SK289160B6 - Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy - Google Patents

Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy Download PDF

Info

Publication number
SK289160B6
SK289160B6 SK50073-2018A SK500732018A SK289160B6 SK 289160 B6 SK289160 B6 SK 289160B6 SK 500732018 A SK500732018 A SK 500732018A SK 289160 B6 SK289160 B6 SK 289160B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
rubber
mixing
mixture
gypsum
parts
Prior art date
Application number
SK50073-2018A
Other languages
English (en)
Other versions
SK500732018A3 (sk
Inventor
prof. Ing. Ondrušová Darina, PhD.
Ing. Labaj Ivan
prof. RNDr. Pajtášová Mariana, PhD.
Original Assignee
Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne filed Critical Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne
Priority to SK50073-2018A priority Critical patent/SK289160B6/sk
Priority to EP19845786.3A priority patent/EP3898821A1/en
Priority to PCT/SK2019/050015 priority patent/WO2020130952A1/en
Publication of SK500732018A3 publication Critical patent/SK500732018A3/sk
Publication of SK289160B6 publication Critical patent/SK289160B6/sk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00Compositions of natural rubber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

Elastomérna zmes určená na výrobu gumových a gumovo-kovových výrobkov, najmä plných kolies rôznych typov a veľkostí na transportné zariadenia, obsahuje na 100 hmotnostných dielov prírodného kaučuku 20 až 40 hmotnostných dielov sadzí, 40 až 60 hmotnostných dielov sadrovca, 3 až 6 hmotnostných dielov oxidu zinočnatého, 1 až 4 hmotnostné diely kyseliny stearovej, 1 až 5 hmotnostných dielov síry a 1 až 4 hmotnostné diely urýchľovača vulkanizácie, pričom sadrovec je energosadrovec. Spôsob prípravy elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu prebieha dvojstupňovým miešaním, pričom jednotlivé zložky sa postupne pridávajú ku kaučuku za súčasného miešania pri teplote 90 °C až 120 °C a otáčkach 50 až 80 ot./min.

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka elastomérnej zmesi na výrobu gumových a gumovo-kovových výrobkov, najmä plných kolies rôznych typov a veľkostí na transportné zariadenia, a patrí do oblasti materiálového inžinierstva. Týka sa polymérov a kompozitov, konkrétnejšie produkcie gumových a gumovo-kovových výrobkov.
Doterajší stav techniky
Gumárenská výroba týkajúca sa výrobkov, pre ktoré je elastomérna zmes podľa tohto vynálezu prednostne určená, v súčasnosti takmer výlučne využíva kaučukové zmesi s obsahom plnív na báze sadzí, pričom výsledný produkt má spĺňať parametre, ako sú nízke hodnoty valivého odporu, vysoká odrazová pružnosť, požadovaná hodnota tvrdosti a pod.
Vzhľadom na rozsah využívania gumových a gumovo-kovových výrobkov v automobilovom priemysle a v ďalších odvetviach je žiadané, aby boli na výrobu gumových a gumovo-kovových výrobkov používané elastomérne zmesi, ktoré by boli čo najlacnejšie, ekologické a aby boli zároveň zachované požadované vlastnosti vulkanizátov podľa funkcie, na ktorú sú určené. Viaceré patentové dokumenty riešia tento problém použitím rôznych druhov prírodného a syntetického kaučuku a náhradou sadzí ako plniva.
V patentovom dokumente CN104629107 je opísaná elastomérna zmes na výrobu protišmykových pneumatík, ktorá obsahuje kaučuk, butylovú gumu, epoxidovú živicu, sadze, metakrylát, parafínový vosk, polyetylénglykol a prídavné látky a činidlá.
V patentovom dokumente CN104327431 je opísaná elastomérna zmes, ktorá obsahuje polymérne zlúčeniny, proteínovú zmes, zlúčeniny celulózy, fosfát, kyselinu vínnu, ako plnivo zlúčeniny celulózy, polyméry, sulfonát, sadze, oxid horečnatý, vulkanizačné činidlo a propenyléter.
V dokumente CN104327431 je opísaný elastomérny materiál, v ktorom matricu tvorí syntetický zmesový elastomér na báze fluorovaných uhľovodíkov (fluórbutadiénový kaučuk), do ktorého je primiešané množstvo prísad. Jednou z nich je aj dihydrát síranu vápenatého, ale jednoznačne ako čistá látka. Materiál sa vyznačuje vysokou odolnosťou proti starnutiu a žiareniu a má vysokú čistotu. Hlavnou nevýhodou je zložitá receptúra s kombináciou množstva rôznych typov plnív (zlúčeniny celulózy, sadze, oxid horečnatý, dihydrát síranu vápenatého...). Množstvo druhov použitých plnív zvyšuje náročnosť prípravy zmesi a skutočnosť, že sú to čisté látky, zvyšuje cenu výsledného produktu.
V patentovom dokumente CN104031298 je opísaná elastomérna zmes na výrobu nehorľavej gumy obsahujúca niekoľko druhov gumy, mastné kyseliny, oxid zinočnatý, aromatický olej, sadze, biele sadze, PEG, činidlá, antioxidanty, sulfát, síru a mikrokryštalický vosk.
Vhodnou náhradou alebo čiastočnou náhradou plniva sa ukázal sadrovec (dihydrát síranu vápenatého CaSO4^2H2O) alebo silika. Silika je priemyselne využívané svetlé aktívne plnivo, ktoré je vyrábané a má vysokú cenu.
V patentovom dokumente CN102234387 je opísaná elastomérna zmes obsahujúca niekoľko druhov kaučuku, oxid zinočnatý, kyselinu stearovú, parafín ako zmäkčovadlo, síru, urýchľovač vulkanizácie, sadze a síran vápenatý ako plnivo. Nevýhodou tohto vynálezu je pomerne zložitá receptúra, nakoľko obsahuje tri druhy kaučuku a dva druhy sadzí. Ako čiastočná náhrada sadzí je použité plnivo síran vápenatý, napriek tomu elastomérna zmes podľa tohto vynálezu obsahuje pomerne vysoký obsah ekologicky škodlivých sadzí a tiež celkový obsah plnív je pomerne vysoký. Nevýhodou je tiež použitie ekologicky nevyhovujúceho zmäkčovadla.
Hoci využitím náhradného plniva je možné znížiť cenu elastomérnej zmesi, je potrebné hľadať ďalšie riešenia s použitím ekologických materiálov, ktoré zachovajú požadované kvalitatívne parametre hotových výrobkov a súčasne sa čo možno najviac znížia celkové náklady. Požadované kvalitatívne parametre týchto výrobkov sú najmä nízke hodnoty valivého odporu v kombinácii s vysokou odrazovou pružnosťou pri súčasnom zachovaní potrebných hodnôt tvrdosti vulkanizátov.
Požadované hodnoty tejto kombinácie parametrov závisia od aktivity a zloženia vulkanizačného systému, zloženia samotnej elastomérnej zmesi a prevádzkových podmienok jej miešania. Na fyzikálne a mechanické parametre výsledných vulkanizátov má rozhodujúci vplyv druh a množstvo použitého plniva (sadze, príp. silika) vo vhodnom pomere s prídavkom zmäkčovadiel (vysoko-, príp. nízkoaromatické oleje).
Podstata vynálezu
Úlohou tohto vynálezu je navrhnúť elastomérnu zmes na výrobu gumových a gumovo-kovových výrobkov, najmä plných kolies rôznych typov a veľkostí na transportné zariadenia, a spôsob jej prípravy, ktorá bude ekologicky a ekonomicky výhodná pri zachovaní, prípadne až zlepšení požadovaných parametrov hotových výrobkov. Požadované kvalitatívne parametre týchto výrobkov sú najmä nízke hodnoty valivého odporu v kombinácii s vysokou odrazovou pružnosťou pri súčasnom zachovaní potrebných hodnôt tvrdosti vulkanizátov.
To je možné dosiahnuť náhradou sadzí ako plniva a tiež náhradou alebo vynechaním štandardne používaných zmäkčovadiel v podobe vysoko alebo nízkoaromatických olejov, ktoré nepriaznivo vplývajú na životné prostredie.
Nakoľko na parametre výsledných výrobkov vplýva samotný vulkanizačný systém a prevádzkové podmienky počas miešania elastomérnej zmesi, súčasťou riešenia problému návrhu elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu je aj návrh výrobných podmienok, ktoré sa vzhľadom na požadované vlastnosti vulkanizátov líšia pre každé zloženie zmesi.
Podstatou tohto vynálezu je receptúra elastomérnej zmesi, v ktorej sú čiastočne nahradené neekologické sadze sadrovcom získaným ako vedľajší produkt z energetiky. Náhrada sadzí použitým alternatívnym plnivom - energosadrovcom súčasne umožnila zjednodušenie zloženia elastomérnej zmesi, v ktorej nie je potrebné použiť žiadne zmäkčovadlá, čím sa odbúra negatívny vplyv aromatických olejov na životné prostredie.
Elastomérna zmes podľa tohto vynálezu obsahuje kaučuk, ako plnivá sadze a sadrovec, oxid zinočnatý, kyselinu stearovú, síru a urýchľovač vulkanizácie, a jeho podstata spočíva v tom, že na 100 hmotnostných dielov prírodného kaučuku obsahuje elastomérna zmes 20 až 40 hmotnostných dielov sadzí, 40 až 60 hmotnostných dielov sadrovca (dihydrát síranu vápenatého CaSO42H2O), 3 až 6 hmotnostných dielov oxidu zinočnatého, 1 až 4 hmotnostné diely kyseliny stearovej, 1 až 5 hmotnostných dielov síry a 1 až 4 hmotnostné diely urýchľovača vulkanizácie. Sadrovec je energosadrovec, ktorý je vedľajším produktom chemického procesu odsírovania spalín v tepelných elektrárňach.
Receptúra je jednoduchá a jednoduchosť receptúry elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu spočíva aj v tom, že je použitý jeden druh kaučuku a jeden druh sadzí.
Sadze a energosadrovec sú použité ako plnivá. Celkový obsah plnív v elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu je nižší ako v doteraz známych elastomérnych zmesiach určených na výrobu obdobných výrobkov a obsah alternatívneho plniva - energosadrovca je majoritný vo vzťahu k obsahu štandardného plniva - sadzí na rozdiel od známych riešení, kde je majoritný obsah sadzí.
Čím väčšie množstvo sadzí je nahradené energosadrovcom, tým je to výhodnejšie z ekologického hľadiska. Okrem samotného faktu nahradenia neekologických sadzí alternatívnym plnivom - sadrovcom zohráva významnú úlohu aj fakt, že použitý sadrovec je energosadrovec. Tento nepochádza z prírody, ale vzniká ako vedľajší produkt chemického procesu odsírovania spalín v tepelných elektrárňach, je elektrárňami produkovaný vo veľkých množstvách a jeho veľká časť sa hromadí vo forme odpadu. Veľkou výhodou vynálezu je teda tiež úplne nový spôsob materiálového zhodnotenia produkovaného energosadrovca, ktorý sa doteraz používal len v oblasti stavebníctva.
Je všeobecne známe, že zmäkčovadlá v podobe vysoko alebo nízkoaromatických olejov majú nepriaznivý vplyv na životné prostredie. Takže fakt, že v elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu nie sú použité žiadne zmäkčovadlá, patrí tiež k výhodám vynálezu.
Ekologické prínosy elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu sú najmä:
- náhrada neekologických sadzí,
- ochrana prírodných nerastných zdrojov,
- využitie energosadrovca,
- odbúranie potreby zmäkčovadiel.
Elastomérna zmes podľa tohto vynálezu je ekonomicky výhodnejšia ako doteraz známe elastomérne zmesi a v konečnom dôsledku prináša tiež zníženie ceny výsledného produktu vyrábaného z elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu.
Okrem ekologických a ekonomických výhod vykazuje elastomérna zmes podľa tohto vynálezu tiež zlepšenie jeho dôležitých vlastností: nízky valivý odpor a vysoká odrazová pružnosť pri zachovaní optimálnej tvrdosti.
Na prípravu elastomérnej zmesi sú použiteľné všetky prírodné kaučuky typu technicky špecifikovaný kaučuk, ako sú SMR-10, SIR-20 a SVR-CV60.
Na prípravu elastomérnej zmesi je možné použiť sadze typov: N339, N330, N326 a N351. V prípade urýchľovačov vulkanizácie možno použiť urýchľovač vybraný zo skupiny: N-tercbutyl-2-benztiazolsulfénamid (TBBS), N-cyklohexyl-2-benztiazolsulfénamid (CBS), 2-(4-morfolíntio) benztiazol (MBS), 2,2'-dibenzotiazyl disulfid (MBTS).
Spôsob prípravy elastomérnej zmesi podľa tohto vynálezu prebieha dvojstupňovým miešaním, t. j. v dvoch stupňoch. Jednotlivé zložky elastomérnej zmesi sa postupne pridávajú ku kaučuku za súčasného miešania pri teplote 90° až 120 °C a otáčkach 50 až 80 ot./min., a to takto:
I. stupeň miešania zahŕňa nasledujúce kroky:
- kaučuk sa mieša 180 až 600 sekúnd a po uplynutí tohto času miešania sa pridáva ďalšia zložka - oxid zinočnatý,
- kaučuk s oxidom zinočnatým sa miešajú 45 až 60 sekúnd a po uplynutí tohto času miešania sa súčasne pridávajú ďalšie dve zložky, a to sadze a sadrovec ako plnivo,
- kaučuk s oxidom zinočnatým a so sadzami a sadrovcom sa miešajú 180 až 300 sekúnd a po uplynutí tohto času miešania sa pridáva kyselina stearová,
- kaučuk s oxidom zinočnatým, so sadzami a sadrovcom a s kyselinou stearovou sa mieša 30 až 60 sekúnd.
Po I. stupni miešania zmesi prebieha dodatočná homogenizácia na dvojvalci a následne sa zmes nechá odležať počas 24 až 48 hodín. Po odležaní je zmes miešaná 180 až 300 sekúnd na dostatočné rozmiešanie zmesi (plastifikáciu) a nasleduje II. stupeň miešania.
II. stupeň miešania zahŕňa nasledujúci krok:
- k zmesi získanej z I. stupňa miešania sa po jej odležaní a plastifikácii pridajú súčasne ďalšie dve zložky, a to síra a urýchľovač vulkanizácie, a zmes sa mieša 90 až 300 sekúnd.
Po umiešaní II. stupňa elastomérnej zmesi prebieha dodatočná homogenizácia na dvojvalci a elastomérna zmes sa nechá odležať počas 24 hodín až max. 1 mesiac (čas expirácie).
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 Vulkanizačná krivka pripravenej elastomérnej zmesi s alternatívnym plnivom energosadrovcom
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
Elastomérna zmes s obsahom alternatívneho plniva energosadrovca ako vedľajšieho energetického produktu (VEP) je pripravená podľa receptúry uvedenej v tabuľke 1 v laboratórnom mixéri Plastograf Bradender s obsahom komory 80 cm3. Elastomérna zmes je pripravená dvojstupňovým miešaním. Miešanie sa uskutočňuje pri teplote 90 °C a otáčkach 50 ot./min. Čas miešania jednotlivých surovín a ich poradie pridávania sú uvedené v tabuľke 2. Jednotlivé zložky sa pridávajú podľa uvedeného poradia, pričom každá ďalšia zložka je pridaná až po uplynutí času miešania predošlej zložky (3. stĺpec). Pri plnivách energosadrovec a sadze N339 je čas meraný až po zamiešaní celého objemu plniva z násypky mixéra.
Po umiešaní prvého stupňa elastomérnej zmesi prebieha dodatočná homogenizácia na laboratórnom dvojvalci a zmes sa nechá odležať počas 24 hodín. Po odležaní je zmes prvého stupňa pri teplote 90 °C a otáčkach 50 ot./min. vložená do komory mixéra na 3 minúty na dostatočné rozmiešanie zmesi (plastifikáciu) a do zmesi sú pridané suroviny druhého stupňa. Po umiešaní druhého stupňa nasleduje dodatočná homogenizácia na laboratórnom dvojvalci a odležanie počas 24 hodín.
Tabuľka 1 Receptúra elastomérnej zmesi
Prísada Množstvo (dsk)
Prírodný kaučuk SMR 10 100,0
Sadze N339 29,20
Dihydrát síranu vápenatého (vedľajší energetický produkt - energosadrovec) 46,00
Oxid zinočnatý ZnO 4,90
Kys. stearová 2,00
Prísada Množstvo (dsk)
II°
Síra 2,4
Urýchľovač vulkanizácie TBBS 1,5
dsk = počet dielov prísady na 100 dielov kaučuku
Tabuľka 2 Poradie dávkovania prísad do zmesi a príslušný čas miešania
Prísada Poradie dávkovania Čas miešania (s)
SMR 10 1. 180
ZnO 2. 45
Energosadrovec a N339 3. 180
Kys. stearová 4. 30
TBBS a síra 5. 90
Stanovenie vulkanizačných charakteristík elastomérnej zmesi
Pomocou zariadenia PRPA 2000 boli stanovené nasledujúce vulkanizačné charakteristiky:
- Time@2 dNm scorch S' - spracovateľská bezpečnosť zmesi - je dôležitou vlastnosťou najmä pri lisovaní výrobkov zložitých tvarov. Hodnota bezpečnosti zmesi vyjadruje čas, počas ktorého zmes zohriata na vulkanizačnú teplotu ešte nevulkanizuje a je plastická - teda zachováva si svoje tokové vlastnosti, aby mohla zatiecť aj do tvarovo zložitej formy. Hodnota bezpečnosti zmesi je tiež dôležitá pri lisovaní výrobkov pomocou vstrekolisu, kedy je zmes nasatá do zásobníka vstrekolisu a zohriata. Pri zmesi s nízkou hodnotou spracovateľskej bezpečnosti môže počas jej zotrvania v zásobníku vstrekolisu dôjsť ku nežiaducemu predčasnému navulkanizovaniu.
Navulkanizovanie zmesi sa prejaví najmä na vstrekovacích kanálikoch, ako aj na zhoršení kvality výrobku. Objavia sa časti (hrudky) navulkanizovanej zmesi, ktorú počas operácie vstreknutia odtrhne zo vstrekovacích kanálikov vstreknutá zmes. Na druhej strane príliš vysoká hodnota bezpečnosti zmesi spôsobuje predĺženie procesu vulkanizácie, a teda aj zvýšenie nákladov vynaložených na tento proces.
- Time@90% cure S' - optimálny čas vulkanizácie - vyjadruje čas, kedy v zmesi prebehne 90 % sieťovacích reakcií. Táto hodnota je dôležitá na dosiahnutie optimálnych vlastností výsledného vulkanizátu, ako aj na prepočet času vulkanizácie pri výrobkoch s veľkou hrúbkou gumárenskej zmesi. Vysoká hodnota optimálneho času vulkanizácie spôsobí predĺženie procesu vulkanizácie a zvýšenie nákladov na tento proces.
V tabuľke 3 sú uvedené namerané vulkanizačné charakteristiky pripravenej elastomérnej zmesi s alternatívnym plnivom energosadrovcom (VEP) v porovnaní s vulkanizačnými charakteristikami ďalších dvoch priemyselne používaných gumárenských zmesí (označených X, Y).
Tabuľka 3 Vulkanizačné charakteristiky pripravenej elastomérnej zmesi s alternatívnym plnivom energosadrovcom (VEP) a dvoch priemyselne používaných zmesí
Vulkanizačné charakteristiky Elastomérna zmes pripravená podľa tohto príkladu uskutočnenia X Y
Spracovateľská bezpečnosť zmesi (v min.) 1,35 1,32 2,04
Optimálny čas vulkanizácie (v min.) 3,19 3,50 4,18
Z uvedených výsledkov vyplýva, že hodnota spracovateľskej bezpečnosti elastomérnej zmesi pripravenej podľa tohto príkladu uskutočnenia s alternatívnym plnivom energosadrovcom sa pohybuje v intervale medzi hodnotami, ktoré vykazujú priemyselne používané zmesi X a Y. Z porovnania sa môže vyvodiť záver, že elastomérna zmes pripravená podľa tohto príkladu uskutočnenia dosiahla mierne predĺženie času spracovateľskej bezpečnosti zmesi v porovnaní so zmesou X. Je možné konštatovať, že elastomérna zmes s obsahom energosadrovca je tým vhodnejšia aj na lisovanie tvarovo zložitých výrobkov. Zároveň vykazuje hodnotu bezpečnosti nižšiu v porovnaní so zmesou Y, čo eliminuje riziko predlžovania procesu vulkanizácie a s tým spojeného zvyšovania nákladov.
Z pohľadu optimálneho času vulkanizácie dosiahla elastomérna zmes s energosadrovcom pripravená podľa tohto príkladu uskutočnenia najnižšiu hodnotu v porovnaní s priemyselne používanými zmesami X a Y. Opäť je možné poukázať na náklady spojené s vulkanizačným procesom, ktoré budú v prípade elastomérnej zmesi s energosadrovcom nižšie ako v prípade zmesí X a Y. Alternatívne plnivo energosadrovec pravdepodobne vplýva svojím obsahom iónov (SO42-) na proces vulkanizácie a urýchľuje ju.
Vulkanizačná krivka pripravenej elastomérnej zmesi s alternatívnym plnivom energosadrovcom je znázornená na obr. 1.
Stanovenie ťahových vlastností
V tabuľke 4 sú uvedené namerané hodnoty pevnosti v ťahu a ťažnosti pripravenej zmesi s alternatívnym plnivom energosadrovcom, ako aj zmesi bežne používanej na výrobu plných kolies v priemysle. Z porovnania údajov z tabuľky 4 je vidieť, že zmes s alternatívnym plnivom energosadrovcom dosahuje vyššie hodnoty pevnosti v ťahu ako priemyselne bežne používaná zmes. Vyššia hodnota pevnosti v ťahu zmesi s alternatívnym plnivom umožňuje jej aplikáciu aj vo výrobe produktov, ktoré sú namáhané v ťahu.
Z porovnania hodnôt ťažnosti zmesí v tabuľke 4 vyplýva, že elastomérna zmes podľa tohto vynálezu dosiahla až o 123,96 % vyššiu hodnotu v porovnaní s priemyselne bežne používanou zmesou. Tento výsledok korešponduje so zvýšenou hodnotou odrazovej pružnosti tejto elastomérnej zmesi s obsahom alternatívneho plniva energosadrovca.
Tabuľka 4 Namerané ťahové vlastnosti elastomérnej zmesi s alternatívnym plnivom energosadrovcom podľa tohto vynálezu a priemyselne používaných zmesí
Zmes Podľa tohto vynálezu X
Pevnosť v ťahu (MPa) 19,39 12,22
Ťažnosť (%) 421,25 297,29
Stanovenie tvrdosti a odrazovej pružnosti, vzťah tvrdosť - odrazová pružnosť
Pri priemyselnej aplikácii elastomérnych zmesí v podobe výsledných vulkanizátov je nutné dodržať stanovenú hodnotu tvrdosti, požadovanú v technickej dokumentácii k výrobku, určenú pre daný typ výrobku. V tabuľke 5 sú uvedené namerané hodnoty tvrdosti pripraveného vulkanizátu s alternatívnym plnivom energosadrovcom podľa tohto vynálezu, ako aj priemyselne používaného vulkanizátu (X) pre daný typ výrobku - plné kolesá. Nižšiu tvrdosť vulkanizátu s alternatívnym plnivom energosadrovcom je možné pripísať čiastočnej náhrade bežne používaného plniva - sadzí alternatívnym plnivom energosadrovcom. Sadze patria medzi aktívne - stužujúce plnivá, s ktorých obsahom v zmesi stúpa aj hodnota tvrdosti vulkanizátu. Naopak, alternatívne plnivo energosadrovec patrí medzi polostužujúce plnivá (tvrdosť sa zvyšuje len po určitú hranicu obsahu plniva v zmesi).
Tabuľka 5 Porovnanie hodnôt tvrdosti vulkanizátu s alternatívnym plnivom energosadrovcom podľa tohto vynálezu a priemyselne používaného vulkanizátu (X)
Zmes Tvrdosť (IRHD)
Podľa tohto vynálezu 64,75
X 70,42
Vulkanizát s alternatívnym plnivom energosadrovcom dosahuje nižšiu hodnotu tvrdosti v porovnaní s priemyselne bežne používanou zmesou. Daná hodnota však spadá do intervalu hodnôt tvrdosti požadovaného pre danú aplikáciu - výrobu plných kolies. Tvrdosť vulkanizátu pri tejto aplikácii je dôležitá na zachovanie tvaru výrobku (plných kolies) pri ich zaťažení počas prevádzky. Nízka tvrdosť elastomérneho vulkanizátu by mohla znamenať väčšiu deformáciu výrobku pri zaťažení v prevádzke, a tým aj zmenu tvaru a rozmerov, čo by negatívne ovplyvnilo funkčnosť výrobku.
Ďalšou z dôležitých vlastností vulkanizátu pre aplikáciu - výrobu plných kolies je aj hodnota odrazovej pružnosti, ktorá súvisí s hodnotou valivého odporu. Odrazovú pružnosť je možné definovať ako pomer vrátenej energie k energii vynaloženej na deformáciu skúšobného telieska pri náraze nárazníka kyvadla.
Vo vzťahu k valivému odporu platí, že čím vyššia je hodnota odrazovej pružnosti, tým nižšia je hodnota valivého odporu - teda tým menej energie je potrebné vynaložiť na pohyb. V prípade výrobkov typu plných kolies je teda v prevádzke potrebné vynaložiť nižšiu energiu na pohyb príslušného transportného zariadenia, a to aj pri väčšej miere jeho zaťaženia.
Tabuľka 6 Porovnanie hodnoty odrazovej pružnosti vulkanizátu s alternatívnym plnivom VEP a priemyselne bežne používaného vulkanizátu
Zmes Odrazová pružnosť (%)
Podľa tohto vynálezu 54,13
X 47,57
Hodnoty tvrdosti a odrazovej pružnosti navzájom úzko súvisia a pri použití bežných plnív ako sadze s narastajúcou hodnotou tvrdosti dochádza k poklesu hodnôt odrazovej pružnosti. Pri použití sadzí je teda potrebné zvýšiť hodnotu odrazovej pružnosti zmäkčením zmesi prídavkom zmäkčovadla alebo znížením obsahu sadzí. To so sebou prináša nárast obsahu kaučuku v zmesi, čo vedie k zvýšeniu ceny zmesi aj výsledného produktu.
Vyššia cena týchto v súčasnosti priemyselne používaných zmesí ďalej súvisí nielen s cenou zmäkčovadla, ale aj s jeho zapracovaním v procese miešania, ako aj so zabezpečením dobrej manipulácie (väčšinu zmäkčovadiel je nutné zohriať na požadovanú teplotu, aby sa dosiahla nižšia viskozita, a tým lepšia manipulácia pri procese navažovania).
Elastomérna zmes s obsahom alternatívneho plniva energosadrovca podľa tohto vynálezu prídavok zmäkčovadiel nevyžaduje, čím sú všetky uvedené negatíva eliminované.
Príklad 2
Elastomérna zmes s obsahom alternatívneho plniva energosadrovca ako vedľajšieho energetického produktu (VEP) je pripravená ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sú použité: prírodný kaučuk SIR-20, sadze typu N330 a urýchľovač vulkanizácie CBS a zloženie zmesi je nasledujúce.
Prísada Množstvo (dsk)
SIR 20 100
ZnO 4,5
Energosadrovec 45
N330 30
Kys. stearová 2,2
CBS 1,3
Síra 2,6
Spôsob prípravy je zhodný so spôsobom prípravy ako v príklade uskutočnenia 1 s tým rozdielom, že miešanie sa uskutočňuje pri teplote 100 °C a otáčkach 70 ot./min. a čas miešania je uvedený v nasledujúcej tabuľke.
Prísada Poradie dávkovania Čas miešania (s)
SIR-20 1. 360
ZnO 2. 50
Energosadrovec a N330 3. 210
Kys. stearová 4. 40
CBS a síra 5. 150
Príklad 3
Elastomérna zmes s obsahom alternatívneho plniva energosadrovca ako vedľajšieho energetického produktu (VEP) je pripravená ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sú použité: prírodný kaučuk SVR-CV60, sadze typu N326 a urýchľovač vulkanizácie MBS a zloženie zmesi je nasledujúce.
Prísada Množstvo (dsk)
SVR-CV60 100
ZnO 4,8
Energosadrovec 47
N326 28
Kys. stearová 1,8
MBS 1,8
Síra 2,4
Spôsob prípravy je zhodný so spôsobom prípravy ako v príklade uskutočnenia 1 s tým rozdielom, že miešanie sa uskutočňuje pri teplote 105 °C a otáčkach 60 ot./min. a čas miešania je uvedený v nasledujúcej tabuľke.
Prísada Poradie dávkovania Čas miešania (s)
SVR-CV60 1. 450
ZnO 2. 55
Energosadrovec a N326 3. 240
Kys. stearová 4. 45
MBS a síra 5. 180
Príklad 4
Elastomérna zmes s obsahom alternatívneho plniva energosadrovca ako vedľajšieho energetického produktu (VEP) je pripravená ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sú použité: sadze typu N351 a urýchľovač 10 vulkanizácie MBTS a zloženie zmesi je nasledujúce.
Prísada Množstvo (dsk)
SMR 10 100
ZnO 5,0
Energosadrovec 44
N351 31
Kys. stearová 2,1
MBTS 1,3
Síra 2,2
Spôsob prípravy je zhodný so spôsobom prípravy ako v príklade uskutočnenia 1 s tým rozdielom, že miešanie sa uskutočňuje pri teplote 115 °C a otáčkach 75 ot./min. a čas miešania je uvedený v nasledujúcej 15 tabuľke.
Prísada Poradie dávkovania Čas miešania (s)
SMR-10 1. 540
ZnO 2. 60
Energosadrovec a N351 3. 270
Kys. stearová 4. 55
MBTS a síra 5. 240

Claims (6)

1. Elastomérna zmes určená na výrobu gumových a gumovo-kovových výrobkov, najmä plných kolies rôznych typov a veľkostí na transportné zariadenia obsahujúca kaučuk, sadze a sadrovec ako plnivá, oxid zinočnatý, kyselinu stearovú, síru a urýchľovač vulkanizácie, v y z n a č u j ú c a sa tým, že na 100 hmotnostných dielov prírodného kaučuku obsahuje 20 až 40 hmotnostných dielov sadzí, 40 až 60 hmotnostných dielov sadrovca, 3 až 6 hmotnostných dielov oxidu zinočnatého, 1 až 4 hmotnostných dielov kyseliny stearovej, 1 až 5 hmotnostných dielov síry a 1 až 4 hmotnostných dielov urýchľovača vulkanizácie, pričom sadrovec je energosadrovec, ktorý je vedľajším produktom chemického procesu odsírovania v tepelných elektrárňach.
2. Elastomérna zmes podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že prírodný kaučuk je typu technicky špecifikovaný kaučuk.
3. Elastomérna zmes podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c a s a t ý m , ž e technicky špecifikovaný kaučuk je vybraný zo skupiny SMR-10, SIR-20 a SVR-CV60.
4. Elastomérna zmes podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že sadze sú zo skupiny typov: N339, N330, N326, N351.
5. Elastomérna zmes podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že urýchľovač vulkanizácie je zo skupiny N-tercbutyl-2-benztiazolsulfénamid, N-cyklohexyl-2-benztiazolsulfénamid, 2-(4-morfolíntio) benztiazol, 2,2'-dibenzotiazyl disulfid.
6. Spôsob prípravy elastomérnej zmesi podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že prebieha dvojstupňovým miešaním, pričom jednotlivé zložky sa postupne pridávajú ku kaučuku za súčasného miešania pri teplote 90° až 120 oC a otáčkach 50 až 80 ot/min., a to takto: v I. stupni miešania: kaučuk sa mieša 180 až 600 sekúnd a po uplynutí tohto času miešania sa pridáva oxid zinočnatý; kaučuk s oxidom zinočnatým sa miešajú 45 až 60 sekúnd a po uplynutí tohto času miešania sa súčasne pridávajú ďalšie dve zložky, a to sadze a sadrovec ako plnivo; kaučuk s oxidom zinočnatým a so sadzami a sadrovcom sa miešajú 180 až 300 sekúnd a po uplynutí tohto času miešania sa pridáva kyselina stearová; kaučuk s oxidom zinočnatým, so sadzami a sadrovcom a s kyselinou stearovou sa mieša 30 až 60 sekúnd; po umiešaní I. stupňa prebieha dodatočná homogenizácia na dvojvalci a následne sa zmes nechá odležať počas 24 až 48 hodín, po odležaní je zmes miešaná 180 až 300 sekúnd na dostatočné rozmiešanie zmesi - plastifikáciu a nasleduje II. stupeň miešania; v II. stupni miešania: k zmesi z I. stupňa miešania sa pridajú súčasne ďalšie dve zložky, a to síra a urýchľovač vulkanizácie a elastomérna zmes sa mieša 90 až 300 sekúnd; po umiešaní II. stupňa elastomérnej zmesi prebieha dodatočná homogenizácia na dvojvalci a elastomérna zmes sa nechá odležať počas najmenej 24 hodín.
SK50073-2018A 2018-12-19 2018-12-19 Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy SK289160B6 (sk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50073-2018A SK289160B6 (sk) 2018-12-19 2018-12-19 Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy
EP19845786.3A EP3898821A1 (en) 2018-12-19 2019-12-11 Elastomer mixture and method of its preparation
PCT/SK2019/050015 WO2020130952A1 (en) 2018-12-19 2019-12-11 Elastomer mixture and method of its preparation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50073-2018A SK289160B6 (sk) 2018-12-19 2018-12-19 Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500732018A3 SK500732018A3 (sk) 2020-07-01
SK289160B6 true SK289160B6 (sk) 2024-02-14

Family

ID=69400615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50073-2018A SK289160B6 (sk) 2018-12-19 2018-12-19 Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3898821A1 (sk)
SK (1) SK289160B6 (sk)
WO (1) WO2020130952A1 (sk)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234387B (zh) * 2011-04-19 2012-07-25 刘立文 一种硫酸钙晶须改性橡胶及其制备工艺
CN103497377A (zh) * 2013-10-11 2014-01-08 昆山纯柏精密五金有限公司 一种鞋底橡胶组合物
CN105419019A (zh) * 2015-12-15 2016-03-23 宁国天运橡塑制品有限公司 一种汽车用橡胶减震件
CN106349523A (zh) * 2016-08-25 2017-01-25 仇颖超 一种防滑耐磨橡胶鞋底材料的制备方法
CN108559138A (zh) * 2018-04-10 2018-09-21 贵州师范大学 用磷石膏晶须制作的防静电橡胶填芯胶鞋胶料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3898821A1 (en) 2021-10-27
WO2020130952A1 (en) 2020-06-25
SK500732018A3 (sk) 2020-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2639265B1 (en) Chloroprene rubber composition, and vulcanizates and moldings thereof
Ahmed et al. Characteristics of natural rubber hybrid composites based on marble sludge/carbon black and marble sludge/rice husk derived silica
US9920173B2 (en) Mixing and processing of rubber compositions containing polar fillers
US9683088B2 (en) Process for regenerating sulfur-crosslinked rubber vulcanizates to give regenerates
DE102010017805A1 (de) Kautschukmischung
JP2010516820A (ja) 天然および合成ゴムの再利用における改良および関連した改良
DE112016003643T5 (de) Zusammensetzungen von Gummi mit geringem Zinkoxid-Gehalt
Gopi Sathi et al. Facilitating high-temperature curing of natural rubber with a conventional accelerated-sulfur system using a synergistic combination of bismaleimides
SK289160B6 (sk) Elastomérna zmes a spôsob jej prípravy
CN1050548A (zh) 轮胎胶料
CN112724539A (zh) 一种模压硫化橡胶制品用综合促进剂母胶粒及其制备
CN108285562A (zh) 一种氢化丁腈复合材料及其制备方法
JP2008184481A (ja) 原料ゴム組成物の製造方法
KR20120041399A (ko) 알루미노규산염을 포함하는 타이어 가류 블래더용 고무조성물
RU2458943C1 (ru) Способ получения термопластичной эластомерной композиции
Thitithammawong et al. The use of reclaimed rubber from waste tires for production of dynamically cured natural rubber/reclaimed rubber/polypropylene blends: Effect of reclaimed rubber loading
Sawere et al. Evaluation of some mechanical properties of composites of natural rubber with egg shell and rice husk
EP0408888B1 (de) Granulierte Kautschukchemikalien
Jagadale et al. Lignin as a plasticizer in nitrile rubber, it’s effect on properties
US2211592A (en) Peptized vulcanizate and method of preparing the same
Musaev et al. TARGET INGREDIENTS FOR MODIFYING THE PROPERTIES OF POLYMER SOLE COMPOSITIONS
KR20020089894A (ko) 타이어 고무 조성용 마스터배치
NITUICA et al. Biodegradable polymeric composites based on EPDM rubber and functionalized elastomeric waste
RU2400495C1 (ru) Модифицирующая композиция для обработки резиновых отходов
Hersanto et al. Comparison of silica-NR masterbatches with in-situ silica/silane compounds