Техническая область применения
Настоящее раскрытие касается строительных материалов, используемых в строительстве тоннелей и подземных сооружений, а именно: экологически чистой смазки для хвостовых уплотнений, способов ее изготовления и применения.
Уровень техники
Тоннелепроходческий комплекс является наиболее часто встречаемым среди оборудования для щитовой проходки городских тоннелей для рельсового транспорта. Смазка для хвостовых уплотнений является важнейшим в структуре хвостового отдела проходческого комплекса составным элементом, ее герметичность и водостойкость обеспечивает максимальную надежность хвостовых уплотнений. В частности, в условиях, когда проходческий комплекс оказывается под большим давлением воды, коэффициент фильтрации пластов земли высокий, а геологическая обстановка местности нетипичная и сложная, значительно снижается эффективность хвостовых уплотнений в комплексе, что приводит к возникновению серьезных строительных рисков от проседания фундамента до обвала сооружений, находящихся на поверхности земли. Ввиду вышеизложенного строительные организации предъявляют к смазкам хвостового уплотнения достаточно высокие требования, а именно: такие смазки должны обладать повышенной герметичностью и водостойкостью, хорошей перекачиваемостью и отличными адгезионными свойствами.
В настоящее время наиболее распространенными на рынке являются смазки хвостового уплотнения, большинство из составных компонентов (базовые масла, усилители вязкости, замасливатели и т.д.) которых изготавливаются из химического сырья, не являющегося дружественным к экологии. По мере роста требований в области охраны окружающей среды к экологичности уплотнительных смазок предъявляются определенные требования.
В патентной заявке CN112159698A раскрыт тип экологически безопасной смазки для хвостовых уплотнений, составными компонентами которой являются базовое масло, наполнитель, замасливатель, усилители вязкости и адгезии, микрокапсулы. Уплотнительная смазка, представленная в данной заявке, хорошо взаимодействует с поверхностями основных материалов, однако, поскольку входящие в ее состав базовое масло, замасливатель и усилитель адгезии изготовлены из окаменелых остатков, они не обладают достаточной способностью к разложению микроорганизмами и дружественностью к экологии. В патентной заявке CN112500908A раскрыт тип экологически безопасной смазки для хвостовых уплотнений, составными компонентами которой являются базовое масло, усилитель вязкости, присадки, фибры и твердые порошкообразные материалы, а также способ ее изготовления и применения. В качестве базового масла, входящего в состав представленной в данной заявке смазки, используется один из таких типов масел и жиров, как говяжий и бараний жиры, соевое и рапсовое масла, или их смесь, благодаря чему смазка обладает определенной способностью к разложению микроорганизмами, однако, поскольку для изготовления усилителя вязкости по-прежнему используются производные продукты окаменелых остатков, а как фибры используются полипропиленовые волокна, степень биоразлагаемости всего состава в целом по-прежнему недостаточна и смазка по-прежнему не отвечает требованиям в области охраны окружающей среды.
В данной связи требуется разработать такую уплотнительую смазку, которая бы обладала высокой герметичностью и водостойкостью и обеспечивала эффективность хвостовых уплотнений, а также отвечала требованиями в области охраны окружающей среды и не становилась причиной загрязнения подземных вод, почвенной среды и архитектурных объектов.
Содержание изобретения
В качестве отклика на необходимость решить все или по меньшей мере часть вышеперечисленных технических задач в настоящем раскрытии представлен тип экологически чистой смазки для хвостовых уплотнений, способы ее изготовления и применения.
Во-первых, в настоящем раскрытии представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений, с разной массовой долей содержащая в себе следующие компоненты: базовое масло (15-40 массовых долей), усилитель вязкости (5-20 массовых долей), сгущающее средство (1-5 массовых долей), усилитель адгезии (1-5 массовых долей), упрочняющий агент (3-8 массовых долей) и наполнитель (30-50 массовых долей).
В рамках настоящего раскрытия благодаря взаимодействию вышеперечисленных составных компонентов и путем добавления усилителя вязкости и сгущающего средства значительно улучшены вязкостные эффекты смазки, одновременно с этим достигнут баланс между степенью ее сгущения и текучестью. Усилитель адгезии способствует повышению адгезионной способности уплотнительной смазки по отношению к металлам и бетону, а упрочняющий агент играет роль укрепляющего средства. Благодаря взаимодействию составных компонентов получаемая в рамках настоящего раскрытия уплотнительная смазка отличается повышенной герметичностью и водостойкостью, сбалансированным соотношением консистенции и перекачиваемости и, как следствие, высокой практической эффективностью.
Массовая доля упомянутого базового масла (норма: 15-40 массовых долей) может составлять 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 35 или 38 массовых долей; массовая доля упомянутого усилителя вязкости (норма: 5-20 массовых долей) может составлять 8, 10, 12, 15 или 18 массовых долей; массовая доля упомянутого сгущающего средства (норма: 1-5 массовых долей) может составлять 2, 3 или 4 массовых долей; массовая доля упомянутого усилителя адгезии (норма: 1-5 массовых долей) может составлять 2, 3 или 4 массовых доли; массовая доля упомянутого упрочняющего агента (норма: 3-8 массовых долей) может составлять 4, 5, 6 или 7 массовых долей; массовая доля упомянутого наполнителя (норма: 30-50 массовых долей) может составлять 32, 35, 38, 40, 42, 45 или 48 массовых долей.
Массовая доля уплотнительной смазки, упомянутой выше и являющейся оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, составляет 100 массовых долей.
Для получения экологически чистой и безопасной уплотнительной смазки в качестве базового масла, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, выбирается один или смесь по меньшей мере двух из следующих видов масел или жиров: пальмовое, касторововое, рапсовое, эпоксидированное соевое, кукурузное, арахисовое, кунжутное, хлопковое, кокосовое, оливковое масла, масло камелии, соевое масло промышленного назначения, масла из семян пиона, грецких орехов или животный жир; оптимальным выбором является один или смесь по меньшей мере двух из следующих видов масел или жиров: эпоксидированное соевое, кокосовое масла, соевое масло промышленного назначения, свиной или куриный жир.
Базовое масло, являющееся оптимальным выбором в рамках настоящего раскрытия, обладает повышенной жароустойчивостью, светостабильностью, высокой стойкостью к климатическим факторам, а также превосходной текучестью и смазывающей способностью. Благодаря такому базовому маслу смазка отвечает требованиям, предъявляемым к уровню перекачиваемости смазок для хвостовых уплотнений. Кроме того, в качестве базового масла, применяемого в рамках настоящего раскрытия, используются натуральные, нетоксичные и биоразлагаемые материалы, являющиеся дружественными к экологии и безопасными для окружающей среды.
В целях обеспечения надлежащего взаимодействия с базовым маслом в качестве сгущающего средства, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: диоксид кремния с коллоидными нано- и/или микрочастицами, гидрогенизированное касторовое масло, дегидрированное касторовое масло, органический монтмориллонит или аттапульгитовая глина; оптимальным выбором является органический монтмориллонит.
Органический монтмориллонит, являющийся оптимальным выбором в рамках настоящего раскрытия, имеет слоистую структуру с расстоянием между слоями примерно в 5-10 нм, необходимым для протекания базового масла и усилителя вязкости между слоями, за счет чего добивается эффект рассредоточения сгущения органического монтмориллонита. Кроме того, в разрезанном органическом монтмориллоните слои сползают и это способствует значительному повышению текучести уплотнительной смазки, если в нее добавить органический монтмориллонит. Таким образом, благодаря органическому монтмориллониту, являющемуся оптимальным выбором в рамках настоящего раскрытия, можно достичь сбалансированного соотношения консистенции и перекачиваемости уплотнительной смазки.
Оптимальным в рамках настоящего раскрытия базовым маслом является один или смесь по меньшей мере двух из следующих видов масел или жиров: эпоксидированное соевое, кокосовое масла, соевое масло промышленного назначения, свиной или куриный жир. Такие масла и жиры хорошо взаимодействуют с органическим монтмориллонитом. Специальное базовое масло, взаимодействуя с органическим монтмориллонитом, может способствовать заметному улучшению сгущающего эффекта последнего.
В качестве усилителя вязкости, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: агар-агар, аравийская камедь, альгиновая кислота, каррагинан, желатин, гуаровая камедь, ксантановая камедь, карбоксиметиловая целлюлоза, метилцеллюлоза, крахмальный, декстриновый, гороховый, альбуминовый клеи, клеи на основе льна, лигнина, танина, клеи из природной смолы и натурального каучука и полиизобутилен; оптимальным выбором являются полиизобутилен и/или гуаровая камедь.
Гуаровая камедь, являющаяся оптимальным выбором в рамках настоящего раскрытия, представляет собой натуральный, нетоксичный, биоразлагаемый и возобновляемый ресурс, а полиизобутилен прозрачен, не имеет цвета и вкуса и проявляет превосходные вязкостные эффекты. Кроме того, полиизобутилен нетоксичен и не содержит тяжелых металлов, поэтому безопасен для окружающей среды, несмотря на то что является производным продуктом химического сырья.
Для того, чтобы не только улучшить вязкостные эффекты, но и обеспечить экологическую безвредность смазки, в качестве упомянутого усилителя вязкости, являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, используются полиизобутилен и гуаровая камедь, причем массовая доля упомянутого полиизобутилена составляет 5, а массовая доля упомянутой гуаровой камеди - 0-15, т.е., например, 2, 5, 8, 10 или 12 массовых долей. В случае добавления и полиизобутилена, и гуаровой камеди первый с небольшой массовой долей может взаимодействовать в последней и давать превосходные вязкостные эффекты. Такой способ позволяет сократить объем добавляемого полиизобутилена, существенно повысить экологическую чистоту и безопасность уплотнительной смазки.
В качестве усилителя адгезии, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: γ-аминопропил-тритоксисилан, γ-глицидоксипропил-триметоксисилан, γ-триметоксисилил-пропил метакрилат, N-β(аминоэтил)-γ-аминопропил-триметоксисилан, 3-меркапто-пропил триэтоксисилан, гексадецилтриметоксисилан, додецилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винил-трис(β-метоксиэтокси)силан, винилтрихлорсилан, фениламино-пропилтриметоксисилан, γ-изоцианатопропил-триэтоксисилан, 3-(акрилоилокси)пропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропил-метилдиэтоксисилан, γ-хлорпропилтриэтоксисилан или метилтриэтоксисилан; оптимальным выбором является винил-трис(β-метоксиэтокси)силан.
Добавляемый в уплотнительную смазку, представленную настоящим раскрытием, усилитель адгезии способствует эффективному улучшению адгезионной способности смазки по отношению к металлическим и бетонным поверхностям, в особенности по отношению к влажным металлическим и бетонным поверхностям, благодаря чему возможным представляется решение ряда сложных проблем, связанных с забиванием проходов в результате утечки воды или жидкости в хвостовых частях щитов во время проходки тоннелей щитовым способом.
В качестве упрочняющего агента, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих типов волокон: целлюлозное, хлопковое, бамбуковое, льняное или базальтовое волокна, оптимальным выбором является смесь с хлопковым волокном одного или по меньшей мере двух из таких волокон, как целлюлозное, бамбуковое, льняное или базальтовое.
Длина бамбукового, льняного или базальтового волокон, упомянутых выше и являющихся оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, отличается от длины упомянутого хлопкового волокна.
Оптимальным для настоящего раскрытия упрочняющим составом являются композитные волокна, образованные из натуральных, биологически разлагаемых целлюлозных и хлопковых волокон различных размерностей и составляющие каркасную систему элементов в виде пространственной сетки, из которых хлопковое волокно размером 2-5 мм является основным компонентом, отвечающим за сгущение смазки для хвостовых уплотнений, а целлюлозное (древесное) волокно размером 0,5-1 мм - основным компонентом, отвечающим за повышение текучести смазки. Эти волокна образуют вместе с другими компонентами, предусмотренными рецептурой, усиленную водоизоляционную конструкцию из композитных волокон, благодаря которой, с одной стороны, сбалансировано соотношение консистенции и перекачиваемости уплотнительной смазки, а с другой, значительно повышены герметичность и водостойкость смазки.
В качестве наполнителя, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: сульфат бария, карбонат кальция, тальк, древесные опилки или соломенная мука; оптимальным выбором являются карбонат кальция и/или соломенная мука. Размер зерна наполнителя, упомянутого выше и являющегося оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, составляет 1200-5000 меш. Карбонат кальция, являющийся оптимальным выбором в рамках настоящего раскрытия, может служить в качестве неорганического минерального наполнителя, натурального и нетоксичного; соломенная мука, являющаяся оптимальным выбором, может служить в качестве органического наполнителя растительного происхождения, такого же натурального и нетоксичного, кроме того, соломенная мука обладает способностями к репродукции и разложению микроорганизмами.
Уплотнительная смазка, упомянутая выше и являющаяся оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, также содержит антисептик массовой долей 0,01-0,5, т.е. допускается его содержание, к примеру в количестве 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 или 0,4 массовых долей.
Антисептиком, упомянутым выше и являющимся оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, является одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: фенол, пентахлорфенол, 8-гидроксихинолин медный, хлористое триэтилолово, хлористое трибутилолово, сернокислая медь или антисептическое средство на основе мышьяка OBPA, из которых наиболее оптимальным выбором является средство OBPA.
Антисептики, являющиеся оптимальными для настоящего раскрытия, обладают противоплесневым и антибактериальным действием и способствуют предотвращению порчи и гниения уплотнительной смазки в течение срока ее годности.
Актуальность уплотнительной смазки, представленной в настоящем раскрытии, заключается в том, что абсолютное большинство ее составляющих компонентов не являются производными продуктами окаменелых ресурсов и что вещества, составляющие свыше 90% или даже свыше 95% массовой доли смазки, являются натуральными и нетоксичными и обеспечивают ее экологическую безвредность. Иными словами, актуальность уплотнительной смазки, представленной в настоящем раскрытии, заключается в том, что она не порождает трех видов промышленных отходов, является дружественной к экологии и не загрязняет подземных вод, почвенной среды и сооружений, даже когда глубоко проникает в пласты земной коры.
Во-вторых, в настоящем раскрытии представлен способ изготовления уплотнительной смазки, упомянутой в первой части, причем процесс изготовления происходит в следующих нескольких этапах:
1) В требуемом рецептурой соотношении перемешивают базовое масло и усилитель вязкости;
2) С помощью агломерационной машины подвергают спеканию смеси, полученной на этапе 1, и сгущающего средства в требуемом рецептурой количестве, затем в требуемом рецептурой количестве добавляют усилитель адгезии и наполнитель и перемешивают с выбранным антисептиком;
3) Напоследок в смесь, полученную на этапе 2, добавляют упрочняющий агент и продолжают перемешивание;
4) Смесь, полученную на этапе 3, пропускают через фильтр для получения упомянутой уплотнительной смазки.
Согласно способу изготовления, упомянутому выше и являющемуся оптимальным для настоящего раскрытия техническим решением, процесс изготовления протекает в следующих нескольких этапах:
1) В требуемом рецептурой соотношении при температуре 70-90°C перемешивают 20-40 мин базовое масло и усилитель вязкости, оптимальной является продолжительность перемешивания в 30 мин;
2) С помощью агломерационной машины рабочей температурой 50-90°C на 4-6 мин подвергают спеканию смеси, полученной на этапе 1, и сгущающего средства в требуемом рецептурой количестве, затем в требуемом рецептурой количестве добавляют усилитель адгезии и наполнитель и 3-5 мин перемешивают с выбранным антисептиком, напоследок добавляют упрочняющий агент и продолжают перемешивать в течение 60-90 мин;
3) Смесь, полученную на этапе 2, пропускают через фильтр с двумя фильтрующими отверстиями и получают упомянутую уплотнительную смазку;
Оптимальным типом упомянутого выше фильтра с двумя фильтрующими отверстиями являются фильтры, в которых первое фильтрующее отверстие имеет диаметр 12-18 мм, а второе - диаметр 8-12 мм.
Представленный в настоящем раскрытии способ приготовления смазки отличается простотой, отсутствуем каких-либо химических реакций и трех видов промышленных отходов, при этом температура нагрева ниже 100°C, что позволяет экономить энергоресурсы и обеспечивать безопасность.
В-третьих, в настоящем раскрытии описаны примеры применения упомянутой в первой части уплотнительной смазки для хвостовых уплотнений в тоннелепроходческих комплексах.
Технические решения, представленные в примерах реализации настоящего раскрытия, имеют следующие преимущества по сравнению с существующими технологиями:
1) Уплотнительная смазка, представленная в настоящем раскрытии, отличается повышенной герметичностью и водостойкостью, превосходной консистенцией, перекачиваемостью и адгезионной способностью;
2) Большинство составных компонентов уплотнительной смазки, представленной в настоящем раскрытии, являются натуральными, нетоксичными и биоразлагаемыми, не загрязняют подземных вод, почвенной среды и сооружений и способствуют непрерывному улучшению состояния окружающей среды;
3) Представленный в настоящем раскрытии способ приготовления уплотнительной смазки отличается простотой, отсутствуем каких-либо химических реакций и трех видов промышленных отходов, при этом температура нагрева ниже 100°C, что позволяет экономить энергоресурсы и обеспечивать безопасность.
Конкретные примеры реализации изобретения
В целях прояснения вышеизложенных задач, особенностей и преимуществ настоящего раскрытия ниже приводится более подробное описание представленных в нем технических решений. Следует отметить, что при отсутствии противоречий примеры реализации изобретения, представленные настоящим раскрытии, и их характерные особенности могут быть взаимно комбинированы.
В нижеприведенных примерах дано детальное описание ряда нюансов, позволяющее лучше понять смысл настоящего раскрытия, тем не менее примеров практической реализации настоящего раскрытия со способами приготовления и применения, отличными от описанных в настоящем документе, может быть гораздо больше. Иными словами, очевидно, что приведенные в данном разделе документа примеры реализации составляют лишь часть подобных примеров, а не исчерпывают весь перечень.
Пример реализации 1
В данном примере реализации представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способ ее изготовления.
Для изготовления уплотнительной смазки берут: 32 кг эпоксидированного соевого масла, 5 кг полиизобутилена, 5 кг гуаровой камеди, 3 кг органического монтмориллонита, 2 кг винил-три(β-метоксиэтокси)силана, 3,5 кг целлюлозного волокна, 3,4 кг хлопкового волокна, 10 кг соломенной муки, 36 кг карбоната кальция и 0,1 кг антисептика OBPA.
Ниже описан способ изготовления:
1) Эпоксидированное соевое масло перемешивают с полиизобутиленом и гуаровой камедью 30 мин при температуре 80°C;
2) С помощью агломерационной машины рабочей температурой 70°C перемешивают смесь, полученную на этапе 1, с органическим монтмориллонитом 5 мин, затем добавляют винил-три(β-метоксиэтокси)силан, соломенную муку, карбонат кальция и антисептик OBPA и продолжают перемешивать 5 мин, после чего добавляют целлюлозное и хлопковое волокна и тщательно перемешивают еще 75 мин;
3) Смесь, полученную на этапе 2, пропускают через фильтр с двумя фильтрующими отверстиями (диаметр первого отверстия 16 мм, диаметр второго отверстия 12 мм) и получают упомянутую экологически чистую смазку для хвостовых уплотнений.
Примеры реализации 2-5
В данных примерах реализации представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способы ее изготовления.
Данные примеры реализации отличаются от примера 1 лишь объемами добавляемого органического монтмориллонита: 2,5 кг (в примере 2), 2 кг (в примере 3), 1 кг (в примере 4) и 5 кг (в примере 5).
Примеры реализации 6-9
В данных примерах реализации представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способы ее изготовления.
Данные примеры реализации отличаются от примера 1 лишь тем, что в них эпоксидированное масло заменено на рапсовое (в примере 6), пальмовое (в примере 7), соевое масло промышленного назначения (в примере 8) и куриный жир (в примере 9).
Пример реализации 10
В данном примере реализации представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способ ее изготовления.
Данный пример реализации отличаются от примера 1 лишь тем, что в нем органический монтмориллонит заменен на аттапульгитовую глину.
Пример реализации 11
В данном примере реализации представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способ ее изготовления.
Для изготовления уплотнительной смазки берут: 28 кг рапсового масла, 5 кг полиизобутилена, 5 кг гуаровой камеди, 3 кг ксантановой камеди, 3 кг диоксида кремния с коллоидными наночастицами, 3 кг винил-три(β-метоксиэтокси)силана, 3,5 кг целлюлозного волокна, 2,4 кг хлопкового волокна, 47 кг карбоната кальция и 0,1 кг антисептика OBPA.
Ниже описан способ изготовления:
1) Рапсовое масло перемешивают с полиизобутиленом, гуаровой и ксантановой камедью 30 мин при температуре 70°C;
2) С помощью агломерационной машины рабочей температурой 90°C перемешивают смесь, полученную на этапе 1, с диоксидом кремния с коллоидными наночастицами 5 мин, затем добавляют винил-три(β-метоксиэтокси)силан, карбонат кальция и антисептик OBPA и продолжают перемешивать 5 мин, после чего добавляют целлюлозное и хлопковое волокна и тщательно перемешивают еще 65 мин;
3) Смесь, полученную на этапе 2, пропускают через фильтр с двумя фильтрующими отверстиями (диаметр первого отверстия 15 мм, диаметр второго отверстия 10 мм) и получают упомянутую экологически чистую смазку для хвостовых уплотнений.
Пример реализации 12
В данном примере реализации представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способ ее изготовления.
Для изготовления уплотнительной смазки берут: 30 кг пальмового масла, 5 кг полиизобутилена, 5 кг гуаровой камеди, 2 кг крахмального клея, 2,5 кг органического монтмориллонита, 2,5 кг винил-три(β-метоксиэтокси)силана, 3,5 кг целлюлозного волокна, 2,9 кг хлопкового волокна, 10 кг соломенной муки, 36,5 кг карбоната кальция и 0,1 кг антисептика OBPA.
Ниже описан способ изготовления:
1) Пальмовое масло перемешивают с полиизобутиленом, гуаровой камедью и крахмальным клеем 30 мин при температуре 80°C;
2) С помощью агломерационной машины рабочей температурой 70°C перемешивают смесь, полученную на этапе 1, с органическим монтмориллонитом 5 мин, затем добавляют винил-три(β-метоксиэтокси)силан, соломенную муку, карбонат кальция и антисептик OBPA и продолжают перемешивать 5 мин, после чего добавляют целлюлозное и хлопковое волокна и тщательно перемешивают еще 75 мин;
3) Смесь, полученную на этапе 2, пропускают через фильтр с двумя фильтрующими отверстиями (диаметр первого отверстия 14 мм, диаметр второго отверстия 8 мм) и получают упомянутую экологически чистую смазку для хвостовых уплотнений.
Пример для сопоставления 1
В данном примере для сопоставления представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способ ее изготовления.
Данный пример отличается от примера реализации 1 лишь тем, что в нем органический монтмориллонит заменен на неорганический.
Пример для сопоставления 2
В данном примере для сопоставления представлена экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений и способ ее изготовления.
Данный пример отличается от примера реализации 1 лишь тем, что в нем органический монтмориллонит добавляется в объеме 7 кг.
Испытания для определения рабочих характеристик
Испытания для определения рабочих характеристик уплотнительной смазки, представленной в примерах реализации 1-12 и примерах для сопоставления 1-2, проводятся в следующем порядке:
1) Измерение консистенции проводится согласно стандарту GB/T 269.
2) Измерение давления пробоя водой проводится в соответствии с критериями, установленными ООО Пятым проектно-изыскательным институтом Китайской железнодорожной корпорации, а именно:
A) К источнику питания подключают прибор для контроля герметичности гидравлическим способом и в соответствии с требованиями настраивают испытательное давление;
Б) При температуре лабораторной комнаты 25°C на дно сосуда для испытания образцов помещают металлическую проволочную сетку с диаметром ячеек 0,76 мм и диаметром проволоки 0,3 мм, отвешивают 300 г образца и равномерно наносят на внутреннюю полость сосуда, после чего ставят сосуд в установленное место и заполняют дистиллированной водой, затем с помощью винта плотно закрывают сосуд крышкой;
В) К сосуду с образцом подключают впускную трубу, под сосуд помещают электронные весы, одновременно открывают кран подачи воды и декомпресионный клапан, включают измерительный прибор и следят за выходом из трубы для сброса давления, закрывая декомпрессионный клапан, когда из трубы начинает непрерывно вытекать вода. Параллельно с этим ведут отсчет времени и через каждую минуту регистрируют показания весов, а спустя 10 мин начинают регистрировать данные через каждые 5 мин. Если через 30 мин не наблюдается пробоя образца водой, то процесс испытания завершают и делают заключение о том, что при данном давлении пробой водой невозможен. Если же пробой наблюдается, то фиксируют величину давления пробоя (единица измерения: МПа).
3) Измерение перекачиваемости проводится в соответствии с критериями, установленными ООО Пятым проектно-изыскательным институтом Китайской железнодорожной корпорации, а именно:
Показатель перекачиваемости смазки для хвостовых уплотнений измеряется с помощью специального капиллярного реометра, внутренний диаметр капилляра которого составляет 3,8 мм, шероховатость внутреннего отверстия - Ra 1,6, а отношение длины к диаметру - 25:1, при испытательной температуре 25±0,1°C и испытательном давлении 1±0,1 МПа. Уровень перекачиваемости смазки, измеряющийся в г/мин, определяется исходя из расхода капиллярного реометра;
a) К источнику питания подключают прибор и в соответствии с требованиями устанавливают испытательное давление в значении 1 МПа;
б) С помощью специального механизма подачи ручного действия с раздвижным поршнем извлекают некоторое количество смазки для хвостовых уплотнений из бака, где она хранится, включают капиллярный реометр, с помощью приводного блока для управления оборудованием вынимают из танка для материала прижимной шток, затем направляют нижний торец механизма подачи к верхнему торцу танка, вручную раздвигают поршень механизма подачи и вталкивают смазку внутрь танка;
в) Включают устройство терморегулирования, устанавливают температуру в значении 25±0.1°C, запускают механизм ручной загрузки и опускают прижимной шток вниз к поверхности материала, находящегося в танке, выводят из танка газы до тех пор, пока из каппиляра не начнет беспрерывно выдавливаться материал, затем устанавливают давление прижимного штока в значении 1 МПа, оставляют материал на 120 мин при температуре 25±0.1°C, запускают механизм автоматической загрузки и начинают процесс испытания. Когда давление, постепенно повышаясь от 0 МПа, достигает значения 1±0,01 МПа, оборудование автоматически начинает отсчет времени, причем начиная с этого момента давление постоянно поддерживается на уровне 1±0,01 МПа;
г) Во время испытания через каждую минуту отбирают уплотнительную смазку, вытекающую через капилляр, для отвешивания и фиксирования данных. В каждом процессе испытаний такой забор образца производят трижды и получают величину перекачиваемости смазки для хвостовых уплотнений для текущих испытательных условий путем усреднения результатов трехкратных измерений.
Результаты измерений приведены в табл.1:
(25°C, 0,1 мм)
(МПа, 25°C)
(г/мин, 25°C, 1 МПа)
Как видно на примерах реализации и по результатам измерений, представленная настоящим раскрытием уплотнительная смазка обладает отличной герметичностью и водостойкостью, а также сравнительно высоким давлением пробоя, достигающим 4 МПа и более, а в лучших случаях - 6,2 МПа и более или даже 7,3 МПа, кроме того, она отличается превосходной консистенцией и перекачиваемостью.
Сравнение примеров реализации 1 и 2-5 показывает, что с увеличением массовой доли органического монтмориллонита в пределах 1-5 одновременно повышаются консистенция и перекачиваемость представленной в настоящем раскрытии смазки для хвостовых уплотнений при сохранении определенного баланса между этими показателями, т.е. органический монтмориллонит, применяемый в настоящем раскрытии, проявляет превосходные эффекты сгущения и увеличения текучести и способствует сбалансированному росту показателей консистенции и текучести уплотнительной смазки. Сравнение примеров реализации 1 и 6-10 показывает, что в результате взаимодействия базового масла, в качестве которого оптимально в рамках настоящего раскрытия выбирают эпоксидированное соевое, кокосовое масла, соевое масло промышленного назначения или куриный жир, и сгущающего вещества, в качестве которого оптимально выбирают эпоксидированное соевое масло, уплотнительной смазке придаются отличные характеристики консистенции и текучести. Сравнение примера реализации 1 и примеров для сопоставления 1-2 показывает, что органический монтмориллонит, используемый в рамках настоящего раскрытия в качестве сгущающего средства с массовой долей 1-5, проявляет превосходные эффекты сгущения и повышения текучести.
Следует отметить, что выражения «во-первых» и «во-вторых», используемые в настоящем документе, служат лишь для различения одного субъекта или действия от другого субъекта или действия и не устанавливают или указывают на наличие какой-либо фактической или последовательной связи между данными субъектами или действиями. Кроме того, выражения «состоять из», «содержать в себе» и любые их производные не являются исключающими и не подразумевают, что те или иные процессы, способы, предметы или устройства содержат только те элементы, которые содержат, и не могут содержать другие, еще не определенные к данному моменту элементы или элементы, изначально присущие таким процессам, способам, предметам или устройствам. При отсутствии иных ограничений элементы, перечисленные в выражениях типа «содержит в себе...» отнюдь не исключает возможность содержания в тех или иных процессах, способах, предметах или устройствах, в которых содержатся эти элементы, других подобных элементов.
Вышеизложенное является лишь конкретными примерами реализации настоящего раскрытия и помогает техническому персоналу, специализирующемуся в данной области, лучше понимать и правильно применять настоящее раскрытие. Допускается внесение техническим персоналом, занимающимся данной областью, различного рода изменений в приведенные выше примеры реализации, также допускается применение общего рабочего механизма, определенного в данном документе, в других примерах реализации изобретения при условии, что должна быть сохранена сущность или соблюдены границы настоящего раскрытия. Из этого следует, что настоящее раскрытие не ограничивается примерами реализации, приведенными в настоящем документе, и может применяться в максимальных масштабах при соблюдении принципов, эффектов новизны и специфики раскрытия, приведенных в настоящем документе.
Изобретение относится к строительным материалам, используемым в строительстве тоннелей и подземных сооружений. Предложены экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений, содержащая (масс. доли) базовое масло 15-40, усилитель вязкости 5-20, сгущающее средство 1-5, усилитель адгезии 1-5, упрочняющий агент 3-8, антисептик 0,01-0,5 и наполнитель 30-50, способ её получения и применение полученной смазки для хвостовых уплотнений в тоннелепроходческих комплексах. Технический результат – разработка уплотнительной смазки, которая обладает высокой герметичностью и водостойкостью и обеспечивает эффективность хвостовых уплотнений, а также отвечает требованиям в области охраны окружающей среды и не становится причиной загрязнения подземных вод, почвенной среды и архитектурных объектов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 пр.
1. Экологически чистая смазка для хвостовых уплотнений, отличающаяся тем, что в ней с определенной массовой долей содержатся следующие компоненты: 15-40 массовых долей базового масла, 5-20 массовых долей усилителя вязкости, 1-5 массовых долей сгущающего средства, 1-5 массовых долей усилителя адгезии, 3-8 массовых долей упрочняющего агента, 0,01-0,5 массовых долей антисептика и 30-50 массовых долей наполнителя.
2. Уплотнительная смазка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве вышеупомянутого базового масла выбирается один или смесь по меньшей мере двух из следующих видов масел или жиров: пальмовое, касторовое, рапсовое, эпоксидированное соевое, кукурузное, арахисовое, кунжутное, хлопковое, кокосовое, оливковое масла, масло камелии, соевое масло промышленного назначения, масла из семян пиона, грецких орехов или животный жир; оптимальным выбором является один или смесь по меньшей мере двух из следующих видов масел или жиров: эпоксидированное соевое, кокосовое масла, соевое масло промышленного назначения, свиной или куриный жир;
и/или в качестве вышеупомянутого сгущающего средства выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: диоксид кремния с коллоидными нано- и/или микрочастицами, гидрогенизированное касторовое масло, дегидрированное касторовое масло, органический монтмориллонит или аттапульгитовая глина; оптимальным выбором является органический монтмориллонит.
3. Уплотнительная смазка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве вышеупомянутого усилителя вязкости выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: агар-агар, аравийская камедь, альгиновая кислота, каррагинан, желатин, гуаровая камедь, ксантановая камедь, карбоксиметиловая целлюлоза, метилцеллюлоза, крахмальный, декстриновый, гороховый, альбуминовый клеи, клеи на основе льна, лигнина, танина, клеи из природной смолы и натурального каучука и полиизобутилен; оптимальным выбором являются полиизобутилен и/или гуаровая камедь;
предпочтительно усилителями вязкости являются полиизобутилен и гуаровая камедь, причем массовая доля упомянутого полиизобутилена составляет 5 массовых долей, массовая доля упомянутой гуаровой камеди составляет 0-15 массовых долей.
4. Уплотнительная смазка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве вышеупомянутого усилителя адгезии выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: γ-аминопропилтриэтоксисилан, γ-глицидоксипропил-триметоксисилан, γ-триметоксисилилпропил метакрилат, N-β(аминоэтил)-γ-аминопропил-триметоксисилан, 3-меркаптопропил триэтоксисилан, гексадецилтриметоксисилан, додецилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винил-трис(β-метоксиэтокси)силан, винилтрихлорсилан, фениламино-пропилтриметоксисилан, γ-изоцианатопропилтриэтоксисилан, 3-(акрилоилокси)пропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, γ-хлорпропилтриэтоксисилан или метилтриэтоксисилан; оптимальным выбором является винил-трис(β-метоксиэтокси)силан.
5. Уплотнительная смазка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что в качестве вышеупомянутого упрочняющего агента выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих типов волокон: целлюлозное, хлопковое, бамбуковое, льняное или базальтовое волокна, оптимальным выбором является смесь с хлопковым волокном одного или по меньшей мере двух из таких волокон, как целлюлозное, бамбуковое, льняное или базальтовое;
длина упомянутых бамбукового, льняного или базальтового волокон, являющихся оптимальным выбором, отличается от длины упомянутого хлопкового волокна.
6. Уплотнительная смазка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что в качестве вышеупомянутого наполнителя выбирается одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: сульфат бария, карбонат кальция, тальк, древесные опилки или соломенная мука; оптимальным выбором являются карбонат кальция и/или соломенная мука.
7. Уплотнительная смазка по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что оптимальным антисептиком является одно или смесь по меньшей мере двух из следующих веществ: фенол, пентахлорфенол, 8-гидроксихинолин медный, хлористое триэтилолово, хлористое трибутилолово, сернокислая медь или антисептическое средство на основе мышьяка OBPA, из которых наиболее оптимальным выбором является средство OBPA.
8. Способ изготовления уплотнительной смазки по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что процесс изготовления происходит в следующих нескольких этапах:
1) в требуемом рецептурой соотношении перемешивают базовое масло и усилитель вязкости;
2) с помощью агломерационной машины подвергают спеканию смесь, полученную на этапе 1, и сгущающее средство в требуемом рецептурой количестве, затем в требуемом рецептурой количестве добавляют усилитель адгезии и наполнитель и перемешивают с выбранным антисептиком;
3) напоследок в смесь, полученную на этапе 2, добавляют упрочняющий агент и продолжают перемешивание;
4) смесь, полученную на этапе 3, пропускают через фильтр для получения упомянутой уплотнительной смазки.
9. Способ изготовления по п. 8, отличающийся тем, что процесс изготовления протекает в следующих нескольких этапах:
1) в требуемом рецептурой соотношении при температуре 70-90°C перемешивают 20-40 мин базовое масло и усилитель вязкости, оптимальной является продолжительность перемешивания в 30 мин;
2) с помощью агломерационной машины рабочей температурой 50-90°C на 4-6 мин подвергают спеканию смесь, полученную на этапе 1, и сгущающее средство в требуемом рецептурой количестве, затем в требуемом рецептурой количестве добавляют усилитель адгезии и наполнитель и 3-5 мин перемешивают с выбранным антисептиком, напоследок добавляют упрочняющий агент и продолжают перемешивать в течение 60-90 мин;
3) смесь, полученную на этапе 2, пропускают через фильтр с двумя фильтрующими отверстиями и получают упомянутую уплотнительную смазку;
оптимальным типом упомянутого выше фильтра с двумя фильтрующими отверстиями являются фильтры, в которых первое фильтрующее отверстие имеет диаметр 12-18 мм, а второе – диаметр 8-12 мм.
10. Применение упомянутой уплотнительной смазки по любому из пп. 1-7 для хвостовых уплотнений в тоннелепроходческих комплексах.
| CN109652168 A, 19.04.2019 | |||
| CN106635265 A, 10.05.2017 | |||
| CN112480997 A, 12.03.2021 | |||
| JP2019065202 B2, 25.04.2019 | |||
| КОМПОЗИЦИЯ КОНСИСТЕНТНОЙ СМАЗКИ | 2012 |
|
RU2628512C2 |
| НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА | 2018 |
|
RU2682881C1 |
