CS250838B1 - Kaučukové směsi s vysokovu adhezí k pozinkovanému nebo {^pomosazenému povrchu - Google Patents

Abstract

Předmětem řešení jsou speciální kaučukové směsi, umožňující dosáhnout po jejich zvulkanizování za zvýšené teploty vysoké adheze k pozinkovanému nebo pomosazenému výztužnému materiálu. Směsi jsou připraveny na bázi přírodního, butadienového, hutádienstyrénového, izoprénového kaučuku nebo jejich kombinace a vedle vulkanizaČních přísad, plniv a dalších obvyklých gumárenských surovin obsahují roztok, který je složen z 2-etylhexanoátu kobaltnatého, minerálního oleje a chlorovaného uhlovodíku a umožňuje zabezpečení adheze v systému pryž-kov. Řešení je možno použít k výrobě dopravních pásů s ocelovými lany, pneumatik s ocelovým kordem, případně k výrobě dalších výrobků z pryže, které jsou vyztuženy pozinkovanými nebo pomosazenými výztužnými materiály.

Description

Předmětem vynálezu jsou kaučukové směsi na bázi elastomerů jako je přírodní, butadienový, butadienstyrénový, izoprénový a jejich vzájemných kombinací, zabezpečující vysokou pevnost spojeni směsi s pozinkovanými ocelovými lany nebo s pomosazenými ocelovými kordy.

Pryžové výrobky jako jsou dopravní pásy s ocelovými lany, pneumatiky s ocelovým kordem, hadice s kovovým opletem apod. se v současné době vyztužují pozinkovanými ocelovými lany nebo pomosazenými ocelovými kordy. Základním požadavkem pro aplikaci těchto výztužných prvků je zabezpečení dokonalého spojení kaučukové směsi s kovovou výztuží po vulkanizaci výrobku, bez kterého by nebylo možno zajistit jeho funkční vlastnosti na požadované technické úrovni. Z tohoto důvodu se do těchto speciálních směsí vmíchávají, například podle patentů SSSR 107 337, CA 1 024 835, BE 876 349, JA 4 052 188, NDR 50 302, NDR 50 303, kobaltové komplexní sloučeniny rozvětvených organických kyselin s řetězcem o 4 až 14 atomech uhlíku, nejčastěji o 8 až 12 atomech uhlíku, a takto modifikované kaučukové směsi potom po navulkanizování na výztužný materiál zabezpečují spojení systému pryž - kov.

V praxi bývají zpravidla tyto kobaltové adhezivni přípravky modifikovány ionty, pryskyřicemi nebo latexy s cílem dosáhnout nejvyšších adhezivních účinků a snížit degradační působení kobaltové komplexní sloučeniny. Zejména otázka degradačních účinků bývá pečlivě sledována a rozhoduje často o použití konkrétní kobaltové přísady. Dalším závažným problémem je dokonalé dosažení disperze kobaltové přísady v kaučukové směsi, které pak zásadně ovlivňuje úroveň dosažené adheze. V případě, že se jedná o kobaltové komplexní sloučeniny v rozvětvených organických kyselinách je problém dokonalého vmíchání, do kaučukové směsi o to větší a závažnější. Při vmíchávání těchto přípravků se vlivem jeich dávkování podstatně sníží smykové napětí v expanovaných místech míchací komory, což má za následek prodloužení míchací doby a klade zvýšené nároky na dodatečnou homogenizaci kaučukové směsi. Mezi další nevýhody patří vlastní skladba kobaltových sloučenin, nebot její podstatnou část tvoří rozvětvená organická kyselina, která ve směsi po její vulkanizaci působí jako účinné změkčovadlo. Z experimentálních prací je známo, že změkčovadla v adhezivních typech směsí mají negativní vliv na hodnoty adheze i na fyzikální vlasnosti pryže. Navíc pro míchání plnidel a ostatních přísad je nezbytné dávkovat do těchto směsí další změkčovadla, nejčastěji ve formě olejů a pryskyřic, což ještě zvyšuje tyto negativní účinky organických kyselin. Z těchto důvodů se proto kobaltových adhezivních přísad na bázi tzv. nafténických kyselin dávkuje pokud možno co nejméně, což ale bývá často v rozporu s požadavkem na dosažení maximálních hodnot adheze v případě jejich vyššího dávkování.

Uvedené nevýhody a nedostatky se odstraní nebo částečně zmírní při použití kaučukových směsí na bázi přírodního, butadienového, butadienstyrénového, izoprénového kaučuku a nebo jejich kombinace s vysokou adhezí k pozinkovanému nebo pomosazenému povrchu, obsahující na 100 hmotnostních dílů kaučuku 1 až 7 hmotnostních dílů roztoku, který je složen ze 40% až 60% hmot. 2-etylhexanoátu kobaltnatého, 40% až 60% hmot. minerálního oleje a 1% až 5% hmot. chlorovaného uhlovodíku. Kaučuková směs se po zamíchání navulkanizuje za zvýšené teploty na pozinkované ocelové lano nebo pomosazený ocelový kord, čímž se dosáhne vysoké soudržnosti mezi pryží a kovovým výztužným materiálem.

Při experimentálních pracech a praktických zkouškách se nejlépe osvědčily roztoky 2-etylhexanoátu v minerálních ložiskových olejích typu B2, J3 a J4 s tlm, že roztok obsahoval kolem 50 % hmot. 2-etylhexanoátu kobaltnatého, 48 % minerálního oleje typu B2 a 2 % chlorovaného uhlovodíku, nejlépe perchloretylénu, který svou polaritou aktivizuje adhezivni účinky kobaltové sloučeniny a působí zároveň jako stabilizátor.

Pri použití kaučukových směsí podle vynálezu se dosáhne vyšších hodnot adheze, což se projeví ve vyšších hodnotách odolnosti proti vytržení kovových výztužných materiálů ze zkušebních těles, případně výrobků. Dále uvedené řešení umožni snížení dávkování změkčovadel, hlavně olejů, při zachováni požadovaných zpracovatelských vlastností směsí.

Významná je rovněž zlepšená dispergovatelnost do kaučukových směsí# což se v praxi projeví zkrácením míchacích časů a tedy i vyšší produktivitou míchacího zařízení.

Konkrétní provedení vynálezu ilustrují následující příklady složení kaučukových směsí.

Příklad 1

V gumárenském hnětiči byly zamíchány adhezivní kaučukové směsi následujícího složení:

Hmotnostní díly

	smě s č. 1	směs č. 2	směs č. 3
Přírodní kaučuk	45,0	45,0	45,0
Butadienstyrenový kaučuk	35,0	35,0	35,0
Butadienový kaučuk	20,0	20,0	20,0
Oxid zinečnatý	20,0	20,0	20,0
Kyselina steárová	0,6	0,6	0,6
Antioxydant PBN	1,0	1,0	1,0
Antiozonant IP	1,5	1,5	1,5
Saze HAF	40,0	40,0	40,0
Kyselina křemičitá	12,0	12,0	12,0
Aromatický olej	5,0	3,0	3,0
Oxid olovnatý 80%	1,8	1,8	1,8
Naftenát Co 10%	4,5	-	-
2-etylhexanoát v oleji 10% Co	-	4,5	-
2-etylhexanoát v oleji 7% Co	-	-	6,5
Sulfenamidový urychlovač	0,7	0,7	0,7
Síra mletá	2,6	2,6	2,6

Z výše uvedených směsí a pozinkovaných ocelových lan průměru 5,94 mm byla při teplotě 150 °C připravena zkušební tělesa pro stanovení adheze podle DIN 22 131 metodou DK 621.867.21:622.647.21. Při zkouškách na trhacím stroji byly naměřeny následující hodnoty odolnosti proti vytržení lana:

a) zkušební tělesa bez tepelného zatěžování směs č. 1 - průměrná hodnota 117 N.mm směs č. 2 - průměrná hodnota 123 N.mm směs č. 3 - průměrná hodnota 118 N.mm

b) zkušební tělesa po tepelném zatěžování při 140 °C po dobu 150 minut - pokles hodnot směs č. 1 - průměrná hodnota 103 N.mm směs č. 2 - průměrná hodnota 110 N.mm ¹ směs č. 3 - průměrná hodnota 106 N.mm

Ze směsí byly dále připraveny zkušební tělesa pro zkoušku adheze metodou ASTM D 2229-75 Adheze byla zjišťována na pomosazeném ocelovém kordu konstrukce 7x4x0,22+1 na pracovní délce 25 mm. Zkušební vzorky byly vulkanizovány při teplotě 150 °C po dobu 30 minut. Při laboratorních zkouškách byly naměřeny následující hodnoty soudržnosti:

směs č. 1 - průměrná hodnota 55 N.mm směs.č. 2 - průměrná hodnota 60 N.mm směs č. 3 - průměrná hodnota 58 N.mm^-1

I

Příklad 2

V gumárenském hnětiči byly zamíchány směsi následujícího složení:

Hmotnostní díly

Směs	č. 4	č. 5	č. 6	č. 7	č. 8	č. 9	č. 10	č. 11
Přírodní kaučuk	60,0	60,0	60,0	60,0	60,0	60,0	60,0	60,0
Butadienstyrenový kaučuk	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0
Izoprénový kaučuk	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Oxid zinečnatý	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0
Kyselina steárová	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
Antioxydant PBN	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Antiozonant IP	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Saze HAF	41,0	41,0	41,0	41,0	41,0	41,0	41,0	41,0
Kyselina křemičitá	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0
Aromatický olej	5,0	5,0	5,0	5,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Oxid olovnatý 80%	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
Fenolformald.pryskyřice	5,0	5,0	-	-	5,0	5,0	-	-
Rezorcín	-	-	2,0	2,0	-	-	2,0	2,0
Hexametyléntetramín	1,0	-	1,0	-	1,0	-	1,0	-
Hexametoxymetylmelamín	-	2,5	-	2,5	-	2,5	-	2,5
Naftaien Co 10%	4,5	4,5	4,5	4,5	-	-	-	-
2-etylhexanoát Co v oleji s obsahem 8,5 % kobaltu	-		-	-	5,3	5,3	5,3	5,3
Sulfenamidový urychlovač	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Síra mletá	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8

Z výše uvedených směsí a pozinkovaných ocelových lan průměru 5,94 mm byla připravena při vulkanizační teplotě 150 °C zkušební tělesa pro stanovení adheze podle Dl 22 131 metodou DK 621.867.21:622.647.21. Zkouškami byla sledována možnost kombinace roztoku 2-etylhexanoátu kobaltnatého v minerálním oleji s přídavkem chlorovaného uhlovodíku s termoreaktivnímí pryskyřicemi na bázi fenolu a rezorcínu. Při zkouškách byly naměřeny následující hodnoty odolnosti proti vytržení lana ze zkušebních těles:

směs č. 4 - průměrná hodnota 125 N.mm ¹ směs 6. 5 - průměrná hodnota 123 N.mm směs č. 6 - průměrná hodnota 124 N.mm směs č. 7 - průměrná hodnota 121 N.mm směs č. 8 - průměrná hodnota 131 N.mm ¹ směs č. 9 - průměrná hodnota 129 N.mm ¹ směs č. 10 - průměrná hodnota 130 N.mm ³ směs č. 11 - průměrná hodnota 128 N.mm

Příklad 3

V laboratorním hnětiči byly zamíchány směsi č. 1, 2 a 3 podle příkladu 1 s tím, že kobaltové adhezivní přísady, naftenát kobaltnatý 10% a 2-etylhexanoát kobaltnatý v minerálním oleji 10% Co, 7% Co nebyly do hnětiče dávkovány. Na laboratnorním dvouválci pak byly tyto přísady domíchány, přičemž byla zjištována doba nutná pro jejich dokonalé vmíchávání do směsí. Byly naměřeny následující časy:

u směsi č. 1 - 4,5 minuty u směsi č. 2 - 2,8 minuty u směsi č. 3 - 2,5 minuty

Dále bylo u takto domíchaných směsí odebráno po 5. vzorcích z libovolných míst kaučukového plástu a u vzorků byl stanoven obsah Co, čímž byla zjišťována úroveň disperze a homogenity směsi. Byly zjištěny následující koncentrace Co v %:

u	směsi	s.	1	0,21	0,19	0,16	0,22	0,17
u	směsi	č.	2	-	0,22	0,20	0,21	0,19	0,20
u	směsi	e.	3	-	0,21	0,22	0,20	0,18	0,21

* Obecně lze použít celou řadu dalších variant těchto adhezivních směsí, proto uvedené příklady nelze považovat za omezení rozsahu tohoto vynálezu.

Vynález je možno použít při výrobě dopravních pásů pozinkovanými nebo pomosazenými lany, pneumatik s pomosazeným ocelovým kordem a hadic s pomosazenou kovovou výztuží.

V úvahu přicházejí i další pryžové výrobky, které budou vyztuženy pozinkovanými nebo pomosazenými materiály.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Kaučukové směsi s vysokou adhezí k pozinkovanému nebo pomosazenému povrchu, na bázi přírodního, butadienového, butadienstyrénového kaučuku nebo jejich kombinace, vyznačené tím, že obsahují na 100 hmotnostních dílů kaučuku 1 až 7 hmotnostních dílů roztoku, složeného ze 40 až 60 % hmotnostních 2-etylhexanoátu kobaltnatého, 40 až 60 % hmotnostních minerálního oleje a 1 až 5 % hmotnostních chlorovaného uhlovodíku.
2. 2. Kaučukové směsi podle bodu 1, vyznačené tím, že obsahují roztok, složený s výhodou z 50 % hmotnosních 2-etylhexanoátu kobaltnatého s obsahem 16,5 až 17 % hmotnostních kovového kobaltu, ze 48 % hmotnostních minerálního ložiskového oleje a 2 % hmotnostních perchloretylénu.