الإطار عبارة عن غلاف مطاطي قوي ومرن متصل بحافة العجلة، توفر الإطارات سطح قابل للثبات وتعمل كوسادة لعجلات مركبة متحركة، توجد الإطارات في السيارات والشاحنات والحافلات ومعدات هبوط الطائرات والجرارات والمعدات الزراعية الأخرى والمركبات الصناعية مثل الرافعات الشوكية ووسائل النقل الشائعة، مثل عربات الأطفال وعربات التسوق والكراسي المتحركة والدراجات والدراجات النارية.
تاريخ صناعة الإطارات:
طور المخترع الاسكتلندي روبرت طومسون الإطار الهوائي بأنبوب داخلي في عام 1845، لكن تصميمه كان سابق لعصره ولم يحظى باهتمام كبير، وتم إعادة اختراع الإطار الهوائي في ثمانينيات القرن التاسع عشر بواسطة اسكتلندي آخر جون بويد دنلوب وأصبح شائع على الفور بين راكبي الدراجات، المطاط الطبيعي هو المادة الخام الرئيسية المستخدمة في تصنيع الإطارات، على الرغم من استخدام المطاط الصناعي أيضاً.
حتى تتطور الخصائص المناسبة للقوة والمرونة وتقاوم التآكل، يجب علاج المطاط بمجموعة متنوعة من المواد الكيميائية ثم تسخينه، اكتشف المخترع الأمريكي تشارلز جوديير عملية تقوية المطاط والمعروفة باسم الفلكنة أو المعالجة بالصدفة في عام 1839، كان قد جرب المطاط منذ عام 1830 ولكنه لم يتمكن من تطوير عملية معالجة مناسبة.
أثناء تجربة خليط من المطاط الهندي والكبريت أسقط جوديير الخليط على موقد ساخن، حدث تفاعل كيميائي وبدلاً من الذوبان شكل خليط المطاط والكبريت كتلة صلبة، واصل تجاربه حتى تمكن من معالجة الصفائح المطاطية المستمرة، اليوم تنتج المصانع الكبيرة والفعالة التي يعمل بها عمال مهرة أكثر من 250 مليون إطار جديد سنوياً، على الرغم من أن الأتمتة توجه العديد من الخطوات في عملية التصنيع.
مواد أولية لصناعة الإطارات:
تقوم المطابع بضغط المياه الزائدة وتشكيل المطاط إلى صفائح ثم يتم تجفيف الألواح في مداخن طويلة، وضغطها في بالات ضخمة وشحنها إلى مصانع الإطارات حول العالم، يتم إنتاج المطاط الصناعي من البوليمرات الموجودة في النفط الخام، المكون الأساسي في مطاط الإطارات هو أسود الكربون.
أسود الكربون عبارة عن مسحوق ناعم يتم إنشاؤه عند حرق النفط الخام أو الغاز الطبيعي بكمية محدودة من الأكسجين، مما يتسبب في احتراق غير كامل وخلق كمية كبيرة من السخام الناعم، هناك حاجة إلى الكثير من الكربون الأسود لتصنيع الإطارات، حيث تقوم عربات السكك الحديدية بنقلها وتخزن الصوامع الضخمة أسود الكربون في مصنع الإطارات حتى يتم الاحتياج إليه.
يستخدم الكبريت ومواد كيميائية أخرى في الإطارات، تنتج مواد كيميائية معينة عند مزجها بالمطاط ثم تسخينها خصائص إطارات محددة مثل الاحتكاك العالي لإطار السباق أو الأميال العالية، تحمي المواد الكيميائية الأخرى المطاط من الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس.
كيفية تصنيع الإطارات:
تتمثل الخطوة الأولى في عملية تصنيع الإطارات في خلط المواد الخام مثل المطاط وأسود الكربون والكبريت ومواد أخرى لتشكيل مركب المطاط، بعد تحضير المطاط يتم إرساله إلى آلة بناء الإطارات، حيث يقوم العامل ببناء الطبقات المطاطية لتشكيل الإطار، في هذه المرحلة يُطلق على الإطار اسم “الإطار الأخضر”.
بعد ذلك يتم إعادة تعبئة كل مزيج بتسخين إضافي لتليين الخليط وخلط المواد الكيميائية، في الخطوة التالية تمر الدُفعة عبر الخلاط مرة أخرى، حيث تُضاف مواد كيميائية إضافية لتشكيل ما يُعرف بالخليط النهائي، أثناء جميع خطوات الخلط الثلاث يتم تطبيق الحرارة والاحتكاك على الدُفعة لتليين المطاط وتوزيع المواد الكيميائية بالتساوي.
بمجرد أن يتم خلط دفعة من المطاط فإنها تمر عبر مصانع درفلة قوية تقوم بضغط الدُفعة إلى ألواح سميكة، ثم تُستخدم هذه الألواح في صنع الأجزاء المحددة من الإطار، يتكون جسم الإطار من شرائط من القماش الشبيه بالقماش مغطاة بالمطاط، ويستخدم كل شريط من القماش المطاط لتشكيل طبقة تسمى لرقائق في الجسم الإطارات.
بعد تصنيع الإطار الأخضر يتم وضعه في قالب للمعالجة على شكل البطلينوس، يحتوي القالب على بالون كبير ومرن، يوضع الإطار فوق البالون (المثانة) وينغلق القالب، بعد ذلك يتم ضخ البخار في البالون، مما يؤدي إلى توسيعه لتشكيل الإطار على جوانب القالب، بعد التبريد يتم نفخ الإطار واختباره، يتم تسليم جميع الخرزات إلى مجمّع ماهر في آلة بناء الإطارات.
بعد اكتمال المعالجة تتم إزالة الإطار من القالب للتبريد ثم الاختبار، يتم فحص كل إطار بدقة بحثاً عن عيوب مثل الفقاعات أو الفراغات في مطاط المداس والجدار الجانبي وداخل الإطار، ثم يتم وضع الإطار على عجلة اختبار ويتم نفخه وتدويره، تقوم المستشعرات الموجودة في عجلة الاختبار بقياس توازن الإطار وتحديد ما إذا كان الإطار يعمل في خط مستقيم.
