РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОТЕКТОРНОЙ ЧАСТИ МАССИВНОЙ ШИНЫ Российский патент 2003 года по МПК C08L7/00 C08K13/02 C08L7/00 C08L9/00 C08L93/04 C08L99/00 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K5/01 C08K5/09 C08K5/18 C08K5/47 

Изобретение относится к композиции высокомолекулярных соединений, а именно к композиции каучуков и их производных, в частности гомополимеров или сополимеров диеновых углеводородов с сопряженными двойными связями, используемыми в шинной промышленности.

Особенностью конструкции современной сплошной массивной шины является ее многослойность, которая требует применения материалов с различными физико-механическим свойствами. Например, протекторная часть шины должна быть устойчива к истиранию, проколам, порезам. Иметь высокое сопротивление к раздиру. Внутренние же части шины должны обладать минимальными гистерезисными потерями при деформации. Кроме химического состава имеет значение способ изготовления шин. Наряду с методами жидкого прессования из уретановых каучуков, полимеризуемых в присутствии отвердителей, литья под давлением из уретановых термоэластопластов, основное применение находит формовой метод. При его реализации применяют достаточно дешевые резиновые смеси на основе бутадиеновых, бутадиен-стирольных и бутадиен-метилстирольных каучуков с добавлением серы, технического углерода и специальных добавок, улучшающих качество резины.

В [Рагулин В.В., Вольнов А.А. Технология шинного производства. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., Химия, 1981] приводится примерная рецептура резиновых смесей, применяемых в шинном производстве: бутадиеновый каучук СКД, бутадиен-стирольный каучук СКС, бутадиен-метилстирольный каучук СКНС; оксид цинка (2-5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука); жирные кислоты (стеариновая, олеиновая в количестве 1-4 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука); N-нитрозодифениламин; фталиевый ангидрид; N-циклогексилтиофталимид (0,2-0,7 мас.ч. на 100 мас. ч. каучука); технический углерод, в частности, марок ПМ-120В, ПМ-105, ПМ-100, ПМ-50 (для обрезинивания корда и тканей) в количестве до 30-60 мас. ч. на 100 мас.ч. каучука; неактивные наполнители - мел, тальк и др. в количестве 20-30 мас. ч. на 100 мас.ч. каучука; пластификаторы (нефтяные масла, жирные кислоты, канифоль, парафинонафтеновое масло и др.) общим содержанием до 18 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука; противостарители (воск 3В-1 и др.) в количестве до 1,5-2 мас. ч. на 100 мас.ч. каучука; модификаторы (белая сажа БС-120, 150 и др.) в количестве 2-10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, регенерат РКЕТ, РКТ, РПТ в незначительных количествах.

Недостатком приведенной смеси является сравнительно высокая стоимость, обусловленная невозможностью использования в больших количествах вторичного сырья, в частности регенерата и отходов обрезиненного корда, что не позволяет снизить стоимость получаемых шин.

Аналогичным недостатком обладает смесь, применяемая для изготовления безбандажных массивных шин, рецептура которой (в мас. ч. ) приведена в [Савосин В.С., Бограчев М.Л. Массивные шины. Конструкция, изготовление, эксплуатация. М., "Химия", 1981].

Указанная смесь содержит:
Каучук СКМС-30 АРКМ-15 - 84,5
Каучук СКД - 15,50
Регенерат РШ - 10,0
Сера - 2,20
Дифенилгуамидин - 0,60
Сульфенамид Ц - 0,30
Оксид цинка - 3,00
Кислота олеиновая - 3,00
Воск 3В-1 - 1,00
Фталевый ангидрид - 0,50
Масло ПН-6Ш - 12,50
Углерод технический ПМ-100 - 40,00
Углерод технический ПМ-50 - 25,00
Итого: - 198,70
Такое соотношение каучуков и ингредиентов обуславливает высокую прочность связи резины с металлом, обеспечивает хорошие физико-механические и удовлетворительные технологические свойства смеси.

Недостатком приведенной смеси является ее высокая стоимость. Известна резиновая смесь [RU 2094444 C1, 27.10.1997] на основе синтетических каучуков общего назначения, включающая серу, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, оксид цинка, олеиновую или стеариновую кислоты или их комбинацию, фталевый ангидрид, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, олигомер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина, защитный воск, мягчители, технический углерод, масло-пластификатор, а также добавки переработанных отходов резинового производства, в качестве масла-пластификатора - продукт, полученный из экстрактов фурфурольной очистки дистиллятных и остаточных фракций нефтяных масел с отношением содержания ароматических углеводородов к суммарному содержанию парафинонафтеновых углеводородов из смол в пределах соответственно от 0,82: 0,18 до 0,94: 0,06 и абсолютном содержании смол не более 3,5%, в качестве мягчителей - смолу стирольно-инденовую и канифоль при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Синтетические каучуки общего назначения - 100
Сера - 1,7-3,0
N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфениламид - 0,8-2,0
Оксид цинка - 2,5-5,0
Олеиновая или стеариновая кислоты или их комбинации - 1-4
Смола стирольно-инденовая - 2-5
Канифоль - 0,5-3,0
Защитный воск - 1,5-2,5
N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин - 0,5-2,0
Олигомер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина - 1-2
Фталевый ангидрид - 0,3-0,6
Технический углерод - 50-70
Добавки переработанные отходов резинового производства - 3-25
Указанное масло-пластификатор - 10-18
Недостаток последней резиновой смеси в том, что наличие N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфениламида ускоряет процесс вулканизации и создает преждевременную подвулканизацию резиновой смеси, что дает предпосылки к расслоению шины.

Однако по своему составу она наиболее близка к заявляемой резиновой смеси и может служить прототипом.

Задачей, решаемой предлагаемой резиновой смесью, является повышение прочности, сопротивления истиранию и раздиру, морозостойкости.

Для этого резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков, включающая серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, замедлитель вулканизации - ангидрид фталевый, противостарители - полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина, N-фенил-N-изопропил-п-фенилендиамин, защитный воск, мягчители - кислота стеариновая, канифоль, пластификатор нефтяной и технический углерод, содержит в качестве ненасыщенных каучуков натуральный и бутадиеновый каучуки, в качестве ускорителя - 2-бензтиазолилсульфен морфолид, а также дополнительно бензойную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Натуральный каучук - 70-90
Бутадиеновый каучук СКД - 30-10
Сера - 1,2-1,8
2-Бензтизолилсульфен морфолид - 0,6-1,2
Оксид цинка - 4,0-6,0
Кислота стеариновая - 0,5-2,0
Канифоль - 0,5-2,0
Пластификатор нефтяной - 10-16
Полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина - 1,0-3,0
N-фенил-N-изопропил-п-фенилендиамин - 1,0-3,0
Ангидрид фталевый - 0,4-0,6
Защитный воск - 1,0-3,0
Кислота бензойная - 0,4-0,6
Углерод технический - 48-55
Массивные шины, изготовленные из заявленной резиновой смеси, показали высокие эксплуатационные качества.

Пример приготовления конкретной резиновой смеси для беговой (протекторной) части массивной шины типа "СЭ".

Наименование ингредиента, мас.ч.:
Натуральный каучук марки SVR 3L - 70,0
Бутадиеновый каучук СКД марка 2 - 30,0
Сера молотая - 1,5
2-Бензтиазолилсульфен морфолид - 0,8
Оксид цинка марки БЦОМ - 5,0
Кислота стеариновая - 2,0
Канифоль живичная - 1,0
Пластификатор нефтяной (Масло ПН-6ш) - 13,0
Ангидрид фталевый - 0,5
Полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина - 2,0
N-фенил-N-изопропил-п-фенилендиамин - 1,0
Углерод технический марки П 514 - 51,0
Нормы контроля смеси:
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа - 6,93-12,67.

Условная прочность при растяжении, МПа, не менее - 18,55.

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее - 450.

Сопротивление раздиру, кН/м, не менее - 56,7.

Твердость, единиц Шора А - 60-70.

Смеси изготавливаются на резиносмесителе PC 250-30 в две стадии с обработкой на вальцах после выгрузки из резиносмесителя и охлаждением до температуры окружающей среды по серийным режимам. На первой стадии смешения в резиносмеситель загружают все ингредиенты, кроме ускорительно вулканизационной группы, на второй стадии в композицию, полученную на первой стадии, вводят ускорительно вулканизующую группу.

В состав ускорительно вулканизующей группы входят - сера молотая, 2-безтиазолилсульфен морфолид.

Изобретение относится к композиции высокомолекулярных соединений, а именно к композиции каучуков и их производных, в частности гомополимеров или сополимеров диеновых углеводородов с сопряженными двойными связями, используемыми в шинной промышленности. Резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков: натурального каучука 70-90 мас.ч. и бутадиенового 10-30 мас.ч., включает, мас. ч. : сера 1,2-1,8, ускоритель вулканизации - 2-бензтизолилсульфен морфолид 0,6-1,2, оксид цинка 4,0-6,0, мягчители - кислота стеариновая 0,5-2,0, канифоль 0,5-2,0, пластификатор нефтяной 10-16, противостарители - полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин 1,0-3,0, N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин 1,0-3,0, защитный воск 1,0-3,0, замедлители подвулканизации - ангидрид фталевый 0,4-0,6, кислота бензойная 0,4-0,6, углерод технический 48-55. Массивные шины, изготовленные из данной резиновой смеси, показывают высокие эксплуатационные качества.

Резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков, включающая серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, замедлитель подвулканизации - ангидрид фталевый, противостарители - полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина, N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, защитный воск, мягчители - кислота стеариновая, канифоль, пластификатор нефтяной и технический углерод, отличающаяся тем, что содержит в качестве ненасыщенных каучуков натуральный и бутадиеновый каучуки, в качестве ускорителя - 2-бензтиазолилсульфен морфолид, а также дополнительно, бензойную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Натуральный каучук - 70 - 90
Бутадиеновый каучук - 30 - 10
Сера - 1,2 - 1,8
2-Бензтиазолилсульфен морфолид - 0,6 - 1,2
Оксид цинка - 4,0 - 6,0
Кислота стеариновая - 0,5 - 2,0
Канифоль - 0,5 - 2,0
Пластификатор нефтяной - 10 - 16
Полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина - 1,0 - 3,0
N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин - 1,0 - 3,0
Ангидрид фталевый - 0,4 - 0,6
Защитный воск - 1,0 - 3,0
Кислота бензойная - 0,4 - 0,6
Углерод технический - 48 - 55