СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2012 года по МПК C08J5/10 C09K3/10 C08L9/02 C08L75/04 

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.

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.

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.