СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ШИНЫ
METHOD OF PRODUCING RUBBER MIXTURE FOR MAKING CAR TYRES

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 марки Диспактол ЦМ, содержащей 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, C08L 21/00, 10.07.2005).
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 подвергают воздействию низкочастотных механических колебаний, затем 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 расчеплению 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.