CC BY
88
УДК 667.494.674
А. Ф. Ахметгареева, Л. А. Зенитова, Д. И. Фазылова
ТЕХНОЛОГИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ АГДЕЗИИ ПОЛИЭФИРНЫЙ КОРД - РЕЗИНА
Ключевые слова: полиэфирный корд, адгезия, плазменная обработка.
Описаны основные виды используемых кордов в шинной промышленности. Рассмотрены их достоинства и недостатки. Показана эффективность перехода на плазменную обработку полиэфирного корда.
Keywords: polyester cord, adhesion, plasma treatment.
The basic types of cords used in the tire industry. Consider their advantages and disadvantages. The effectiveness of the transition to the plasma treatment polyester cord.
Сегодня резинотекстильные изделия — это широкий класс самых необходимых изделий в нашей жизни и технике. Они включают большое число разных видов, в том числе следующие:
• автомобильные, авиационные и другие виды шин;
• передаточные элементы устройств для перемещения различных материалов (конвейерные ленты, рукава, шланги);
• гибкие тяговые связи передач (приводные ремни, гусеничные ленты и др.);
Особенностью резинотекстильных изделий является то, что они почти всегда создаются как конструкции и их в большинстве случаев получают путем соединения текстильного армирующего наполнителя и резиновых заготовок с последующей вулканизацией [1].
Многолетний опыт эксплуатации шин показывает, что решающее влияние на технический ресурс, ремонтопригодность и другие качественные показатели оказывает качество корда. Корд в шине работает в жестких условиях, подвергаясь разнообразным статическим и динамическим напряжениям, многократным деформациям растяжения, сжатия, изгиба, кручения и т. д.
Промышленностью выпускаются следующие марки кордов: вискозный, капроновый, анидный, ара-мидный, полиэфирный, стеклокорд, металлокорд [2].
Вискозный корд вырабатывается из вискозных кордных нитей по основе и хлопчатобумажных по утку. Благодаря высокому модулю упругости вискозный корд применяется в радиальных шинах. К недостаткам вискозного корда относится его низкая прочность, которая при увеличении влажности уменьшается почти в два раза. Вискозный корд используют в производстве покрышек для грузовых и легковых автомобилей, мотоциклов, тракторов и сельскохозяйственных машин.
Капроновый корд изготавливают из волокна, которое получают из поликапроамида с молекулярной массой 12-15 тыс., хорошо кристаллизующегося полимера с температурой плавления около 220°С [3].
Однако перспективность этого волокна для корда в значительной степени зависит от способности корда сохранять свойства в ходе технологического процесса изготовления шин.
Анидный корд - получают из волокна на основе полигексаметиленадипамида.Анидный корд имеет меньшую линейную усадку, чем капроновый, осо-
бенно при высоких температурах. В процессе вулканизации при высоких температурах потеря прочности у анидного корда меньше и поэтому он обладает более благоприятным сочетанием технико-экономических свойств.
Арамид относится к группе ароматических полиамидов. Первое арамидное волокно разработала и изготовила из поли-и-фенилентерефталамида фирма «Дюпон». Это волокно отличалось прочностью, а также является невозгораемым. По деформационным характеристикам арамидные волокна близки к металлу. Поэтому основное назначение корда на основе ароматических полиамидов - замена более тяжелого и подверженного коррозии металлокорда в покрышках и других армированных резиновых изделиях.
Полиэфирный корд (лавсан) изготавливается из полиэтилентерефталата с молекулярной массой 3050 тыс. и температурой плавления 255-265 °С. По сравнению с полиамидным более влагостоек, но из-за плохого смачивания водными адгезивами, приме-няемымидля повышения адгезии к резине, требуются специальные технологические приемы. Основной задачей при использовании полиэфирного корда является разработка специального пропиточного состава при одностадийной обработке корда и рецептуры модифицированной каркасной резины.
За рубежом полиэфирный корд применяется в основном при армировании каркаса легковых и грузовых шин небольшого размера. Полиэфирный корд имеет существенные преимущества по жесткостным и усадочным характеристикам, что делает его незаменимым армирующим материалом для каркаса высокоскоростных шин (серии Н, V, 2).
Качество корда улучшается: хлопковый и вискозный заменены полиамидным и полиэфирным. Применение полиамидного корда в легковых шинах обусловлено его высокой теплостойкостью и усталостной выносливостью.
Зарубежные данные по объемам потребления армирующих материалов за последнее десятилетие показывают, что:
• резко снизилось использование вискозного корда;
• снижается потребление полиамидного корда;
• увеличивается потребление полиэфирного корда.
В странах СНГ используются серийные малопрочные марки вискозного капронового, анидного кордов [4].
Вискозный корд используется за рубежом преимущественно для легковых автомобильных покрышек, в РФ - в производстве сельскохозяйственных крупногабаритных шин.
В развитых странах, РФ, СНГ происходит увеличение доли шин радиальной конструкции, уменьшение слойности каркаса за счет использования высокопрочных материалов.
Последнее десятилетие во всем мире наблюдается постоянная тенденция увеличения производства и потребления полиэфирного корда. Наиболее крупными поставщиками полиэфирного корда являются фирмы "Коа", "Allied Signal", "Acordis", объем производства которых составляет более 500 г. т./год [5].
Пониженная усадка при высоких температурах, высокие прочностные, жесткостные и усталостные свойства этого корда обеспечивают меньшую раз-нашиваемость шин при эксплуатации, чем шин с использованием анидного корда.
В связи с актуальностью проблемы устойчивости автомобиля при высокой скорости, нельзя применять низкомодульные анидные корды для легковых автомобилей. Для каркаса высокоскоростных шин необходим высокомодульный корд. Таким типом корда является полиэфирный. По результатам испытаний шин с полиэфирным и анидным кордом по всем показателям равноценны, а по устойчивости автомобиля при высокой скорости шины с полиэфиром превосходят шины с анидным кордом на 12%.
Ведущие шинные фирмы - Goodyear, Uniroyal, Continental, Pirelli и др. используют в высокоскоростных легковых шинах полиэфирный корд [5].
Таким образом, полиэфирный корд становится с 2001 года основным армирующим материалом для каркаса высокоскоростных легковых шин.
Однако по адгезионным характеристикам полиэфирный корд существенно уступает анидному, что объясняется химической инертностью полиэтилен-терефталата [6].
Рост потребности в полиэфирных кордах повлечет за собой увеличение спроса на соответствующие адгезионно-активные соединения (эпоксидные, блокированные изоцианаты и т.д.), в сочетании с ла-тексно-резорциноформальдегидными составами.
Повышение адгезионной прочности достигается за счет их химической или физической обработки. Несмотря на большое количество работ в этой об-
ласти до сих пор не найдены оптимальные условия обработки, позволяющие повысить адгезию корда к резине. В этой связи перспективным является использование низкотемпературной высокочастотной плазменной обработки корда, позволяющей отказаться от клеевого соединения, что приводит к ресурсосбережению за счет исключения стадий пропитки корда адгезивами и сушки. По сравнению с традиционными химико-технологическими процессами плазменные процессы не требуют использования каких-либо жидких растворов (потенциально являются экологически чистыми), а также являются существенно менее энергоемкими [7].
В определенных режимах плазменная обработка не влияет на внутреннее строение, изменяя только состав и структуру поверхностного слоя полимера, что позволяет регулировать заданное свойство, не ухудшая других свойств. Кроме того, обработка низкотемпературной плазмой является экологически безопасной, высокоэффективной и менее затратной по сравнению с традиционными методами химической и физической модификации полимерных материалов.
Поэтому разработка и внедрение в производство резиновых изделий ресурсосберегающих технологий, основанных на использовании доступных материалов, а также интенсифицирующего действия высокочастотной плазменной обработки текстильных кордов представляет научный и практический интерес.
Литература
1. Д.И. Фазылова.Дисс. кандидат техн.наук,ГОУ ВПО «КГТУ», Казань, 2010, 180с.
2. Д.И. Фазылова. Автореф. дисс. кандидат техн.наук,ГОУ ВПО «КГТУ», Казань, 2010, 180с.
3. Берлин, A.A. Принципы создания композиционных полимерных материалов / A.A. Берлин, С.И. Вольфсон, В.Г.Ошмян, Н.С. Ениколопов. - М.: Химия, 1990. - 229 с.
4. Осошник, И.А. Производство резиновых технических изделий / И.А. Осошник, Ю.Ф. Шутилин, О.В. Кармано-ва. - Воронеж, 2007. - 972 с.
5. Перепелкин, К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты / К.Е. Перепелкин. - СПб.: Научные основы и технологии, 2009. - 380 с.
6. Композиционные материалы на основе полиуретанов / под.ред. Дж. М. Бьюиста. - М.: Химия, 1982.-23 с.
7. Рева, Ю.В. Сегодняшние проблемы науки о шинах в России / Ю.В. Рева // Каучук и резина. - 2007. - №6. - С. 10-13.
© А. Ф. Ахметгареева - магистрант кафедры ТСК КНИТУ, bakirova-nk@mail.ru; Л. А. Зенитова -
ТСК КНИТУ, zenit@kstu.ru; Д. И. Фазылова - доц. той же кафедры, dina-fazylova@yandex.ru.
д.т.н., профессор кафедры
© A. F. Akhmetgareeva, - graduate student of the Department TSC KNRTU, bakirova-nk@mail.ru; L. A. Zenitova - Ph.D., professor of the Department TSC KNRTU, zenit@kstu.ru; D. I. Fazilova - dots. of the Department TSC KNRTU, dina-fazylova@yandex.ru.
