(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (2 2 ) Data zgłoszenia: ( 5 1) IntCl6: D06M 15/19 (54) Sposób zwiększania adhezji włókien do gumy (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 17/97 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Łódzka, Łódź, PL (72) Twórcy wynalazku: Ludomir Ślusarski, Łódź, PL Emil Giza, Pabianice, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/00 (74) Pełnomocnik: Bałczewski Zbigniew W., Politechnika Łódzka PL B1 (57) Sposób zwiększania adhezji włókien do gumy, na drodze impregnacji włókien, przed połączeniem ich z gumą, kąpielą rezorcynowo-formaldehydowo-lateksową względnie przez dodanie do mieszanki gumowej, przed połączeniem jej z włóknami, mieszaniny rezorcyny, donorów, formaldehydu i krzemionki, znamienny tym, że włókna przed poddaniem ich impregnacji kąpielą lub przed połączeniem ich z mieszanką gumową zawierającą mieszaninę rezorcyny, donorów, formaldehydu i krzemionki, poddaje się krótkotrwałemu działaniu rozpuszczalnika polimeru, z którego są uformowane, a następnie działaniu substancji, w której ten polimer nie jest rozpuszczalny i która miesza się z tym rozpuszczalnikiem polimeru.

2 Sposób zwiększania adhezji włókien do gumy Zastrzeżenie patentowe Sposób zwiększania adhezji włókien do gumy, na drodze impregnacji włókien, przed połączeniem ich z gumą, kąpielą rezorcynowo-formaldehydowo-lateksową względnie przez dodanie do mieszanki gumowej, przed połączeniem jej z włóknami, mieszaniny rezorcyny, donorów, formaldehydu i krzemionki, znamienny tym, że włókna przed poddaniem ich impregnacji kąpielą lub przed połączeniem ich z mieszanką gumową zawierającą mieszaninę rezorcyny, donorów, formaldehydu i krzemionki, poddaje się krótkotrwałemu działaniu rozpuszczalnika polimeru, z którego są uformowane, a następnie działaniu substancji, w której ten polimer me jest rozpuszczalny i która miesza się z tym rozpuszczalnikiem polimeru. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania adhezji włókien do gumy, wymaganej od włókien przy stosowaniu ich do wzmacniania wyrobów gumowych. Włókna i wykonane z nich tkaniny są powszechnie stosowanym materiałem wzmacniającym wyroby gumowe takie, jak opony, taśmy przenośnikowe, węże ciśnieniowe, pasy klinowe, pasy pędne, membrany, płyty uszczelniające. Właściwości wyrobów gumowych zależą w dużej mierze od adhezji wzmacniających je włókien, czyli zbrojenia, do matrycy elastomerowej. Znane dotychczas sposoby zwiększania adhezji włókien do gumy polegają na stosowaniu środków wiążących włókna z gumą, które wprowadza się do mieszanki gumowej lub nanosi na powierzchnię włókien w procesie impregnacji proadhezyjnej. Najczęściej stosowane sposoby zwiększania adhezji włókien do gumy polegają na tym, że włókna, przed użyciem ich do wzmocnienia wyrobów gumowych, poddaje się impregnacji w kąpielach rezorcynowo-formaldehydowo-lateksowych czyli w tak zwanych kąpielach RFL bądź impregnacji roztworami izocyjanianów, względnie na tym, że do mieszanki gumowej, przed połączeniem jej z włóknami wzmacniającymi, wprowadza się mieszaniny rezorcyny, donorów, formaldehydu i krzemionki czyli tak zwane układy RFS. Z polskiego opisu patentowego nr jest znany sposób impregnacji materiałów tekstylnych przeznaczonych do wyrobów gumowych w kąpielach rezorcynowo-formaldehydowo-lateksowych, zawierających wodną emulsję mikrokrystalicznego wosku ochronnego pochodzenia petrochemicznego, otrzymywanego z gazu po rafinacji ropy naftowej. Znane są także sposoby zwiększania adhezji włókien do gumy, polegające na aktywacji włókien przez poddanie ich działaniu promieniowania jonizującego, zjonizowanych gazów lub światła laserowego. Sposób zwiększania adhezji włókien do gumy według wynalazku polega na tym, że włókna, przed połączeniem ich z gumą, poddaje się krótkotrwałemu działaniu substancji będącej rozpuszczalnikiem polimeru, z którego są uformowane włókna, a następnie działaniu substancji, w której ten polimer nie jest rozpuszczalny i która miesza się z tym rozpuszczalnikiem, po czym tak przygotowane włókna poddaje się impregnacji w kąpieli rezorcynowo-formaldehydowo lateksowej bądź impregnacji roztworami izocyjanianów względnie łączy się z mieszanką gumową zawierającą mieszaninę rezorcyny, donorów, formaldehydu i krzemionki. Sposób według wynalazku, w którego pierwszym etapie dokonuje się rozwinięcia i aktywacji powierzchni włókien, zapewnia osiągnięcie adhezji włókien do gumy wyższej niż przy stosowaniu znanych sposobów, przy czym rozwinięcie powierzchni włókien nie powoduje żadnych, istotnych zmian ich właściwości wytrzymałościowych.

3 Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady. Przykład I. Włókno z poliestru, o średnicy 0,7 mm zanurzono na czas 5 s w stężonym kwasie siarkowym o temperaturze 60 C, a następnie 3-krotnie wypłukano w wodzie zawierającej dodatek wodorotlenku sodu, o ph = 10, temperaturze 60 C w ciągu 15 minut. Następnie włókno płukano w wodzie destylowanej o temperaturze 60 C w czasie 3 minut, po czym suszono w suszarce próżniowej w temperaturze 60 C w czasie 1 godziny, a po ostudzeniu poddano impre gnacji w kąpieli zawierającej rezorcynę, formaldehyd i lateks (kąpiel RFL) o składzie w procentach woda 59,5% lateks winylo-pirydynowy 7,8% lateks butadienowo-styrenowy 25,7% żywica rezorcynowo-formaldehydowa 4,1% formaldehyd 1,3% amoniak 1,6%. Zaimpregnowane włókno suszono w temperaturze 180 C w czasie 3 minut. W celu zbadania adhezji otrzymanego włókna do gumy przygotowano mieszankę gumową o składzie w częściach 40,0 części fenylobetanaftyloamma Z przygotowanego włókna oraz mieszanki gumowej przygotowano, zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, próbki do badań adhezji. Wulkanizację prowadzono w hydraulicznej prasie wulkanizacyjnej w temperaturze 143 C w czasie 20 minut. Do celów porównawczych przygotowano również próbki zawierające: - włókno nie modyfikowane, - włókno tylko impregnowane kąpielą RFL - włókno poddane działaniu kwasu siarkowego i wody, ale nie impregnowane. Wyniki badań adhezji włókien, przeprowadzonych zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, czyli metodą kształtki H, były następujące: - włókno nie modyfikowane 4,3 N - włókno tylko impregnowane kąpielą RFL 11,2 N - włókno poddane tylko działaniu kwasu siarkowego i wody, ale nie impregnowane 10,6 N - włókno poddane działaniu kwasu siarkowego i wody oraz impregnowane kąpielą RFL 34,6N. Dla włókien nie modyfikowanych i dla włókien poddanych obróbce sposobem według wynalazku przeprowadzono pomiary siły Fr koniecznej do rozerwania włókien oraz wydłużenia względnego włókien przy rozerwaniu er Wyniki pomiarów były następujące: - włókno nie modyfikowane Fr = 159,8 N, εr = 23,2% - włókno po obróbce sposobem według wynalazku Fr = 158,4 N, εr = 25,4%. Przykład II. Włókno z poliamidu 6, o średnicy 0,5 mm, zanurzono na czas 5 s w 80% kwasie octowym o temperaturze 75 C, a następnie płukano 3-krotnie w wodzie zawierającej dodatek wodorotlenku sodowego, o ph = 10, w temperaturze 60 C w czasie 15 minut. Następnie włókno płukano jeszcze w wodzie destylowanej o temperaturze 60 C w czasie 3 minut i poddano suszeniu w suszarce próżniowej w temperaturze 60 C w czasie 1 godziny, a po ostudzeniu poddano impregnacji w kąpieli RFL o składzie w procentach

4 woda 59,5% lateks winylo-pirydynowy 7,8% lateks butadienowo-styrenowy 25,7% żywica rezorcynowo-formaldehydowa 4,1% formaldehyd 1,3% amoniak 1,6%. Zaimpregnowane włókno suszono w temperaturze 180 C w czasie 3 minut. W celu zbadania adhezji otrzymanego włókna do gumy przygotowano mieszankę o składzie w częściach 40,0 części Z przygotowanego włókna oraz mieszanki gumowej przygotowano, zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, próbki do badań adhezji. Wulkanizację prowadzono w hydraulicznej prasie wulkanizacyjnej w temperaturze 143 C w czasie 20 minut. Do celów porównawczych przygotowano również próbki zawierające: - włókno nie modyfikowane - włókno tylko impregnowane kąpielą RFL - włókno poddane działaniu kwasu octowego i wody, ale nie impregnowane. Wyniki badania adhezji włókien, przeprowadzone zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, czyli metodą kształtki H, były następujące: - włókno nie modyfikowane 5,6 N - włókno poddane tylko działaniu kwasu octowego i wody, ale nie impregnowane kąpielą RFL 14,4 N - włókno tylko impregnowane kąpielą RFL nastąpiło rozerwanie włókna - włókno poddane działaniu kwasu octowego i wody oraz impregnowane kąpielą RFL nastąpiło rozerwanie włókna. Rozerwanie włókien podczas badania adhezji wskazuje na to, iż adhezja była wyższa od ich wytrzymałości. Dla włókien nie modyfikowanych i dla włókien poddanych obróbce sposobem według wynalazku przeprowadzono także pomiary siły Fr koniecznej do rozerwania włókien oraz pomiary wydłużenia względnego włókien przy rozerwaniu sr Wyniki pomiarów były następujące: - włókno nie modyfikowane Fr= 116,6 N, εr= 21,3% - włókno po obróbce sposobem według wynalazku Fr= 116,5 N, εr = 24,7% Przykład III. Włókno z poliamidu 6, o średnicy 0,75 mm, zanurzono na czas 5 s w 80% kwasie octowym o temperaturze 75 C, a następnie płukano 3-krotnie w wodzie zawierającej dodatek wodorotlenku sodu, o ph = 10 i o temperaturze 60 C w czasie 15 minut. Następnie włókno płukano jeszcze w wodzie destylowanej o temperaturze 60 C w czasie 3 minut i poddano suszeniu w suszarce próżniowej w temperaturze 60 C w czasie 1 godziny, a po ostudzeniu poddano impregnacji w kąpieli RFL o składzie w procentach woda 59,5% lateks winylo-pirydynowy 7,8% lateks butadienowo-styrenowy 25,7% żywica rezorcynowo-formaldehydowa 4,1% formaldehyd 1,3% amoniak 1,6%.

5 Zaimpregnowane włókno suszono w temperaturze 180 C w czasie 3 minut. W celu zbadania adhezji otrzymanego włókna do gumy przygotowano mieszankę gumową o składzie w częściach 40,0 części Z przygotowanego włókna oraz mieszanki gumowej przygotowano, zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, próbki do badań adhezji. Wulkanizację prowadzono w hydraulicznej prasie wulkanizacyjnej w temperaturze 143 C w czasie 20 minut. Do celów porównawczych przygotowano również próbki zawierające: - włókno nie modyfikowane, - włókno tylko impregnowane kąpielą RFL, - włókno poddane działaniu kwasu octowego i wody, ale nie impregnowane kąpielą RFL. Wyniki badania PN-81/C-04267, czyli metodą kształtki H, były następujące: - włókno nie modyfikowane 9,2 N - włókno poddane działaniu kwasu octowego adhezji włókien, przeprowadzone zgodnie z polską normą i wody, ale nie impregnowane kąpielą RFL 24,6 N - włókno poddane tylko impregnacji kąpielą RFL 166,5 N - włókno poddane działaniu kwasu octowego i wody oraz impregnowane kąpielą RFL 184,8N Dla włókien nie modyfikowanych oraz dla włókien poddanych obróbce sposobem według wynalazku przeprowadzono także pomiary siły Fr koniecznej do rozerwania włókien oraz wydłużenia względnego włókien przy rozerwaniu εr. Wyniki pomiarów były następujące: - włókno nie modyfikowane Fr = 200,2 N, εr = 26,7% - włókno po obróbce sposobem według wynalazku Fr = 198,8 N, εr = 27,2%. Przykład IV. Włókno z poliamidu 6, o średnicy 0,5 mm, zanurzono na czas 5 s w 80% kwasie octowym o temperaturze 75 C, a następnie płukano 3-krotnie w wodzie zawierającej dodatek wodorotlenku sodowego, o ph = 10, w temperaturze 60 C w czasie 15 minut. Następnie włókno płukano jeszcze w wodzie destylowanej o temperaturze 60 C w czasie 3 minut i poddano suszeniu w suszarce próżniowej w temperaturze 60 C w czasie 1 godziny. W celu zbadania adhezji tak przygotowanego włókna do gumy sporządzono mieszankę gumową, zawierającą układ RFS, o składzie w częściach krzemionka rezorcyna 2,5 części heksametylenotetramina (donor formaldehydu) 2,5 części Z przygotowanego włókna oraz mieszanki gumowej wykonano, zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, próbki do badań adhezji. Wulkanizację prowadzono w hydraulicznej prasie

6 wulkanizacyjnej w temperaturze 150 C w czasie 20 minut. Dla celów porównawczych przygotowano również próbki zawierające włókno nie modyfikowane. Wyniki badania adhezji włókien do gumy, przeprowadzonego zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, czyli metodę kształtki H, były następujące: - włókno nie modyfikowane 76,5 N - włókno poddane działaniu kwasu octowego i wody 92,6 N. Przykłady. Włókno z poliestru, o średnicy 0,75 mm, zanurzono na czas 5 s w stężonym kwasie siarkowym o temperaturze 60 C, a następnie płukano 3-krotnie w wodzie zawierającej dodatek wodorotlenku sodu, o ph = 10, w temperaturze 60 C w czasie 15 minut. Następnie włókno płukano jeszcze w wodzie destylowanej o temperaturze 60 C w czasie 3 minut i poddano suszeniu w suszarce próżniowej w temperaturze 60 C w czasie 1 godziny. W celu zbadania adhezji tak przygotowanego włókna do gumy sporządzono mieszankę gumową, zawierającą układ RFS, o składzie w częściach krzemionka rezorcyna 2,5 części heksametylenotetramina (donor formaldehydu) 2,5 części Z przygotowanego włókna oraz mieszanki gumowej wykonano, zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, próbki do badań adhezji. Wulkanizację prowadzono w hydraulicznej prasie wulkanizacyjnej w temperaturze 150 C w czasie 20 minut. Dla celów porównawczych przygotowano również próbki zawierające włókno nie modyfikowane. Wyniki badania adhezji włókien do gumy, przeprowadzone zgodnie z polską normą PN-81/C-04267, czyli metodą kształtki H, były następujące: - włókno nie modyfikowane 9,4 N - włókno poddane działaniu kwasu siarkowego i wody 26,6 N Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.