Производственный процесс
На рис. 1 показан общий вид процесса производства шин.
Рисунок 1. Процесс производства шин
Компаундирование и смешение Банбери
Смеситель Banbury объединяет каучуковую массу, сажу и другие химические ингредиенты для создания однородного каучукового материала. Время, тепло и сырье являются факторами, используемыми для разработки состава материала. Ингредиенты обычно поставляются на завод в предварительно взвешенных упаковках или готовятся и взвешиваются оператором Банбери из оптовых партий. Отмеренные ингредиенты помещаются на конвейерную систему, и Banbury заряжается, чтобы начать процесс смешивания.
Сотни компонентов объединяются в резину, используемую для производства шин. Компоненты включают соединения, которые действуют как ускорители, антиоксиданты, антиозонанты, наполнители, вулканизаторы, пигменты, пластификаторы, армирующие агенты и смолы. Большинство компонентов не регламентированы и, возможно, не прошли всесторонней токсикологической оценки. В целом профессиональное воздействие сырья на предприятия Банбери сократилось за счет усовершенствования административного и инженерного контроля. Тем не менее, беспокойство остается из-за характера и количества компонентов, из которых состоит экспозиция.
Фрезерование
Формование резины начинается в процессе фрезерования. По завершении цикла смешивания Бенбери каучук помещают в капельную мельницу. В процессе фрезерования каучук формуется в плоские длинные полосы, проталкивая его через два установочных валка, вращающихся в разных направлениях с разной скоростью.
Операторы мельниц, как правило, обеспокоены опасностями, связанными с открытой работой токарных валков. На старых мельницах обычно были растяжки или стержни, за которые оператор мог тянуть, если он или она застряли в мельнице (см. Рисунок 2); современные мельницы имеют стержни корпуса примерно на уровне колен, которые автоматически срабатывают, если оператор застревает в мельницах (см. рис. 3).
Рис. 2. Старая мельница с расцепляющим стержнем, расположенным слишком высоко, чтобы быть эффективным. Однако у оператора есть большие перчатки, которые можно было бы натянуть в мельницу раньше, чем его пальцы.
Рэй С. Вудкок
Рис. 3. Мельница для линии каландра с защитным кожухом, который останавливает мельницу, если рабочие спотыкаются о нее.
Джеймс С. Фредерик
На большинстве предприятий действуют обширные аварийно-спасательные процедуры для рабочих, застрявших на заводах. Операторы мельницы подвергаются воздействию тепла и шума, а также компонентов, образующихся при нагревании резины или выделяющихся из нее) (см. навес над капельной мельницей на рис. 4).
Рис. 4. Дробилка и сушилка с навесным колпаком и растяжками
Джеймс С. Фредерик
Экструзия и каландрирование
Каландровая операция продолжает формуть каучук. Каландровая машина состоит из одного или нескольких (чаще четырех) валков, через которые продавливаются резиновые листы (см. рис. 3).
Каландровая машина имеет следующие функции:
- приготовить резиновую смесь в виде однородного листа определенной толщины и ширины
- нанесение тонкого слоя резины на ткань («покрытие» или «снятие сливок»)
- вдавливать резину в промежутки ткани за счет трения («трение»).
Резиновые листы, выходящие из каландра, наматываются на барабаны, называемые «оболочками», с тканевыми прокладками, называемыми «вкладышами», для предотвращения прилипания.
Экструдер часто называют «клубнем», потому что он создает трубчатые резиновые компоненты. Экструдер работает, продавливая резину через матрицы соответствующей формы. Экструдер состоит из шнека, бочки или цилиндра, головки и матрицы. Сердечник или крестовина используются для формирования полости внутри трубки. Экструдер изготавливает большую плоскую часть протектора шины.
Операторы экструдера и каландра могут подвергаться воздействию талька и растворителей, которые используются в процессе. Кроме того, рабочие в конце операции экструзии сталкиваются с часто повторяющейся задачей размещения протектора на многоярусных тележках. Эту операцию часто называют бронированием ступеней, потому что тележка выглядит как книга, а лотки — это страницы. Конфигурация экструдера, а также вес и количество заказываемых протекторов вносят свой вклад в эргономическое воздействие этой операции. Чтобы уменьшить это, были внесены многочисленные изменения, а некоторые операции были автоматизированы.
Сборка компонентов и сборка
Сборка шин может быть высокоавтоматизированным процессом. Станок для сборки шин состоит из вращающегося барабана, на котором собираются компоненты, и подающих устройств, которые снабжают производителя шин компонентами для сборки (см. рис. 5). Компоненты шины включают борта, слои, боковые стенки и протекторы. После сборки компонентов шину часто называют «зеленой шиной».
Рисунок 5. Оператор, собирающий шину на одноступенчатом шиномонтажном станке
Сборщики шин и другие рабочие в этой области процесса подвергаются ряду повторяющихся операций движения. Компоненты, часто в тяжелых рулонах, помещаются на загрузочные части сборочного оборудования. Это может потребовать большого подъема и перемещения тяжелых рулонов в ограниченном пространстве. Характер сборки также требует, чтобы производитель шин выполнял серию одинаковых или идентичных движений на каждой сборке. Производители шин используют растворители, такие как гексан, которые обеспечивают сцепление протектора и слоев резины. Воздействие растворителей вызывает озабоченность.
После сборки невулканизированную шину обрызгивают материалом на основе растворителя или воды, чтобы она не прилипала к форме для отверждения. Эти растворители потенциально подвергают опасности оператора распылителя, оператора материала и оператора вулканизирующего пресса. В настоящее время в основном используются материалы на водной основе.
Отверждение и вулканизация
Операторы вулканизационного пресса помещают сырые шины в вулканизационный пресс или на загрузочное оборудование пресса. Вулканизационные прессы, действующие в Северной Америке, бывают разных типов, сроков эксплуатации и степени автоматизации (см. рис. 6). Пресс использует пар для нагрева или отверждения сырой шины. Отверждение или вулканизация резины превращает липкий и податливый материал в нелипкое, менее податливое и долговечное состояние.
Рис. 6. Полимеризационный пресс Bago-matic McNeal для пассажиров и легких грузовиков с вентиляцией потолочным вентилятором, Акрон, Огайо, США
Джеймс С. Фредерик
При нагревании резины при отверждении или на более ранних стадиях процесса образуются канцерогенные N-нитрозамины. Следует контролировать любой уровень воздействия N-нитрозамина. Следует предпринять попытки максимально ограничить воздействие N-нитрозамина. Кроме того, пыль, газы, пары и пары загрязняют рабочую среду при нагревании, отверждении или вулканизации резины.
Осмотр и отделка
После отверждения необходимо выполнить отделочные операции и осмотр до того, как шина будет отправлена на хранение или отправлена. Финишная операция удаляет заусенцы или излишки резины с шины. Этот избыток резины остается на шине через вентиляционные отверстия в форме для отверждения. Кроме того, возможно, потребуется сошлифовать лишние слои резины с боковых стенок или выпуклых надписей на шине.
Одной из основных опасностей для здоровья, которым подвергаются рабочие при работе с отвержденной шиной, являются повторяющиеся движения. Операции по отделке или шлифовке шин обычно подвергают рабочих воздействию пыли или твердых частиц отвержденной резины (см. рис. 7). Это способствует респираторным заболеваниям у рабочих в отделочной зоне. Кроме того, существует возможность воздействия растворителя на защитную краску, которая часто используется для защиты боковин или надписей на шинах.
Рисунок 7. Пылеуловитель шлифовального круга улавливает резиновую пыль
Рэй С. Вудкок
После обработки шина готова к хранению на складе или отгрузке с завода.
Проблемы со здоровьем и безопасностью
Охрана труда и техника безопасности на предприятиях по производству шин всегда были и остаются чрезвычайно важными. Часто воздействие серьезных травм на рабочем месте затмевает опустошение, связанное с болезнями, которые могут быть связаны с воздействием вредных факторов на рабочем месте. Из-за длительных латентных периодов некоторые заболевания не проявляются до тех пор, пока работник не уйдет с работы. Кроме того, многие заболевания, которые могут быть связаны с профессиональным воздействием шинных заводов, никогда не диагностируются как связанные с профессиональной деятельностью. Но такие заболевания, как рак, по-прежнему широко распространены среди работников резиновых заводов на предприятиях по производству шин.
Многие научные исследования были проведены на рабочих предприятиях по производству шин. Некоторые из этих исследований выявили повышенную смертность от рака мочевого пузыря, желудка, легких, кроветворного и других видов рака. Эти избыточные смерти часто нельзя отнести к конкретному химическому веществу. Частично это происходит из-за воздействия на рабочем месте множества отдельных химических веществ в течение всего времени воздействия и/или комбинированного воздействия нескольких химических веществ одновременно. Также часто происходят изменения в составе материалов, используемых на шинном заводе. Эти изменения в типах и количествах компонентов резиновой смеси создают дополнительные трудности в отслеживании причинных агентов.
Другой областью беспокойства являются проблемы с дыханием или раздражение дыхательных путей у рабочих шинного завода (т. е. стеснение в груди, одышка, снижение легочной функции и другие респираторные симптомы). Было показано, что эмфизема является распространенной причиной досрочного выхода на пенсию. Эти проблемы часто возникают на участках выдержки, обработки (предварительное смешивание, взвешивание, смешивание и нагрев сырьевых ингредиентов) и окончательной отделки (проверки) на предприятиях. При обработке и отверждении химическое воздействие часто связано с многочисленными компонентами при относительно низких уровнях воздействия. Многие из отдельных компонентов, воздействию которых подвергаются рабочие, не регулируются государственными органами. Почти столько же не было должным образом проверено на токсичность или канцерогенность. Кроме того, в Соединенных Штатах рабочие шинных заводов в этих районах вряд ли будут обязаны использовать средства защиты органов дыхания. Четкой причины дыхательной недостаточности не выявлено.
Многие рабочие шинных заводов страдали от контактного дерматита, который часто не был связан с каким-либо конкретным веществом. Некоторые химические вещества, вызывающие дерматит, больше не используются при производстве шин в Северной Америке; однако многие химические вещества-заменители не были полностью оценены.
Повторяющиеся или кумулятивные травматические расстройства были определены как проблемная область в производстве шин. Повторяющиеся травматические расстройства включают теносиновит, синдром запястного канала, синовит, потерю слуха, вызванную шумом, и другие состояния, возникающие в результате повторяющихся движений, вибрации или давления. Процесс производства шин по своей сути содержит чрезмерные и многочисленные манипуляции с материалами и продуктами для значительной части производственных рабочих. В некоторых странах для решения этой проблемы на заводах внедрялось и продолжает внедряться множество усовершенствований. Многие новаторские усовершенствования были инициированы рабочими или совместными трудовыми и административными комитетами. Некоторые усовершенствования обеспечивают инженерные средства управления материалами и изделиями (см. рис. 8).
Рис. 8. Вакуумный подъемник доставляет мешки к загрузочному конвейеру смесителя Banbury, что устраняет нагрузку на спину при ручном перемещении.
Рэй С. Вудкок
Отчасти из-за реструктуризации рабочей силы средний возраст рабочих на многих шинных заводах продолжает расти. Кроме того, все больше и больше предприятий по производству шин работают непрерывно. Многие предприятия с непрерывным режимом работы предусматривают график работы по 12 часов и/или чередующиеся смены. Продолжаются исследования возможных взаимосвязей между продолжительными рабочими сменами, возрастом и кумулятивными травмами при производстве шин.