СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОФТОРОПЛАСТОВОГО КОМБИНИРОВАННОГО УПЛОТНЕНИЯ
METHOD OF FABRICATING RUBBER-FLUOROPLASTIC SEAL

Изобретение относится к промышленности пластмасс и резинотехнических изделий, а именно, способу изготовления резинофторопластовых комбинированных уплотнений с сечением различной конфигурации для использования при высоких температурах и при воздействии особо агрессивных сред.
Известен способ изготовления комбинированной уплотнительной манжеты, заключающийся в покрытии сердечника из резины оболочкой из термопластичного фторполимера, формуют заготовку, помещают ее в пресс-форму, затем термообрабатывают и охлаждают (см. описание к авторскому свидетельству СССР №314656, МПК В29Н 7/00 от 27.11.1970 г.).
В известном способе вначале изготавливают оболочку, причем для предотвращения утонения оболочки на внутренней ее поверхности формуют два кольцевых выступа, расположенных в плоскости разъема пресс-формы, обеспечивающих компенсацию потери материала при вулканизации в виде облоя по месту образования шва оболочки. Оболочку заполняют сырой резиновой смесью, а затем проводят вулканизацию в пресс-форме. Технологический процесс изготовления манжеты сложен и длителен по времени, требует изготовления нескольких комплектов оснастки, затрачивается значительное количество энергоресурсов, необходимое как для образования шва оболочки, так и вулканизации сырой резины. Оболочка не получается герметичной, т.к. в процессе вулканизации стыки оболочки не соединяются.
Известен способ получения комбинированного уплотнения, заключающийся в покрытии сердечника из вулканизованной резины оболочкой из термопластичного фторполимера, формуют заготовку, помещают ее в пресс-форму, затем термообрабатывают и охлаждают (см. описание к авторскому свидетельству СССР №891704, МПК С08J 5/12, В29Н 9/00, F04D 29/12 от 06.04.1979 г.).
2
В известном способе сердечник в виде кольца из вулканизованной резины помещают между листами сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, формуют заготовку, которую помещают в разъемную пресс-форму, располагая ее между плитами гидравлического пресса. Термообработку ведут при температуре 296-300°С и давлении 20 кг/см в течение 5 минут с последующим охлаждением до комнатной температуры в течение 20-30 минут.
Известный способ длителен и энергозатратен. Кроме того, известный способ не позволяет получить бесшовную оболочку. Термообработка сопровождается образованием облоя по периметру кольца, в месте образования шва, в зоне смыкания пресс-формы, а при удалении облоя возникает возможность нарушения ее целостности (герметичности) и равнопрочности, что снижает эксплуатационные характеристики уплотнения и является основным недостатком известного способа.
Известен способ получения резиново-фторопластового комбинированного уплотнения, принятый в качестве прототипа, заключающийся в покрытии сердечника из вулканизованной резины оболочкой в виде полого экструдированного профиля из термопластичного фторполимера, оболочку предварительно режут на мерные куски, в зависимости от размера уплотнения, формуют заготовку, помещают ее в пресс-форму, которую затем термообрабатывают и охлаждают (см описание к патенту Российской Федерации №2308372, МПК В29С 41/20, В29С 70/70, В29С 35/00 от 17.08.2005 г.).
В известном способе в качестве обкладки используют экструдированный профиль, который режут на мерные отрезки, равные длине окружности уплотнения, затем мерный отрезок разрезают с одной стороны в продольном направлении и укладывают внутрь профиля вулканизованный резиновый сердечник в виде кольца, образуя заготовку. Заготовку помещают в предварительно нагретую пресс-форму до температуры на 30-40°С выше температуры плавления фторполимера и выдерживают в течение 0,3-0,6 мин без избыточного давления.
2
Охлаждение расплава фторполимера и выравнивание градиента температур по объему пресс-формы осуществляют между холодными плитами пресса при давлении 30-40 кгс/см в течение 4-6 минут.
Образование шва на оболочке в известном способе происходит по периметру кольца в зоне смыкания пресс-формы и сопровождается образованием облоя. При удалении облоя возникает возможность нарушения целостности (герметичности) и равнопрочности оболочки, что является недостатком известного способа. Кроме того, в кольце, в зоне смыкания формы, в силу течения материала, образуется ослабленная зона, что приводит к отсутствию равнопрочности кольца по сечению и ухудшению эксплуатационных характеристик, в частности, снижению давления среды, при котором используют уплотнение. Кроме того, технологический процесс длителен во времени и составляет не менее 30 минут.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение эксплуатационных характеристик комбинированного уплотнения, повышение производительности процесса изготовления комбинированного уплотнения путем сокращения технологического цикла, а также расширение ассортимента и снижение энергетических затрат.
2
Техническая задача решается тем, что способ изготовления резинофторопластового комбинированного уплотнения, заключается в покрытии сердечника из вулканизованной резины оболочкой в виде полого экструдированного профиля из термопластичного фторполимера, оболочку предварительно режут на мерные куски, длиной не менее длины сердечника, и в зависимости от размера уплотнения, формуют заготовку, помещают ее в пресс-форму, термообрабатывают и охлаждают, при этом покрытие осуществляют протяжкой сердечника внутри полого экструдированного профиля, причем сердечник предварительно изготавливают в виде шнура с сечением, сопрягаемым с сечением полости экструдированного профиля, после протяжки концы сердечника соединяют, а термообработку проводят при температуре 280-320°С, в зависимости от материала оболочки, локально, в месте образования шва оболочки, давлении 10-20 кгс/см и затем охлаждают под давлением в течение 10-20 мин.
В предлагаемом способе в качестве оболочки используют цельный экструдированный профиль, сопрягаемый сечением полости с сечением сердечника, предварительно изготовленного в виде шнура различного сечения, например круглого, прямоугольного или трапециевидного сечения, который протягивают внутри полости оболочки, что позволяет:
- значительно сократить величину шва, так как шов образуется не по образующей кольца, а по образующей его сечения;
- сократить время на покрытие;
- расширить ассортимент изготавливаемых уплотнений.
Исключение образования облоя и необходимости его удаления после термообработки позволяет получать равнопрочную герметичную оболочку с высокими эксплуатационными характеристиками, что позволяет использовать уплотнения при больших давлениях и температурах, а также в агрессивной среде.
Кроме того, в предлагаемом способе, для формирования шва оболочки, производят нагрев не всей формы, а только той ее части, где происходит образование шва, что позволяет экономить энергоресурсы.
Предлагаемый способ изготовления резинофторопластового комбинированного уплотнения реализуют следующим способом.
В качестве сердечника используют предварительно изготовленный из вулканизованной резины шнур круглого, прямоугольного трапециевидного сечения или иного сечения, который режут на мерные куски длиной, равной длине окружности изготавливаемого уплотнения.
В качестве обкладки используют полый цельный экструдированный профиль из термопластичного фторполимера, соответствующий сечением полости сечению сердечника. Сердечник изготавливают в виде шнура, который предварительно режут на мерные куски необходимой длины для изготовления уплотнения. Экструдированный профиль режут на мерные куски не менее длины сердечника, например, на 2-3 мм больше, чем сердечник для образования шва при термообработке.
2
При формовании заготовки концы сердечника соединяют, например, склеивают, а концы оболочки укладывают внахлест. Заготовку укладывают в пресс-форму и затем для сварки концов экструдированного профиля производят термообработку заготовки в пресс-форме при температуре 280-320°С, в зависимости от материала оболочки, давлении 10-20 кгс/см, которую затем охлаждают под давлением в течение 10-20 мин.
Примеры конкретного исполнения.
Пример 1.
Для получения резинофторопластового уплотнения в виде кольца круглого сечения 066-072-36 по ГОСТ 9833-73 в качестве сердечника применяют шнур диаметром 3,0 мм из вулканизованной резины на основе термостойкого каучука марки СКФ-32 длиной 202,5 мм.
В качестве оболочки используют профиль из фторопласта марки Ф-4МБ, который представляет собой трубку, изготовленную методом экструзии, с наружным диаметром 3,6 мм и толщиной стенки 0,3 мм.
Сердечник протягивают внутри трубки, которую отрезают на 2-3 мм длиннее сердечника, склеивают концы сердечника и соединяют концы трубки, укладывая их внахлест, образуя заготовку.
2
Заготовку укладывают в пресс-форму, прикладывают давление 10-20 кгс/см и производят локальный нагрев пресс-формы до температуры 280°С в месте образования шва. Затем пресс-форму под давлением охлаждают.
Полученное кольцевое уплотнение имеет внутренний диаметр 64,5 мм, диаметр сечения составляет 3,6 мм, толщина фторопластовой оболочки составляет 0,3±0,05 мм.
2
Герметичность полученного уплотнения проверяют методом набухания при 70°С давлением 20 кгс/см в течение 10 ч в среде бензола и циклогексана. Уплотнение герметично, так как после воздействия растворителей его внешний вид и вес не изменился.
Пример 2.
Для получения резинофторопластового уплотнения в виде кольца, круглого сечения 066-072-36 по ГОСТ 9833-73 в качестве сердечника применяют шнур диаметром 3,0 мм из вулканизованной резины на основе термостойкого каучука марки СКФ-32 длиной 202,5 мм.
В качестве оболочки используют профиль из фторопласта марки Ф-50, который представляет собой трубку, изготовленную методом экструзии, с наружным диаметром 3,6 мм и толщиной стенки 0,3 мм.
Сердечник протягивают внутри трубки, которую отрезают на 2-3 мм длиннее сердечника, склеивают концы сердечника и соединяют концы трубки, укладывая их внахлест, образуя заготовку.
2
Заготовку укладывают в пресс-форму, прикладывают давление 10-20 кгс/см и производят локальный нагрев пресс-формы до температуры 320°С в месте образования шва. Затем пресс-форму под давлением охлаждают.
Полученное кольцевое уплотнение имеет внутренний диаметр 64,5 мм, диаметр сечения составляет 3,6 мм, толщина фторопластовой оболочки составляет 0,3±0,05 мм.
2
Герметичность полученного уплотнения проверяют методом набухания при 70°С давлением 20 кгс/см в течение 10 ч в среде бензола и циклогексана. Уплотнение герметично, так как после воздействия растворителей его внешний вид и вес не изменился.