Клеевая композиция для ворсования резинотехнических изделий
Владельцы патента RU 2267511:
Открытое акционерное общество "Балаковорезинотехника" (RU)
Настоящее изобретение используется для ворсования резинотехнических изделий, к получению однокомпонентных полиуретановых клеев для ворсования резиновых поверхностей методом электростатического флокирования и может быть использовано в резинотехнической и автомобильной промышленностях. Техническая задача изобретения заключается в придании термостойкости, уменьшении времени вулканизации и повышении адгезионной прочности. Поставленная задача решается тем, что композиция включает в себя полиэфир - полипропиленгликольглицеринадипинат, монофенилуретан, стабилизатор, фенолформальдегидную смолу, активатор полимеризации - п-динитробензол, сшивающий агент - уротропин, растворитель - смесь циклогексанона, ксилола и метилэтилкетона. Композиция может быть использована при нанесении на холодную и горячую поверхность. 5 табл.
Изобретение относится к получению однокомпонентных полиуретановых клеев для ворсования резиновых поверхностей методом электростатического флокирования и может найти применение в резинотехнической и автомобильной промышленности.
Полиуретановые клеи характеризуются высокой адгезией к большинству субстратов благодаря наличию в их составе полярных групп - HN-COO- с высокой энергией когезии.
В настоящее время на мировом рынке наблюдается тенденция к расширению применения однокомпонентных полиуретановых клеев по сравнению с двухкомпонентными полиуретановыми композициями при производстве ворсованных резинотехнических изделий.
Однокомпонентные системы с блокированными изоцианатами, безвредные в физиологическом отношении, получают на основе сложных полиэфиров и «блокированных» или «скрытых» изоцианатов. Такие системы при комнатной температуре в закрытой таре обладают неограниченной жизнеспособностью. Из блокированных диизоцианатов часто пользуются монофенилуретаном.
При синтезе полиуретанового клея для ворсования нужно учитывать следующие факторы:
- вязкость в пределах необходимых для выбранного способа нанесения клея;
- низкое поверхностное натяжение;
- хорошая смачиваемость;
- достаточное время открытой выдержки;
- электрическая проводимость;
- достаточные скорость вулканизации и время жизнеспособности. (Шюрманн К. «Ворсование (флокирование) резиновых профилей», «Каучук и резина», 2000, №2, стр. 11).
Синтез клея осуществляется следующим образом: к свежеприготовленному раствору полиэфира в органическом растворителе добавляют монофенилуретан и нагревают смесь при 60-70°С в течение двух часов (М.М.Гольдберг «Материалы для лакокрасочных покрытий», М. «Химия», 1972, стр. 212).
Известен полиуретановый клей ВИЛАД-3К для крепления полиэфирного ворса к резиновой подложке (Д.А.Кардашов, А.А.Петрова «Полимерные клеи». М., «Химия», 1983, стр. 55), однако, он не вполне отвечает требованиям технологического процесса ворсования, а именно он не технологичен при нанесении на горячий 80-100°С вулканизованный профиль без химической обработки.
Известны адгезивы Флоксил фирмы «Хенкель» для электростатического флокирования резин (проспект фирмы «Хенкель»). Однако эти композиции влагоотверждаемы и не технологичны при нанесении на горячий резиновый профиль.
Наиболее близким к заявляемому решению является однокомпонентный полиуретановый клей АДВ-23 Блок (А.А.Петрова «Клеящие материалы». Справочник, М., КИР, 2002, стр. 39), однако, этот клей также не технологичен при нанесении на горячий резиновый профиль.
Цель изобретения - улучшение технологичности клеев, уменьшение времени вулканизации, повышение адгезионной прочности ворсового слоя с резиной.
Поставленная цель достигается тем, что клеевая композиция включает полиэфир, полипропиленгликольглицеринадипинат, монофенилуретан, стабилизатор, растворитель - смесь циклогексанона, ксилола и метилэтилкетона, фенолформальдегидную смолу, активатор полимеризации (-n-динитрозобензол) и сшивающий агент - уротропин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| полипропиленгликольглицеринадипинат | 20-40 |
| монофенилуретан | 10-25 |
| фенолформальдегидная смола | 1-5 |
| уротропин | 0,5-1,5 |
| -n-динитрозобензол | 0,1-0,5 |
| стабилизатор | 0,05-0,08 |
| растворитель - смесь циклогексанона, | |
| ксилола и метилэтилкетона | остальное |
Клеевая композиция по изобретению в качестве фенолформальдегидной смолы содержит, например, смолы резольные фенолформальдегидные марок СФ-340 А, СФ-340 (ГОСТ 18694-73), полученные конденсацией фенола, анилина и формальдегида, новолачные фенолформальдегидные смолы марок СФ-010, СФ-011, 104В и другие. (Справочник по пластическим массам, т.2, ред. В.М.Катаева. М., «Химия», 1975, с.5-6, 16-22).
В качестве стабилизатора клеевая композиция содержит, например, дилаурат дибутилолова (дибутилдилаурат олова) - стабилизатор 222-09, дилаурат ди-н-октилолова и другие органические соединения олова, а также стеараты кальция и бария, цинка, эпоксидированное соевое масло, эпоксидные смолы, Агидолы, Ирганоксы и т.д. (Справочник «Химические добавки к полимерам" Под ред. И.П.Масловой. М., Химия, 1981, с.84-112, 25, 44-65).
В заявленной композиции используют смесь растворителей (циклогексанона, ксилола и метилэтилкетона) при различных их соотношениях, предпочтительно в соотношении 2:2:1 соответственно.
С помощью этой композиции можно ворсовать различные резиновые профили на основе СКС, СКЭПТ, полихлоропренов ворсом полиэфирного и полиамидного волокна со скоростью вулканизации 10-18 м/мин, клей имеет большую термостойкость, не боится влажности, устойчив при хранении (минимум 1 год), технологичен при нанесении.
Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая клеевая композиция отличается содержанием фенолформальдегидной смолы, активатора полимеризации и сшивающего агента. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Пример изготовления клеевой композиции: к 50,0 мас.% смеси растворителей (кислол, циклогексанон, метилэтилкетон), приготовленной в соотношении 2:2:1, добавляют 17,0 мас.% монофенилуретана. Реакционную массу нагревают до 60-70°С и после полного растворения добавляют 2,36 мас.% фенолформальдегидной смолы и 1,08 мас.% уротропина. Перемешивая в течение 5-6 часов, реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и добавляют 0,06 мас.% стабилизатора и 0,5 мас.% парадинитрозобензола. Через час композицию выгружают.
В таблице 1 представлены конкретные примеры клеевой композиции по изобретению.
| Таблица 1 | ||||
| № п.п. | Наименование компонентов | Соотношение компонентов по примерам, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | Полипропиленгликольглицеринадипинат (полиэфирная смола) | 29,0 | 20,0 | 40,0 |
| 2 | Монофенилуретан | 17,0 | 10,0 | 25,0 |
| 3 | Фенолформальдегидная смола резольная СФ-010 | 2.36 | 1,0 | 5,0 |
| 4 | Сшивающий агент-уротропин | 1,08 | 0,5 | 1,5 |
| 5 | Активатор полимеризации -п-динитрозобензол | 0,5 | 0,1 | 0,4 |
| 6 | Растворитель: смесь циклогексанона, ксилола и метилэтилкетона, в соотношении 2:2:1 | 50,0 | 59,35 | 28,02 |
| 7 | Стабилизатор - дибутилдилаурат олова | 0,06 | 0,05 | 0,08 |
Предлагаемая клеевая композиция технологична, наносится на горячую и холодную резиновую поверхность, не боится влажности, обеспечивает высокую прочность склеивания ворса с резиной, сокращает время вулканизации. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».
Синтезированные лабораторные образцы клеевой композиции испытывались на линиях ворсования разных профилей при скорости 7-18 м/мин сравнительные характеристики предлагаемой композиции с прототипом приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Клеевые | Технология склеивания | Сопротивление | ||
| композиции | Температура, | Время, мин. | Давление, | отслаиванию, |
| °С | МПа | кН/м (методом по «сургучу») | ||
| АДВ-23 | 180±5 | 5 | 0,01 | 1,2-1,3 |
| Блок | ||||
| Предлагаемая | 165±5 | 2-3 | 0 | 1,2-3,6 |
Характеристики лабораторных образцов предлагаемой клеевой композиции приведены в табл.3
| Таблица 3 | |
| показатели | значение |
| 1 | 2 |
| Вязкость по вискозиметру ВЗ-246, диаметр сопла 4 мм, при температуре (20±0,5)°С, с | 18-25 |
| Содержание сухого вещества, % | 45-55 |
| Время высыхания при (165±5)°С, мин | 2-3 |
| Прочность связи ворсового слоя с резиной | 2,8-3,65 |
| при отслаивании (методом по «сургучу»), кН/м | |
| Усилие трения Н (кгс) в пределах (при норме 4,9-24,5) (0,5-2,5) | 11,76-21,56 1,2-2,2 |
| Стойкость к термическому старению при температуре (70±2)°С в течение (72±1) ч: | |
| 1. Изменение прочности связи ворсового слоя с резиной, % | 0 |
| 2. Изменение внешнего вида | отслоение ворса не наблюдалось |
Из анализа таблиц видно, что клеевая композиция отличается меньшим временем вулканизации и высоким сопротивлением к отслаиванию.
Клеевая композиция для ворсования резинотехнических изделий опробована на линиях электростатического флокирования ОАО «Балаковорезинотехника» при изготовлении различных резиновых профилей. Производственное опробование проводилось в двух вариантах.
Первый вариант клеевая композиция наносилась на химически обработанный профиль при температуре 20-30°С. Результаты испытаний приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Номер профиля | Резиновая смесь | Скорость вулканизации, м/мин | Прочность связи полиэфирного ворса с резиной при отслаивании (норма 0,45), кН/м |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 2109-6203320-10 | 629 | 10 | 1,2-2,5 |
| 5336-6103261 | 6021 | 11-12 | 1,2-3,2 |
| 2108-6103294 | 6021 | 13-14 | 1,5-2,5 |
| 2110-6103320 | 6070/6021 | 8-9 | 1,5-3,0 |
| 2110-6103290-03 | 6095/6021 | 7-8 | 1,8-3,5 |
| 450/6103810 | 6021 | 11-12 | 1,5-3,0 |
| 1111-6103290 | 7009 | 8-10 | 1,2-1,6 |
Второй вариант: клеевая композиция наносилась при температуре 90-100°С на профиль после шерховки. Результаты испытаний приведены в таблице 5.
| Таблица 5 | |||
| Номер профиля | Резиновая смесь | Скорость вулканизации, м/мин | Прочность связи полиэфирного ворса с резиной при отслаивании(норма 0,45), кН/м |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 450/6103802 | 629 | 14-15 | 1,2-2,4 |
| 2110-6103290-03 | 6095/6021 | 9-10 | 1,3-1,6 |
| 31029-6103422 | 6021 | 16-18 | 1,2-1,5 |
| 31029-3422 | 6021 | 16-18 | 1,8-2,2 |
| 2110-6093320 | 6070/6021 | 8-9 | 1,5-3,0 |
Как видно из данных таблиц, применение заявляемой клеевой композиции придает высокую прочность креплению ворса к резине на различных резиновых профилях при нанесении на холодную и горячую поверхности.
При стыковке флокированных профилей на вулканизационном прессе отслоение ворса не наблюдалось.
Клеевая композиция для ворсования резинотехнических изделий, включающая полиэфир - полипропиленгликольглицеринадипинат, монофенилуретан, стабилизатор, фенолформальдегидную смолу, активатор полимеризации - п-динитробензол, сшивающий агент - уротропин, при этом растворитель содержит смесь циклогексанона, ксилола и метилэтилкетона, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полипропиленгликольглицеринадипинат | 20-40 |
| Монофенилуретан | 10-25 |
| Фенолформальдегидная смола | 1-5 |
| Уротропин | 0,5-1,5 |
| п-Динитробензол | 0,1-0,5 |
| Стабилизатор | 0,05-0,08 |
| Указанный растворитель | Остальное |
