Композиция в качестве клеевого подслоя для крепления резин к металлу при вулканизации или в качестве адгезива для горячего крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков
Владельцы патента RU 2315796:
Открытое акционерное общество "Балаковорезинотехника" (RU)
Изобретение относится к получению клеевых подслоев (клеевых грунтов) из композиций на основе органосиланов, применяемых для крепления резин на основе натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-нитрильного, бутадиен-стирольного, хлоропренового и бутилкаучука. Изобретение также является однослойным адгезивом для горячего крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков к металлу в процессе вулканизации и может быть использовано при изготовлении резинометаллических изделий в автомобильной, машиностроительной и других отраслях промышленности. Применение композиции позволит отказаться от использования импортных аналогов в производстве. Технический результат заключается в достижении высокой прочности крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации, придание клеевому подслою универсальности, коррозионостойкости, термостойкости, экологической чистоты, удешевление продукта. Задача решается тем, что используемая композиция включает 3-аминопропилтриэтоксисилан, диметакриловый эфир триэтиленгликоля, раствор параформа в моноэтаноламине, этиловый спирт, глицерин и дистиллированную воду. 3 табл.
Изобретение относится к получению клеевых подслоев (клеевых грунтов) на основе органосиланов, применяемых для крепления резин на основе натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-нитрильного, бутадиен-стирольного, хлоропренового и бутилкаучука. Оно является также однослойным адгезивом для крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков к металлу в процессе вулканизации и может быть использовано при изготовлении резинометаллических изделий для автомобильной, машиностроительной и других отраслей промышленности.
Известен универсальный клеевой подслой Хемосил 211 производства фирмы «Хенкель», применяемый с различными клеями Хемосил для соединения в процессе вулканизации резиновых смесей с арматурой. Он обладает высокими техническими характеристиками, однако содержит токсичные летучие органические растворители.
Известен клеевой подслой (КП) (RU 2266940) для крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации, включающий хлорированный натуральный каучук, наполнители, стабилизатор, фенольную смолу, фенолформальдегидную смолу резольного типа, смачиватель, уротропин и органические растворители. Однако он также содержит летучие органические растворители.
Оба праймера содержат хлорированные каучуки, которые при старении выделяют хлористый водород, который приводит к подпленочной коррозии.
Известна универсальная грунтовка на водной основе Хемосил XW 1200 производства фирмы «Хенкель», которая в сочетании с подходящим адгезивом, например Хемосил XW 7600, соединяет сырые резиновые смеси с металлами в процессе вулканизации. Однако она содержит (28-32) мас.% твердых веществ и требует регулярного перемешивания, нанесения на подогретую до (40-90)°С поверхность и является дорогостоящей.
Прототипом данного изобретения является адгезивный состав (RU 2180675), который может быть использован и в качестве грунта, включающий: 3-аминопропилтриэтоксисилан, раствор параформа в моноэтаноламине, этиловый спирт и воду. Содержание воды более 50%. Этот адгезив в основном используется для крепления резиновых смесей на основе фторкаучука к металлической арматуре и является дорогостоящим.
Техническим результатом изобретения является достижение высокой прочности крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации, придание клеевому подслою универсальности, коррозионостойкости, термостойкости, экологической чистоты, удешевление продукта.
Поставленный технический результат достигается тем, что клеевой подслой для крепления резиновых смесей к металлу при вулканизации включает 3-аминопропилтриэтоксисилан, диметакриловый эфир триэтиленгликоля, параформ, моноэтаноламин, глицерин, этиловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 3-аминопропилтриэтоксисилан | 3,5-5,5 |
| диметакриловый эфир триэтиленгликоля | 2,5-4,5 |
| параформ | 0,2-0,4 |
| моноэтаноламин | 0,2-0,4 |
| глицерин | 0,2-0,4 |
| спирт этиловый | 3,5-5,5 |
| вода дистиллированная | остальное |
Сопоставимый анализ позволяет сделать вывод, что заявляемая композиция отличается от известной содержанием диметакрилового эфира триэтиленгликоля. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".
Предлагаемый состав не содержит вредных органических растворителей и тяжелых металлов, придает высокую прочность крепления резин к металлам. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".
Клеевой подслой готовят следующим образом: приготавливают раствор параформа в моноэтаноламине при перемешивании в трехгорлой колбе с обратным водяным холодильником (раствор 1).
Растворяют 3-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9), диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТГМ-3) и глицерин в этиловом спирте (раствор 2).
При перемешивании растворяют в воде раствор 1, добавляют раствор 2 и оставляют на созревание в течение 24 часов.
Предлагаемый клеевой подслой (грунт) является универсальным клеевым подслоем для клеев марки Хемосил фирмы "Хенкель", клеевой композиции (КК) для крепления резин к металлу при вулканизации, включающий хлорированный натуральный каучук, сополимер 2,3-дихлорбутадиена-1,3 с хлоропреном, ароматическое динитрозосоединение, наполнители, стабилизаторы и органические растворители (RU 2266943). В процессе вулканизации он осуществляет крепление резиновых смесей на основе натурального, изопренового, бутадиен-стирольного, хлоропренового и бутилкаучука к металлу и является однослойным адгезивом для резин на основе фторкаучука и акрилатных каучуков.
В таблице 1 приведены примеры композиций по изобретению.
Испытания клеевого подслоя на прочность крепления резины с металлом (сталь 3) в лабораторных условиях на грибках, проводились следующим образом: на отдробеструенную, обезжиренную и высушенную в течение 20 мин металлическую поверхность маканием наносился один слой грунта и сушился при (20±5)°С в течение 30 мин. Затем наносился клей и сушился при том же режиме. Поверхность резиновой заготовки освежалась бензином. Образцы вулканизовались в соответствии с режимом вулканизации испытуемых резиновых смесей. Прочность связи резины с металлом при равномерном отрыве определялась по ГОСТ 209-75, метод В. Скорость движения подвижного механизма разрывной машины (100±10) мм/мин.
Технические характеристики полученных композиций приведены в таблице 2.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование ингредиента | Рецептура, мас.% | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| АГМ-9 | 2,5 | 4 | 5 | 5,5 |
| ТГМ-3 | 2,5 | 3 | 4 | 4,5 |
| Параформ | 0,2 | 0,25 | 0,35 | 0,4 |
| Моноэтаноламин | 0,2 | 0,25 | 0,35 | 0,4 |
| Глицерин дистиллированный | 0,2 | 0,25 | 0,35 | 0,4 |
| Спирт этиловый | 3,5 | 4 | 5 | 5 |
| Вода дистиллированная | остальное |
| Таблица 2 | |||||
| Наименование показателя | Результаты испытаний | ||||
| Предлагаемых примеров | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Внешний вид | Дисперсия от белого до свело-желтого цвета | ||||
| Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 (диаметр сопла 4 мм) при 20°С, с | 10,0 | 10,2 | 10,3 | 10,4 | |
| Плотность, г/см3 | 0,993 | 0,993 | 0,994 | 0,994 | |
| Прочность связи резины с металлом при равномерном отрыве кгс/см2, в системе: | |||||
| 1. - первый слой, предлагаемый подслой; | |||||
| - второй слой Хемосил 222, | |||||
| - р/см ИРП 1347-2 при норме не менее 40 кг/см2 | 61,5 | 63,2 | 65,4 | 62,7 | |
| 2. - первый слой, предлагаемый подслой; | |||||
| - второй слой КК | |||||
| Марка резиновой смеси | Норма, кг/см2, не менее | ||||
| ИРП 1347-2 | 40 | 69,7 | 72,7 | 77,8 | 73,3 |
| 7-57-1003 | 25 | 48,6 | 57,4 | 71,3 | 66,8 |
| 7-57-3060 | 30 | 57,2 | 61,4 | 67,2 | 58,6 |
| 7-57-1008 | 25 | 51,7 | 57,8 | 73,1 | 62,8 |
| 7-57-1016 | 25 | 50,1 | 57,0 | 64,1 | 57,8 |
| 7-57-2012 | 25 | 56,4 | 59,4 | 61,3 | 60,4 |
| 7-57-545-81 | 25 | 50,5 | 52,2 | 54,2 | 52,2 |
Характер разрыва во всех испытаниях по резине.
Прочность связи резин 7-51-420 на основе фторкаучука и 7-57-2801 на основе акрилатного каучука с металлом с использованием предлагаемого подслоя как однослойный адгезив составляет (50-55) кгс/см2 и (45-50) кгс/см2 соответственно, при норме 25 кгс/см2.
Проведены промышленные испытания клеевого подслоя в производстве резинометаллических изделий для автомобильной промышленности.
Гомогенизированный путем интенсивного перемешивания клеевой подслой наносился на очищенную и высушенную поверхность стальной арматуры погружением. На прочную и не клейкую пленку, образуемую после сушки в течение 30 мин при температуре (23±5)°С и термостатировании в течение 20 мин при температуре (170±5)°С, после охлаждения, наносился клей КК, который сушился при том же режиме. Режим вулканизации деталей соответствовал режиму вулканизации используемой резиновой смеси. Технических затруднений при нанесении подслоя и клея, а также при вулканизации деталей, не наблюдалось. Результаты промышленных испытаний с использованием известного и предлагаемого подслоев приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| Номер детали | Марка резиновой смеси | Разрушающая нагрузка сцепления резины с металлом, кгс, не менее | ||
| Значение | Результаты испытаний | |||
| Первый слой, известный подслой КП; Второй слой-клей КК | Первый слой - предлагаемый подслой; Второй слой-клей КК | |||
| 2108-1001033-10 | 7-57-1008 | 400 | >800>800>800 | >800; >800; >800 |
| 2108-1001020-10 | 7-57-1008 | 350 | >800>800>800 | >1000; >1000; >1000 |
| 2101-2202120 | 7-57-1016 | 420 | 566-570-512 | 640-608-584 |
| 594-606-608 | 618-602-732 | |||
| 550-590-512 | 653-620-615 | |||
| 2123-2202120 | 7-57-1016 | 525 | 770-708-642 | 810-850-860 |
| 762-634-682 | 980-968-900 | |||
| 990-990-776 | 1010-1005-1000 | |||
| 2110-1001242 | 7-57-1022 | 400 | 820-750-700 | 900-800-850 |
| 2123-100175 | 7-57-2014 | 1000 | 3575; 2350, 3750 | 4000; 3500; 3800 |
| 2110-1005058 | 7-57-9024 | 4000 | 5700; 5150 | 5800; 6000 |
| 2108-2904064 | 7-51-3060 | 350 | >800; >800; >800 | >800; >800; >800 |
| 2121-1001020 | 7-57-1003 | 650 | >800>800>800 | >1000>1000>1000 |
| 2110-2904070 | 7-57-9003 | 50 | 90; 97; 103 | 120; 110; 120 |
| 2112-1001310 | 7-57-1023 | 204 | 640; 680; 700 | 680; 740; 720 |
Как видно из данных таблицы 3, применение водного подслоя придает высокую прочность креплению резин на основе различных каучуков к стальной арматуре.
Проведены испытания также на латунных грибках с резиновой смесью 7-В-14-81(7-57-545-81) с использованием водного подслоя и клея КК. Режим вулканизации (180°С×4 мин). Прочность связи резины с латунью при норме не менее 25 кгс/см2, составила (50,9-54,2) кгс/см2 (характер разрыва по резине).
Промышленные испытания клеевого подслоя для крепления резины марки 5-57-545-81 к латунной арматуре проводились при изготовлении деталей 100-3515225 и 199-3522060. Обработка арматуры, нанесение клеевого подслоя и клеев Хемосил 222 и КК проводились по вышеуказанному способу. Технология изготовления деталей и режим вулканизации соответствовала установленным нормам. При разработке на деталях микроотслоения не наблюдались.
Композиция в качестве клеевого подслоя для крепления резин к металлу при вулканизации или в качестве адгезива для горячего крепления резин на основе фторкаучуков и акрилатных каучуков, включающая 3-аминопропилтриэтоксисилан, диметакриловый эфир триэтиленгликоля, раствор параформа в моноэтаноламине, этиловый спирт, глицерин и дистиллированную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 3-аминопропилтриэтоксисилан | 3,5-5,5 |
| диметакриловый эфир триэтиленгликоля | 2,5-4,5 |
| параформ | 0,2-0,4 |
| моноэтаноламин | 0,2-0,4 |
| глицерин | 0,2-0,4 |
| спирт этиловый | 3,5-5,5 |
| вода дистиллированная | остальное |
