ПРОПИТОЧНЫЙ СОСТАВ И ПРОПИТАННЫЙ ИМ НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЗИН Российский патент 2002 года по МПК D06M15/693 

Изобретение относится к пропиточным составам на основе полимерного связующего для нетканых волокнистых или губчатых материалов с целью придания им определенных свойств: антимикробных, огнестойких и др., в частности, к пропиточному составу для получения нетканого материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резин с целью повышения их износостойкости, а именно для обработки трущихся поверхностей резиновых щеток стеклоочистителей стекол транспортных средств. Изобретение может быть использовано в отраслях, обслуживающих автомобильный и другие виды транспорта.

Известны пропиточные составы на основе полимерного связующего с антимикробными свойствами (SU 1164395, D 06 M 15/643, 1983; RU 2015233, D 06 М 15/21, 11/13, 1994).

Известны огнестойкие пропиточные составы для пропитки нетканых волокнистых материалов на основе полимерного связующего: органосилоксанов (SU 1771820, 1993), полиэтилена (SU 1717617, 1992), полиуретана (RU 2078865, D 06 М 15/568, 1977).

Известные пропиточные составы не обладают способностью повышать износостойкость трущихся поверхностей резин.

Наиболее близкими к предлагаемым пропиточному составу и нетканому материалу являются антимикробный пропиточный состав, включающий синтетический каучук (СКТН), получаемый отверждением низкомолекулярного полидиметилсилоксана катализатором отверждения К-10С на основе метилтриацетоксисилана, органический растворитель (СС1₄) и целевую добавку, которым пропитывают целлюлозный волокнистый материал (Новые полимерные материалы и материаловедение в легкой промышленности, М.: МВЗМИ, 1978, т. 2, с. 68-73).

Данные известные пропиточный состав и пропитанный им волокнистый материал не обладают способностью повышать износостойкость трущихся резиновых поверхностей.

Быстрая изнашиваемость трущихся резиновых поверхностей является большой проблемой - например, щетки стеклоочистителей для лобовых стекол автомобилей из-за этого требуют частой замены. Следует отметить, что операция замены щеток в стеклоочистителях - весьма сложный и трудоемкий процесс, поэтому иногда предлагают заменять щетку вместе с упругим держателем (обычно металлическим) (пат. ФРГ 3644427, В 60 S 1/38, 1988; RU 2015043, В 60 S 1/38, 1994), что удобнее, но экономически невыгодно.

Пропиточных составов и пропитанных ими материалов для обработки резиновых поверхностей с целью повышения их износостойкости к настоящему времени не предложено.

Задачей изобретения является создание пропиточного состава и пропитанного им нетканого волокнистого или губчатого материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резиновых щеток стеклоочистителей с целью повышения их износостойкости. Состав должен обладать следующими свойствами: быть прозрачным в видимом диапазоне света, быть гидрофобным и после нанесения на резиновую поверхность отличаться стойкостью к механическим воздействиям, в том числе, при упругой деформации резины. Состав должен обеспечивать повышение износостойкости обработанных резиновых поверхностей в течение длительного срока.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым пропиточным составом для нетканых материалов на основе низкомолекулярного силиконового каучука (СКТН), получаемого смешиванием полидиметилсилоксана (ПДМС) и олигоорганосилоксана (ООС) при массовом соотношении ПДМС/ООС=0,2-0,7, включающим порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n=11-19, и наполнитель с дисперсностью порошка не выше 5 мкм и стабилизатор, жидкий или твердый, с размером частиц не более 5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Соль монокарбоновой кислоты - 0,008-0,012
Наполнитель - 0,012-0,020
Стабилизатор - 0,006-0,008
СКТН - Остальное
В качестве олигоорганосилоксана состав может содержать олигоорганосилоксан, имеющий диметил-, метилвинил-, метилфенил- или диэтил-силоксановые звенья, в качестве наполнителя - тальк, диоксид кремния, каолин или сажу, в качестве стабилизатора - вещество, выбранное из группы: фенам М - 4,4'-диметоксидифениламин, тиоалкофен ММБ - бис(3,5-ди-трет.бутил-4-гидроксибензил)сульфид, диэтилтиокарбамат никеля, петролатум (Химические добавки к полимерам, справочник, под ред. Масловой И.П., М.: Химия, 1981, с. 16, 63, 80 и 84).

Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым нетканым материалом для обработки трущихся поверхностей резин, выполненным из нетканого волокнистого или губчатого материала, например синтепона, содержащим закрепленный на нем пропиточный состав на основе низкомолекулярного силиконового каучука - СКТН, получаемого смешиванием полидиметилсилоксана - ПДМС и олигоорганосилоксана - ООС при массовом соотношении ПДМС/ООС=0,2-0,7, включающий порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n=11-19, и наполнитель с дисперсностью не выше 5 мкм и стабилизатор, жидкий или твердый, с размером частиц не более 5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Соль монокарбоновой кислоты - 0,008-0,012
Наполнитель - 0,012-0,020
Стабилизатор - 0,006-0,008
СКТН - Остальное
в количестве 10-60% от общей массы материала.

Закрепленный на нетканом материале пропиточный состав в качестве олигоорганосилоксана может содержать олигоорганосилоксан, имеющий диметил-, метилвинил-, метилфенил- или диэтил-силоксановые звенья, в качестве наполнителя - тальк, диоксид кремния, каолин или сажу, в качестве стабилизатора - вещество, выбранное из группы: фенам М - 4,4'-диметоксидифениламин, тиоалкофен ММБ - бис(3,5-ди-трет.бутил-4-гидроксибензил)сульфид, диэтилтиокарбамат никеля, петролатум.

Предлагаемый материал назван авторами "Силатек".

При разработке предлагаемых состава и материала для обработки трущихся поверхностей резин были исследованы различные полимерные связующие. Изучалась их способность смачивать нетканые волокнистые или губчатые материалы синтетического и природного происхождения. С помощью испытательного стенда, моделирующего работу автомобильных стеклоочистителей, исследовалась устойчивость тонкой пленки составов на резиновой поверхности щеток к механическому воздействию в присутствии воды и жидкости для мойки стекол. По результатам исследований в качестве полимерной основы состава был выбран СКТН. Было установлено, что принципиально важным для качества пленки является соотношение исходных реагентов ПДМС/ОДМС при получении СКТН: при уменьшении оптимального (заявляемого) соотношения состав становится слишком жидким, а наносимая при обработке пленка состава слишком тонкой и не способной обеспечивать износостойкость резиновой поверхности в течение длительного срока. При увеличении количества ПДМС наносимая пленка становится более хрупкой, особенно на морозе, и быстро скатывается с резиновой поверхности щеток при их работе. Исследовалось также влияние различных добавок. Было установлено, что добавление небольшого количества соли щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью (лауриновой и ее высших гомологов) увеличивает противозадирные свойства состава по отношению к резине и способствует удалению частиц пыли с резиновой поверхности стеклоочистителей, которые ускоряют образование трещин на резиновых щетках в процессе эксплуатации. При испытании различных наполнителей (загустителей), таких, как тальк, диоксид кремния, каолин, сажа, было обнаружено, что при их добавлении увеличивается износостойкость покрытой составом резиновой поверхности. Добавление в состав стабилизаторов, защищающих от термоокислительного, светоозонного старения и разрушения при многократных деформациях, существенно повышает износостойкость обработанной резиновой поверхности. Сравнительные испытания стабилизаторов показали, что можно использовать практически любые известные стабилизаторы, жидкие или твердые. Обязательным условием возможности использования твердых (порошкообразных) веществ в качестве компонентов предлагаемого состава является их тонкая дисперсность - размер частиц не должен превышать 5 мкм.

Предлагаемый состав готовят следующим образом: смешивают ПДМС и ООС, получают СКТН, в него добавляют при перемешивании стабилизатор, соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда (лауриновой и ее высших гомологов) и наполнитель - дисперсность порошков сухих веществ не выше 5 мкм - и перемешивают до получения прозрачной массы.

Для получения материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резин, салфетка из синтепона или любого другого нетканого волокнистого или губчатого синтетического или природного материала размером (40-60)•(80-120)•(0,5-5) мм³ складывается, и с помощью дозатора внутрь сложенной салфетки подается пропиточный состав в количестве 0,2-1,5 мл (10-60% от общей массы материала) (синтепон может впитывать 5-кратное по отношению к собственной массе количество состава), затем сложенная салфетка прокатывается между вальцами для равномерного распределения состава по поверхности салфетки. Полученным материалом протирают щетки стеклоочистителей автотранспорта. Срок действия состава до следующей обработки щеток 20-30 суток в зависимости от погоды (влажности и температуры). В таблице приведены результаты испытаний предлагаемого материала, пропитанного предлагаемым составом.

С помощью электронного микроскопа были сделаны микрофотографии резиновой поверхности щеток стеклоочистителей, обработанной составом, и необработанной, - после испытаний на стенде в течение одинакового времени. При сравнении с контрольным снимком (микрофотография резиновой поверхности нового стеклоочистителя до испытаний) видно, что снимок обработанной составом резиновой поверхности после испытаний не претерпел заметных изменений в отличие от снимка необработанной поверхности, который показал наличие большого количества трещин и задиров на резиновой поверхности щеток. Например, износ резиновых поверхностей щеток "Champion" за 24 ч составляет 0,07% от общей массы резины. Сильная изношенность необработанной резиновой поверхности щеток видна и визуально - через 40 ч непрерывной работы на стенде поверхность полностью размягчается, и щетки требуют замены, тогда как щетки, обработанные предлагаемым пропитанным материалом "Силатек", полностью сохраняют работоспособность в течение 24 ч непрерывной работы без дополнительной обработки составом, а такой же степени изношенности не достигают и через 80 ч (из-за большой длительности эксперимент был приостановлен).

Предлагаемые состав и пропитанный им материал позволяют решить проблему повышения износостойкости резиновых поверхностей - срок работоспособности щеток стеклоочистителей при регулярной (раз в 20-30 суток при средней эксплуатации или на 24 ч непрерывной работы при непрерывном дожде) обработке (протирке) их резиновых поверхностей предлагаемым материалом повышается многократно. При регулярном протирании срок эксплуатации стеклоочистителей определяется только усталостными напряжениями резины, а не истиранием поверхности. При этом очищаемое стекло не меняет степень прозрачности и приобретает гидрофобные свойства. Состав также препятствует обледенению стекла и обеспечивает бесшумность работы стеклоочистителей даже при недостатке влаги (в частности, в режиме работы с омывателями стекла). Состав экологически безопасен и безвреден для человека.

Изобретение относится к пропиточным составам на основе полимерного связующего для нетканых волокнистых или губчатых материалов для придания им определенных свойств, а именно к пропиточному составу для получения нетканого материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резин, в частности для обработки трущихся поверхностей резиновых щеток стеклоочистителей. Пропиточный состав для нетканых материалов на основе низкомолекулярного силиконового каучука СКТН, получаемого смешиванием полидиметилсилоксана ПДМС и олигоорганосилоксана ООС при массовом соотношении ПДМС/OOC= 0,2-0,7, включает порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n= 11-19, (0,008-0,012 мас. %), наполнитель с дисперсностью порошка не выше 5 мкм (0,012-0,020 мас.%) и стабилизатор жидкий или твердый с размером частиц не более 5 мкм (0,006-0,008 мас.%). Нетканый материал для обработки трущихся поверхностей резин, выполненный из нетканого волокнистого или губчатого материала, например синтепона, содержит закрепленный на нем указанный пропиточный состав в количестве 10-60% от общей массы материала. Материал обладает повышенной износостойкостью. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Пропиточный состав для нетканых материалов на основе низкомолекулярного силиконового каучука - СКТН, получаемого смешиванием полидиметилсилоксана - (ПДМС) и олигоорганосилоксана - (ООС) при массовом соотношении ПДМС/OOC= 0,2-0,7, включающий порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n= 11-19, и наполнитель с дисперсностью порошка не выше 5 мкм и стабилизатор, жидкий или твердый, с размером частиц не более 5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Соль монокарбоновой кислоты - 0,008-0,012
Наполнитель - 0,012-0,020
Стабилизатор - 0,006-0,008
СКТН - Остальное
2. Пропиточный состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве олигоорганосилоксана он содержит олигоорганосилоксан, имеющий диметил-, метилвинил-, метилфенил- или диэтилсилоксановые звенья. 3. Пропиточный состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит тальк, диоксид кремния, каолин или сажу. 4. Пропиточный состав по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора он содержит вещество, выбранное из группы: фенам М - 4,4¹-диметоксидифениламин, тиоалкофен ММБ - бис(3,5-дитрет. бутил-4-гидроксибензил)сульфид, диэтилтиокарбамат никеля, петролатум. 5. Нетканый материал для обработки трущихся поверхностей резин, выполненный из нетканого волокнистого или губчатого материала, например синтепона, содержащий закрепленный на нем пропиточный состав на основе низкомолекулярного силиконового каучука - СКТН, получаемого смешиванием полидиметилсилоксана - ПДМС и олигоорганосилоксана - ООС при массовом соотношении ПДМС/OOC= 0,2-0,7, включающий порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n= 11-19, наполнитель с дисперсностью порошка не выше 5 мкм и стабилизатор, жидкий или твердый, с размером частиц не более 5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Соль монокарбоновой кислоты - 0,008-0,012
Наполнитель - 0,012-0,020
Стабилизатор - 0,006-0,008
СКТН - Остальное
в количестве 10-60% от общей массы материала. 6. Нетканый материал для обработки трущихся поверхностей резин по п. 5, отличающийся тем, что закрепленный на нем пропиточный состав в качестве олигоорганосилоксана содержит олигоорганосилоксан, имеющий диметил-, метилвинил-, метилфенил- или диэтилсилоксановые звенья. 7. Нетканый материал для обработки трущихся поверхностей резин по п. 5 или 6, отличающийся тем, что закрепленный на нем пропиточный состав в качестве наполнителя содержит тальк, диоксид кремния, каолин или сажу. 8. Нетканый материал для обработки трущихся поверхностей резин по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что закрепленный на нем пропиточный состав в качестве стабилизатора содержит вещество, выбранное из группы: фенам М - 4,4¹-диметоксидифениламин, тиоалкофен ММБ - бис(3,5-ди-трет. бутил-4-гидроксибензил)сульфид, диэтилтиокарбамат никеля, петролатум.