РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДРЕЛЬСОВЫХ И НАШПАЛЬНЫХ ПРОКЛАДОК-АМОРТИЗАТОРОВ РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ Российский патент 2008 года по МПК C08L9/00 C08L9/06 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K3/36 C08K5/01 C08K5/09 C08K5/18 C08K5/40 C08K5/46 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок на основе изопренового и бутадиен-стирольных каучуков.

Известна резиновая композиция для подрельсовых прокладок по патенту № SU 1419995 (дата подачи заявки 1966.11.06, основной индекс МПК C08L 9/00) на основе смеси изопренового и бутадиен-стирольного каучуков, включающая следующие компоненты при их соотношении, мас.ч.:

Бутадиен-стирольный каучук75,0Изопреновый каучук25,0Сера1,2-2,0Окись цинка3,8-4,5N-Циклогексил-2-бенз- тиазолилсульфенамид1,4-1,6N,N'-Дифенилгуанидин0,5-0,7Синтетические жирные кислоты Фракции С₁₇-С₂₀2,2-2,8Каолин38,0-42,0Технический углерод58,0-62,0Резиновая крошка с размером частиц до 1 мм10,0-15,0Канифоль2,8-3,2Нефтяной битум4,5-5,5Воск1.8-2,2Фенил-β-нафтиламин0,8-1,2N-Фенил-N'-изопропил- n-фенилендиамин0,8-1,2Смесь гексахлорпараксилола с парафиновым углеводородом в массовом соотношении 80:200,8-1,2N-Нитрозодифениламин0,4-0,6

Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту, имеют низкую твердость и как следствие этого - недостаточный ресурс работоспособности подрельсовых прокладок.

Известна резиновая смесь для нашпальных прокладок по патенту № SU 1692993 (дата подачи заявки 1988.12.26, основной класс МПК C08L 9/00).

Указанная смесь включает изопреновый и бутадиен-стирольный каучуки, вулканизующию группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N,N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; каолин; технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м²/г, нефтяной битум, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс.ч.:

Бутадиен-стирольный каучук с содержанием стирола 22-25 мас.%60,0Изопреновый каучук40,0Сера0,8-1,2Окись цинка4,5-5,5N-циклогексил-2-бенз-тиазолилсульфенамид1,5-2,0N,N'-дитиодиморфолин0,8-1,2Синтетические жирные кислоты фракции C₁₇-C₂₀0,8-1,2Расплав w,w'-гексахлорпараксилола в защищенном воске при их массовом соотношении (80-85):(15-20)0,8-1,2Каолин38,0-44,0Технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м²/г32,0-40,0Нефтяной битум4,5-5,5Фенил-β-нафтиламин0,8-1,2N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин0,8-1,2

Данная резиновая смесь обеспечивает работоспособность прокладок до 1000 млн т.

Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту заявляемой резиновой смеси является резиновая смесь по патенту 2004137570/04 (дата подачи заявки 22.12.2004 г. С08L 9/00) для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%., каучук синтетический ЦИС 1-полиизопреновый и дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N',N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; нефтяной битум, каолин, технический углерод, вазелиновое масло и полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинон при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Синтетический каучук ЦИС-1, полиизопреновый30,0-49,0Каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%21,0-57,0Каучук дивиниловый с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95% (СКД)5,0-30,0Сера0,5-1,0Оксид цинка4,0-5,0N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида (Сульфенамид «Ц»)1,0-2,0Синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀,0,9-1,5Нефтяной битум4,0-5,0Полимеризованный 2,2,4-триметил- 1,2-дигидрохинолин (ацетонанил)1,0-2,0N,N'-дитиодиморфолина (дитиоморфолин)1,0-2,0N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамина (диафен ФП)1,0-2,0Расплав w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске при их массовом соотношении соответственно 80-85:15-20 (гексол)1,0-2,0Каолин20,0-40,0Вазелиновое масло1,0-2,0Технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м²/г30,0-50,0

Прокладки-амморизаторы, полученные из данной резиновой смеси обладают высокой морозостойкостью, но недостаточным ресурсом работоспособности. Кроме того, в результате низкого коэффициента трения, каким обладают вулканизаты, полученные на основе данной резиновой смеси, прокладки-аммортизаторы в ходе эксплуатации неплотно прилегают к рельсовому пути, сбиваются и выходят из стоя раньше положенного срока.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке резиновой смеси для подрельсовых и нашпальных прокладок с улучшенными физико-механическими характеристиками, которые повысят эксплуатационные свойства прокладки, ее износостойкость и срок службы.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении жесткости, коэффициента трения и увеличении ресурса работоспособности вулканизатов, полученных из резиновой смеси.

Поставленная задача решается, а технический результат, на достижение которого направлено изобретение, обеспечивается тем, что резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук синтетический ЦИС 1,4-полиизопреновый, дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и технический углерод, смесь дополнительно содержит каучук бутадиен-стирольный, каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, а в качестве технического углерода технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.% (СКСМ-30 АРКМ-15)60,0-70,0Каучук дивиниловый с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95% (СКД)5,0-10,0Каучук бутадиен-стирольный с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% (БСК-1904)15,0-30,0Синтетический каучук ЦИС-1,4 полиизопреновый (СКИ-3)5,0-10,0Сера0,5-1,0Оксид цинка (цинковые белила)4,0-5,0Тетраметилтиурамдисульфид (Тиурам-Д)0,5-1,0N,N'-дитиодиморфолин (дитиоморфолин)1,0-2,0Стеариновая кислота (стеарин)0,9-1,5N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин (диафен ФП)1,0-2,0Полимеризованный 2,2,4-триметил- 1,2-дигидрохинолин (ацетонанил)1,0-2,0Нефтяной битум4,0-5,0Каолин20,0-40,0Технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г (П-701)30,0-50,0Тонкодисперсный осажденный диоксид кремния (Росил-175)20,0-25,0

Существенность отличительных признаков формулы объясняется:

введением каучука бутадиен-стирольного с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% (БСК-1904)15,0-30,0 мас.чвведением тонкодисперсного осажденного диоксида кремния (Росил-175)20,0-25,0 мас.чвведением технического углерода с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г30,0-50,0 мас.ч

Сущность изобретения и его осуществимость иллюстрируется примерами выполнения, приведенными в таблице 1.

Таблица 1.
Примеры конкретного выполнения резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов. Наименование ингредиентовСодержание компонентов, мас.чБлижайший аналогЗаявляемая резиновая смесь1231. СКИ-349,010,010,05,02. СКС-30 АРКМ1521,070,060,060,03. СКД305,010,05,04. БСК-1904-152030,05. Сера1,01,01,01,06. Цинковые белила4,94,94,94,97. Сульфенамид «Ц»1,7---8. Тиурам-Д-1,71,71,79. Стеарин1,01,01,01,010. Битум нефтяной4,94,94,94,911. Диафен ФП1,01,01,01,212. Ацетонанил1,61,61,61,413. Вазелиновое масло1,2---14. Дитиоморфолин1,41,51,51,515. Гексол1,0---16. Каолин27,027,227,030,017. Техуглерод43,550,043,535,018 Росил-175-202325

Смесь готовят в резиносмесителе PC-71 по известной технологии.

Таблица 2.
Последовательность ввода ингредиентовПоследовательность ввода ингредиентов и наименование операцииНачало операции с момента загрузкиПродолжительность операцииРоспуск бутадиен-стирольных каучуков, синтетического цис-1,4-  полиизопренового каучука и бутадиенового каучука030''Введение: оксид цинка, Тиурам-Д, стеарин30''30''Смешение ингредиентов1'1'Введение: ацетонанил, диафен ФП, дитиоформалин,2'30''Введение: коолин, битум нефтяной,2'30''30''Введение: технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г, Росил-1753'30''Смешение давлением3'30''1'30''Выгрузка5'30''Ввод серы на вальцах и перемешивание5'30''2'30''Снятие резиновой смеси с вальцев:  начало среза8'2'окончание среза10' Общее время смешения 10'

Таблица 3
Результаты испытаний вулканизатов на основе резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторовПоказателиПо ТУ на изделиеБлижайший аналогВулканизат по предлагаемому изобретению1231. Условная прочность при растяжении, МПа, не менее12,016,012,012,611,82. Относительное удлинение, %, не менее2503402603003203. Твердость по Шору, усл.ед. в пределах60-75709190904. Температурный предел хрупкости, °С, не выше-45-60-63-62-625. Удельное объемное сопротивление, Ом·см, не менее1·10⁹1·10⁹2·10¹⁰2·10¹⁰2·10¹⁰6. Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе после старения в воздухе (100±1)°С в течение 24±5 ч в пределах     -35-0-27-30-30-317. Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°С в течение 24 ч, не более3532363437     8. Эластичность по отскоку, %, не менее30423535359. Истираемость, м³/ТДж, не более1409085858510. Ресурс работоспособности, млн т. пропущенного груза400100011001100110011. Коэффициент трения подошва рельса - прокладка-0,550,650,650,65

Как видно из таблицы 3, вулканизаты по предлагаемому изобретению имеют высокую твердость, повышенную работоспособность, хороший коэффициент трения и морозостойкость на уровне наиболее близкого аналога. При этом сохраняется уровень значений других показателей вулканизатов, достигнутых аналогичными решениями. Вулканизат резиновой смеси №2 имеет оптимальный комплекс физико-механических показателей.

Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к резиновым смесям для изготовления морозостойких железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений. Резиновая смесь включает, мас.ч.: каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%. - 60-70, каучук синтетический цис-1,4-полиизопреновый - 5-10, дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 от 87 до 95% - 5-10, бутадиен-стирольный каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% - 15-30, вулканизующую группу, состоящую из серы - 0,5-1,0, тетраметилтиурамдисульфида - 0,5-1,0, N,N'-дитиодиморфолина-1-2, стеариновой кислоты - 0,9-1,5 и оксида цинка 4-5, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин - 1-2, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин-1-2, нефтяной битум - 4-5, каолин - 20-40, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г - 30-50 и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния 20-25. Технический результат состоит в повышении жесткости, коэффициента трения и увеличении ресурса работоспособности. 3 табл.

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук синтетический ЦИС 1,4-полиизопреновый, дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и технический углерод, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит, каучук бутадиен-стирольный каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, а в качестве технического углерода - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%60-70каучук дивиниловый с содержанием звеньев цис-1,4 87-95%5-10каучук бутадиен-стирольный с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68%15-30синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновый5-10сера0,5-1,0оксид цинка4,0-5,0тетраметилтиурамдисульфид0,5-1,0N,N'-дитиодиморфолин1,0-2,0стеариновая кислота0,9-1,5N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин1,0-2,0полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин1,0-2,0нефтяной битум4,0-5,0каолин20,0-40,0технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г30,0-50,0тонкодисперсный осажденный диоксид кремния20,0-25,0