Полимерная пресс-композиция

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Закрытое акционерное общество Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством(72) Авторы Шаповалов Виктор Михайлович Лапшина Елена Михайловна Ткаченя Юрий Иванович Ефимик Виктор Викторович Ахмадиева Людмила Вацлавовна(73) Патентообладатель Закрытое акционерное общество Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством(56)2026324 1, 1995.1662 1, 1997.11215 1, 2008.1643574 1, 1991.2-169652 , 1990. КУПЧИНОВ Б.И. и др. Технология конструкционных материалов и изделий на основе измельченных отходов древесины. - Минск Навукатэхнка,1992. - С. 48-59, 66-68.(57) Полимерная пресс-композиция, включающая термореактивное связующее и измельченную древесину, отличающаяся тем, что в качестве термореактивного связующего содержит фенолформальдегидную смолу резольного типа и этиловый спирт в массовом соотношении 1001,0 или 1001,1, а в качестве измельченной древесины - смесь древесной стружки и древесных опилок твердых пород фракции 1-3 мм в соотношении 51,0 или 51,1 и дополнительно содержит углерод технический, церезин-80 и уротропин при следующем соотношении компонентов, мас.фенолформальдегидная смола резольного типа 50,0-60,0 этиловый спирт 0,5-0,6 углерод технический 1,8-1,9 церезин-80 0,5-2,5 уротропин 0,5-1,5 измельченная древесина остальное. Изобретение относится к антифрикционным древеснополимерным материалам и может использоваться в машиностроении для изготовления крупногабаритных подшипниковых и скользящих элементов мало- и средненагруженных узлов трения, работающих при органической смазке. Известна древесная прессовочная масса, используемая для изготовления деталей антифрикционного назначения, содержащая (мас. ) измельченную древесину (48,0-87,0),фенолформальдегидное связующее (10,0-40,0), атактический полипропилен с молекулярной массой 15000-35000 (2,0-10,0) и краситель (1,0-2,0) 1. Недостатком материала являются низкие антифрикционные и прочностные свойства. 18126 1 2014.04.30 Известна полимерная композиция для антифрикционного материала, используемая для изготовления золотниковых пар газовых счетчиков, содержащая (мас. ) новолачную фенолформальдегидную смолу, модифицированную талловым маслом (42,8-43,4), уротропин (6,5-6,8), смазку (0,7-0,9), жженую магнезию (0,8-1,0), графит (9,1-20,0), древесную муку (26,9-88,1), термопласт (1,0-2,1) 2. Недостатком композиции являются низкие антифрикционные и прочностные свойства. Известна полимерная пресс-композиция, содержащая (мас. ) фенолформальдегидное связующее (10,0-14,0), древесную стружку (43,0-45,0). Недостатками данной композиции являются невысокая механическая прочность особенно в условиях ударных нагрузок, горючесть и высокое водопоглощение. Кроме того, к недостаткам материала следует отнести очень низкую производительность изготовления из него антифрикционных деталей, что связано с необходимостью нагрева детали в пресс-форме от 60-70 до 150-170 С с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением до температуры 120-130 С 3. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полимерная пресс-композиция, включающая термореактивное связующее и измельченную древесину, в качестве термореактивного связующего содержит карбамидо- или фенолформальдегидную смолу, а в качестве измельченной древесины - смесь древесной стружки и древесного волокна в массовом соотношении 43-45 при следующем соотношении компонентов, мас.карбамидоформальдегидная или фенолформальдегидная смола - 1014 смесь древесной стружки и древесного волокна - остальное 4. Образцы прессуют при 168-175 С и давлении 6 МПа на 0,5-0,8 мин/мм толщины изделия с подпрессовкой. В то же время данный материал имеет значительное водопоглощение, низкую ударную прочность. Задачей изобретения являются повышение ударной прочности и снижение водопоглощения полимерной пресс-композиции. Поставленная задача решается тем, что полимерная пресс-композиция, включающая термореактивное связующее и измельченную древесину, в качестве термореактивного связующего содержит фенолформальдегидную смолу резольного типа (ФФС) и этиловый спирт в массовом соотношении 1001,0 или 1001,1, а в качестве измельченной древесины - смесь древесной стружки и древесных опилок твердых пород фракции 1-3 мм в соотношении 51,0 или 51,1 и дополнительно содержит углерод технический, церезин-80 и уротропин при следующем соотношении компонентов, мас.фенолформальдегидная смола резольного типа 50,0-60,0 этиловый спирт 0,5-0,6 углерод технический 1,8-1,9 церезин-80 0,5-2,5 уротропин 0,5-1,5 измельченная древесина остальное. Сущность изобретения и предположительный механизм действия компонентов заключается в следующем. Применение фенолформальдегидной смолы с дополнительным введением в нее этилового спирта направлено прежде всего на улучшение реологических свойств связующего, что, в свою очередь, обеспечивает повышение смачиваемости измельченной древесины. Это позволяет повысить адгезионное взаимодействие в системе древесина связующее. Введение в композицию смеси древесной стружки и древесных опилок фракции 1-3 мм в соотношении 51,0 или 51,1 обеспечивает формирование в материале более высокой структурной однородности композита вследствие упорядоченной упаковки более мелкодисперсных частиц древесины между крупнодисперсными частицами. 18126 1 2014.04.30 Чтобы обеспечить равномерное распределение мелкодисперсных частиц в композите,необходимым условием является снижение трения частиц в процессе переработки. Для этого предложено вводить в материал технологическую добавку - церезин-80. При введении в композит углерода технического и уротропина достигаются, с одной стороны, повышение взаимодействия древесины и связующего вследствие активации поверхности древесины частицами углерода, а с другой стороны, окончательная фиксация структуры материала путем дополнительного отверждения связующего. Это позволяет исключить в конечном итоге технологическую операцию подпрессовки композита. Содержание технического углерода менее 1,8 мас.и уротропина менее 0,5 мас.не приводит к повышению ударной вязкости, а их содержание более 1,9 и 1,5 мас.соответственно практически не способствует дальнейшему повышению ударной прочности и снижению водопоглощения. Кроме того, наблюдается возрастание коэффициента трения композита. Введение в композит церезина-80 совместно с фенолформальдегидной смолой обеспечивает более равномерное распределение смолы по поверхности измельченной древесины без значительного ее углубления в древесину. Это положительно сказывается на равномерности распределения дисперсных добавок в композите, способствуя повышению адгезионного взаимодействия древесины и связующего и, соответственно, ударной прочности материала. Полимерную пресс-композицию готовят следующим образом. В лопастной смеситель загружают смесь древесной стружки и древесных опилок, углерод технический, уротропин и перемешивают до равномерного распределения компонентов в объеме композиции,затем вводят предварительно смешанные фенолформальдегидную смолу резольного типа с церезином-80 и этиловый спирт. Композицию перемешивают до получения сплошного черного цвета. Полученную композицию отправляют на сушку на 48 ч, перемешивая композицию каждые 4 ч. Прессование производят в пресс-форме, нагретой до 145 С (матрица) и 155 С (пуансон), выдерживают изделие под давлением 25-30 МПа в течение 1 ч. Разрушающее напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82, при изгибе - по ГОСТ 4648-71. Ударную вязкость определяли на маятниковом копре КМ-0,5 по ГОСТ 4647-80. Водопоглощение определяли по величине увеличения массы образцов после их выдержки в дистиллированной воде. Коэффициент трения определяли на машине трения СМТ-1 по схеме вал - частичный вкладыш при скорости скольжения 0,5 м/с и нагрузке 2,5 МПа. Вкладыш изготавливали из исследуемого материала. В качестве вала использовали ролик из стали 45 диаметром 40 мм с исходной шероховатостью 0,32 мкм. Плотность определяли методом обмера образцов и взвешивания. Из полученных данных следует, что предлагаемая пресс-композиция обладает более высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами, чем прототип. Плотность предлагаемого материала находится на одном уровне. Ударная вязкость материала по изобретению в 2 раза выше, чем у прототипа. Коэффициент трения предлагаемого материала характеризуется стабильностью. Водопоглощение разработанного материала в 2-3 раза ниже, чем у известного. Контрольные примеры 1 и 7 показывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов в композиции приводит к ухудшению всех показателей материала. Контрольные примеры 8-10 показывают, что исключение из композиции одного из компонентов (церезин-80, углерод технический, уротропин) приводит к снижению разрушающего напряжения при сжатии и изгибе, увеличению коэффициента трения и водопоглощения. Таким образом, только полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата. 18126 1 2014.04.30 Таблица 1 Составы пресс-композиции, мас.Прото 1 тип Смесь древес 47,1 ной стружки и древесных опилок фракции 1-3 мм Соотношение 51 древесной стружки и древесных опилок Смесь древес- остального волокна ное и древесной стружки Фенолформальдегидная 14-10 50 смола резольного типа Этиловый 0,4 спирт Соотношение 100,8 Углерод тех 1,7 нический Церезин-80 0,4 Уротропин 0,4 Компоненты Заявляемый состав ХарактеристиПрототип ки 1 2 3 4 5 6 7 8 Плотность,600-1500 1130 1180 1350 1300 1180 1400 1580 1550 кг/м 3 Разрушающее напряжение,МПа при сжатии 110 135 145 146 134 148 140 85 при изгибе 19-60 47 58 57 58 56 55 31 34 Коэффициент 0,18 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,15 0,19 трения Ударная вяз 3,5-4,0 5,5 7,5 9,5 12,5 10,5 10,0 8,5 6,0 кость Водопоглоще 10-15 4,5 2,7 2,7 2,8 2,3 2,9 5,9 4,9 ние за 24 ч,Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5