RU2762570C1 - Method for applying a protective coating of supermolecular polyethylene to rubber - Google Patents
Method for applying a protective coating of supermolecular polyethylene to rubber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762570C1 RU2762570C1 RU2021109325A RU2021109325A RU2762570C1 RU 2762570 C1 RU2762570 C1 RU 2762570C1 RU 2021109325 A RU2021109325 A RU 2021109325A RU 2021109325 A RU2021109325 A RU 2021109325A RU 2762570 C1 RU2762570 C1 RU 2762570C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rubber
- applying
- vulcanization
- protective coating
- uhmwpe
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C4/00—Treatment of rubber before vulcanisation, not provided for in groups C08C1/00 - C08C3/02
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки резинотехнических изделий и может быть использовано для придания резине повышенной твердости, износостойкости, стойкости к воздействию агрессивных сред и уменьшения коэффициента трения.The invention relates to the field of development of rubber products and can be used to impart increased hardness to rubber, wear resistance, resistance to aggressive media and reduce the coefficient of friction.
Известен метод плазмохимического модифицирования (ПХМ) для создания резин с улучшенными триботехническими характеристиками (1. Суриков В.И., Николаев И.В., Полонянкин Д.А., Рогачев Е.А., Целых Е.П., Суриков В.И. Структура, состав и триботехнические свойства танталового покрытия на резине / Динамика систем, механизмов и машин. - г. Омск. 2016. № 2. С. 232-237), где описан способ нанесения на резину тугоплавкого металла - танталла с различными временными промежутками. При продолжительности напыления в 34 мин. истирание уменьшается 8,5 раз по сравнению с исходным образцом. К недостаткам танталловых покрытий можно отнести потерю эластичности модифицированной поверхности. В работе (2. Рогачев А.В. Триботехнические свойства композиционных покрытий, осаждаемых вакуумно-плазменными методами / Трение и износ, 2008. Т. 29. № 3. С. 285-292) методом ПХМ было нанесено покрытие на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и полиуретана (ПУ) в различных соотношениях. Показано, что наиболее высокие триботехнические характеристики имеют резины с нанесенными на их поверхность бинарными полимер-полимерными покрытиями, представляющими собой ПУ матрицу с введенными в ее объем частицами ПТФЭ. Недостатком данного технического решения является сложность нанесения защитного слоя. В работе (3. Абдрашитов Э.Ф., Тарасенко В.А., Тихомиров Л.А., Пономарев А.Н. Трение и износ плазмохимически модифицированных эластомеров /Трение и износ. - Республика Беларусь, Гомель. 2001. Т. 22. № 2. С. 190) резинотехнические изделия (РТИ) обработаны в плазме тлеющего разряда в газовой среде перфторорганических соединений. Под действием активных компонентов плазмы на поверхности РТИ происходит осаждение антифрикционной полимерной фторуглеродной пленки со скоростью от 0,5 до 1-3 мкм/ч. В работе (4. Тихомиров Л.А. Кинетика плазменного осаждения фторуглеродных пленок политетрафторэтилене / Химия высоких энергий. - М.: 1983. Т. 17. № 4. С. 345) для повышения износостойкости сделана попытка увеличить толщину фторполимерного покрытия путем нанесения адгезионно-активной композиции, приготовленной на основе раствора каучука СКФ-26 с добавкой дисульфида молибдена в процессе трения. Однако дополнительное утолщение, как показали эксперименты, не приводит к увеличению износостойкости. Недостатком плазмохимического метода модифицирования является сложность выполнения процесса нанесения покрытия, а также необходимость использования специальных машинных устройств.The known method of plasma chemical modification (PCM) for creating rubbers with improved tribological characteristics (1. Surikov V.I., Nikolaev I.V., Polonyankin D.A., Rogachev E.A., Tselykh E.P., Surikov V. I. Structure, composition and tribotechnical properties of a tantalum coating on rubber / Dynamics of systems, mechanisms and machines. - Omsk. 2016. No. 2. P. 232-237), which describes a method of applying a refractory metal to rubber - tantalum with different time intervals. With a spraying duration of 34 minutes. abrasion is reduced 8.5 times compared to the original sample. The disadvantages of tantalum coatings include the loss of elasticity of the modified surface. In work (2. Rogachev A.V. Tribotechnical properties of composite coatings deposited by vacuum-plasma methods / Friction and Wear, 2008. V. 29. No. 3. P. 285-292) by the PCM method, a coating based on polytetrafluoroethylene (PTFE ) and polyurethane (PU) in various proportions. It is shown that rubbers with binary polymer-polymer coatings applied to their surface, which are a PU matrix with PTFE particles introduced into its volume, have the highest tribotechnical characteristics. The disadvantage of this technical solution is the complexity of applying a protective layer. In work (3. Abdrashitov E.F., Tarasenko V.A., Tikhomirov L.A., Ponomarev A.N. Friction and wear of plasma-chemically modified elastomers / Friction and wear. - Republic of Belarus, Gomel. 2001. V. 22 No. 2. P. 190) rubber products (RTI) are processed in a glow discharge plasma in a gaseous medium of perfluoroorganic compounds. Under the action of active components of the plasma on the surface of the rubber goods, an antifriction polymer fluorocarbon film is deposited at a rate of 0.5 to 1-3 μm / h. In work (4. Tikhomirov LA Kinetics of plasma deposition of fluorocarbon films of polytetrafluoroethylene / Chemistry of high energies. - M .: 1983. T. 17. No. 4. P. 345) to increase wear resistance, an attempt was made to increase the thickness of the fluoropolymer coating by applying adhesive - an active composition prepared on the basis of a solution of SKF-26 rubber with the addition of molybdenum disulfide in the process of friction. However, additional thickening, as shown by experiments, does not lead to an increase in wear resistance. The disadvantage of the plasma-chemical modification method is the complexity of the coating process, as well as the need to use special machine devices.
Известно поверхностное модифицирование образцов из нитрильных резин композицией на основе полиамида ПА-6 и MoS2 (5. Тихомиров Л.А., Тарасенко В.А., Костина Т.Ю., Дорофеева Л.В. Влияние дисульфида молибдена на триботехнические характеристики полиамидных покрытий на нитрильных резинах / Каучук и резина. - М.: 1914. № 3. С. 26-28.). Эксперименты по модифицированию поверхности проводились на резинах ИРП-1078-НТА (на основе смеси нитрильных каучуков СКН-18 и СКН-26). В 10%-ный раствор ПА-6 в муравьиной кислоте добавляли порошок MoS2 в количестве 30% от массы полимера. Образцы в виде резиновых дисков диаметром 36 мм и толщиной 2 мм выдерживали в указанной смеси при температуре 58-60°С в течение 20 мин при непрерывном помешивании. После просушки образцы обрабатывали струей горячего воздуха с температурой 240-250°С. В работе (5) показано, что введение дисульфида молибдена в состав полиамидного покрытия приводит к увеличению износостойкости в 4-5 раз. К недостатку изготовления покрытий по технологии (5) следует отнести сложность технологического процесса получения покрытия. Это изобретение взято за аналог.Known surface modification of samples from nitrile rubbers with a composition based on polyamide PA-6 and MoS2 (5. Tikhomirov L.A., Tarasenko V.A., Kostina T.Yu., Dorofeeva L.V. Effect of molybdenum disulfide on the tribotechnical characteristics of polyamide coatings on nitrile rubber / Rubber and rubber. - M .: 1914. No. 3. S. 26-28.). Experiments on surface modification were carried out on IRP-1078-NTA rubbers (based on a mixture of SKN-18 and SKN-26 nitrile rubbers). In a 10% solution of PA-6 in formic acid, MoS 2 powder was added in an amount of 30% by weight of the polymer. Samples in the form of rubber disks with a diameter of 36 mm and a thickness of 2 mm were kept in the specified mixture at a temperature of 58-60 ° C for 20 minutes with continuous stirring. After drying, the samples were treated with a stream of hot air at a temperature of 240-250 ° C. It was shown in (5) that the introduction of molybdenum disulfide into the composition of the polyamide coating leads to an increase in wear resistance by a factor of 4-5. The disadvantage of manufacturing coatings using technology (5) is the complexity of the technological process of obtaining a coating. This invention is taken as an analogue.
Наиболее близким техническим решением является (6. Соколова М.Д., Шадринов Н.В., Дьяконов А.А. Способ нанесения защитной пленки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на резину // Патент РФ №2641816, бюл. №3 от 22.01.2018), где описан способ нанесения на резину защитного покрытия из сверхвысокомолекулярного полиэтилена в виде порошка. К недостатку данного технического решения можно отнести то, что СВМПЭ наносится на поверхность резины в порошкообразном виде в процессе изготовления РТИ, что само по себе является сложной технологической точки зрения задачей, а также затрудняет контролирование равномерности распределения и толщины нанесения защитного слоя. Неравномерность нанесенного защитного покрытия может отразиться на снижении и увеличении разброса показателей технических свойств покрытой резины.The closest technical solution is (6. Sokolova M.D., Shadrinov N.V., Dyakonov A.A. Method of applying a protective film of ultra-high molecular weight polyethylene to rubber // RF Patent No. 2641816, bull. No. 3 dated 01.22.2018) , which describes a method of applying a protective coating of ultra-high molecular weight polyethylene to rubber in the form of a powder. The disadvantage of this technical solution can be attributed to the fact that UHMWPE is applied to the rubber surface in powder form during the manufacture of rubber goods, which in itself is a difficult technological problem, and also makes it difficult to control the uniformity of distribution and the thickness of the application of the protective layer. The unevenness of the applied protective coating can affect the decrease and increase in the spread of indicators of the technical properties of the coated rubber.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является повышение износостойкости резиновых изделий путем нанесения на поверхность резины защитного покрытия из тканевого СВМПЭ.The problem to be solved by the claimed invention is to increase the wear resistance of rubber products by applying a protective coating of fabric UHMWPE to the rubber surface.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, состоит в получении резиновых изделий с покрытием, имеющих высокую стойкость к истиранию.The technical result achieved with the implementation of the invention consists in obtaining coated rubber products having high abrasion resistance.
Существенные признаки, характеризирующие изобретение.Essential features that characterize the invention.
Ограничительные: На поверхность резины наносится защитное покрытие из износостойкого полимерного материала. Предлагаемый способ предполагает применение предварительной подвулканизации резиновой смеси для выдавливания излишка резиновой смеси (облоя) до нанесения защитного покрытия из СВМПЭ. Если СВМПЭ нанести на поверхность резиновой смеси без предварительной подвулканизации, то СВМПЭ может сместиться (выдавиться) вместе с облоем, что может явиться причиной образования непокрытых зон.Restrictive: A protective coating made of wear-resistant polymer material is applied to the rubber surface. The proposed method involves the use of preliminary scorching of the rubber mixture to squeeze out excess rubber mixture (flash) before applying a protective coating of UHMWPE. If UHMWPE is applied to the surface of a rubber compound without preliminary scorching, then UHMWPE can be displaced (squeezed out) along with the flash, which can cause the formation of uncovered zones.
Отличительные: В процессе вулканизации, на поверхность предварительно подвулканизованной резины наносится СВМПЭ в виде ткани. При этом под воздействием высокой температуры и давления, СВМПЭ переходит в высокоэластическое состояние (процесс плавления) и при остывании (процесс перехода в твердое состояние) образует с резиной прочное соединение путем физического зацепления макромолекул. Сетчатая структура ткани СВМПЭ способствует улучшению физического переплетения с резиной.Distinctive: In the process of vulcanization, UHMWPE in the form of a fabric is applied to the surface of pre-vulcanized rubber. At the same time, under the influence of high temperature and pressure, UHMWPE passes into a highly elastic state (melting process) and upon cooling (process of transition to a solid state) forms a strong connection with rubber by physically engaging macromolecules. The mesh structure of the UHMWPE fabric helps to improve the physical weave with the rubber.
В результате нанесения ткани из СВМПЭ представленным способом, на поверхности резины образуется тонкое монолитное покрытие, выполняющее защитную функцию. Толщина может варьироваться в зависимости от плотности плетения ткани.As a result of the application of UHMWPE fabric using the presented method, a thin monolithic coating is formed on the rubber surface, which performs a protective function. Thickness may vary depending on the weave density of the fabric.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Способ нанесения защитного покрытия на поверхность резины осуществляется следующим образом: Сначала выполняется предварительная подвулканизация сырой резиновой смеси. Для этого, сырая резиновая смесь помещается в пресс-форму и вулканизуется при температуре вулканизации указанной в ТУ используемой резиновой смеси в течение 1/10 - 1/8 (в зависимости от типа каучука и реологических свойств резиновой смеси) от общего времени необходимого для вулканизации той или иной резины. При подвулканизации выдавливается облой и придается определенная форма образцу. Затем, процесс вулканизации временно приостанавливается и на образец подвулканизованной резины накладывается ткань СВМПЭ. После этого, процесс вулканизации продолжается до полной вулканизации резины. За полную вулканизацию принимается продолжительность вулканизации, указанная в ТУ используемой резиновой смеси. Благодаря тому, что температура плавления различных марок СВМПЭ (125-135°С) ниже температуры вулканизации резин (140-160°С), ткань СВМПЭ плавится и образует равномерный слой на поверхности резины.The method of applying a protective coating to the rubber surface is carried out as follows: First, preliminary scorching of the raw rubber compound is performed. For this, the raw rubber mixture is placed in a mold and vulcanized at the vulcanization temperature specified in the technical specifications of the rubber mixture used for 1/10 - 1/8 (depending on the type of rubber and the rheological properties of the rubber mixture) of the total time required for vulcanization of that or other rubber. During scorching, the flash is squeezed out and the sample is given a certain shape. Then, the vulcanization process is temporarily suspended and UHMWPE fabric is applied to the scorched rubber sample. After that, the vulcanization process continues until the rubber is completely vulcanized. For complete vulcanization, the duration of vulcanization indicated in the technical specifications of the rubber compound used is taken. Due to the fact that the melting temperature of various brands of UHMWPE (125-135 ° C) is lower than the vulcanization temperature of rubber (140-160 ° C), the UHMWPE fabric melts and forms a uniform layer on the rubber surface.
Для демонстрации эффективности предлагаемого способа, были изготовлены образцы эластомерных матриц на основе бутадиенового каучука (СКД-Тi) и смесевой композиции бутадиенового и бутадиен-стирольного каучуков (СКД-Ti/ДССК), покрытых защитным слоем из ткани СВМПЭ. Рецептура резиновых смесей представлена в табл. 1.To demonstrate the effectiveness of the proposed method, samples of elastomeric matrices based on butadiene rubber (SKD-Ti) and a mixed composition of butadiene and butadiene-styrene rubbers (SKD-Ti / DSSK), covered with a protective layer of UHMWPE fabric, were made. The formulation of rubber compounds is presented in table. one.
Таблица 1. Рецептура резиновых смесей для нанесения покрытия из ткани СВМПЭTable 1. Formulation of rubber compounds for coating from UHMWPE fabric
Смешение резиновой смеси произведено на лабораторных вальцах См350°150/150 (Китай) в течение 30 мин. Образцы для исследований вулканизованы в гидравлическом прессе 100-400 2Э (Россия) при температуре 155°С в течение 20 минут.The rubber mixture was mixed on laboratory rollers Cm350 ° 150/150 (China) for 30 minutes. Samples for research were vulcanized in a hydraulic press 100-400 2E (Russia) at a temperature of 155 ° C for 20 minutes.
Исследование физико-механических показателей проведено согласно ГОСТ 270-75 на испытательной машине UTS (Германия). Абразивостойкость резин оценивали по методу определения сопротивления истиранию в соответствии с ГОСТ 23509-79 на машине трения АР-40 (Россия). Твердость по Шору А определена согласно ГОСТ 263-75.The study of physical and mechanical indicators was carried out in accordance with GOST 270-75 on a UTS testing machine (Germany). Abrasion resistance of rubbers was assessed by the method of determining abrasion resistance in accordance with GOST 23509-79 on a friction machine AR-40 (Russia). Shore A hardness is determined according to GOST 263-75.
Таблица 2. Свойства резин с покрытием из СВМПЭTable 2. Properties of rubbers coated with UHMWPE
fp, МПа - условная прочность при растяжении; f100, МПа - условное напряжение при 100% удлинении; εp, % - относительное удлинение при разрыве; ΔV, см3 - объемный износ; H, у.е. - твердость по Шору А.f p , MPa - conditional tensile strength; f 100 , MPa - conditional stress at 100% elongation; ε p ,% - elongation at break; ΔV, cm 3 - volumetric wear; H, cu - Shore A hardness.
В табл. 2 приведены результаты исследований образцов резин, покрытых тканью из СВМПЭ. По сравнению с исходными резинами, образцы резин с защитным покрытием из СВМПЭ, обладают более низкими относительным удлинением при разрыве и прочностью при растяжении, но при этом обладают более высокими показателями (до 2,3 раз) модуля при 100%-ном удлинении. Объемный износ при абразивном истирании у образцов СКД-Ti и СКД-Ti/ДССК уменьшается на 73% и 65% соответственно, что свидетельствует о существенном увеличении износостойкости. Твердость образцов повышается примерно на 30-32%.Table 2 shows the results of studies of rubber samples covered with UHMWPE fabric. Compared with the original rubbers, the samples of rubbers with a protective coating made of UHMWPE have lower elongation at break and tensile strength, but at the same time they have higher indices (up to 2.3 times) modulus at 100% elongation. The volumetric wear during abrasion in the SKD-Ti and SKD-Ti / DSSK specimens decreases by 73% and 65%, respectively, which indicates a significant increase in wear resistance. The hardness of the samples increases by about 30-32%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109325A RU2762570C1 (en) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | Method for applying a protective coating of supermolecular polyethylene to rubber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109325A RU2762570C1 (en) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | Method for applying a protective coating of supermolecular polyethylene to rubber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762570C1 true RU2762570C1 (en) | 2021-12-21 |
Family
ID=80039346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109325A RU2762570C1 (en) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | Method for applying a protective coating of supermolecular polyethylene to rubber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762570C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100203273A1 (en) * | 2006-12-13 | 2010-08-12 | Jhrg, Llc | Anti-chafe cable cover |
US20120168285A1 (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-05 | Honeywell International Inc. | Lightweight reinforced conveyor belt structure |
CN104497325A (en) * | 2014-10-21 | 2015-04-08 | 北京化工大学 | Method for improving adhesiveness between rubber and fiber fabrics |
CN107163472A (en) * | 2017-06-07 | 2017-09-15 | 齐建国 | A kind of ultra-high molecular weight polyethylene fabric core conveyor belt and preparation method thereof |
RU2641816C2 (en) * | 2016-05-24 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Method for applying protective film made of ultra-high molecular weight-polyethylene onto rubber |
-
2021
- 2021-04-06 RU RU2021109325A patent/RU2762570C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100203273A1 (en) * | 2006-12-13 | 2010-08-12 | Jhrg, Llc | Anti-chafe cable cover |
US20120168285A1 (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-05 | Honeywell International Inc. | Lightweight reinforced conveyor belt structure |
CN104497325A (en) * | 2014-10-21 | 2015-04-08 | 北京化工大学 | Method for improving adhesiveness between rubber and fiber fabrics |
RU2641816C2 (en) * | 2016-05-24 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Method for applying protective film made of ultra-high molecular weight-polyethylene onto rubber |
CN107163472A (en) * | 2017-06-07 | 2017-09-15 | 齐建国 | A kind of ultra-high molecular weight polyethylene fabric core conveyor belt and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2291439B1 (en) | Sealing item | |
CN101597391B (en) | Highly-abrasion-resistant butadiene-acrylonitrile-rubber vulcanized rubber and preparation method thereof | |
Guo et al. | Improving the friction and abrasion properties of nitrile rubber hybrid with hollow glass beads | |
RU2762570C1 (en) | Method for applying a protective coating of supermolecular polyethylene to rubber | |
EP4241956A1 (en) | Chloroprene polymer and manufacturing method therefor, chloroprene polymer composition, and dip molded body | |
RU2463321C1 (en) | Antifriction composite material for making ship fittings | |
Ushakov et al. | Mechanical and tribological properties of complex-modified material based on ultra high molecular weight polyethylene and CuO | |
WO2014024383A1 (en) | Member in contact with rubber material | |
RU2641816C2 (en) | Method for applying protective film made of ultra-high molecular weight-polyethylene onto rubber | |
Harea et al. | Study of friction and wear of thermoplastic vulcanizates: the correlation with abraded surfaces topology | |
DE102006029504A1 (en) | Molded elastomer article, rubber material and O-ring using same | |
US20040204540A1 (en) | Solid lubricant and sliding members | |
DE2527600A1 (en) | METHODS FOR TREATMENT OF SURFACES | |
RU2718772C1 (en) | Composite material based on ultrahigh molecular weight polyethylene | |
RU2645503C1 (en) | Rubber polymer material for internal filling of hydrocyclones | |
RU2780107C1 (en) | Two-layer composite material based on ultrahigh molecular polyethylene and elastomer | |
Semperger et al. | The effect of titanium dioxide on the moisture absorption of polyamide 6 prepared by T-RTM | |
RU2615416C2 (en) | Surface-modified composite material | |
Markovic et al. | Rheological behavior of highly filled ethylene propylene diene rubber compounds | |
Avliyokulov et al. | TECHNOLOGIES FOR MODIFICATION OF FRICTION PARTS FROM VULCANIZED RUBBERS | |
CN105504563B (en) | The sizing material of sinking rubber roll and the manufacture method of its rubber roll for Electrolytic Galvanizing Line coating bath | |
US10946837B2 (en) | Wiper blade rubber | |
RU2472619C1 (en) | Method of making general mechanical rubber goods from elastomer compositions based on butadiene-nitrile rubber | |
Holub et al. | Application of modifying systems based on phenol-formaldehyde resins and products of processing of fat-containing raw materials in elastomeric compositions. | |
US725094A (en) | Process of cementing substances. |