CS261187B1

CS261187B1 - It reinforces the filler for the rubber compositions and the process for producing it

Info

Publication number: CS261187B1
Application number: CS872611A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Postava; Milan Podesva
Original assignee: Miroslav Postava; Milan Podesva
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS261187A1

Abstract

Předmětem řešení je skladba ztužujícího plniva pro kaučukové směsi, které je připraveno na bázi krátkého celulózového vlákna a způsob jeho výroby. Podstata řešení spočívá v tom, že vlákno je povrchově upraveno směsí, obsahující na 100 hmotnostních dílů krátkého celulózového vlákna s poměrem 1/d v rozmezí od 100 do 220, 10 až 50 hmotnostních dílů asfaltové suspenze, dále 5 až 50 hmotnostních dílů butadienstyrénového kaučuku nebo polyakrylátové disperze, 10 až 100 hmotnostních dílů roztoku fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu s koncentrací 10 % až 30 % hmot. pryskyřice a 100 až 1 000 hmotnostních dílů vody. Ztužující plnivo se připraví postupem, při kterém se nejprve do vody nadávkuje asfaltová suspenze, potom butadienstyrénový latex nebo polyakrylátová disperze, dále roztok fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu a nakonec krátká celulózová vlákna. Po nasycení vlákna uvedenou směsí se vlákno vysuší při zvýšené teplotě na hodnotu zbytkové vlhkostí do max. 0,5 %. Řešení je možno použít k výrobě vlákna a následně pro ztužení kaučukových směsí, s výhodou směsí adhezivních. Vyšším ztužením kaučukových směsí se dosáhne zvýšení kvalitativních parametrů pryžových výrobků.The subject of the solution is the composition of a reinforcing filler for rubber mixtures, which is prepared on the basis of short cellulose fiber and a method of its production. The essence of the solution lies in the fact that the fiber is surface-treated with a mixture containing, per 100 parts by weight of short cellulose fiber with a 1/d ratio ranging from 100 to 220, 10 to 50 parts by weight of asphalt suspension, further 5 to 50 parts by weight of butadiene-styrene rubber or polyacrylate dispersion, 10 to 100 parts by weight of a solution of phenol-formaldehyde resin in industrial alcohol with a concentration of 10% to 30% by weight of resin and 100 to 1,000 parts by weight of water. The reinforcing filler is prepared by a process in which asphalt suspension is first added to water, then butadiene-styrene latex or polyacrylate dispersion, then a solution of phenol-formaldehyde resin in industrial alcohol and finally short cellulose fibers. After saturation of the fiber with the above mixture, the fiber is dried at an elevated temperature to a residual moisture value of up to max. 0.5%. The solution can be used to produce the fiber and subsequently to reinforce rubber mixtures, preferably adhesive mixtures. Higher reinforcement of rubber mixtures results in an increase in the quality parameters of rubber products.

Description

Vynález se týká ztužujícího plniva na bázi krátkého celulózového vlákna a způsobu jeho výroby.The invention relates to a reinforcing filler based on short cellulose fiber and a method of producing it.

Řada gumárenských výrobků bývá za účelem zvýšení funkčních a užitných vlastností vyztužena textilní kostrou. V poslední době se začíná prosazovat u některých pryžových výrobků náhrada textilní kostry ztužujícím plnivem na bázi krátkých celulózových vláken. Ta jsou ve výrobcích obvykle příslušně naorientována a adhezivě zakotvena. Uvedený způsob vyztužení pryžových výrobků je z technologického hlediska velmi výhodný, nebot odpadá nejpracnější část výroby - konfekce nálože. Přitom lze u některých výrobků dosáhnout vlastností na úrovni ztužení textilní kostrou. Velmi výhodné je toto řešení zejména u vstřikovací technologie, nebot zapracování textilní kostry u tohoto způsobu výroby bývá značně problematické a v mnohých případech prakticky neproveditelné. Použití ztužujícího plniva na bázi krátkých celulózových vláken zjednodušuje tuto výrobní technologii a umožňuje vyztužení pryžového výrobku bez komplikované přípravy konfekce výztužné kostry. U výrobků, kde je výztužná textilní nebo ocelová kostra nezbytná, přináší aplikace ztužujícího plniva zvýšení kvalitativních parametrů a tedy zlepšení některých funkčních vlastností. Může se například jednat o zvýšení odolností proti vytržení výztužného materiálu z pryže výrobku nebo zlepšení dynamických vlastností výrobku při zajištění příslušné orientace výztužných vláken.Many rubber products are reinforced with a textile carcass in order to increase their functional and utility properties. Recently, the replacement of the textile carcass with a reinforcing filler based on short cellulose fibers has begun to gain popularity in some rubber products. These are usually oriented appropriately in the products and adhesively anchored. The above method of reinforcing rubber products is very advantageous from a technological point of view, since the most laborious part of production - the preparation of the charge - is eliminated. In addition, it is possible to achieve properties at the level of reinforcement with a textile carcass in some products. This solution is very advantageous, especially in injection molding technology, since the incorporation of a textile carcass in this production method is quite problematic and in many cases practically impossible. The use of a reinforcing filler based on short cellulose fibers simplifies this production technology and allows the reinforcement of a rubber product without the complicated preparation of the reinforcement carcass. In products where a reinforcing textile or steel skeleton is necessary, the application of a reinforcing filler brings an increase in quality parameters and therefore an improvement in some functional properties. For example, it may be an increase in the resistance to tearing of the reinforcing material from the rubber of the product or an improvement in the dynamic properties of the product by ensuring the appropriate orientation of the reinforcing fibers.

Uvedené příklady charakterizují typické oblasti aplikace ztužujícího plniva na bázi krátkých celulózových vláken a současně dokumentují přednosti ztužujícího plniva do pryžových výrobků z technologického hlediska. Z těchto důvodů proto současná vývojová technologie využívá předností vyztuženi pryžových výrobků tímto novým materiálem. Jejich konkrétní použití popisuje řada zahraničních patentů a několik tuzemských autorských osvědčení.The examples given characterize typical areas of application of reinforcing filler based on short cellulose fibers and at the same time document the advantages of reinforcing filler in rubber products from a technological point of view. For these reasons, the current development technology uses the advantages of reinforcing rubber products with this new material. Their specific use is described in a number of foreign patents and several domestic copyright certificates.

Pokud se týká zahraničních patentů je předmětem ochrany několik oblastí týkajících se aplikace tohoto výztužného materiálu do pryžových výrobků. Jedná se zejména o zajištění příslušné orientace vláken ve výrobku, o popis charakteristických vlastností a parametrů, o složení impregnačního nánosu, případně o postupy nánosu impregnace na tato vlákna. Tuzemská autorská osvědčení popisují krátká celulózová vlákna jako ztužujíci plnivo pro kaučukové směsi - AO 239 235, skladbu vulkanizovatelných vysoce ztužených směsí AO 237 729 a problematiku vyztužení dopravních pásů s ocelovými lany pomocí krátkých celulózových vláken AO 250 152.As far as foreign patents are concerned, several areas related to the application of this reinforcing material to rubber products are subject to protection. These include, in particular, ensuring the appropriate orientation of the fibers in the product, describing the characteristic properties and parameters, the composition of the impregnation coating, or the procedures for applying the impregnation to these fibers. Domestic copyright certificates describe short cellulose fibers as a reinforcing filler for rubber mixtures - AO 239 235, the composition of vulcanizable highly reinforced mixtures AO 237 729, and the issue of reinforcing conveyor belts with steel ropes using short cellulose fibers AO 250 152.

Ve všech případech se jedná o krátká celulózová vlákna, která jsou opatřena různým impregnačním nánosem, umožňujícím proto i různý stupeň ztužení a adhezivního zakotvení do pryže výrobku po jeho vulkanizaci.In all cases, these are short cellulose fibers that are provided with various impregnation layers, therefore allowing for varying degrees of reinforcement and adhesive anchoring into the rubber of the product after its vulcanization.

Nevýhody zahraničních ztužujících plniv na bázi krátkých celulózových vláken lze spatřovat zejména v tom, že impregnační nános obsahuje vedle různých modifikačnich surovin i rezorcinformaldehydovou pryskyřici, která omezuje tepelnou zpracovatelnost kaučukových směsí obsahující tento výztužný materiál. Konkrétně lze uvést, že kaučukové směsi s tímto výztužným plnivem jsou krátkodobě zpracovatelné při teplotě maximálně do 90 °C. Při překročeni uvedené teploty nastává polykondenzace pryskyřice, oož má za následek znehodnocení kaučukové směsi. Zabezpečení zpracovatelských teplot do 90 °C je v podmínkách našich gumárenských podniků značně obtížné a u některých technologií prakticky nesplnitelné. To pochopitelně omezuje aplikační oblasti zahraničních výztužných vláken v podmínkách našich výrobních závodů.The disadvantages of foreign reinforcing fillers based on short cellulose fibers can be seen mainly in the fact that the impregnation layer contains, in addition to various modifying raw materials, resorcinol-formaldehyde resin, which limits the heat processability of rubber mixtures containing this reinforcing material. Specifically, it can be stated that rubber mixtures with this reinforcing filler can be processed for a short time at a maximum temperature of 90 °C. If the specified temperature is exceeded, polycondensation of the resin occurs, which results in the deterioration of the rubber mixture. Ensuring processing temperatures of up to 90 °C is very difficult in the conditions of our rubber enterprises and practically impossible for some technologies. This naturally limits the application areas of foreign reinforcing fibers in the conditions of our production plants.

Tuzemská řešení umožňují podstatně vyšší zpracovatelské teploty pro kaučukové směsi obsahující tento výztužný materiál, což je příznivé pro stávající výrobní zařízeni, která jsou v gumárenských podnicích v současné době k dispozici. Při výhodě vyšších zpracovatelských teplot je jejich nedostatkem, že v určitých speciálních druzích pryže snižují fyzikálně-mechanické vlastnosti pryžového materiálu. Konkrétně se jedná o adhezivní směsi, zabezpečující spojení mezi pryží a výztužným materiálem, obvykle pomosazeným ocelovým kordem nebo pozinkovaným ocelovým lanem. Jak bylo zjištěno při experimentálních pracích, došlo při aplikaci dosud známých tuzemských ztužujících plniv na bázi celulózových vláken ke sníženi ztužení adhezivní pryže a tedy i ke sníženi odolnosti proti vytrženi ocelového kordu či lana z materiálu výrobku. Dalšími vývojovými pracemi však bylo prokázáno, že aplikaci ztužujícího plniva na bázi celulózových vláken lze při určitém speciálním impregnačním nánosu dosáhnout předpokládaného zvýšení ztužení adhezivní pryže a v důsledku toho i zvýšení odolnosti proti vytržení ocelového kordu či lana. Uvedné řešení z aplikačního hlediska chrání AO 250 152 pro dopravní pásy s ocelovými lany. Toto řešení však nekonkretizuje ztužující plnivo po stránce možností variability jeho složení a neobjasňuje způsob jeho výroby, který je třeba při jeho přípravě použít.Domestic solutions allow for significantly higher processing temperatures for rubber mixtures containing this reinforcing material, which is favorable for the existing production equipment currently available in rubber companies. While higher processing temperatures are an advantage, their disadvantage is that in certain special types of rubber they reduce the physical and mechanical properties of the rubber material. Specifically, these are adhesive mixtures that ensure the connection between rubber and reinforcing material, usually brass-plated steel cord or galvanized steel rope. As was found in experimental work, the application of previously known domestic reinforcing fillers based on cellulose fibers reduced the reinforcement of the adhesive rubber and therefore also reduced the resistance to tearing of the steel cord or rope from the product material. However, further development work has shown that the application of a reinforcing filler based on cellulose fibers can achieve the expected increase in the reinforcement of the adhesive rubber with a certain special impregnation layer and, as a result, an increase in the resistance to tearing of the steel cord or rope. From an application point of view, the solution mentioned protects AO 250 152 for conveyor belts with steel ropes. However, this solution does not specify the reinforcing filler in terms of the possibilities of variability of its composition and does not clarify the method of its production, which must be used in its preparation.

Uvedené nedostatky dosud známých řešení jsou odstraněny ztužujícím plnivem na bázi krátkého celulózového vlákna, jehož podstata spočívá v tom, že vlákno je upraveno směsí, obsahující na 100 hmotnostních dílů krátkého celulózového vlákna s poměrem 1/d v rozmezí od 100 do 220, 10 až 50 hmotnostních dílů asfaltové suzpenze, dále 5 až 50 hmotnostních dílů butadienstyrénového latexu nebo polyakrylátové disperze, 10 až 100 hmotnostních dílů roztoku fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu s koncentrací 10 % až 30 % hmot. pryskyřice a 100 až 1 000 hmotnostních dílů vody. Ztužující plnivo podle vynálezu se připraví postupem, při kterém se nejprve do vody nadávkuje asfaltová suspenze, potom butadienstyrénový latex nebo polyakrylátové disperze, dále roztok fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu a nakonec krátké celulózové vlákno, které se po nasycení uvedenou směsí vysuší při zvýšené teplotě na hodnotu zbytkové vlhkosti do max 0,5 %.The above-mentioned shortcomings of previously known solutions are eliminated by a reinforcing filler based on short cellulose fiber, the essence of which lies in the fact that the fiber is treated with a mixture containing, per 100 parts by weight of short cellulose fiber with a 1/d ratio ranging from 100 to 220, 10 to 50 parts by weight of asphalt suspension, further 5 to 50 parts by weight of butadiene-styrene latex or polyacrylate dispersion, 10 to 100 parts by weight of a solution of phenol-formaldehyde resin in industrial alcohol with a concentration of 10% to 30% by weight of resin and 100 to 1,000 parts by weight of water. The reinforcing filler according to the invention is prepared by a process in which asphalt suspension is first added to water, then butadiene-styrene latex or polyacrylate dispersions, then a solution of phenol-formaldehyde resin in industrial alcohol and finally short cellulose fiber, which, after being saturated with the above mixture, is dried at an elevated temperature to a residual moisture value of up to 0.5% max.

Uvedený postup obsahující pořadí dávkování jednotlivých komponent impregnační směsi nelze zaměnit, nebot při změně pořadí dávkování dojde k vysrážení jednotlivých komponent a nasyceni vlákna touto směsí není možno provést. Při praktických provedení je možno použít i vlákno obsahující vodu, což si vyžádá přepočet celkového obsahu vody při přípravě impregnační směsi. Vlastní nasycení vlákna je možno s výhodou provádět v bubnových míchačkách, čímž se dosáhne zvýšení účinnosti sycení. Sušení na zbytkovou hodnotu vlhkosti je třeba věnovat maximální pozornost s tím, že optimální hodnota by se měla pohybovat v rozmezí od 2 í do 3 S.The procedure described above, containing the order of dosing of individual components of the impregnation mixture, cannot be changed, because when changing the order of dosing, precipitation of individual components occurs and saturation of the fiber with this mixture is not possible. In practical embodiments, it is also possible to use a fiber containing water, which will require recalculation of the total water content during the preparation of the impregnation mixture. The actual saturation of the fiber can be advantageously carried out in drum mixers, thereby increasing the efficiency of saturation. Maximum attention must be paid to drying to the residual moisture value, with the optimal value ranging from 2 to 3 S.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady, respektující zároveň i výrobní postup pro přípravu ztužujícího plniva podle vynálezu.The following examples serve to further clarify the essence of the invention, while also respecting the production process for preparing the reinforcing filler according to the invention.

PřikladlExample

1. Voda technická 300 hmot. díly1. Technical water 300 parts by weight

2. Asfaltová suspenze 20 hmot. díly2. Asphalt suspension 20 parts by weight

3. Butadienstyrénový latex 15 hmot. díly3. Butadiene styrene latex 15 parts by weight

4. 20% roztok fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu 25 hmot. díly4. 20% solution of phenol-formaldehyde resin in industrial alcohol 25 parts by weight

5. Krátké celulózové vlákno z bukového dřeva s poměrem l:d od5. Short cellulose fiber from beech wood with a l:d ratio of

100 do 220 150 hmot. díly celkem100 to 220 150 parts by weight total

460 hmot. díly460 parts by weight

PříkladExample

1. 1. Voda technická Technical water 400 400 hmot. mass díly parts 2. 2. Asfaltová suspenze Asphalt suspension 30 30 hmot. mass díly parts 3. 3. Polyakrylátové disperze Polyacrylate dispersions 10 10 hmot. mass díly parts 4. 4. 25% roztok fenolformaldehydové 25% phenol formaldehyde solution pryskyřice v průmyslovém resin in industrial alkoholu alcohol 15 15 hmot. mass díly parts 5. 5. Krátké celulózové vlákno Short cellulose fiber z bukového dřeva s poměrem made of beech wood with a ratio l:d od 120 do 220 l:d from 120 to 220 100 100 hmot. mass díly parts

celkemtotal

555 hmot. díly555 parts by weight

Příklad 3Example 3

1. 1. Voda technická Technical water 1 000 1,000 hmot. mass díly parts 2. 2. Asfaltová suspenze Asphalt suspension 50 50 hmot. mass díly parts 3. 3. Butadienstyrenový latex Styrene Butadiene Latex 50 50 hmot. mass díly parts 4. 4. 108 roztok fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu 108 phenol formaldehyde resin solution in industrial alcohol 100 100 hmot. mass díly parts 5. 5. Krátké celulózové vlákno z bukového dřeva s poměrem l:d od 120 do 200 Short cellulose fiber from beech wood with a ratio l:d from 120 to 200 100 100 hmot. mass díly parts celkem total 1 300 1,300 hmot. mass díly parts P 1. P 1. ř í k 1 a d 4 Voda technická r í k 1 a d 4 Technical water 100 100 hmot. mass díly parts 2. 2. Asfaltová suspenze Asphalt suspension 10 10 hmot. mass díly parts 3. 3. Polyakrylátový latex Polyacrylate latex 5 5 hmot. mass díly parts 4. 4. 308 roztok fenolformaldehydové pryskyřice v průmyslovém alkoholu 308 phenol formaldehyde resin solution in industrial alcohol 10 10 hmot. mass díly parts 5. 5. Krátké celulózové vlákno z bukového dřeva s poměrem lid od 100 do 250 Short cellulose fiber from beech wood with a ratio of 100 to 250 100 100 hmot. mass díly parts celkem total 225 225 hmot. mass díly parts

Výše uvedené příklady neomezují rozsah vynálezu, neboř prakticky lze použít celou řadu variant patřících do význaku řešení podle vynálezu.The above examples do not limit the scope of the invention, since a whole range of variants belonging to the feature of the solution according to the invention can be practically used.

Zavedení výroby ztužujícího plniva podle vynálezu umožní použití tohoto materiálu pro zvýšení ztužujících účinků u pryžových výrobků obsahujících výztužnou nosnou kostru.The introduction of the production of the reinforcing filler according to the invention will enable the use of this material to increase the reinforcing effects in rubber products containing a reinforcing supporting skeleton.

V praxi to znamená zvýšení odolnosti proti vytržení výztužného materiálu z pryže výrobku.In practice, this means increasing the resistance to tearing of the reinforcing material from the rubber of the product.

Toto zvýšení pak pozitivně ovlivní funkční a užitné vlastnosti výrobků. Aplikace ztužujícího plniva podle vynálezu do adhezivních kaučukových směsí dále umožní zvýšení zpracovatelských teplot do 130 °C, což jsou již teploty zajistitelné v běžných výrobních podmínkách československých gumárenských podniků. Vynálezu je možno použít pro výrobu ztužujícího plniva, jehož aplikaci se zvýši technické parametry pryžových výrobků jako jsou např. dopravní pásy s ocelovými lany, pneumatik s pomosazeným ocelovým kordem, hadic s textilní nebo ocelovou výztuží apod.This increase will then positively affect the functional and utility properties of the products. The application of the reinforcing filler according to the invention to adhesive rubber mixtures will further enable an increase in processing temperatures up to 130 °C, which are temperatures that can be achieved in normal production conditions of Czechoslovak rubber companies. The invention can be used for the production of a reinforcing filler, the application of which will increase the technical parameters of rubber products such as conveyor belts with steel ropes, tires with brass-plated steel cord, hoses with textile or steel reinforcement, etc.

Claims

CLAIMS 1. A stiffening filler based on short cellulose fibers, characterized in that mixtures comprising: per 100 parts by weight of short cellulose fiber with a ratio of 1 / d ranging from 100 to 220, 10 to 50 parts by weight of an asphalt slurry, 5 to 50 parts by weight of butadiene styrene latex or polyacrylate dispersion, 10 to 100 parts by weight of a phenol formaldehyde resin solution in industrial alcohol with a concentration of 10% to 30% by weight. and 100 to 1,000 parts by weight of water.

2. A method according to claim 1, wherein the water is first metered in with an asphalt slurry, followed by a butadiene-styrene latex or polyacrylate dispersion, followed by a solution of phenol-formaldehyde resin in industrial alcohol, and finally a short cellulose fiber. elevated temperature to a residual moisture value of max.