Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к резиновым смесям на основе ненасыщенных каучуков, которые могут быть использованы в шинной промышленности при производстве резин для автомобильных покрышек.
Известно техническое решение, предусматривающее использование для протекторов шин резиновой смеси, содержащей ненасыщенный каучук, серу, ускоритель вулканизации, мягчитель, защитный воск, N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, N-циклогексилтиофталимид, технический углерод, оксид цинка и смесевую композицию на основе цинковых солей жирных кислот и оксида цинка (марка Диспактол Ц) или марка Диспактол ЦМ, содержащая дополнительно оксиэтилированные жирные кислоты или их комбинацию с оксидом цинка. Смесь получают путем перемешивания во вращающемся барабане /см. патент РФ 2129131, C08L 9/00, 1985/.
Недостатком аналога является неравномерность распределения компонентов по объему смеси.
Известен другой аналог - резиновая смесь, содержащая ненасыщенный каучук, серу, ускоритель вулканизации, мягчитель, защитный воск, N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, N-циклогексилтиофталимид, технический углерод, оксид цинка, стеариновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
ненасыщенный каучук - 100
сера - 1,8-2,2
ускоритель вулканизации - 1,4-1,8
мягчитель - 8,0-15,0
защитный воск - 1,0-2,0
N-изопропил-N′-фенил-n-фенилендиамин - 1,0
полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин - 2,0
N-циклогексилтиофталимид - 0,2-0,3
технический углерод - 55,0-60,0
оксид цинка - 3,0-5,0
стеариновая кислота - 2,0.
Смесь получают путем перемешивания во вращающемся смесительном барабане /см. Техническая документация №28-85Д на промышленное производство шин с уровнем качества 1990 г. Шины радиальной конструкции. - М., 1985/.
Недостатком аналога является неравномерность распределения компонентов по объему смеси.
Прототипом заявленного способа является способ изготовления резиновой смеси для автомобильной шины, заключающийся в том, что смесь готовят в резиносмесителе в 2 стадии, на первой стадии в резиносмеситель вводят каучук, технический углерод, мягчители, защитный воск, N-изопропил-N′-фенил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, N-циклогексилтиофталимид, оксид цинка, стеариновую и олеиновую кислоты, после чего смешение ингредиентов осуществляют в резиносмесителе при температуре 80°C в течение 4-5 мин при частоте вращения перемешивающих роторов 60 1/мин,
на второй стадии вводят компоненты вулканизующей группы (серу и ускорители вулканизации), смешение осуществляют в резиносмесителе при температуре 60°C в течение 2-3 мин при частоте вращения перемешивающих роторов 30 1/мин / RU 2255947, 10.07.2005, C08L 21/00/.
Недостатком прототипа является неравномерность распределения компонентов по объему смеси.
Технической задачей изобретения является разработка способа создания резиновой смеси, обладающей улучшенными физико-механическими свойствами.
Техническая задача решается тем, что способ изготовления резиновой смеси для автомобильной шины заключается в том, что смесь готовят в резиносмесителе в 2 стадии, на первой стадии в резиносмеситель вводят каучук, технический углерод, мягчители, защитный воск, N-изопропил-N′-фенил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, N-циклогексилтиофталимид, оксид цинка, стеариновую и олеиновую кислоты, после чего смешение ингредиентов осуществляют в резиносмесителе при температуре 80°C в течение 4-5 мин при частоте вращения роторов 60 1/мин;
на второй стадии вводят компоненты вулканизующей группы (ускорители вулканизации), смешение осуществляют в резиносмесителе при температуре 60°C в течение 2-3 мин при частоте вращения роторов 30 1/мин, и от прототипа заявленный способ отличается тем, что на второй стадии изготовления, полученную резиновую смесь пропускают через каскад последовательно соединенных диспергаторов, где молекулы компонентов смеси дробятся, после чего обработанную смесь подвергают вулканизации; при этом каждый каскад состоит из 2-3 диспергаторов, выполненных в виде сопел Лаваля, в каждом из которых компоненты смеси подвергаются кавитационному воздействию и расщеплению на элементы (шарики) с поперечным размером не более 100 нанометров, причем перепад давления на каждом диспергаторе в каждом каскаде, в виде сопла Лаваля, составляет величину от 250000 Па до 350000 Па, а прогоняют смесь через каскады диспергаторов с помощью насоса, и напор насоса превышает суммарную величину перепада давления на каскадах в 1,2-1,5 раза, причем серу вводят в критическую часть сопла первого диспергатора первого каскада.
При реализации изобретения целесообразно, чтобы резиновая смесь содержала следующее соотношение компонентов, мас.ч.:
ненасыщенный каучук - 100
сера - 1,8-2,2
ускоритель вулканизации - 1,4-1,8
мягчитель - 8,0-15,0
защитный воск - 1,0-2,0
N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин - 1,0
полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин - 2,0
N-циклогексилтиофталимид - 0,2-0,3
технический углерод - 55,0-60,0
оксид цинка - 3,0-5,0
стеариновая кислота - 0,8
олеиновая кислота - 1,2.
Серу вводят в критическую часть сопла через эжектор. Давление торможения потока в критической части сопла составляет 0,3-0,5 атм. Сера из мерной емкости подсасывается движущимся через сопло потоком смеси.
Техническим результатом является существенное, по сравнению с прототипом, повышение равномерности распределения компонентов, в частности серы и углерода, в резиновой смеси, что позволит получить резину с максимально равномерными прочностными и пластоэластическими свойствами по объему смеси, существенно увеличить стойкость резины к тепловому старению и усталостную выносливость. Это, в свою очередь, позволит изготовить из резины шины, которые будут в процессе эксплуатации равномерно снашиваться.
Смесь в критической части сопла разгоняется до скорости 8-10 м/с. Разгон осуществляется за счет того, что сечение сопла в критической части в 8-10 раз меньше, чем сечение на входе в сопло. За критической частью сопла (где сечение сопла увеличивается) при уменьшении скорости и росте давления происходит кавитация потока смеси, что и перемешивает ее.
В качестве мягчителей используют канифоль, углеводородную смолу, нефтяное масло. В качестве ненасыщенного каучука используют комбинацию ненасыщенных изопренового (СКИ-3), бутадиенового (СКД) и бутадиен-стирольного (СКМС-30 АРКМ-15) каучуков (примеры 1,5,11,12) или комбинацию СКИ-3 с СКМС-30 АРКМ-15 (примеры 2, 6), или комбинацию СКИ-3 и СКД (примеры 3, 7), или индивидуальный каучук СКМС-30 АРКМ-15 (примеры 4, 8-10).
Испытания резиновых смесей и их вулканизацию проводят по стандартным методикам Открытого акционерного общества "Нижнекамскшина".
Рецептура и свойства резиновых смесей такие же, как и у прототипа (см. Таблицы 1 и 2 прототипа), однако, у резины, изготовленной по настоящему изобретению, существенно выше равномерность этих свойств по объему образца. Разница в значениях каждого из показателей не превышает 0,1% по объему образца.