СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПАУНДА
METHOD OF MAKING COMPOUND

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления компаунда, который применяется для заполнения пространства между несущими элементами футеровок при изготовлении изнашиваемых элементов насосов или в подшипниках скольжения, для заливки межэлементного пространства дробилок и разгрузочных стенок элеваторов мельниц. Изобретение может быть эффективно использовано для покрытия загрузочных и разгрузочных патрубков мельниц, а также в технологических трубопроводах, грунтовых насосах и других перекачивающих агрегатах для нанесения на поверхности, которые поддаются интенсивному абразивному износу минеральными частицами при перемещении пульпы и других высокоминерализованных сред в ограниченном пространстве.
Известен способ изготовления компаунда путем смешивания твердеющего состава с отвердителем ("Политехнический словарь", 3-издание, - М.: Советская энциклопедия, 1989, стр.626).
В известном способе для изготовления компаунда применяют эпоксидную смолу с отвердителем. Образованное после отвердения вещество является химически стойким с низкой степенью усадки. Это позволяет использовать его, в основном, как клеящий материал для соединения предварительно обезжиренных плоскостей из металла, стекла или полимерных материалов. Кроме того, компаунд, полученный известным способом, имея достаточную степень проникающей способности и диэлектрические свойства, позволяет использовать его как пропиточный материал для изготовления изделий электротехнической промышленности в качестве электроизоляционного материала для защиты от токов высокого напряжения.
Полученный компаунд имеет достаточную текучесть при положительной температуре, поэтому применяется для заполнения пустот в электротехническом оборудовании, а также для изготовления матриц и пуансонов для прессов низкого давления.
Недостатком известного способа изготовления компаунда является то, что он не содержит или содержит в незначительном количестве наполнитель, который не влияет на физико-механические характеристики готового продукта. В результате этого образованный компаунд не имеет высокую прочность и не может применяться в условиях значительных динамических усилий. Использование его как подшипника скольжения ограниченно конструкционными узлами, применение которых нецелесообразно для технологического оборудования в разных областях промышленности, там где есть знакопеременные нагрузки в течение значительного периода времени с высокой концентрацией абразивных частиц в атмосфере и в приконтактной зоне между трущимися поверхностями.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления компаунда, который включает образование твердеющего состава с пластификатором, введение подогретого наполнителя и смешивание состава с отвердителем (Патент Украины на изобретение №60690А, опубл. 15.10.2003 г. Бюл. №10).
Недостатком известного способа является повышенное количество пластификатора в общей массе твердеющего состава, что предопределяет снижение механической прочности готового изделия после отвердения состава.
Как показали исследования, завышенное содержание наполнителя делает компаунд хрупким из-за слабых молекулярных связей между минеральными частицами. В результате этого известный компаунд может использоваться в местах, где практически отсутствуюет нагрузка на него, что в значительной мере ограничивает область его применения в промышленности.
Использование в качестве наполнителя обезвоженных отходов процесса обогащения железных руд делает невозможным использование компаунда для заливки в технологически ответственных агрегатах из-за того, что наполнитель, представленный частицами руды разных сортов, породами и глинистыми частицами, которые имеют широкий и непрогнозируемый диапазон физико-механических свойств.
В процессе приготовления компаунд представляет собой массу значительной вязкости. Этим обусловлена необходимость его предварительного подогрева, особенно это важно при низких температурах окружающей среды. Однако малый объем компаунда, который готовится единовременно, приводит к тому, что в процессе заливки при низкой температуре происходит его остывание, резко повышается вязкость и в результате качество заливки или сформированного покрытия не отвечает необходимым требованиям. В этом случае не спасает даже максимальное повышение температуры состава до 60°C.
Задачей изобретения является усовершенствование способа получения компаунда за счет регламентированного введения в твердеющий состав пластификатора, растворителя и наполнителя с предварительным его подогревом до заданной температуры. Решением поставленной задачи является использование в качестве наполнителя фракционированного промытого кварцевого песка, или электрокорунда, или карбида бора, или доломитов, которые позволяют обеспечить высокие и стабильные физико-механические характеристики компаунда, его высокую текучесть при заливке, независимо от температуры окружающей среды. Изготовление заявленного компаунда, при регламентированном введении растворителя, становится возможным даже при отрицательных температурах окружающей среды, достигающих - 40°C.
Поставленная задача решается за счет того, что способ изготовления компаунда включает образование твердеющего состава с пластификатором, введение подогретого наполнителя и смешивание состава с отвердителем.
Согласно изобретению образование твердеющего состава осуществляют смешиванием эпоксидной смолы с пластификатором, количество которого составляет 8-12% от массы эпоксидной смолы, в полученную смесь вводят растворитель, количество которого составляет 25-35% от массы эпоксидной смолы, вводят подогретый до температуры 65-80°C наполнитель - промытый кварцевый песок, или электрокорунд, или карбид бора, или доломит, количество которого составляет 75-125% от массы эпоксидной смолы, смешивают состав с отвердителем, количество которого составляет 15-30% от массы эпоксидной смолы.
Способ реализуется следующим способом.
Эпоксидной смолой заполняют емкость, объем которой позволяет выполнить необходимый объем заливки в один прием. Эпоксидную смолу смешивают с пластификатором, в количестве 8-12% от массы эпоксидной смолы. Полученная смесь не полимеризуется в течение продолжительного периода времени.
В зависимости от температуры окружающей среды и необходимой вязкости исходного продукта в твердеющий состав вводят растворитель в количестве 25-35% от массы эпоксидной смолы.
Для разжижения смеси может применяться растворитель №646 или аналогичные ему.
Растворитель обеспечивает необходимую степень текучести состава в зависимости от требований по полноте и качеству заполнения пустот и, соответственно, к качеству заливания и получения готового изделия. В таком состоянии твердеющая смесь готова для смешивания с наполнителем.
При выполнении работ в условиях низких и относительно низких температур, для сохранности температурного баланса в системе жидкая-твердая фаза, наполнитель подогревают перед смешиванием с твердеющим составом до температуры от +65 до +80°C. Этим достигается предотвращение повышения вязкости твердеющего состава и уменьшение расхода растворителя.
Качество твердеющего состава определяется равномерным распределением частиц твердой фазы наполнителя в среде, образованной эпоксидной смолой, пластификатором и растворителем. Для этого смесь после введения наполнителя тщательно перемешивается до однородного состояния.
Исследования показали, что исходя из области применения компаунда в качестве наполнителя может использоваться один из минеральных компонентов или их смесь: промытый кварцевый песок, электрокорунд, карбид бора, доломит, в количестве 75-125% от массы эпоксидной смолы.
Непосредственно перед заливкой в смесь вводится отвердитель, количество которого составляет 15-30% от массы эпоксидной смолы.
Скорость отвердения компаунда составляет от 5 до 25 минут и зависит от оптимального баланса, который определяется соотношением массы эпоксидной смолы, пластификатора, растворителя и подогретого до заданной температуры наполнителя.
Выполненные исследования показали, что заявленный способ образования компаунда предусматривает оптимальный диапазон содержания пластификатора в пределах 8-12%. Это обусловлено реологическими свойствами отвердевшей смеси, численные значения которых определяются действующими внешними нагрузками. Если содержание пластификатора ниже заявленного значения, то при нагрузках в теле компаунда возникают хрупкие деформации. При содержании пластификатора выше заявленного компаунд ведет себя как выраженное аморфное тело, в котором под влиянием незначительных нагрузок происходят необратимые пластические деформации.
Количество растворителя, который составляет 25-35% от массы эпоксидной смолы, определено на основании лабораторных исследований. Этот заявленный диапазон позволяет обеспечить высокую текучесть компаунда при заливке. При этом растворитель быстро удаляется (испаряется) при нагревании компаунда до температуры 65-80°C наполнителем: промытым кварцевым песком, или электрокорундом, или карбидом бора, или доломитом в количестве 75-125% от массы эпоксидной смолы.
Исходя из заявленной области применения вид заполнителя обеспечивает стабильные физико-механические характеристики компаунда, а его эксплуатационные свойства позволяют использовать в широком диапазоне типы технологического оборудования.
Количество отвердителя в компаунде 15-30% от массы эпоксидной смолы позволяет эффективно регламентировать скорость схватывания (полимеризации) в зависимости от температурных факторов, массы растворителя и пластификатора.
Опытно-промышленные испытания показали, что способ изготовления компаунда является высокотехнологическим и может быть реализован при широком диапазоне температуры окружающей среды. Это особенно важно при выполнении работ по ремонту громоздкого технологического оборудования при отрицательных температурах, значение которых может достигать - 40°C. Качественные характеристики полученного компаунда позволяют уменьшить межремонтные сроки технологического оборудования, а значит увеличить эффективность и рентабельность производства.