Состав для эластичного покрытия форм при изготовлении технологической оснастки
Изобретение относится к области изготовления эластичной, в частности каучуково-силиконовой, оснастки, применяемой для выпуска малыми сериями сложнопрофильных деталей, художественно-прикладных изделий, в работах при выполнении технико-декоративной продукции и реставрационных работах. Состав для эластичного покрытия форм при изготовлении технологической оснастки содержит высокомолекулярный силиконовый каучук в количестве 2-35 мас.%, катализатор отверждения до 0,5 мас.% и органический растворитель остальное. Технический результат состоит в создании состава, обеспечивающего повышение ресурса эластичной технологической оснастки и возможности многократного восстановления формы до рабочего состояния. 2 табл.
Изобретение относится к области изготовления эластичной, в частности каучуково-силиконовой, оснастки, применяемой для выпуска малыми сериями сложнопрофильных деталей, художественно-прикладных изделий, в работах при выполнении технико-декоративной продукции и реставрационных работах.
Одним из путей изготовления опытных деталей новых разработок малыми сериями представляется отливка их в силиконовые эластичные формы из реактопластических композиций или специальных восков.
Существенной проблемой является эрозия поверхности формы под действием различных компонентов заливаемых составов, при этом не удается обеспечить длительную эксплуатацию формы и провести многократное тиражирование качественных отливок.
Таким образом, реставрация форм и повышение их рабочего ресурса представляется необходимой задачей.
Известны составы для форм, включающие в себя эластомер, органический растворитель и другие составляющие (Справочник «Гальванопластика», под ред. Гинзбурга A.M., M.: Металлургия, 1987 г.). Однако такой состав имеет низкую механическую прочность и вязкость, что не позволяет использовать его для наших задач.
Также известны составы, включающие в себя серийные герметики с относительно высокой собственной вязкостью (из-за отсутствия растворителя), что не позволяет обеспечить покрытие с минимальной толщиной рельефной поверхности, т.к. в тонких слоях не обеспечивают необходимой прочности и эластичности («Клеи и герметики», под ред. Кардышева Д.А., M.: Химия, 1978 г.).
Описанные (Шетц M. «Силиконовый каучук». Л.: Химия, 1975) малодоступные каучуки и композиты, судя по представленным данным, не обеспечивают достаточности соотношений вязкотекучих свойств с прочностными и эластическими свойствами для достижения поставленной задачи.
То же касается полимерных материалов на силиконовой основе, на основе низкомолекулярных каучуков холодного отверждения (Лабутин А.Л. Справочник, M.: Химия, 1974 г. «Синтетический каучук», Л.: Химия, 1976 г.).
Наиболее близка к заявляемому составу низковязкая силоксановая композиция, предложенная в RU 2052475, 20.01.1996, включающая, мас.ч.: жидкий силоксановый каучук с концевыми силанольными группами (СКТН-А, СКТН-В, СКТНФ, СКТН-2Ф6) 100,0; этилсиликат-40 30,0-80,0; оловоорганический катализатор (К-18, К-1) 3,0-12,0; алкил(арил)ацетоксисилан 0,5-1,5. Алкил(арил)ацетоксисилан-метилфенилдиацетоксисилан, метилтриацетоксисилан, диметилдиацетоксисилан, диэтилдиацетоксисилан с прочностью вулканизатов через 1-3 сут отверждения 3,5-8,0 МПа, адгезионной прочностью 0,05-0,8 кН/м.
Данная композиция используется в качестве термостойких и морозостойких защитных покрытий, пропитывающих составов, связующих пленочных материалов. Технический результат обуславливается применением антиадгезионных временных покрытий и достигается за счет применения в составе алкил(арил)ацетоксисиланов.
Однако их присутствие как раз исключает применимость предложенной в ближайшем аналоге композиции в наших целях.
Из таблицы 1 RU 2052475 следует, что время отверждения композиции от 1 до 3 суток.
В заявляемом же решении в технологическом использовании состава не допускается таких условий отверждения, т.к. заявляемый состав предназначен для нанесения его на сложнопрофильные разноуровневые поверхности технологической оснастки. Длительное время отверждения неизбежно приведет к самопроизвольному отеканию состава от верхних точек формы вниз, накапливанию его в этих областях, т.е. необратимому искажению геометрии формы, изменению рисунка поверхности и иных необходимых параметров сложнопрофильной эластичной формы.
Кроме того, ацетоксисилан не обеспечивает равномерного отверждения силикона по толщине и образующееся мономерное покрытие имеет внутреннее напряжение, что недопустимо при эксплуатации формы, т.к. резко снижает ее ресурс.
Таким образом, известный состав не обеспечивает необходимой износостойкости форм, их работоспособности и возможности неоднократного восстановления формы, кроме того, длительное время его отверждения (до 3 суток) на поверхности не отвечает требованию равномерности нанесения состава на сложнопрофильных формах.
То есть состав из RU 2052475 для обозначенных целей не применим.
Сущность изобретения заключается в создании состава, обеспечивающего повышение ресурса эластичной технологической оснастки и возможности многократного качественного восстановления формы до рабочего состояния.
Предложен состав для эластичной технологической оснастки, включающий силиконовый высокомолекулярный каучук, катализатор отверждения и органический растворитель при определенных, указанных в формуле изобретения соотношениях компонентов.
Технический результат достигается тем, что в состав эластичного покрытия форм при изготовлении эластичной технологической оснастки, включающий эластомер и органический растворитель, в качестве эластомера высокомолекулярный силиконовый каучук и катализатор отверждения при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| силиконовый каучук высокомолекулярный | 2-35 |
| катализатор отверждения | до 0,5 |
| органический растворитель | остальное |
Данные о характеристиках состава при использовании различных количественных соотношениях компонентов приведены в таблице 1.
| Состав свойства | Время отверждения, мин | Прочность на разрыв, МПа | Твердость по Шору, А | Относительное удлинение при разрыве | Адгезия к поверхности, прочность при отслаивании, кн/м |
| Прототип | |||||
| СКТН - А | 1-3 суток | 4,0-7,2 | 118-74 | ||
| СКТН - В | 3 суток | 5,4 | 98 | ||
| СКТНФ | 3 суток | 5,0 | --- | 53 | --- |
| СКТН - 2Ф6 | 3 суток | 3,5 | 58 |
| прод.табл.1 | |||||
| 1. Высокомолекулярный | |||||
| каучук-СКТВ - 2 мас.%., | 20-30 | 1,7 | 30-35 | 300 | >0,45 |
| катализатор | (2 сут) | ||||
| отверждения - 0,1 мас.%., | |||||
| (этилсиликат 40 | |||||
| дибутилдиоловолауринат | |||||
| в соот. 3:1), | |||||
| растворитель - | |||||
| гексан - остальное | |||||
| 2. Высокомолекулярный | 30-40 | 2,0 | 30-35 | 300 | >0,5 |
| каучук СКТ-4 мас.%., | (2 сут) | ||||
| катализатор отверждения - | |||||
| 0,1 мас.%. | |||||
| (бутилсиликат-40 - | |||||
| диозобутилоловодикапронат | |||||
| в соот.4:1), | |||||
| растворитель - | |||||
| гептан - остальное | |||||
| 3.Высокомолекулярный | 100-200 | 2,5 | 30-35 | 350 | >0,6 |
| каучук СКТВ-1 - 15 мас.%., | (1 сут) | ||||
| катализатор отверждения - | |||||
| 0,1 мас.%., | |||||
| (этилсиликат-32 - | |||||
| дибутилоловодилауринат | |||||
| в соот. 4:1), | |||||
| растворитель - | |||||
| гептан - остальное | |||||
| 4. Высокомолекулярный | 150-200 | 2,5 | 30-40 | 400 | >0,8 |
| каучук-СКТ - 20 мас.%., | (2 сут) | ||||
| катализатор | |||||
| отверждения - 0,4 мас.%. | |||||
| (этилсиликат-40 - | |||||
| октоат олова в соот. 7:1), | |||||
| растворитель - | |||||
| октан - остальное |
| прод.табл.1 | |||||
| 5. Высокомолекулярный | 200-300 | 2,8 | 30-40 | 420 | >0,8 |
| каучук СКТВ-35 мас.%., | (1 сут) | ||||
| катализатор | |||||
| отверждения - 0,1 мас.%., | |||||
| (этилсиликат-32 - | |||||
| октоат олова в соот. 10:1), | |||||
| растворитель - | |||||
| гептан - остальное | |||||
| 6. Высокомолекулярный каучук СКТВ - 6 мас.%., | 50-60 | 2,6 | 35-45 | 400 | >1,0 (1 сут) |
| катализатор отверждения - | |||||
| 0,5 мас.%., | |||||
| (этилсиликат-32 | |||||
| диэтилдикаприлат олова | |||||
| в соот.6:1), | |||||
| растворитель - | |||||
| октан - остальное |
Физические свойства заявляемого состава, а именно текучесть, позволяют неоднократно ликвидировать каверны, последствия эрозии на поверхности оснастки и другие дефекты, возникающие в процессе эксплуатации посредством повторного или частичного нанесения состава на поверхность формы. Заявляемый состав хорошо устраняет возникшие дефекты формы, позволяет производить необходимую доработку поверхности до требуемого техническими условиями состояния.
В композиции используются
силиконовые каучуки с молекулярной массой - 200-500 тыс., со свойствами, соответствующими техническим условиям
- СКТВ, - ТУ 38. 103675-89,
молекулярная масса - 200-500 тыс.
в основном метилметильные звенья (до 1% метилвинильных звеньев) катализатор отверждения - этилсиликат-40-дибутилдиоловолауринат.
- СКТ, -ТУ 38. 103694-89,
молекулярная масса - 200-500 тыс.
катализатор отверждения - бутилсиликат-40-диизобутилоловодикапронат.
- СКТВ-1, ТУ 38.103675 - 89,
молекулярная масса - 200-500 тыс.
катализатор отверждения - этилсиликат-32-дибутилоловодилауринат.
Катализаторы отверждения (марок К-1, К-68) - это смесь алкилсиликатов с солями олова в соотношениях от 1:1 до 10:1. Главные образующие формулы
R' 2Sn(OCOR'')2.
Общие свойства катализаторов отверждения - это способность образовывать вулканизат в широком диапазоне времени.
Органический растворитель. В качестве растворителя предпочтительны углеводороды С5-С9. Наилучшие результаты дают углеводороды линейного типа или ациклического строения.
Благодаря высоким адгезионным свойствам заявляемый состав позволяет наносить на поверхность формы при необходимости равномерный слой, в том числе и с электропроводными свойствами. В сочетании с мелкодисперсным наполнителем состав обладает существенно большей эластичностью, чем ближайший аналог.
Заявляемый состав изготавливается смешением всех компонентов с помощью мешалки в течение 2-10 часов при температуре (20-35)°С. При этом предварительно производят набухание каучука в органическом растворителе. Приготовленный таким образом состав наносится на модель окунанием или кистевым методом, высушивается при комнатной температуре (20±5)°С в течение 1-24 часов, снимается с модели и используется в составе оснастки.
Свойства заявляемого состава в сравнении с прототипом и его основные физико-механические характеристики приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Свойства | Время отверждения | Прочность на разрыв, МПа | Твердость по Шору, А | Относительное удлинение при разрыве |
| Заявляемая композиция | 20-300 мин | 1,7-2,8 | 30-40 | до 420 |
| Прототип | 1-3 суток | 3,5-8,0 | - | 53-118 |
В таблице 2 обобщены результаты испытаний и показано, что оптимальные свойства могут быть получены при условии, что состав содержит высокомолекулярный силиконовый каучук (2-35 мас.%.) и катализатор отверждения (до 0,5 мас.%.).
Анализ всех приведенных данных показывает следующие преимущества заявляемого состава в сравнении с прототипом:
- заявляемый состав обеспечивает формирование прочного монолитного покрытия на модели за необходимый временной период без искажения поверхности нанесения,
- технологическая оснастка с данным составом обладает повышенным ресурсом за счет использования высокомолекулярного силиконового каучука,
- благодаря физическим свойствам состава (текучесть, адгезия) происходит взаимное проникновение нанесенных слоев по химическому сродству с силиконовым эластомером формы,
- достигается возможность неоднократного восстановления претерпевшей поверхностную эрозию в процессе эксплуатации технологической оснастки,
- а также дополнительная защита от эрозии поверхностного слоя формы заливаемыми составами
- позволяет изготавливать сложнопрофильные с мелкими деталями изделия,
- обеспечивает экономичность всего технологического процесса за счет увеличения ресурса формы и возможности ее неоднократной реставрации.
Только заявленная совокупность компонентов в приведенных количествах позволяет повысить рабочий ресурс эластичной технологической оснастки и обеспечить возможность неоднократного восстановления формы до рабочего состояния.
Состав для эластичного покрытия форм при изготовлении технологической оснастки, содержащий высокомолекулярный силиконовый каучук, катализатор отверждения и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Каучук высокомолекулярный силиконовый | 2-35 |
| Катализатор отверждения | До 0,5 |
| Органический растворитель | Остальное |
