СОСТАВ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВОЙ КОМПЕНСАЦИОННОЙ ПОДУШКИ ДЛЯ ФОРМУЮЩЕГО ПРЕССА Российский патент 2004 года по МПК B30B1/32 B23K20/02 B29C43/02 C08L9/00 C08L11/00 C08L15/00 

Изобретение касается состава реакционной смеси для изготовления прессовой компенсационной подушки для формующего пресса.

Прессовая компенсационная подушка (в дальнейшем прессовая подушка) применяется для прессования фольгированных и нефольгированных диэлектриков, стеклотекстолитов, гетинаксов всех марок и толщин в электротехническом, химическом производстве для прессования многослойных печатных плат в электротехническом, радиотехническом, электронном и других производствах, а также для прессования слоистых строительных материалов.

Известно применение в качестве прессовой подушки кабельной бумаги марки КМ-120, нарезанной на листы, необходимой длины и собранной в пачку по 25-35 листов (1, 2, 4).

Недостатками прессовой подушки из кабельной бумаги являются:
- подушка выдерживает один цикл прессования, при повторном использовании она разрушается от температурного воздействия и это отрицательно сказывается на качестве прессуемых изделий;
- кабельная бумага имеет очень низкую теплопроводность, поэтому температура прессования распределяется по объему подушки неравномерно;
- кабельная бумага изготавливается из лесоматериалов и является дорогостоящим сырьем;
- подушка из кабельной бумаги после употребления не подлежит утилизации и вывозится на свалку.

Известна прессовая подушка для формующего пресса, представляющая собой многослойную конструкцию, состоящую из иглопробивного нейлонового нетканого полотна толщиной 0,5-4,0 мм, пропитанного эпоксидным связующим, поверхность подушки расплавляется и за счет этого образуется адгезивный слой, с помощью которого прикрепляется с обеих сторон стальной лист толщиной 0,3-0,5 мм. Сверху к металлическим листам приклеивается адгезивом иглопробивное нетканое полотно. Наружный слой прессовой подушки покрыт антиадгезионным покрытием (3).

Недостатки известной прессовой подушки:
- прессовая подушка, изготовленная по этому способу, имеет толщину 10-20 мм, количество стальных листов в одной подушке может быть два, три или четыре, что значительно увеличивает ее вес и толщину нетканого полотна, применяемого в конструкции, который снижает теплопроводные характеристики прессовой подушки;
- из-за отсутствия в слое нетканого полотна теплопроводного материала снижается равномерность распределения температуры по объему подушки;
- подушка получается громоздкой;
- способ ее получения является трудоемким;
- так как нетканое иглопробивное полотно состоит из нейлоновых нитей, температура плавления которых 110-120^oC, а температура прессования диэлектриков 150-180^oС, то нити начинают со временем плавиться от температурного воздействия и за счет давления прессования нити полотна спрессовываются, толщина прессовой подушки при этом постоянно уменьшается;
- так как давление прессования из-за конструктивных особенностей формующего пресса распределяется неравномерно по площади прессования, то и толщина подушки становится неравномерной по всей площади, а это отрицательно сказывается на качестве прессуемых материалов, появляется дефект разнотолщинности по площади прессуемого изделия.

Сущность изобретения
Предлагаемый состав реакционной смеси для изготовления прессовой подушки аналогов не имеет.

Прессовая подушка, изготовленная из реакционной смеси предлагаемого состава, представляет собой изделие прямоугольной формы длиной до 2500 мм, шириной 1100-1200 мм, толщиной 1,5-3,5 мм, имеет небольшой вес - 1м² при толщине 1,5 мм, весит 3,8 кг.

Прессовая подушка имеет равномерную толщину по всей площади подушки, повышенную износоустойчивость - более 100 циклов прессования, высокие эластические свойства, высокую теплопроводность, способность к равномерному распределению температуры по объему прессовой подушки при прессовании в формующем прессе.

Прессовая подушка обладает отличными механическими свойствами, а именно она легкая, прекрасно режется и раскраивается на нужные размеры без расслоения и трещин по торцам на обычном технологическом оборудовании (например, гильотинные ножницы). Прессовая подушка имеет гладкую поверхность и с успехом может применяться в автоматическом режиме работы формующих прессов, где укладка и снятие подушек происходят механически с помощью присосок. В прессовой подушке легко пробиваются фиксирующие отверстия для прессования многослойных печатных плат, к ее поверхности не пристает расплавленная смола, которая обязательно образуется при прессовании диэлектриков и многослойных печатных плат. Благодаря наличию жесткого пружинящего каркаса и эластичного слоя, т. е. благодаря своей конструкции, прессовая подушка прекрасно выдерживает цикличное многократное давление гидравлического пресса, равномерно распределяет давление от плит пресса по всей поверхности прессования и восстанавливает свои эластические свойства (не спрессовывается) после снятия давления, выдерживая более 100 циклов прессования. Прессовая подушка способна поглощать и компенсировать неравномерность усилия прессования, температуры и толщины прессуемого материала, обуславливаемую недостаточной точностью усилия прессового механизма, придает прессуемым изделиям исключительно повышенные качества.

Технический результат достигается тем, что согласно изобретению состав реакционной смеси для изготовления эластичного слоя прессовой компенсационной подушки для формующего пресса содержит теплостойкий каучук с вулканизирующими добавками - хлорпарафины ХП-470, окись цинка, серу, 2-меркаптобензотиазол и поверхностно-активное вещество - эмульгатор, волокнистый наполнитель, порошковый наполнитель при соотношении компонентов, мас.%:
Каучук теплостойкий - 3,0-12,0
Хлорпарафины ХП-470 - 3,0-12,0
Волокнистый наполнитель - 10,0-20,0
Порошковый наполнитель - 62,0-73,0
Окись цинка - 0,25-1,0
Сера - 0,25-1,0
2-Меркаптобензотиазол - 0,125-0,5
Эмульгатор - 0,375-1,5
В качестве волокнистого теплостойкого армирующего наполнителя он содержит асбест хризотиловый, или отходы текстильной промышленности - очесы теплостойких волокон, или лубяные волокна, или стекловолокно, или химические теплостойкие волокна.

В качестве порошкового наполнителя он содержит сурик железный, который усиливает действие волокнистого наполнителя.

В качестве теплостойкого каучука содержит акриловый, или бутадиен-метилстирольный, или бутадиен-нитрильный, или фторкаучук, или силоксановый, или бутадиен-стирольный, или нитрильный, или хлоропреновый, или тройной этилен - пропиленовый каучук, или их латексы.

Структура реакционной смеси такого состава представляет собой эластичную, мягкую массу, которая обладает свойством агрегироваться, склеиваться и за счет этого легко формируется геометрическая форма полотна прессовой подушки, в которую впрессовывается жесткий каркас. В состав реакционной смеси входят компоненты:
- каучук теплостойкий - жидкость высокой вязкости;
- волокнистый наполнитель - асбест хризотиловый, или отходы текстильной промышленности - очесы, или лубяные волокна, или стекловолокно, или химические теплостойкие волокна;
- порошковый наполнитель - сурик железный;
- вулканизирующие добавки:
- сера - вулканизирующий агент, сыпучее вещество;
- хлорпарафины ХП-470 - мягчитель, жидкое вещество;
- окись цинка - активатор вулканизации, сыпучее вещество;
- 2-меркаптобензотиазол - ускоритель вулканизации, сыпучее вещество;
- эмульгатор для улучшения смачиваемости компонентов смеси, жидкость.

Приготовление реакционной смеси.

Перед загрузкой в смеситель волокнистый наполнитель подвергают размину на бегунах и распушке на дезинтеграторах. Волокнистый наполнитель элеватором загружают в чашу бегунов, где давлением вращающихся катков производят его размин, расщепление волокон и ослабление поперечных связей между волокнами, обрабатывают волокнистый наполнитель в течение 5-20 минут. Скорость вращения вертикального вала 20 об/мин, горизонтального 100 об/мин. Обработанный волокнистый наполнитель элеватором подают в дезинтегратор. В дезинтеграторе его подвергают распушке вращающимися дисками. Скорость вращения дисков 650 об/мин. Режим распушки: пакет весом 25 кг обрабатывают за одну минуту. Подготовленный таким образом волокнистый наполнитель подают на приготовление реакционной смеси. Жидкий каучук в бочках подогревают до 80^oC и подают на загрузку в смеситель, остальные компоненты смеси предварительной обработке не подвергаются.

Реакционную смесь приготавливают в смесителе, где рабочим органом является мешалка - два Z-образных ротора, вращающихся в противоположные стороны. Скорость вращения одного ротора 38 об/мин, другого 27 об/мин. Перед загрузкой компонентов на смесителе закрывают охлаждение. Загружают в смеситель расчетное количество порошкового наполнителя, серы, окиси цинка, волокнистого наполнителя, 2-меркаптобензотиозола, перемешивают 5-15 минут, загружают расчетное количество жидкого каучука, хлорпарафинов ХП-470, перемешивают 40-60 минут, загружают расчетное количество эмульгатора, перемешивают 40-50 минут. Общее время приготовления реакционной смеси 85-125 минут. Так как реакция идет с выделением тепла, за 15-20 минут до выгрузки открывают охлаждение.

Контроль качества приготовленной реакционной смеси осуществляют по показателю - текучесть по Рашигу при температуре 20-25^oС и удельном давлении 185 кг/см², текучесть составляет не менее 60 мм. С таким показателем текучести реакционную смесь подают в бункер для подачи на каландр, куда подают и жесткий каркас. Обкладывают каркас одновременно с обеих сторон, валами продавливают и впрессовывают реакционную смесь через отверстия каркаса. Толщина прессовой подушки составляет 1,5-3,5 мм. На непрерывную ленту полотна прессовой подушки наносят антиадгезионный слой, затем поверхность прессовой подушки обрабатывают специальными валками для улучшения поверхности и калибровки толщины прессовой подушки. Далее полотно поступает на устройство поперечной резки. Нарезанные листы прессовой подушки загружают в гидравлический пресс или сушильно-вулканизационный агрегат и подвергают термообработке при температуре 120-180^oС в течение 70-80 минут. В сушильно-вулканизационном агрегате в результате реакции взаимодействия вулканизирующих компонентов смеси с каучуком реакционная смесь приобретает эластические свойства, необходимые для прессовой подушки.

2RH-+S_x+ZnO-->R-S_х-1-R+ZnS+H₂O,
где RH - радикал каучуковой цепи.

Реакция вулканизации идет в присутствии ускорителя - 2-меркаптобензотиазола.

Описание приготовления реакционной смеси предпочтительного состава.

Пример 1
В таблице 1 приведен состав реакционной смеси.

Приготовление реакционной смеси
Закрывают охлаждение смесителя. Загружают в массовых долях: 73,0% сурика железного; 0,25% серы; 0,25% окиси цинка; 20,0% асбеста хризотилового; 0,125% 2-меркаптобензотиазола, перемешивают 5 минут, загружают 3% жидкого каучука, 3% хлорпарафинов ХП-470, перемешивают 40 минут, загружают 0,375% эмульгатора, перемешивают 40 минут, общее время изготовления смеси 85 минут, за 15 минут до выгрузки открывают охлаждение на смесителе. Текучесть по Рашигу составляет 67 мм. Приготовленная смесь соответствует требованиям технологии и может применяться для изготовления прессовой подушки.

Пример 2
В таблице 2 приведен состав реакционной смеси.

Приготовление реакционной смеси.

Закрывают охлаждение смесителя. Загружают в массовых долях: 62,0% сурика железного 1,0% серы, 1,0% окиси цинка, 10,0% асбеста хризотилового, 0,5% 2-меркаптобензотиазола, перемешивают 10 минут, загружают 12,0% жидкого каучука, 12,0% хлорпарафинов ХП-470, перемешивают 50 минут, загружают 1,5% эмульгатора, перемешивают 45 минут. Общее время изготовления реакционной смеси 105 минут, так как реакция идет с выделением тепла, за 18 минут до выгрузки открывают охлаждение на смесителе, текучесть по Рашигу в данном случае составляет 74 мм. Реакционная смесь соответствует требованиям технологии и может применяться для изготовления прессовой подушки.

Пример 3
В таблице 3 приведен состав реакционной смеси.

Приготовление реакционной смеси.

Закрывают охлаждение смесителя. Загружают в массовых долях: 67,5% сурика железного, 0,625% серы, 0,625% окиси цинка, 15,0% асбеста хризотилового, 0,312% 2-меркаптобензотиазола, перемешивают 15 минут, загружают 7,5% жидкого каучука, 7,5% хлорпарафинов - ХП-470, перемешивают 60 минут, загружают 0,938 эмульгатора, перемешивают 50 минут. Общее время приготовления реакционной смеси 125 минут. Так как реакция идет с выделением тепла, за 20 минут до выгрузки открывают охлаждение. Текучесть по Рашигу 78 мм. Приготовленная реакционная смесь, соответствует требованиям технологии и может применяться для изготовления прессовой подушки.

Из реакционной смеси составов, описанных в примерах 1, 2, 3, были изготовлены прессовые компенсационные подушки, которые проходили испытания при прессовании фольгированных диэлектриков при температуре 155-170^oС и удельном давлении 60-90 кг/см² и выдержали более 100 циклов прессования без видимых дефектов прессовой подушки - расслоения. Фольгированные диэлектрики соответствовали требованиям технической документации.

Источники информации
1. Технологические процессы производства фольгированных и нефольгированных стеклотекстолитов и гетинаксов.

5. Технологические процессы производства многослойных печатных плат.

6. Патент США 4461800, B 29 D 17/00, В 29 С 3/00, В 32 В 5/32, 1984 г.

7. О. В. Бобылев, Н.В. Никулин, Н.В. Русанов, В.И. Цыганов "Технология производства электроизоляционных материалов и изделий", Москва, "Энергия", 1977 г.

Состав касается реакционной смеси для изготовления эластичного слоя прессовой компенсационной подушки для формующего пресса и применяется для прессования фольгированных диэлектриков, стеклопластиков, гетинаксов в электротехническом, химическом производстве, для прессования многослойных печатных плат в электротехническом, радиотехническом, электронном и других производствах, а также для прессования слоистых строительных материалов. Состав содержит теплостойкий каучук с вулканизующими добавками. В качестве последних он содержит хлорпарафины ХП-470, окись цинка, серу, 2-меркаптобензотиазол и ПАВ-эмульгатор, а также волокнистый и порошковый наполнители. Техническим результатом является повышение прочности прессовых подушек. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Состав реакционной смеси для изготовления эластичного слоя прессовой компенсационной подушки для формующего пресса, который содержит теплостойкий каучук с вулканизующими добавками - хлорпарафины ХП-470, окись цинка, серу, 2-меркаптобензотиазол, и поверхностно-активное вещество-эмульгатор, волокнистый наполнитель, порошковый наполнитель при соотношении компонентов, мас.%:

Каучук теплостойкий 3,0-12,0

Хлорпарафины ХП-470 3,0-12,0

Волокнистый наполнитель 10,0-20,0

Порошковый наполнитель 62,0-73,0

Окись цинка 0,25-1,0

Сера 0,25-1,0

2-Меркаптобензотиазол 0,125 -0,5

Эмульгатор 0,375-1,5