Состав для изготовления прессовочной композиции
Владельцы патента RU 2467037:
Краснов Лаврентий Лаврентьевич (RU)
Коновалов Николай Афанасьевич (RU)
Изобретение относится к области получения прессовочной композиции, предназначенной для изготовления изделий общепромышленного назначения. Состав для изготовления прессовочной композиции включает фенолоформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, бутадиен-нитрильный каучук, цинко-борат, кремнеземный волокнистый наполнитель, стеарат кальция или стеарат цинка, асбест хризотиловый переработанный. Технический результат - повышение комплекса характеристик (технологичность, теплофизические свойства, прочность), позволяющих обеспечить изготовление и эксплуатацию качественных изделий общепромышленного назначения. 2 табл., 5 пр.
Изобретение относится к области получения прессовочной композиции, предназначенной для изготовления изделий общепромышленного назначения.
Известна композиция (1) для изготовления прессовочного материала следующего состава (мас.ч.):
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа | 7,5-42,0 |
Уротропин технический | 0,8-4,8 |
Акрилонитрильный каучук | 0,75-2,0 |
Стеарат кальция | 0,25-0,6 |
Сера | 0,008-0,51 |
Углеродный волокнистый материал | 22,0-75,0 |
Кремнеземный волокнистый материал | 5,0-55,0 |
Тальк | 2,0-10,0 |
Недостатком указанной композиции является повышенная теплопроводность и повышенное дымовыделение.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является состав для изготовления прессовочной композиции (2), содержащий: фенолоформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, бутадиен-нитрильный каучук, стеарат кальция, этилсиликат и волокнистый углеродный наполнитель, при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа | 7,5-42,0 |
Уротропин | 0,8-4,8 |
Бутадиен-нитрильный каучук | 0,75-30,0 |
Углеродный волокнистый наполнитель | 25,0-75,0 |
Этилсиликат | 2,0-15,0 |
Недостатками указанной композиции является низкая технологичность, высокая теплопроводность материала и повышенное дымовыделение.
Технической задачей изобретения является повышение комплекса характеристик (технологичность, теплофизические свойства, прочность), позволяющих обеспечить изготовление и эксплуатацию качественных изделий общепромышленного назначения.
Данная техническая задача решается тем, что состав для изготовления композиции, включающий: фенолоформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, бутадиен-нитрильный каучук, дополнительно содержит: стеарат кальция или стеарат цинка, циноборат, асбест хризотиловый переработанный и кремнеземное волокно, при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа | 7,5-42,0 |
Уротропин | 0,7-4,8 |
Бутадиен-нитрильный каучук | 0,75-16,0 |
Стеарат кальция или стеарат цинка | 0,7-0,8 |
Цинко-борат | 0,03-6,0 |
Асбест хризотиловый переработанный | 0,2-5,6 |
Кремнеземный волокнистый материал | 22,0-75,0 |
Авторами установлено, что предложенный прессовочный материал при заявленном соотношении ингредиентов позволяет снизить теплопроводность, сохранить деформативность, улучшить технологичность, повысить прочность. Введение кремнеземного волокнистого наполнителя, асбеста хрезатилового переработанного и цинко-бората обеспечивает при воздействии высокотемпературной агрессивной среды снижение скорости прогрева конструктивных элементов и создает на поверхности высоковязкий расплав, также препятствующий прогреву конструкции. Стеарат цинка или стеарат кальция исключает прилипание отформованной детали к пресс-форме. Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного осуществления.
Пример №1
Составы композиций приведены в таблице №1.
Изготовление прессовочного материала включает следующие основные операции:
1. Изготовление пропиточного состава.
2. Приготовление кремнеземного волокнистого наполнителя.
3. Пропитка кремнеземного волокнистого наполнителя.
4. Сушка прессовочного материала.
5. Формование заготовок и оценка свойств.
Пропиточный состав изготавливают на основе раствора фенолоформальдегидной смолы и раствора бутадиен-нитрильного каучука. Раствор фенолоформальдегидной смолы (концентрацией по сухому остатку 40-60%) получают в реакторе. Для этого в реактор заливают расчетное количество растворителя - спирта, включают реактор и, не останавливая его, засыпают расчетное количество предварительно размолотой фенолоформальдегидной смолы и уротропина. Перемешивание композиции производят до полного растворения смолы и уротропина. Полученный раствор представляет собой однородную массу, без сгустков и кусочков нерастворенной смолы.
Раствор бутадиен-нитрильного каучука получают в ацетоне. Для чего бутадиен-нитрильный каучук пластифицируют на вальцах в течение 8-10 мин. Снятый с волков каучук разрезают на куски размером до 100×100 мм или весом до 100-200 г.
Далее в реактор с механической мешалкой заливают ацетон в количестве, необходимом для получения 10-20% раствора каучука по сухому остатку, загружают отпластифицированный каучук, включают реактор, композицию перемешивают до достижения полного растворения каучука. Раствор каучука имеет однородную консистенцию без сгустков и кусочков нерастворенного каучука.
Затем в полученный раствор каучука вводят расчетное количество раствора фенолоформальдегидной смолы и уротропина, введение смолы и уротропина выполняют небольшой струей.
Смесь перемешивают в течение 5-10 мин, не останавливая смеситель. Пропиточный состав контролируется по вязкости и плотности. При необходимости для получения требуемых характеристик по плотности, вязкости в связующее добавляется ацетон. Кремнеземный наполнитель режется на куски длиной 30-60 мм. Расчетное количество наполнителя загружают в смеситель, после чего в него заливают расчетное количество пропиточного состава, загружают последовательно смесь стеарата кальция или стеарата цинка со спиртом, смесь асбеста хризотилового переработанного со спиртом, смесь цинко-бората со спиртом. Включают смеситель и в течение 15-20 мин осуществляют перемешивание всех компонентов. При перемешивании происходит пропитка наполнителей и равномерное распределение в объеме компонентов состава.
После пропитки массу выгружают на противень или транспортерную ленту и сушат в потоке прогретого воздуха при температуре 40-70°C в течение 2,5-3 час.
Изготовление прессовочной композиции возможно не только путем пропитки составом, в котором используется растворитель, а также путем безрастворной технологии, например, пропиткой расплавом связующего, газофазным осаждением, напылением, центробежным способом пропитки и т.д.
Полученный полуфабрикат прессовочной композиции представляет собой кусочки материала в виде перепутанных кремнеземных волокон, связанных пропиточным составом.
Из полуфабриката изготавливают заготовки путем прямого прессования по следующей технологии: в предварительно нагретую до температуры 165±5°C пресс-форму загружают навеску полуфабриката, форму смыкают при удельном давлении 200 кг/см2. Время выдержки 5-7 мин на 1 мм толщины формуемой заготовки.
Результаты испытаний показали высокую технологичность композиции. Формуемая заготовка точно повторяет форму, имеет чистую глянцевую поверхность, без вздутий, недоформовок и др. дефектов.
Композиции, полученные в примерах №2, 3, 4, 5, изготовлены по технологии, описанной в примере №1.
В таблице №1 приведены составы композиций по примерам 1 - 5 и прототипа. В примере №5, в составе композиции вместо стеарата кальция взят стеарат цинка.
В таблице №2 приведены данные по результатам испытаний свойств материала, полученного из предлагаемого состава прессовочной композиции, и материла прототипа.
Из анализа видно, что предложенный состав превосходит прототип по теплопроводности в два раза, более технологичен, предел прочности при изгибе выше на 25-30%. Материал перерабатывается в изделия сложной формы прямым прессованием или литьем под давлением.
Использование предлагаемого состава позволяет повысить эксплуатационные свойства и улучшить технологичность, обеспечивая изготовление высококачественных деталей сложной формы.
Таблица №1 | ||||||
Наименование компонентов | Содержание компонентов (мас.ч.) | Прототип | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа | -7,5 | 42 | 28,8 | 24,8 | 42 | 28 |
Уротропин | 0,8 | 4,8 | 3 | 2,95 | 4,8 | 3 |
Бутадиен - нитрильный каучук | 16 | 4,2 | 2,8 | 3 | 0,75 | 3,1 |
Стеарат кальция | 0,07 | 0,8 | 0,4 | 0,3 | - | - |
Стеарат цинка | - | - | - | - | 0,6 | - |
Кремнеземный волокнистый напонитель | 22 | 57 | 75 | 60 | 50 | |
Углеродый волокнистый наполнитель | - | - | - | - | - | 61 |
Цинко-борат | 6,0 | 2 | 0,03 | 3 | 3 | - |
Асбест хризотиловый переработанный | 5,6 | 2,1 | 0,2 | 3,5 | 2,5 | - |
Таблица №2 | ||||||
Наименование свойств | Номер примеров | Прототип | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Коэффициент теплопроводности, Вт/м град | 0,38 | 0,31 | 0,34 | 0,35 | 0,34 | 0,75 |
Стабильность физических характеристик, г/см3 | 1,8±0,07 | 1,58±0,05 | 1,74±0,05 | 1,78±0,05 | 1,65±0,05 | 1,45±0,1 |
Предел прочности при изгибе, кг/см2 | 1050 | 1150 | 1200 | 1270 | 1150 | 890 |
Относительное удлинение при растяжении, % | 1,0 | 0,6 | 0,55 | 0,58 | 0,4 | 0,3 |
Технологичность | Возможность изготовления деталей сложных форм прямым прессованием или литьем под давлением. В деталях отсутствуют трещины вздутия и другие дефекты | Встречаются расслоения, вздутия. Формуются детали только прямым прессованием |
Источники информации
1. Патент РФ №2114880, С08 от 10.07.1998.
2. Патент РФ №2157389, С08 от 10.10.2000.
Состав для изготовления прессовочной композиции, включающий фенолоформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, бутадиен-нитрильный каучук, отличающийся тем, что он содержит дополнительно кремнеземный волокнистый наполнитель, стеарат кальция или стеарат цинка, цинко-борат и асбест хризотиловый переработанный при следующем сочетании компонентов, мас.ч.:
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа | 7,5-42,0 |
Уротропин | 0,7-4,8 |
Бутадиен-нитрильный каучук | 0,75-16,0 |
Стеарат кальция или стеарат цинка | 0,07-0,8 |
Цинко-борат | 0,03-6,0 |
Асбест хризотиловый переработанный | 0,2-5,6 |
Кремнеземный волокнистый наполнитель | 22,0-75,0 |