RU2184806C1

RU2184806C1 - Impregnation composition and nonwoven material impregnated therewith for treatment of rubbing surfaces of rubbers

Info

Publication number: RU2184806C1
Application number: RU2001116517/04A
Authority: RU
Inventors: О.В. Демичева; Т.А. Рудакова
Original assignee: Волков Владислав Николаевич; Демичева Ольга Валентиновна; Рудакова Татьяна Алексеевна
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: antifriction materials. SUBSTANCE: invention relates to impregnation compositions based on polymer binders for nonwoven fibrous and spongy materials to impart certain properties, in particular to impregnation composition for obtaining impregnated nonwoven material to treat rubbing surfaces of windshield wiper blades. Composition is based on low-molecular silicon rubber prepared by mixing polydimethylsiloxane and oligoorganosiloxane at their weight ratio (0.2-0.7):1 and includes powdered saturated linear monocarboxylic acid alkali metal salt containing 11-19 carbon atoms in alkyl chain (0.008-0.012 wt %), powdered filler with dispersity no larger than 5 mcm (0.012-0.020 wt %), and liquid or solid stabilizer with particle size no more than 5 mcm (0.006-0.008 wt %). Nonwoven material made from fibrous or spongy material, for instance from "Sintepon", containing fixed impregnation composition in amounts 10 to 60% of the total weight of material. EFFECT: improved wear resistance. 8 cl, 1 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к пропиточным составам на основе полимерного связующего для нетканых волокнистых или губчатых материалов с целью придания им определенных свойств: антимикробных, огнестойких и др., в частности, к пропиточному составу для получения нетканого материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резин с целью повышения их износостойкости, а именно для обработки трущихся поверхностей резиновых щеток стеклоочистителей стекол транспортных средств. Изобретение может быть использовано в отраслях, обслуживающих автомобильный и другие виды транспорта. The invention relates to impregnating compositions based on a polymeric binder for non-woven fibrous or spongy materials with the aim of imparting certain properties to them: antimicrobial, flame retardant, etc., in particular, to an impregnating composition for producing a non-woven material intended for treating rubbing surfaces of rubbers in order to increase them wear resistance, namely for the processing of the rubbing surfaces of rubber wiper blades of vehicle windows. The invention can be used in industries serving automobile and other types of transport.

Известны пропиточные составы на основе полимерного связующего с антимикробными свойствами (SU 1164395, D 06 M 15/643, 1983; RU 2015233, D 06 М 15/21, 11/13, 1994). Impregnating compositions based on a polymer binder with antimicrobial properties are known (SU 1164395, D 06 M 15/643, 1983; RU 2015233, D 06 M 15/21, 11/13, 1994).

Известны огнестойкие пропиточные составы для пропитки нетканых волокнистых материалов на основе полимерного связующего: органосилоксанов (SU 1771820, 1993), полиэтилена (SU 1717617, 1992), полиуретана (RU 2078865, D 06 М 15/568, 1977). Fire-resistant impregnating compositions for impregnating non-woven fibrous materials based on a polymer binder are known: organosiloxanes (SU 1771820, 1993), polyethylene (SU 1717617, 1992), polyurethane (RU 2078865, D 06 M 15/568, 1977).

Известные пропиточные составы не обладают способностью повышать износостойкость трущихся поверхностей резин. Known impregnating compounds do not have the ability to increase the wear resistance of the rubbing surfaces of rubbers.

Наиболее близкими к предлагаемым пропиточному составу и нетканому материалу являются антимикробный пропиточный состав, включающий синтетический каучук (СКТН), получаемый отверждением низкомолекулярного полидиметилсилоксана катализатором отверждения К-10С на основе метилтриацетоксисилана, органический растворитель (СС1₄) и целевую добавку, которым пропитывают целлюлозный волокнистый материал (Новые полимерные материалы и материаловедение в легкой промышленности, М.: МВЗМИ, 1978, т. 2, с. 68-73).The closest to the proposed impregnating composition and non-woven material are antimicrobial impregnating composition, including synthetic rubber (CTCN), obtained by curing low molecular weight polydimethylsiloxane curing catalyst K-10C based on methyltriacetoxysilane, an organic solvent (CC1 ₄ ) and the target cellulose, which is the target cellulose, New polymeric materials and materials science in light industry, M .: MVZMI, 1978, v. 2, pp. 68-73).

Данные известные пропиточный состав и пропитанный им волокнистый материал не обладают способностью повышать износостойкость трущихся резиновых поверхностей. These known impregnating composition and the fiber material impregnated with it do not have the ability to increase the wear resistance of rubbing rubber surfaces.

Быстрая изнашиваемость трущихся резиновых поверхностей является большой проблемой - например, щетки стеклоочистителей для лобовых стекол автомобилей из-за этого требуют частой замены. Следует отметить, что операция замены щеток в стеклоочистителях - весьма сложный и трудоемкий процесс, поэтому иногда предлагают заменять щетку вместе с упругим держателем (обычно металлическим) (пат. ФРГ 3644427, В 60 S 1/38, 1988; RU 2015043, В 60 S 1/38, 1994), что удобнее, но экономически невыгодно. The rapid wear of rubbing rubber surfaces is a big problem - for example, wiper blades for car windshields because of this require frequent replacement. It should be noted that the operation of replacing brushes in wipers is a very complex and laborious process, therefore, it is sometimes proposed to replace the brush together with an elastic holder (usually metal) (US Pat. Germany 3644427, B 60 S 1/38, 1988; RU 2015043, B 60 S 1/38, 1994), which is more convenient, but economically disadvantageous.

Пропиточных составов и пропитанных ими материалов для обработки резиновых поверхностей с целью повышения их износостойкости к настоящему времени не предложено. Impregnating compositions and materials impregnated with them for processing rubber surfaces in order to increase their wear resistance have not been proposed to date.

Задачей изобретения является создание пропиточного состава и пропитанного им нетканого волокнистого или губчатого материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резиновых щеток стеклоочистителей с целью повышения их износостойкости. Состав должен обладать следующими свойствами: быть прозрачным в видимом диапазоне света, быть гидрофобным и после нанесения на резиновую поверхность отличаться стойкостью к механическим воздействиям, в том числе, при упругой деформации резины. Состав должен обеспечивать повышение износостойкости обработанных резиновых поверхностей в течение длительного срока. The objective of the invention is to provide an impregnating composition and impregnated non-woven fibrous or spongy material intended for the treatment of the rubbing surfaces of rubber wiper blades in order to increase their wear resistance. The composition should have the following properties: to be transparent in the visible range of light, to be hydrophobic and, after application to the rubber surface, be resistant to mechanical stress, including with elastic deformation of rubber. The composition should provide increased wear resistance of the treated rubber surfaces over a long period.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым пропиточным составом для нетканых материалов на основе низкомолекулярного силиконового каучука (СКТН), получаемого смешиванием полидиметилсилоксана (ПДМС) и олигоорганосилоксана (ООС) при массовом соотношении ПДМС/ООС=0,2-0,7, включающим порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n=11-19, и наполнитель с дисперсностью порошка не выше 5 мкм и стабилизатор, жидкий или твердый, с размером частиц не более 5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Соль монокарбоновой кислоты - 0,008-0,012
Наполнитель - 0,012-0,020
Стабилизатор - 0,006-0,008
СКТН - Остальное
В качестве олигоорганосилоксана состав может содержать олигоорганосилоксан, имеющий диметил-, метилвинил-, метилфенил- или диэтил-силоксановые звенья, в качестве наполнителя - тальк, диоксид кремния, каолин или сажу, в качестве стабилизатора - вещество, выбранное из группы: фенам М - 4,4'-диметоксидифениламин, тиоалкофен ММБ - бис(3,5-ди-трет.бутил-4-гидроксибензил)сульфид, диэтилтиокарбамат никеля, петролатум (Химические добавки к полимерам, справочник, под ред. Масловой И.П., М.: Химия, 1981, с. 16, 63, 80 и 84).The solution of this problem is achieved by the proposed impregnating composition for non-woven materials based on low molecular weight silicone rubber (CTCN), obtained by mixing polydimethylsiloxane (PDMS) and oligoorganosiloxane (OOS) with a mass ratio of PDMS / OOS = 0.2-0.7, including powdered alkali metal salt a straight chain monocarboxylic acid of the straight chain of the formula C _n H _{2n + 1} COOH, where n = 11-19, and a filler with a powder dispersion of not more than 5 microns and a stabilizer, liquid or solid, with a particle size of not more than 5 microns, p In the following ratio of components, wt. %:
Monocarboxylic acid salt - 0.008-0.012
Filler - 0.012-0.020
Stabilizer - 0.006-0.008
SKTN - The rest
As an oligoorganosiloxane, the composition may contain oligoorganosiloxane having dimethyl, methyl vinyl, methyl phenyl or diethyl siloxane units, talc, silicon dioxide, kaolin or soot as a filler, as a stabilizer, a substance selected from the group: M - 4 phenes , 4'-dimethoxydiphenylamine, thioalkofen MMB - bis (3,5-di-tert.butyl-4-hydroxybenzyl) sulfide, nickel diethylthiocarbamate, petrolatum (Chemical additives to polymers, reference book, edited by Maslova I.P., M. : Chemistry, 1981, p. 16, 63, 80, and 84).

Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым нетканым материалом для обработки трущихся поверхностей резин, выполненным из нетканого волокнистого или губчатого материала, например синтепона, содержащим закрепленный на нем пропиточный состав на основе низкомолекулярного силиконового каучука - СКТН, получаемого смешиванием полидиметилсилоксана - ПДМС и олигоорганосилоксана - ООС при массовом соотношении ПДМС/ООС=0,2-0,7, включающий порошкообразные соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью формулы C_nH_2n+1COOH, где n=11-19, и наполнитель с дисперсностью не выше 5 мкм и стабилизатор, жидкий или твердый, с размером частиц не более 5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Соль монокарбоновой кислоты - 0,008-0,012
Наполнитель - 0,012-0,020
Стабилизатор - 0,006-0,008
СКТН - Остальное
в количестве 10-60% от общей массы материала.The solution to this problem is also achieved by the proposed non-woven material for processing rubbing surfaces of rubbers made of non-woven fibrous or sponge material, for example syntepon, containing an impregnating composition based on low molecular weight silicone rubber - SKTN obtained by mixing polydimethylsiloxane - PDMS and oligoorganosiloxane - ООС the ratio of PDMS / OOS = 0.2-0.7, including powdered alkali metal salt of monocarboxylic acid of the limit series with non-linear lennoy chain of formula C _n H _{2n + 1} COOH, where n = 11-19, and a filler with a dispersity less than 5 microns and a stabilizer, liquid or solid, with a particle size not greater than 5 micrometers, with the following component ratio, wt. %:
Monocarboxylic acid salt - 0.008-0.012
Filler - 0.012-0.020
Stabilizer - 0.006-0.008
SKTN - The rest
in the amount of 10-60% of the total weight of the material.

Закрепленный на нетканом материале пропиточный состав в качестве олигоорганосилоксана может содержать олигоорганосилоксан, имеющий диметил-, метилвинил-, метилфенил- или диэтил-силоксановые звенья, в качестве наполнителя - тальк, диоксид кремния, каолин или сажу, в качестве стабилизатора - вещество, выбранное из группы: фенам М - 4,4'-диметоксидифениламин, тиоалкофен ММБ - бис(3,5-ди-трет.бутил-4-гидроксибензил)сульфид, диэтилтиокарбамат никеля, петролатум. The impregnating composition fixed on a nonwoven material as oligoorganosiloxane may contain oligoorganosiloxane having dimethyl, methyl vinyl, methyl phenyl or diethyl siloxane units, talc, silicon dioxide, kaolin or soot as a filler, and a substance selected from the group as a stabilizer : phenam M - 4,4'-dimethoxydiphenylamine, thioalkofen MMB - bis (3,5-di-tert.butyl-4-hydroxybenzyl) sulfide, nickel diethylthiocarbamate, petrolatum.

Предлагаемый материал назван авторами "Силатек". The proposed material is named by the authors of "Silatek".

При разработке предлагаемых состава и материала для обработки трущихся поверхностей резин были исследованы различные полимерные связующие. Изучалась их способность смачивать нетканые волокнистые или губчатые материалы синтетического и природного происхождения. С помощью испытательного стенда, моделирующего работу автомобильных стеклоочистителей, исследовалась устойчивость тонкой пленки составов на резиновой поверхности щеток к механическому воздействию в присутствии воды и жидкости для мойки стекол. По результатам исследований в качестве полимерной основы состава был выбран СКТН. Было установлено, что принципиально важным для качества пленки является соотношение исходных реагентов ПДМС/ОДМС при получении СКТН: при уменьшении оптимального (заявляемого) соотношения состав становится слишком жидким, а наносимая при обработке пленка состава слишком тонкой и не способной обеспечивать износостойкость резиновой поверхности в течение длительного срока. При увеличении количества ПДМС наносимая пленка становится более хрупкой, особенно на морозе, и быстро скатывается с резиновой поверхности щеток при их работе. Исследовалось также влияние различных добавок. Было установлено, что добавление небольшого количества соли щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда с неразветвленной цепью (лауриновой и ее высших гомологов) увеличивает противозадирные свойства состава по отношению к резине и способствует удалению частиц пыли с резиновой поверхности стеклоочистителей, которые ускоряют образование трещин на резиновых щетках в процессе эксплуатации. При испытании различных наполнителей (загустителей), таких, как тальк, диоксид кремния, каолин, сажа, было обнаружено, что при их добавлении увеличивается износостойкость покрытой составом резиновой поверхности. Добавление в состав стабилизаторов, защищающих от термоокислительного, светоозонного старения и разрушения при многократных деформациях, существенно повышает износостойкость обработанной резиновой поверхности. Сравнительные испытания стабилизаторов показали, что можно использовать практически любые известные стабилизаторы, жидкие или твердые. Обязательным условием возможности использования твердых (порошкообразных) веществ в качестве компонентов предлагаемого состава является их тонкая дисперсность - размер частиц не должен превышать 5 мкм. In developing the proposed composition and material for treating rubbing surfaces of rubbers, various polymer binders were investigated. Their ability to wet non-woven fibrous or sponge materials of synthetic and natural origin was studied. Using a test bench simulating the operation of automobile wipers, the resistance of a thin film of compositions on the rubber surface of the brushes to mechanical stress in the presence of water and glass washing liquid was studied. According to the results of studies, SKTN was chosen as the polymer basis of the composition. It was found that the ratio of the initial PDMS / ODMS reagents to the production of SCTN is fundamentally important for the quality of the film: when the optimal (claimed) ratio decreases, the composition becomes too liquid, and the film of the composition applied during processing is too thin and not able to provide wear resistance to the rubber surface for a long term. With an increase in the number of PDMS, the applied film becomes more fragile, especially in the cold, and quickly rolls off the rubber surface of the brushes during their operation. The effects of various additives have also been investigated. It was found that the addition of a small amount of an unbranched chain monocarboxylic acid alkali metal salt (lauric and its higher homologs) increases the extreme pressure properties of the composition with respect to rubber and helps to remove dust particles from the rubber surface of the wipers, which accelerate the formation of cracks on rubber brushes in operation process. When testing various fillers (thickeners), such as talc, silicon dioxide, kaolin, soot, it was found that when they are added, the wear resistance of the coated rubber surface increases. Adding stabilizers to protect against thermal oxidative, light-gap aging and destruction during repeated deformations significantly increases the wear resistance of the treated rubber surface. Comparative tests of stabilizers have shown that almost any known stabilizer, liquid or solid, can be used. A prerequisite for the possibility of using solid (powder) substances as components of the proposed composition is their fine dispersion - the particle size should not exceed 5 microns.

Предлагаемый состав готовят следующим образом: смешивают ПДМС и ООС, получают СКТН, в него добавляют при перемешивании стабилизатор, соль щелочного металла монокарбоновой кислоты предельного ряда (лауриновой и ее высших гомологов) и наполнитель - дисперсность порошков сухих веществ не выше 5 мкм - и перемешивают до получения прозрачной массы. The proposed composition is prepared as follows: PDMS and OOS are mixed, SKTN is added, a stabilizer, an alkali metal salt of monocarboxylic acid of the limit series (lauric and its higher homologs) and a filler — dispersion of dry matter powders not higher than 5 μm are added to it and mixed to obtaining a transparent mass.

Для получения материала, предназначенного для обработки трущихся поверхностей резин, салфетка из синтепона или любого другого нетканого волокнистого или губчатого синтетического или природного материала размером (40-60)•(80-120)•(0,5-5) мм³ складывается, и с помощью дозатора внутрь сложенной салфетки подается пропиточный состав в количестве 0,2-1,5 мл (10-60% от общей массы материала) (синтепон может впитывать 5-кратное по отношению к собственной массе количество состава), затем сложенная салфетка прокатывается между вальцами для равномерного распределения состава по поверхности салфетки. Полученным материалом протирают щетки стеклоочистителей автотранспорта. Срок действия состава до следующей обработки щеток 20-30 суток в зависимости от погоды (влажности и температуры). В таблице приведены результаты испытаний предлагаемого материала, пропитанного предлагаемым составом.To obtain material intended for treating rubbing surfaces of rubbers, a napkin made of synthetic winterizer or any other non-woven fibrous or sponge synthetic or natural material of the size (40-60) • (80-120) • (0.5-5) mm ^{3 is} folded, and with the help of a dispenser, an impregnating composition in the amount of 0.2-1.5 ml (10-60% of the total mass of the material) is fed into the folded napkin (the synthetic winterizer can absorb 5 times the amount of the composition with respect to its own weight), then the folded napkin is rolled between rollers for even distribution the composition of the composition on the surface of the napkin. The resulting material is wiped with the wiper blades of vehicles. The duration of the composition until the next brush treatment is 20-30 days, depending on the weather (humidity and temperature). The table shows the test results of the proposed material, impregnated with the proposed composition.

С помощью электронного микроскопа были сделаны микрофотографии резиновой поверхности щеток стеклоочистителей, обработанной составом, и необработанной, - после испытаний на стенде в течение одинакового времени. При сравнении с контрольным снимком (микрофотография резиновой поверхности нового стеклоочистителя до испытаний) видно, что снимок обработанной составом резиновой поверхности после испытаний не претерпел заметных изменений в отличие от снимка необработанной поверхности, который показал наличие большого количества трещин и задиров на резиновой поверхности щеток. Например, износ резиновых поверхностей щеток "Champion" за 24 ч составляет 0,07% от общей массы резины. Сильная изношенность необработанной резиновой поверхности щеток видна и визуально - через 40 ч непрерывной работы на стенде поверхность полностью размягчается, и щетки требуют замены, тогда как щетки, обработанные предлагаемым пропитанным материалом "Силатек", полностью сохраняют работоспособность в течение 24 ч непрерывной работы без дополнительной обработки составом, а такой же степени изношенности не достигают и через 80 ч (из-за большой длительности эксперимент был приостановлен). Using an electron microscope, micrographs were taken of the rubber surface of the wiper blades, treated with the composition, and untreated, after testing on the bench for the same time. When comparing with the control image (micrograph of the rubber surface of the new wiper prior to testing), it can be seen that the image of the treated rubber composition after the tests did not undergo noticeable changes in contrast to the image of the unprocessed surface, which showed the presence of a large number of cracks and nicks on the rubber surface of the brushes. For example, the wear of the rubber surfaces of Champion brushes in 24 hours is 0.07% of the total rubber mass. The severe deterioration of the untreated rubber surface of the brushes is visible and visually - after 40 hours of continuous work on the stand, the surface is completely softened and the brushes require replacement, while brushes treated with the proposed impregnated Silatek material fully remain operational for 24 hours of continuous operation without additional processing composition, and the same degree of deterioration does not reach after 80 hours (due to the long duration of the experiment was suspended).

Предлагаемые состав и пропитанный им материал позволяют решить проблему повышения износостойкости резиновых поверхностей - срок работоспособности щеток стеклоочистителей при регулярной (раз в 20-30 суток при средней эксплуатации или на 24 ч непрерывной работы при непрерывном дожде) обработке (протирке) их резиновых поверхностей предлагаемым материалом повышается многократно. При регулярном протирании срок эксплуатации стеклоочистителей определяется только усталостными напряжениями резины, а не истиранием поверхности. При этом очищаемое стекло не меняет степень прозрачности и приобретает гидрофобные свойства. Состав также препятствует обледенению стекла и обеспечивает бесшумность работы стеклоочистителей даже при недостатке влаги (в частности, в режиме работы с омывателями стекла). Состав экологически безопасен и безвреден для человека. The proposed composition and the material impregnated with it allow solving the problem of increasing the wear resistance of rubber surfaces - the service life of the wiper blades during regular (every 20-30 days during average operation or 24 hours of continuous operation with continuous rain) processing (wiping) of their rubber surfaces with the proposed material increases repeatedly. With regular wiping, the life of the wipers is determined only by the fatigue stresses of the rubber, and not by the abrasion of the surface. At the same time, the glass being cleaned does not change the degree of transparency and acquires hydrophobic properties. The composition also prevents icing of the glass and ensures noiseless operation of the wipers even with a lack of moisture (in particular, in the mode of operation with glass washers). The composition is environmentally friendly and harmless to humans.

Claims

1. Impregnating composition for non-woven materials based on low molecular weight silicone rubber - SKTN, obtained by mixing polydimethylsiloxane - (PDMS) and oligoorganosiloxane - (OOS) with a mass ratio of PDMS / OOC = 0.2-0.7, including powdered alkali metal monocarboxylic acid salt a straight chain with a straight chain of the formula C _n H _{2n + 1} COOH, where n = 11-19, and a filler with a powder fineness of not more than 5 μm and a stabilizer, liquid or solid, with a particle size of not more than 5 μm, in the following ratio of components, wt. %:
Monocarboxylic acid salt - 0.008-0.012
Filler - 0.012-0.020
Stabilizer - 0.006-0.008
SKTN - The rest
2. The impregnating composition according to claim 1, characterized in that as oligoorganosiloxane it contains oligoorganosiloxane having dimethyl-, methylvinyl-, methylphenyl- or diethylsiloxane units.

3. The impregnating composition according to p. 1 or 2, characterized in that it contains talc, silicon dioxide, kaolin or soot as a filler.

4. The impregnating composition according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that as a stabilizer it contains a substance selected from the group: phenam M - 4,4 ^1- dimethoxydiphenylamine, thioalkofen MMB - bis (3,5-ditret. Butyl-4-hydroxybenzyl) sulfide, nickel diethylthiocarbamate , petrolatum.

5. Non-woven material for treating rubbing surfaces of rubbers made of non-woven fibrous or spongy material, for example syntepon, containing an impregnating composition fixed on it based on low molecular weight silicone rubber - SKTN obtained by mixing polydimethylsiloxane - PDMS and oligoorganosiloxane - OOS at a mass ratio of OMS PDMS = 0.2-0.7 comprising powdered alkali salt of a monocarboxylic acid metal limit number of the straight chain of the formula C _n H _{2n + 1} COOH, where n = 11-19, filler dispersion awn powder not more than 5 microns and a stabilizer, liquid or solid, with a particle size not greater than 5 micrometers, with the following component ratio, wt. %:
Monocarboxylic acid salt - 0.008-0.012
Filler - 0.012-0.020
Stabilizer - 0.006-0.008
SKTN - The rest
in the amount of 10-60% of the total weight of the material.

6. Non-woven material for treating rubbing surfaces of rubbers according to claim 5, characterized in that the impregnating composition fixed thereon contains oligoorganosiloxane having dimethyl, methyl vinyl, methyl phenyl or diethyl siloxane units.

7. Non-woven material for processing rubbing surfaces of rubbers according to claim 5 or 6, characterized in that the impregnating composition fixed on it contains talc, silicon dioxide, kaolin or soot as a filler.

8. Non-woven material for processing rubbing surfaces of rubber according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that the impregnating composition attached to it as a stabilizer contains a substance selected from the group: phenam M - 4,4 ^1- dimethoxydiphenylamine, thioalken phenol - bis (3,5-di-tert. Butyl-4- hydroxybenzyl) sulfide, nickel diethylthiocarbamate, petrolatum.