Резиновая смесь и способ изготовления слоистого материала с ее использованием

 

Использование: слоистый материал, производство резинотканевых мембран, медицина, производство уплотнителей, амортизаторов. Сущность изобретения: изготавливают резиновую смесь при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : СКН-26М и СКИ-3С в соотношении 60 : 40 - 100, сера 1,2 - 1,6 N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид 0,8 - 1,3, оксид цинка 3 - 5, пластификатор 31 - 37, противостаритель 1 - 2, неорганический наполнитель 15 - 30, техуглерод П-803 и П-324 в соотношении 1 - 7 : 1 7 80. Изготавливают слоистый материал. На тканевую основу из смеси химических и натуральных волокон наносят резиновую смесь указанного состава. Характеристика материала - при нормальных условиях , разрывная нагрузка полоски 50 х 200, по основе - 420 - 470 кгс, по утку - 342 ка 385 кгс; сопротивление раздиру, по основе - 127 - 137,5 кН/м, по утку - 115 - 128 кН/м; прочность связи между слоями, по основе - 1,93 - 3,09 кгк/см, по утку - 1,56 - 3,84 кгс/см; динамическая выносливость 400 - 1000 ч. 5 табл.

Изобретение относится к области слоистых материалов, содержащих слой резины на основе синтетического каучука, граничащего со слоем ткани на основе комбинированных нитей и может быть использовано во всех областях техники при производстве изделий из слоистого материала, эксплуатируемых преимущественно в условиях многократных динамических нагрузок в воздушной среде, например, при производстве резинотканевых мембран, в том числе, для медицинской техники. Изобретение может быть использовано также при производстве уплотнителей, амортизаторов и других изделий.

Известна резиновая смесь для изготовления клеенки подкладной, выбранная за прототип и удовлетворяющая санитарно-гигиеническим требованиям (рецептурная карта производства резиновой смеси 52-955, РК-946-88), определенным исходя из условий ее эксплуатации.

Резиновая смесь содержит, мас. ч. : Смесь изопренового и нат- рийбутадиенового каучу-ков в соотношении 30: 70 100,0 Тиурам Д 0,50 Гуанидин Ф 0,40 Кислота стеариновая 3,00 Парафин 1,00 Белила цинковые 5,00 Мел 105,0 Каолин 65,0 Двуокись титана 10,0 Масло индустриальное И-8А 10,0 Лак оранжевый 0,5 Агидол-2 (НГ-2246) 1,0 Сера 2,5 В качестве вулканизующего агента смесь содержит серу, ускорителя вулканизации - тиурам Д и гуанидин Ф, активатора вулканизации - белила цинковые и стеариновую кислоту, пластификатора - масло индустриальное И-8А, противостарителя - анидол-2 и парафин, наполнителя - мел, каолин и двуокись титана, красителя - лак оранжевый.

Полученный из данной резиновой смеси вулканизат имеет условную прочность при растяжении не менее 4 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 40% (ГОСТ 270-75).

Данную резиновую смесь нельзя использовать для получения слоистого материала, эксплуатируемого в динамических условиях, так как вулканизат имеет низкие прочностные показатели.

Цель изобретения состоит в улучшении прочностных характеристик, обеспечении износостойкости и атмосферостойкости вулканизата при необходимой технологичности.

Указанная цель достигается тем, что резиновая смесь, включающая синтетический каучук, серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, пластификатор, противостаритель, неорганический наполнитель, в качестве синтетического каучука смесь содержит бутадиен-нитрильный и изопреновый каучуки в массовом соотношении 60: 40 соответственно, в качестве ускорителя вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид и дополнительно - малоактивный технический углерод с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г и полуактивный технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75-82 м²/г в соотношении 1-7: 1-7 соответственно, при следующем соотношении, мас. ч. : Бутадиен-нитрильный и изопреновый каучуки в соотношении 60: 40 100 Сера 1,2-1,6 N-циклогексил-2-тензтиазолил- сульфенамид 0,8-1,3 Оксид цинка 3-5 Пластификатор 31-37 Противостаритель 1-2 Неорганический наполнитель 15-30 Указанный технический углерод 80 Известен способ получения слоистого материала, используемого в качестве изделий санитарно-гигиенического назначения, выбранный за прототип, в частности клеенки подкладной. Материал сформирован из резинового покрытия на основе синтетического каучука или его смеси с натуральным каучуком и ткани на основе химических волокон, точнее смеси синтетических и искусственных волокон, взятых в соотношении 1: 1-3: 1, при статическом распределении искусственных волокон по длине. В качестве пряжи для волокон использованы лавсан и вискоза.

Покрытие формируют из резиновой смеси, в которой в качестве полимерной основы взят натрийбутадиеновый каучук или бутадиенстирольный каучук, или смесь найтрийбутадиенового и натурального каучуков. Остальными компонентами резиновой смеси являются сера, тетраметилтиурамдисульфид, оксид цинка, мел, стеариновая кислота, масло минеральное, 2,2-дибензтиазолилдисульфид, диоксид титана, литопон, каолин. Затем резиновую смесь вулканизуют.

Недостатками данного способа являются невысокие показатели прочности на разрыв и атмосферостойкости получаемого материала. Это ограничивает область применения материала выпуском медицинской резинотканевой клеенки. Кроме того, материал не может быть использован в динамических условиях.

Цель изобретения - повышение физико-механических показателей материала износоустойчивости, атмосферостойкости и динамической выносливости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления слоистого материала с использованием резиновой смеси, включающем нанесение на тканевую основу, содержащую химические волокна, резиновой смеси, включающей синтетический каучук, серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, пластификатор, наполнитель с последующей вулканизацией, используют резиновую смесь, содержащую дополнительно противостаритель при следующем соотношении компонентов, маc. ч. : Бутадиен-нитрильный и изопреновый каучуки в соотношении 60: 40 100 Сера 1,2-1,6
N-циклогексил-2-бензти- азолилсульфенамид 0,8-1,3 Оксид цинка 3-5 Пластификатор 31-37 Противостаритель 1-2
Неорганический напол- нитель 15-30
Малоактивный технический
углерод с удельной геомет-
рической поверхностью
12-18 м²/г и полуактивный
технический углерод с
удельной геометрической
поверхностью 75-82 м²/г в соотношении 1-7: 1-7 соответственно 80 а в качестве тканевой основы используют основу из смеси химических и натуральных волокон.

Слоистый материал изготавливают следующим образом: на тканевую основу из смеси синтетического волокна и хлопчатобумажной пряжи наносят резиновую смесь, состоящую из смеси нитрильного и изопренового каучуков, вулканизующего агента, ускорители вулканизации, активатора вулканизации, пластификатора, антиоксиданта и наполнителя. До нанесения смеси на ткань ее предварительно нагревают на мальцах СМ-ПД-1500 600/600 при температуре валков 40-60^оС. Полученное резинотканевое полотно вулканизуют на ротационном барабанном прессе "Бузулук" при температуре вулканизационного барабана 170-180^оС, давлении прессующей ленты 10-11 МПа, скорости вращения барабана 14,5-15,5 м/ч или на гидравлическом вулканизационном прессе при 150^оС в течение 10 мин; толщина слоистого материала 2 мм.

Компоненты резиновой смеси - это вещества, удовлетворяющие следующим требованиям: бутадиен-нитрильной каучук-СКН 26 М (ТУ 38.103264-80), изопреновый каучук СКИ-3С (ТУ 38.103241-79), сера техническая молотая (ГОСТ 127-76), N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид сульфенамид Ц(ТУ 6-14-868-81Е), белила цинковые, марка БЦОМ (ГОСТ 202-84), кислота стеариновая техническая (стеарин) сорт 1 (ГОСТ 6484-64), дибутилфталат (ГОСТ 8728-77), битум нефтяной, высокоплавкий мягчитель, марка А-30 (рубракс) (ГОСТ 781-78), противостарители: диафен ФП (ТУ 6-14-817-76) и нафтам-2 (ГОСТ 39-79), неорганический наполнитель: сажа белая БС-50 (ГОСТ 18307-78, мел природный обогащенной марки ММС 1-2 - ГОСТ 12085-73, технический углерод П 803 (с удельной геометрической поверхностью 12-18 м²/г (ГОСТ 7885-86), технический углерод П-324 с удельной геометрической поверхностью 75-82 м²/г (ГОСТ 7885-86). Характеристика тканей, применяемых для изготовления слоистого материала, представлена в табл. 4.

В примерах 1-12 (табл. 1) описаны слоистые материалы, изготовленные по вышеописанной методике из технической ткани ТНКУ и резинового покрытия, полученного из резиновой смеси, состав и количественное содержание компонентов которой позволяют достичь санитарно-гигиенических и технических показателей, указанных в цели данного технического решения.

П р и м е р 1. Слоистый материал по описанной выше общей методике изготовляют из ткани ТНКУ и резиновой смеси состава, мас. ч. : СКН 60, СКИ 40, сера 1,3, сульфенамид 1,3, цинковые белила 5,0, стеариновая кислота 2,0, дибутилфталат 27,0, рубракс 5,0, диафен 1,0, нафтам 1,0, сажа белая 5,0, мел природный 20,0, техуглерод П 803 20,0, техуглерод П-324 60,0.

П р и м е р 2. Слоистый материал изготавливают по примеру 1. Серу вводят в количестве 1,2 мас. ч. , сульфенамид - 0,8 мас. ч.

П р и м е р 3. Слоистый материал изготавливают по примеру 2. Серу вводят в количестве 1,3 мас. ч.

П р и м е р 4. Слоистый материал по примеру 2. Серу вводят в количестве 1,4 мас. ч.

П р и м е р 5. Слоистый материал по примеру 2. Серу вводят в количестве 1,6 мас. ч.

П р и м е р 6. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Сульфенамид вводят в количестве 1,0 мас. ч.

П р и м е р 7. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Сульфенамид вводят в количестве 1,3 мас. ч.

П р и м е р 8. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Цинковые белила вводят в количестве 3,0 мас. ч.

П р и м е р 9. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Стеариновую кислоту вводят в количестве 1,0 мас. ч. , дибутилфталат 25,0 мас. ч.

П р и м е р 10. Слоистый материал по примеру 4. Дибутилфталат вводят в количестве 30 мас. ч.

П р и м е р 11. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Белую сажу вводят в количестве 10 мас. ч.

П р и м е р 12. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Мел природный вводят в количестве 10 мас. ч.

В примерах 13-16 описаны слоистые материалы, различающиеся соотношением компонентов полимерной основы резиновой смеси, используемой для формирования резинового покрытия слоистого материала (табл. 1).

П р и м е р 13. Слоистый материал выполнен по примеру 1. Соотношение содержания СКН-26 МсП23 и СКИ-3С (в мас. ч. ) 80: 20.

П р и м е р 14. Слоистый материал выполнен по примеру 1. Соотношение содержания СКН и СКИ в полимерной основе 50: 50.

П р и м е р 15. Слоистый материал выполнен по примеру 1. Соотношение СКН и СКИ в полимерной основе 40: 60.

П р и м е р 16. Слоистый материал выполнен по примеру 1. Соотношеие СКН и СКИ в полимерной основе 20: 80.

В примерах 17-19 описаны слоистые материалы с содержанием вулканизующего агента в резиновой смеси выше и ниже его предельных значений (табл. 1. ).

П р и м е р 17. Слоистый материал полу-чают по примеру 2. Серу вводят в количестве 1,0 мас. ч.

П р и м е р 18. Слоистый материал изготавливают по примеру 2. Серу вводят в количестве 1,8 мас. ч.

П р и м е р 19. Слоистый материал изготавливают по примеру 2. Серу вводят в количестве 2,0 мас. ч.

В примерах 20-23 описаны слоистые материалы, различающиеся соотношением содержания активного и неактивного техуглеродов в наполнителе резиновой смеси, для формирования резинового слоя.

П р и м е р 20. Слоистый материал изготавливают по примеру 4. Содержание техуглерода П-803 70 мас. ч. , техуглерода П-324 - 10 мас. ч.

П р и м е р 21. Слоистый материал выполняют по примеру 4. Содержание техуглерода П-803 - 50 мас. ч. , техуглерода П-324 - 30 мас. ч.

П р и м е р 22. Слоистый материал выполняют по примеру 4. Содержание техуглерода П-003 - 30 мас. ч. , техуглерода П-324 - 50 мас. ч.

П р и м е р 23. Слоистый материал изготавливают по примеру 23. Содержание техуглерода П-803 - 10 мас. ч. , техуглерода П-324 - 70 мас. ч.

Испытание резинового слоя слоистого материала производят по известным методикам: условная прочность при растяжении, относительная остаточная деформация при разрыве и относительное удлинение при разрыве - по ГОСТу 270-75; определение показателей материала после старения (при 100^оС в течение 96 ч) - по ГОСТу 9.034-74.

Физико-механические показатели резинового слоя слоистого материала в нормальных условиях и при 100^оС приведены в табл. 2.

Испытание слоистого материала, полученного по примерам 1-23, производят по известным методикам: в соответствии с ГОСТом 16010-70 определяют величину разрывной нагрузки, по ГОСТу 6768-75 - прочность связи между слоями, по ГОСТу 263-79 - сопротивление раздиру.

Результаты испытания слоистого материала представлены в табл. 3. В примерах 24-29 описаны слоистые материалы, различающиеся между собой свойствами тканевой основы, технические характеристики которой представлены в табл. 4.

П р и м е р 24. Слоистый материал, резиновое покрытие которого сформировано из резинового состава по примеру 4, тканевая основа выполнена из ткани технической (ТНКУ), поверхностная плотность которой 250±15 г/м², число нитей на 10 см по основе 104±2, по утку - 98±2; разрывная нагрузка полоски ткани размером 50х200 мм не менее по основе 170 кгс, по утку - 170 кгс; толщина ткани 0,77±0,10 мм, по основе и по утку ткань состоит из нити полиэфирной НПэф 27,7/2 и пряжи хлопчатобумажной Пр х/б 50, массовая доля в ткани синтетической нити НК 51-53% , хлопчатобумажной пряжи Пр х/б 47-49. Количество слоев ткани - 1.

П р и м е р 25. Слоистый материал выполнен по примеру 24. Количество слоев ткани 2.

П р и м е р 26. Слоистый материал выполнен по примеру 24. Тканевая основа выполнена из ткани (ЧЛХ), поверхностная плотность которой 335±20 г/м², число нитей на 10 см по основе 96±2, по утку - 98±2; нагрузка ткани составляет 170 кгс по основе и по утку; толщина ткани 0,85±0,05 мм, ткань состоит по утку и по основе из НПэф 27,7/2 и пряжи хлопчатобумажной Пр х/б 50/2. Количество слоев ткани 1.

П р и м е р 27. Слоистый материал выполнен по примеру 26. Количество слоев ткани 2.

П р и м е р 28. Слоистый материал выполняют по примеру 24. Тканевая основа материала выполнена из ткани (ТРК-МА), поверхностная плотность которой 375± ±20 г/м², число нитей на 10 см по основе 80±2, по утку - 60±2, разрывная нагрузка по основе и по утку не менее 280 кгс, толщина ткани 1,15±0,05 мм, ткань содержит по основе нить капроновую НК 93,5 и Пр х/б 50/3, по утку - НПэф малоусадочная (МА) 111/2, массовая доля в ткани синтетической нити НК - 22±2% , НПэфМА - 36±2% , хлопчатобумажной пряжи - Пр х/б - 42±2% . Количество слоев ткани 1.

П р и м е р 29. Слоистый материал выполнен по примеру 24. Тканевая основа слоистого материала выполнена из ткани РХВ, поверхностная плотность которой 460±25 г/см², число нитей на 10 см по основе 120±20, по утку 68±2; разрывная нагрузка по основе не менее 140 кгс, по утку - 190 кгс; толщина ткани 1,35±0,05 мм; ткань содержит по основе Пр х/б 60, по утку НВис - 183,5, массовая доля в ткани Нвис - 30±2% , Пр х/б - 70±2% .

Для определения динамической выносливости слоистого материала, полученного по примерам 24-29, были изготовлены по известной методике мембраны.

Испытания мембран проводили на компрессорных установках УК-25, УК-40, при следующих условиях: количество циклов в минуту 635, полный ход мембран от всасывания до нагнетания 8 мм, номинальное рабочее давление 196 кПа (для УК-40), 157 кПа (для УК-25).

Контроль работы компрессоров с установленными мембранами из слоистого материала и материала прототипа осуществляли через 100 ч условно непрерывной работы.

Испытания проводили до момента отказа компрессорной установки, т. е. состояния, при котором хотя бы один из параметров, гарантирующих ее работоспособность, не удовлетворял эксплуатационным требованиям (ТУ 64-1-2985-78, п. 1.2.1.1 - 1.2.1.6).

Результаты испытаний мембран представлены в табл. 5.

Техническими преимуществами предлагаемого слоистого материала, по сравнению с прототипом, является увеличение разрывной нагрузки по утку на 80% , увеличение прочности связи между слоями в 1,5 раза. Особенно важным преимуществом нового слоистого материала является увеличение динамической выносливости материала, по сравнению с прототипом, не менее, чем в 1,7 раза. Экономический эффект при использовании данного слоистого материала может быть получен за счет увеличения срока службы изделий, замены части (до 50% ) хлопчатобумажной пряжи синтетической, упрощения технологии изготовления материала за счет уменьшения количества слоев с 4 по прототипу до 1-2 по предлагаемому способу.

Кроме того, новый слоистый материал может быть использован более широко, чем прототип, в том числе и в медицине, т. к. данный материла нетоксичен и проявляет стойкость при температуре от -50 до +50^оС, маслостоек, атмосферостоек.

Формула изобретения

1. Резиновая смесь, включающая синтетический каучук, серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, пластификатор, противостаритель, неорганический наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве синтетического каучука смесь содержит бутадиен-нитрильный и изопреновый каучуки в массовом соотношении 60 : 40 соответственно, в качестве ускорителя вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид и дополнительно - малоактивный технический углерод с удельной геометрической поверхностью 12 - 18 м²/г и полуактивный технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75 - 82 м²/г в соотношении 1 - 7 : 1 - 7 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Бутадиен-нитрильный и изопреновый каучуки в массовом соотношении 60 : 40 100
Сера 1,2 - 1,6
N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид 0,8 - 1,3
Оксид цинка 3 - 5
Пластификатор 31 - 37
Противостаритель 1 - 2
Неорганический наполнитель 15 - 30
Указанный технический углерод 80
2. Способ изготовления слоистого материала с использованием резиновой смеси, включающий нанесение на тканевую основу, содержащую химические волокна, резиновой смеси, включающей синтетический каучук, серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, пластификатор, наполнитель, с последующей вулканизацией, отличающийся тем, что используют резиновую смесь, содержащую дополнительно противостаритель при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Бутадиен-нитрильный и изопреновый каучуки в соотношении 60 : 40 100
Сера 1,2 - 1,6
N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид 0,8 - 1,3
Оксид цинка 3 - 5
Пластификатор 31 - 37
Противостаритель 1 - 2
Неорганический наполнитель 15 - 30
Малоактивный технический углерод с удельной геометрической поверхностью 12 - 18 м²/г и полуактивный технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75 - 82 м²/г в соотношении 1 - 7 : 1 - 7 соответственно 80
а в качестве тканевой основы используют основу из смеси химических и натуральных волокон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7