КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ADHESIVE COMPOSITION

Изобретение относится к клеевой композиции на основе полимеров и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности при изготовлении многослойных резинотканевых изделий, в частности резинокордных оболочек и пневматических шин, а также гибких рукавов высокого давления при эксплуатации в агрессивных средах, где необходимы маслобензостойкие материалы.
Известна клеевая композиция (а.с. 1645274, МПК C09J 109/00, опубл. 30.04.91, Бюл. №16), включающая хлоропреновый каучук, окись цинка, канифоль, дибутилфталат, коллоидную кремнекислоту и молекулярный комплекс резорцина с уротропином - РУ, бензин и этилацетат.
Недостатком известной клеевой композиции является неудовлетворительная конфекционная клейкость из-за небольшой концентрации канифоли 4-6 мас.ч., и в результате этого пониженная прочность крепления резиновой смесью на основе токсичного бутадиен-нитрильного каучука к корду, обрезиненному резиновой смесью на основе каучуков общего назначения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является клеевая композиция (а.с. 2304603, МПК C09J 109/00, опубл. 20.08.07, Бюл. №23), включающая хлоропреновый каучук, окись цинка, канифоль, коллоидную кремнекислоту и молекулярный комплекс резорцина с уротропином - РУ, нефрас и этилацетат.
Недостатком известной клеевой композиции является ее повышенная токсичность из-за высокой концентрации в клеевой композиции молекулярного комплекса резорцина с уротропином - РУ - 50,0 мас.ч., выделяющего амины в условиях эксплуатации изделия при повышенных температурах, что недопустимо для изделий, эксплуатирующихся в закрытых помещениях в присутствии обслуживающего персонала.
Предлагаемая клеевая композиция предназначена для склеивания корда, обрезиненного резинами на основе каучуков общего назначения, с резинами на основе бутадиен-нитрильного каучука путем нанесения клеевой композиции на склеиваемые детали при изготовлении многослойных резинокордных изделий.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание клеевой композиции, которая при сохранении повышенной клейкости и прочности крепления резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука не только к обрезиненному синтетическому корду, но и обрезиненному металлокорду резиновой смесью на основе каучуков общего назначения, менее токсична и более экологически безопасна для человека.
Технический результат достигается тем, что клеевая композиция, включающая хлоропреновый каучук, окись цинка, коллоидную кислоту, канифоль, нефрас и этилацетат, содержит комбинацию модификаторов адгезии: блокированный ε-капролактамом полиизоцианат (1,0-5,0 мас.ч.) и эпихлоргидрин (0,5-2,0 мас.ч.), применяемых вместо модификатора РУ-Д, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
хлоропреновый каучук
100
канифоль
40-60
окись цинка
4,0-6,0
блокированный ε-капролактамом полиизоцианат
1,0-5,0
эпихлоргидрин
0,5-2,0
коллоидная кремнекислота
60-80
нефрас
277-285
этилацетат
345-365
Предлагаемые компоненты клеевой композиции выпускаются отечественной химической промышленностью.
Экологическая безопасность предлагаемой клеевой композиции обеспечивается заменой токсичного модификатора РУ-Д малотоксичной комбинацией модификаторов адгезии: блокированного ε-капролактамом полиизоцианата, с уменьшением содержания модификатора до 5 мас.ч., и эпихлоргидрина в количестве до 2 мас.ч. В результате клеевая композиция не придает резинокордным изделиям запах аминов в отличие от композиций с модификатором РУ-Д. Как показали испытания, соотношение блокированного ε-капролактамом полиизоцианата от 1,0 до 5,0 мас.ч. и эпихлоргидрина от 0,5 до 2,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. каучука является оптимальным для сохранения адгезионных свойств клеевой композиции.
Модификатор адгезии блокированный ε-капролактамом полиизоцианат по ТУ 2433-001-03045658-2003 представляет собой непылящие темные гранулы и является продуктом на базе полиизоцианата и ε-капролактама, относится к классу замещенных мочевин и содержит амидную (-CONH-) группу, обладающую высокой энергией когезии при образовании межмолекулярных связей, обладая одновременно электронодонорными и электроноакцепторными группами.
Модификатор адгезии эпихлоргидрин (ГОСТ 12844-74) представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, не растворимую в воде, но растворимую в бензоле, толуоле, ацетоне, спирте, обладает высокой адгезией к различным материалам, применяется в производстве эпоксидных смол, которые, в свою очередь, применяются в производстве эпоксидных клеев, обладающих высокой клеящей способностью.
Технологический процесс приготовления предлагаемой клеевой композиции заключается в следующем.
Резиновую смесь для клеевой композиции изготавливают стандартным способом на вальцах. Сначала на вальцах обрабатывают загруженный хлоропреновый каучук, например, Байпрен 611 фирмы «Байер», Германия, аналог - наирит ДСР по ТУ 6-01-1315-85, затем в определенной последовательности три раза вводят по 1/3 коллоидной кремнекислоты, далее вводят навески модификаторов адгезии: блокированного ε-капролактамом полиизоцианата и эпихлоргидрина, затем добавляют окись цинка, тщательно перемешивают, после чего готовую резиновую смесь выгружают и охлаждают.
Расчетное количество подготовленной резиновой смеси загружают в клеемешалку с канифолью сосновой (ГОСТ 19113-84) для набухания в течение 3-4 ч в смеси с этилацетатом, затем добавляют остаток этилацетата и нефраса и перемешивают в течение 2,0-2,5 ч.
Полученную клеевую композицию при изготовлении многослойных резинокордных изделий используют следующим образом:
- детали из резиновых смесей на основе 100,0 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука или его комбинации с хлоропреновым каучуком (70:30), синтетического корда и металлокорда, обрезиненных резиновой смесью на основе каучуков общего назначения, склеивают путем нанесения клеевой композиции на склеиваемые детали с последующей просушкой в течение 10-15 мин;
- путем склеивания деталей клеевой композицией собирают многослойное резинокордное изделие и вулканизуют в соответствующем назначению изделия вулканизационном оборудовании при температуре от 150-160 до 190°С в течение 45-65 мин и более в зависимости от массивности изделия.
По приведенному технологическому процессу изготовлены составы предлагаемой клеевой композиции, отличающиеся количественным соотношением компонентов. Для сравнения испытаны известная и предлагаемая клеевые композиции по существующим методикам. Составы известной и предлагаемой клеевой композиции приведены в таблице 1.
Таблица 1
Состав известной и предлагаемой клеевой композиции
Наименование ингредиента
Содержание, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука
Известная клеевая композиция
Предлагаемая клеевая композиция
1 вариант
2 вариант
3 вариант
4 вариант
Окись цинка
5
5
5
5
5
Каучук хлоропреновый Байпрен 611
100
100
100
100
100
Канифоль сосновая
50,0
50,0
50,0
50,0
50,0
Молекулярный комплекс резорцина с уротропином
50
-
-
-
-
Блокированный ε-капролактамом полиизоцианат
-
5
2
1
2
Эпихлоргидрин
-
-
-
-
1
Коллоидная кремнекислота
50,0
50,0
50,0
50,0
50,0
Нефрас
285
285
285
285
285
Этилацетат
365
365
365
365
365
В таблице 2 представлены результаты испытаний прочности связи резины с обрезиненным кордом по ГОСТ 6768-75.
Таблица 2
Результаты испытаний прочности связи резины с обрезиненными кордами
Наименование ингредиента
Клеевая композиция
Известная клеевая композиция
Предлагаемая клеевая композиция
1 вариант
2 вариант
3 вариант
4 вариант
1. Прочность связи резины на основе 100 мас.ч. каучука БНКС-26АМН с обрезиненным кордом РУСАР-75К
5,0
5,5
7,6
6,4
8,1
2. Прочность связи резины на основе 100 мас.ч. каучука Тербан С-3446 с обрезиненным кордом РУСАР-75К
6,7
7,2
9,5
8,3
9,5
3. Прочность связи резины на основе 100 мас.ч. каучука БНКС-26АМН с обрезиненным кордом 35КНТС
4,5
4,8
4,7
4,5
5,3
4. Концентрация по сухому остатку, %
25,4
29,1
27,8
28,3
28,0
5. Устойчивость при хранении, дней
5
15
15
15
15
По результатам испытания модельных образцов на прочность связи резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков БНКС и Тербан С-3446 с обрезиненным кордом (обрезинивание резиновыми смесями на основе каучуков общего назначения) можно сделать вывод, что при замене модификатора РУ-Д на композицию модификаторов адгезии аналогичного назначения: блокированного ε-капролактамом полиизоцианата и эпихлоргидрина, адгезионная прочность предлагаемой клеевой композиции имеет более высокие показатели по сравнение с известной клеевой смесью за счет синергического эффекта.
Конфекционная прочность склеивания обрезиненного кордами с резинами на основе каучуков БНКС и Тербана С-3446 представлена в таблице 3.
Таблица 3
Конфекционная прочность склеивания обрезиненного корда на основе каучуков БНКС и Тербана С-3446 на клейкометре Бэра
Наименование ингредиента
Клеевая композиция
Известная клеевая композиция
Предлагаемая клеевая композиция
1 вариант
2 вариант
3 вариант
4 вариант
Конфекционная прочность склеивания обрезиненного корда на основе каучуков общего назначения, гс/см
- с резиной на основе БНКС
2500
2680
2640
2600
2650
- с резиной на основе Тербана С-3446
2500
2920
2810
2740
2820
Сравнивая полученные результаты прочности склеивания, можно сделать вывод, что предлагаемая клеевая композиция не уступает известной композиции по конфекционной прочности.
Данные одориметрических показателей представлены в таблице 4.
Таблица 4
Одориметрические показатели клеевых композиций
Наименование ингредиента
Клеевая композиция
Известная клеевая композиция
Предлагаемая клеевая композиция
1 вариант
2 вариант
3 вариант
4 вариант
Присутствие характерного запаха аминов
Ярко выражено
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Результаты испытаний, представленные в таблице 4, позволяют сделать вывод, что клеевая композиция по предлагаемому изобретению является менее токсичной, в предлагаемой клеевой композиции отсутствует характерный запах аминов.
Комбинация модификаторов адгезии: блокированного ε-капролактамом полиизоцианата и эпихлоргидрина в соотношении 1,0-5,0 и 0,5-2,0 мас.ч. соответственно, за счет синергического эффекта увеличивает степень склеивания резин в многослойных резинокордных изделиях. Использование предлагаемой клеевой композиции в многослойных резинокордных изделиях позволяет улучшить одориметрические показатели изделий при эксплуатации, увеличить прочность связи между слоями резинокордных изделий и стойкость к разрушению в условиях воздействия агрессивных сред. Предлагаемая клеевая композиция является экологически более безопасной для обслуживающего персонала, эксплуатирующего изделия в закрытых помещениях.
Клеевая композиция изготавливается на предприятии и используется при изготовлении многослойных резинокордных изделий.