способ изготовления герметизирующих изделий

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.