способ изготовления резинополимерных изделий

Формула изобретения

1. Способ изготовления резинополимерных изделий, включающий получение термопласта совместной термической обработкой резины и полиэтилена, формование, отличающийся тем, что для получения термопласта используют смесь полиэтилена в количестве 35-45% и резину в количестве 55-65%, поверхность которых при перемешивании обрабатывают бутиловым спиртом в количестве 0-2,5% от количества смеси, после чего подвергают ступенчатому нагреву при постоянном перемешивании в течение 10 минут до температуры 240-250°С, в течение 20 мин до температуры 235°С и последующих 10 минут до температуры 220-235°С, после чего из горячей смеси, формуют изделия в течение 3-5 минут под давлением 120-140 кг/см² , затем отпрессованные изделия охлаждают.

2. Способ изготовления резинополимерных изделий по п.1, отличающийся тем, что полиэтилен используют низкого давления в гранулах.

3. Способ изготовления резинополимерных изделий по п.1, отличающийся тем, что резину используют в виде резинотехнических отходов.

4. Способ изготовления резинополимерных изделий по п.1, отличающийся тем, что отпрессованные изделия охлаждают в воде при температуре 70-90°С в течение 7-10 минут.

5. Способ изготовления резинополимерных изделий, по п.1, отличающийся тем, что отпрессованные изделия охлаждают на воздухе до полного остывания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам изготовления резинополимерных изделий, предназначенных для облицовки различных поверхностей и конструкций, подвергающихся постоянной нагрузке и истиранию.

Известен способ соединения резины и полиэтилена с помощью клея (см. Опытное Химическое Производство НИОХ СОРАН. Водостойкие клеевые композиции марок АК, БК, ПВБ, ЛАТ, УК и др. http://chempilot.narod.ru/ ProductsService/ComposMt/Glue/GlueComp.htm).

Прочностные характеристики изделий, получаемых из такого соединения, зависят от физико-химических свойств клея, что является недостатком известного способа.

Известен способ соединения резины и полиэтилена, принятый в качестве прототипа, включающий получение термопласта совместной термической обработкой резины и полиэтилена, формование (см. ООО "Трансакция". Резино-полимерные материалы, http://www.r-plast.ru/).

К недостаткам известного способа относится невозможность создания резинополимерных изделий необходимой конфигурации, с рабочей температурой более 110°С, и с высокой твердостью поверхности.

Известен способ изготовления резинополимерных пластин, принятый в качестве прототипа, включающий получение термопласта совместной термической обработкой резины и полиэтилена, формование (см. описание к изобретению Российской Федерации № 2337003, МПК B29C 35/02, B29D 7/00, C08J 3/24, опубл. 27.10.2008).

Известный способ предназначен преимущественно для изготовления резинополимерных пластин в пресс-форме с регулируемыми сдвиговыми деформациями. В пресс-форму закладывают слой невулканизированной резины толщиной 1,5÷20,0 мм, поверх которого равномерно засыпается слой сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 1,5·10⁶÷10,0·10⁶ г/моль, объем засыпки которого рассчитывается, исходя из конечной высоты компактного слоя полиэтилена, выбранного от 1,5 до 20,0 мм, поперечного сечения пресс-формы и плотности сверхвысокомолекулярного полиэтилена 0,936 г/см³. Далее полученный композит подвергают объемному сжатию в пресс-форме и затем спекают при температуре 160÷210°С, давлении 30 кг/см² и выдержке в течение от 15 мин до 1,5 ч.

К недостаткам известного способа относится невозможность создания резинополимерных изделий необходимой конфигурации, с рабочей температурой более 110°С, и с высокой твердостью поверхности.

Технической задачей настоящего изобретения является создание термопласта для изготовления изделий необходимой конфигурации с повышенными прочностными и фрикционными характеристиками с использованием резинотехнических отходов.

Техническая задача решается тем, что способ изготовления резинополимерных изделий включает получение термопласта совместной термической обработкой резины и полиэтилена, формование, при этом для получения термопласта используют смесь полиэтилена в количестве 35-45% и резину в виде резинотехнических отходов в количестве 55-65%, поверхность которых при перемешивании обрабатывают бутиловым спиртом в количестве 0-2,5% от количества смеси, после чего подвергают ступенчатому нагреву при постоянном перемешивании в течение 10 минут до температуры 240-250°С, в течение 20 мин до температуры 235°С и последующих 10 минут до температуры 220-235°С, после чего из горячей смеси формуют изделия в течение 3-5 минут под давлением 120-140 кг/см², затем отпрессованные изделия охлаждают. Полиэтилен используют низкого давления в гранулах. Резину используют в виде резинотехнических отходов. Отпрессованные изделия охлаждают в воде при температуре 70-90°С в течение 7-10 минут или на воздухе до полного остывания.

Изделия, изготовленные из термопласта полученного предлагаемым способом, имеют однородную структуру, высокую удельную прочность и коэффициент трения, а так же значительную химическую стойкость и низкую тепло-, электропроводность, независимо от того, используют резину или резинотехнические отходы.

Изделия могут применяться в качестве облицовки для бункеров, течек, питателей, кузовов карьерных самосвалов, ковшей экскаваторов, вагонов и различных механизмов в горнодобывающей промышленности; облицовки различных емкостей, машин и аппаратов для химической промышленности; облицовки конструкций, подвергающихся ударной нагрузке и истиранию в машиностроении, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленностях.

Для приготовления термопласта для изготовления изделий используют смесь полиэтилена низкого давления в гранулах в количестве по массе 35-50% резину или резинотехнические отходы в количестве 55-65%. Резинотехнические отходы предварительно измельчают до 200-500 мкм или используют в виде стружки.

Сначала полиэтилен, резину или резинотехнические отходы в заданной пропорции помещают в бункер, обрабатывают бутиловым спиртом в количестве 0-2,5% от количества смеси и перемешивают, чтобы обезжирить поверхность компонентов и улучшить адгезию поверхностей.

Затем компоненты подают в печь, имеющую зоны нагрева с разными температурами и нагревают при постоянном перемешивании.

Ступенчатый нагрев осуществляют по схеме, указанной в таблице 1.

Таблица 1
	1-й этап	2-й этап	3-й этап
Температура, град,	240-250	235	220-235
Время, мин	10	20	10

При нагреве смеси до температуры 240-250°С полиэтилен переходит в вынужденное эластическое состояние, обволакивает резину, образуя однородную пластичную массу-термопласт при перемешивании. Бутиловый спирт испаряется до начала нагрева.

На выходе из печи из полученной однородной пластичной массы-термопласта формуют в пресс-формах изделия в течение 3-5 минут под прессом при давлении пресса 120-180 кг/см².

После формования изделия вынимают из пресс-форм и охлаждают в бассейне с водой температурой 70-90°С, для уменьшения термических напряжений в течение 7-10 минут или на воздухе до полного остывания.

Из термопласта изготовили образцы, которые подвергали испытаниям по ГОСТ 25.601-80 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах», ГОСТ 25.507-85 «Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытания на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. Общие требования» и ГОСТ 25.602-80 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах».

Данные по результатам испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2
Образец	Прочность, кг/см2	Плотность, г/см3	Содержание полиэтилена, %	Содержание резины, %	Коэффициент трения	Деформация до разрушения, %
№ 1	142	1,21	40	60	0,462	380
№ 2	125	1,24	35	65	0,517	510
№ 3	152	1,18	47	53	0,448	320

Повышение содержания полиэтилена приводит к тому, что полимер приближается к границе хрупкости (стеклования), которая изменится с -60°С до +21°С. Также повысится прочность и значительно снизится пластичность, что приведет к хрупкому механизму разрушения термопласта.

Уменьшение содержания полиэтилена снижает прочность термопласта.

Повышение содержания резины даст более пористую структуру и соответственно коэффициент трения, и снижение значения удельной прочности термопласта.

Термопласт можно получить и без обработки компонентов бутиловым спиртом, но в этом случае снижаются все его характеристики (см. таблицу 3).

Таблица 3
Образец	прочность, кг/см2	плотность, г/см3	Содержание полиэтилена, %	Содержание резины, %	Коэффициент трения	Деформация до разрушения, %
№ 1 (с обработкой спиртом)	142	1,21	40	60	0,462	380
№ 4 (без обработки спиртом)	96	1,22	40	60	0,361	310