubber) اشاره کرد.
کائوچوی مصنوعی نیز از مشتقات نفتی و محصول کارخانجات پتروشیمی است. از انواع کائوچوی مصنوعی میتوان بوتادین رابر (BR) و استایرن رابر(SBR) را نام برد.
هر یک از اجزاء مختلف تایر SBR شامل نسبت های مختلفی از کائوچوی طبیعی و مصنوعی هستند که این نسبت به خصوصیات فیزیکی مورد نیاز بستگی دارد. بعنوان مثال کائوچوی طبیعی دارای مقاومت حرارتی بالا و چسبندگی عالی است و به این دلیل در اجزاء درونی تر تایر SBR مثل لایه ها بیشتر کاربرد دارد.
دوده

اضافه کردن دوده به کائوچو باعث افزایش مقاومت سایشی تایر SBR شده، خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد. ساختار کائوچو به گونه ای است که در بین مولوکولهای آن فضاهای خالی وجود دارد ودوده در این فضا ها قرار می گیرد، گاهی اوقات علاوه بر دوده از پرکننده های غیر دوده ای نظیر کربنات کلسیم یا کائولین استفاده می شود.
نخ

بئنه اصلی تایر SBR شامل لایه های نخی پوششش داده شده با آمیزه ( خمیر) لاستیکی می باشد.
جنس نخها نایلون، ریون یا پلی استر است. به مجموعه لایه های نخی به کار رفته در تایر SBR، منجید یا کارکاس گفته می شود. وظیفه لایه های نخی تحمل فشار باد از داخل تایر SBR و بار وارد شده به تایر SBR از خارج می باشد.

سیم
به منظور ایجاد استحکام کافی در بخشی از تایر SBR که روی رینگ قرار می گیرد وطوقه (بید) نام دارد، از سیم های فولادی استفاده می شود. این سیم ها ضمن اینکه دارای پوشش مسی یا برنزی هستند توسط آمیزه لاستیکی نیز پوشش داده شده ، پس از چند دور تابیده شدن، با مقطعی به شکل مربع یا ذوزنقه مجموعه ی سیم های طوقه را تشکیل می دهند.
همچنین در کمربند تایر SBR های رادیال سیمی سواری و در لایه های تایر SBRهای باری تمام سیمی از سیم های فولادی با قطر و ضخامت مشخص استفاده می شود.
محافظت کننده ها

اکسیژن و ازون موجود در هوا می توانند باعث تخریب و فرسایش اجزاء تایر SBR شوند.
برای مقابله با اثرات مضر این عوامل از مواد شیمیایی خاصی نظیر اکسیدانت ها، موم ها و ضد ازونانت ها در آمیزه لاستیکی استفاده می شود.
سایر عوامل شیمیایی

به منظور تولید و فراوری بهتر و آسانتر آمیزه لاستیکی در چرخه و مراحل مختلف فرایند تولید از مواد دیگری نظیر انواع روغن ، شتابدهنده ها ، گوگرد ( بعنوان عامل پخت) و ... استفاده می گردد.

توجه : میزان استفاده از هر یک از اجزاء فوق به نوع و ساختار تایر SBR، شرایط حرکتی جاده، شرایط آب و هوایی و عامل مختلف دیگری بستگی دارد. بعنوان مثال درصد وزنی هر یک از مواد تشکیل دهنده تایر SBR رادیال سواری بشرح زیر می باشد :
کائوچوی طبیعی و مصنوعی............46-42 %
نخ .............................................5-3 %
دوده ..........................................26-22 %
سیم ...........................................15-11 %
سایر مواد شیمیایی ........................15-12 %
انواع ساختار تایر SBR
به طور کلی تایر SBR ها به لحاظ نوع ساختار به دو گروه اصلی تقسیم می شوند :

1- بایاس

2- رادیال
1- تایر SBR های بایاس : در این دسته از تایر SBR ها امتداد نخ های لایه مرکزی تایر SBR زاویه مورب می سازد و قرار گیری لایه ها روی یکدیگر بصورت ضربدری می باشد. جنس نخ لایه ها از نایلون است و در بدنه تایر SBR بجز در ناحیه طوقه ها از سیم های فولادی استفاده نمی شود.
2- تایر SBR های رادیال : در تایر SBR رادیال امتداد نخ ها ی لایه با خط مرکزی تایر SBR زاویه ای در حدود 90 درجه می سازد. و به عبارت دیگر امتداد نخ ها در جهت شعاعی قرار گرفته است. جنس نخ لایه ها عموما از ریون یا پلی استر است. در تایر SBR های رادیال به منظور ایجاد پایداری حرکتی از لایه هایی با عرض ناحیه آج و زاویه مورب نسبت به خط مرکزی تایر SBR با نام کمربند یا بلت استفاده می شود.

الیاف مصرفی در کمربند از جنس نخ یا سیم فولادی است.
در صورتی که کمربند نخی باشد تایر SBR را رادیال نخی و در صورتی که سیمی باشد تایر SBR را رادیال سیمی یا استیل بلت می نامند.
تایر SBR های رادیال بدلیل مزایای ویژه ای که نسبت به تایر SBR های بایاس دارند در سالهای اخیر به تدریج جایگزین نوع بایاس شده اند.
ویژگیهای مهم تایر SBR های رادیال عبارتند از :
- مصرف سوخت کم - شتاب گیری و ترمز گیری سریع و مطمئن
- پایداری حرکتی خوب - فرمان پذیری مناسب
- رانندگی راحت - مقاومت در مقابل پنچری
- دوام و طول عمر زیاد

رویه یا آج تایر SBR
این قسمت تایر SBR مستقیما با سطح جاده در تماس است و لذا می بایست ضمن داشتن حداکثر مقاومت ممکن در مقابل سایش به نحوی قابلیت چنگزنی به جاده و حداکثر کارایی در پیش بردن خودرو با کمترین انرژی ممکن را داشته باشد. تامین اتکای مناسب خودرو روی سطح جاده و اصطکاک با آن و همچنین فرمانگیری مناسب از دیگر خصوصیات مهم رویه ی تایر SBR است. بخشی از این خصوصیات از طریق ترکیب بهینه مواد تشکیل دهنده رویه و بخشی از طریق ساختار تایر SBR و بخش مهم دیگری به کمک گل تایر SBR تامین می گردد.
بدنه یا منجید تایر SBR

بدنه تایر SBR از لایه های متعددی تشکیل می گردد و استحکام آن نقش تعیین کننده ای در دوام و بقای تایر SBR دارد. بدنه تایر SBR ضمن داشتن مقاومت کافی برای تحمل فشار های ناشی از باد و بار می بایست از انعطاف لازم برای تحمل فشارهای ناشی از نوسان حاصل از حرکت تایر SBR روی جاده نیز برخوردار باشد.
میزان مقاومت بدنه تایر SBR برای تحمل بارگذاریهای مختلف با تعداد لایه های تشکیل دهنده آن مشخص می شود .هر چه تعداد لایه ها بیشتر باشد ویا نخهای آن ضخیم تر، تحمل بار تایر SBR بیشتر خواهد بود. برای محافظت بدنه در مقابل اثرات تخریبی عوامل جوی و برخورد با مانع، روی دیواره تایر SBR با لایه ای از لاستیک خاص و مقاومت پوشیده می شود که به آن دیواره می گویند.

طوقه یا بید تایر SBR
در داخل لبه های تایر SBR که بر روی رینگ مستقر می شود سیمهای حلقه ای شده ای قرار داده می شود. این حلقه ها از تعدادی سیم تک رشته ای فولادی با روکش مس یا برنز که دارای مقاومت کششی بالایی هستند ساخته می شوند.

نقش طوقه در تایر SBR، ایجاد ناحی ای سخت و عملا غیر قابل کشش در محل نشیمنگاه تایر SBR روی رینگ است تا تایر SBR به درستی و با ثبات کافی در شرایط مختلف حرکتا خودرو روی رینگ مستقر و ثابت باقی مانده فشار باد داخلی تایر SBR را نیز تحمل نماید.
در تایر SBR های رادیال تیوبلس (بدمن تیوب) دقت در اندازه این قسمت و تناسب دقیق آن با اندازه رینگ از خروج باد پیشگیری می کند. از سوی دیگر این موجب می شود که جا رفتن تایر SBR بر روی رینگ به سهولت تایر SBR های معمولی نبوده و نیازمند تمهیدات خاصی است .

PATTERN طرح آج یا نقش گل

برای افزایش کارایی رویه تایر SBR علاوه بر استفاده از مواد تشکیل دهنده خاص معمولا آن را با طرح های خاصی شیار دار و منقوش می سازند. این نقوش را کلا نقش گل یا پترن(Pattern) می نامند. طرح گل علاوه بر زیبا کردن ظاهر تایر SBR در کارکرد بهینه آن از نظر چنگ زنی بهتر، ترمز گیری مناسب تر، راندن آب سطح جاده به طرفین مسیر حرکت تایر SBR و همچنین خنک کردن تایر SBR بسیار موثر است.

با توجه به شرایط مختلف جاده ای و حرکتی هر گروه از گلهای تایر SBR برای کارکرد خاصی طراحی می شوند. مثلا تایر SBR هایی که برای کار در معادن و جاده های خاکی طراحی می شوند گل های مناسب خود را دارند. یا در تایر SBR های سنگین برخی گل ها برای چرخ های عقب و برخی برای چرخ های جلو مناسب ترند. لذا انتخاب درست گل مناسب با کارکرد مورد نظر می تواند کارایی ودوام بیشتر، فرمانگیری بهتر و صدای کمتر را به دنبال داشته باشد.

طرح نیم دنده (چرخ های عقب – LOG )
این طرح گل مخصوص محور عقب خودروهای کامیونی و وانتی ، مطابق شکل دارای شیارهای عرضی در سرتاسر محیط است.
طرح نیم دنده، راندن و پیش بردن خودرو را به خوبی انجام داده و قدرت چنگ زنی و ترمزگیری بسیار خوبی دارد ولی در سرعت های بالا صدای زیادی تولید کرده و در صورت استفاده در محور جلو موجب سفت شده فرمان و سایش پله ای تایر SBR می شود. لذا توصیه می شود از این طرح فقط در محور میانی و عقب استفاده شود.

طرح چهار خط ( گل جلو – RIB )
در اینجا منظور ار خط شیارهایی است که به طور محیطی در سرتاسر تایر SBR دیده می شوند .
تعداد این شیارها عموما 3 یا 4 شیار است ولی در بازار این طرح را چهار خطمی نامند. با توجه به فرمان پذیری مناسب و پایداری حرکتی خوب عموما از این طرح در محور جلو استفاده می شود. استفاده از این طرح در محور جلو به دلیل فرمان پذیری و پایداری حرکتی خوب و قدرت ترمز گیری مناسب توصیه می شود. به علت تفاوت عملکرد این طرح در انتقال قدرت موتور به جاده نسبت به طرح گل عقب استفاده از طرح گل جلو در محور های انتقال نیرو توصیه نمی شود.

طرح دو خط ( گل جلو - SR )
این طرح ترکیبی از نیم دنده و چهارخط است و دارای شیار محیطی در مرکز تایر SBR و شیارهای عرضی دور تا دور تایر SBR می باشد . از این طرح نیز به علت فرمانگیری خوب و ترمز گیری مناسب در محور جلوی خودروهای کامیونی و وانتی استفاده می شود.

طرح مرکب ( بلوک – BLOK )
این طرح عموما روی تایر SBR های رادیال و بخصوص رادیال سواری مورد استفاده قرار می گیرد، شرایط حرکتی و ابعاد خودروهای سواری به گونه ای است که در محور های جلو و عقب از طرح گل یکسانی استفاده می شود. طرح گل تایر SBR های خودروهای سواری بسیار متنوع و به گونه ایست که علاوه بر تامین خصوصیاتی نظیر مقاومت غلتشی کم ( مصرف سوخت کمتر) چنگ زنی و ترمز گیری خوب، قابلیت بیرون راندن آب در هنگام تماس با حاده ، فرمانگیری مناسب و حرکت نرم و راحت، باید از ظاهری زیبا نیز برخوردار باشد.

طرج جهت دار
این طرح که در تایر SBR های خودرو های سواری کاربرد دارد علاوه بر پایداری مناسب در هنگام حرکت در جاده های خیس ، در سرعت های بالا نیز دارای تحمل و ئوام بسیار خوبی است.

طرح جهت دار دارای شیار های جانبی در دو طرف خط مرکزی تایر SBR و در یک جهت می باشد، لذا هنگام نصب تایر SBR بر روی رینگ باید دقت نمود که جهت شیار ها با جهت حرکت رو به جلوی خودرو همسو و هماهنگ باشد. بر روی دیواره های تایر SBR جهت دار جهت صحیح نصب تایر SBR به شکلی شبیه فلش و عبارت Rotation مشخص شده است.

SBR جهت پشت چسبانی کفپوش‌های نساجی
در خلال جنگ جهانی دوم در آمریکا، جایگزینی برای لاستیک طبیعی ابداع و در مقیاس صنعت تولید شد. این ماده به‌جز دوام و ثبات سایشی در سایر موارد از لاستیک طبیعی ضعیف‌تر بود.
● سمیت
چکیده مطالعات انجام شده در روسیه بیان‌گر آنست که افراد شاغل در صنعت موکت در معرض مجموعه‌ای از عوامل با منشأهای متفاوت هستند که مهمترین آنها ارتعاشات عمومی در محیط و بخارهای استایر SBRن است. استایر SBRن در فهرست بررسی اثر مواد سمی و در فهرست حق جامعه برای دانستن سازمان حفاظت محیط زیست گنجانده شده و مظنون به سرطان‌زا بودن است.

هنگامی‌که لاتکسِ رابرِ استایرن بوتادین یا لاتکسِ لاستیک طبیعی به پشت فرش اعمال می‌شود، باید کنترل فرآیند اعمال و پخت به خوبی انجام شود تا بقایای موادی که در سیستم پخت استفاده می‌شوند در محصول مشکل ایجاد ننمایند.
● ویژگی‌های لاتکس کربوکسیل‌دار

اسید کربوکسیلی در فرآیند پلیمر شدن SBR باعث افزایش پایداری لاتکس و ایجاد گروه‌های واکنش‌پذیر در لاتکس می‌شود. این افزودنی جایگزین افزودن انواع مواد شبکه‌ساز به آن می‌گردد. پایداری شیمیائی و مکانیکی لاتکس کربوکسیل‌دار بسیار بهتر از دو نوع گرم و سرد است.
فیلم حاصل از لاتکس کربوکسیل‌دار ازدیاد طول کمتر و مدول بالاتری نسبت به فیلم لاتکس نوع گرم و میا لاتکس سرد دارد. این‌ها موادی با قابلیت شبکه‌ای شدن خودکار هستند و از این جهت فرمول‌بندی آنها ساده است.

از لاتکس کربوکسیل‌دار غالباً در آهار پشت فرش و موکت استفاده می‌شود. هم‌چنان‌که در قسمت بعد خواهد آمد اضافه نمودن پر کننده به آن مشکلات کمتری دارد و نیاز به سیستم پخت گوگرد در فرمول‌بندی ندارد. از نظر ساختاری، لاتکس کربوکسیل‌دار خودبه‌خود شبکه‌ای شونده است.
● فرمول‌بندی اس‌بی‌آر

هر فرمول‌بندی با ویژگی‌های کلوئیدی ویژه خود نمی‌تواند جوابگوی مصارف مختلف باشد. از این‌رو توجه به چگونگی فرمول‌بندی مناسب با کاربرد مورد نظر الزامی است. رئولوژی و درصد مواد جامد باقیمانده، به مقدار مناسب و یکسان به‌طور معمول در فرمول‌بندی پشت چسبانی لحاظ می‌شود تا مقدار نفوذ و میزان مصرف لاتکس به خوبی قابل کنترل و معین باشد.