Резиновая смесь для изготовления шумопоглощающих покрытий
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве акустических материалов для снижения шумовых уровней акустических полей защищаемого объекта, находящегося под водой, в частности для объектов судостроения. Резиновая смесь для изготовления шумопоглощающих покрытий на основе бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30АРК включает, мас.ч.: серу - 2,8-3,2, тиазол 2МБС - 1,8-2,2, гуанид Ф - 0,5-1,5, оксид цинка - 3,0, стеариновую кислоту - 1,0-1,5, нафтам-2 - 1,0, канифоль - 1,0-1,5, технический углерод П514 - 20,0-25,0, технический углерод N220 - 40,0-45,0, корундовые микросферы HCM-L - 3,0-5,0, СЭВА 11808-3400 - 10,0-15,0, транс-полинорборнен - 20,0-30,0, дибутилфталат - 5,0-10,0, масло индустриальное И-12А - 25,0-30,0, гепсол ХПК - 1,0-1,5, N-нитрозодифениламин - 1,0. Изобретение обеспечивает улучшение технологических свойств при формовании полимерного материала для изготовления акустических пластин с улучшенными гидроакустическими показателями и улучшение динамических характеристик. 1 табл.
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве акустических материалов, применение которых обеспечивает снижение шумовых уровней акустических полей защищаемого объекта, находящегося под водой на определенной глубине при воздействии гидравлического давления, в частности для объектов судостроения.
Резиновая смесь для изготовления шумопоглощающих покрытий на основе синтетического бутадиен-метилстирольного каучука марки СКМС-30АРК и сополимера этилена и винилацетата (СЭВА 11808-3400), включает вулканизующие компоненты: серу, тиазол 2МБС (2,2'-дибензтиазолилдисульфид), гуанид Ф (дифенилгуанидин), оксид цинка, стеариновую кислоту; противостаритель: нафтам-2; наполнители: технический углерод П514, технический углерод N220, корундовые микросферы HCM-L, транс-полинорборнен; пластификаторы: дибутилфталат, масло индустриальное И-12А; технологические добавки: гепсол ХПК, канифоль; антискорчинг: N-нитрозодифениламин.
Уровень данной техники характеризует резиновая смесь для изготовления акустического слоя покрытия описанная в патенте на изобретение (RU 2258718 С1, C08L 9/00, А43В 13/38, 2005 г.), включающая следующие компоненты, мас. ч.: цис-изопреновый каучук СКИ-3 - 100, вулканизующую группу содержащую тиурам - 1,5-2,0, альтакс - 1,5-2,0, каптакс - 1,2-1,5, противостаритель Нафтам-2 - 1,2-1,5, оксид цинка - 10-12, наполнитель технический углерод Т 900 - 12-20, стеариновую кислоту - 1,5-2,0.
Недостатком резиновой смеси является достаточно низкий противогидролокационный эффект, не удовлетворяющий требованиям потребителя.
Наиболее близкой по технической сущности (прототип) является охарактеризованная в патенте на изобретение (RU 2615378 C1, C08L 15/02, В29С 33/40, B29L 31/38, 2017 г.) резиновая смесь для изготовления акустических покрытий, включающая следующие компоненты, мас. ч.: эпихлоргидриновый каучук - 70,0-80,0, пропилен-оксидный каучук - 20,0-30,0, серу - 2,0-3,0, тиурам Д - 2,0-3,0, каптакс - 0,5-1,5, оксид цинка - 3,0-5,0, стеариновую кислоту - 1,0-1,5, техуглерод N 220 - 30,0-35,0, дибутилфталат - 3,0-5,0, масло индустриальное И-12А - 25,0-35,0, сорбитан моностеарат - 1,0-2,0, транс-полинорборнен - 20,0-25,0.
Недостатком данной резиновой смеси является склонность к подвулканизации в процессе переработки на каландре, при изготовлении заготовок для формования изделий, низкие показатели динамического модуля упругости (Е) и коэффициента механических потерь (tgd).
Задачей данного изобретения является разработка рецептуры на доступном сырье с высокими звукоизоляционными показателями на заданных диапазонах частот, гидравлическом перепаде давления и эффективным коэффициентом отражения.
Технический результат - создание полимерного материала на основе бутадиен-метилстирольного каучука, с повышенными показателями динамический модуля упругости (Е), коэффициента механических потерь (tgd), а также показателя звукоизоляции, для изготовления шумопоглощающих покрытий.
Поставленная задача достигается методом подбора определенных каучуков и ингредиентов направленного действия в оптимальном соотношении, мас. ч.:
| 1. Бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30АРК | 100,0 |
| 2. Сера | 2,8-3,2 |
| 3. Тиазол 2МБС | 1,8-2,2 |
| 4. Гуанид Ф | 0,5-1,5 |
| 5. Оксид цинка | 3,0 |
| 6 Стеариновая кислота | 1,0-1,5 |
| 7. Нафтам-2 | 1,0 |
| 8. Канифоль | 1,0-1,5 |
| 9. Технический углерод П 514 | 20,0-25,0 |
| 10. Технический углерод N 220 | 40,0-45,0 |
| 11. Корундовые микросферы HCM-L | 3,0-5,0 |
| 12. СЭВА 11808-3400 | 10,0-15,0 |
| 13. Транс-полинорборнен | 20,0-30,0 |
| 14. Дибутилфталат | 5,0-10,0 |
| 15. Масло индустриальное И-12А | 25,0-30,0 |
| 16. Гепсол ХПК | 1,0-1,5 |
| 17. N-нитрозодифениламин | 1,0 |
Новым в изобретении является не использованное ранее сочетание известных ингредиентов, применяемых в аналогичном количественном соотношении и не использование ранее в рецептурах резиновых смесей корундовых микросфер HCM-L, полимера СЭВА 11808-3400, гепсола ХПК.
Полые корундовые микросферы HCM-L - использованы в качестве наполнителя резиновой смеси, повышающие износостойкость материала, состоят из тета и альфа оксида алюминия (Al2O3) и имеют химическую чистоту 99,6%, размер сферических частиц от 5 до 180 мкм.
СЭВА-11808-3400 - сополимер этилена и винилацетата, представляет собой высокомолекулярное соединение, относящееся к полиолефинам, содержание винилацетата составляет - 21-30 мас. %, отличается хорошей совместимостью с различными компонентами, а наличие в составе винилацетата увеличивает прочность и эластичность изделия, делает его более долговечным и устойчивым к атмосферным воздействиям.
Гепсол ХПК - на основе гексахлорпараксилола и хлорированного парафина, используется в качестве многофункционального модификатора резиновой смеси, активатора вулканизации, а также термо- и теплостойкости серных вулканизирующих систем, вызывающего структурирование каучука с образованием С-С связей, путем акцептирования аллильного водорода от молекулы каучука.
Совокупное сочетание известных ингредиентов с ранее неиспользованными ингредиентами в резиновых смесях аналогичного назначения, позволяет получить необходимый технический эффект: улучшение технологичности резиновой смеси при каландровании и формовании изделий, а также повышение гидроакустических показателей в заданном диапазоне частот. Технологическая последовательность процесса комбинации ингредиентов позволяет улучшить перерабатываемость и обеспечить лучший баланс упруго-прочностных свойств вулканизатов. В связи с разной степенью насыщенности подобранных полимеров, выбран вулканизующий комплекс, обеспечивающий совулканизацию полимеров с образованием равномерной вулканизационной сетки по всему объему габаритного изделия.
По мнению заявителей данная резиновая смесь неизвестна и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».
Так как заявленная совокупность существенных признаков проявляет новые свойства, позволяющие получить изменение количественной меры результата, а именно снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта, находящегося в воде при воздействии гидравлического давления, по сравнению с известной резиновой смесью, то можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательный уровень».
Резиновую смесь изготовили в лабораторных условиях методом смешивания каучуковой основы со всеми ингредиентами на смесительных вальцах ЛБ 320/150/150. В производственных условиях - в резиносмесителе «Intermix SKI-50L». Температуру валков при смешении выдерживали в пределах 60-70°С, а в смесительной камере резиносмесителя - 90-100°С.
Технология изготовления резиновой смеси на смесительных вальцах ЛБ 320/150/150:
1. Роспуск и пластикация бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30АРК с корундовыми микросферами HCM-L и гепсолом ХПК - 5 мин.;
2. Ввод и смешивание СЭВА-11808-3400, транс-полинорборнена с дибутилфталатом и маслом индустриальным И-12А - 5 мин.;
3. Ввод и смешивание тиазола 2МБС, гуанида Ф, оксида цинка, N-нитрозодифениламина, стеариновой кислоты, нафтама-2, канифоли, технического углерода N 220 - 10 мин.;
4. Ввод и смешивание остального технического углерода N 220, технического углерода П 514 - 15 мин.;
5. Ввод и смешивание серы - 5 мин.;
6. Срез смеси с валков.
Заявленную резиновую смесь изготавливают из следующих материалов:
| - Бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30АРК | (ГОСТ 15627-79); |
| - Сера | (ГОСТ 127.2-93); |
| - Тиазол 2 МБС | (ГОСТ 739-94); |
| - Гуанид Ф | (ГОСТ 40-80); |
| - Оксид цинка | (ГОСТ 202-84); |
| - Стеариновая кислота | (ГОСТ 6484-96); |
| - Нафтам-2 | (ГОСТ 39-79); |
| - Канифоль сосновая | (ГОСТ 21285-75;) |
| - Технический углерод П 514 | (ГОСТ 7885-86); |
| - Технический углерод N 220 | (ГОСТ 7885-86); |
| - Корундовые микросферы HCM-L | (ТУ 3988-002-30693519-2015); |
| - Транс-полинорборнен | (Компания "Astron Industriebeteiligungs Gmbh", Австрия); |
| - СЭВА 11808-3400 | (ТУ 6-05-1636-97); |
| - Дибутилфталат | (ГОСТ 8728-98); |
| - Масло индустриальное И-12А | (ГОСТ 20799-88); |
| - Гепсол ХПК | (ТУ 6-01-81-97); |
| - N-нитрозадифениламин | (ТУ 6-14-907-88). |
В составе предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемых различными отечественными производителями и иностранными фирмами.
Варианты исследованных составов резиновых смесей приведены в табл. 1.
Показатели звукоизоляции эффективности по отражению звука определены в условных единицах по специальной методике с использованием гидроакустической измерительной трубы, включающий в себя гидроакустический волновод, заполненный водой, на конце которого размещена загрузочная камера, сообщенная с источником сжатого воздуха. В волноводе размещается испытуемый образец и приемоизлучательная система. Для имитации нагрузки образцов акустическим сопротивлением водной среды в замкнутом объеме гидроакустической трубы, находящейся под давлением (при измерении эффективности по отражению звука), а также с целью создания в волноводе режима бегущей звуковой волны (при измерении звукоизоляции), на верхнем конце столба воды установлен поглотитель звуковой энергии, выполненный из резиноподобного материала.
Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что новая рецептура резиновой смеси в сочетании с известными и ранее неиспользованными ингредиентами имеет лучшие результаты по всем основным показателями, а с учетом проведения экспериментальных опытных работ обеспечивает существенное снижение уровней первичной и вторичной акустических полей защищаемого объекта.
Резиновая смесь для изготовления шумопоглощающих покрытий, характеризующаяся тем, что включает бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30АРК, серу, тиазол 2МБС, гуанид Ф, оксид цинка, стеариновую кислоту, нафтам-2, канифоль, технический углерод П514, технический углерод N220, корундовые микросферы HCM-L, СЭВА 11808-3400 - сополимер этилена и винилацетата с содержанием винилацетата 21-30 мас.%, транс-полинорборнен, дибутилфталат, масло индустриальное И-12А, гепсол ХПК на основе гексахлорпараксилола и хлорированного парафина, N-нитрозодифениламин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30АРК | 100,0 |
| сера | 2,8-3,2 |
| тиазол 2МБС | 1,8-2,2 |
| гуанид Ф | 0,5-1,5 |
| оксид цинка | 3,0 |
| стеариновая кислота | 1,0-1,5 |
| нафтам-2 | 1,0 |
| канифоль | 1,0-1,5 |
| технический углерод П514 | 20,0-25,0 |
| технический углерод N220 | 40,0-45,0 |
| корундовые микросферы HCM-L | 3,0-5,0 |
| СЭВА 11808-3400 - сополимер этилена и винилацетата | |
| с содержанием винилацетата 21-30 мас.% | 10,0-15,0 |
| транс-полинорборнен | 20,0-30,0 |
| дибутилфталат | 5,0-10,0 |
| масло индустриальное И-12А | 25,0-30 |
| гепсол ХПК на основе гексахлорпараксилола и | |
| хлорированного парафина | 0,5-1,0 |
| N-нитрозодифениламин | 1,0 |
