1. Descrierea procesului de vulcanizare Cauciucul este un termen general care defineste un polimer elastic din guma, fie natural fie obtinut pe cale… [628974]

1. Descrierea procesului de vulcanizare
Cauciucul este un termen general care defineste un polimer elastic din guma, fie natural fie
obtinut pe cale artificiala – cauciuc sintetic obtinut din izopren.
Un procent foarte mare de cauciuc (peste 75%) este folosit in fabricarea anvelopelor, cel mai
uzual sub forma de amestec (cauciuc natural si cauciuc sintetic).
Cauciul este un amestec de lanturi polimerice cu lungime variabila si legaturi slabe intre ele,
urmare a acestui fapt fiind comportamentul acestui a in functie de temperatura mediului ambiant:
– la temperaturi sub 5°C, datorita aparitiei fenomenului de cristalizare, cauciucul devine
rigid si casant.
– la temperaturi ridicate, datorita faptului ca polimerii pot aluneca foarte usor unul peste
celalat, cau ciucul este foarte moale si lipicos, avand un comportament plastic. [1]
Astfel, trebuie facuta o punte intre aceste lanturi, pentru a preveni alunecarea lanturior
depolimeri si a oferi cauciucului un comportament elastic, facandu -l astfel viabil pentru a putea
fi utilizat in industrie.
In anul 1839, Goodyear a reusit sa gasea sca o rezolvare pentru toate aceste inconveniente,
sub forma procesului de vulcanizare.
Procesul de vulcanizare reprezinta reactia dintre cauciucul nesaturat si o cantitate mica de
sulf (intre 1,8% si 3%), la temperaturi si presiuni ridicate, in prezent a unui accelerator si a unui
activator.
Ca urmare a acestui proces elastomerul initial se transforma intr -un material care indiferent
de temperatura din mediul inconjurator ramane elastic, rezilient si moale. Aceste lucruri se
datoreaza legaturilor care apar intre lanturile de polimeri, impiedicandu -le astfel sa alunece
unele peste celelalte .
Totodata, rezistenta la oxidare, rezistenta la solventi, abraziunea si rezistenta la imbatranire
se imbunatatesc radical.
Procesul de vulcanizare a cauciucului este extrem de complex, fiind strans legat de parametri
acestuia (temperatura, presiune, timp) si materialul care se va vulcaniza.
Orice variate a acestor paramteri duce la supra -vulcanizare, astfel ca la sfarsitul procesului
cauciucul va reveni la proprietatile pe care le avea initial, ireversibil. [2]
In cazul fabricarii anvelolpelor, vulcanizarea are loc in cavitatile preselor de vulcanizare
(figura 1).

Figura 1 – cavitatea unei prese de vulcanizare ( sectiune) [2]

1 Vulcanization if rubber – How to alter molecular structure and influence physical properties + Ch. S.S. R. Kumar and Avinas M. Nijasure
2 Rubber vulcanization – Lec. Dr. Kahan. Adnan

Pentru a obtine cea mai buna calitate a anvelopei vulcanizate, este necesar ca atat variatiile
presiun ii cat si ale temperaturii din interiorul matritei sa fie stabilite tinand cont de timpul de
vulcanizare, cunoscut si ca timp de cicul nominal. Reglarea a cestor paramteri pe tot parcursul
procesului dupa o lege prestabilita, denumita lege de vulcanizare.
O anvelopa este formata din mai multe componente , o parte dintre acestea fiind suprapuse.
Datorita grosimii acestora si a conductivitatii termice diferite datorata compozitiei chimice a
fiecaruia dintre ele, riscul de aparitie al supra -vulcanizarii este foarte ridicat . Timpul si
temperatura trtebuiesc stabilite astfel incat sa fie vulcanizate complet inclusiv componentele din
centrul anvelopei fara a influenta negativ componentele din exteriorul acesteia, care sunt cele
mai predispuse la supra -vulcanizare (in special banda de rulare, pelicula de etansare si flancul) .
Acest lucru impune monitorizarea stricta a tuturor paramterilor esentiali procesulu i, pe tot
parcursul vulcanizarii unei anvelope.

Figura 2 – componentele unei anvelope[3]

In mod normal, pentru a determina timpul si temperatura procesului de vulcanizare se
folosesc termocuple amplasate in diverse locuri pe o anvelopa care este vulcanizata, parametrii
fiind monitorizati in timp real. Aceasta metoda are un mare dezavantaj, durand foarte mult
datorita faptului ca masuratorile se repeta pe mai multe anvelope alterand progresiv temperatura
si timpul de vulcanizare pana cand se obtine o calitate satisfacatoare a an velopei.
Factorul esential care impacteaza calitatea anvelopei este temperatura; pe tot parcursul
vulcanizarii nu trebuie sa se depaseasca temperatura maxima suportata de componentele aflate in
structura acesteia, pentru a se evita afectarea fortelor de adeziune dintre acestea. [4]

3 Tyre manufacturing proc ess (seminar) – A. Boudha, S. Kumar, Syrmannarayana, F. Koyan
4 Rubber vulcanization – Lec. Dr. Kahan. Adnan

In cadrul procesului de fabricare al anvelopelor, vulcanizarea poate fi privita ca o suma
dintre timpul de ciclu nominal (TCN – timpul petrecut de anvelopa in interiorul matritei) si
timpul de ciclu extern (TCE – timpul scurs din momentul in care se deschide matrita pana in
momentul in care aceasta se inchide pentru a vulcaniza o noua anvelopa).
In general, indiferent de tipul presei folosite, acesti timpi se pot diviza dupa cum urmeaza:

A. Timp de ciclu intern (TCN) :

1. Formarea – in cadrul aceste etape presiunea din diafragma de cauciuc se ridica
progresiv, pana cand atinge valoarea prescrisa in legea de vulcanizare. Odata cu
cresterea presiunii, implicit diafragma isi mareste volumul, impingand astfel
anvelopa verde in matrita pentru a imprima pe aceasta profilul si marcajele de
reglementare ; pe parcursul formarii, pe afisajul PLC -ului se pot observa variatii ale
temperaturii si presiunii din interiorul cavitatii presei; timpul de formare trebuie sa
fie similar cu cel din legea de vulcanizare, in caz contrar presa respectiva nu poate
indeplini conditiile necesare pentru a vulcaniza modelul respectiv de anvelopa.
2. Vulcanizarea propriu -zisa incepe in momentul in care valorile presiunii si
temperaturii se stabilizeaza. Pe tot par cursul vulcanizarii, pe afisajul PLC -ului
presei se poate observa faptul ca presiunea si temperatura raman constante pe tot
intervalul de timp.
Trebuie tinut cont de faptul ca unele tipuri de prese includ in cadrul timpului de
vulcanizare propriu -zis si o scadere primara a presiunii din interiorul diafragmei si a matritei.

B. Timp de ciclu extern (TCE) :

1. Evacuarea – in cadrul acestei etape, atat presiunea cat si temperatura din interiorul
presei se reduc foarte repede datorita drenarii aburului si apei fierbinti din interirorul
cavitatii , pregatind presa pentru deschidere si evacuarea anvelopei. PE afisajul PLC –
ului se observa cum atat temperatura cat si presiunea din interiorul presei scad brusc.
2. Deschiderea presei – pe afisajul PLC -ului este anuntata prin intermediul mesajului
“Opening press”; in cazul in care bariera optica este intrerupta si eroarea nu este
resetata, presa nu se va deschide la finalul vulcanizarii astfel ca anvelopa din
interiorul acesteia va de veni rebut.

3. Vacuum 1 – imediat dupa deschiderea presei, cu ajutorul unei pompe, se va evacua
din diafrgama partial aburul, pentru a permite ridicarea acesteia.

Figura 3 – diafragma la sfarsitul etapei de vacuum

4. Ridicarea cilindrului si a ejectorului – initial se va ridica cilindrul (o tija telescopica
pe care este fixata diafragma) folosind aer comprimat. La finalul ridicarii cilindrului,
sau in unele cazuri concomitent, va urca si platanul.
5. Vacumm 2 – unele prese nu evacueaza complet aburul din i nteriorul diafragmei in
etapa de vacuum 1, datorita particularitatilor constructive sau a softului din PLC.
Inainte de evacuarea anvelopei, pentru a evita deteriorarea diafragmei, trebuie ca in
interiorul acesteia presiunea sa fie zero.
6. Intrare pat cu role / descarcator – in functie de solutia constructiva aleasa, pentru
evacuarea anvelopelor se poate folosi fie un pat cu role (presele GUILIN, BOM,
ZTS) care intra sub anvelopa, fie un descarcator care agata anvelopa de sus (presele
HF).
7. Basculare anvelop a / ridicare descarcator – anvelopa este evacuata fie prin
basculare, in cazul preselor care folosesc patul cu role, fie prin prinderea acestora si
mutarea in zona de descarcare, in cazul preselor care folosesc descarcatoare. Cea mai
intalnita solutie pentru evacuarea anvelopelor este reprezentata de descarcarea
acestora pe o banda transportoare aflata in spatele liniei de prese.

Figura 4 – anvelopa basculata necorespunzator

8. Retragere pat cu role / iesire descarcator – dupa evacuarea anvelopei
vulcanizate,patul cu role sau descarcatorul se retrag, pentru a facilita introducerea
unei noi anvelope in presa si inchiderea acesteia.
9. Intrarea si coborarea incarcatorului – dupa finalizarea operatiei anterioare,
incarcatorul va cobori si va prelua o noua anvelopa cruda de pe suportul situat in fata
presei. In momentul in care incarcarcatorul va ajunge de -asupra dafragmei, acesta va
cobori pana cand anvelopa va fi in contact cu platanul.

Figura 5 – anvelopa cruda inainte de vulcanizare

10. Formare – dupa finalizarea coborarii incarcatorului, in diafragma se introduce
presiune, incarcatorul tinand anvelopa pe pozitie in tot acest timp. Scopul acestei
operatiuni este de alinia anvelopa cruda pe centrul cavitatii, pentru a evita
deteriorarea acesteia in momentul inchiderii presei.

Figura 6 – diafragma in timpul formarii

11. Ridicare incarcator – la finalul formarii incarcatorul va reveni la pozitia initiala,
pentru a facilita inchiderea presei.
12. Inchiderea presei – este ultima etapa din timpul de ciclu extern. Dupa revenirea
incarcatorului la pozitia initiala, capacul presei incepe sa coboare, pana cand presa va
fi inchisa total. Inchiderea presei poate fi semnalizata, in functie de solutia
const ructiva adoptata, fie vizual, fie auditiv.
Pe peretii interiori ai capacului presei se monteaza matrita de vulcanizare. Aceasta este
fabricata prin prelucrare mecanica,avand imprimate atat profilul anvelopei cat si inscriptiile de
reglemntare in oglinda.

Figura 7 – matrita montata pe presa

2. Echipamente folosite in cadrul procesului de vulcanizare
Un atelier de vulcanizare trebuie sa fie utilat, in principal, cu urmatoarele echipamente:
– Masina pentru vopsirea interioara a anvelopelor
– Prese pentru vulcanizare
– Benzi transportoare
– Sistem de cooling (racirea anvelopelor dupa vulcanizare)
– Masini pentru masurarea balansului si iregularitatilor anvelopelor

2.1. Masina de vopsit Ilmberger

Inaintea vulcanizarii, pe interiorul anvelopelor trebuie aplicat un str at de vopsea sau
lubrifiant pentru a facilita desprinderea acestora de diafragma la finalul vulcanizarii, evitand
astfel deteriorarea anvelopei sau a diafragmei.
In uzina Victoria se frolosesc doua masini de vopsit, fabricate de Ilmberger GmbH, cu o
capacitate maxima de procesare de 16000 de anvelope pe zi.

Figura 7 – masina de vopsit Ilmberger folosita in fabrica Michelin Victoria[5]
Masina de vopsit citeste automat codul de bare aplicat pe anvelopa cruda, si in functie de
familia si modelul acesteia dozeaza automat cantitatea de vopsea aplicata pe interior.
Conditia necesara pentru a citi codul de bare este ca anvelopa sa fie pozitionata cu stickerul in
partea de jos, orice anvelopa pentru care nu poate fi citit codul de bare fiind automat r ejectata.
Totodata masina este dotata cu un cantar automat, pe care trece fiecare masina inainte de a fi
vopsita. In cazul in care greutatea anvelopei nu se incadreaza in limitele specificate pentru
modelul respectiv, aceasta este in mod automat marcata, iar la iesirea din masina este rutata catre
zona de depozitare a anvelopelor neconformne.
Inainte de iesire, masina este dotata cu un uscator pentru vopsea, eliminand astfel riscul
de stergere a vopselei inainte de vulcanizare.
Ambele masini de vopsit din cadrul fabricii Victoria pot functiona atat in mod automat
cat si in mod manual, in cazul in care PLC -ul se blocheaza sau apare o defectiune la sistemul
automat.

5 Sursa foto – www.ilmberger.de

Figura 8 – panoul de comanda al masinii de vopsit Ilmberger

1 – Afisaj PLC
2 – Comanda pentru ventilatorul de absorbtie
3 – Comanda pentru ventilatorul de uscare
4 – Comanda pentru unitatea hidraulica
5 – Resetarea tuturor comenzilor
6 – Comanda test lampi
7 – Pornire/Oprire secventa automata
8 – Comutare mod operare automat/manual
9 – Actualizare deficiente si alarme
10 – Oprire de urgenta
11 – Counter anvelope vopsite
12 – Comanda oprire iluminat

2.2. Presele pentru vulcanizare

Presele sunt cele mai importante echipamente din cadr ul unui atelier de vulcanizare, in
interiorul lor anvelopa capatand forma si profilul final. Vulcanizarea anvelopelor se face la
temperaturi de peste 100°C si intr -un interval de timp situat intre 8 si 18 minute, in functie de
dimensiune, destinatie (camioneta/turism, vara/iarna/all season) si constituen ti (negru de
fum/silicia).
Majoritatea preselor pentru vulcanizare au doua cavitati care pot lucra independent (se
deschid separat la sfarsitul vulcanizarii) sau in comun (se deschid in acelasi timp) si folosesc ca
agent termic fie apa fierbinte fie abur.
Din punct de vedere al actionarii mecanice a capacului, ele pot fi hidraulice (capacul se
deschide cu ajutorul unui cilindru hidraulic montat in partea superioara a acestuia, actionat de o
pompa) sau mecanice (capacul se deschide prin intermediul unor ti je actionate de un ax conectat
la un motor) .

Figura 9 – pricipalele parti componente ale unei prese[6]

Principalele parti componente ale unei prese cu actionare hidraulica , conform figurii 9, sunt:
1 – Capac
2 – Descarcator
3 – Banda transportoare
4 – Incarcator
5 – Platan cavitate
6 – Diafragma
7 – Platan presa
8 – Panou de comanda

In uzina Victoria sunt in uz prese de tipul Guilin, BOM 55”, HF si ZTS, atat cu cavitati
care functioneaza in comun cat si cu cavitati care functioneaza indepenedent. Toate presele
permit o flexibilitate a productiei destul de ridicata, atelierul avand capabilitatea sa vulcanizeze
anvelope situate in intervalul 13” – 21” , atat pentru turisme cat si pentru camionete.
Toate presele sunt capabile sa functioneze atat in regim complet automat cat si in regim
semiautomat sau manual, si sunt interconectate la un sistem care raporteaza in timp real statusul
fiecareia dintre ele: variatiile de temperatura si presiune, temperatura si presiunea actuala, si tipul
anvelopei care se vulc anizeaza.
Sistemul informatic este capabil sa genereze alarme in momentul in care unul dintre
parametri esentiali ai procesului iese din limitele prescrise si totodata sa stocheze un istoric de
functionare pentru fiecare presa timp de 24 de ore , fiind ast fel un instrument util echipelor de
mentenanta, in stadiul de diagnosticare a presei.

6 Sursa foto : www. vinpearl -baidai.info

2.2.1. Presele Guilin

Figura 10 – presa Guilin similara cu cea folosita in Victori a[7]

Caracteristici tehnice

 Initial cavitatile functioneaza in comun; cu mici modificari, aceste prese pot fi
transformate pentru a lucra indepenent oferind astfel o flexibilitate a productiei.
 Pot vulcaniza anvelope cu diametre cuprinse intre 13” si 18”
 Capacul este actionat hidraulic, cu ajutorul unei pompe de ulei Bosch
 Sunt capabile sa functioneze in modurile autpmat, semiautomat, sau manual
 Toate presele sunt comandate in mod automat de catre un PLC Allen Bradley
 Toate capacele cavitatilor sunt dotate cu contacte electronice iluminate, care transmit
catre PLC informatii referitoare la p ozitia acestora (inchis/deschis
 Presele sunt dotate cu o bariera oprica, pentru evitarea accidentelor in cazul in care
persoanele intra in raza de actiune a presei.
 Tabloul de comanda este prevazut cu indicatoare luminoase pentru a semnaliza starea
in care se afla pre sa.

Figura 11 – indicator luminos de stare pentru presele Guilin

7 Sursa foto – www. rubbernews .com

2.2.2. Presele BOM 55”

Figura 1 2 – presa BOM simi lara celei folosie in uzina Victoria[8]

Caracteristici tehnice

 Presele au fost fabricate in anul 1972, si modernizate in anul 2003 (au fost automatizate
cu ajutorul PLC-urilor Allen Bradley) .
 Sunt capabile sa lucreze in modurile manual, semiautomat si automat
 Pot vulcaniza anvelope pentru a utoturisme si camionete, cu diametre situate intre 16 ” si
20”.
 Presele lucreaza cu cavitatile in comun, capacele fiind deschise si inchise cu ajutorul unei
actionari mecanice cu parghie.
 Presele sunt dotate cu o bariera oprica, pentru evitarea accidentelor in cazul in care
persoanele intra in raza de actiune a presei
 Tabloul de comanda este prevazut cu indicatoare luminoase pentru a semnaliza starea in
care se afla pre sa.

Figura 13 – sistemul de inchidere/deschidere al preselor BOM 55 ”[9]

8 Sursa foto – www. wotol.com
9 Sursa foto – de.pelmar.com

2.2.3. Presele HF