книги из ГПНТБ / Евзович В.Е. Влияние клеевых прослоек на качество ремонта шин

нением определенного объема расходуемого раствора. Методом Пульверизации клей наносился на специальном стенде, при этом толщина пленки регламентировалась временем нанесения.

Пластинка вулканизата с обеих сторон дублировалась с про­

слоенной резиной; затем на последнюю накладывалось по два слоя протекторной резины и производилась прикатка ручным роликом.

Сдублированные пластины вулканизировались в формах в те­ чение 70 мин. при 143° в гидравлическом прессе. Заложенная в прессформу сырая пластинка выступала над краем пресс-формы на

высоту не более 2—3 мм, так как в противном случае происходил

перекос граничного слоя.

Указанное оптимальное время вулканизации.определялось экс­ периментально на основании результатов испытаний образцов,

свулканизированных за время от 40 до 120 мин. с интервалом по 10 мин. Высота свулканизированной пластины составляла 36 мм,

длина — 120 мм, ширина — 60 мм.

По истечении 24 час. с мом'ента окончания вулканизации пла­ стины разрезались под углом в 54° на специальном приспособлении, изготовленном НИИАТом. Из полученных параллелепипедов круг­ лым штанцевым ножом на сверлильном станке вырезались цилинд­ ры диаметром 16 мм и высотой 26—27 мм с диагональным распо­ ложением стыка. Затем образцы подшлифовывались на наждачном

камне до высоты 25 мм (рис. 1). Всего из одной пластины выреза­ лось 5 образцов. Таким образом, модельные образцы представляли собой цилиндры высотой 25 мм, диаметром 16 мм с диагонально расположенными слоями ранее свулканизированной пластинки и прослоечной резины между двумя слоями протекторной резины.

При подборе режима испытаний было обнаружено, что от усло­

вий опыта зависит как выносливость образцов, так и характер их

разрушений. В соответствии с указанными выше задачами был из­ бран следующий режим испытаний: статическая нагрузка —

8,5 кг/см2, амплитуда деформации — 32% высоты образца, частота деформаций—1041 цикл/мин.

В процессе испытаний на многократное сжатие снимались кри­ вые изменения температуры и деформации модельных образцов. Было показано, что для испытывавшихся систем, в которых изме­ няется только состав клеевой пленки или метод ее нанесения, ха­ рактер указанных кривых одинаков. Клеевая пленка в рассматри­ ваемых модельных образцах не оказывает существенного влияния на характер изменения температуры и деформации (рис. 2) образ­ ца во время испытаний.

Кинетика изменения температуры и деформации, очевидно, опре­

деляется свойствами вулканизированных пластинок, протекторной и прослоечной резин, из которых собирались образцы и которые почти во всех испытаниях оставались неизменными.

Полученная кривая служила критерием для определения досто­

верности тех или иных данных испытаний указанных систем на многократное сжатие.

9

,Рис. 2. График изменения температуры во время испытания на многократное сжатие образцов, изготовленных с применением различных клеев, результаты испытания которых соответственно показаны различными обозначениями. Обозна­ чения, расположенные в ряд по горизонтали, имеют одинаковые координаты, соответствующие крайней левой точке данного ряда

Глава 3. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА КЛЕЯ И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ ШИНОРЕМОНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАТЕРИАЛАМИ ПОКРЫШКИ

В области ремонта шин вопросы влияния клеевых прослоек на прочность связи в настоящее время почти совершенно не исследо­ ваны и не освещены в литературе, за исключением ограниченного

количества опубликованных за рубежом работ, посвященных во­ просам технологии нанесения клея методом пульверизации. Наряду с этим имеется ряд монографий по вопросам общей теории склеи­ вания. Опубликовано также большое количество работ, посвящен­ ных практике склеивания в различных отраслях промышленности (см. перечень литературы в конце брошюры). В области производ­ ства шин вопрос прочности связи является одним из основных, осо­

бенно в связи с проблемой изготовления автомобильных шин пол­

ностью из синтетического каучука. НИИШПом и отдельными шин­ ными заводами был выполнен ряд работ по повышению прочности

связи между конструктивными элементами покрышки за счет усо-

10

вершенствования конфекционных клеев. Поэтому прежде всего представлялось необходимым проверить справедливость наиболее общих выводов и рекомендаций, сделанных в указанных выше ра­

ботах для случая ремонта шин, т. е. для систем, дублируемых из невулканизированной шиноремонтной резиновой смеси и вулкани­

зированного материала покрышки.

Влияние типа каучука на динамическую прочность связи

иконфекционные свойства клея

Внастоящее время автомобильные покрышки различных моде­ лей и размеров изготавливаются отечественной промышленностью

сприменением в протекторе и каркасе шины резин в основном из

следующих каучуков универсального типа: бутадиен-стирольного

(СКС-ЗОА, СКС-ЗОАМ и др.), натрийбутадиенового (СКВ) и нату­ рального (НК). В условиях шиноремонтного производства не пред­

ставляется возможным в каждом отдельном случае определять со­ став ремонтируемых покрышек и подбирать соответствующие ши­ норемонтные материалы. Основное требование, предъявляемое к шиноремонтным материалам, — это стандартность и стабильность их свойств. При этом шиноремонтные материалы должны обеспечи­ вать наиболее высокую прочность связи с покрышкой независимо от ее состава.

Как было указано в предыдущем разделе, выполненными ранее работами НИИАТа и МИТХТа (а впоследствии и работами НИИШПа) было установлено, что наиболее высокое качество ре­ монта обеспечивается ирослоечной резиной на основе натурального каучука и протекторной резины — из бутадиен-стирольного каучу­ ка. В задачу настоящей работы входило определение оптимального состава клея для соединения этих шиноремонтных материалов с

покрышками, изготовленными с применением различных резин на основе указанных выше типов универсальных каучуков.

Вцелях выполнения поставленной задачи для сборки модельных образцов были приготовлены ' вулканизированные пластинки из указанных каучуков по рецептуре серийных протекторных резин четырех наиболее распространенных типов. Каждый из вариантов вулканизированных протекторных резин соединялся в модельных образцах с указанными выше шиноремонтными резинами посред­ ством клеевых пленок из каучуков НК, СКС-30 и комбинации СКВ с НК.

Качество указанных клеев оценивалось путем испытаний мо­

дельных образцов на прочность склеивания как до, так и после вул­ канизации. Показатели сопротивления расслаиванию образцов перед вулканизацией характеризовали конфекционные свойства

клея, а показатели выносливости модельных образцов при испыта­ нии на многократное сжатие характеризовали . прочность1 связи,

обеспечиваемую тем или иным клеем после вулканизации.

Вцелях сопоставления, аналогичным испытаниям подвергались

.применяемые в настоящее время шиноремонтные клеевые резины.

11

Результаты сравнительных испытаний различных образцов клея

1 Под термином .модуль" здесь и в дальнейшем понимается напряжение соответствующее некоторому удлинению резинового образца.

Данные, представленные в таблице и на диаграмме, позволяют

сделать следующие выводы:

1)клеи, применяемые в настоящее время для ремонта шин, от­ личаются исключительно большой нестабильностью и низким уровнем своих качественных показателей;

2)увеличение модуля клеевой резины в показанном интервале приводит к росту прочности связи шиноремонтных материалов с покрышкой. Очевидно, что в данном случае высокомодульные кле­ евые резины, повышая жесткость граничного слоя, облегчают усло­ вия работы стыка в многослойном резиновом образце. Этот вывод

согласуется с результатами исследований Г. Н. Буйко и других

вобласти изготовления шин [4];

3)в системах, дублируемых из рекомендованных шиноремонт­ ных материалов и из вулканизированной резины, имитирующей

материал покрышки, независимо от типа полимера последней наиболее высокую динамическую прочность связи и наиболее высо­ кие конфекционные свойства обеспечивает саженаполненный клей из натурального каучука;

12

Рис. 3. Динамическая прочность связи (/) шиноремонтных материалов с материалом покрышки (выносливость модельных образцов при много­ кратном сжатии, мин.) и конфекционные свойства клея (сопротивление расслаиванию, кг/см) (П) в зависимости от типов каучука клеевой резины и резины покрышки в случае применения прослоечной резины из НК

и протекторной из СКС-ЗОАМ:

а — покровная резина покрышки на основе СКС-ЗОА; б — покровная рези­ на покрышки на основе СКС-ЗОАМ; в—покровная резина покрышки на основе НК; г — покровная резина покрышки на основе СКВ;

1 — результаты испытаний саженаполненного клея из СКС-ЗОА; 2— результаты испы­ таний саженаполненного клея из НК; 3 —результаты испытаний саженаполненного клея на основе НК. приготовленного из прослоечной резины; 4 — результаты испыта­ ний ненаполненного клея из НК; 5 — результаты испытаний ненаполненного клея на основе 75°/rt НК и 250/„ СКВ

4)наполнение сажей клеевой резины из НК повышает динами­

ческую прочность связи на 30—50%;

5)наименьшую прочность связи почти во всех случаях показы­ вает клей из комбинации НК и СКВ;

6)саженаполненный клей на основе НК, приготовленный из прослоечной резины, применявшейся при изготовлении модельных образцов, значительно повышает прочность связи шиноремонтных

материалов с материалом покрышки. Этот результат совпадает с выводом некоторых западногерманских исследователей [6]. (Теоре­ тическое объяснение данного явления дается в следующем пара­

графе) ;

7)наполнение сажей клеевой резины на основе НК резко повы­ шает конфекционные свойства клея, при этом сопротивление рас­ слаиванию возрастает в среднем в 2 раза.

Используемая методика испытаний на динамическую прочность связи позволяет получать лишь сравнительные результаты внутри каждого замкнутого цикла опытов, выполняемых в совершенно оди­ наковых условиях в течение небольшого отрезка времени. Сопостав­ ление результатов испытаний различного круга экспериментов воз­ можно лишь путем сравнения относительной оценки того или иного фактора. Данный метод позволяет воспроизводить лишь относитель­ ные результаты экспериментов, а не абсолютную их величину. Эго объясняется чрезвычайно большой зависимостью результатов испы­ таний от условий изготовления модельных образцов. На результа­ тах испытаний заметно сказывается: переход от одной партии ре­ зины, применяемой для изготовления образцов, к другой; изменение

времени хранения резин после вальцевания до изготовления образ­ цов и длительности хранения последних до вулканизации; измене­ ние толщины и времени вальцевания прослоечной резины; качество шероховки вулканизированных пластинок, вырезки образцов' и подшлифовки их оснований и т. д. Обеспечить строгое постоянство всех этих факторов во всех опытах не представляется возможным. Поэтому при проверке этих или иных результатов необходимо про­ изводить повторные испытания всего цикла опытов для получения четких сравнительных выводов.

Из полученных результатов испытаний видно, что в рассматри­ ваемых системах, дублируемых из вулканизированной и невулканизированной резин, фактор совместимости полимера вулканизиро­ ванной резины с полимером клеевой резины не имеет решающего влияния на прочность склеивания как до вулканизации, так и после нее. В этом явлении ярко проявляется специфика рассматри­ ваемых систем, характерных для ремонта резиновых изделий, в от­ личие от систем, дублируемых из сырых резин, характерных для

производства резиновых изделий, для которых фактор совмести­ мости полимеров имеет первостепенное значение.

Для всестороннего изучения проблемы повышения прочности

склеивания в области технологии ремонта существенное значение имеет также поверхность раздела между клеевой пленкой и сырой

прослоечной резиной. В настоящей работе были предприняты пер-

14

дают лишь высокополимеры, одинаковые или близкие по поляр­

ности [9].

На основании изложенных в данном разделе сведений о влиянии на качество ремонта шин различных типов полимеров можно пред­

ложить следующие практические рекомендации:

во-первых, в настоящее время, ориентируясь на применение при ремонте шин прослоечной саженаполненной резины из натурально­ го каучука (в соответствии с новым ГОСТом), необходимо в целях повышения качества ремонта рекомендовать шиноремонтным пред­ приятиям внедрять й производство саженаполненный клей на осно­ ве НК; при этом клей следует приготавливать как из специальной клеевой резины, так и из прослоечной резины указанного выше состава;

во-вторых, в целях дальнейшего повышения качества ремонта

шин следует продолжить исследования по разработке усовершен­ ствованной технологии ремонта шин с применением однородных

материалов на основе однотипных совместимых полимеров.

Определение оптимального содержания сажи в клеевой резине

В предыдущем разделе было показано, что наполнение клеевой резины сажей повышает динамическую прочность связи шиноре­ монтных материалов с материалом покрышки. В связи с этим воз­ никает необходимость определить зависимость прочности связи от количественного содержания газовой канальной сажи в клеевой

резине.

Для изучения данного вопроса было изготовлено 5 образцов клеевых резин с содержанием газовой канальной сажи от. О до 50 весовых частей на 100 весовых частей каучука. Из указанных об­ разцов были приготовлены клеи 10-процентной концентрации. За­

тем по описанной выше методике оценивалось влияние содержания

сажи в клеевой резине на конфекционные свойства клея и на ди­ намическую прочность связи шиноремонтных материалов с мате­ риалом покрышки.

Результаты испытаний, представленные на рисунках 5, 6 и 7, показывают, что динамическая прочность связи по мере увеличения

содержания сажи в клеевой резине изменяется по кривой с макси­ мумом в точке, соответствующей наполнению, равному 25 весовым

частям сажи на 100 весовых частей каучука. При этом прочность связи возрастает почти вдвое по сравнению с ненаполненным клеем,

применяемым для ремонта в настоящее время. Дальнейшее напол­ нение приводит к некоторому снижению прочности связи. Как видно из графиков (см. рис. 7), оптимальное содержание сажи соответ­ ствует клеевой резине, которая по своему модулю была наиболее близка материалам, применявшимся для изготовления модельных образцов. Этот вывод находится в соответствии с данными Хекстра и Саломона и др. [10, 11, 12] о том, что механические свойства кле­ евой пленки должны иметь среднее значение по сравнению с меха­

ническими свойствами склеиваемых материалов. Исходя из этого

16

положения и из данных графика, легко объяснить отмеченное в предыдущем разделе повышение прочности связи при использова­ нии клея, приготовленного непосредственно из прослоечной резины в этом случае клеевая пленка по своим механическим свойствам была наиболее близка к склеиваемым материалам, а по своему со­ ставу однородна с одним из этих материалов (с прослоечной ре­ зиной).

Конфекционные свойства клеев возрастают с увеличением со­ держания сажи, что может быть объяснено повышением прочности и жесткости клеевой пленки. Сопротивление расслаиванию резино­ вых пластинок, склеенных клеем с различным содержанием сажи, монотонно возрастает аналогично модулю клеевой резины

(см. рис. 6).

Таким образом, в случае дублирования указанных выше резин

посредством клеевых прослоек, оптимальное содержание сажи в

последнихсоставляет 25 весовых частей на 100 весовых частей каучука.

Наполнение клеевой резины сажей не только позволяет повысить прочность склеивания, но и улучшает ряд других показателей: сни­

жает вязкость клея, сокращает расход растворителя (бензина) и значительно улучшает рабочие свойства клея при нанесении его на склеиваемые поверхности методом распыливания сжатым воз­ духом [3].

Зависимость оптимума вулканизации 1 и прочности связи от содержания ускорителей в клеевой резине

Работами НИИШП с помощью рентгеновского анализа было показано, что при динамических испытаниях модельных образцов,

состоящих из брекерной резины, клеевой пленки из НК и протек­ торной резины на основе СКС, расслоение происходит в основном

по поверхности раздела между клеевой пленкой и протекторной ре­ зиной [13]. Очевидно, что прочность связи и в указанных выше си­

стемах, дублируемых из невулканизированных шиноремонтных ма­

териалов и вулканизированного материала (протектора) покрышки через клеевую прослойку, также определяется прочностью связи между клеевой пленкой и протекторной резиной покрышки. Многи­ ми экспериментами, проведенными НИИШП, было показано также, что увеличение содержания в клее из СКС и НК серы и ускорите­ лей повышав! динамическую прочность связи клеевой пленки и про­ текторной резины. Увеличение содержания ускорителей в клее уве­

личивает . степень вулканизации граничного слоя, повышает его жесткость. Наиболее эффективным оказалось увеличение содержа­ ния в клее дифенилгуанидина и ускорителей типа тиазолов.

В связи с изложенным представляло интерес проверить влияние

вулканизаторов.

18