состав для эластичного покрытия форм при изготовлении технологической оснастки

Формула изобретения

Состав для эластичного покрытия форм при изготовлении технологической оснастки, содержащий высокомолекулярный силиконовый каучук, катализатор отверждения и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Каучук высокомолекулярный силиконовый	2-35
Катализатор отверждения	До 0,5
Органический растворитель	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления эластичной, в частности каучуково-силиконовой, оснастки, применяемой для выпуска малыми сериями сложнопрофильных деталей, художественно-прикладных изделий, в работах при выполнении технико-декоративной продукции и реставрационных работах.

Одним из путей изготовления опытных деталей новых разработок малыми сериями представляется отливка их в силиконовые эластичные формы из реактопластических композиций или специальных восков.

Существенной проблемой является эрозия поверхности формы под действием различных компонентов заливаемых составов, при этом не удается обеспечить длительную эксплуатацию формы и провести многократное тиражирование качественных отливок.

Таким образом, реставрация форм и повышение их рабочего ресурса представляется необходимой задачей.

Известны составы для форм, включающие в себя эластомер, органический растворитель и другие составляющие (Справочник «Гальванопластика», под ред. Гинзбурга A.M., M.: Металлургия, 1987 г.). Однако такой состав имеет низкую механическую прочность и вязкость, что не позволяет использовать его для наших задач.

Также известны составы, включающие в себя серийные герметики с относительно высокой собственной вязкостью (из-за отсутствия растворителя), что не позволяет обеспечить покрытие с минимальной толщиной рельефной поверхности, т.к. в тонких слоях не обеспечивают необходимой прочности и эластичности («Клеи и герметики», под ред. Кардышева Д.А., M.: Химия, 1978 г.).

Описанные (Шетц M. «Силиконовый каучук». Л.: Химия, 1975) малодоступные каучуки и композиты, судя по представленным данным, не обеспечивают достаточности соотношений вязкотекучих свойств с прочностными и эластическими свойствами для достижения поставленной задачи.

То же касается полимерных материалов на силиконовой основе, на основе низкомолекулярных каучуков холодного отверждения (Лабутин А.Л. Справочник, M.: Химия, 1974 г. «Синтетический каучук», Л.: Химия, 1976 г.).

Наиболее близка к заявляемому составу низковязкая силоксановая композиция, предложенная в RU 2052475, 20.01.1996, включающая, мас.ч.: жидкий силоксановый каучук с концевыми силанольными группами (СКТН-А, СКТН-В, СКТНФ, СКТН-2Ф6) 100,0; этилсиликат-40 30,0-80,0; оловоорганический катализатор (К-18, К-1) 3,0-12,0; алкил(арил)ацетоксисилан 0,5-1,5. Алкил(арил)ацетоксисилан-метилфенилдиацетоксисилан, метилтриацетоксисилан, диметилдиацетоксисилан, диэтилдиацетоксисилан с прочностью вулканизатов через 1-3 сут отверждения 3,5-8,0 МПа, адгезионной прочностью 0,05-0,8 кН/м.

Данная композиция используется в качестве термостойких и морозостойких защитных покрытий, пропитывающих составов, связующих пленочных материалов. Технический результат обуславливается применением антиадгезионных временных покрытий и достигается за счет применения в составе алкил(арил)ацетоксисиланов.

Однако их присутствие как раз исключает применимость предложенной в ближайшем аналоге композиции в наших целях.

Из таблицы 1 RU 2052475 следует, что время отверждения композиции от 1 до 3 суток.

В заявляемом же решении в технологическом использовании состава не допускается таких условий отверждения, т.к. заявляемый состав предназначен для нанесения его на сложнопрофильные разноуровневые поверхности технологической оснастки. Длительное время отверждения неизбежно приведет к самопроизвольному отеканию состава от верхних точек формы вниз, накапливанию его в этих областях, т.е. необратимому искажению геометрии формы, изменению рисунка поверхности и иных необходимых параметров сложнопрофильной эластичной формы.

Кроме того, ацетоксисилан не обеспечивает равномерного отверждения силикона по толщине и образующееся мономерное покрытие имеет внутреннее напряжение, что недопустимо при эксплуатации формы, т.к. резко снижает ее ресурс.

Таким образом, известный состав не обеспечивает необходимой износостойкости форм, их работоспособности и возможности неоднократного восстановления формы, кроме того, длительное время его отверждения (до 3 суток) на поверхности не отвечает требованию равномерности нанесения состава на сложнопрофильных формах.

То есть состав из RU 2052475 для обозначенных целей не применим.

Сущность изобретения заключается в создании состава, обеспечивающего повышение ресурса эластичной технологической оснастки и возможности многократного качественного восстановления формы до рабочего состояния.

Предложен состав для эластичной технологической оснастки, включающий силиконовый высокомолекулярный каучук, катализатор отверждения и органический растворитель при определенных, указанных в формуле изобретения соотношениях компонентов.

Технический результат достигается тем, что в состав эластичного покрытия форм при изготовлении эластичной технологической оснастки, включающий эластомер и органический растворитель, в качестве эластомера высокомолекулярный силиконовый каучук и катализатор отверждения при следующем соотношении компонентов, мас.%:

силиконовый каучук высокомолекулярный	2-35
катализатор отверждения	до 0,5
органический растворитель	остальное

Данные о характеристиках состава при использовании различных количественных соотношениях компонентов приведены в таблице 1.

Состав свойства	Время отверждения, мин	Прочность на разрыв, МПа	Твердость по Шору, А	Относительное удлинение при разрыве	Адгезия к поверхности, прочность при отслаивании, кн/м
Прототип
СКТН - А	1-3 суток	4,0-7,2		118-74
СКТН - В	3 суток	5,4		98
СКТНФ	3 суток	5,0	---	53	---
СКТН - 2Ф6	3 суток	3,5		58

прод.табл.1
1. Высокомолекулярный
каучук-СКТВ - 2 мас.%.,	20-30	1,7	30-35	300	>0,45
катализатор					(2 сут)
отверждения - 0,1 мас.%.,
(этилсиликат 40
дибутилдиоловолауринат
в соот. 3:1),
растворитель -
гексан - остальное
2. Высокомолекулярный	30-40	2,0	30-35	300	>0,5
каучук СКТ-4 мас.%.,					(2 сут)
катализатор отверждения -
0,1 мас.%.
(бутилсиликат-40 -
диозобутилоловодикапронат
в соот.4:1),
растворитель -
гептан - остальное
3.Высокомолекулярный	100-200	2,5	30-35	350	>0,6
каучук СКТВ-1 - 15 мас.%.,					(1 сут)
катализатор отверждения -
0,1 мас.%.,
(этилсиликат-32 -
дибутилоловодилауринат
в соот. 4:1),
растворитель -
гептан - остальное
4. Высокомолекулярный	150-200	2,5	30-40	400	>0,8
каучук-СКТ - 20 мас.%.,					(2 сут)
катализатор
отверждения - 0,4 мас.%.
(этилсиликат-40 -
октоат олова в соот. 7:1),
растворитель -
октан - остальное

прод.табл.1
5. Высокомолекулярный	200-300	2,8	30-40	420	>0,8
каучук СКТВ-35 мас.%.,					(1 сут)
катализатор
отверждения - 0,1 мас.%.,
(этилсиликат-32 -
октоат олова в соот. 10:1),
растворитель -
гептан - остальное
6. Высокомолекулярный каучук СКТВ - 6 мас.%.,	50-60	2,6	35-45	400	>1,0 (1 сут)
катализатор отверждения -
0,5 мас.%.,
(этилсиликат-32
диэтилдикаприлат олова
в соот.6:1),
растворитель -
октан - остальное

Физические свойства заявляемого состава, а именно текучесть, позволяют неоднократно ликвидировать каверны, последствия эрозии на поверхности оснастки и другие дефекты, возникающие в процессе эксплуатации посредством повторного или частичного нанесения состава на поверхность формы. Заявляемый состав хорошо устраняет возникшие дефекты формы, позволяет производить необходимую доработку поверхности до требуемого техническими условиями состояния.

В композиции используются

силиконовые каучуки с молекулярной массой - 200-500 тыс., со свойствами, соответствующими техническим условиям

- СКТВ, - ТУ 38. 103675-89,

молекулярная масса - 200-500 тыс.

в основном метилметильные звенья (до 1% метилвинильных звеньев) катализатор отверждения - этилсиликат-40-дибутилдиоловолауринат.

- СКТ, -ТУ 38. 103694-89,

молекулярная масса - 200-500 тыс.

катализатор отверждения - бутилсиликат-40-диизобутилоловодикапронат.

- СКТВ-1, ТУ 38.103675 - 89,

молекулярная масса - 200-500 тыс.

катализатор отверждения - этилсиликат-32-дибутилоловодилауринат.

Катализаторы отверждения (марок К-1, К-68) - это смесь алкилсиликатов с солями олова в соотношениях от 1:1 до 10:1. Главные образующие формулы

R^' ₂S_n(OCOR ^'')₂.

Общие свойства катализаторов отверждения - это способность образовывать вулканизат в широком диапазоне времени.

Органический растворитель. В качестве растворителя предпочтительны углеводороды С₅-С ₉. Наилучшие результаты дают углеводороды линейного типа или ациклического строения.

Благодаря высоким адгезионным свойствам заявляемый состав позволяет наносить на поверхность формы при необходимости равномерный слой, в том числе и с электропроводными свойствами. В сочетании с мелкодисперсным наполнителем состав обладает существенно большей эластичностью, чем ближайший аналог.

Заявляемый состав изготавливается смешением всех компонентов с помощью мешалки в течение 2-10 часов при температуре (20-35)°С. При этом предварительно производят набухание каучука в органическом растворителе. Приготовленный таким образом состав наносится на модель окунанием или кистевым методом, высушивается при комнатной температуре (20±5)°С в течение 1-24 часов, снимается с модели и используется в составе оснастки.

Свойства заявляемого состава в сравнении с прототипом и его основные физико-механические характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2
Свойства	Время отверждения	Прочность на разрыв, МПа	Твердость по Шору, А	Относительное удлинение при разрыве
Заявляемая композиция	20-300 мин	1,7-2,8	30-40	до 420
Прототип	1-3 суток	3,5-8,0	-	53-118

В таблице 2 обобщены результаты испытаний и показано, что оптимальные свойства могут быть получены при условии, что состав содержит высокомолекулярный силиконовый каучук (2-35 мас.%.) и катализатор отверждения (до 0,5 мас.%.).

Анализ всех приведенных данных показывает следующие преимущества заявляемого состава в сравнении с прототипом:

- заявляемый состав обеспечивает формирование прочного монолитного покрытия на модели за необходимый временной период без искажения поверхности нанесения,

- технологическая оснастка с данным составом обладает повышенным ресурсом за счет использования высокомолекулярного силиконового каучука,

- благодаря физическим свойствам состава (текучесть, адгезия) происходит взаимное проникновение нанесенных слоев по химическому сродству с силиконовым эластомером формы,

- достигается возможность неоднократного восстановления претерпевшей поверхностную эрозию в процессе эксплуатации технологической оснастки,

- а также дополнительная защита от эрозии поверхностного слоя формы заливаемыми составами

- позволяет изготавливать сложнопрофильные с мелкими деталями изделия,

- обеспечивает экономичность всего технологического процесса за счет увеличения ресурса формы и возможности ее неоднократной реставрации.

Только заявленная совокупность компонентов в приведенных количествах позволяет повысить рабочий ресурс эластичной технологической оснастки и обеспечить возможность неоднократного восстановления формы до рабочего состояния.