RU2157391C2

RU2157391C2 - Filler for rubber mixes

Info

Publication number: RU2157391C2
Application number: RU97110837A
Authority: RU
Inventors: М.Н. Мошошина; В.П. Зайко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КОЛОР"
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2000-10-10

Abstract

FIELD: preparation of paintwork materials and rubber mixes based on natural rubbers. SUBSTANCE: filler comprises, wt %: industrial powdery slag belite, 25-30; and ZnO, the balance. Components are mixed, are added to rubber mix and vulcanized. Rubber mixes have high quality and low manufacturing cost. EFFECT: improved properties of the filler. 2 tbl

Description

Использование: изобретение относится к области неорганических наполнителей, применяемых в производстве резиновых смесей на основе каучуков общего назначения, и может быть использовано в производстве лакокрасочных материалов в качестве наполнителя пигментного. Usage: the invention relates to the field of inorganic fillers used in the manufacture of rubber compounds based on general-purpose rubbers, and can be used in the manufacture of paints and varnishes as a pigment filler.

Сущность: использование в резиновых смесях наполнителя для резиновых смесей на основе оксида цинка, который дополнительно содержит белит шлаковый порошкообразный технический при следующем соотношении компонентов, мас.%: белит шлаковый порошкообразный технический 25-30; оксид цинка остальное. Essence: the use in rubber compounds of a filler for rubber compounds based on zinc oxide, which additionally contains technical slag powder in the following ratio, wt.%: Technical powder slag in white 25-30; zinc oxide the rest.

Изобретение относится к области неорганических наполнителей, применяемых в производстве резиновых смесей на основе каучуков общего назначения, и может быть использовано в производстве лакокрасочных материалов в качестве наполнителя пигментного. The invention relates to the field of inorganic fillers used in the manufacture of rubber compounds based on general rubbers and can be used in the manufacture of paints and varnishes as a pigment filler.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является наполнитель для резиновых смесей, включающий оксид цинка, описанный в заявке Японии N 14210074 (кл. C 08 L 9/00, 14 января 1976 г.) "Полимерный композит". The closest in technical essence and the achieved result is a filler for rubber compounds, including zinc oxide, described in Japanese application N 14210074 (CL C 08 L 9/00, January 14, 1976) "Polymer composite".

Оксид цинка имеет недостаток, заключающийся в том, что технология его получения включает применение дорогостоящего металлического электролитного цинка, обладающего высокой стоимостью. Поэтому получаемый оксид цинка характеризуется высокой стоимостью и его применение в резиновых смесях повышает затраты на изготовление резиновых шин. Zinc oxide has the disadvantage that the technology for its production includes the use of expensive metal electrolyte zinc, which has a high cost. Therefore, the resulting zinc oxide is characterized by high cost and its use in rubber compounds increases the cost of manufacturing rubber tires.

Наряду с этим недостатком известных наполнителей является сложность технологии их получения и высокая крупность частиц за счет образования агрегатов, что затрудняет получение однородной резиновой массы. При использовании минеральных наполнителей изделия характеризуются неоднородностью физико-механических свойств, что снижает эксплуатационные свойства изделий. Along with this disadvantage of the known fillers is the complexity of the technology for their preparation and the high particle size due to the formation of aggregates, which makes it difficult to obtain a homogeneous rubber mass. When using mineral fillers, the products are characterized by heterogeneity of physical and mechanical properties, which reduces the operational properties of the products.

Так как в частности шинная промышленность является материалоемким производством, в которой около 80% себестоимости продукции приходится на материалы, разработка новых наполнителей является актуальной задачей. Since in particular the tire industry is a material-intensive production, in which about 80% of the cost of production is accounted for by materials, the development of new fillers is an urgent task.

Цель изобретения заключается в улучшении экономических и качественных показателей получения резины для изготовления шин. Это достигается применением материалов, полученных на базе дешевого доступного сырья. The purpose of the invention is to improve the economic and quality indicators of obtaining rubber for the manufacture of tires. This is achieved by using materials derived from cheap, affordable raw materials.

Сущность изобретения заключается в том, что используют в резиновых смесях наполнитель на основе оксида цинка и наполнитель дополнительно содержит белит шлаковый порошкообразный технический при следующем соотношении компонентов, мас.%: белит шлаковый порошкообразный технический 25-30; оксид цинка остальное. The essence of the invention lies in the fact that zinc oxide-based filler is used in rubber compounds and the filler additionally contains technical slag powder in the following ratio, wt.%: Technical slag powder in white 25-30; zinc oxide the rest.

Белит шлаковый порошкообразный технический, соответствующий ТУ 23.4.203-91, представляет собой синтетический неорганический дисперсный порошок с удельной поверхностью не менее 30-40 м²/г и pH не выше 8.Technical white slag powder, corresponding to TU 23.4.203-91, is a synthetic inorganic dispersed powder with a specific surface area of at least 30-40 m ² / g and a pH of not higher than 8.

Белит шлаковый порошкообразный технический получают в металлургическом производстве путем медленного охлаждения шлакового расплава, соответствующего по химическому составу преимущественно (70-80%) двухкальциевому силикату (2CaO•SiO₂), который при охлаждении вследствие модификационных превращений полностью самораспадается в мелкий порошок с размером частиц менее 5 мкм. Остальными компонентами белита являются дисперсные магнезиальные шпинели (MgO•Al₂O₃, MgO•Cr₂O₃). По кинетическим кривым вулканизации резиновых смесей, снятых на реометре "Монсанто", видно, что по влиянию на степень вулканизации белит относится к инертным наполнителям.Technical slag white powder is obtained in metallurgical production by slow cooling of a slag melt corresponding in chemical composition mainly (70-80%) to dicalcium silicate (2CaO • SiO ₂ ), which, upon cooling due to modification transformations, completely dissolves into a fine powder with a particle size of less than 5 microns. The remaining components of belite are dispersed magnesia spinels (MgO • Al ₂ O ₃ , MgO • Cr ₂ O ₃ ). According to the kinetic curves of vulcanization of rubber compounds taken on a Monsanto rheometer, it can be seen that, by its effect on the degree of vulcanization, whiteness belongs to inert fillers.

Получают наполнитель для резиновых смесей гомогенизацией белита с оксидом цинка. Гомогенизация осуществляется путем перемешивания компонентов в сухом виде. При этом происходит разрушение агломератов оксида цинка. В результате оксид цинка получается более дисперсный, чем в исходном состоянии. Это подтверждается данными испытаний образцов по показателю "остаток на сите 014". За счет хемосорбции дисперсионных частиц оксида цинка на поверхности частиц белита происходит увеличение удельной поверхности наполнителя, что снижает удельный расход оксида цинка в составе резиновой смеси. Этому способствует то, что суммарная удельная поверхность оксида цинка на один-два порядка выше этого показателя белита. Гомогенизация обеспечивает получение наполнителя для резиновых смесей с аддитивной плотностью. A filler for rubber compounds is obtained by homogenizing belite with zinc oxide. Homogenization is carried out by mixing the components in a dry form. In this case, the destruction of zinc oxide agglomerates occurs. As a result, zinc oxide is more dispersed than in the initial state. This is confirmed by test data samples on the indicator "residue on sieve 014". Due to the chemisorption of the dispersed particles of zinc oxide on the surface of the particles of belite, there is an increase in the specific surface of the filler, which reduces the specific consumption of zinc oxide in the composition of the rubber compound. This is facilitated by the fact that the total specific surface area of zinc oxide is one or two orders of magnitude higher than this indicator of belite. Homogenization provides filler for rubber compounds with additive density.

Белит в составе наполнителя для резиновых смесей позволяет равномерно распространить в объеме резины все компоненты наполнителя, что улучшает качество изделий из резины, повышая их износостойкость, например низа первого слоя, боковин и бортовой ленты пневматических шин для автомобильного транспорта. Belite in the composition of the filler for rubber compounds allows you to evenly distribute all the components of the filler in the volume of rubber, which improves the quality of rubber products, increasing their wear resistance, for example, the bottom of the first layer, sidewalls and side tape of pneumatic tires for automobile vehicles.

Если белита шлакового порошкообразного технического меньше 25 мас.% и оксида цинка - остальное, то увеличивается расход оксида цинка, а показатели пластоэластических и упругопрочностных свойств резины не изменяются. If the technical white powder slag is less than 25 wt.% And the zinc oxide is the rest, then the consumption of zinc oxide increases, and the indicators of plastoelastic and elastic-strength properties of rubber do not change.

Если белита шлакового порошкообразного технического более 30 мас.% и оксида цинка - остальное, то показатели пластоэластических и упругопрочностных свойств резины снижаются. If Belita slag powder technical more than 30 wt.% And zinc oxide - the rest, then the indicators of plastoelastic and elastic-strength properties of rubber are reduced.

Промышленное осуществление наполнителя для резиновых смесей проведено в институте шинной промышленности. Industrial implementation of the filler for rubber compounds was carried out at the Institute of Tire Industry.

Применяли наполнитель для резиновых смесей, поставленный предприятием "КОЛОР" г. Челябинск, в виде приготовленной путем гомогенизации смеси белита, соответствующего техническим условиям "Белит шлаковый порошкообразный технический марки БФХ (ТУ 23.4.203-91) с оксидом цинка по ГОСТ 202-84 "Белила цинковые" в соотношении, мас.%: 25 и 75, 27 и 73, 30 и 70. We used a filler for rubber compounds supplied by the KOLOR company in Chelyabinsk, in the form of a mixture of belite prepared by homogenization that meets the technical specifications "White slag powder technical grade BFH (TU 23.4.203-91) with zinc oxide according to GOST 202-84" Zinc white "in the ratio, wt.%: 25 and 75, 27 and 73, 30 and 70.

Использование образцов наполнителя для резиновых смесей были проведены в сравнении с серийно применяемыми в шинном производстве минеральными наполнителями в резинах стандартного состава и производственных составов в резине боковин, 1-го слоя, а также в бортовой ленте автомобильных шин. The use of filler samples for rubber compounds was carried out in comparison with mineral fillers serially used in tire production in rubber of standard composition and production compounds in rubber of sidewalls, 1st layer, as well as in the side tape of automobile tires.

Наполнитель для резиновых смесей был использован в резинах на низ 1-го слоя взамен оксида цинка. Образцы, изготовленные из резиновых масс с использованием наполнителя для резиновых смесей, характеризовались близкими к контрольной смеси пластоэластическими свойствами и меньшей склонностью к подвулканизации (большим тау 2 по реометру "Монсанто"). Скорость вулканизации смесей с белитом была на уровне эталона. При этом наблюдалось некоторое снижение условного напряжения при удлинении 300% и динамического модуля, однако прочностные свойства как при нормальных условиях, так и при 100^oC находились на уровне эталонной резины. Результаты испытаний по вариантам составов резиновых смесей приведены в табл. 1. По варианту 1 использован оксид цинка и по вариантам 2-4 наполнитель для резиновых смесей.Filler for rubber compounds was used in rubbers on the bottom of the 1st layer instead of zinc oxide. Samples made from rubber masses using filler for rubber compounds were characterized by plastoelastic properties close to the control mixture and less susceptible to vulcanization (greater tau 2 with the Monsanto rheometer). The vulcanization rate of mixtures with belite was at the standard level. At the same time, there was a slight decrease in the conditional stress with an elongation of 300% and the dynamic modulus, however, the strength properties under normal conditions and at 100 ^o C were at the level of the reference rubber. The test results for the options for the composition of the rubber compounds are given in table. 1. According to option 1, zinc oxide was used and according to options 2-4, filler for rubber compounds.

Аналогичные результаты были получены при использовании наполнителя для резиновых смесей в рецептуре резины бортовой ленты. Изделия характеризовались удовлетворительным комплексом пластоэластических и упругопрочностных свойств. Similar results were obtained when using a filler for rubber compounds in the formulation of rubber on-board tape. The products were characterized by a satisfactory complex of plastoelastic and elastic strength properties.

С резинами боковин, низа 1-го слоя и бортовой ленты, содержащими наполнитель для резиновых смесей, были изготовлены шины. Tires were made with the rubber of the sidewalls, the bottom of the 1st layer and the sideband containing filler for rubber compounds.

По данным стендовых испытаний по методике 1-68 опытные шины по величине максимальной и безопасной скорости не уступали шинам с контрольными резинами. Каких либо дефектов, связанных с применением резин боковин, бортовой ленты и низа 1-го слоя не отмечено. Результаты стендовых испытаний шин 165/ОР-13 по методике 1-68 приводятся в табл. 2. According to bench tests according to methods 1-68, the experimental tires were not inferior to the tires with control rubber in terms of maximum and safe speed. There were no defects associated with the use of sidewall rubber, side tape and the bottom of the 1st layer. The results of bench tests of tires 165 / OR-13 according to the method 1-68 are given in table. 2.

Резины боковин, низа 1-го слоя и бортовой ленты, содержащие наполнитель для резиновых смесей, рекомендуются для использования в производственных условиях. Наполнитель для резиновых смесей позволяет сократить в производстве резиновых смесей для шин дорогостоящий оксид цинка. The rubber of the sidewalls, the bottom of the 1st layer and the side tape, containing filler for rubber compounds, are recommended for use in a production environment. The filler for rubber compounds reduces the cost of zinc oxide in the production of rubber compounds for tires.

Claims

A filler for rubber compounds containing zinc oxide, characterized in that it further comprises technical white slag powder in the following ratio, wt.%:
Technical white slag powder - 25 - 30
Zinc Oxide - Else