S fa d tw te n fy nr 1 styczeń-luty 1998 r. TOM 2
Leszek Pyskło*, Teresa Glijer*, Teresa Parys*, Aneta Kopania*
W pływ składu wosków parafino
wych na ich skuteczność ochron
ną przed działaniem ozonu
Zbadano dziesięć kompozycji woskowych przeznaczonych do stosowania w wyrobach gumowych, przede wszystkim w oponach. Oceniono chemiczne i fiz y c z n e w ła ściw o ści w osków sto su ją c o b o k ru tyn o w ych m e to d badań ch ro m a to g ra fię g a zo w ą i ró żn ic o w ą k a lo ry m e trią sk a n in g o w ą (DSC).
Skuteczność działania ochronnego wosków oceniono na podstaw ie badania testowej mieszanki gumowej NR/SBR oraz dwóch mieszanek na boki opon.
Przyspieszone badania odporności na działanie ozonu prowadzono w komorze ozonow ej oraz chłodziarce w yposażonej w w ytw ornicę ozonu, stosując odpowiednio temperaturę badania 40 i 0°C oraz stężenie ozonu 50 pphm.
Analizowano wpływ składu chemicznego wosków na skuteczność ich działania ochronnego, a szczeg ó ln ie rozkładu liczb y atom ów w ęgla w p ro stych i rozgałęzionych węglowodorach wchodzących w skład wosków. Wyniki badań stanow ią podstaw ę do form ułow ania wymagań dotyczących składu wosku przeznaczonego do konkretnych warunków eksploatacji wyrobu.
Słowa kluczowe: opony, działanie ochronne, woski naftowe, struktura chemiczna, chromatografia gazowa, starzenie ozonowe
Antiozonant effect of paraffin waxes upon their structure
Our study contained evaluation o f p hysical and chemical properties o f ten wax com positions recom ended f o r rubber goods, specially f o r tyres.
Alongside the routine test methods high temperature gas chromatography and D SC analysis have been applied. Antiozonant effect o f waxes was studied using a typical rubber com pound NR/SBR and two compounds f o r tyre sidewall.
Ozone accelerated tests were carried out in an ozone chamber and a refrigerator equipped with an ozone generator at temperatures 40 and 0° respectively. In all tests ozone concentration was 50pphm.
A ntiozonant effect o f waxes upon their chem ical structure has been analyzed, among other carbon number distribution o f normal paraffins and non normal hydrocarbons. The m ost effective wax compositions at high and low temperature were selected.
Key words: tyre, protection, petroleum wax, chem ical structure, gas chromatography, ozone testing
* Instytut Przemysłu Gumowego “STOMIL”
TOM 2 styczeń-luty 1998 r. £taA to*H & ity nr 1
Wprowadzenie
W oski p a ra fin o w e p o c h o d z e n ia n a fto w e g o używ ane są obok parafen y len od iam in do ochrony w ulkanizatów kauczuków nienasyconych przed sta
rzeniem ozonow ym . Ozon atakuje podw ójne w ią zania zlokalizow ane w w arstw ie pow ierzchniow ej w ulkanizatów . Pod działaniem n ap rężeń w w yniku tej reakcji p o w sta ją spękania p rostopadłe do k ie runku odkształcenia. Pow yżej krytycznego n a p rę żenia spękania ro sn ą z szy b k ością p ro p o rcjo n aln ą do stężenia ozonu, co prow adzi do zniszczenia w y robu gum ow ego.
Szybkość reakcji ozonu z podwójnymi wiązania
mi wzrasta wraz z tem peraturą osiągając maksimum w zakresie temperatury 50-55°C, odpowiadającym po
czątkowi procesu rozkładu ozonu [1]. Niemniej je d nak, jak stwierdzili, Knowles i Reynolds, ozon pozo
staje aktywny nawet w tem peraturze 65°C [2].
Poniżej tem peratury -5°C reakcja ozonu z po
dwójnymi w iązaniam i ustaje z pow odu zbyt małej energii aktywacji.
Woski parafinow e zabezpieczają w ulkanizaty tworząc amorficzny, przylegający do ich powierzchni film, który stanowi fizyczną barierę dla ozonu.
W wysokiej tem peraturze podczas wulkanizacji woski są rozpuszczalne całkowicie w m ieszance gu
mowej, lecz po ochłodzeniu gumy do temperatury oto
czenia roztwór wosku staje się przesycony. Z powodu gradientu stężenia m iędzy w ew nętrzną i pow ierzch
niow ą częścią w ulkanizatu cząsteczki wosku dyfun- dują w sposób ciągły ku powierzchni.
Grubość i skład chemiczny utworzonego filmu zależy głównie od składu wosku i od tem peratury oto
czenia.
Jowett dzieli woski naftowe na trzy grupy: para
finy lub destylaty, pośrednie i m ikrokrystaliczne [1].
Woski parafinowe stanow ią głównie m ieszaninę normalnych węglowodorów parafinow ych o wzorze ogólnym C H 2n+2, przy czym n wynosi od 18 do 50.
Ich struktura chem iczna przesądza o krystalicznym charakterze produktów.
Następna grupa - woski pośrednie - m ają w y
ższą średnią masę cząsteczkową, n wynosi od 20 do powyżej 50. Zaw ierają lekko rozgałęzione łańcuchy w ilości od 30 do 70%. Charakteryzują się ograniczo
ną zdolnością do krystalizacji.
Woski m ikrokrystaliczne zaw ierają od 30 do powyżej 80 atomów węgla w łańcuchach oraz m ają bardziej złożoną budowę w porównaniu z woskami
pośrednimi. Zawartość struktur rozgałęzionych osią
ga poziom od 70 do 100%.
Wiadomo, że woski o bardzo wysokiej zaw arto
ści n-parafin tw orzą na powierzchni wulkanizatów fil
my krystaliczne, porowate i nie zapew niają w ystar
czającej ochrony przed starzeniem ozonowym. Obec
ność węglowodorów rozgałęzionych ułatwia tw orze
nie amorficznego filmu o dużej gęstości, stanowiące
go silną barierę dla ozonu.
Szybkość migracji wosków przez wulkanizat jest zależna od ich masy cząsteczkowej i złożoności bu
dowy. Najbardziej mobilne sąniskocząsteczkowe nor
malne parafiny, a najmniej - wysokocząsteczkowe w ę
glowodory rozgałęzione, typowe dla wosków m ikro
krystalicznych. Jeśli te ostatnie w ogóle m igrują, to w bardzo ograniczonym stopniu, pow odując zn ik o m ą ochronę w ulkanizatów . Zdaniem Jow etta, aby uzyskać am orficzny film w osku, należałoby w p ro w adzić do kom pozycji w oskow ej zaledw ie kilka procent niskocząsteczkow ych lekko rozgałęzionych w ęglow odorów [1].
Szybkość migracji i rozpuszczalność każdego węglowodoru wzrasta z tem peraturą i zależy również od złożoności jego budowy, tj. liczby atomów węgla i stopnia rozgałęzienia. Każdy łańcuch w ęglowodoro
wy, zarówno n-parafinow y ja k i rozgałęziony, aby uczestniczyć w tworzeniu filmu nie może być rozpusz
czony w kauczuku. Najłatwiej rozpuszczalne w kau
czukach są najprostsze, liniowe węglowodory.
Rozpuszczalność maleje wraz ze zwiększeniem liczby atomów węgla oraz stopnia rozgałęzienia. Tak więc skład filmu woskowego będzie różny w zależno
ści od temperatury otoczenia.
Najtrudniej jest chronić wulkanizaty w dwóch zakresach temperatury: 0-5°C i 40-45°C [3,4]. W tem peraturze 0-5°C tylko węglowodory o małej liczbie atomów węgla, tj. do C24, m ają odpowiednią szybkość migracji. Zaś w tem peraturze 40-45°C niższe w ęglo
wodory są prawie całkowicie rozpuszczone w kauczu
ku i tylko te o liczbie atomów węgla C30 i wyższej są zdolne do tworzenia filmu ochronnego.
Tak więc technolog, który ma za zadanie dobrać wosk do ochrony konkretnego wyrobu, musi brać pod uwagę zakres tem peratury jego stosowania.
Nie jest możliwy wybór właściwego wosku w y
łącznie na podstawie takich jego właściwości, jak: tem
peratura topnienia i krzepnięcia, lepkość, gęstość, współczynnik refrakcji i liczba penetracji. Pom ocną w wyborze może być krzywa DSC wosku. Jednak naj
bardziej miarodajne w tym względzie są dwa parame-
SfaA tM K & U f nr 1 styczeń-luty 1998 r. TOM 2
try: rozkład liczby atom ów węgla oraz udział węglo
wodorów normalnych i rozgałęzionych, co można usta
lić na podstaw ie analizy m etodą chromatografii gazo
wej.
Celem naszych badań było odniesienie składu i budow y kom pozycji w oskow ych do ich działania ochronnego w różnej tem peraturze i na tej podstawie wybór spośród 10 produktów handlowych wosku naj
odpowiedniejszego do całorocznej ochrony opon przed działaniem ozonu.
Część doświadczalna
Materiały stosowane w badaniach
Jeden z krajowych producentów opon dostarczył do badań 10 próbek różnych wosków ochronnych do
stępnych w handlu oraz dwie serie A i B mieszanek gumowych na boki opon. Każda seria składała się z dziesięciu m ieszanek zaw ierających po 2,5phr po szczególnego wosku.
Do badań włączono serię m ieszanek C przygo
towanych w laboratorium Instytutu Przemysłu Gumo
wego o składzie podanym w tabeli 1. W ykonaną przed- mieszkę podzielono na części, do których wprowadzo
no poszczególne woski, także w ilości 2,5phr.
Przedm ieszkę w spólną dla wszystkich m iesza
nek serii C oraz poszczególne mieszanki, do których dodawano wosk i siarkę wykonywano stosując w al
carkę laboratoryjną.
Tabela 1. Skład mieszanek laboratoryjnych, p h r phr
RSS 1 50,0
SBR 1500 50,0
biel cynkowa 5,0
stearyna 2,0
sadza N-330 45,0
olej wysokoaromatyczny 4,0
6PPD 1.5
CBS 1.5
DPG 0,2
siarka 2,5
wosk 2,5
W szystkie m ieszanki badano za pom ocą lepko
ściomierza M ooneya M V2000E w temperaturze 100°C i reometru Monsanto R -100 w temperaturze 150°C oraz wulkanizowano w czasie t90 x l , l . Płytki przeznaczo
ne do badań ozonowych wulkanizowano w folii po
liestrowej . Metody badań
Oznaczono następujące w łaściw ości fizyczne wosków:
• tem peraturę topnienia (DSC) - wg ASTM 4419-90
• temperaturę krzepnięcia (congealing point) - wg ISO 2207-80
• gęstość w tem peraturze 20°C - wg PN-90/C-04004
• lepkość kinem atyczną w tem peraturze 100°C - wg ISO 3104-94
• współczynnik refrakcji w tem peraturze 75°C - wg PN-81/C-04952
• właściwości cieplne m etodą DSC.
Do badań m ikrokalorym etrycznych DSC stoso
wano aparat Perkina Elmera D SC -IB , badania pro
wadzono w zakresie tem peratury 10-90°C.
• Rozkład liczby atomów węgla w normalnych i roz
gałęzionych w ęglow odorach oznaczano m etodą w ysokotem peraturow ej chrom atografii gazowej.
Chromatograf gazowy Unicam 610 wyposażony był w kolumnę kapilarnąD B -1, inżektor split-splitless, detektor jonizacyjno-płom ieniow y oraz komputer.
Charakterystyka kolumny kapilarnej: długość 30m, średnica wew nętrzna 0,32 mm, faza stacjonarna krzemian metylu, grubość filmu 0,24mm, szybkość przepływu nośnika 1,3ml/min, temperatura począt
kowa 120°C, szybkość ogrzewania 8°C/min, tem peratura końcowa 320°C.
Jako wzorzec Wewnętrzny stosowano roztwór n- heksadekanu (n-C 16) w cykloheksanie. Do kalibracji i identyfikacji używano wzorcowych próbek norm al
nych parafin (C 18-C40) dostarczonych przez firmę The Theta Corporation. W szystkie czynności i obliczenia wykonywano zgodnie z ASTM D 5442-93.
• przyspieszone starzenie ozonowe prowadzono w komorze ozonowej OREC-M odel 0900C (w tem peraturze 40°C) oraz w chłodziarce (w tem peratu
rze 0°C) wyposażonej w wytwornicę ozonu. Stę
żenie ozonu we wszystkich badaniach wynosiło 50 pphm. Stosowano dwa rodzaje próbek: paski w y
dłużone o 20 i 30% oraz pierścienie o gradiencie wydłużenia od 0 do 50% na szerokości próbki (me
toda Amsdena) [5]. Oceniano wydłużenie progo
we i czas do pojaw ienia się spękań ozonowych.
Badania wykonywano zgodnie z ISO 1431-1. Prób
ki do badań w tem peraturze 0°C przygotowywano zgodnie z m etodą firmy Astor: powierzchnię pró
TOM 2 styczeń-luty 1998 r. SicU & H H & iy nr 1
bek zmywano zim ną w odą z detergentem o tem pe
raturze bliskiej 0°C, próbki rozciągano i kondycjo- nowano w ciągu lh w tem peraturze 0°C, a następ
nie poddawano działaniu ozonu. Dalej postępow a
no zgodnie z ISO 1431-1.
Wyniki i dyskusja
W łaściwości fizyczne badanych w osków nafto
wych podano w tabeli 2, a ich krzywe DSC przedsta
wiono na ry s.l (str. 16).
Tabela 2. Właściwości fizyczn e badanych wosków naj
turą krzepnięcia i topnienia dla pozostałych w osków w ynoszą od 2°C (woski 3, 4, 7) do 13°C (wosk 6).
N a rys.2 i 3 (str. 17 i 18) przedstawiono rozkład liczby atomów węgla w woskach, a w tabeli 3 (na str.
19) podano wyniki analizy m etodą chromatografii ga
zowej. Przedm iotem analizy były tylko węglowodory o zakresie liczby atomów w ęgla C20-C40, co wynikało z ograniczeń aparaturowych.
Uwzględniając zawartość węglowodorów od C20 do C40 badane woski m ożna podzielić na trzy grupy:
• o małej zawartości - woski 2, 6, 8
• o średniej zawartości - woski 3, 4, 7, 9
Nr wosku Temperatura topnienia z krzywej DSC, °C
Temperatura krzepnięcia (conge-
ling point), °C
Współczynnik refrakcji, tempe
ratura 75°C
Lepkość kinematyczna w temp. 100° C, mm2/s
Gęstość w temp. 20°C, g/cm3
1 66 63 1,443 7,4 0,916
2 64 68 1,450 0,6 0,911
3 67 65 1,445 7,0 0,934
4 67 65 1,443 6,7 0,920
5 61 60 1,439 8,6 0,900
6 61 74 1,467 11,9 0,925
7 66 64 1,442 6,1 0,889
8 62, 67 69 1,445 7,2 0,885
9 62 66 1,443 7,1 0,910
10 58 65 1,446 7,7 0,912
Mimo, że wszystkie badane woski handlowe re
komendowane są do zabezpieczania opon, różnią się one znacznie właściwościam i fizy czn y m i.
I tak zakres tem peratury krzepnięcia wynosi od 60 do 74°C, w spółczynnik refrakcji 1,439 - 1,467, lep
kość kinem atyczna 6 ,1 -1 1 ,9 m m 2/s, a gęstość 0,885 - 0,934 g/cm 3. Także krzywe DSC m ają różny profil:
szeroki i niski w przypadku wosków 2, 6, 8, wąski i wysoki dla wosków 1, 3, 4, 5, 7 oraz o kształcie po
średnim - wosków 9 i 10. Warto zauważyć, że w osk 6, mający najw yższą tem peraturę krzepnięcia, najw ięk
szy współczynnik refrakcji, najw yższą lepkość i sto
sunkowo dużą gęstość, charakteryzuje się najbardziej płaską krzyw ą DSC.
Woski 3 i 4 o najwyższej tem peraturze topnienia m ają dużą gęstość. Natom iast wosk 5 charakteryzuje się najbardziej wąskim pikiem topnienia oraz w ystę
pow aniem przem iany krystalicznej w fazie stałej.
Szczególny kształt krzywej DSC i znikom a różnica (1°C) m iędzy tem p eratu rą k rzepnięcia i topnienia w skazują na najw iększą zdolność tego w osku do kry
stalizacji, czego potwierdzeniem m oże być najniższy współczynnik refrakcji [6]. Różnice między tempera-
• o dużej zawartości - woski 1, 5, 10
Różnią się one profilem rozkładu liczby atomów węgla.
Chromatogramy wosków o małej zawartości C2(M0 dostarczają niewiele informacji o ich budowie, gdyż skład większej części kompozycji leży poza zakresem pomiarowym.
Woski o średniej zawartości C20_40 (45-65%) m ają rozkład liczby atomów węgla z jednym maksimum (ang. one peak type) - kompozycje 3, 4, 7, lub typu plateau -9, zaś woski o dużej zawartości C20 40 z je d nym maksimum - 1 i 5 oraz dwoma maksimami (ang.
twin peak type) - wosk 10. Wosk 1 zawiera najw ięk
szą ilość węglowodorów rozgałęzionych C20_40 z m ak
simum odpowiadającym C35.
W yniki badań ozonow ych m ieszanek serii C przedstawiono w tabelach 4, 5 i 6 (na str. 19 i 20).
W tem peraturze 40°C jed y n ie próbki p ierśc ie niow e (tab. 4) zaw ierające w oski 2, 6 i 10 uległy spękaniu, po stosunkow o krótkim czasie ozonow a
nia. Próbki w postaci pasków w ydłużone o 20% w ogóle nie uległy spękaniu, a przy w ydłużeniu 30%
po krótkim czasie b adania w ykazyw ały spękania
nr 1 styczeń-luty 1998 r. TOM 2
Rys. 1. Krzywe D SC badanych wosków
TOM 2 styczeń-luty 1998 r. Sta& t& m & ut nr 1
liczba atom ów w ęgla liczba atom ów węgla
liczba atom ów węgla liczba atom ów w ęgla
Rys. 2. Rozkład liczby atomów węgla w woskach 3, 9, 6, 10, 7 i 4 na podstawie chromatografów OC: □ n-parafmy,
■ izoparafmy
liczba atom ów w ęgla liczba atom ów w ęgla
SfaA £o44teruf nr 1 styczeń-luty 1998 r. TOM 2
20 22 24 26 28 30 32 35 38 40
liczba ato m ó w w ęgla
Rys. 3. Rozkład liczby atomów węgla w woskach nr 2, 5, 8 i 1 na podstawie chromatogramów GC; □ n-parafiny,
■ izoparafmy
TOM 2 styczeń-luty 1998 r. S fa d & M ten tf' nr 1
Tabela 3. Wyniki analizy wosków naftowych metodą chromatografii gazowej, % wag.
Nr Z Ci Z Ni Z NONi 2 Ni £ NONi Z Ni Z NONi
wosku i = 20-40 i = 20-40 i = 20-40 i =20-29 i = 20-29 i = 30-40 i = 30-40
1 81,8 67,3 14,5 19,0 0,5 48,3 14 18,2
2 27,0 25,5 1,5 5,1 0,0 20,4 1,5 73,0
3 45,1 42,4 2,7 10,0 0,1 32,4 2,6 54,9
4 58,5 50,4 8,1 12,9 0,7 37,5 7,4 41,5
5 67,1 61,8 5,3 35,2 1,9 26,6 3,4 32,8
6 21,4 19,0 2,4 3,9 0,2 15,1 2,2 78,7
7 60,5 50,3 10,2 13,4 0,5 36,9 9,7 39,5
8 34,2 30,1 4,1 7,8 0,2 22,3 3,9 65,8
9 60,4 52,2 8,2 25,1 3,3 27,1 4,9 39,7
10 70,3 62,2 8,1 29,5 3,3 32,7 4,8 29,7
Ci = parafiny o liczbie atomów węgla i Ni = parafiny normalne o liczbie atomów węgla i NONi = parafiny rozgałęzione o liczbie atomów węgla i C40+ = parafiny o liczbie atomów węgla powyżej 40
Tabela 4. Wyniki badań ozonowych mieszanek serii C, metoda Am sdena (próbki pierścieniowe)
Nr Temperatura, czas do Wydłużenie progowe, %
wosku °c pierwszych
20h 80 h 120 h
spękań, h
1
40 - NC NC NC
0 14 36,2 22,9 11,0
9 40 8 38,0 33,2 32,2
L
0 22 34,7 18,5 5
40 - NC NC NC
0
0 14 35,2 19,5 6
A 40 - NC NC NC
4
0 14 27,2 18,0 7,5
c;
40 - NC NC NC
□
0 51 NC 25,0 5
fi
40 2 27,2 24,2 22,10
0 10 34,2 18,0 9,0
7
40 - NC NC NC
i
0 7,5 27,2 14,5 7,0
8
40 - NC NC NC
0 18 34,2 11,5 5
q 40 - NC NC NC
0 18 35,7 27,2 25,2
40 2 28,2 24,2 24,2
10
0 75 NC 29,2 27,2
NC - brak spękań
S fa A & w ten tf, nr 1 styczeń-luty 1998 r. TOM 2
Tabela 5. Wyniki badań ozonowych w temperaturze 40°C mieszanek serii C, próbki w postaci pasków wydłużo
nych o 30%
Czas, h 4 8 26 38 60 80 130 136 145
Nr wosku Stopień spękań
1
_ _ _ _ _ _
2 2 22 - - - - - - 1/2 2/3 2/3
3 - - - - - - 1/2 1/2 1/2
4 - - - - - - 1/2 1/2 1/2
5 - - - - - - 1/2 1/2 1/2
6 - - 3 3/4 3/4 4 4 4 4/5
7 - - - - - - 1/2 1/2 1/2
8 - - - - - - 1/2 1/2 1/2
9 - - - - - - - - 0
10 3 3 4 4 4/5 4/5 5 5 5
Skala spękań ozonowych:
0 - brak spękań
1 - kilka powierzchniowych spękań widocznych przy powiększeniu x 5 2 - kilka powierzchniowych spękań widocznych przy powiększeniu x 3 3 - kilka powierzchniowych spękań widocznych gołym okiem 4 - widoczne małe spękania na całej powierzchni próbki 5 - liczne, duże i głębokie spękania
6 - liczne, duże i głębokie spękania od krawędzi do krawędzi próbki lub pęknięta próbka
Tabela 6. Wyniki badań ozonowych w temperaturze 0°C mieszanek serii C, próbki w postaci pasków wydłużo
nych o 30%
Czas, h 14 22 38 48 50 60 74
Nr wosku Stopień spękań
1 1/2 2 3 3/4 4 5 5/6
2 0/1 1 2/3 3 3/4 4 5
3 0/1 2 3/4 4 4/5 5 5
4 0/1 2/3 3 3/4 4 4/5 5
5 0/1 2/3 2/3 3 4 4/5 5
6 2 2/3 3/4 4 4/5 5 5/6
7 2 3 4 3/4 4/5 5/6 6
8 2/3 3 3 4/5 5 5/6 6
9 1 1 1 1 1 1 1
10 1 1 1 1 1 1 1
Skala spękań ozonowych jak w tabeli 5
tylko próbki zaw ierające woski 6 i 10. Powierzchnia próbki zawierającej wosk 9 nie spękała nawet po 145 h ekspozycji w kom orze ozonowej .
Nie stwierdzono w iększych różnic w skuteczno
ści działania w tem peraturze 40°C wosków 1, 2, 3, 4, 5, 7,8, które w ykazały dobry poziom ochrony (tab. 5).
Inaczej zachow ywały się próbki w temperaturze 0°C. Jedynie woski 10 i 9 ochroniły skutecznie próbki w postaci pasków wydłużonych o 30%.
W przypadku próbek pierścieniow ych poza w o
skami 10 i 9 dobrą skuteczność ochronną wykazywał także wosk 5 (tab. 4).
Ze względu na zastrzeżenie przez Zleceniodaw
cę, że wyniki badań m ieszanek na boki opon są do jeg o w yłącznej w iadom ości, m ożliw e je st jedynie przedstawienie uszeregowania wosków pod względem działania ochronnego:
mieszanka A
tem peratura 40°C 4>3>7> 1=8>9= 10=2>6=5 tem peratura 0°C 9>4>5>7> 1 > 10=2=6
TOM 2 styczeń-luty 1998 r. S te ia tw t& itf nr 1
mieszanka B
temperatura 40°C 1=3=4=7=8>9=5>2>6> 10 temperatura 0°C 9=10=3=2> 1 >4>7
Na podstawie wyników przedstaw ionych w ta
belach 4, 5 i 6 m ożna stwierdzić, że badane woski, z wyjątkiem wosku 10, lepiej chroniąw ulkanizaty przed działaniem ozonu w tem peraturze 40°C niż 0°C.
Biorąc pod uwagę wyniki uzyskane dla w szyst
kich m ieszanek (A, B, C) m ożna stwierdzić, że naj
lepszą ochronę w tem peraturze 40°C zapew niają wo- ski 3, 4 i 9, a najsłabiej chronią woski 6 i 10. W tem peraturze 0°C najlepsze okazały się woski 9 i 10, a najmniej skuteczne 2 i 6.
Tak więc, aby zabezpieczyć m ieszanki oponowe przed działaniem ozonu w wysokiej i niskiej tem pera
turze, należałoby zastosować wosk 9. Woski 9 i 10, najskuteczniejsze w tem peraturze 0°C charakteryzują się w ysoką zaw artością norm alnych węglowodorów C20-C29, odpowiednio 25,1% i 29,5% , ponadto zaw ie
rają 3,3% węglow odorów rozgałęzionych C20-C29.
Zawartość w ęglowodorów rozgałęzionych jest tu bar
dzo ważna, gdyż w osk 5, który w zakresie C20-C ,9 za
wiera 35,2% norm alnych parafin, lecz zaledwie 1,9 struktur rozgałęzionych, jest mniej skuteczny niż w o
ski 9 i 10. Woski mało skuteczne w tem peraturze 0°C 2 i 6 zaw ierają niewielkie ilości w ęglowodorów C 20- C29, tj. odpowiednio 5,1 i 3,9%.
Aby woski zapew niały dobrą ochronę w tem pe
raturze 40°C, niezbędny jest w ich składzie duży udział węglowodorów C 30-C40. Woski najlepsze w tem pera
turze 40°C, tj. 3, 4 i 9, zaw ierająn-parafin C30-C40od
powiednio 32,4%, 37,5% i 27,1% oraz w ystarczający dodatek w ęglowodorów rozgałęzionych (2,6%, 7,4%
i 4,9%), niezbędnych do tworzenia się filmów szczel
nych, bez porów.
Warto dodać, że aby uzyskać m ożliw ie n ajlep szą ochronę w tem peratu rze 40°C, niezbęd na je s t nie tylko w ysok a zaw arto ść frakcji C 30-C 40, lecz rów nież w ażny je s t odpow iedni u d ział i rozkład w tej frakcji parafin norm alny ch i rozgałęzionych.
W osk 10, o dużej zaw artości frakcji C 30-C 40, je s t m ało skuteczny w tem p eratu rze 40°C ze w zględu na daleki od optym alnego rozk ład liczby atom ów w ęgla (rys. 2). Także w o sk 1, który zaw iera n aj
w ięcej obu typów w ęglow odorów w zakresie C 30- C40, w ykazuje n iż sz ą skuteczność o ch ro n n ą (z w y jątkiem m ieszanki B) niż w oski 3, 4, 7 i 9.
Na podstaw ie dotychczasow ych w yników m oż
na stwierdzić, że najlepszy w osk do ochrony gum y w
tem peraturach 0°C i 40°C pow inien charakteryzować się rozkładem liczby atom ów węgla typu plateau oraz zawierać nieco poniżej 10% rozgałęzionych w ęglo
wodorów o odpowiednim rozkładzie liczby atomów węgla i z m ałą przew agą węglowodorów w zakresie C30-C40. Zawartość węglowodorów C40+ nie powinna przekraczać 40-45%.
Wnioski
N a podstawie przeprowadzonych badań stwier
dzono, że dobrą ochronę boków opon przed działa
niem ozonu w tem peraturze 0°C m ogą zapewnić w o
ski zawierające ok. 30% normalnych parafin C2029 oraz kilka procent węglowodorów rozgałęzionych o takiej samej zawartości atomów węgla. W temperaturze 40°C skuteczne okazały się woski zawierające ok. 30% nor
malnych węglowodorów C30_40, o odpowiednim roz
kładzie liczby atomów węgla.
N ajlepszy wosk do ochrony gumy w niskiej i wysokiej temperaturze winien mieć rozkład liczby ato
mów węgla typu plateau i zawierać po ok. 30% nor
malnych węglowodorów o liczbie atomów węglaC20 29i C30 40 oraz ok. 8% w ęglow odorów rozgałęzionych.
Zawartość węglowodorów o liczbie atomów węgla po
wyżej 40 (C40+) nie powinna przekraczać 40-45%.
Literatura
1. Jow ett F,Rubber World 1989, 200. s.36 2. M enough J., Rubber World 1989, 266. 6, s.8
3. Hill. L., Jowett K,Polym er Testing 1980, L,s.259 4. M orcheK., Rubber Plastics Age 1967,4R, 10, s.1094 5. Am sden C .S., Transaction o f the IR I 1966,LI, 3,
T91
6. Ohm R.F., Rubber World 1993, 2 M 5, s.18
