КОМПОЗИЦИЯ РЕЗИНОВАЯ ДЛЯ АМОРТИЗАЦИОННОГО СЛОЯ МАССИВНОЙ ШИНЫ Российский патент 2003 года по МПК C08L7/00 C08L9/00 C08K13/02 C08L9/00 C08L93/04 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/22 C08K5/09 C08K5/18 

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. Иначе возможен перегрев шины и ее преждевременное разрушение. 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 книге (Рагулин В.В., Вольнов А.А. Технология шинного производства. 3-е изд. , 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 СКМС; 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; фталевый 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 маc. 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 ЗВ-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 B.C., Бограчев М.Л. Массивные шины. Конструкция, изготовление, эксплуатация. - М.: Химия. 1981).

Указанная смесь содержит:
Каучук СКМС-30 АРКМ-15 - 84,50
Каучук СКД - 15,50
Регенерат РШ - 10,00
Сера - 2,20
Дефинилгуанидин - 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 или ПМ-105 - 40,00
Углерод технический ПМ-50 - 25,00
Итого: - 198,70
В данном аналоге указывается, что выбранное 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 С1 от 27.10.1997) [3] 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-n-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-бензтиазолилсульфенамид - 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-n-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 она содержит большое количество углерода технического (50-70 мас. ч.), что делает резину жесткой. Это неприемлемо для внутренних амортизирующих слоев шины. Тем более, что выше упомянутый состав имеет неравномерную вулканизацию: сначала вулканизируются наружные слои, а затем внутренние, что приводит к технологическому браку - расслоение внутреннего слоя шины.

Недостаток может быть устранен, например, применением ускорителей вулканизации резиновой смеси. Известен ускоритель вулканизации резиновой смеси (RU 2071487 C1 от 19.01.1997, включающий альтакс-ди(2-бензтиазолил)-дисульфид и/или сульфенамид Ц-N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, а также продукт взаимодействия 0,5-1,1 моля мочевины и 1,0 моля гексаметилтетрамина в присутствии не более 5,3 кислых солей при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Альтакс - 0,25-0,5
и/или сульфенамид Ц - 0,5-1,0
Указанный продукт - 0,25-1,4
С учетом этого замечания резиновая смесь (RU 2094444 С1 от 27.10.1997) наиболее близка к заявляемой резиновой композиции и может служить для нее прототипом.

Задачей, решаемой предлагаемой резиновой композиции, является снижение гистерезисных потерь внутри шины при качении.

Композиция резиновая для амортизационного слоя массивной шины, содержащая резиновую смесь на основе ненасыщенных каучуков, включающая серу, ускоритель вулканизации, содержащий N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфениламид, оксид цинка, кислоту стеариновую, замедлитель подвулканизации, твердый мягчитель, содержащий канифоль, противостаритель N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, технический углерод, отличающаяся тем, что смесь содержит в качестве ненасыщенных каучуков натуральный и бутадиеновые каучуки, твердый мягчитель, содержащий канифоль и дополнительно битум нефтяной, а также ускоритель вулканизации, дополнительно содержащий 2,2'-дибензтиазолилдисульфид при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Натуральный каучук - 70-80
Бутадиеновый каучук СКД - 20-30
Сера - 2,0-2,4
N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид - 0,6-1,0
2,2'-Дибензтиазолилдисульфид - 0,1-0,4
Оксид цинка - 4,0-6,0
Кислота стеариновая - 1,0-3,0
Канифоль - 1,0-3,0
Битум нефтяной - 2,0-5,0
Ангидрид фталевый - 0,2-0,5
N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин - 1,0-3,0
Углерод технический - 22-26
Массивные шины, изготовленные из заявленной резиновой смеси, показали высокие эксплуатационные качества.

Пример выполнения резиновой композиции (смеси) для амортизационного слоя массивной шины типа "СЭ", мас.ч.:
Натуральный каучук марки SVR 3L - 70,0
Бутадиеновый каучук СКД марка 2 - 30,0
Сера молотая - 2,2
N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид - 0,8
2,2'-Дибензтиазолилдисульфид - 0,2
Оксид цинка марки БЦОМ - 5,0
Кислота стеариновая - 1,0
Канифоль живичная - 1,0
Битум нефтяной марки Г - 3,0
Ангидрид фталевый - 0,3
N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин - 2,0
Углерод технический марки П 514 - 25,0
Нормы контроля смеси:
условное напряжение при удлинении 300%, МПа - 4,41-5,88
условная прочность при растяжении, МПа, не менее 16,7
относительное удлинение при разрыве, %, не менее - 500
сопротивление раздиру, кН/м, не менее - 39,2
твердость, единиц Шора А - 50-60
относительный гистерезис - 0,50-0,52
динамический модуль, МПа - 3750±75
модуль внутреннего трения, МПа - 1920±75
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 смещения 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, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, 2,2'-дибензтиазолилдисульфид.

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. Композиция резиновая для амортизационного слоя массивной шины на основе ненасыщенных каучуков - натурального каучука 70-80 мас. ч. и бутадиенового каучука 20-30 мас. ч. включает, мас.ч.: серу 2,0-2,4; ускорители вулканизации - N-циклогексил -2-бензтиазолилсульфенамид 0,6-1,0; и 2,2'-дибензтиазолилдисульфид 0,1-0,4; оксид цинка 4,0-6,0; кислоту стеариновую 1,0-3,0; твердый мягчитель канифоль 1,0-3,0; битум нефтяной 2,0-5,0; замедлитель подвулканизации - ангидрид фталевый 0,2-0,5; противостаритель N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин 1,0-3,0; технический углерод 22-26. Указанная композиция характеризуется низкими гистерезисными потерями.

Композиция резиновая для амортизационного слоя массивной шины на основе ненасыщенных каучуков, включающая серу, ускоритель вулканизации, содержащий N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, оксид цинка, кислоту стеариновую, замедлитель подвулканизации, твердый мягчитель, содержащий канифоль, противостаритель N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, технический углерод, отличающаяся тем, что смесь содержит в качестве ненасыщенных каучуков натуральный и бутадиеновый каучуки, твердый мягчитель, дополнительно содержащий битум нефтяной, а также ускоритель вулканизации, дополнительно содержащий 2,2'-дибензтиазолилдисульфид, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Натуральный каучук - 70 - 80
Бутадиеновый каучук СКД - 20 - 30
Сера - 2,0 - 2,4
N-Циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид - 0,6 - 1,0
2,2'-Дибензтиазолилдисульфид - 0,1 - 0,4
Оксид цинка - 4,0 - 6,0
Кислота стеариновая - 1,0 - 3,0
Канифоль - 1,0 - 3,0
Битум нефтяной - 2,0 - 5,0
Ангидрид фталевый - 0,2 - 0,5
N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин - 1,0 - 3,0
Углерод технический - 22 - 26е