Патент на изобретение №2388781

(54) ЖИДКИЙ ГЕРМЕТИК ДЛЯ ПНЕВМОШИН ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к герметикам, предназначенным для ремонта пневматических шин любых транспортных средств. Описан жидкий герметик для пневмошин транспортных средств, представляющий собой суспензию, в которой жидкая фаза состоит из глицерина и водорастворимого органического полимера, а твердая фаза содержит неорганический силикат. В качестве органического водорастворимого полимера использован водный раствор клея КМЦ «Буровой», при этом объемное соотношение его с глицерином в жидкой фазе составляет 0,3:1. В качестве силиката использован аэросил и дробленный керамзит с величиной частиц не более 0,5 мм, при этом герметик имеет плотность 1200-1300 кг/м³. Количественное содержание исходных компонентов в герметике составляет, мас.%: глицерин 73-74, клей КМЦ «Буровой» 0,4, вода 19-20, аэросил 4-5, керамзит 3-4. Предложенный герметик позволяет герметизировать проколы до 8 мм. 1 табл.

Изобретение относится к эксплуатации пневматических камерных и бескамерных шин транспортных средств от велосипедов и мотоциклов до легковых и грузовых автомобилей, в частности, для большегрузных автомашин и колесных тракторов на пневматических шинах.

Известен герметик для ремонта пневматических шин транспортных средств, имеющих проколы до 6 мм, представляющий собой раствор полимера акрилового ряда с глицерином в воде, а наполнитель представляет собой частицы порошка кремгеля, преимущественно кристаллической формы, дисперсностью от 0,001 до 0,07 мм для образования при вращении колеса суспензии с плотностью от 1,10 до 1,350 кг/дм³ при соотношении рабочего объема шины и объема подвижного слоя не менее 100:1 (1%). Введенная в шину суспензия герметика при вращении колеса распределяется на внутренней поверхности шины равномерным слоем. При проколе шины твердые частицы наполнителя под действием давления газа в шине и центробежной силы при вращении колеса устремляются в отверстие вместе с жидкой фазой и, застревая в отверстии, герметизируют его. Водорастворимый полимер усиливает герметизирующее действие наполнителя и позволяет получить плотную заделку прокола. Глицерин придает морозостойкость суспензии, снижает трение и уменьшает старение резины и полимера.

А в целом, жидкий подвижный слой суспензии хорошо отводит тепло от наиболее загруженных частей шины и предотвращает локальный критический разогрев ее, повышая тем самым срок службы пневмошины и надежность транспортного средства.

Приведенными примерами показано влияние на степень герметизации проколов плотности суспензии, оптимальный диапазон от 1,1 до 1,3 кг/дм³, величины соотношения объема герметика к рабочему объему пневмошины, установленная величина этого соотношения и составляет 1:100 и ниже, а также влияние степени дисперсности на герметичность заделки отверстия в шине, установлено, что оптимальным является смесь фракций наполнителя крупностью частиц от 0,001 до 0,07 мм в равных долях.

[Патент РФ 2030301, бюл. 7 от 10.03.1995 г.]

Недостатком этого герметика является непригодность его для устранения проколов диаметром более 6 мм, а в шинах грузовых автотранспортных средств, особенно большегрузных, возникают проколы диаметром до 7 мм и даже до 8 мм.

Кроме того, использованный в прототипе полимер акрилового ряда неопределенного состава трудно доступен и сравнительно дорог. Предлагаемая в прототипе твердая фаза герметика в форме кремнегеля также не пояснена его составом или маркой, что затрудняет его приобретение.

С целью устранения отмеченных недостатков предлагается герметик для герметизации проколов размером до 8 мм в пневмошинах автотранспортных средств против проколов размером до 6 мм, для герметизации которых предназначен известный герметик.

Существенным отличительным признаком предлагаемого герметика является наличие в составе твердой фазы химически инертных компонентов – силикатного вещества – аэросила любых марок, состоящего из мелких чешуйчатых частиц общей формулы химического состава S_iO₂·хН₂О и керамзита (алюмосиликат) [Краткая химическая энциклопедия. М.: «Советская энциклопедия», 1963 г., Т.2, стр.81] измельченного до более крупных частиц в сравнении с аэросилом. В качестве водорастворимого органического полимера, присутствующего в жидкой фазе герметика, вместо полимера акрилового ряда использована карбоксиметилцеллюлоза (сокращенно КМЦ), представляющая собой простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты формулы [С₆Н₇О₂(ОН)_3-x(OCH₂COOH)_x]. Кроме того, жидкая фаза герметика отличается тем, что представляет собой смесь глицерина с 2% раствором КМЦ в соотношении на 1 м³ глицерина плотностью 1200 кг/м³ 0,3 м³ 2%-го водного раствора КМЦ с целью разбавления глицерина и сохранения при этом его вязкости с получением жидкой фазы плотностью 1170÷1180 кг/м и составом, кг/м: глицерина 800÷900: воды 200÷100; КМЦ 0,4. Герметик также отличается тем, что 1 м³ полученной жидкой фазы смешивается с 50 кг аэросила и после перемешивания до однородной массы, с целью введения в суспензию более крупных частиц, смешивается с 40 килограммами измельченного керамзита, просеянного через сито с отверстиями 0,5 мм. с получением готовой суспензии герметика, вязкой текучей консистенции, плотностью 1200÷1300 кг/м³, состава мас.%: глицерина 73÷74; воды 19÷20; КМЦ 0,4; аэросила 4÷5; керамзита 3÷4. Герметик отличается также тем, что его расход определяется объемом герметика, требуемого для создания слоя толщиной не менее 1 мм на внутренней рабочей поверхности шины, что определяется по формуле: Q=S·h=·D·b·h, где Q – расход герметика на шину, дм³; S – рабочая площадь шины, дм; h – толщина слоя герметика, дм; =3,14; D – диаметр шины, дм; b – ширина шины, дм,

В среднем расход герметика на шины легковых автомобилей составляет от 0,25 до 0,35 дм³ в зависимости от ширины и диаметра шины, а его расход на шины грузовых автомобилей составляет от 0,8 до 0,9 дм³. Механизм действия герметика на проколы шины можно представить следующим образом. При появлении в шине отверстия от прокола подвижная вязкая суспензия герметика под действием давления в шине и центробежной силы, возникающей при вращении колеса движущегося автомобиля, устремляется в образовавшееся отверстие. В этом отверстии в первую очередь, особенно при крупных проколах, начинают застревать более крупные частицы керамзита, создавая в отверстии своего рода решетчатый каркас. Далее в просветах этого каркаса начинают застревать более мелкие чешуйчатые частицы аэросила, которые постепенно перекрывают все просветы, отложенный слой уплотняется под действием давления в шине, и появившееся отверстие в шине герметизируется. Как показали испытания, герметизация наступает через 2-6 секунд после прокола. При этом на поверхность шины просачивается незначительное количество герметика.

Технический результат изобретения заключается в самопроизвольном устранении прокола в шине, в результате чего отпадает необходимость в проведении трудоемкого процесса разборки шины и ее ремонте. Единственно, что необходимо произвести при проколе шины – это удалить из нее предмет, сделавший прокол, т.к. без его устранения постоянно нарушается герметичность образовавшейся в проколе пробки при движении автомобиля.

Следует отметить также, что при превентивном введении герметика в целую шину, обеспечивается безопасность движения автомобиля, т.к. исключается потеря управления автомобилем при получении прокола в шине на больших скоростях.

Кроме того, превентивное введение герметика в шины автомобилей дальних рейсов избавляет водителей от потери времени и труда на ремонт шины в дорожных условиях, обеспечивая к тому же и безаварийность движения их автомобиля при проколе шины.

Пример практического осуществления изобретения. Приготовление герметика

Исходные компоненты:

1. Глицерин дистиллированный марки ПК-94, 96%, плотностью 1220 кг/м³

2. Клей КМЦ «Буровой» по ТУ 2385-002-62517430-01

3. Аэросил марки AM-1-30, по ТУ 6-18-185-79

4. Керамзит строительный. Измельченный и просеянный через сито с отверстиями 0,5 мм

Жидкая фаза:

1 дм³ глицерина был смешан с 0,3 дм³ 2% раствора КМЦ. Плотность жидкой фазы составила 1170 кг/м³, а содержание в ней компонентов составило, мас.%: глицерина 79; воды 20; КМЦ 0,42.

Суспензия:

К 1 дм³ жидкой фазы прибавлено при перемешивании 0,05 кг аэросила. После получения однородной массы добавлено 0,04 кг порошка керамзита, смесь тщательно перемешана до однородной массы. Объем полученной суспензии готового герметика составил 1,06 дм³, а его плотность составила 1260 кг/м³.

Консистенция полученного герметика представляла собой вязкую текучую массу.

Испытание герметика.

Для испытаний были использованы два колеса: от легкового автомобиля «Жигули» с шиной R 13/172 и от грузового автомобиля «Камаз» с шиной 9.00И-Н/42 R20.

Из штуцеров шин был выкручен ниппель, выпущен воздух, и из пластмассового флакона с носиком залит через штуцеры шин герметик в объеме 0,3 дм³ в шину автомобиля «Жигули» и 0,75 дм³ в шину автомобиля «Камаз».

После этого штуцеры были прочищены и в них ввернуты ниппели.

Подготовленные таким образом шины были накачаны ножным насосом до давления 2 кг/см² в шине легкового автомобиля «Жигули» и до 7 кг/см² в шине грузового автомобиля «Камаз». Перед произведением прокола колеса с шинами были прокручены для распределения герметика по внутренней рабочей поверхности. После этого был произведен прокол шин острым стержнем диаметром 7 мм в шине легкового автомобиля и диаметром 8 мм в шине грузового автомобиля.

После удаления стержня, проколовшего шины, на их поверхности выступило незначительное количество герметика и выход воздуха прекратился. Контроль остаточного давления производился через час, через сутки и через трое суток. Данные замеров приведены в прилагаемой таблице. Как видно из таблицы, падение давления произошло в первый час после прокола в шине легкового автомобиля, давление снизилось с 2 кг/см² до 1,85 кг/см², а в шине грузового автомобиля оно снизилось с 7 кг/см² до 6,8 кг/см². В последующем в течение трех суток давление в шине легкового автомобиля не изменилось (1,8 кг/см²), а в шине грузового автомобиля снизилось незначительно до 6,75 кг/см², что можно объяснить дополнительным уплотнением созданной в проколе герметизирующей пробки из твердой фазы герметика, пропитанной жидкой фазой. Ранее поставленные эксперименты на шине движущегося автомобиля показали, что герметизация прокола в шине усиливается со временем, т.к. место прокола постоянно омывается свежими порциями герметика.

Формула изобретения

Жидкий герметик для пневмошин транспортных средств, представляющий собой суспензию, в которой жидкая фаза состоит из глицерина и водорастворимого органического полимера, а твердая фаза содержит неорганический силикат, отличающийся тем, что в качестве органического водорастворимого полимера использован водный раствор клея КМЦ «Буровой», при этом объемное соотношение его с глицерином в жидкой фазе составляет 0,3:1, в качестве силиката использован аэросил и дробленный керамзит с величиной частиц не более 0,5 мм, при этом герметик имеет плотность 1200-1300 кг/м³ при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: