Reifenherstellungsprozess: Misch-, Bau-, Vulkanisierungs- und Ausrüstungsfunktionen

Die Reifenherstellung ist eine Kette von sieben miteinander verbundenen Vorgängen, und die Reihenfolge ist wichtiger als bei jeder einzelnen Maschine: Mischen der Mischung, Vorbereitung der Komponenten durch Extrudieren und Kalandrieren, Schneiden und Vorformen, Reifenaufbau, Vulkanisieren und Endkontrolle, wobei Materialhandhabung und Qualitätskontrollen parallel dazu laufen. Die kurze Antwort auf die Frage, wo Qualität gewonnen oder verloren wird, lautet: Die Mischerei entscheidet darüber, was der Reifen leisten kann, und die Heizpresse darüber, ob das Werk dafür bezahlt wird.

Das ist keine Marketingsprache. Ein einzelner Pkw-Reifen enthält rund 200 Rohstoffe und mehr als ein Dutzend separate Gummimischungen, basierend auf den von der U.S. Tire Manufacturers Association veröffentlichten Zusammensetzungszahlen. Jede Verbindung hat ihre eigene Mischreihenfolge, ihr eigenes Temperaturfenster und ihre eigene Lagerfähigkeit. Jedes Bauteil hat seine eigene Maßtoleranz. Masse, die den Mischer 5 Grad Celsius zu heiß verlässt, verbrennt bei der Lagerung, lange bevor sie in eine Bautrommel gelangt. Bei einem Rohreifen, der die Baustation mit 2 Prozent Übergewicht verlässt, kann die Aushärtungszeit am Straßenrand knapp werden, und das lässt sich auch durch nachgelagerte Inspektionen nicht rückgängig machen.

Die Sortimente in diesem Leitfaden spiegeln die gängige Praxis in der Werkstatt von Pkw-, Lkw- und Off-Road-Reifenwerken wider. Behandeln Sie sie als praktische Anhaltspunkte und nicht als feste Regeln, denn die genauen Ziele hängen von der Mischung, der Form und der Maschine ab.

Der Mischraum legt die Obergrenze für die Reifenqualität fest

Das Mischen erfolgt in den meisten Anlagen in zwei Schritten. In der Masterbatch-Stufe werden Rohkautschuk, Ruß oder Kieselsäure, Prozessöle, Zinkoxid und Schutzmittel in einem Innenmischer kombiniert, meist mit einer Kammer zwischen 160 und 370 Litern und einem Chargengewicht von 150 bis 350 kg. In der letzten Mischstufe wird das Härtungssystem bei einer viel niedrigeren Temperatur hinzugefügt, üblicherweise bei unter 110 Grad Celsius, da Beschleuniger und Schwefel oberhalb dieser Schwelle zu reagieren beginnen.

Zwei Zahlen entscheiden darüber, ob eine Charge gut ist: die Entleerungstemperatur und wie gleichmäßig sich diese Temperatur in der Kammer verteilt. Naturkautschukreiche Mischungen werden typischerweise bei 140 bis 155 Grad Celsius entsorgt. SBR- und BR-reiche Laufflächenmischungen werden heißer, oft bei 150 bis 165 Grad Celsius, während Silica-Mischungen einen kontrollierten Halt im Bereich von 145 bis 155 Grad Celsius benötigen, damit die Silankopplungsreaktion Zeit zum Abschluss hat. Kürzere Schnitte zur Einsparung von Zykluszeit machen sich später in Form einer schlechteren Streuung und eines höheren Rollwiderstands bezahlt.

Wägegenauigkeit ist das leisere Risiko. Ruß in großen Mengen wird normalerweise auf 0,5 Prozent des Zielwerts dosiert, Öle auf 0,2 Prozent und kleine Chemikalien wie Beschleuniger, Schwefel und Aktivatoren auf 1 Gramm oder besser. Ein 3-Gramm-Fehler in einem Beschleuniger sieht bei einer 250-kg-Charge trivial aus, aber er verschiebt die Anvulkanisationszeit und die Aushärtungskurve auf eine Art und Weise, die als inkonsistente Härte über eine Schicht hinweg zum Vorschein kommt.

Das Wiegen und Zuführen vor dem Mischer verdient eine eigene Überprüfung, von der Dosierung kleiner Chemikalien bis zur Chargenfolge. Diese Seite erklärt das Hauptfunktionen der Mischer-Vorschaltgeräte ausführlicher. Nach der endgültigen Mischung wird die Masse zu Platten geformt, abgekühlt und reifen gelassen, üblicherweise 8 bis 24 Stunden, damit Ruß und Härter vollständig dispergiert werden. Wenn die Masse vor dem Abkühlen über 40 Grad Celsius gestapelt wird, kann es zum Anhaften, Anbrennen und Verstopfen des Streifens kommen.

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Eine offene Mischmühle übernimmt diesen Folienschritt. Walzenspalt, Walzentemperatur und die Art und Weise, wie das Band geschnitten und auf der Walze gedreht wird, bestimmen, ob das Blech mit einer gleichmäßigen Dicke in die Kühllinie gelangt. Eine praktische Kontrolle am Mischerausgang ist ein Testblatt-Dispersionswert von über 95 Prozent, kombiniert mit einem Aushärtungswert, der Charge für Charge innerhalb des gleichen Fensters bleibt. Wenn die Aushärtungskurve abweicht, liegt die Ursache in der Regel beim Wiegen oder im Deponietemperaturprotokoll und nicht beim Gummilieferanten.

Spannen, Kühlen und Vorformen: Kleine Schritte mit teuren Fehlermöglichkeiten

Bevor die Masse zu etwas geformt wird, passiert sie normalerweise ein Sieb. Ein Heißzulaufsieb drückt die warme Masse bei einer Kopftemperatur von 70 bis 90 Grad Celsius durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 60 bis 120 Mesh und fängt ausgehärtete Klumpen, Fremdmetall, Fasern und Beutelrückstände auf. Das Sieben ist kostengünstig im Vergleich zur Alternative, bei der es sich um eine durchbohrte Innenauskleidung oder eine Bandtrennung handelt, die erst nach dem Aushärten auf einem Shearographiebild sichtbar wird.

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Als nächstes kommt die Kühlung, die oft unterschätzt wird. Batch-Off-Kühllinien tauchen das Blech in ein Wasserbad und hängen es dann zum Abtropfen und Abkühlen auf, mit einer Zieltemperatur von unter 40 Grad Celsius vor dem Stapeln. Kühlung ist mehr als nur Logistik: Sie verhindert, dass das Aushärtungssystem zu früh startet, und verhindert, dass die Masse zu unbrauchbaren Platten verschweißt.

Der letzte Schritt der Materialvorbereitung ist das Vorformen, das heißt das Ausschneiden eines gewogenen Rohlings aus dem Verbundband. Kaltvorschub-Präzisionsvorformer schneiden volumetrische oder gewichtskontrollierte Rohlinge und halten das Rohlinggewicht normalerweise innerhalb von 1,5 bis 2 Prozent. Diese Toleranz ist wichtig, da das Gewicht des Rohlings das spätere Aushärtungsverhalten bestimmt und ein Rohling, der knapp wird, den Formhohlraum verhungert, während die Presse noch einen vollen Zyklus lang brennt.

Zwischen Sieben, Abkühlen und Vorformen verliert eine Anlage in der Regel mehr Leistung aufgrund der Handhabung als aufgrund der Maschinengeschwindigkeit. Klebrige Masse, manuelles Stapeln und ungleichmäßige Streifenbreiten verlangsamen die Linie leise, und die Lösung ist in der Regel eine Kombination aus Temperaturkontrolle und einer Förderbandanordnung, die verhindert, dass Bediener heiße Masse berühren.

Extrusion und Kalandrierung: Formen von Komponenten vor der Reifenherstellung

Laufflächen- und Seitenwandprofile werden extrudiert. Auf einer typischen Profillinie läuft eine Schnecke von 90 bis 150 mm mit Lauftemperaturen von 50 bis 80 Grad Celsius und Kopftemperaturen von 80 bis 100 Grad Celsius. Das Profil verlässt die Matrize gequollen und schrumpft dann beim Abkühlen, sodass die Matrizenkonstruktion je nach Mischung und Abzugsgeschwindigkeit etwa 10 bis 25 Prozent Matrizenquellung und 5 bis 15 Prozent Schrumpfung kompensieren muss.

Eine gut verlaufende Linie hält die Dicke des fertigen Profils auf etwa 0,5 mm und die Breite auf etwa 2 mm. Die Laufflächendicke außerhalb dieses Bandes verändert das Schulterprofil und verschiebt den Wärmepfad während der Aushärtung, was sich in einer Variation der Aushärtungsdicke und gleichzeitig in zusätzlichen Materialkosten niederschlägt.

Stattdessen werden die Körperlagen-, Gürtel- und Innenfuttermischungen kalandriert. Ein Kalander mit vier Walzen trägt Gummi auf Textil- oder Stahlkordgewebe mit einer Dicke von 0,4 bis 1,2 mm auf, normalerweise innerhalb von 0,02 bis 0,05 mm über die gesamte Breite, wobei der Kordabstand auf 0,5 mm kontrolliert wird. Wenn die Beschichtung an einer Kante dünn ist, ist der Cord teilweise freigelegt und die Wahrscheinlichkeit, dass der Reifen an dieser Schulter versagt, steigt. Aus diesem Grund wird die Stärke von Kante zu Kante und nicht nur in der Mitte der Rolle überprüft.

Die Schneidausrüstung befindet sich zwischen Extrusion, Kalandrierung und Fertigung. Bleche, Streifen und Lagen werden alle in Winkeln abgelängt, die der fertigen Reifengeometrie folgen. Die Blattausrichtung und die Schnittwinkelgenauigkeit von einem Bruchteil eines Grads sind wichtiger als die meisten Käufer erwarten, denn ein schiefer Lagenschnitt kostet Material an jedem einzelnen Reifen und zeigt sich als Verbindungsabweichung im fertigen Produkt.

Reifenbau: Wo jede Toleranz aufgeht

Beim Aufbau handelt es sich um den Montageschritt: Wülste, Innenfutter, Körperlagen, Gürtel, Seitenwände und Lauffläche werden von einer Reifenbaumaschine auf eine Trommel gelegt. Ein Pkw-Reifenzyklus dauert etwa ein bis drei Minuten, während Lkw-Reifen länger dauern und oft eine zweistufige Maschine mit separatem Riemen und separater Profiltrommel benötigen.

Drei Messungen geben Auskunft über die Leistung einer Baulinie: Rohreifengewicht, Komponentenunrundheit und Verbindungsstellenplatzierung. Die meisten Anlagen halten das Rohreifengewicht innerhalb von 1 Prozent des Zielwerts, den Rundlauffehler innerhalb von etwa 1 mm und die Lagen- oder Gürtelverbindungen auf einen definierten Abstand. Das Gewicht grüner Reifen ist das beste verfügbare Frühwarnsignal. Ein übergewichtiger Rohreifen verschwendet teure Mischung und verlängert den Vulkanisationszyklus, während ein untergewichtiger Reifen normalerweise bedeutet, dass eine Komponente zu kurz ist oder irgendwo im Stapel fehlt.

Die Klebrigkeit ist die andere Variable, die nie in einem Datenblatt erscheint, aber über die tägliche Ausgabe entscheidet. Zu kühle oder zu alte Mischungen haften nicht, die Verbindungen öffnen sich in der Presse und die Bediener kompensieren dies mit Handdruck, der nicht von Schicht zu Schicht wiederholt werden kann. Die Kontrolle der Temperatur im Gebäudebereich auf 20 bis 30 Grad Celsius und die Verwendung vorgeformter Zuschnitte innerhalb weniger Stunden nach dem Schneiden trägt mehr zur Verbindungsqualität bei als jede einzelne Maschineneinstellung.

Aushärtung: Druck, Temperatur und die Blase dahinter

Durch die Aushärtung wird aus dem Rohreifen ein fertiger Reifen. Der Rohreifen wird in eine Vulkanisierpresse geladen, darin wird eine Blase aufgeblasen, und die Wärme wird von der Außenseite der Form und vom Blasenmedium im Inneren übertragen. Die Formtemperaturen liegen zwischen 150 und 180 Grad Celsius. Das Innenmedium ist normalerweise gesättigter Dampf oder Stickstoff mit 1,6 bis 2,2 MPa, und dieser Innendruck drückt die Lauffläche und die Seitenwand gegen die gravierte Form. Der Druckverlust während der Aushärtung zeigt sich als leichtes Profil, Porosität oder ein unvollständiges Muster.

Die Aushärtungszeit hängt von der Größe und der Mischung ab: etwa 8 bis 15 Minuten für einen Pkw-Reifen, 40 bis 70 Minuten für einen Lkw-Reifen und mehrere Stunden für große Offroad-Reifen. Die Blase ist ein Verbrauchsmaterial und kein Ersatzteil. Die übliche Lebensdauer in der Werkstatt von Pkw-Reifenbälgen liegt im Bereich von 400 bis 600 Aushärtungszyklen und sinkt, wenn eine Presse kurze Zyklen bei hohen Temperaturen durchläuft. Zu den Versagensarten, die es zu verfolgen gilt, gehören Schulterverdünnung, Nadellöcher durch eingeschlossene Luft und Verhärtung durch überhitzten Dampf.

Horizontale Reifen-Airbag-Maschine Das Funktionsprinzip der Thermoformmaschine für Reifenbalg-Einspritzung umfasst hauptsächlich den Thermoformprozess von Gummi, der für die Herstellung von Reifen von entscheidender Bedeutung ist. Produkt anzeigen →

Blasen sind selbst geformte Gummiprodukte, die auf speziellen Geräten wie einer horizontalen Reifen-Airbag-Maschine hergestellt werden, wobei Formgenauigkeit und Wanddickenkonsistenz darüber entscheiden, wie viele Aushärtungszyklen die fertige Blase übersteht. Der Kauf von Blasen allein aufgrund des Preises erhöht in der Regel die Kosten pro Heilung, da eine Blase, die frühzeitig ausfällt, eine Presse stoppt und eine manuelle Reinigung der Form erzwingt.

Nach dem Aushärten führen viele Betriebe eine Nachvulkanisierung durch, sodass der Reifen während des Abkühlens aufgepumpt bleibt, um das Wachstum zu begrenzen und die Gleichmäßigkeit zu verbessern. In Betrieben, die unter Kostendruck stehen, ist das Überspringen eine häufige Abkürzung und zeigt sich wieder in Form einer höheren Konizität und mehr Balance-Korrekturgewichten im Inspektionsbereich.

Inspektion und Einheitlichkeit: Die letzte Chance, einen Fehler zu erkennen

Bei der Endkontrolle handelt es sich in der Regel um eine Kombination verschiedener Methoden: Sichtprüfung, Röntgen für die Platzierung des Bandes und der Perlen, Shearographie für Trennungen und Blasen sowie eine Einheitlichkeitsmaschine, die die Variation der Radial- und Querkraft, die Konizität und den Rundlauf misst. Pkw-Reifenfabriken begrenzen üblicherweise die Radialkraftschwankung im Bereich von 70 bis 100 Newton, abhängig von den Kundenanforderungen. Strengere Grenzwerte kosten Ertrag, lockerere Grenzwerte kosten Gewährleistungsansprüche und die richtige Linie liegt dort, wo die Anlage sie tatsächlich halten kann.

Kosteneskalation macht die Inspektionslogik aus. Ein zusammengesetztes Problem, das am Mischer erfasst wird, kostet eine Charge. Derselbe Mangel, der nach dem Bau festgestellt wird, kostet die Komponenten und die Arbeit. Nach dem Aushärten wird festgestellt, dass es den gesamten Reifen plus Presszeit kostet, der zu einer verkaufsfähigen Einheit hätte führen können. Wird es von einem Kunden gefunden, kostet es den Reifen plus Reklamation plus Fracht. Aus diesem Grund geben seriöse Betriebe weiterhin Geld für Mischungskontrolle und Rohreifengewichtsprüfungen aus, selbst wenn die Presseabteilung nach dem Budget fragt.

Häufige Prozessfehler und wo Sie zuerst suchen sollten

Die meisten Reifendefekte sind auf eine von vier Phasen zurückzuführen: Mischen, Extrudieren, Aufbauen oder Aushärten. Wenn ein Problem auftritt, besteht der schnellste Weg zu einer Lösung darin, das Symptom der Phase zuzuordnen, zu der es gehört, und dann die einfachste physikalische Ursache zu prüfen, bevor man sich mit Rezepten befasst.

Auswahl der Ausrüstung: Was Sie vor der Unterzeichnung überprüfen sollten

Unabhängig davon, ob ein Werk Reifen, Runderneuerungen, Luftfedern oder technische Gummiteile herstellt, entscheiden dieselben Kauffragen über das Ergebnis: Wiederholbarkeit, Kontrollierbarkeit und Service nach der Installation.

• Wiederholbarkeit: Fragen Sie nach Variationen von Zyklus zu Zyklus, nicht nur nach der Kapazität auf dem Typenschild. Ein Mischer, der die Entleerungstemperatur innerhalb von 2 Grad Celsius hält, ist mehr wert als eine größere Kammer, die wandert.
• Wäge- und Dosiergenauigkeit: Fordern Sie dokumentierte Zahlen für große und kleine Chemikalien an und fragen Sie, wie das System auf eine verstopfte Zufuhr oder einen Brückentrichter reagiert.
• Temperaturkontrolle: Jede Stufe, vom Mischer über den Extruderkopf bis zur Form, benötigt Sensoren an der richtigen Stelle und eine festgelegte Reaktionszeit.
• Umstellung und Rezepturverwaltung: Wie lange dauert ein Mischungs- oder Größenwechsel und wie viele Rezepte können gespeichert und gegen unbefugte Änderungen gesperrt werden?
• Verbrauchsmaterialien: Blasenlebensdauer, Siebkosten, Messerverschleiß und die Vorlaufzeit für jedes dieser Verbrauchsmaterialien. Die Kosten für Verbrauchsmaterialien pro Behandlung übersteigen häufig die Maschinenkosten.
• Werksprüfung und Dokumentation: Bestätigen Sie, welche Tests vor dem Versand durchgeführt werden und welche Aufzeichnungen mit der Maschine transportiert werden.
• Kundendienstreaktion: Der schnellste Weg, eine Produktionssaison zu verlieren, ist, dass die Ausrüstung stillsteht, während ein Support-Ticket in der Warteschlange wartet.

OTT RubberTech International Trading (Shanghai) Co., Ltd. befindet sich in der Mitte dieser Lieferkette. Das Unternehmen ist seit mehr als 15 Jahren im Bereich Gummimaschinen tätig und deckt ab Compounds und Hilfsmittel, Einzelmaschinen und komplette Produktionslinien , von Mischern, Sieben, Vorformern und Extrudern über Injektions-, Härtungs- und Trimmgeräte bis hin zu kompletten Linien für Sohlen, Schläuche, Dichtungen und Tennisbälle. Darin wird mit einer dreitägigen Angebotsantwort geworben und es heißt, dass jede Maschine vor dem Verpacken getestet wird – zwei praktische Punkte, wenn ein Ersatzsieb oder ein Vorformer eine laufende Leitung blockiert.

FAQ: Fragen zum Reifenherstellungsprozess, die Käufer am häufigsten stellen

Wie lange dauert es, aus einer Mischungscharge einen fertigen Reifen zu machen?

Sobald eine Mischung ausgereift ist, wird ein Rohreifen für eine Passagiergröße in etwa ein bis drei Minuten gebaut und in weiteren 8 bis 15 Minuten ausgehärtet, sodass ein Reifen innerhalb von 30 Minuten von der Vorform zur Inspektion gelangen kann. Die tatsächliche Vorlaufzeit ergibt sich aus dem Mischen und Reifen, da Pflanzen die Verbindung normalerweise 8 bis 24 Stunden vor der Verwendung aufbewahren, damit sich Ruß und Heilmittel vollständig verteilen können.

Welches Stadium verursacht die meisten Fehler?

Mischen und Aushärten machen in den meisten Anlagen den größten Anteil an Wiederholungsfehlern aus. Das Mischen steuert die Dispersion, die Anvulkansicherheit und die Konsistenz der Aushärtungskurve, während das Aushärten den Druck und die Wärmedurchdringung steuert. Baufehler werden in der Regel früher sichtbar und lassen sich leichter beheben, weshalb sie in der Summe weniger kosten.

Welche Temperatur und welcher Druck werden bei der Reifenhärtung tatsächlich verwendet?

Die Formtemperaturen liegen typischerweise zwischen 150 und 180 Grad Celsius, mit gesättigtem Dampf oder Stickstoff in der Blase von 1,6 bis 2,2 MPa. Die Aushärtezeit reicht von etwa 8 Minuten für einen kleinen Pkw-Reifen bis zu mehr als einer Stunde für Lkw- und Offroad-Reifen.

Warum ist das Gewicht grüner Reifen so wichtig?

Das Gewicht des Rohreifens ist der schnellste Indikator dafür, ob jede Komponente richtig platziert wurde. Pflanzen halten ihn normalerweise innerhalb von 1 Prozent des Zielwerts. Ein übergewichtiger Reifen verschwendet die Mischung und kann an der dicksten Stelle untervulkanisiert sein, während ein untergewichtiger Reifen normalerweise auf eine fehlende Lage, ein kurzes Profil oder ein leichtes Wulstbündel hindeutet.

Wie genau muss ein kleines Chemikalien-Dosiersystem sein?

Ein praktischer Zielwert liegt bei 1 Gramm oder besser für Beschleuniger, Aktivatoren und Schwefel, bei Schüttgütern bei 0,5 Prozent und bei Ölen bei 0,2 Prozent. Kleine chemische Fehler verändern die Anvulkanisationszeit und die Aushärtungsgeschwindigkeit, und die daraus resultierenden Schwankungen äußern sich in der Regel eher in einer inkonsistenten Härte zwischen den Chargen als in einem offensichtlichen Ausschuss.

Kann eine Linie sowohl Pkw- als auch Lkw-Reifen produzieren?

In der Praxis selten. Presstonnage, Blasengröße, Trommelgeometrie, Extruderleistung und Aushärtezeit unterscheiden sich so stark, dass die meisten Betriebe ihre Ausrüstung einer Größenfamilie zuordnen. Der Versuch, beides auf einer Linie laufen zu lassen, kostet in der Regel Umrüstzeit und führt zu Fehlern an den Enden des Größenbereichs.

Was ist der häufigste Fehler beim Kauf von Gummiverarbeitungsgeräten?

Kaufen Sie nach Kapazität und Preis und ignorieren Sie dabei die Wiederholbarkeit und die Kosten für Verbrauchsmaterialien. Eine Maschine, die 10 Prozent günstiger ist, aber aufgrund von Temperatur, Gewicht oder Zykluszeit schwankt, verbraucht innerhalb eines einzigen Produktionsjahres die Differenz an Ausschuss, Nacharbeit und manuellen Eingriffen.

Der praktische Imbiss

Der Reifenherstellungsprozess ist weniger ein Maschinenproblem als vielmehr ein Toleranzproblem. Jede Stufe gibt ihren Fehler an die nächste weiter und verstärkt ihn: Ein 3-Gramm-Dosierungsfehler führt zu einer Verschiebung der Aushärtungskurve, eine Verschiebung der Aushärtungskurve wird zu einer Härteschwankung und eine Härteschwankung wird zu einem Ausschussreifen, der Presszeit, Arbeit und Mischung verbraucht hat.

Für Anlagen, die neue Kapazitäten planen oder veraltete Ausrüstung ersetzen, ist die Prioritätsreihenfolge einheitlich. Kontrollieren Sie zunächst das Mischen, denn die Dispersion und die Ablasstemperatur bestimmen die Obergrenze für alles, was folgt. Die Materialvorbereitung und Vorformung erfolgt als Zweites, da das Gewicht des Rohlings und die saubere Masse die Baustation und die Form schützen. Drittens: Härtungsdruck und -temperatur unter Kontrolle bringen. Lassen Sie die Inspektion zum Schluss, denn die Inspektion schützt den Kunden, während die ersten drei die Anlage schützen.