литьевая композиция для прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений железнодорожного пути

Формула изобретения

Полимерная литьевая композиция для прокладок-амортизаторов для рельсовых скреплений железнодорожного пути на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера, содержащая антиоксидант - тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан, полипропилен, наполнитель - микрокальцит со средним размером частицы 2,1 мкм, нафтеновый мягчитель, полифениленоксид, увеличивающий размеры концевых блоков полистирола, модифицированный монтмориллонит и суперконцентрат черного пигмента при следующем содержании компонентов (масс.ч.):

Стирол-этилен-бутилен-стирольный блоксополимер	100
Нафтеновый мягчитель	114-115
Полифениленоксид	29-30
Полипропилен	44-45
Суперконцентрат черного пигмента	9-9,5
Наполнитель - микрокальцит	22-61
Модифицированный монтмориллонит	1-5

Тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан 1,8-1,9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литью полимерных изделий, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности литьем, в частности к литьевой композиции для прокладок-амортизаторов для рельсовых скреплений железнодорожного пути (далее - прокладки), предназначенных для установки на деревянных и железобетонных шпалах и брусьях стрелочных переводов.

Из уровня техники известна смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (RU 2326902, 2008, C08L 9/00), включающая каучук синтетический; вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина и оксида цинка, и наполнитель.

Известна также полимерная литьевая композиция для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений (RU 2306323, 2007, C08L 9/00), включающая: каучук; серный вулканизующий агент: серу; ускорительную группу: тиурам-Д; активатор вулканизации: оксид цинка и стеариновую кислоту; наполнитель: углерод технический.

Известна полимерная литьевая композиция на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера - SEBS, содержащая нафтеновый мягчитель RU 2429973. Недостатком аналога является непригодность данной композиции для прокладок-амортизаторов для рельсовых скреплений железнодорожного пути из-за недостаточной жесткости на сжатие.

Наиболее близкой к заявленной является литьевая композиция на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера, содержащая снижающую трение добавку, средство против слипания, пластификатор, масло, антиоксидант, УФ стабилизатор, краситель или пигмент, наполнитель, смазку, средство от запотевания, добавку для повышения текучести, связывающее средство, сшивающее средство, зародышеобразователь, поверхностно-активное вещество, растворитель, антипирен, антистатическое средство или их сочетание, опубликованная 20.03.2009, заявка RU 2007134424.

Данное решение не обеспечивает возможность получения литьевой композиции для рельсовых скреплений железнодорожного пути из-за недостаточной жесткости на сжатие и невозможности достижения других требуемых параметров, таких, например, как истираемость по абразивному материалу, коэффициент трения скольжения подошвы рельса по прокладке, изменение свойств прокладок-амортизаторов после комплексного климатического старения.

Т.о., на данный момент существует много патентов на литьевые композиции из термоэластопластов. Однако ни одна из существующих композиций не удовлетворяет вышеприведенным требованиям.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение экологически чистых материалов и изделий с высоким уровнем технических характеристик. А именно уменьшение остаточной деформации сжатия изделия, увеличение прочности при растяжении при низкой твердости, а также повышение коэффициента трения.

Технический результат достигается тем, что полимерная литьевая композиция для прокладок-амортизаторов для рельсовых скреплений железнодорожного пути на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера содержит антиоксидант тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан, полипропилен, наполнитель - микрокальцит со средним размером частицы 2,1 мкм, нафтеновый мягчитель, полифениленоксид, увеличивающий размеры концевых блоков полистирола, модифицированный монтмориллонит и суперконцентрат черного пигмента при следующем содержании компонентов (масс.ч.):

Стирол-этилен-бутилен-стирольный блоксополимер	100
Нафтеновый мягчитель	114-115
Полифениленоксид	29-30
Полипропилен	44-45
Суперконцентрат черного пигмента	9-9,5
Наполнитель - микрокальцит	22-61
Модифицированный монтмориллонит	1-5
Тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-
4-гидроксигидроциннамат)метан	1,8-1,9

Сущность изобретения состоит в том, что готовят композицию на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера. Добавляют нафтеновый мягчитель 114-115 масс. частей, полифениленоксид 29-30, полипропилен 44-45, суперконцентрат черного пигмента 9-9,5, микрокальцит 22-61 масс. частей, модифицированный монтмориллонит 1-5 и тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан 1,8-1,9 масс. частей.

Пример 1. Готовили композицию на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера. Добавляли нафтеновый мягчитель 115 масс.ч., полифениленоксид 29,7 масс.ч., полипропилен 44,7 масс.ч, суперконцентрат черного пигмента 9,4 масс.ч., микрокальцит 61 масс. частей, модифицированный монтмориллонит 5 масс.ч. и тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан 1,9 масс. частей. Используют нафтеновый мягчитель 115 масс.ч. с кинематической вязкостью 61-75 мм²/с при 40°С. Характеристика композиции и изделия из нее: коэффициент трения скольжения подошвы рельса по прокладке - 0,51, статическая жесткость на сжатие в интервале нагрузок от 20 до 90 кН - 76 МН/м, относительная деформация после 10-кратного кратковременного статического сжатия - 15%, условная прочность при растяжении - 10,5 МПа, относительное удлинение при разрыве - 650%. .

Пример 2. Готовили композицию на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера. Добавляли нафтеновый мягчитель 114 масс.ч., полифениленоксид 29 масс.ч., полипропилен 44 масс.ч, суперконцентрат черного пигмента 9,5 масс.ч., микрокальцит 22 масс. частей, модифицированный монтмориллонит 1 масс.ч. и тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан 1,8 масс. частей. Используют нафтеновый мягчитель 114 масс.ч. с кинематической вязкостью 61-75 мм²/с при 40°С. Характеристика композиции и изделия из нее: коэффициент трения скольжения подошвы рельса по прокладке - 0,51, статическая жесткость на сжатие в интервале нагрузок от 20 до 90 кН - 76 МН/м, относительная деформация после 10-кратного кратковременного статического сжатия - 15%, условная прочность при растяжении - 10,5 МПа, относительное удлинение при разрыве.

Пример 3. Готовили композицию на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера. Добавляли полифениленоксид 30 масс.ч., полипропилен 45 масс.ч, суперконцентрат черного пигмента 9 масс.ч., микрокальцит 52 масс. частей, модифицированный монтмориллонит 4 масс.ч. и тетракисметилен(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат)метан 1,82 масс. частей. Используют нафтеновый мягчитель 114, 5 масс.ч. с кинематической вязкостью 61-75 мм²/с при 40°С. Характеристика композиции и изделия из нее: коэффициент трения скольжения подошвы рельса по прокладке - 0,51, статическая жесткость на сжатие в интервале нагрузок от 20 до 90 кН - 76 МН/м, относительная деформация после 10-кратного кратковременного статического сжатия - 15%, условная прочность при растяжении - 10,5 МПа, относительное удлинение при разрыве - 650%.

Показатели качества прокладок-амортизаторов, установленные в настоящих технических требованиях, обеспечивают выполнение требований Норм безопасности НБ ЖТ ЦП 149-2003. Прокладки на железобетонных шпалах служат для обеспечения продольного сопротивления смещению рельсов, снижения динамических нагрузок и электроизоляции, на деревянных шпалах - для предохранения их от износа.

По своим физико-механическим показателям полученные из композиции согласно заявленному изобретению прокладки должны отвечать следующим требованиям:

условная прочность при растяжении - не менее 8 МПа;

относительное удлинение при разрыве - не менее 250%;

твердость по Шору А - в пределах 65-90 усл.ед.;

удельное объемное сопротивление для прокладок, применяемых для железобетонных шпал - не менее 1*10⁹ Ом·см;

изменение массы после воздействия агрессивной среды в течение (24±1)ч, при температуре (23±2)°C - в пределах от - 1 до 7 (СЖР), от 0 до 0,5 (вода).

Морозостойкость по эластическому восстановлению после сжатия при температуре минус 60°C - не более 30%.

Жесткость на сжатие в интервале нагрузок от 20 до 90 кН - в пределах 50-100 МН/м.

Относительная деформация после 10-ти кратного кратковременного статического сжатия - не более 30%.

Истираемость по абразивному материалу - не более 140 м³/ТДж.

Коррозионная инертность к металлу - отсутствие коррозии.

Коэффициент трения скольжения подошвы рельса по прокладке - не менее 0,5.

Изменение свойств прокладок-амортизаторов после комплексного климатического старения по показателям от фактических значений, определенных до климатического воздействия - не более 20%.

Требуемый уровень технических характеристик достигается путем введения в литьевую композицию полифениленоксида, увеличивающего размеры конечных блоков полистирола, а также модифицированного монтмориллонита в указанных количествах.

Более крупные конечные блоки повышают температуру стеклования (Tg), обеспечивая два основных практических преимущества над обыкновенными компаундами на основе СЭБС: повышенная теплостойкость и улучшенные регенеративные свойства.

Повышенная теплостойкость повышает температуру эксплуатации по сравнению с обыкновенными марками на основе СЭБС на 10-15°C и сокращает время цикла литья под давлением, позволяя извлекать детали из формы при более высокой температуре с сохранением геометрических размеров изделия.

Улучшенные регенеративные свойства, определяемые по остаточной деформации сжатия, обеспечивают более хорошие уплотняющие характеристики.

Свойства остаточной деформации сжатия при 70 и 100°C соответствуют таковым у компаундов TPV схожей твердости.

Однако при комнатной температуре данный материал показывает себя намного лучше.

Композицию изготавливают на стандартном оборудовании при более высоких температурах по сравнению с обыкновенными марками на основе СЭБС при известной последовательности введения компонентов: термоэластопласт, наполнитель, мягчитель и прочие ингредиенты, необходимые для достижения конкретных целей.

Композиция содержит полифениленоксид, увеличивающий размеры концевых блоков полистирола, и модифицированный монтмориллонит.

В результате данного изобретения получена литьевая композиция на основе стирол-этилен-бутилен-стирольного блоксополимера для рельсовых скреплений железнодорожного пути с достаточной жесткостью на сжатие, истираемостью по абразивному материалу, а также с рядом других требуемых параметров, которые будут приведены далее, и которые являются необходимыми для пригодности такой композиции для рельсовых скреплений.