резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений

Формула изобретения

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, на основе бутадиенстирольного с содержанием стирола 22-25 мас.% и дивинилового с содержанием звеньев ЦИС-1,4 87-95% каучуков, включающая вулканизующую группу, состоящую из серы, 2-меркаптобензтиазол, N,N'-дитиодиморфолина, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, технический углерод, каолин, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит инден-кумароновую смолу, диэтилдитиокарбамат цинка, нефтяной парафиновый воск и мел, а в качестве технического углерода технический углерод с удельной геометрической поверхностью 33-36 м ²/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

каучук бутадиенстирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%	85-95
каучук дивиниловый с содержанием звеньев
цис-1,4 87-95%	5-15
сера	0,5-1,0
оксид цинка	4,0-5,0
2-меркаптобензтиазол	0,5-1,0
N,N'-дитиодиморфолин	1,0-2,0
стеариновая кислота	0,9-2,0
N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин	1,0-2,0
полимеризованный
2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин	1,0-2,0
расплав w,w'-гексахлорпараксилола
в защитном воске при их массовом соотношении
соответственно 80-85:15-20	1,0-2,0
нефтяной парафиновый воск	2,0-3,0
диэтилдитиокарбамат цинка	0,9-1,1
мел	25,0-30,0
каолин	20,0-40,0
технический углерод с удельной
геометрической
поверхностью 33-36 м2 /г	30,0-50,0
инден-кумароновая смола	2,0-3,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-аммортизаторов на основе бутадиенстирольных каучуков.

Известна резиновая композиция для подрельсовых прокладок по патенту SU № 1479466 (дата подачи заявки 22.12.1986, МПК C08L 9/00) на основе смеси изопренового и бутадиен-стирольного каучуков, включающая следующие компоненты при их соотношении, мас.ч.:

Бутадиен-альфа-метил-стирольный
каучук с 30 мас.%
альфа-метил-стирола	50,0-70,0
Изопреновый каучук	30,0-50,0
Сера	1,0-2,0
Окись цинка	4,0-5,0
Каолин	30,0-40,0
Технический углерод	58,0-62,0
Регенерат шинный	40,0-60,0
Защитный воск	2,0-2,5
N-фенил-N'-изопропил-
n-фенилендиамин	0,5-1,5
Гексахлорпараксилол	0,8-1,2
Три-(оксиэтилен)-альфа, бета-диметакрилат	5,0-11,0
Эпоксидо-диановая смола
с 20 мас.% эпоксидных групп	1,0-3,0

Прокладки подрельсовые и нашпальные выполняют не только роль амортизаторов железнодорожного пути от динамических нагрузок, но используются для электроизоляции рельсов. Целью данного изобретения является создание резиновой смеси, повышающей коэффициент удельного объемного электрического сопротивления подрельсовых прокладок.

Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту, имеют коэффициент удельного объемного сопротивления, равный от 2·10⁹ до 1,2·10¹⁰ Ом·см. В настоящий момент такие прокладки не удовлетворяют современным требованиям изоляции пути от утечек тока и статического электричества.

Известна резиновая смесь для нашпальных прокладок по патенту SU № 1692993 (дата подачи заявки 26.12.1988, МПК C08L 9/00).

Указанная смесь включает изопреновый и бутадиен-стирольный каучуки, вулканизующую группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N,N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции C ₁₇-C₂₀; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; каолин; технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м²/г, нефтяной битум при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Бутадиенстирольный каучук
с содержанием стирола 22-25 мас.%	60,0
Изопреновый каучук	40,0
Сера	0,8-1,2
Окись цинка	4,5-5,5
N-циклогексил-2-бенз-тиазолилсульфенамид	1,5-2,0
N,N'-дитиодиморфолин	0,8-1,2
Синтетические жирные кислоты фракции C17-C 20	0,8-1,2
Расплав , '-гексахлорпараксилола в
защищенном воске
при их массовом соотношении (80-85):(15-20)	0,8-1,2
Каолин	38,0-44,0
Технический углерод
с удельной геометрической
поверхностью 45-60 м2 /г	32,0-40,0
Нефтяной битум	4,5-5,5
Фенил- -нафтиламин	0,8-1,2
N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин	0,8-1,2

Данная резиновая смесь также обеспечивает коэффициент удельного объемного сопротивления, равный 1·10¹⁰ Ом·см.

Наиболее близкой по составу заявляемой резиновой смеси является резиновая смесь по патенту 2004137570/04 (дата подачи заявки 22.12.2004 г., С08L 9/00) для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%., каучук синтетический ЦИС 1-полиизопреновый и дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N,N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С ₁₇-С₂₀; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; нефтяной битум, каолин, технический углерод, вазелиновое масло и полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинон при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Синтетический каучук ЦИС-1,
полиизопреновый	30,0-49,0
Каучук бутадиенстирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%	21,0-57,0
Каучук дивиниловый с содержанием звеньев
ЦИС-1,4 87-95% (СКД)	5,0-30,0
Сера	0,5-1,0
Оксид цинка	4,0-5,0
N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида
(Сульфенамид «Ц»)	1,0-2,0
Синтетические жирные кислоты
фракции C17-C 20 (СЖК),	0,9-1,5
Нефтяной битум	4,0-5,0
Полимеризованный 2,2,4-триметил-
1,2-дигидрохинолин (ацетонанил)	1,0-2,0
N,N'-дитиодиморфолина (дитиоморфолин)	1,0-2,0
N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамина
(диафен ФП)	1,0-2,0
Расплав w,w'-гексахлорпараксилола
в защитном воске при их массовом соотношении
соответственно 80-85:15-20 (гексол)	1,0-2,0
Каолин	20,0-40,0
Вазелиновое масло	1,0-2,0
Технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 45-60 м 2/г	30,0-50,0

Вулканизаты, полученные из данной резиновой смеси, имеют достаточно низкий температурный предел хрупкости (-65°С), однако не удовлетворяют требованиям к прокладкам-амортизаторам по удельному объемному сопротивлению.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке резиновой смеси для подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении коэффициента удельного объемного сопротивления с одновременным сохранением достигнутого температурного предела хрупкости (от -55°С до -60°С).

Поставленная задача решается, а технический результат, на достижение которого направлено изобретение, обеспечивается тем, что резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов, включающая каучук бутадиенстирольный с содержанием стирола 22-25 мас.% и каучук дивиниловый с содержанием звеньев ЦИС - 1,487-95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, 2-меркаптобензтиозола, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинон, каолин, технический углерод, дополнительно содержит инден-кумароновую смолу, диэтилдитиокарбамат цинка, нефтяной парафиновый воск и мел, а в качестве технического углерода технический углерод с удельной геометрической поверхностью 33-36 м²/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Каучук бутадиенстирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%	85,0-95,0
Каучук дивиниловый
с содержанием звеньев
ЦИС-1,4 87-95%	5,0-15,0
Сера	0,5-1,0
Оксид цинка	4,0-5,0
2-меркаптобензтиазол	0,5-1,0
N,N'-дитиодиморфолин	1,0-2,0
Стеариновая кислота	0,9-2,0
N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин	1,0-2,0
Полимеризованный
2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин	1,0-2,0
Расплав w,w'-гексахлорпараксилола
в защитном воске при их
массовом соотношении
соответственно 80-85:15-20	1,0-2,0
Нефтяной парафиновый воск	2,0-3,0
Диэтилдитиокарбамат цинка	0,9-1,1
Мел	25,0-30,0
Каолин	20,0-40,0
Технический углерод
с удельной геометрической
поверхностью 33-36 м2 /г	30,0-50,0
Инден-кумароновая смола (ИКС)	2,0-3,0

Существенность отличительных признаков формулы объясняется следующим образом, мас.ч.:

введением инден-кумароновой смолы	2,0-3,0
введением диэтилдитиокарбамата
цинка (этилцимата)	0,9-1,1
введением технического углерода
Н-660
с удельной геометрической
поверхностью 33-36 м 2/г	30,0-50,0
введением нефтяного парафинового воска ЯВ-1	2,0-3,0
введением мела МТД-1,2,3	25,0-30,0

Сущность изобретения и его осуществление иллюстрируются примерами выполнения, приведенными в таблице 1.

Таблица 1
Примеры конкретного выполнения резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов.
Наименование ингредиентов	Содержание компонентов, мас.ч
	Ближайший аналог	Заявляемая резиновая смесь
		1	2	3
1. СКИ-3	49,0	-	-	-
2. СКС-30 АРКМ 15	21,0	85,0	89,0	95,0
3. СКД	30,0	15,0	11,0	5,0
4. Сера	1,0	1,0	1,0	1,0
5. Оксид цинка	4,9	4,9	4,9	4,9
6. Сульфенамид «Ц»	1,7	-	-	-
7. Стеарин	-	1,0	1,0	1,0
8. Битум нефтяной	4,9	-	-	-
9. Диафен ФП	1,0	1,0	1,0	1,0
10. Ацетонанил	1,6	1,6	1,6	1,6
11. Каптакс	-	1,0	1,0	1,0
12. Вазелиновое масло	1,2	-	-	-
13. Дитиоморфолин	1,4	1,4	1,4	1,4
14. Гексол	1,0	1,0	1,0	1,0
15. Каолин	27,0	27,0	27,0	27,0
16. Техуглерод	43,5	43,5	43,5	43,5
17. СЖК	1,0	-	-	-
18. Воск	-	2,0	2,3	3,0
19. Этилцимат	-	0,9	1,0	1,1
20. Мел	-	25,0	27,0	30,0
21. ИКС	-	2,0	2,3	3,0

Смесь готовят в резиносмесителе PC-71 по известной технологии.

Таблица 2
Последовательность ввода ингредиентов
Последовательность ввода ингредиентов и наименование операции	Начало операции с момента загрузки	Продолжительность операции
Роспуск бутадиенстирольного каучука с содержанием стирола 22-25 мас.% и бутадиенового каучука	0	30''
Введение: оксид цинка, каптакс, этилцимат, стеарин	30''	30''
Смешение ингредиентов	1'	1'
Введение: ацетонанил, диафен ФП, дитиоформалин, гексол	2'	30''
Введение: коолин, ИКС, воск ЯВ-1	2'30''	30"
Введение: технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м 2/г, мел	3'	30"
Смешение давлением	3'30''	1'30''
Выгрузка	5'	30''
Ввод серы на вальцах и перемешивание	5'30''	2'30''
Снятие резиновой смеси с вальцев:
начало среза	8'	2'
окончание среза	10'
Общее время смешения		10'

Таблица 3
Результаты испытаний вулканизатов на основе резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов
Показатели	по ТУ на изделие	ближайший аналог	Вулканизат по предлагаемому изобретению
			1	2	3
1. Условная прочность при растяжении, МПа, не менее	12,0	16,0	12,3	11,6	10,8
2. Относительное удлинение, %, не менее	250	340	270	260	240
3. Твердость по Шору, усл. ед. в пределах	60-75	69	72	73	72
4. Температурный предел хрупкости, °С, не выше	-45	-60	-55	-60	-57
5. Удельное объемное сопротивление, Ом·см, не менее	1·10 9	1·109	2,3·1012	2,8·1012	1,5·1011
6. Изменение массы после воздействия агрессивной среды
- осевое масло	0-4	-	2,3	1,8	2,4
-СЖР-3	0-7	-	3,6	3,2	3,5

Как видно из таблицы 3, вулканизаты по предлагаемому изобретению имеют удельное объемное сопротивление выше, чем у наиболее близкого по технической сущности и достигаемому результату аналога. При этом сохраняется уровень значений показателей вулканизатов, достигнутых аналогичными решениями. Кроме этого, достигается дополнительный эффект - уменьшается набухание прокладок в агрессивных средах, что продлевает срок службы изделия.

Вулканизат резиновой смеси №2 имеет оптимальный комплекс физико-механических показателей.