СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ
COMPOSITION FOR PRODUCING MOULDING MATERIAL

Изобретение относится к области получения прессовочной композиции, предназначенной для изготовления изделий общепромышленного назначения.
Известна композиция (1) для изготовления прессовочного материала следующего состава (мас.ч.):
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа
7,5-42,0
Уротропин технический
0,8-4,8
Акрилонитрильный каучук
0,75-2,0
Стеарат кальция
0,25-0,6
Сера
0,008-0,51
Углеродный волокнистый материал
22,0-75,0
Кремнеземный волокнистый материал
5,0-55,0
Тальк
2,0-10,0
Недостатком указанной композиции является повышенная теплопроводность и повышенное дымовыделение.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является состав для изготовления прессовочной композиции (2), содержащий: фенолоформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, бутадиен-нитрильный каучук, стеарат кальция, этилсиликат и волокнистый углеродный наполнитель, при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа
7,5-42,0
Уротропин
0,8-4,8
Бутадиен-нитрильный каучук
0,75-30,0
Углеродный волокнистый наполнитель
25,0-75,0
Этилсиликат
2,0-15,0
Недостатками указанной композиции является низкая технологичность, высокая теплопроводность материала и повышенное дымовыделение.
Технической задачей изобретения является повышение комплекса характеристик (технологичность, теплофизические свойства, прочность), позволяющих обеспечить изготовление и эксплуатацию качественных изделий общепромышленного назначения.
Данная техническая задача решается тем, что состав для изготовления композиции, включающий: фенолоформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, бутадиен-нитрильный каучук, дополнительно содержит: стеарат кальция или стеарат цинка, циноборат, асбест хризотиловый переработанный и кремнеземное волокно, при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа
7,5-42,0
Уротропин
0,7-4,8
Бутадиен-нитрильный каучук
0,75-16,0
Стеарат кальция или стеарат цинка
0,7-0,8
Цинко-борат
0,03-6,0
Асбест хризотиловый переработанный
0,2-5,6
Кремнеземный волокнистый материал
22,0-75,0
Авторами установлено, что предложенный прессовочный материал при заявленном соотношении ингредиентов позволяет снизить теплопроводность, сохранить деформативность, улучшить технологичность, повысить прочность. Введение кремнеземного волокнистого наполнителя, асбеста хрезатилового переработанного и цинко-бората обеспечивает при воздействии высокотемпературной агрессивной среды снижение скорости прогрева конструктивных элементов и создает на поверхности высоковязкий расплав, также препятствующий прогреву конструкции. Стеарат цинка или стеарат кальция исключает прилипание отформованной детали к пресс-форме. Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного осуществления.
Пример №1
Составы композиций приведены в таблице №1.
Изготовление прессовочного материала включает следующие основные операции:
1. Изготовление пропиточного состава.
2. Приготовление кремнеземного волокнистого наполнителя.
3. Пропитка кремнеземного волокнистого наполнителя.
4. Сушка прессовочного материала.
5. Формование заготовок и оценка свойств.
Пропиточный состав изготавливают на основе раствора фенолоформальдегидной смолы и раствора бутадиен-нитрильного каучука. Раствор фенолоформальдегидной смолы (концентрацией по сухому остатку 40-60%) получают в реакторе. Для этого в реактор заливают расчетное количество растворителя - спирта, включают реактор и, не останавливая его, засыпают расчетное количество предварительно размолотой фенолоформальдегидной смолы и уротропина. Перемешивание композиции производят до полного растворения смолы и уротропина. Полученный раствор представляет собой однородную массу, без сгустков и кусочков нерастворенной смолы.
Раствор бутадиен-нитрильного каучука получают в ацетоне. Для чего бутадиен-нитрильный каучук пластифицируют на вальцах в течение 8-10 мин. Снятый с волков каучук разрезают на куски размером до 100×100 мм или весом до 100-200 г.
Далее в реактор с механической мешалкой заливают ацетон в количестве, необходимом для получения 10-20% раствора каучука по сухому остатку, загружают отпластифицированный каучук, включают реактор, композицию перемешивают до достижения полного растворения каучука. Раствор каучука имеет однородную консистенцию без сгустков и кусочков нерастворенного каучука.
Затем в полученный раствор каучука вводят расчетное количество раствора фенолоформальдегидной смолы и уротропина, введение смолы и уротропина выполняют небольшой струей.
Смесь перемешивают в течение 5-10 мин, не останавливая смеситель. Пропиточный состав контролируется по вязкости и плотности. При необходимости для получения требуемых характеристик по плотности, вязкости в связующее добавляется ацетон. Кремнеземный наполнитель режется на куски длиной 30-60 мм. Расчетное количество наполнителя загружают в смеситель, после чего в него заливают расчетное количество пропиточного состава, загружают последовательно смесь стеарата кальция или стеарата цинка со спиртом, смесь асбеста хризотилового переработанного со спиртом, смесь цинко-бората со спиртом. Включают смеситель и в течение 15-20 мин осуществляют перемешивание всех компонентов. При перемешивании происходит пропитка наполнителей и равномерное распределение в объеме компонентов состава.
После пропитки массу выгружают на противень или транспортерную ленту и сушат в потоке прогретого воздуха при температуре 40-70°C в течение 2,5-3 час.
Изготовление прессовочной композиции возможно не только путем пропитки составом, в котором используется растворитель, а также путем безрастворной технологии, например, пропиткой расплавом связующего, газофазным осаждением, напылением, центробежным способом пропитки и т.д.
Полученный полуфабрикат прессовочной композиции представляет собой кусочки материала в виде перепутанных кремнеземных волокон, связанных пропиточным составом.
2
Из полуфабриката изготавливают заготовки путем прямого прессования по следующей технологии: в предварительно нагретую до температуры 165±5°C пресс-форму загружают навеску полуфабриката, форму смыкают при удельном давлении 200 кг/см. Время выдержки 5-7 мин на 1 мм толщины формуемой заготовки.
Результаты испытаний показали высокую технологичность композиции. Формуемая заготовка точно повторяет форму, имеет чистую глянцевую поверхность, без вздутий, недоформовок и др. дефектов.
Композиции, полученные в примерах №2, 3, 4, 5, изготовлены по технологии, описанной в примере №1.
В таблице №1 приведены составы композиций по примерам 1 - 5 и прототипа. В примере №5, в составе композиции вместо стеарата кальция взят стеарат цинка.
В таблице №2 приведены данные по результатам испытаний свойств материала, полученного из предлагаемого состава прессовочной композиции, и материла прототипа.
Из анализа видно, что предложенный состав превосходит прототип по теплопроводности в два раза, более технологичен, предел прочности при изгибе выше на 25-30%. Материал перерабатывается в изделия сложной формы прямым прессованием или литьем под давлением.
Использование предлагаемого состава позволяет повысить эксплуатационные свойства и улучшить технологичность, обеспечивая изготовление высококачественных деталей сложной формы.
Таблица №1
Наименование компонентов
Содержание компонентов (мас.ч.)
Прототип
1
2
3
4
5
Фенолоформальдегидная смола новолачного типа
-7,5
42
28,8
24,8
42
28
Уротропин
0,8
4,8
3
2,95
4,8
3
Бутадиен - нитрильный каучук
16
4,2
2,8
3
0,75
3,1
Стеарат кальция
0,07
0,8
0,4
0,3
-
-
Стеарат цинка
-
-
-
-
0,6
-
Кремнеземный волокнистый напонитель
22
57
75
60
50
Углеродый волокнистый наполнитель
-
-
-
-
-
61
Цинко-борат
6,0
2
0,03
3
3
-
Асбест хризотиловый переработанный
5,6
2,1
0,2
3,5
2,5
-
Таблица №2
Наименование свойств
Номер примеров
Прототип
1
2
3
4
5
Коэффициент теплопроводности, Вт/м град
0,38
0,31
0,34
0,35
0,34
0,75
Стабильность физических характеристик, г/см<sup>3</sup>
1,8±0,07
1,58±0,05
1,74±0,05
1,78±0,05
1,65±0,05
1,45±0,1
Предел прочности при изгибе, кг/см<sup>2</sup>
1050
1150
1200
1270
1150
890
Относительное удлинение при растяжении, %
1,0
0,6
0,55
0,58
0,4
0,3
Технологичность
Возможность изготовления деталей сложных форм прямым прессованием или литьем под давлением. В деталях отсутствуют трещины вздутия и другие дефекты
Встречаются расслоения, вздутия. Формуются детали только прямым прессованием
Источники информации
1. Патент РФ №2114880, С08 от 10.07.1998.
2. Патент РФ №2157389, С08 от 10.10.2000.