Способ нанесения защитной пленки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на резину Российский патент 2018 года по МПК C08C4/00 C09D123/06 

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области разработки резино-технических изделий с повышенной стойкостью к износу и агрессивным средам, которые могут быть использованы в качестве подвижных уплотнений, работающих в различных углеводородных средах.

Уровень техники

Известны технические решения (1. Чесноков Н.М., Семенов И.В., Яблонский Н.С., Пальмова Н.И. Резиновые уплотнения с антифрикционными покрытиями / Каучук и резина. - М.: 1979. №7. С. 42. 2. Семенов И.В., Матюшкин Е.Г., Регущ Л.А. Влияние оптимизации состава на трение и износ антифрикционных полимерных покрытий резиновых уплотнительных элементов / Каучук и резина. - М.: 1983. №5. С. 37), где приведены примеры применения лаковых покрытий для поверхностного модифицирования резин. В работе (1) на поверхность нитрильных резин наносили покрытие из фторсодержащего лака ФБФ-74 Д с добавкой дисульфида молибдена. При этом прочность связи покрытия с резинами на основе каучуков СКН-18, СКН-26 и СКН-40 довольно высока и составляет величины 0,5, 1,2 и 1,4 МПа соответственно. В работе (2) испытывали возможности применения покрытий из полиамидного лака П-1 с добавкой медного порошка. Динамический коэффициент трения резин с такими покрытиями снижается от 0,5-0,7 до 0,16-0,18. Эти величины сохраняются в течение 9 часов испытаний, износ при этом составляет 3,5 мг за три часа. К недостаткам лаковых покрытий можно отнести их неспособность растягиваться и сжиматься вслед за резиной, т.е. растянувшись, покрытие обратно не релаксирует, собирается в складки и затем рассыпается.

Известен метод плазмохимического модифицирования (ПХМ), который используется для создания антифрикционной пленки на поверхности резинотехнических изделий (РТИ) (3. Абдрашитов Э.Ф., Тарасенко В.А., Тихомиров Л.А., Пономарев А.Н. Трение и износ плазмохимически модифицированных эластомеров / Трение и износ. - Республика Беларусь, Гомель. 2001. Т. 22. №2. С. 190). Существо подхода заключается в обработке готовых РТИ в плазме тлеющего разряда в газовой среде перфторорганических соединений. Под действием активных компонент плазмы на поверхности РТИ происходит осаждение антифрикционной полимерной фторуглеродной пленки со скоростями от 0,5 до 1-3 мкм/ч (4. Тихомиров Л.А. Кинетика плазменного осаждения фторуглеродных пленок политетрафторэтилене / Химия высоких энергий. - М.: 1983. Т. 17. №4. С. 345). В работе (3) для повышения износостойкости сделана попытка увеличить толщину фторполимерного покрытия путем нанесения адгезионно-активной композиции, приготовленной на основе раствора каучука СКФ-26 с добавкой дисульфида молибдена в процессе трения. Однако дополнительное утолщение, как показали эксперименты, не приводит к увеличению износостойкости.

Известно поверхностное модифицирование образцов из нитрильных резин композицией на основе полиамида ПА-6 и MoS₂ (5. Тихомиров Л.А., Тарасенко В.А., Костина Т.Ю., Дорофеева Л.В. Влияние дисульфида молибдена на триботехнические характеристики полиамидных покрытий на нитрильных резинах / Каучук и резина. - М.: 1914. №3. С. 26-28). Эксперименты по модифицированию поверхности проводились на резинах ИРП-1078-НТА (на основе смеси нитрильных каучуков СКН-18 и СКН-26). В 10%-ный раствор ПА-6 в муравьиной кислоте добавляли порошок MoS₂ в количестве 30% от массы полимера. Образцы в виде резиновых дисков диаметром 36 мм и толщиной 2 мм выдерживали в указанной смеси при температуре 58-60°C в течение 20 мин при непрерывном помешивании. После просушки образцы обрабатывали струей горячего воздуха с температурой 240-250°C. В работе (5) показано, что введение дисульфида молибдена в состав полиамидного покрытия приводит к увеличению износостойкости в 4-5 раз. К недостатку изготовления покрытий по технологии (5) следует отнести сложность технологического процесса получения покрытия. Это изобретение взято за аналог.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в повышении износо- и агрессивостойкости резин путем нанесения на поверхность резины слоя из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (далее СВМПЭ) при сохранении эластичности резины.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, состоит в получении резиновых изделий с покрытием, имеющих высокую стойкость к истиранию и воздействию алифатических углеводородов.

Существенные признаки, характеризирующие изобретение.

Ограничительные: На поверхность резины наносится защитный слой из износо- и агрессивостойкого полимерного материала.

Отличительные: Нанесение покрытия из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на поверхность резины производится путем налипания на подвулканизованную («полусырую») резину.

При вулканизации резины в разъемных формах излишки резиновой смеси (если таковые есть) выдавливаются, и по контуру формы образуется тоненькая бахрома - облой. Если порошок СВМПЭ нанести на поверхность резиновой смеси до вулканизации, то некоторая часть СВМПЭ выдавливается вместе с облоем, что приводит к образованию зон, непокрытых слоем из СВМПЭ. Предлагаемый способ предполагает применение предварительной подвулканизации резиновой смеси для удаления облоя до нанесения защитной пленки из СВМПЭ. Предварительное удаление облоя решает проблему вытеснения СВМПЭ из пресс-формы вместе с резиновым облоем.

В результате нанесения сверхвысокомолекулярного полиэтилена представленным способом, образуется тонкая пленка толщиной 80-120 мкм, выполняющая защитную функцию резины. Благодаря равномерности получаемой пленки и физико-механическим показателям СВМПЭ, резина покрытая слоем из СВМПЭ не теряет уплотняющую способность.

Краткое описание чертежей

На рис. 1 приведена схема образования облоя при вулканизации резины.

Осуществление изобретения

Способ нанесения защитной пленки на поверхность резины осуществляется следующим образом: Сначала выполняется предварительная подвулканизация сырой резиновой смеси. Для этого сырая резиновая смесь 1 помещается в пресс-форму 2 и вулканизуется при температуре вулканизации указанной в ТУ используемой резиновой смеси в течение 1/10-1/8 (в зависимости от типа каучука и реологических свойств резиновой смеси) от общего времени необходимого для вулканизации той или иной резины. При подвулканизации выдавливается облой 3 и придается определенная форма образцу. Затем образец подвулканизованной резины вынимается из пресс-формы и окунается в порошок СВМПЭ 4. После этого резина с порошком СВМПЭ 4 на поверхности вновь помещается в пресс-форму и процесс вулканизации продолжается до полной вулканизации. За полную вулканизацию принимается продолжительность вулканизации, указанная в ТУ используемой резиновой смеси. Благодаря тому что температура плавления различных марок СВМПЭ (125-135°C) ниже температуры вулканизации резин (140-160°C), порошок СВМПЭ плавится и образует равномерную пленку на поверхности резины.

Изобретение относится к области разработки резино-технических изделий, которые могут быть использованы в качестве подвижных уплотнений, работающих в различных углеводородных средах. Способ осуществляется путем нанесения защитной пленки из полимера на поверхность резины, причем в качестве полимера используется сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), который наносится на поверхность резины в виде порошка во время вулканизации резины. При этом нанесение СВМПЭ на поверхность резины производится путем окунания подвулканизованной резины в порошок СВМПЭ с последующим продолжением процесса вулканизации полученного образца до времени полной вулканизации. Технический результат заключается в получении изделий с повышенной стойкостью к износу и агрессивным средам. 2 ил., 1 пр.

Способ нанесения защитной пленки из полимера на поверхность резины, отличающийся тем, что в качестве полимера используется сверхвысокомолекулярный полиэтилен, который наносится на поверхность резины в виде порошка во время вулканизации резины, при этом нанесение сверхвысокомолекулярного полиэтилена на поверхность резины производится путем окунания подвулканизованной резины в порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена с последующим продолжением процесса вулканизации полученного образца до времени полной вулканизации.