Герметизирующая композиция для временной герметизации холодильного оборудования
SEALING COMPOSITION FOR TEMPORARY SEALING OF REFRIGERATION EQUIPMENT

Изобретение относится к машиностроению (приборостроению), а именно к композициям для временной герметизации полостей и швов при производстве холодильного оборудования.
В процессе конвейерной сборки холодильного оборудования требуется осуществление временной герметизации некоторых полостей и швов с целью не допустить попадания в данные полости основного герметизирующего материала. Временный герметизирующий материал наносится на технологические отверстия в условиях конвейерной сборки вручную и должен иметь пастообразную (пластилиноподобную) консистенцию для удобства нанесения.
Кроме того, герметизирующий материал должен быть безопасен для человека (не вызывать раздражение кожных покровов), обладать адгезией к стали и определенной консистенцией в нормальных условиях.
Перечисленным требованиям удовлетворяют неотверждаемые герметизирующие материалы.
Неотверждаемые герметики на основе полимеров или олигомеров - пастообразные или вязкотекучие композиции, которые соответственно наносятся на поверхность, нуждающуюся в герметизации, а также на болтовые, заклепочные соединения и стыки. Такие материалы используются для защиты конструкций от воздействия разнообразных сред, например, кислорода воздуха, и предупреждения утечки рабочей среды через просветы конструкции.
Неотверждаемые герметизирующие композиции производят на основе эластомеров - полиизобутилена, бутилкаучука, реже этиленпропилендиенового каучука, олигомеров - низкомолекулярного полиизобутилена, полиэтилена и др.
Известен невысыхающий пластичный герметизирующий состав, включающий полиизобутилен, индустриальное масло и наполнитель - гидрофовизированную древесную муку, и в качестве дополнительного компонента живицу сосновую (RU 2144554С1, С09K 3/10, 20.01.2000).
Данный герметизирующий материал отличается повышенной химической устойчивостью к кислым средам. В случае использования для временной герметизации холодильного оборудования в такого рода свойствах нет необходимости. Кроме того, полиизобутилен и гидрофобизированная древесная мука не являются широкодоступными ингредиентами, поэтому их использование для целей временной герметизации нецелесообразно.
Известен герметик на основе низкомолекулярного полиэтилена (заявка RU 2000106843 A, С09K 3/10, C08L 23/06, 20.12.2001), содержащий низкомолекулярный полиэтилен с молекулярными массами 900-1500 и 1500-2000 г/моль, автол, растворитель (бензол, ксилол, толуол) и наполнитель (маршалит, андезитовая мука) при следующем соотношении компонентов, масс. %:
низкомолекулярный полиэтилен с молекулярной
30-40
массой 1500-2000
низкомолекулярный полиэтилен с молекулярной
5-15
массой 900-1500
автол
5-10
растворитель (бензол, ксилол, толуол)
5-10
наполнитель (маршалит, андезитовая мука)
35-45
Недостатком данного герметизирующего материала является использование растворителя, который может оказывать негативное влияние на здоровье кожных покровов человека.
В качестве прототипа выбран невысыхающий пластичный герметизирующий состав, включающий низкомолекулярный полиэтилен 60-80 мас. %, разбавитель фенольную смолу 10-20 мас. % и штапельное стекловолокно 10-20 мас. % (RU 2101315, С09K 3/10, С03С 8/24, C09D 5/34, 10.01.1998). Дополнительно состав может содержать канифоль, или модифицированную канифоль, или госсиполовую смолу в количестве 25-100 мас. % от фенольной смолы.
Недостатком данного изобретения является использование в качестве наполнителя штапельного стекловолокна, которое может нанести вред кожному покрову и глазам человека в случае ручного нанесения герметизирующего материала.
Технической проблемой является разработка временного герметизирующего материала, который обеспечит надежное перекрытие полостей при сборке холодильного оборудования, безопасного для нанесения вручную.
Проблема решается герметизирующей композицией для временной герметизации холодильного оборудования, содержащей низкомолекулярный полиэтилен, мел, нефтяное индустриальное масло и компатибилизатор - одноосновную карбоновую кислоту алифатического ряда с температурой плавления 60-70°С, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.
низкомолекулярный полиэтилен
50-150
мел
200-650
нефтяное индустриальное масло
10-40
указанный компатибилизатор
5-40
Техническим результатом изобретения является герметизирующая композиция, обеспечивающая временную герметизацию холодильного оборудования, безопасная для ручного нанесения.
В качестве полимерной основы предлагаемой композиции используют низкомолекулярный полиэтилен, например, марки НМПЭ-1 и НМПЭ-2 (ТУ 2211-060-00203521-2002), представляющий собой воскоподобное полимерное вещество, обладающее высокой липкостью.
Для создания армирующего каркаса и повышения технологичности в композицию вводят мел. Наполнитель также обеспечивает необходимую для нанесения вязкость. Диапазон концентраций обусловлен тем, что при содержании наполнителя меньше 200 мас.ч. герметизирующая композиция имеет низкую прочность, а при высоких содержаниях наполнителя, более 600 мас.ч., композиция обладает низкой адгезией к стали.
Учитывая неполярную природу низкомолекулярного полиэтилена и полярную природу наполнителя, для повышения совместимости в составе композиции был использован компатилибизатор - одноосновная карбоновая кислота алифатического ряда с температурой плавления 60-70°С, стеариновая или пальмитиновая. Диапазон дозировок составляет от 5 до 40 мас.ч. В отсутствии или при низком содержании, менее 5 мас.ч., компатибилизатора композиция рассыпается в условиях нанесения. Увеличение количества компатибилизатора более 40 мас.ч. нецелесообразно, т.к. не влияет на свойства композиции.
В качестве разбавителя используют нефтяное индустриальное масло, которое обеспечивает равномерное распределение наполнителя в композиции. Содержание масла варьируется в интервале 10-40 мас.ч. Низкое содержание разбавителя, менее 10 мас.ч., не позволят получить гомогенную структуру композиции, а при высоком содержании, более 40 мас.ч., композиция обладает низкой адгезией к субстрату и имеет жидкую консистенцию и маслянистую поверхность, что неудобно для нанесения. В композиции может быть использовано любое индустриальное масло, например, марки И-5А, И-8А, И-12А, И-20А, И-30А, И-40А, И-50А по ГОСТ 20799-88, парафиновое масло марки Primol 352 и др.
Герметизирующую композицию изготавливают в двухроторном смесителе, нагретом до температуры плавления компатибилизатора, в течение 10 минут. При приготовлении композиции сначала в смесительную камеру загружают низкомолекулярный полиэтилен, далее порционно вводят наполнитель, компатибилизатор, затем нефтяное индустриальное масло.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
В качестве полимерной основы использовали низкомолекулярный полиэтилен марки НМПЭ-1 с молекулярной массой 800-2500 г/моль по ТУ 2211-060-00203521-2002.
В качестве разбавителя использовали нефтяное индустриальное масло, марки И-20А по ГОСТ 20799-88 и парафиновое масло марки Primol 352 (CAS номер: 8042-47-5).
В качестве наполнителя использовали мел технический дисперсный марки МТД-2 (ТУ 5743-002-96981623-06).
пл
пл
В качестве компатибилизатора использовали стеариновую кислоту (ГОСТ 6484-96) с Т=69°С и пальмитиновую кислоту (Ч ТУ 6-09-4132-75) Т=62,9°С.
Композицию готовили на пластикордере «Brabender» смешиванием компонентов в течение 3 мин при скорости вращения роторов 60 об/мин.
Пример 1
В смесительную камеру пластикордера последовательно загружали низкомолекулярный полиэтилен - 8 г, мел - 48 г, нефтяное индустриальное масло - 1,6, стеариновую кислоту - 1,6. Смешение компонентов проводили при температуре 65-70°С. Полученная композиция представляет собой пластилиноподобную массу светло-серого цвета без запаха.
Примеры 2-11 аналогичны примеру 1.
Из полученных композиций компрессионным формованием изготавливали пластины толщиной 2 мм, которые использовали для получения образцов для испытаний.
Прочность при растяжении образцов определяли в соответствии с ГОСТ 270-75 «Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении». Скорость движение зажима - 100 мм/мин. У полученных образцов определяли пенетрацию по ГОСТ 32154-2013 «Материалы битуминозные. Метод определения пенетрации». Пенетрация характеризует консистенцию исследуемых материалов. Чем выше значение пенетрации, тем мягче консистенция. В качестве индентора использовали стандартную иглу. Дополнительный груз при определении пенетрации не использовали. Определение показателя проводили при н.у и при 50°С. Оценка пенетрации при 50°С обусловлена тем, что технология нанесения герметизирующей композиции предусматривает нагрев до температуры 45-50°С. Нагретый материал имеет большую пластичность, что облегчает его нанесение на поверхность и обеспечивает улучшение герметизации за счет более полного заполнения технологического отверстия.
Адгезию к алюминию определяли по ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624: 2002) «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва».
Состав и свойства полученных композиций представлены в таблице.
Как видно из табличных данных, все герметизирующие материалы, изготовленные из заявляемой композиции, обладают необходимой консистенцией для нанесения, имеют хорошие значения по прочности и адгезии к алюминию, и в отличие от прототипа безопасны при ручном нанесении. Заявляемая герметизирующая композиция проста в изготовлении и применении и имеет невысокую стоимость.