Клейова композиція для ремонту гумотканинних виробів і спосіб її одержання

Винаходи відносяться до клейових складів, конкретно, до клейових композицій холодного стверджування, які застосовують для ремонту гумотканевих виробів, а також технології їхнього одержання і може бути використано в гумовій, автомобільній і легкій галузях промисловості, а також у хімічному машинобудуванні. Заявляється група різнооб'єктних винаходів, зв'язаних єдиним винахідницьким задумом, одне з яких призначено для здійснення іншого. Головним (основним) об'єктом групи, що заявляється, є клейова композиція, на одержання якої спрямований спосіб. Відома клейова композиція, що включає суміш ізопренового і натурального каучуків, птретбутилфенолформальдегідну смолу (Авт.св. СРСР №681894, 5, С 09 J 109/00, Бюл. №29, 1995). Однак вона не забезпечує достатню міцність клейового з'єднання. Відома клейова композиція, що містить п-третбутилфенолформальдегідну смолу і вуглець технічний (Пат RU №2016039, 7, С 09 J 109/02, Бюл.№13, 1994). Однак дана клейова композиція, внаслідок слабкої вулканізації клейової плівки, має знижену довговічність клейових з'єднань. Відома клейова композиція, що містить п-третбутилфенолформальдегідну смолу, оксид кремнію і каніфоль (Авт.св. СРСР №1684304, 5, С 09 J 111/00, Бюл.№38, 1991). Однак вона не забезпечує достатньої контактної міцності склейок. Найбільш близькою по технічній сутності до заявляємої клейової композиції є клейова композиція для склеювання і ремонту гумо-текстильных матеріалів, що включає натуральний каучук, сірку, палену магнезію, альдоль- a -нафтіламін, поліетилентерефталат, модифікований триметилпропаном, пентаеритритом чи гліцерином, нефрас (Авт.св. СРСР №1792955, 5, С 09 J 107/00, 167/02, Бюл.№5, 1993). Однак дана клейова композиція має низьку життєздатність і її клейова плівка має невисоку міцність і швидко втрачає клейкість після висихання. Найбільш близьким по технічній сутності способу, що заявляється, є спосіб одержання клею шляхом постадійної пластикації каучук у, спочатку на протязі 10÷20хв., наступним продовженням пластикації з адгезійною добавкою, потім грануляція пластикованої суміші і розчинення в розчиннику (Авт.св. СРСР №1819904, 5, С 09 J 115/02, С 08 J 3/205, Бюл.№21, 1993). Однак даний спосіб одержання клейової композиції не забезпечує достатню в'язкість клейової композиції та її життєздатність . В основу першого з групи винаходів поставлена задача удосконалення складу клейової композиції, що забезпечує підвищення міцності, довговічності і зниження токсичності. В основу др угого з гр упи винаходів поставлена задача удосконалення технології одержання клейової композиції, що забезпечує зниження часу п одержання та в'язкості, підвищення життєздатності. Перша поставлена задача зважується тим, що клейова композиція, що включає натуральний каучук, активатор вулканізації і розчинник, відповідно до винаходу, містить прискорювач вулканізації, адгезійну добавку і наповнювач, при цьому як активатор холодної вулканізації - оксид магнію, як розчинник вона додатково містить гексан, як прискорювач вулканізації -ди(2-бензтіазоліл)-дисульфід і N,N'дифенілгуанідин, у якості адгезійної добавки - п-третбутилфенолформальдегідну смолу і каніфоль соснову, у якості наповнювача - оксид кремнію і вуглець технічний при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: Натуральний каучук 100,0 Ди(2-бензтіазоліл)-дисульфід 0,5÷1,5 N,N'-Дифенілгуанідин 1,0÷3,0 п-Третбутилфенолформальдегідна смола 3,0÷10,0 Каніфоль соснова 2,0÷5,0 Оксид магнію 5,0÷15,0 Оксид кремнію 1,0÷5,0 Вуглець те хнічний 0,5÷1,5 Гексан 300,0÷350,0 Нефрас 30,0÷70,0; а також те, що п-третоутилфенолформальдегідна смола і каніфоль соснова узяті при співвідношенні (1,5÷2,5): 1. Друга поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання клейової композиції шляхом постадійної пластикації каучук у, спочатку на протязі 10÷20хв., наступним продовженням пластикації з адгезійною добавкою, потім грануляція пластикованої суміші і розчинення в розчиннику, відповідно до винаходу, пластикацію натурального каучуку здійснюють при 80÷100°С, після чого пластикацію продовжують з послідовним уведенням прискорювача вулканізації при тій же температурі на протязі 1÷3хв., введенням активатора вулканізації при тій же температурі на протязі 1÷5хв., введенням адгезійної добавки при тій же температурі на протязі того ж часу, уведенням наповнювача при тій же температурі на протязі 1÷3хв., потім пластиковану суміш гранулюють при 20÷30°С з наступним розчиненням у розчиннику при тій же температурі. За наявними в авторів відомостями, сукупність ознак, які заявляються та характеризують сутність винаходів, невідома з рівня техніки. Отже, винаходи що заявляються відповідають критерію “новизна”. Загальними ознаками першого винаходу, що збігаються зі своїм прототипом, є наявність натурального каучуку, активатора вулканізації і розчинника (термінологія дана в узагальнених категоріях родового характеру). Загальними ознаками другого винаходу, що збігаються зі своїм прототипом, є постадійна пластикація каучука, спочатку на протязі 10÷20хв., продовження пластикації з адгезійною добавкою, потім грануляція пластикованої суміші і розчинення в розчиннику (термінологія дана в узагальненнях). Доцільність відмітних ознак першого винаходу обумовлена наступними обставинами: натуральний каучук є носієм усіх компонентів, вхідних у клейову композицію, окрім розчинника, еластифікатором клейової плівки, на відміну від синтетичних каучуків він володіє самою високою клейкістю; його кількість є розрахунковою базою для підбора кількості інших компонентів клейової композиції; доцільність введення в клейову композицію прискорювачів холодної вулканізації (ди(2-бензтіазоліл)дисульфіду і N,N'-дифенілгуанідина) обумовлена прискоренням процесу зшивання клейової композиції з ремонтуємим матеріалом, вони застосовуються спільно, оскільки доповнюють один одного; менше ніж 0,5 і 1,0мас.ч. відповідно не доцільне через низьку ефективність зшивання, вище, ніж 1,5 і 3,0мас.ч. відповідно не доцільне через зниження ефекту клейкості за рахунок формування більш зшитої та жорсткої клейової плівки; введення в клейову композицію адгезійної добавки (п-третбутилфенолформальдегідної смоли і каніфолі соснової) призводить до поліпшення поверхневої взаємодії клейової композиції з ремонтуємим матеріалом у момент стикування; менше ніж 3,0 і 2,0мас.ч. відповідно не доцільне через малу адгезійну взаємодію клейової композиції з ремонтуємим матеріалом, а більш ніж 10,0 і 5,0мас.ч. відповідно негативно позначається на еластичності плівки клейової композиції; наповнювач (оксид кремнію і вуглець те хнічний) вводиться в клейову композицію для підвищення її стабільності і сталості властивостей. Менше зазначених кількостей буде відсутній ефект підвищення когезійної міцності клейової плівки, більше 5,0 і 15,0мас.ч. відповідно негативно позначається на міцності плівки клейової композиції, тобто формується жорстка плівка; оксид магнію як активатор холодної вулканізації застосовується унаслідок своєї хімічної чистоти; менше ніж 5,0мас.ч. процес зшивання клейової композиції з ремонтуємим матеріалом сповільнюється, а вище чим 15,0мас.ч. не впливає на міцність плівки клейової композиції; використання гексану як додаткового розчинника поліпшує розчинність натурального каучуку і властивості нефраса - зменшує час відкритої витримки клейової композиції на ремонтуємому матеріалі; менше 300,0мас.ч. гексана погіршує в'язкість клейової композиції, а більш 350,0мас.ч. негативно впливає на міцність між клейовою композицією і ремонтуємим матеріалом. Менше ніж 30,0мас.ч. нефраса не дає рівномірну швидкість випару розчинника з клейової плівки, а більш 70,0мас.ч. знижує міцність останньої унаслідок високого залишкового змісту розчинників у ній. Співвідношення п-третбутилфенолформальдегідної смоли і каніфолі соснової (1,5÷2,5):1 дозволяє розширити температурний діапазон експлуатації з'єднання клейової композиції з ремонтуємим матеріалом. Доцільність відмітних ознак другого винаходу обумовлена: пластикацію натурального каучука здійснюють при 80÷100°С на протязі 10÷20хв. для одержання пластиката з оптимальною молекулярною масою, що забезпечить необхідну в'язкість клейового розчину; пластикацію з послідовним уведенням прискорювача вулканізації при тій же температурі па протязі 1÷3хв. продовжують для рівномірного розподілу останнього в матриці каучука; введення активатора вулканізації при тій же температурі на протязі 1÷5хв. обумовлено виключенням процесу підвулканізації і рівномірним розподілом активатора в матриці каучука; введення адгезійної добавки при тій же температурі на протязі того ж часу обумовлено кращим розподілом при даному діапазоні температур змішування; уведення наповнювача при тій же температурі на протязі 1÷3хв. обумовлено необхідністю досягнення повного розподілу його в матриці каучука; грануляція пластикованої суміші при 20÷30°С необхідна для запобігання залипанню суміші на грануляторі; наступне розчинення в розчиннику при тій же температурі обумовлено оптимальною температурою розчинення суміші на основі натурального каучуку в суміші розчинників гексана і нефраса. Сутність винаходів, що заявляються, не випливають явно з відомого авторам рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомі рішення, не забезпечують досягнення нових властивостей і лише наявність перерахованих вище відмітних ознак клейової композиції і способу її одержання забезпечують досягнення нової, більш високої технічної якості. Отже, винаходи що заявляються відповідають критерію “винахідницький рівень”. Винаходи здійснюються шляхом одержання клейової композиції наступного складу, мас. ч.: Натуральний каучук 100,0 Ди(2-бензтіазоліл)-дисульфід 0,5÷1,5 N,N'-Дифенілгуанідин 1,0÷3,0 п-Третбутилфенолформальдегідна смола 3,0÷10,0 Каніфоль соснова 2,0÷5,0 Оксид магнію 5,0÷15,0 Оксид кремнію 1,0÷5,0 Вуглець те хнічний 0,5÷1,5 Гексан 300,0÷350,0 Нефрас 30,0÷70,0; у якості натурального каучуку використовують натуральний каучук марки RSS-1 (ISO 2000-76), у якості прискорювача вулканізації - ди(2-бензтіазоліл)-дисульфід (ГОСТ 7087-75) і N,N'-дифенілгуанідин (ТУ 6-14996-76), у якості адгезійної добавки - п-третбутилфенолформальдегідну смолу марки 101К (ТУ 6-10-126180) і каніфоль соснову (ГОСТ 19113-73), у якості активатора вулканізації - оксид магнію (ГОСТ 844-79), у якості наповнювача - оксид кремнію мелкодисперсний марки Аеросил А-175 (ГОСТ 18307-78) і вуглець технічний марки П-803 (ГОСТ 7885-86), у якості розчинників гексан (ТУ 6-09-3375-78) і нефрас марки С 50/170 (ГОСТ 8505-80); запропонованим способом: у лабораторному гумозмішувачі 4,5-20/140 (n=30об./хв.) пластикують натуральний каучук при 80÷100°С на протязі 10÷20хв., після чого пластикацію продовжують з послідовним уведенням прискорювачів вулканізації при тій же температурі на протязі 1÷3хв., введенням активатора вулканізації при тій же температурі на протязі 1÷5хв., введенням адгезійної добавки при тій же температурі па протязі того ж часу, уведенням наповнювача при тій же температурі на протязі 1÷3хв., потім пластиковану суміш гранулюють у МЧХ-90 при 20÷30°С. Отримані гранули розчиняють у розчиннику при тій же температурі в змішувачі (V=3л) з Z-образними лопатами. Міцність клейового з'єднання оцінювали при розшаруванні (ГОСТ 2199-78) модельних гумотканевих зразків (тканина ТК-200), а також клейового з'єднання при зрушенні (ГОСТ 22307-77) зразків із безкамерних шин 175/70R13, які мали проколи на біговій частині протектору діаметром до 5мм. Внутрішню сторону протектора з проколом шероховали до каркаса покришки. Зашероховане місце обезжирювали бензином марки нефрас. Після виделення бензину (3÷5хв.) наносили 1 шар клеєвої композиції, що заявляється, на внутрішню шероховану поверхню шини та сушили при 20°С на протязі 3÷5 хвилин. Далі на клейову плівку було накладено ремонтний гумовий армований пластир на основі синтетичних каучуків з адгезійно-активним шаром. Пластир накладали з боку адгезіно-активновного шару у бік клейової плівки на шині та прикатували роликом з навантаженням 50Н. Утворені клейові з'єднання витримували при 20°С на протязі 24 годин, після цього вирубали зразки шириною 2,5см та випробували по ГОСТ 22307-77. Порівняльний аналіз відомої і заявляемої клейової композицій та результатів іспитів наведений у таблиці 1. Порівняльний аналіз відомого способу і способу, що заявляється, та результатів іспитів наведен у таблиці 2. Як видно з таблиць 1 і 2, клейова композиція для ремонту шин і спосіб її одержання, що заявляється, забезпечує одержання більш високого технічного результату: більш висока межа міцності клейового з'єднання при зрушенні, більш висока життєздатність (у 1,5 рази) і менша тривалість приготування клейової композиції. Винаходи, що заявляються, базуються на експериментальних даних, отриманих у лабораторних умовах, і можуть бути відтворені в промислових умовах. Отже, клейова композиція для ремонту гумотканевих виробів і спосіб її одержання, яка заявляється, відповідає критерію “промислова застосовність”. У зв'язку з тим, що винаходи, які заявляються, мають технічну і комерційну цінність, представляється доцільність їх патентування в країнах ближнього і далекого зарубіжжя, у першу чергу в Росії. У порядку ст.37 Закону України “Про охорону прав на винаходи і корисні моделі” автори повідомляють про це Державний департамент інтелектуальної власності й Український інститут промисловості власності (Укрпатент) і просять дати відповідний дозвіл. Таблиця 1 Найменування інгредієнтів Натуральний каучук Сірка Ди(2-бензтіазоліл)-дисульфід N,N'Дифенілгуанідин Альдоль- a -нафтіламін Поліетилентерефталат, модифікований триметилпропаном, пентаеритритом чи гліцерином п-Третбутил-фенолформальдегідна смола Каніфоль соснова Оксид магнію Оксид кремніюмілкодисперсний Вуглець те хнічний Гексан Нефрас Міцність клейового з'єднання гри розшаровуванні, кН/м (ГОСТ 219978) Міцність клейового з'єднання при зрушенні, МПа (ГОСТ 22307-77) Відомий склад, Заявляємий склад мас. % (Авт. св. 1 2 3 №1792955) мас. ч. мас. % мас. ч. мас. % мас.ч. мас. % 6,80-7,23 100,0 22,57 100,0 19,92 100,0 17,82 0,22-0,24 0,5 1,0 0,11 0,23 1.0 2,0 0,20 0,40 1,5 3,0 0,27 0,53 0,07-0,08 6,25-11,76 3,0 0,68 6,5 1,29 10,0 1,78 0,34-0,36 80,81-85,85 2,0 5,0 1,0 0,5 300,0 30,0 0,45 1,13 0,23 0,11 67,72 6,77 3,5 10,0 3,0 1,0 325,0 50,0 0,70 1,99 0,60 0,20 64,74 9,96 5,0 15,0 5,0 1,5 350,0 70,0 0,89 2,67 0,89 0,27 62,40 12,48 0,65-2,11 2,38 2,56 2,44 0,26 0,30 0,22