Резиновая смесь для футеровки оборудования Российский патент 2023 года по МПК C08L9/00 C08K3/06 C08K3/04 C08K5/16 

Изобретение относится к разработке резиновых смесей для футеровочных изделий, предназначенных для защиты поверхностей металлических деталей горного и аналогичного оборудования от ударного и гидроабразивного воздействия измельчаемых или транспортируемых руд, нерудных материалов и снижения уровня шума и может быть использовано, в частности, для футеровки деталей мельниц полусамоизмельчения (МПСИ), предназначенных для измельчения кусков руды размером 200-400 мм с использованием крупных шаров, работающих в условиях ударных нагрузок и раздира. Эти мельницы работают при температурах не выше 80-90°С, а их футеровка требует снижения удара мелющих шаров, а также ходимости резиновой футеровки.

Из уровня техники известна резиновая смесь на основе комбинации синтетического цис-изопренового и бутадиенметилстирольного каучуков в массовом соотношении 70:30 [SU 1770328, опубл. 23.10.1992]. Помимо указанных каучуков смесь включает серу, N-циклогексил-2-бенэтиазопилсульфенамид, 2,2-дибенэтиазолдисульфид оксид цинка, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75-82 м²г, каолин, белую сажу с удельной геометрической поверхностью 75-100 м²г, трехокись сурьмы, хлорпарафин с содержанием связанного хлора 45-49 мас.%, хлорпарафин с содержанием связанного хлора 68-72 мас.%, инденкумароновую смолу, моноэтанолоамиды синтетических жирных кислот фракции С₂₁-С₂₅, полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина и в качестве модифицирующей добавки - кубовый остаток производства красителя кубового ярко-зеленого С на основе осмоленных соединений полициклического строения-продуктов конденсации производных виолантрона с хлорфенолами при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

синтетический цис-изопреновый каучук 70 бутадиенметилстирольный каучук 30 сера 2-4 N-циклогексил-2-бенэтиазопилсульфенамид 1-3 2,2-дибенэтиазолдисульфид оксид цинка 0,5-1,5 технический углерод с удельной геометрической поверхностью 75-82 м²/г 10-30 каолин 30-40 белая сажа с удельной геометрической поверхностью 75-100 м²/г 10-15 трехокись сурьмы 4-6 хлорпарафин с содержанием связанного хлора 45-49 мас.% 15-25 хлорпарафин с содержанием связанного хлора 68-72 мас.% 15-25 инденкумароновая смола 9-13 моноэтанолоамиды синтетических жирных кислот фракции С₂₁-С₂₅ 0,5-1,5 полимер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина 1-2 кубовый остаток производства красителя кубового ярко-зеленого С на основе осмоленных соединений полициклического строения-продуктов конденсации производных виолантрона с хлорфенолами 2-3

Данную смесь готовят в лабораторном резиносмесителе при 70-80°С в течение 7-10 минут и вулканизируют в прессе ВП-9024 при 143°С в течение 30 мин. Модифицирующую добавку вводят в резиновую смесь вместе с сыпучими веществами. Полученная смесь характеризуется условной прочностью на растяжение 11,8-12,6 МПа и относительным удлинением при разрыве 680-750%.

Физико-механические показатели смеси данного состава удовлетворяют условиям работы резинотканевых лент, работающих на растяжение, температуру, трение, причем при минимальном соприкосновении с материалом, а именно, при загрузке и разгрузке. В то время как к условиям работы резиновой футеровки в МПСИ относится абразивный износ и ударно - разделительные нагрузки.

Известна резиновая смесь на основе комбинации синтетического цис-изопренового и бутадиентирольного каучуков в массовом соотношении 30:70 [RU 2044006, опубл. 20.09.1995].

Помимо указанных каучуков смесь включает серу, N-циклогексил-2- бензтиазолилсульфенамид, оксид цинка, стеариновую кислоту, молекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамином, фталевый ангидрид, белую сажу с удельной поверхностью 75-100 м²/г; каолин при массовом соотношении белой сажи и каолина 1:(2-3) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Синтетический цис-1,4-полиизопреновый каучук 30 Бутадиенстирольный каучук 70 Сера 3 N-Циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид 1,5 Оксид цинка 5 Стеариновая кислота 1 Молекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамином 4 Фталевый ангидрид белая сажа с удельной поверхностью 75- 100 м²/г 10-20 Каолин 30-40

Резиновую смесь готовят в промышленном резиносмесителе путем смешивания всех компонентов, за исключением вулканизующей группы. Температура выгрузки смеси не менее 125°С. Вулканизующая группа вводится во вторую стадию при температуре не более 100°С. Вулканизацию проводят в электропрессе в режиме 143°С в течение 70 мин.

Резина из полученной смеси характеризуется условной прочностью на растяжение 7,1-8,1 МПа и относительным удлинением при разрыве 275-277%, твердостью по Шору, А, усл. ед. 71-73. Низкое относительное удлинение и высокая твердость обеспечивают резине относительно высокие показатели стойкости к истиранию, которая является необходимой в условиях работы гуммированных ею валков, эксплуатируемых в текстильных отделочных машинах непрерывного действия. Однако для работы мельниц МПСИ кроме высокой стойкости к истиранию необходимы показатели потери объема, высокая прочность, сопротивление раздиру и эластичность.

Известна резиновая смесь для изготовления футеровок шаровых мельниц потока, работающих в условиях измельчения абразивных материалов, в том числе в горнорудной промышленности [RU 2028327, опубл. 09.02.1995].

Данная смесь включает синтетический каучук, серу, наполнитель, ускоритель вулканизации, активатор вулканизации, мягчитель, противостаритель, антискорчинг, в качестве синтетического каучука - бутадиеннитрильный каучук с 26-34 мас. % звеньев нитрила акриловой кислоты или тройной этилен-пропилендиеновый каучук и дополнительно кремнийорганический олигоизоцианат общей формулы

{(R₅SiO_1,5)_k- (R₄SiO)_m-[O_0,5Si (R₃)₂CH₂R₂- R¹-NCO]}_n, -(CH₂)₆-

где

R₃-CH₃;

R₄-CH₃C₆H₅-; CH₃CH₂=CH-;R₅-C₆H₅-; C₉H₁₉-; CH₃-

k=0,33-2,0;

m=0-3;

n=2,0-4,3

при следующем соотношении компонентов, мас. ч:

Синтетический каучук 100 Наполнитель 50-70 Ускоритель вулканизации 1,5-4,5 Сера 1-2 Активатор вулканизации 5-10 Противостаритель 1-2 Мягчитель 15-30 Антискорчинг 0,3-0,5 Кремнийорганический олигоизоцианат 0,25-6,0

Сера в данной смеси является вулканизирующим агентом, в качестве наполнителя смесь содержит сажу белую БС-100 или технический углерод ПМ-100, в качестве ускорителя вулканизации - Тиурам или Альтакс, в качестве активатора вулканизации - оксид цинка, в качестве мягчителя-масло ПН-6, в качестве противостарителя - Неозод D или продукт 4010, а в качестве антискорчинга-нитрозодифениламин. Кремнийорганический олигоизоцианат вводят в резиновую смесь на стадии смешения в виде 70% по массе раствора в толуоле или метилэтилкетоне.

Резина, полученная из данной смеси, характеризуется пределом прочности при разрыве 16 - 20 МПа, относительным удлинением 440 - 577%, коэффициентом теплового старения (при 100° С х 72 ч) : по сопротивлению разрыву 0,98 - 1,2, по относительному удлинению 0,73 - 1,04, коэффициентом теплового старения (при 140° С х 72 ч) по сопротивлению разрыву 0,96 - 1,15, по относительному удлинению 0,51 - 0,63, истираемостью 205-271 см³/квт⋅ч. Показатель истираемости у резины, полученной из данной смеси, низкий, а такие необходимые для работы мельниц МПСИ характеристики, как условная прочность, сопротивление раздиру и эластичность по отскоку, не приведены.

Таким образом, задачей изобретения является разработка резиновой смеси, удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к резинотехническим футеровочным элементам мельниц МПСИ, работающих в условиях ударных нагрузок и раздира.

Для этого предложена резиновая смесь для футеровки оборудования, содержащая синтетический цис-изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, серу, Accelerator MBTS (DM)-в качестве ускорителя вулканизации, белила цинковые БЦ-ОМ - в качестве активатора вулканизации, Нафтам-2 - в качестве противостарителя, антискорчинг PVI, кислоту стеариновую техническую Т-32 - в качестве диспергатора, технический углерод П-245 - в качестве наполнителя, масло пластификатор ПН-6ш, НДФА - в качестве модификатора, в мас.ч. на 100 м.ч. каучука:

Синтетический цис-изопреновый каучук 26-34 Бутадиеновый каучук 66-74 Сера 1-3 AcceleratorMBTS (DM) 1,5-4,5 Белила цинковые БЦ-ОМ 5-10 Нафтам-2 1-2 АнтискорчингPVI 0,3-0,5 Кислота стеариновая техническая Т-32 1-2 Технический углерод П-245 50-80 Масло пластификатор ПН-6ш 15-30 НДФА 0,5-6,0

Ускоритель вулканизации в составе предложенной смеси значительно улучшает технологические свойства резины, повышает ее стойкость к тепловому старению, сокращает продолжительность вулканизации. Активатор вулканизации существенно увеличивает скорость вулканизации, в результате чего повышается прочность при растяжении и увеличивается сопротивление истиранию и раздиру.

Для увеличения срока ходимости резиновой футеровки, играющего существенную роль в работе в мельнице МПСИ, в состав смеси введен противостаритель, повышающий эластичность по отскоку. Масло пластификатор обеспечивает равномерное распределение ингредиентов при смешении, уменьшает разогревание резиновой смеси при смешении в резиносмесителе и формировании изделий. За счет пластификатора уменьшается усадка при вулканизации, обеспечивая стабильную усадку изготовленных из смеси резинотехнических изделий, что дает плотную стыковку готовых деталей в МПСИ.

Существенно повышает прочность и сопротивление истиранию и раздиру введение в состав смеси высокоактивного технического углерода (П245), выработанного из жидкого углеводородного сырья с высоким значением дисперсности и высоким значением структурности способом термоокислительного разложения. Учитывая, что при подготовке к технологической обработке резиновой смеси возможна ее подвулканизация, в состав смеси введен модификатор НДФА (нитрозодифениламин), который замедляет вулканизацию и частично активирует протекание реакции вулканизации при высоких температурах. НДФА снижает хладотекучесть и липкость резиновой смеси, повышает когезионную прочность, улучшает перерабатываемость композиции, то есть повышает технологичность резиновой смеси.

Таким образом, новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении условной прочности, уменьшении потерь объема при истирании, уменьшении эластичности по отскоку, увеличении сопротивления раздиру, а также в повышении технологичности резиновой смеси.

Для приготовления заявляемой смеси использовали следующие компоненты.

- Синтетический цис-изопреновый каучук СКИ-3 1 группа - ГОСТ 14925-79;

- Бутадиеновый каучук СКД марка 2 -ТУ 38.403750-2001;

- Сера - ГОСТ 127.4-93;

- AcceleratorMBTS (DM) - производство КНР;

- Белила цинковые БЦ-ОМ - ГОСТ 202-84;

- Нафтам-2 -ГОСТ 39-79;

-АнтискорчингPVI-производство КНР;

- Кислота стеариновая техническая Т-32 - ГОСТ 6484-96;

- Технический углерод П-245 - ГОСТ 7885-86;

-Масло пластификатор ПН-6ш-ТУ 38.1011217-89;

- НДФА- ГОСТ 194-80

Составы заявленной смеси с количественным содержанием компонентов приведены в таблице 1.

С помощью полуавтоматической навески взвешивали все сыпучиеингредиенты смеси. Навеску каучука производили вручную. Смешение ингредиентов смеси производили в резиносмесителе. Вулканизующую группу вводили на вальцах. Вулканизацию лабораторных образцов проводили на вулканизационном прессе при 150°С в течение 30 минут. После введения серы, резиновую смесь хорошо перемешивали и в виде ленты отправляли через эмульсию на фестонную установку до полного охлаждения.

Испытания на условнуюпрочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве проводят по ГОСТ 270; на твердость - по ГОСТ 263; потери объема при истирании определяют по ГОСТ 23509; эластичность по отскоку -по ГОСТ 27110; сопротивление раздиру - по ГОСТ 262.

Физико-механические характеристики резины, полученной из смеси заявленного состава представлены в таблице 2.

Условная прочность при растяжении - до 22,0 МПа;

Относительное удлинение при разрыве - до 679%;

Твердость по Шору- до 60 единиц Шор А;

Потери объема при истирании - не более 30 мм³;

Эластичность по отскоку - не более 37,6%;

Сопротивление раздиру- до 94 Н/мм

По отношению к серийно выпускаемым резинотехническим изделиям для футеровки оборудования из резиновой смеси неопубликованного состава по ТУ 22.19.73-001-02527533-2016, условная прочность изделий из предложенной смеси увеличилась в 15%, потери объема при истирании уменьшилась на 25%, эластичность по отскоку увеличилась на 7.5%, сопротивление раздиру увеличилось на 17%.

Характеристики резины, полученной из предложенной смеси, позволяют увеличить срок ходимости резиновой футеровки МПСИ, повысить эффективность и долговечность ее работы, что в свою очередь позволит снизить затраты на ремонт, простои на перефутеровку, а также повысить работоспособность мельницы.

Изобретение относится к резиновым смесям для футеровочных изделий. Предложена резиновая смесь для футеровки оборудования, содержащая, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука: 26-34 синтетический цис-изопреновый каучук и 66-74 бутадиеновый каучук, 1-3 серы, 1,5-4,5 AcceleratorMBTS (DM), 5-10 белил цинковых БЦ-ОМ, 1-2 Нафтама-2, 0,3-0,5 АнтискорчингаPVI, 1-2 кислоты стеариновой технической Т-32, 50-80 технического углерода П-245, 15-30 масла пластификатора ПН-6ш, 0,5-6,0 нитрозодифениламина. Технический результат – повышение условной прочности, уменьшение потерь объема при истирании, уменьшение эластичности по отскоку, увеличение сопротивления раздиру. 2 табл., 3 пр.

Резиновая смесь для футеровки оборудования, содержащая синтетический цис-изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, серу, AcceleratorMBTS (DM) – в качестве ускорителя вулканизации, белила цинковые БЦ-ОМ – в качестве активатора вулканизации, Нафтам-2 – в качестве противостарителя, антискорчинг PVI, кислоту стеариновую техническую Т-32 – в качестве диспергатора, технический углерод П-245– в качестве наполнителя, масло пластификатор ПН-6ш, нитрозодифениламин (НДФА) – в качестве модификатора, мас.ч. на 100 мас.ч. каучука:

Синтетический цис-изопреновый каучук 26-34 Бутадиеновый каучук 66-74 Сера 1-3 AcceleratorMBTS (DM) 1,5-4,5 Белила цинковые БЦ-ОМ 5-10 Нафтам-2 1-2 АнтискорчингPVI 0,3-0,5 Кислота стеариновая техническая Т-32 1-2 Технический углерод П-245 50-80 Масло пластификатор ПН-6ш 15-30 НДФА 0,5-6,0