CS211319B1 - Pružná antistatická hmota se zvýšenou odolností proti trvalé deformaci pro těsnání strojů, jejich částí a armatur - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je prodloužit životnost těsnění strojů a zvýšit výkonnost pomocí pružné těsnicí hmoty. Antistatický charakter hmoty je důležitý pro zvýšení bezpečnosti provozu stroje. Uvedeného účinku se dosáhne vhodnou tvorbou prostorového uspořádání vulkanizo- váných epoxidových kaučuků tím, že se použije kapalných epoxidových elastomerů s minimálně 50 % hmotnostními epoxyesterových, epoxypólyesterových, glycidylesterových, glycidylpolyesterových nebo glycidylpolyuretanových telechelických přepolymerů. Výsledek lze ovlivnit správnou volbou poměru mezi epoxidovými a aminovými skupinami. Potlačením objemových změn při vulkanizaci se sníží vnitřní napětí ve stykových plochách. Zvýšená pružnost přispívá k vyrovnávání teplotních rozdílů. Vynález lez uplatnit u kompresorů, naftových motorů a podobných strojů, kde se používá těsnicích hmot.

Description

Předmětem vynálezu je pružná antistatická hmota se zvýšenou odolnosti proti trvalé deformaci pro těsněni strojů, jejich části a armatur.

Mezi některými plochami u strojů, jejich částí a armatur se z různých důvodů ponechávají vůle. K jejich utěsnění, je třeba adhezivní pružná hmota, která by byla nejen schopna tlumit chvění a rány, ale také odolávat působení střídavých teplot a dlouhodobě působících tlaků. Měla by pomalu stárnout a tvořit dobré vodivé spojení nutné k odvádění statických nábojů nebo bludných proudů do země. Také se požaduje dobrá odolnost vůči rozličným médiím, s nimiž přichází do styku, jako jsou olefiny, čpavek, freony, dusík a jiné.

Známé hmoty používané k utěsňování vůli obvykle splňují jen některé z požadavků dnešní ho stavu vývoje techniky a navíc bývá jejich montáž pracná a časově náročná. V řadě případů závisí na vyhovující těsnicí hmotě činnost vysokoobrátkových strojů. Je nutné ponechávat jistou, ale z hlediska účinnosti strojů, co nejmenší vůli mezi kovovými plochami či povrchy (např. rotor proti statoru), aby při případném poškození ložiska nebo zvýšení jeho vůle či působením vibraci a podobně nedošlo k nežádoucímu dotyku a tím i k poškození nebo zničení drahých části stroje. Jindy může docházet k nežádoucímu poklesu účinnosti špatnou hermetizaci nebo ke znečištóvání okolí a tím ke zhoršování ekologie pracovního prostředí i okolí.

Dříve se uvedené vůle snižovaly nanesením vrstvy měkkých slitin, napr. cínu. Bylo to ale pracné, drahé a málo účinné. Nebo se na vrstvu textilu nanesla směs modifikované epoxidové pryskyřice s tvrdidlem a popřípadě i s plnivem. Po vytvrzení se vzniklý laminát strojně obrobil na požadované rozměry. Nevýhodou tohoto postupu je, že během vytvrzování epoxidové pryskyřice vzniká značné délková i objemová kontrakce a značné vnitřní pnutí, zejména na styku laminátu s kovovými plochami či hranami. Často dochází již při dotvrzování a zejména během dopravy a provozu strojů ké vzniku prasklin, trhlin a k odtrhávání laminátu od podkladu nebo dokonce k vystřelování jeho částí. Síly způsobující vnitřní pnutí vyvolávají napětí dosahující desítek MPa. Uvedené děje se podstatně urychlují působením dynamického namáhání a kolísáním pracovních teplot stroje.

Tyto děje postupně snižují účinnost stroje. Dalším velmi vážným nedostatkem laminátu z epoxidové pryskyřice je jeho vysoký povrchový a objemový odpor 10¹² až 10¹® ohmů. Např. u turbokompresorů se prouděním a třením dopravovaného média vytváří na laminátu nebezpečný elektrostatický náboj ohrožující bezpečný chod stroje a okolí.

Nedávno bylo zjištěno (AO č. 182 025), že výhodnější je použití pružné antistatické hmoty, která vzniká vulkanizací tixotropních směsí telechělických monomerů a/nebo předpolymerů, obsahujících epoxidové a aminové skupiny. Vulkanizace se obvykle provádí při teplotách -5 °C až +120 °C, s výhodou při teplotách mezi 15 až 30 °C, přičemž se dodržuje molárni poměr mezi epoxidovou skupinou a aminovým vodíkem 1:0,83 až 1,25. Ukázalo se ale, že tyto hmoty vedle řady výtečných vlastností mají při některých aplikacích nedostačující odol nost vůči trvalé deformaci.

Nyní bylo nalezeno, že tyto nedostatky zcela odstraňuje nebo podstatně zmírňuje pružná antistatická hmota se zvýšenou odolností proti trvalé deformaci pro těsnění strojů, jejích části a armatur, podle tohoto vynálezu, které je přepravitelná vulkanizací tixotropních směsí kapalných epoxidových elastomerů obsahujících nejméně 50 % hm. epoxyesterových, epoxypolyesterových, glycidylesterových, glyčidylpolyesterových nebo glycídylpolyuretanových telechělických předpolymerů o střední molekulové hmotnosti 500 až 5 000 a telechělických aminových monomerů a/nebo předpolymerů, při dodržení molárního poměru mezi epoxidovou skupinou a aminovým vodíkem 1:0,6 až 2.

Pružnou antistatickou hmotu dle vynálezu lze během přípravy plnit, barvit pigmenty a její tekutost upravovat tixotropními přísadami. Fyzikální vlastnosti lze ovlivňovat kovovými prachy, mikromletým grafitem, sazemi, sirníkem molybdeničitým apod. Pružnou hmotu podle vynálezu lze nanášet na tkaniny nebo střiže ze skelných, kovových, uhlíkatých, čedičových nebo textilních vláken. Tixotropní směsi pro těsnicí hmoty dle vynálezu se vulkanizují při teplotách -5 °C až +120 °C, s výhodou při 15 až 30 °C. Při vulkanizaci za nízkých teplot se pak používají urychlovače vulkanizace, zejména fenolické sloučeniny a_;sioučeniny obsahující odštěpitelný proton.

Vulkanizaci tixotropní směsi pro těsnicí hmoty dle vynálezu vznikají pružná a houževnaté kaučukovité hmoty mající tažnost 30 až 350 %, mez pevnosti v tahu 5 až 30 MPa a povrchovou tvrdost 40 až 95 °Shore A. Povrchový i objemový odpor těsnicí hmoty se pohybuje v rozΊ 9 sáhu 10^J až 10' ohmů, takže lze těsnicí hmotu kvalifikovat jako polovodivou. Kapalné epoxidové elastomery obvykle sestávají z 50 až 90 hmotnostních dílů epoxidového telechelického předpolymerů, 1 až 50 hmotnostních dílů nízkomolekulární epoxidové pryskyřice a 0,1 · až 40 hmotnostních dílů reaktivního či nereaktivního ředidla. Nízkomolekulární epoxidové pryskyřice mají střední molekulovou hmotnost 220 až 500 a připravují se známými postupy reakcí epichlorhydrinu s dianem, rezorcinem nebo jinými difenoly.

Reaktivní ředidla obsahují ve své molekule nejméně jednu epoxidovou skupinu a odvozují se známými způsoby od alifatických nebo cykloalifatických diolů, thiolů, sekundárních diaminů nebo dikarbonových kyselin, nebo vznikají reakcí epoxialkoholů s polyizokyanáty nebo epoxidací nenasycených sloučenin. Z nereaktivních ředidel ae používají zejména málo těkavé estery organických a anorganických kyselin, vysokovroucl aromáty nebo aromatizované destilační řezy apod. Pro hmoty podle vynélezu se používají epoxidovételechelické předpolymery mající střední molekulovou hmotnost 500 až 5 000, zejména epoxiesterové, epoxipolyesterové, glycidylesterové, glycidylpolyesterové a glycidylpolyuretanové předpolymery.

Připravují se adici nízkomolekulárních epoxidových pryskyřic o střední molekulové hmotnosti 220 až 500 s nízkomolekulérními karboxylovými polymery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4 000 nebo s polymerními dikarbonovými kyselinami s koncovými skupinami -COOH o střední molekulové hmotnosti 1 000 až 4 000, v molárním poměru epoxidová pryskyřice: polyester či polymerní kyselina 2:0,8 až 1,5. Používané nízkomolekulární karboxylové polymery jsou zejména kyselými polyestery a připravují se známými způsoby z dikarbonových kyselin až Cgj a diolů až Ο^θ.

Polymerní kyseliny se obvykle získávají speciální polymeraci nebo kopolymeraci dienů (butadién, izopren a jiné) s nenasycenými uhlovodíky (akrylonitril). Glycidylesterové nebo glycidylpolyesterové telechelické předpolymery vznikají obvykle reakcí epichlorhydrinu s dikarboxylovými kyselinami C_g až Cj₀, nebo polymerními dikarboxylovými kyselinami o střední molekulové hmotnosti 500 až 4 000 nebo karboxylovými nízkomolekulámími polyestery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4 000. Postupuje se podle známých postupů tak, aby připravené glycidylestery nebo glycidylpolyestery obsahovaly koncové epoxidové skupiny. Glycidylpolyuretanové telechelické předpolymery se připravují obvykle reakcí epoxialkoholů s di- nebo polyizokyanétovými monomery či předpolymery a obsahují rovněž koncové epoxidové skupiny,

Aminové a polyaminoamidové vulkanizátory pro hmoty dle vynálezu mají aminové číslo 150 až 1 800 mg KOH/g a působí vulkanizaci kapalných epoxidových elastomerů při teplotách 0 až 50 °C, při množství vulkanizátoru 0,8 až 2,0 Η. Ε. H značí vodíkový ekvivalent vulkanizétoru 0 E představuje obsah epoxidových (glycidových) skupin. Při vulkanizaci je možné používat látky urychlující nebo zpomalující vulkanizaci, jako jsou fenoly, vada, polyoly, thioly, ketony, cyklické étery a podobně. Někdy je vhodné používat i látky ovlivňující rozliv a povrchové napětí.

Pro dosažení potřebné konzistence směsi telechelíckých monomerů a/nebo předpolymerů se používá běžných plniv jako jsou písek, mastek, křída, skelná moučka, piliny, infusoriové hlinky, talek, břidlice, kaolin, sádra, vápenec, dolomit, mletý tavený křemen, sirník molybdeničitý, bentonity, odpad z tvrzeného papíru Si textilu, čediče, mleté porcelánové střepy, expandované perlity, slídy, cement, mletý šamot, popílek, korundový a granátový odpad, saze, grafit, mletý serpentin, amorfní SiOg, AlgO^, silikagel, korková drt, kovové prášky, práškový PVC, azbest, krátká skleněná vlákna, čedičové, grafitová nebo textilní vlákna, odpad ze syntetických usní apod.

Vyloučením objemových změn jak v průběhu vulkanizace tak i při stárnutí jsou vyloučeny vlivy projevující se jako vnitřní napětí nebo pnutí ve.stykové rovině (ploše). V důsledku značné pružnosti jsou vyloučeny i možné poruchy z důvodů rozdílné tepelné roztažnosti obou systémů. Tím je zaručena dlouhodobá životnost těsnění. Vyšší mechanická pevnost zvyšuje odolnost proti trvalé deformaci.

Přikladl

Reakcí dvou molů kyseliny adipové s jedním molem 1,4-butandiolu se připraví polyester mající číslo kyselosti 382 mg KOH/g a střední molekulovou hmotnost 346. Reakcí 346 g tohoto polyesteru se 784 g nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 392 se připraví epoxidový ielechelický předpolymer o obsahu epoxidových skupin 0,19 ekvivalentu/100 g, čísle kyselosti 0,1 mg KOH/g a střední molekulové hmotnosti 1 080.

800 g tohoto epoxypolyesterového telechelického předpolymeru se při 100 °C roztaví a smísí s 200 g směsi sestávající ze 140 g alifatické epoxidové pryskyřice na bázi 1 ,8-oktandiolu a 60 g bis-glycidyléteru etylenglykolu. Po důkladné homogenizaci získáme kapalný epoxidový elastomer o viskozitš 43 P.a.s/25 °C a obsahu epoxidových skupin 0,30 ekvivalentu/100 g.

100 hmotnostních dílů tohoto kapalného epoxidového elastomerů o střední molekulové hmotnosti 666 se smísí s telechelickým monomerem obsahujícím dvě terminální aminové ·skupiny o střední molekulové hmotnosti 240, v molárním poměru 1:0,97. Do kapalné směsi se vmíchá 40 hmotnostních dílů mikromletého grafitu a 5 hmotnostních dílů krátkovláknitého azbestu.

Po promíchání se směs nanáší stěrkou na odmaštěný a zdrsněný povrch kovové ucpávky statoru rotačního kompresoru. Po uhlazení povrchu se hmota nechá v klidu vulkanizovat. Potom lze dle potřeby povrch ucpávky obrobit do požadovaných rozměrů běžnou technologií třískového obrábění.

Příklad 2

Kopolymeraci směsi butadienu s akrylonitrilem se připraví nízkomolekulární karboxylový kopolymer obsahující 10 hmotnostních dílů akrylonitrilu a koncové karboxylové skupiny. Kopolymer obsahuje 2,75 hmotnostních % skupin -COOH, má viskozitu 61 Pa.s/25 °C a střední mole kulovou hmotnost 1 163. Reakoí nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 395 (790 g) s připraveným karboxylovým kopolymerem (1 163 g) se připraví epoxidový teleohelioký předpolymer o viskozitě 13 Pa.s/25 °C a obsahu epoxidových skupin 0,10 ekvivalentu/100 g. Homogenizací směsi sestávající Z 50 g připraveného předpolymeru, 40 g alifatické epoxidové pryskyřice na bází 1,4-butandiolu a 10 g nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o střední molekulové hmotnosti 370 se připraví kapalný epoxidový elastomer obsahující 0,51 epoxyekv./100 g a mající viskozitu 19 Pa.s/25 °C.

100 hmotnostních dílů tohoto kapalného elastomerů se smísí s ekvivalentním množstvím izoforondiaminu, s 10 hmotnostními díly rafinovaného mikromletého grafitu, 30 hmotnostními díly hliníkového prachu a š 10 hmotnostními díly sekaných skelných vláken. Směs se tlakovým ručním lisem vtlačí mezi přírubu vzduchového potrubí a přírubu kompresoru. Příruby se stáhnou šrouby, aby tixotropní hmota vyplnila celou dosedací plochu a hmota se nechá vulkanizovat. Hmota má po vulkanizaci objemový odpor 6.10^ ohmů a mez pevnosti v tahu 11 MPa.

Příklad 3

Dva moly trimethylhexamethylendiizokyanátu se nechají reagovat s jedním molem 1,8 -oktandiolu. Po skončení adice se reakce dokončí přídavkem 2,01 molu glycidu. Získá se epoxy211319 polyuretanový telechelioký předpolymer o střední molekulové hmotnosti 641. Tento předpolymer se smíchá s alifatickou epoxidovou pryskyřicí na bázi 1,6-hexandiolu v hmotnostním poměru 4:1. Získá se kapalný epoxidový elastomer obsahující 0,20 epoxyekviv./ΙΟΟ g a mající vlskozitu 17 Pa.s/25 °O.

100 hmotnostních dílů připraveného kapalného epoxidového elastomeru se smísí s trimethylhexamethylendiaminem v molárním poměru 1:1,1. Do Směsi se vmíchá 30 hmotnostních dílů mikromletého grafitu a získané tixotropní hmota se nechá vulkanizovat při pokojové teplotě. Po 48 hodinách je dosažená mez pevnosti v tahu 32 MPa a povrchový odpor 10 ohm/cm.

Claims (3)

1. Pružná antistatická hmota se zvýSenou odolností proti trvalé deformaci pro těsnění strojů, jejich částí a armatur, připravítelná vulkanizaci tixotropních směsi kapalných epoxidových elastomerů obsahujících nejméně 50 % hm. epoxyesterových, epoxypolyesterových, glyoidylesterových, glycidylpolyesterových nebo glycidylpolyuretanových telechelických předpolymerů o střední molekulové hmotnosti 500 až 5 000 a telechelických aminových monomerů a/nebo předpolymerů, při dodržení molárního poměru mezi epoxidovou skupinou a aminovým vodíkem 1:0,8 až 2.

2. Pružná antistatická hmota podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje plniva a/nebo pigmenty a/nebo látky ovlivňující tekutost směsi.

3. Pružná antistatická hmota podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že obsahuje tkaninu nebo je spojená se střiži ze skelných, kovových, uhlíkatých, čedičových nebo textilních vláken.