Невысыхающая резиновая смесь
Владельцы патента RU 2542291:
Общество с ограниченной ответственностью "Автопластик" (ООО "Автопластик") (RU)
Изобретение относится к эластомерной композиции невысыхающего типа и может быть использовано в отраслях промышленности для герметизации, гидроизоляции и антикоррозионной защиты металлических конструкций и сварных швов. Невысыхающая резиновая смесь содержит, масс.%: регенерат бутилкаучука из отработанных диафрагменных камер - 17,0-31,0, эфир глицериновый талловой канифоли - 0,5-1,0, масло ПН-6ш - 20,0-25,0, мел - 10,0-45,0, полиэтилен высокого давления в виде пленки - 0,5-1,3, отходы волокнистые хлопкозаводов - 0,7-1,0, алюмосиликатные микросферы - 4,0-25,0, тальк - 4,0-11,0. Изобретение позволяет повысить демпфирующие свойства, адгезию к металлу и морозостойкость композиции. 1 табл.
Изобретение относится к получению эластомерной композиции невысыхающего типа на основе регенерата бутилкаучука, которая может быть использована в автомобильной промышленности в составе вибродемпфирующей конструкции, а также в промышленном и жилищном строительстве и других отраслях промышленности, где требуется герметизация, гидроизоляционная и антикоррозионная защита металлических конструкций и сварных швов.
Герметики невысыхающего типа - замазки, мастики, пасты представляют собой термопластичные материалы, которые, размягчаясь при нагревании и достигнув определенной температуры, переходят в вязкотекучее состояние. С понижением температуры они возвращаются в первоначальное состояние независимо от числа циклов попеременного нагревания и охлаждения.
Известны различные герметизирующие композиции на основе бутилкаучука (пат. РФ 2265637, опубл. 2005 г., пат. РФ 2199568, опубл. 27.02.2003 г. ).
Однако они крайне дороги из-за большого содержания полимерной составляющей и имеют рабочий диапазон температур не выше 180°C. Кроме того, композиция по пат. РФ 2265637 содержит асбест, являющийся канцерогеном.
Известна также невысыхающая резиновая смесь (заявка на выдачу пат. РФ 2005129498/04, опубл. 2007 г. ), содержащая, масс. %:
Полиизобутилен П-200 и регенерат БКР (продукт радиационной или термомеханической регенерации отходов резинового производства и резиновых изделий на основе бутилкаучука) | 71,4-76,9 |
Кислота стеариновая | 3,0-4,0 |
Графит | 7,7-9,5 |
Технический углерод П-514 | 7,7-9,5 |
Технический углерод П-803 | 4,7-5,6 |
Однако композиция может быть использована лишь при температурах от -30 до +70°C для эксплуатации в оборудовании, не подвергающемся высоким вибрационным нагрузкам, например для газопроводов и строительных конструкций.
Наиболее близким к изобретению по составу является невысыхающая резиновая смесь по пат. РФ 2277108, опубл. 2006 г. Она содержит, масс. %:
Регенерат на основе бутилкаучука | 17,5-17,8 |
Этилен-пропилен-диеновый каучук | 14,7-17,8 |
Антиоксидант (нафтам-2 или неозон А) | 0,4-0,7 |
Минеральное масло | 1,8-3,6 |
Парафин | 1,8-2,2 |
Хлорпарафин | 0,0-2,9 |
Тех. углерод | 29,2-35,5 |
Битум | 10,7-13,1 |
Каолин и/или мел | 14,2-14,6 |
Канифоль или бензойная кислота | 0,0-1,5 |
Однако эта композиция имеет следующие недостатки:
1. Крайне низкие демпфирующие свойства при использовании этой композиции в вибродемпфирующем материале для защиты от вибрации. При этом эти свойства резко падают при кратковременном воздействии высоких температур, порядка 165-190°C, необходимых при изготовлении автомобиля на операциях окраски и сушки.
2. Низкая пластичность и адгезия к металлическим подложкам и полное отсутствие самоклеящихся свойств. Это приводит к невозможности монтажа на поверхности со сложным рельефом, тем более на вертикальных и обратных поверхностях. Это потребует дополнительного использования различных клеев и мастик, предварительного подогрева до температур выше 80°C и механического давления с целью приплавления или механического крепления для фиксации на защищаемой поверхности, что затруднит монтаж на конвейере при изготовлении автомобиля и увеличит материальные и трудовые затраты.
3. Недостаточная морозостойкость, так как техника эксплуатируется в различных климатических условиях вплоть до районов Крайнего Севера и Антарктиды, где температуры достигают крайне низких значений - до минус 60°C и ниже.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является поиск состава композиции невысыхающей резиновой смеси, включающей регенерат на основе бутилкаучука, адгезионную добавку, масло ПН-6ш в качестве пластификатора и мел, которая обеспечила бы повышение вибродемпфирующих свойств материала на ее основе, была самоклеющейся и более морозостойкой.
Поставленная цель достигается невысыхающей резиновой смесью, включающей регенерат на основе бутилкаучука, адгезионную добавку, масло ПН-6ш в качестве пластификатора и мел, которая дополнительно содержит полиэтилен высокого давления в виде пленки, отходы волокнистые хлопкозаводов, алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 350-450 кг/м3 и тальк, в качестве регенерата на основе бутилкаучука она содержит регенерат на основе бутилкаучука, полученный из отработанных диафрагменных камер радиационным способом с поглощенной дозой 5-6 Мрад, подвергнутый сдвиговым усилиям на валковом оборудовании с коэффициентом фрикции 1,00:1,07÷1,00:2,55 в течение 3-5 минут, а в качестве адгезионной добавки содержит эфир глицериновый талловой канифоли при следующем содержании компонентов, масс. %:
Регенерат на основе бутилкаучука | 17,0-31,0 |
Эфир глицериновый талловой канифоли | 0,5-1,0 |
Масло ПН-6ш | 20,0-25,0 |
Мел | 10,0-45,0 |
Полиэтилен высокого давления в виде пленки | 0,5-1,3 |
Отходы волокнистые хлопкозаводов | 0,7-1,0 |
Алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 350-450 кг/м3 | 4,0-25,0 |
Тальк | 4,0-11,0 |
Изобретение позволяет получить следующие преимущества:
1. Заявляемая композиция при использовании в конструкции вибродемпфирующего материала позволяет эффективно защищать конструкцию автомобиля от вибрации, получать высокие вибродемпфирующие свойства и их сохранение при воздействии высоких температур до 190°C, поскольку материал, монтированный на кузов автомобиля, подвергается операциям окраски и сушки при температурах 165-190°C, при этом вибродемпфирующие свойства не снижаются, а улучшаются.
2. Композиция невысыхающей резиновой смеси обладает высокой липкостью и эластичностью, а также высокой адгезией к монтируемой металлической поверхности, обеспечивая одновременно свойства клеевого монтажного слоя. Заявляемая композиция легко монтируется на поверхности со сложным рельефом, удобна в эксплуатации на вертикальных, обратных и сложных поверхностях (острые углы, изгибы, неровности, и др.), не требует дополнительного подогрева и приплавления при монтаже, что значительно облегчает монтаж на конвейере.
3. Композиция обладает высокой морозостойкостью, ниже минус 60°C, что позволяет эксплуатировать ее в районах Крайнего Севера.
К тому же заявляемая композиция обладает теплостойкостью и высоким сопротивлением текучести на вертикальных поверхностях при температурах 165-190°C, обеспечивает высокие антикоррозионные свойства защищаемой поверхности, обладает гидрофобностью (не впитывает влагу), грибостойкостью и химической стойкостью к растворам кислот и щелочей.
Невысыхающая резиновая смесь относительно дешева, так как для ее производства используется отечественное сырье, и композиция по изобретению имеет экологические преимущества за счет использования отходов производства - регенерата бутилкаучука, полиэтиленовой пленки и волокнистых отходов.
Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения
Для изготовления заявленной композиции используются следующие материалы:
- регенерат на основе бутилкаучука (ТУ 2539-001-25387684-2013), являющийся продуктом радиационной регенерации с поглощенной дозой 5-6 Мрад отработанных диафрагменных камер, изготовленных на основе бутилкаучука, и подвергнутый сдвиговым усилиям на валковом оборудовании с коэффициентом фрикции 1,00:1,07-1,00:2,55 в течение 3-5 минут;
- эфир глицериновый талловой канифоли - ТУ 13-00281074-152-95;
- масло ПН-6ш - ТУ 38.1011217-89;
- мел - ТУ 5743-008-05120542-96, ТУ 5743-008-05346453-97;
- полиэтилен высокого давления в виде пленки - ГОСТ 10354-82;
- отходы волокнистые хлопкозаводов - ГОСТ 6015-72;
- алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью не более 450 кг/м3 - ТУ 5717-001-11843486-2004, с насыпной плотностью (350-410) кг/м3 - ТУ 5712-001-52722352-2006;
- тальк - ГОСТ 21235 -75, ТУ 5727- 007-13413086-2008.
Заявленную композицию изготавливают следующим образом.
Композицию готовят в смесителе при 90-110°С путем механического перемешивания смеси компонентов с последующим формированием полотна невысыхающего герметика калибром от 1,6 до 2,9 мм между листами антиадгезионной бумаги при помощи двухвалкового калибровочного узла. Полиэтиленовая пленка используется в любом виде, например использованная упаковка от различных предметов и сыпучих материалов и т.п. Она расплавляется и хорошо смешивается с другими компонентами.
Для использования заявленной композиции в вибропоглощающем конструкционном материале полотно герметика формируют при помощи двухвалкового калибровочного узла между алюминиевой фольгой с толщиной от 0,06 до 0,1 мм и антиадгезионной бумагой.
О вибродемпфирующих свойствах и их сохранении после воздействия температуры 190°С в течение 30 минут конструкционного материала с заявленной невысыхающей резиновой смесью судили по коэффициенту механических потерь (КМП), приведенному к 200 Гц и определяемому по DIN EN ISO 6721 - 3:1996 (способ А) при 20 и 40°С. При испытаниях использовали стальную пластину толщиной 0,8 мм.
Морозостойкость оценивали по ГОСТ 2678-94 (гибкость на стержне r=5 мм без образования трещин).
Об адгезии липкого слоя невысыхающего герметика (Н/см) судили по прочности связи конструкционного материала с металлической поверхностью Ст 3 при отслаивании под углом 90°С, оцениваемой на разрывной машине с ценой деления шкалы силоизмерителя 0,02 и скоростью подвижного зажима (100±10) мм/мин по ТУ 5772-006-48214265-2001.
Для получения корректных сравнительных данных резиновые смеси по прототипу и заявленному изобретению испытывали одинаково.
Резиновую смесь по прототипу использовали следующего состава, масс. ч.:
Этилен-пропилен-диеновый каучук СКЭПТ-40 | 100,0 |
Регенерат бутилкаучука | 100,0 |
Нафтам-2 | 4,0 |
Парафин | 10,0 |
Хлорпарафин | 10,0 |
Битум | 70,0 |
Технический углерод | 60,0 |
Мел | 100,0 |
Масло ПН-6ш | 10,0 |
Для испытаний физико-механических и морозостойких свойств готовили конструкционный материал, представляющий собой слой мастики толщиной 1,8 мм с лицевым покрытием - алюминиевой фольгой толщиной 0,1 мм.
Составы заявленной невысыхающей резиновой смеси и их свойства приведены в таблице.
Таблица | |||||||
Компоненты невысыхающей резиновой смеси, масс. % | Примеры | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Прототип | |
1. Регенерат на основе бутилкаучука | 17,0 | 22,0 | 25,0 | 28,0 | 31,0 | 31,0 | |
2. Эфир глицериновый талловой канифоли | 1,0 | 0,8 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | - |
3. Масло ПН-6ш | 20,0 | 20,0 | 22,0 | 23,0 | 25,0 | 24,0 | |
4. Мел | 45,0 | 37,5 | 28,0 | 22,0 | 13,0 | 10,0 | |
5. Полиэтилен высокого давления в виде пленки | 1,3 | 0,5 | 1,0 | 0,6 | 0,5 | 1,0 | |
6. Отходы волокнистые хлопкозаводов | 0,7 | 0,7 | 0,9 | 0,8 | 1,0 | 0,8 | |
7. Алюмосиликатные микросферы | 4,0 | 9,5 | 14,5 | 20,0 | 25,0 | 23,7 | |
8. Тальк | 11,0 | 9,0 | 8,0 | 5,0 | 4,0 | 9,0 | |
Свойства: | |||||||
1. Коэффициент механических потерь, КМП, до/после термообработки 190°C - 0,5 часа при температуре: | |||||||
20°C | 0,18/0,22 | 0,20/0,22 | 0,18/0,19 | 0,19/0,20 | 0,20/0,21 | 0,22/0,23 | 0,05/0,04 |
40°C | 0,12/0,13 | 0,12/0,14 | 0,08/0,09 | 0,12/0,12 | 0,11/0,12 | 0,12/0,13 | 0,03/0,02 |
2. Морозостойкость, °C | -62 | -62 | -63 | -63 | -65 | -65 | -50 |
3. Прочность связи материала с металлической поверхностью, Н/см | 7,9 | 8,1 | 7,6 | 7,8 | 8,5 | 8,2 | 0,1 |
Невысыхающая резиновая смесь, включающая регенерат на основе бутилкаучука, адгезионную добавку, масло ПН-6ш в качестве пластификатора и мел, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэтилен высокого давления в виде пленки, отходы волокнистые хлопкозаводов, алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 350-450 кг/м3 и тальк, в качестве регенерата на основе бутилкаучука она содержит регенерат на основе бутилкаучука, полученный из отработанных диафрагменных камер радиационным способом с поглощенной дозой 5-6 Мрад, подвергнутый сдвиговым усилиям на валковом оборудовании с коэффициентом фрикции 1,00:1,07-1,00:2,55 в течение 3-5 минут, а в качестве адгезионной добавки содержит эфир глицериновый талловой канифоли при следующем содержании компонентов, масс.%:
регенерат на основе бутилкаучука | 17,0-31,0 |
эфир глицериновый талловой канифоли | 0,5-1,0 |
масло ПН-6ш | 20,0-25,0 |
мел | 10,0-45,0 |
полиэтилен высокого давления в виде пленки | 0,5-1,3 |
отходы волокнистые хлопкозаводов | 0,7-1,0 |
алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 350-450 кг/м3 | 4,0-25,0 |
тальк | 4,0-11,0 |