Способ изготовления герметизирующих изделий
Владельцы патента RU 2439094:
Зенитова Любовь Андреевна (RU)
Фазылова Дина Ильдаровна (RU)
Хусаинов Альфред Данилович (RU)
Изобретение относится к способу изготовления герметизирующих прокладок для установки между деталями и узлами двигателей внутреннего сгорания, между фланцевыми соединениями в химической промышленности, для отделочных, шумо- и теплоизоляционных панелей. Способ осуществляют измельчением до 0,5-5,0 мм пробковых отходов. Пробковые отходы смешивают со связующим веществом на основе смеси уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков, взятых в массовом соотношении 10-90:10-90. После смешения со связующим веществом смесь формуют при 143-151°С под давлением 3-10 МПа 20-60 мин., выдерживают при комнатной температуре в течение суток. Затем листы полученного материала разрезают и вырубают из них изделия. В качестве измельченных пробковых отходов используют взятые раздельно или в любых соотношениях между собой кору пробкового дуба, отходы обувных и протезно-ортопедических производств, отделочных, тепло- и шумоизоляционных производств, собственные некондиционные отходы материала, выпрессовки и отходы вырубки изделий. Изобретение позволяет повысить надежность герметизирующих прокладок и получить многофункциональный материал. 5 табл.
Изобретение относится к способам изготовления герметизирующих прокладок из измельченных отходов для установки между деталями и узлами двигателей внутреннего сгорания, между фланцевыми соединениями в химической промышленности, для отделочных, шумо- и теплоизоляционных панелей.
Известен способ изготовления прессованных изделий, включающий смешивание органических наполнителей - измельчение до 1,5-2,5 мм отходы текстильного производства, деревообрабатывающей промышленности, сухие листья, ботву сельскохозяйственных культур или их смеси при массовом соотношении связующего и наполнителя 30-50:50-70, использование в качестве связующего отходов препрега на основе фенолформальдегидной смолы, измельченные до 1,0 мм, прессование при температуре 150-170°С и давлении 15-20 МПа с выдержкой в прессе после сбрасывания давления 10 мин (пат. РФ №2017759, МПК СO8J 5/04, СО8L 61/10 за 1994 г.).
Недостатком данного способа является то, что прокладки, полученные этим способом, не могут работать при высоких температурах.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ изготовления герметизирующих прокладок из измельченных отходов, включающий измельчение до 0,5-5 мм резинопробковых отходов, смешение со связующим веществом, формование посредством прессования под давлением (пат. РФ №2213104, МПК СO8J 5/10, СO8К 3/10, СO8L 9/02, опубл. 27.09.2003 г.).
Недостатком этого изобретения является низкие по сравнению с заявляемым способом упруго-эластичные свойства прокладок, приводящие к преждевременному разрушению, что снижает их надежность, а также невозможность работы в агрессивных средах из-за их высокой степени набухания, что делает материал неприемлемым для использования в качестве прокладок в химической промышленности.
Задачей изобретения является повышение надежности получаемых изделий за счет улучшения эксплуатационных, таких как упруго-эластичных свойств, истираемости изделий, повышения стойкости к набуханию в агрессивных средах, а также упрощение технологии получения прокладочного материала и расширение областей применение заявленной композиции.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления герметизирующих изделий, включающем измельчение до 0,5-5 мм резинопробковых отходов, смешение со связующим веществом, формование посредством прессования под давлением, согласно изобретению в качестве связующего используют сырую резиновую смесь на основе уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков при массовом соотношении 10÷90:10÷90, а в качестве измельченных резинопробковых отходов используют взятые раздельно или в любых соотношениях между собой кору пробкового дуба, отходы обувных и протезно-ортопедических производств, отходы отделочных, тепло- и шумоизоляционных производств, а также собственные отходы материала, выпрессовки и отходы вырубки изделий при соотношении, мас.%: связующее вещество 25-60, указанные измельченные резинопробковые отходы - остальное, при этом формование осуществляют при температуре 143-151°С под давлением 3-10 МПа в течение от 20-60 минут с дальнейшей выдержкой при комнатной температуре в течение суток, затем листы разрезают и вырубают из них изделия.
Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются использование в качестве связующего сырой резиновой смеси на основе уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков при массовом соотношении 10÷90:10÷90, а в качестве измельченных резинопробковых отходов использование взятых раздельно или в любых соотношениях между собой коры пробкового дуба, отходов обувных и протезно-ортопедических производств, отходов отделочных, тепло- и шумоизоляционных производств, а также собственных отходов материала, выпрессовок и отходов вырубки изделий при соотношении, мас.%: связующее вещество 25-60, указанные измельченные резинопробковые отходы - остальное, формование при температуре 143-151°С под давлением 3-10 МПа в течение от 20-60 минут с дальнейшей выдержкой при комнатной температуре в течение суток, разрезка и вырубка из них изделий, что позволяет улучшить упруго-эластичные свойства изделий, в том числе в диапазоне связующего 35-40 мас.% при сохранении прочностных свойств на уровне нормы, а также повысить их надежность и стойкость к набуханию в агрессивных средах. Кроме того, предложенный способ позволяет расширить область применения материала, в частности для изготовления герметизирующих прокладок для установки между деталями и узлами двигателей внутреннего сгорания, между фланцевыми соединениями в химической промышленности, для изготовления отделочных, шумо- и теплоизоляционных панелей, футеровки для химической аппаратуры за счет того, что в заявляемом способе используется невысокое давление формования 3-10 МПа, в то время как в прототипе оно составляет 20-30 МПа. Применение высокого значения давления формования влечет за собой значительные энергетические затраты. Кроме того, предлагаемый способ позволяет избежать дополнительной энергоемкой технологической операции термостабилизации при высоких температурах 100-130°С в течение длительного времени. Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков способа с достижением указанного технического результата.
Способ осуществляли следующим образом. В качестве наполнителя для создания ПКМ использовали взятые раздельно или в любых соотношениях между собой измельченную кору пробкового дуба, отходы обувных и протезно-ортопедических производств, отходы отделочных, тепло- и шумоизоляционных производств, а также собственные отходы материала, представляющие собой некондицию, выпрессовки и отходы вырубки изделий, при этом размеры наполнителя варьируются от 0,5 до 5 мм (табл.4, 5).
Пример 1. Первоначально осуществляли пластикацию уретанового каучука марки СКУ-8ТБ и бутадиен-нитрильного каучука марки СКН-26 (БНКС-28) (в массовом соотношении 20:80 соответственно) на холодных лабораторных вальцах ЛБ 320-160/160 или в лабораторном резиносмесителе «Brabender» при температуре 50-60°С в течение 0-15 мин. Далее в смесь каучуков добавляли порциями в несколько приемов наполнитель в количестве 250 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси каучуков (образец №10 таб.3). Измельчение пробковых и/или резинопробковых отходов осуществляли предварительно в экструдере до размеров 0,5-5 мм (табл.1).
Далее сырую резиновую смесь помещали в пресс-форму гидравлического вулканизационного пресса и подвергали формованию при 151°С и под давлением 5 МПа, затем материал выдерживали при комнатной температуре в течение суток с последующей нарезкой листов требуемой толщины, из которых вырубали изделия нужной конфигурации и размеров.
По предложенному способу были изготовлены прокладки (Пробкур) для двигателя внутреннего сгорания автомобиля типа ВАЗ, которые работали без капитального ремонта 150 тыс. часов при температуре 125°С, толщина прокладки 4 мм (табл.1, образцы №7-10 табл.3), что по сравнению с прототипом позволило увеличить надежность герметизирующих прокладок на 50%, восстанавливаемость после снятия давления на 18%, снизить относительную остаточную деформацию при сохранении других показателей на уровне прототипа.
Пример 2. Сырую резиновую смесь изготавливали и формовали аналогично примеру 1.
По предложенному способу был изготовлен тепло-звукоизолирующий материал (Пробкур) в виде плиты: 610 мм × 915 мм, толщина 4 мм (Образцы №10-12 табл.3).
Основные технические характеристики полученного материала приведены в таблице 3, которые удовлетворяют требованиям для теплоизоляционных материалов по ГОСТ 23499-79. При этом материал обладал следующими параметрами:
| Плотность, кг/см3 | 200÷700 (в зависимости от режима формования) |
| Водопоглощение, % | 0÷5 |
| Огнестойкость | класс горючести В1 |
Аналогично проводились испытания герметизирующих изделий с различным соотношением ингредиентов, и полученные свойства сведены в табл.1-5.
| Таблица 1 | |||
| Сравнительные характеристики прокладочных материалов | |||
| Показатели | Норма для прокладочных материалов по ТУ 2549-001-21109211-95 | САПР-0001 СП «Саморим-ПК» прототип | ПРОБКУР |
| Время формования, мин | - | - | 40 |
| Давление формования, МПа | - | 20-30 | 3-10 |
| Температура формования,°С | 155-165 с последующей термостабилизацией при 100-130°С в течение 12-24 ч | 143-151 с последующей вылежкой при комн. температуре в течение 24 ч | |
| Работа при температуре, С° | - | - | -45+250 |
| Гибкость при температуре 20±5°С | Не должно быть трещин и разрывов | Нет трещин и разрывов | |
| Твердость по Шору А, усл.ед. | 70±15 | 80±5 | 80 |
| Плотность, кг/м | 400÷800 | - | 600 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 4,9 | 4,9 | 4,9 |
| Восстанавливаемость после снятия давления (2,75±0,05)МПа, % не менее | 80 | 80 | 95+1 |
| Сжимаемость при давлении (2,75±0,05)МПа, (28±0,05 кгс/см2) в пределах, % | 14±6 | 14±6 | 12±1 |
| Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия температура 125°С в течение 72 ч, % не более | 70 | 70 | 25±1 |
| Степень набухания в моторном масле в течение 24 ч при 20±2°С,% | 0÷45 | 13±1 | |
| Степень набухания в бензине в течение 24 ч при 20±2°С, % | 0÷70 | - | 68±1 |
| Стойкость к действию агрессивных сред (изменение массы материала после выдержки образца в течение 24 ч при 20±2°С), % - серная кислота (10% р-р) | ±15 | 6±1 | |
| Стойкость к термическому старению в воздухе при температуре 125°С в течение 72 ч -изменение деформации, % -гибкость | ±35 Не должно быть трещин и разрывов |
±35 Нет трещин и разрывов |
25 Нет трещин и разрывов |
| Стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию моторных масел при температуре 125°С в течение 72 ч - изменение объема, % - гибкость | ±8 Не должно быть трещин и разрывов |
±8 Нет трещин и разрывов |
-3÷-1 Нет трещин и разрывов |
| Таблица 2 | ||||||
| Показатели композиций с различным соотношением Показатели композиций с различным соотношением уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков. Размер зерна пробки 3-5 мм, количество наполнителя 100 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси каучуков. | ||||||
| Показатели | Соотношение уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков в композиции, мас.ч. соответственно | |||||
| 90:10 | 70:30 | 50:50 | 30:70 | 20:80 | 10:90 | |
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | |
| Время формования, мин | 10 | 25 | 25 | 25 | 25 | 40 |
| Давление формования, МПа | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Температура формования, °С | 143 | 143 | 143 | 151 | 151 | 151 |
| Гибкость при температуре 20°±5°С | Нет трещин и разрывов | |||||
| Плотность, кг/м3 | 580 | 600 | 600 | 700 | 700 | 600 |
| Твердость по Шору А, усл. ед. | 50÷60 | 60÷70 | 50÷60 | 60÷70 | 70÷75 | 60÷70 |
| Работа при температуре, С° | -45+250 | |||||
| Условная прочность при растяжении, МПа | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,9 | 4,9 | 5,0 |
| Восстанавливаемость после снятия давления (2,75±0,05)МПа, % не менее | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Степень набухания в масле при 20°С в течение 24 часов,% | 8±1 | 5±1 | 3±1 | 2±1 | 1±1 | 4±1 |
| Степень набухания в бензине при 20°С в течение 24 часов, % | 28±1 | 30±1 | 25±1 | 20±1 | 10±1 | 40±1 |
| Таблица 3 | ||||||
| Показатели композиций с различным содержанием тробкового наполнителя композиции на основе смеси уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков в массовом соотношении 20: 80 | ||||||
| Показатели | Содержание пробкового наполнителя в композиции, мас.ч. | |||||
| 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | |
| №7 | №8 | №9 | №10 | №11 | №12 | |
| Время формования, мин | 25 | 30 | 40 | 40 | 50 | 60 |
| Давление формования, МПа | 3 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Температура формования,°С | 151 | 151 | 151 | 151 | 151 | 151 |
| Гибкость при температуре 20±5°С | Нет трещин и разрывов | |||||
| Твердость по Шору А, усл.ед. | 70 | 75 | 78 | 80 | 80 | 80 |
| Плотность, кг/м3 | 700 | 670 | 635 | 600 | 607 | 655 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 4,9 | |||||
| Восстанавливаемость после снятия давления (2,75±0,05)МПа, % не менее | 90 | 90 | 90 | 95 | 95 | 96 |
| Степень набухания в масле в течение 24 ч при 20±2°С, % | 1±1 | 15±1 | 11±1 | 13±1 | 18±1 | 8±1 |
| Степень набухания в бензине в течение 24 ч при 20±2°С, % | 10±1 | 49±1 | 51±1 | 68±1 | 69±1 | 37±1 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК) | 0,2 | 0,1 | 0,05 | 0,048 | 0,045 | 0,043 |
| Коэффициент звукопоглощения | 0,58 | 0,61 | 0,73 | 0,8 | 0,83 | 0,85 |
| Коэффициент газопроницаемости м2/(Па*с); 25°С | 2,9*10-17 | |||||
| (O2) | ||||||
| 0,8*10-17 | ||||||
| (N2) | ||||||
| 23* 10-17 | ||||||
| (СО2) |
| Таблица 4 | |||
| Показатели ПКМ с различным размером зерна пробки Температура формования 151°С, время 30 минут, давление 3 МПа. | |||
| Содержание наполнителя 100 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси каучуков | |||
| Показатели | Размер зерна наполнителя | ||
| 0,5-1 | 1-3 | 3-5 | |
| №13 | №14 | №15 | |
| Гибкость при температуре 20±5°С | Нет трещин и разрывов | ||
| Плотность, кг/м3 | 890 | 870 | 650 |
| Твердость по Шору А, усл. ед | 60÷70 | 60÷70 | 60÷70 |
| Работа при температуре, С° | -45+250 | ||
| Условная прочность при растяжении, МПа | 4,9 | ||
| Восстанавливаемость после снятия давления (2,75±0,05)МПа, % не менее | 90 | ||
| Степень набухания в масле при 20°С в течение 24 часов, % | 1±1 | 3±1 | 6±1 |
| Степень набухания в бензине при 20°С в течение 24 часов, % | 26±1 | 26±1 | 25±1 |
Как видно из таблиц, при сохранении таких же показателей с прототипом как прочность при растяжении, у предлагаемого способа изготовления герметизирующих изделий увеличились восстанавливаемость после снятия давления на 18%; надежность полученных герметизирующих изделий на 50%; снизилась относительная остаточная.
В настоящее время намечено внедрение предлагаемого способа изготовления герметизирующих изделий на таких заводах РТИ как ЗАО «Кварт» г.Казань, НИИ «Спецкаучук» г.Казань, а также на предприятиях: ООО «Автодеталь» г.Казань, ООО «Фопро-М» г.Ростов-на-Дону.
Способ изготовления герметизирующих изделий, включающий измельчение до 0,5-5,0 мм пробковых отходов, смешение со связующим веществом, формование посредством прессования под давлением, при этом в качестве связующего используют смесь на основе уретанового и бутадиен-нитрильного каучуков при массовом соотношении 10-90:10-90, а в качестве измельченных пробковых отходов используют взятые раздельно или в любых соотношениях между собой кору пробкового дуба, отходы обувных и протезно-ортопедических производств, отходы отделочных, тепло- и шумоизоляционных производств, а также собственные некондиционные отходы материала, выпрессовки и отходы вырубки изделий при соотношении, мас.%:
| связующее вещество | 25-60 |
| указанные измельченные пробковые отходы | остальное |
при этом формование осуществляют при температуре 143-151°С под давлением 3-10 МПа в течение 20-60 мин с дальнейшей выдержкой при комнатной температуре в течение суток, затем листы разрезают и вырубают из них изделия.
