Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений
Владельцы патента RU 2326902:
Открытое акционерное общество "Ярославский шиноремонтный завод" (ОАО "ЯШРЗ") (RU)
Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к резиновым смесям для изготовления морозостойких железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений. Резиновая смесь включает, мас.ч.: каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%. - 60-70, каучук синтетический цис-1,4-полиизопреновый - 5-10, дивиниловый каучук с содержанием звеньев цис-1,4 от 87 до 95% - 5-10, бутадиен-стирольный каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% - 15-30, вулканизующую группу, состоящую из серы - 0,5-1,0, тетраметилтиурамдисульфида - 0,5-1,0, N,N'-дитиодиморфолина-1-2, стеариновой кислоты - 0,9-1,5 и оксида цинка 4-5, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин - 1-2, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин-1-2, нефтяной битум - 4-5, каолин - 20-40, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г - 30-50 и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния 20-25. Технический результат состоит в повышении жесткости, коэффициента трения и увеличении ресурса работоспособности. 3 табл.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок на основе изопренового и бутадиен-стирольных каучуков.
Известна резиновая композиция для подрельсовых прокладок по патенту № SU 1419995 (дата подачи заявки 1966.11.06, основной индекс МПК C08L 9/00) на основе смеси изопренового и бутадиен-стирольного каучуков, включающая следующие компоненты при их соотношении, мас.ч.:
| Бутадиен-стирольный каучук | 75,0 |
| Изопреновый каучук | 25,0 |
| Сера | 1,2-2,0 |
| Окись цинка | 3,8-4,5 |
| N-Циклогексил-2-бенз- | |
| тиазолилсульфенамид | 1,4-1,6 |
| N,N'-Дифенилгуанидин | 0,5-0,7 |
| Синтетические жирные кислоты | |
| Фракции С17-С20 | 2,2-2,8 |
| Каолин | 38,0-42,0 |
| Технический углерод | 58,0-62,0 |
| Резиновая крошка с размером частиц до | |
| 1 мм | 10,0-15,0 |
| Канифоль | 2,8-3,2 |
| Нефтяной битум | 4,5-5,5 |
| Воск | 1.8-2,2 |
| Фенил-β-нафтиламин | 0,8-1,2 |
| N-Фенил-N'-изопропил- | |
| n-фенилендиамин | 0,8-1,2 |
| Смесь гексахлорпараксилола с | |
| парафиновым углеводородом в массовом | |
| соотношении 80:20 | 0,8-1,2 |
| N-Нитрозодифениламин | 0,4-0,6 |
Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту, имеют низкую твердость и как следствие этого - недостаточный ресурс работоспособности подрельсовых прокладок.
Известна резиновая смесь для нашпальных прокладок по патенту № SU 1692993 (дата подачи заявки 1988.12.26, основной класс МПК C08L 9/00).
Указанная смесь включает изопреновый и бутадиен-стирольный каучуки, вулканизующию группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N,N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С17-С20; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; каолин; технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м2/г, нефтяной битум, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс.ч.:
| Бутадиен-стирольный каучук | |
| с содержанием стирола 22-25 мас.% | 60,0 |
| Изопреновый каучук | 40,0 |
| Сера | 0,8-1,2 |
| Окись цинка | 4,5-5,5 |
| N-циклогексил-2-бенз-тиазолилсульфенамид | 1,5-2,0 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 0,8-1,2 |
| Синтетические жирные кислоты фракции C17-C20 | 0,8-1,2 |
| Расплав w,w'-гексахлорпараксилола в защищенном воске | |
| при их массовом соотношении (80-85):(15-20) | 0,8-1,2 |
| Каолин | 38,0-44,0 |
| Технический углерод с удельной | |
| геометрической поверхностью 45-60 м2/г | 32,0-40,0 |
| Нефтяной битум | 4,5-5,5 |
| Фенил-β-нафтиламин | 0,8-1,2 |
| N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин | 0,8-1,2 |
Данная резиновая смесь обеспечивает работоспособность прокладок до 1000 млн т.
Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту заявляемой резиновой смеси является резиновая смесь по патенту 2004137570/04 (дата подачи заявки 22.12.2004 г. С08L 9/00) для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%., каучук синтетический ЦИС 1-полиизопреновый и дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N',N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С17-С20; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; нефтяной битум, каолин, технический углерод, вазелиновое масло и полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинон при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:
| Синтетический каучук ЦИС-1, полиизопреновый | 30,0-49,0 |
| Каучук бутадиен-стирольный | |
| с содержанием стирола 22-25 мас.% | 21,0-57,0 |
| Каучук дивиниловый с содержанием звеньев | |
| ЦИС-1,4 87-95% (СКД) | 5,0-30,0 |
| Сера | 0,5-1,0 |
| Оксид цинка | 4,0-5,0 |
| N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида | |
| (Сульфенамид «Ц») | 1,0-2,0 |
| Синтетические жирные кислоты фракции С17-С20, | 0,9-1,5 |
| Нефтяной битум | 4,0-5,0 |
| Полимеризованный 2,2,4-триметил- | |
| 1,2-дигидрохинолин (ацетонанил) | 1,0-2,0 |
| N,N'-дитиодиморфолина (дитиоморфолин) | 1,0-2,0 |
| N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамина (диафен ФП) | 1,0-2,0 |
| Расплав w,w'-гексахлорпараксилола | |
| в защитном воске при их массовом соотношении | |
| соответственно 80-85:15-20 (гексол) | 1,0-2,0 |
| Каолин | 20,0-40,0 |
| Вазелиновое масло | 1,0-2,0 |
| Технический углерод с удельной | |
| геометрической поверхностью 45-60 м2/г | 30,0-50,0 |
Прокладки-амморизаторы, полученные из данной резиновой смеси обладают высокой морозостойкостью, но недостаточным ресурсом работоспособности. Кроме того, в результате низкого коэффициента трения, каким обладают вулканизаты, полученные на основе данной резиновой смеси, прокладки-аммортизаторы в ходе эксплуатации неплотно прилегают к рельсовому пути, сбиваются и выходят из стоя раньше положенного срока.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке резиновой смеси для подрельсовых и нашпальных прокладок с улучшенными физико-механическими характеристиками, которые повысят эксплуатационные свойства прокладки, ее износостойкость и срок службы.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении жесткости, коэффициента трения и увеличении ресурса работоспособности вулканизатов, полученных из резиновой смеси.
Поставленная задача решается, а технический результат, на достижение которого направлено изобретение, обеспечивается тем, что резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук синтетический ЦИС 1,4-полиизопреновый, дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и технический углерод, смесь дополнительно содержит каучук бутадиен-стирольный, каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, а в качестве технического углерода технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:
| Каучук бутадиен-стирольный | |
| с содержанием стирола 22-25 мас.% | |
| (СКСМ-30 АРКМ-15) | 60,0-70,0 |
| Каучук дивиниловый с содержанием звеньев | |
| ЦИС-1,4 87-95% (СКД) | 5,0-10,0 |
| Каучук бутадиен-стирольный с содержанием связанного стирола и | |
| альфа-метилстирола от 58-68% (БСК-1904) | 15,0-30,0 |
| Синтетический каучук ЦИС-1,4 полиизопреновый (СКИ-3) | 5,0-10,0 |
| Сера | 0,5-1,0 |
| Оксид цинка (цинковые белила) | 4,0-5,0 |
| Тетраметилтиурамдисульфид (Тиурам-Д) | 0,5-1,0 |
| N,N'-дитиодиморфолин (дитиоморфолин) | 1,0-2,0 |
| Стеариновая кислота (стеарин) | 0,9-1,5 |
| N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин (диафен ФП) | 1,0-2,0 |
| Полимеризованный 2,2,4-триметил- | |
| 1,2-дигидрохинолин (ацетонанил) | 1,0-2,0 |
| Нефтяной битум | 4,0-5,0 |
| Каолин | 20,0-40,0 |
| Технический углерод с удельной | |
| геометрической поверхностью 20-26 м2/г (П-701) | 30,0-50,0 |
| Тонкодисперсный осажденный | |
| диоксид кремния (Росил-175) | 20,0-25,0 |
Существенность отличительных признаков формулы объясняется:
| введением каучука бутадиен-стирольного с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% | |
| (БСК-1904) | 15,0-30,0 мас.ч |
| введением тонкодисперсного осажденного | |
| диоксида кремния (Росил-175) | 20,0-25,0 мас.ч |
| введением технического углерода с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г | 30,0-50,0 мас.ч |
Сущность изобретения и его осуществимость иллюстрируется примерами выполнения, приведенными в таблице 1.
| Таблица 1. Примеры конкретного выполнения резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов. | ||||
| Наименование ингредиентов | Содержание компонентов, мас.ч | |||
| Ближайший аналог | Заявляемая резиновая смесь | |||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1. СКИ-3 | 49,0 | 10,0 | 10,0 | 5,0 |
| 2. СКС-30 АРКМ15 | 21,0 | 70,0 | 60,0 | 60,0 |
| 3. СКД | 30 | 5,0 | 10,0 | 5,0 |
| 4. БСК-1904 | - | 15 | 20 | 30,0 |
| 5. Сера | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 6. Цинковые белила | 4,9 | 4,9 | 4,9 | 4,9 |
| 7. Сульфенамид «Ц» | 1,7 | - | - | - |
| 8. Тиурам-Д | - | 1,7 | 1,7 | 1,7 |
| 9. Стеарин | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 10. Битум нефтяной | 4,9 | 4,9 | 4,9 | 4,9 |
| 11. Диафен ФП | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,2 |
| 12. Ацетонанил | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,4 |
| 13. Вазелиновое масло | 1,2 | - | - | - |
| 14. Дитиоморфолин | 1,4 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| 15. Гексол | 1,0 | - | - | - |
| 16. Каолин | 27,0 | 27,2 | 27,0 | 30,0 |
| 17. Техуглерод | 43,5 | 50,0 | 43,5 | 35,0 |
| 18 Росил-175 | - | 20 | 23 | 25 |
Смесь готовят в резиносмесителе PC-71 по известной технологии.
| Таблица 2. Последовательность ввода ингредиентов | ||
| Последовательность ввода ингредиентов и наименование операции | Начало операции с момента загрузки | Продолжительность операции |
| Роспуск бутадиен-стирольных каучуков, синтетического цис-1,4- | ||
| полиизопренового каучука и бутадиенового каучука | 0 | 30'' |
| Введение: оксид цинка, Тиурам-Д, стеарин | 30'' | 30'' |
| Смешение ингредиентов | 1' | 1' |
| Введение: ацетонанил, диафен ФП, дитиоформалин, | 2' | 30'' |
| Введение: коолин, битум нефтяной, | 2'30'' | 30'' |
| Введение: технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г, Росил-175 | 3' | 30'' |
| Смешение давлением | 3'30'' | 1'30'' |
| Выгрузка | 5' | 30'' |
| Ввод серы на вальцах и перемешивание | 5'30'' | 2'30'' |
| Снятие резиновой смеси с вальцев: | ||
| начало среза | 8' | 2' |
| окончание среза | 10' | |
| Общее время смешения | 10' |
| Таблица 3 Результаты испытаний вулканизатов на основе резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов | |||||
| Показатели | По ТУ на изделие | Ближайший аналог | Вулканизат по предлагаемому изобретению | ||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 1. Условная прочность при растяжении, МПа, не менее | 12,0 | 16,0 | 12,0 | 12,6 | 11,8 |
| 2. Относительное удлинение, %, не менее | 250 | 340 | 260 | 300 | 320 |
| 3. Твердость по Шору, усл.ед. в пределах | 60-75 | 70 | 91 | 90 | 90 |
| 4. Температурный предел хрупкости, °С, не выше | -45 | -60 | -63 | -62 | -62 |
| 5. Удельное объемное сопротивление, Ом·см, не менее | 1·109 | 1·109 | 2·1010 | 2·1010 | 2·1010 |
| 6. Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе после старения в воздухе (100±1)°С в течение 24±5 ч в пределах | |||||
| -35-0 | -27 | -30 | -30 | -31 | |
| 7. Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°С в течение 24 ч, не более | 35 | 32 | 36 | 34 | 37 |
| 8. Эластичность по отскоку, %, не менее | 30 | 42 | 35 | 35 | 35 |
| 9. Истираемость, м3/ТДж, не более | 140 | 90 | 85 | 85 | 85 |
| 10. Ресурс работоспособности, млн т. пропущенного груза | 400 | 1000 | 1100 | 1100 | 1100 |
| 11. Коэффициент трения подошва рельса - прокладка | - | 0,55 | 0,65 | 0,65 | 0,65 |
Как видно из таблицы 3, вулканизаты по предлагаемому изобретению имеют высокую твердость, повышенную работоспособность, хороший коэффициент трения и морозостойкость на уровне наиболее близкого аналога. При этом сохраняется уровень значений других показателей вулканизатов, достигнутых аналогичными решениями. Вулканизат резиновой смеси №2 имеет оптимальный комплекс физико-механических показателей.
Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук синтетический ЦИС 1,4-полиизопреновый, дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и технический углерод, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит, каучук бутадиен-стирольный каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, а в качестве технического углерода - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:
| каучук бутадиен-стирольный | |
| с содержанием стирола 22-25 мас.% | 60-70 |
| каучук дивиниловый с содержанием звеньев | |
| цис-1,4 87-95% | 5-10 |
| каучук бутадиен-стирольный с содержанием связанного стирола и | |
| альфа-метилстирола от 58-68% | 15-30 |
| синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновый | 5-10 |
| сера | 0,5-1,0 |
| оксид цинка | 4,0-5,0 |
| тетраметилтиурамдисульфид | 0,5-1,0 |
| N,N'-дитиодиморфолин | 1,0-2,0 |
| стеариновая кислота | 0,9-1,5 |
| N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин | 1,0-2,0 |
| полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин | 1,0-2,0 |
| нефтяной битум | 4,0-5,0 |
| каолин | 20,0-40,0 |
| технический углерод с удельной | |
| геометрической поверхностью 20-26 м2/г | 30,0-50,0 |
| тонкодисперсный осажденный диоксид кремния | 20,0-25,0 |
