كيف يتم صناعة إطارات السيارات من المطاط ؟ وهل يكفي المطاط في العالم لهذه الصناعة الهائلة الثقافة و الأدب التعليم و التدريب الإقتصاد و الأعمال العالم العربي موقع إجابة

النقاط: 5 عدد الاجابات: 1 عدد الزيارات: 2797
0
بلسم 2012/03/26 13:10:58
كيف يتم صناعة إطارات السيارات من المطاط ؟ وهل يكفي المطاط في العالم لهذه الصناعة الهائلة
0
لا إله إلا الله 2012/03/28 12:35:44
لمطاط المسثخدم في إطارات السيارات:-
1/ الآيزوبيرن (الطبيعي / الصناعي):
قبل اكتشاف المطاط التركيبي كان يستخدم المطاط الطبيعي في صناعة إطارات السيارات ومازال يستخدم حتى يومنا هذا وبالأخص في صناعة الإطارات الكبيرة ، أما حديثا فقد استخدم الايزوبرين ودخل في هذه الصناعة ليحل محل المطاط الطبيعي لقلة الإنتاج وارتفاع تكاليفه.
2/ الاسترين بيوتادايين:
والمعروف باسم SBR ويعتبر من أهم أنواع المطاط المستخدمة في صناعة إطارات السيارات والأكثر رواجاً في العالم ويتم تحضيره بطريقتين (الطريقة الساخنة) و(الطريقة الباردة) حيث تختلف خواصه حسب طريقة تحضيره وهل أضيف الزيت للمطاط أم لا..؟
ولهذا للنوع من المطاط ثلاث أسماء تجارية تمثل كل منها نوع من أنواع SBR وهي:-
1. Buna S 3
2. Cariblex S 5100
3. Cariblex S 1707
3/ البولي بيوتاديين:
وهذا النوع استخدم بشكل واسع على نطاق صناعي وهو بعد الاسترين بيوتادايين في الاستهلاك والمواصفات المرغوبة كما أن نسبة عالية من مطاط البيوتادايين تستخدم مع المطاط الطبيعي أو مع مطاط الاسترين بيوتادايين وذلك للحصول على مزيج من المطاط المطور ذي المواصفات الجيدة ويتم استخدام هذا النوع بشكل رئيسي في صناعة الإطارات وخاصة بعد مزجة بنسبة من مطاط (بونا إس) Buna S و المطاط الطبيعي أو مع النيوبرين وذلك هو سبب وجود أشكال عديدة من البولي بيوتادارين، إلا أن هنالك حقائق مشتركة يمكن الإشارة إليها ، حيث أن الخاصية المطاطية عالية جداً وبذلك يكون الاجهاد منخفض للغاية ومقاومة الاحتكاك جيدة والمرونة في درجات الحرارة المنخفضة كما أن محتواه من الزيت إذا ما خلط معها لا يشكل فقداً لخواصه الفيزيائية كما أنه يمكن أن يحتوي على مادة أسود الكربون المادة المالئة والملونة والتي تعطي اللون المعهود للإطارات ويجعل الإطار أكثر مقاومة للاحتكاك بدون أن يحدث نقص في المرونة ونجد أن مقاومة التمزق عالية وخاصية الشد قليلة جداً.
لذلك نجد أن البولي بيوتادايين لا يستعمل بمفرده بل يخلط مع غيره من المطاط.
أخيراً نجد أن 90% من إنتاج البولي بيوتاداين يدخل في صناعة الإطارات المطاطية ومع أنواع أخرى من المطاط مثل SBR أو MR أو الايزويرين الطبيعي أمكن الاستفادة منها في صناعة الإطارات المطاطية الكبيرة الحجم مع تحسين كبيرة في خاصية الانزلاق في الرطوبة ، أما بقية 10% فتدخل في صناعات هندسية أخرى.


مليات صناعة الإطارات

أولاً: وظيفة الإطار:
قبل البدء في عمليات صناعة الإطار يجب الالمام بوظيفة الإطار ومكوناته.
الإطارات بالسيارات لها وظيفتها أساسيتان:
1. تعمل كوسادة هوائية بين الطريق وعجلات السيارة لامتصاص الصدمات الناتجة عن عدم استواء "انتظام" سطح الطريق وبذلك يقلل من انتقال هذه الصدمات إلى الركاب في السيارة وذلك لما للإطارات من صفة الليونة والانثناء وقابلية الانضغاط .
2. تعمل على زيادة التماسك الاحتكاكي بين عجلات السيارة والطريق وهذا يساعد السيارة على القدرة على السحب الجيد على الطريق كما يقاوم ميل السيارة إلى الانزلاق عند الدوران في المنحنيات.
ثانياً: أجزاء ومكونات الإطار:
1. المداس Tread :
وهو الجزء الخارجي للإطار وموضع تلامس العجلة مع الطريق.
2. الحائط الجانبي Side wall :
وهي عبارة عن الجزء الجانبي للإطار من الجهتين.
3. Bead wire :
الحلقة المعدنية المحيطة بالعجل الحديدي في السيارة وهي عبارة عن أسلاك مطلية بالزنك أو النحاس مغطاة بالكاوتش بغرض التقوية ومنع تفلطح الـ Side wall.
4. Under tread :
وهي عبارة عن الطبقة الداخلية للإطار.
5. Inner :
وهي الطبقة الداخلية في الإطار تحت طبقة Under Tread


ثالثا:العمليات الانتاجيه:
تبدأ العمليات بخلط المطاط وهو في حالة لدنه في خلاط داخلي ويطحن مع الكبريت اللازم وكذلك الإضافات اللازمة لخلطات أجزاء الإطار المختلفة، تستخدم شحنة كبيرة نسبياً من الكربون Carbon Black المسحوق جيدا لخلطة السطح المحيط للإطار (Tread and Side wall) لإكسابها مقاومة جيدة للتأكل الميكانيكي بخلط المطاط الذي يضع منه الغلاف بنسبة توفر المتانة اللازمة للطبقات الرقيقة (Under Tread) التي تربط أوتار الغلاف مع بعضها البعض وتوفر المقاومة الضرورية للكلال بفعل التمددات المتكررة والشد المستمر تحت تأثير الثقل الواقع على الإطار
تجهز خلطة من المطاط الصلب بها نسبة مرتفعة من الكبريت للاستخدام على الأسلاك العقدية (Bead wire) لتجمد على هيئة كتلة صلبة عند التشكيل وفيما يلي جداول خلطات الإطارات الصغيرة والكبيرة وخلطات أجزاء الإطار المختلفة.




تصميم الخلطة:
البانبري الصغير:
· كثافة الخلطة = 1.5 g/L
· حجم ماكينة البانبري = 1.3 Liter
· نسبة التشغيل = 80%
· السعة التشغيلية = 1300x0.8 = 1040 mL
· الكتلة = الكثافة × الحجم
· الكتلة المطلوبة = 1040x1.5 = 1560g
كتل المواد المختلفة:
Rubber = 1560x (64.1/100) = 999.96 g
Carbon black = 1560x (32.1/100) = 500.76 g
ST/A = 1560X (1.211/100) = 18.8916 g
ZnO =1560X (2.56/100) = 39.936 g
البانيري الكبير:
· كثافة الخلطة =1.5 g/L
· حجم ماكينة البانيري = 234 Liter
· نسبة التشغيل = 80%
· السعة التشغيلية = 234x0.8 = 187.2 Liter
· الكتلة المطلوبة للخلطة = 187.2X1.5 = 280.8 g/L
كتل المواد المختلفة:
Rubber = 280.8 x (64.1/100) = 179.9 kg
ST/A = 280.8X (1.24/100) = 3.48 kg
Carbon black = 280.8x(32.1/100) = 90.1 kg
ZnO = 280.8X (2.56/100) = 7.188 kg


اما عن المطاط اخي إليك هذه المعلومات:


يطلق أسم المطاط على صمغ نباتى طبيعى مكبرت ( أى معاج بالكبريت ) ويوجد المطاط الطبيعى على شكل قطرات فى عصارة شجرة المطاط التى يصل طولها الى 60-80 قدما والتى تزرع بالدول الأستوائية وعند اعتصار الأشجار يزال جزء من قشرتها بسكين حاد بحيث يصل القطع الى أنابيب العصارة لتنساب منها الى الخارج وتعطى الشجرة فى الغالب حوالى خمسة أرطال من المطاط سنويا ولتحويل العصارة الحليبية لمادة قابلة للأستعمال يجب ازالة الماء منها وذلك برشها وجعلها رذاذ ثم تجفيفها أو بأضافة بعض الأحماض للعصارة ثم تخثيرها وغسلها ودحلها ( دلفنتها) على هيئة رقائق أو معالجتها بالدخان وأهم أشكال المطاط المستخرج من المزارع الجعد والمطاط الصفيحى ويجرى تجفيف المطاط الصفيحى بواسطة الدخان وهو ذو لون بنى غامق أما امطاط الجعد الذى يجفف فى الهواء فلونه أفتح كثيرا ويتم تمريره بين مداحل ( دلافين ) ثقيله قبل تجفيفه . وتضاف الى المطاط الخام بعد تجفيفه مواد كيميائية ومواد مالئه وتجرى أخيرا تقسيته بواسطة الكبرت ( كبرتته ) وبهذا نحصل على مادة عالية المرونة وترجع هذه الخاصية الى تركيب جزىء المطاط والمطاط الصافى ( الكاوتشوك) مركب من الكربون والهيدروجين فقط وهو يتكون من سلاسل طويله من جزيئات الأيزوبرين المتصله ويحتوى الجزىء الواحد على أكثر من الفى واحدة من هذه الوحدات الأساسية ترتبط مع بعضها فى ترتيب خطى وجزىء البولى أيزوبرين المكبرت ذو نمط زاوى ومجموعات قطبية . واذا ما شد فتييل من المطاط ، فان مواضع وزوايا جزئياته المتشابكة تتغير لتعود ثانية الى شكلها الأصلى عند ارخاء الفتيل ولا تسبب هذه التغيرات المؤقتة أى تغييرات ميكانيكية دائمة ويمكن تكرارها الى مالا نهاية أو الى أن ينكسر المطاط لأسباب أخرى مثل التقادم بفعل الأكسجين أو التعرض لضوء قوى ولا يكتسب المطاط الطبيعى مرونته العالية الا بعد كبرتته ( اضافة الكبريت اليه) حين تترابط جزيئات المطاط ترابطا يسيرا بواسطة جسور كبريتية ، والمطاط الخام غير المعالج بالغ الحساسية للحرارة ولا يصلح فى هذه الصور لصناعة اطارات السيارات مثلا . ونظرا لمرونته الفائقة يدخل المطاط كمادة خام فى كثير من المنتجات ( ما يزيد على خمسين ألف) ولم يبدأ انتاج المطاط على نطاق صناعى هام الا منذ أواسط القرن الماضى وقد أدت التحسينات التقنية الى تحسين خواص المنتجات بشكل كبير كما نشاهد فى اطارات السيارات الحديثة التى يفوق عمرها بمراحل سابقاتها الأولى .



ولقد جاء المطاط أصلا من أمريكا الجنوبية حيث أستخدمه سكانها المحليون لصناعة كرات ذات خواص ارتداد فائقة وهذه هى الصورة التى عرف بها كولومبوس المطاط ، لقد أنقضت قرون ثلاثة قبل أن تكون لهذه المادة استخدامات تجارية فى أوروبا وكان أول أستخدام لها هو مسح كتابات قلم الرصاص العادى ثم جاءت بعد ذلك الأستخدمات التى أستفادت من مرونتها ، ويبلغ اجمالى الأنتاج السنوى فى العالم من المطاط الطبيعى ( مطاط المزارع ) حوالى مليونى طن . بالأضافى الىهذا فهناك أنواع مختلفة من المطاط الصناعى تستخدم على نطاق متزايد .
ويحذر الخبراء من
أن أحد أنواع الفطر المسمى "ميكروسيكلوس أولي" يهدد بابادة مزارع شجر المطاط العالمية.

وقال الخبراء:
إن الاضرار التي يتسبب فيها هذا النوع من الفطر بادية للعيان في مزارع أشجار المطاط في ولاية باهيا البرازيلية حيث تبدو الأشجار في حالة خطرة من الهزال، أوراقها متصلبة بعد أن نخرها الفطر مما أدى إلى انخفاض إنتاج الحلباب، أي لبن هذه الاشجار الذي يصنع منه المطاط إلى النصف.

واوضح الخبراء ان انتشار هذا الفطر يمنع أي تطور لزراعة أشجار المطاط في بلدان أمريكا اللاتينية ويهدد بآثار لا يمكن التكهن بها في حال انتقاله إلى مزارع اشجار المطاط الموجودة في بلدان آسيا والتي تنتج حالياً نسبة (92%) من مادة المطاط الطبيعي في العالم والتي لاتزال في مأمن من هذا الفطر الذي يتلف مزارع بلدان أمريكا الجنوبية والوسطى..

ويعيش ثلاثون مليون شخص في العالم من زراعة هذه الاشجار ويرى الخبراء ان انتقال عدوى هذا الفطر إلى تايلند أو أندونيسيا أو فيتنام يهدد بوقف تزويد صناعة المطاط التي تستهلك (70%) من إنتاج المطاط الطبيعي لصناعة الدواليب المطاطية أو صناعة القفازات الطبية، إذ يستحيل حتى الآن الاستغناء عن المطاط الطبيعي الذي يمثل نسبة (40%) من الاستهلاك العالمي، ولا يمكن تعويضه بالمطاط الاصطناعي المستخرج بالخصوص من البترول.

ومما يبرز خطورة الوضع القائم ان الأمم المتحدة صنفت فطر أشجار المطاط ضمن ستة أنواع من الفطر التي يمكن استخدامها كسلاح جرثومي أو ما يسمى ب "الإرهاب الأحيائي".

وتركز شركة "ميشلان" الفرنسية تعاونها مع مركز التعاون الدولي للبحوث الزراعية على مقاومة هذه الآفة وبعد اثني عشر عاماً من البحوث المتواصلة ستبدأ قريباً تجربة أربعة فسائل لإنتاج المطاط ذات قدرة كبيرة على مقاومة الفطر على نطاق واسع في مزارع "ميشلان" في باهيا البرازيلية.. ولكن الطريق لايزال طويلاً قبل التوصل إلى إنتاج شتائل مقاومة للطفيليات، وقادرة على منافسة أصناف المطاط المنتج في المزارع الآسيوية ذات المقاومة الكبيرة والإنتاجية المرتفعة ويقول الخبراء ان ذلك يتطلب قرابة العشرين عاماً لتحقيق النتائج المرجوة.

نشأة المطاط الصناعى وانواعه

في مطلع القرن العشرين، بدأت تبرز إلى حيز الوجود مواد جديدة من صنع الإنسان، اكتشفت لها استعمالات جعلتها تنافس المواد الطبيعية ..ومن أهم هذه المواد اللدائن والمطاط فقد أصبحت صناعة هذه المواد من أهم الصناعات إلى حد يمكن تسمية العصر الحاضر بعصر اللدائن، فأغلب المواد التي نستخدمها يدخل في صنعها نوع من أنواع اللدائن . فاللدائن ميدان جديد من ميادين الصناعات الحديثة، وفيه متسع كبير لإشباع رغبات الكثيرين، سواء كان ذلك للهواية أم للصناعة، وبالإمكان استخدام اللدائن المختلفة ذات الألوان الزاهية في عمل العديد من الأدوات اللازمة للاستعمال اليومي في المكتب والمنزل وللكثير من الأعمال اليدوية.

وتشترك اللدائن بصفة عامة بإمكانية طواعيتها وتشكيلها بالشكل المطلوب، لأنها عندما تتعرض إلى درجة حرارة معينة تصبح لينة، ويمكن ضغطها باليد أو نفخها في قوالب لتتخذ الشكل المطلوب، حتى إذا مابردت وعادت إلى حرارتها العادية احتفظت بالشكل الذي اكتسبته أثناء التشغيل بالحرارة . وتوجد اللدائن في الأسواق التجارية على شكل ألواح مختلفة السماكة .

وقبل الحرب العالمية الثانية ، كان المطاط الطبيعى يشكل 100% من صناعة المطاط ثم بعد ذلك لم يستطع انتاج المطاط الطبيعى أن يغطى احتياجات دول العالم ومن ثم ظهرت وتطورت صناعة المطاط الصناعى وأصبح مطاط الأستايرين بيوتادييين أكثر أنواع المطاط أنتاجا بالأطنان ويتم انتاج المطاط الصناعى فى خطوتين الاولى بتحضير المونومر والثانية بلمرة المونومر .

ويوجد عدة انواع من المطاط الصناعى وهي كما يلي :-
مطاط البيوتاديين :
تنتج مادة البيوتاديين عادة من مخزون تغذية النفط ، اذ يتم فصله من غازات تكسير النافثا كما يتم انتاج البيوتاديين أيضا بواسطة عمليات نزع الهيدروجين أو الأكسدة ونزع الهيدروجين من البيوتيلين فى وجود حفاز أكسيد الأنتيمون فى حرارة 400- 450 درجة مئوية تحت ضغط 2 جو مع الأحتفاظ بنسبة الهواء الى بخار 1: 1.8 .

ويمكن انتاج البيوتاديين من الكحول الايثيلى بواسطة طريقتين : الطريقة الولى يتم فيها تحويل الكحول الايثيلى الى أسيتالدهايد ، الذى يتكثف الى كروتونالدهايد ثم الى بيوتاديين ، أما الطريقة الثانية فيتم فيها امرار أبخرة الكحول الايثيلى والأسيتالدهايد فوق سليكا جيل محملة بأكاسيد الزركونيوم فى حرارة 320 - 350 م يتبلمر البيوتاديين عن طريق بلمرة الكتلة أو تكنولوجيا المستحلب بواسطة بلمرة الشقوق الحرة لتكوين أنواع مختلفة من مطاط البيوتاديين .

مطاط الأستايرين :
يتبلمر الأستايرين مع البيوتاديين بأى نسبة والمنتج الناتج من 70% بيوتاديين ، 30% استايرين - بيوتاديين .

مطاط الكلوروبرين :
مطاط الكلوروبرين مطاط له أستخدامات خاصة ويتميز بمقاومة الحرارة والزيوت والأوزون ، هذا النوع من المطاط محور بالكلور والكبريت لاكسابه خاصة المقاومة العالية للتمزق .

مطاط البولى يوريثان :
اخل هذا النوع من المطاط بواسطة شركة باير عام 1950 م ويتميز بأن له خواص متوسطة بين البولى استر والبولى أميد وله تطبيقات عديدة فى مجال المواد اللاصقة والنسيج والرخويات المرنة والصلبة ولذلك يدخل فى صناعة الآثاث والسيارات والثلاجات ومواد البناء والأحذية .

مطاط بونا
ويطلق أسم ( بونا ) على أحد المطاط الصناعى والذى صنع أول مرة فى المانيا فى عملية بلمرة للبوتادين مع الصوديم كمادة حفازة ، وكانت العملية تتم عند درجة حرارة 50 درجة مئوية لتعطى ما سمى بمطاط البونا المرقم مثل بوناس( مطاط ستيرين البوتادين ) أما اليوم فان البلمرة الأسهامية للبوتادين والتيرين تجرى غالبا فى الحالة المائية ومن الممكن فى المفاعلات الأحداث أن تتم هذه العملية عند حالة 5 درجات مئوية لتنتج الصورة الراهنة المعروفة بأسم ستيرين وظروف عملية البلمرة الحصول على أنواع مختلفة من مطاط البونا ويمكن التوسع لزيادة الأنواع بأتباع طلرق مختلفىللمعالجة وبأستخدام خلائط متنوعة وقد أمكن فى الآونة الأخيرة وبمساعدة ما يسمى حفازات زيجلر انتاج مادة ذات صفات قريبة جدا من صفات المطاط الطبيعى من البوتادين أو أليزوبرن مثل مطاط بونا سى بى .

عملية البلمرة الأسهامية
وفى عملية البلمرة الأسهامية التى تجرى عند درجة حرارة 5 مئوية تكون المواد الهيدروكربونية المراد بلمرتها مثل البوتادين والسترين على هيئة مستحلب يحتوى على واحد من مكونتى المادة ذائبا فيها أما الشق الثانى من المادة المنشطة فموجود فى المحلول المائى للمستحلب ويبدأ بالفعل المشترك للمواد المنشطة عملية البلمرة ويمكن التحكم فى حجم جزىء البوليمر الناتج عن طريق اضافة بعض المواد وللجزيئات الضخمة المشكلة بهذه الطريقة وهى جزيئات عملاقة بالغة الطول على هيئة فتيل له أفرع تسمى السلاسل الجانبية وتتوقف عملية بلمرة المونوميرات بعد تفاعل حوالى 60% من هذه المواد ويكون المنتج فى هذه المرحلة على هيئة عصارة شبيهه بعصارة المطاط الطبيعى ، وعندئذ تفصل المونوميرات التى لم تتفاعل من هذه العصارة و وتضاف المواد المثبته وتتخثر العصارة بعد ذلك بأضافة الأحماض والأملاح ثم تغسل المادة الصلبة الناتجة وتجفف على مراحل متعددة .

ولتحويل البونا الى منتجات مطاطية تعالج فى آلات العجن بأضافة مواد مختلفة تضبط قابلية المطاط للتشكيل ومن هذه المواد الزيوت والبرافين والأحماض الدهنية والقار والبتيومين وأسود الكربون وأكسيد الخارصين والطباشير والسلكة والكاولين ومواد عضوية وغير عضوية مطحونة طحنا جيدا ويضاف للخليط فى الكبرته مادة مسرعة للكبرتة مثل ( ميركابتو بنزوتيازول) ، تترابط الجزيئات الفتيلية فى شبكة ثلاثية الأبعاد يكو المبريت فيها روابط الأتصال وتسمى هذه العملية الربط العرضى ونتيجة لذلك يفقد المطاط المصنع لدونته ويكتسب عوضا عنه درجة عالية من المرونة كما يكتسب خواص أخرى مثل مقاومة التآكل ويستخدم مطاط البونا فى صناعة اطارات السيارات وكثير من المنتجات الأخرى .

وهناك أنواع أخرى كثيرة من المطاط الصناعى غير البونا منها بيربونان هيكار ، كيموغوم ، بوتابرين وهى مطاطات من نتريل البوتادين مقارومة للزيوت وقد تم أثناء الحرب العالمية الثانية تطوير نوع من المطاط الصناعى أسمه المطاط الحكومى من نوع الأستيرين فى الولايات المتحدة واستخدامه على نطاق واسع ومن الأنواع الأخرى مطاط بوتيل ونيوبرين .

ارجوا ان تستفيد مما حاولت جمعه لك وشكرا على السؤال .....