CC BY
270
УДК 678.01
Ж. С. Шашок, доцент; Н. Р. Прокопчук, член-кор. НАН Беларуси, профессор;
А. В. Касперович, доцент; Н. П. Побединская, инженер;
П. В. Васильев, начальник ЦЗЛ ОАО «Белшина»;
Г. Н. Каравацкая, начальник текстильного сектора ЦЗЛ ОАО «Белшина
ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПОЛИЭФИРНОГО КОРДА
В ШИННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
The combination of characteristics of polyester fibres makes them a prospective material for cord which is used in the carcass of passanger car and comueciaf tyres. The lack of a polyester cord is accounted for by the fact that it is impossible to process it with ordinary vesorcinol-formaldehyde resin because of low adhesion to rubber. The necessity of providing rezinkord systems with monolithic accounted for the creation of the technology of Impregnations cord fibres with compound that guarantee the necessary connection between rubber-cord elements of products. In the course of the research it was found out that use of Impregnations compound on the basis of vinglpjridine latex with a higher content of vesorcinol-formaldehyde pitch provides the best connection between rubber and polyester cord. It was found out that polyester cord possesses the necessary range of properties that give the opportunity to provide high adhesion characteristics of rubber with cord in normal conditions and at 120°C.
Введение. Корд является конструкционным материалом шин и резиновых технических изделий, воспринимающих нагрузки, поэтому выносливость изделий в эксплуатации в значительной степени определяется как комплексом физико-механических свойств корда, так и прочностью связи между кордом и резиной [1].
Комплекс характеристик полиэфирных волокон делает их перспективным материалом для корда, применяемого в каркасе легковых и легкогрузовых шин. Во всем мире продолжается рост применения в каркасе легковых радиальных шин полиэфирного корда разных марок на основе полиэтилентерефталата [2].
Недостаток полиэфирного корда заключается в том, что его невозможно обрабатывать обычными латексно-резорцинформальдегидны-ми составами без предварительной химической модификации волокон, поэтому для достижения высокой адгезии необходима либо поверхностная модификация полиэфирного корда, либо разработка и использование новых адгезивов.
Необходимость монолитности резинокордных систем обусловила создание технологии пропитки кордных тканей составами, обеспечивающими достаточную связь между резинокордными элементами изделий [3].
В Республике Беларусь выпускается в больших объемах полиэфирная нить на ОАО «Моги-левхимволокно». На предприятии ОАО «Гродно-химволокно» создается Республиканский центр по производству кордов и кордных тканей (полиамидных, вискозных, полиэфирных). В то же время на ОАО «Белшина» постоянно ведутся работы по разработке новых конструкций шин, позволяющих улучшить технические характеристики выпускаемой продукции и повысить ее конкурентоспособность.
Таким образом, исследования в области применения отечественного полиэфирного корда
в производстве автопокрышек радиальнои конструкции являются весьма актуальной проблемой.
Основная часть. В связи с проведением мероприятий по модернизации технологического процесса производства полиэфирной технической нити на ОАО «Могилевхимволокно» определенный практический интерес представляло исследование прочности связи с резиной нити типа НМЬ8 различной структуры, а также обработанной различными замасливателями, которая выпускается на предприятии в настоящее время.
Объектами исследования являлись технические нити структуры 144x2, 144x3, 110x2, 110x3.
За образец сравнения была взята техническая полиэфирная нить типа 748 (144x2) производства фирмы «Коса».
Для определения влияния природы латекса пропиточного состава на адгезионные свойства использовались карбоксилсодержащий латекс СКД-1С и винилпиридиновый латекс ВП-107. Выбор латексов был связан с доступностью и стоимостью данных материалов.
Прочность связи с резиной определялась при использовании стандартной резиновой смеси шифра 2Л-105 и производственной резиновой смеси шифра 26 Бел3350, рецептура которых построена на 100 мас. ч. каучука СКИ-3.
В табл. 1 представлены данные о прочности связи нити типа НМЬ8 с различными резинами при нормальных условиях.
Из представленных данных видно, что прочность связи нитей структуры 144x2 и 144x3 несколько ниже по сравнению со стандартным производственным образцом. Некоторое увеличение прочности связи достигается в случае использование нитей структуры 110x3, причем данный эффект наблюдается как со стандартной резиной, так и с производственной. Однако в промышленном масштабе используется именно структура технической нити 144x2 - это связано
с особенностями получения кордного полотна, а также экономическими аспектами.
Сравнительный анализ влияния природы адгезива показал, что наибольшую прочность связи обеспечивает применение карбоксил-содержаще-го латекса СКД-1С. Так, наибольшее значение прочности связи нитей с резиной в данном случае составляет для образца сравнения 154 Н, а для образца 110x3 - 158 Н, в то время как для образцов, обработанных винилпиридиновым латексом, этот показатель равен для образца сравнения 128 Н, а для образца 110x3 - 138 Н.
Таблица 1 Прочность связи с резиной нити типа НМЬ8 различной структуры
Полиэфирный корд в основном применяется в каркасе легковых автомобильных покрышек, в которых в процессе эксплуатации развиваются высокие температуры. К основным недостаткам составов на основе латекса СКД-1С относится понижение прочности связи при повышении температуры, поэтому следующим этапом исследования было определение влияния природы адгезива на прочности связи резины с нитью при повышенных температурах. В табл. 2 представлены результаты исследования прочности системы
резина - полиэфирная техническая нить, полученные на образцах, подвергшихся воздействию температуры (120°С).
Таблица 2 Прочность связи с резиной нити типа НМЬ8 различной структуры после воздействия температуры
Тип образца Прочность связи по Н-методу, Н
Пропиточный состав на основе СКД-1С, резина 2Л105
Образец сравнения 144x2 115
Образец А 144x2 79
Образец Б 144x2 88
Образец А 144x3 92
Образец Б 144x3 94
Образец 110x2 99
Образец 110x3 124
Пропиточный состав на основе ВП-107, резина 2Л105
Образец сравнения 144x2 109
Образец А 144x2 96
Образец Б 144x2 99
Образец А 144x3 101
Образец Б 144x3 97
Образец 110x2 97
Образец 110x3 113
Пропиточный состав на основе ВП-107, резина 26Бел3350
Образец сравнения 144x2 116
Образец А 144x2 94
Образец Б 144x2 101
Образец А 144x3 116
Образец Б 144x3 91
Образец 110x2 86
Образец 110x3 126
Из таблицы видно, что, как и в случае испытаний образцов при нормальной температуре, наилучшие показатели прочности резины с технической нитью достигаются при структуре нити 110x3. Сравнительный анализ изменения показателя прочности связи показал, что в наименьшей степени воздействию температуры подвержены образцы, обработанные пропиточным составом на основе винилпиридиново-го латекса. Например, при нормальных условиях прочность связи нити структуры 144x2 с резиной составляла (при использовании латекса СКД-1С) 110-119 Н, после воздействия температуры прочность связи уменьшилась до 79-88 Н. Для образцов, пропитанным латексом ВП-107, данные показатели таковы: при нормальных условиях - 111-116 Н, после воздействия температуры - 96-99 Н, т. е. наилучшие адгезионные свойства наблюдаются при использовании винилпиридинового латекса.
Тип образца Прочность связи по Н-методу, Н
Пропиточный состав на основе СКД-1С, резина 2Л105
Образец сравнения 144x2 154
Образец А 144x2 110
Образец Б 144x2 119
Образец А 144x3 121
Образец Б 144x3 122
Образец 110x2 126
Образец 110x3 158
Пропиточный состав на основе ВП-107, резина 2Л105
Образец сравнения 144x2 128
Образец А 144x2 111
Образец Б 144x2 116
Образец А 144x3 121
Образец Б 144x3 113
Образец 110x2 112
Образец 110x3 138
Пропиточный состав на основе ВП-107, резина 26Бел3350
Образец сравнения 144x2 135
Образец А 144x2 111
Образец Б 144x2 122
Образец А 144x3 136
Образец Б 144x3 112
Образец 110x2 109
Образец 110x3 149
Синтетические латексы даже с высоким содержанием функциональных групп без специальных добавок не могут обеспечить необходимый уровень прочности связи пропитанного корда с резинами. Поэтому в различные типы латексов вводят полярные вещества, что приводит к повышению адгезионных свойств пропиточных составов к корду и резине. Наиболее широкое применение в промышленности в качестве модифицирующей добавки для латексов получили ре-зорцинформальдегидные смолы. Составляющими этих смол являются резорцин, формальдегид (отвердитель) и щелочь (катализатор).
Введение в латексы смол с различным мольным соотношением резорцина и формальдегида обусловливает адгезионные свойства латекса.
При составлении конкретной рецептуры адгезивов необходимо такое сочетание выбранных компонентов, которое бы обеспечило максимальное улучшение адгезионных свойств, минимальное влияние на физико-механические свойства корда, высокую стабильность адгезивов в условиях производства и ряд других свойств.
Обязательным компонентом всех латексных адгезивов являются резорцинфомальдегидные смолы. Из литературных источников известно, что с повышением дозировки смолы в латексах от 5 до 50 мас. ч. прочность связи пропитанного корда с резиной возрастает независимо от типа латекса.
Однако с повышением дозировки смолы в пропиточном составе жесткость пропитанного корда увеличивается, что усложняет технологию переработки пропитанного корда в условиях производства, а также способствует снижению прочности корда и ухудшению его усталостных свойств. Поэтому содержание резорцин-формальдегидных смолы в латексе должно быть оптимальным.
Одним из наиболее существенных недостатков полиэфирных кордов является их низкая адгезия к резинам при использовании традиционных пропиточных составов, поэтому при разработке рецептур пропиточных составов применяются несколько завышенные дозировки резорцинформальдегидных смол по сравнению с другими кордами [3].
Имеющийся практический опыт на ОАО «Белшина» по разработке рецептур пропиточных составов и обработке кордов позво-
лил определить ряд наиболее оптимальных концентраций резорцинформальдегидных смол.
В качестве объектов исследования в данном случае использовались два пропиточных состава на основе латекса ВП-107, содержащих различные концентрации поликонденсированного раствора смолы на основе резорцина - 8,2 и 9,8%. Полиэфирный корд марки 18ПДУ был обработан данными составами. В табл. 3 приведены результаты исследований прочности связи корда со стандартной резиной 2Л-105 и различными производственными каркасными резинами.
Таблица 3
Результаты испытаний полиэфирного корда 18ПДУ
Шифр резиновой смеси Прочность связи с резиной по Н-методу, Н, при концентрации ре-зорцинформальдегидной смолы
8,2% 9,8%
2Л-105 94 106
23Бел3353 132 142
23Бел3371 131 140
23Бел3393 146 157
Из представленных данных видно, что наилучшая прочность связи полиэфирного корда с резинами обеспечивается в случае обработки армирующего материала пропиточным составом с концентрацией резорцинформальдегид-ной смолы 9,8%.
В настоящее время выпущена опытная партия полиэфирного корда 18ПДУ из технической нити, произведенной на ОАО «Могилевхимволокно». Пропитка корда данной марки осуществляется на предприятии «Гроднохимволокно» импортными пропиточными составами в две стадии.
В табл. 4 представлена сравнительная характеристика адгезионных показателей корда марки 18ПДУ с резинами.
Из представленных данных видно, что прочность связи резины с полиэфирным кордом ОАО «Могилевхимволокно» при нормальных условиях и при 120°С выше по сравнению с другими образцами, однако после старения в паровоздушной среде показатель прочности связи имеет более низкие значения.
Таблица 4
Адгезионные показатели пропитанной полиэфирной кордной ткани марки 18ПДУ
Марка корда (производитель) Прочность связи, Н
3 00 о о X 4 5 мин 170°С х 15 мин
н. у. 120°С паровозд. среда н. у. 120°С паровозд среда
18ПДУ (ОАО «Могилев-химволокно») 190 177 101 184 172 94
18ПДУ (ОАО «Гродно-химволокно») 187 171 111 183 168 98
18ПДУ (Швеция) 188 165 161 177 165 144
В настоящее время проводятся работы, направленные на поиск путей повышения адгезионных свойств корда с резиной при повышенных температурах за счет применения технологических добавок в рецептурах резиновых смесей.
Заключение. Таким образом, в результате исследований выявлено, что применение пропиточного состава на основе винилпиридинового латекса с повышенным содержанием резорцинофор-мальдегидной смолы обеспечивает наилучшую прочность связи резины с полиэфирным кордом.
Установлено, что полиэфирный корд, выпускаемый на ОАО «Могилевхимволокно», обладает необходимым комплексом свойств, позволяющим обеспечивать высокие адгезион-
ные характеристики резины с кордом при нормальных условиях и при 120°С.
Литература
1. Состояние проблемы крепления текстильного шинного корда к резине и основные направления повышения прочности связи между ними / И. Л. Шмурак [и др.]. - М.: ЦНИИ-ТЭнефтехим, 1991. - 46 с.
2. Шины. Некоторые проблемы эксплуатации и производства / Р. С. Ильясов [и др.]. -Казань: Казанский гос. техн. ун-т, 2000. - 576 с.
3. Технология обработки корда из химических волокон в резиновой промышленности / Р. В. Узина [и др.]. - М.: Химия, 1973. - 208 с.
