CZ307253B6

CZ307253B6 - Způsob výroby napěněného silikonu

Info

Publication number: CZ307253B6
Application number: CZ2012-356A
Authority: CZ
Inventors: Lukáš Pelikán; Pavel Šinka
Original assignee: PRAKAB PRAŽSKÁ KABELOVNA, s.r.o.
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2018-05-02
Also published as: CZ2012356A3

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby napěněného silikonu pro použití v elektrotechnickém a chemickém průmyslu, přičemž jako nadouvadlo je užita netoxická látka - hydrogenuhličitan amonný NH(HCO) a/nebo uhličitan amonný (NH)(CO), přičemž nosičem nadouvadla je silikonový kaučuk a k napěnění silikonového kaučuku dochází při přeměně skupenství nadouvadla z pevného skupenství do plynného za vzniku bublin v silikonovém kaučuku, tedy jeho k napěnění dochází ještě před vulkanizací. Postup výroby sestává z následujících kroků: vysušení nadouvadla - hydrogenuhličitanu amonného NH(HCO) a/nebo uhličitanu amonného (NH)(CO) v exsikátoru při teplotě 23 ± 3 °C po dobu 5 až 15 dnů, následuje rozemletí a rozdrcení nadouvadla na malé částice, zamíchání nadouvadla v množství 0,1 až 50,0 % hmotn. do nosiče nadouvadla, jímž je silikonový kaučuk, zamíchání silikonové směsi v poměru 100 hmotn. dílů silikonového kaučuku na 1 až 2 hmotn. díly peroxidu tak, že silikonová směs obsahuje 0,5 až 3 hmotn. díly nadouvadla, a dále je směs zpracována na lisovacím nebo vytlačovacím stroji.

Description

Vynález se týká způsobu výroby napěného silikonu - pryže, pomocí nadouvadla, kdy toto řešení je využitelné zejména v oblasti výroby elektrotechnického materiálu a v chemickém průmyslu.

Dosavadní stav techniky

V současné době napěněný silikonový kaučuk vyrábí chemické koncerny jako např. Dow Coming nebo Wacker Chemie.

Při tradiční metodě výroby napěněného silikonového kaučuku se přidávají do silikonového kaučuku chemická nadouvadla (např. dinitroso pentamethylen tetralin (DNPT) nebo azodikarbonamid (ADCA)). Při výrobě se uvolňují zapáchající těkavé látky, což zvyšuje nároky na dobré odvětrání výrobních prostor. Stav techniky rovněž popisují následující patentové dokumenty: WO 02/072 679 Al (EXPLORENT GMBH), 19.9.2002; US 3 268 473 A (Brown E. D.), 23.8.1966; DE 1 204 414 B (Dow Coming Corporation), 4.11.1965; FR 1 066 240 A (Compagnie Francaise Thomson-Houston), 3.6.1954; WO 99/25 761 Al (GE BAYER SILICONES GMBH & CO. KG), 27.5.1999.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je nový způsob výroby napěněného silikonu - silikonové napěněné pryže pomocí nadouvadla - uhličitan amonný a hydrogenuhličitan amonný, přičemž jsou podstatně odstraněny nevýhody dosavadního stavu tradiční výroby spočívající v tom, že je použito chemických látek běžně používaných v potravinářském průmyslu. Výsledná napěněná silikonová pryž je netoxická, při její výrobě se neuvolňují žádné nepříjemné pachy a výrobní prostory není zapotřebí dodatečně odvětrávat. Vzniklé bubliny napěněného silikonu jsou převážně otevřené.

V případě běžně používané silikonové pryže se jedná o pevný elastický materiál.

Podstata výroby napěněné silikonové pryže spočívá v přidání vhodného nadouvadla do základního silikonového kaučuku ještě před jeho vulkanizací. V průběhu vulkanizace vlivem zvýšené teploty dochází k rozkladu nadouvadla za vniku napěněné - porézní struktury.

Vlivem napěnění dochází ke změně materiálových vlastností vzhledem k nenapěněné silikonové pryži (snížení specifické váhy, snížení dielektrické konstanty, snížení tepelné vodivosti) a ke změně vnitřní struktury (porézní struktura).

Důležitým aspektem při výběru nadouvadla a nosiče nadouvadla je, aby veškeré tyto látky byly pokud možno zdravotně nezávadné, šetrné k životnímu prostředí, účinné, ekonomicky dostupné, zpracovatelné a vyrobitelné na kalandru. Jako nejvhodnější nadouvadlo byl zvolen uhličitan amonný a hydrogenuhličitan amonný.

Na základě výběru vhodného nadouvadla byl navržen následující způsob výroby napěněné silikonové pryže:

Jako základ je použit hydrogenuhličitan amonný NH₄(HCO₃) a/nebo uhličitan amonný (NH₄)₂(CO₃). Jedná se o látky v pevném skupenství známé jako cukrářské droždí. Tyto chemické látky mají teplotu rozkladu 58 °C. Při tepelném rozkladu může docházet k uvolnění amoniaku NH₃, oxidu uhličitého CO₂, oxidu uhelnatého CO a oxidů dusíku NO_X.

- 1 CZ 307253 B6

Podstatou je přeměna nadouvadla z pevného skupenství do plynného za vzniku bublin v silikonovém kaučuku, tedy jeho napěnění ještě před vulkanizací.

Obě tyto látky jsou náchylné k absorbování vzdušné vlhkosti. Tato pro naše účely negativní vlastnost vede k tvorbě shluků, agregátů částic dané látky. V konečném důsledku může dojít k nehomogenitě, nepravidelnosti vnitřní porézní struktury (široká distribuce velikosti pórů) napěněné silikonové pryže.

Pro odstranění nežádoucí vlhkosti z daných chemických sloučenin jsou látky umístěny do exsikátoru, kde při teplotě 23 ± 3 °C po dobu 5 až 15 dnů (v závislosti na míře vlhkosti) dochází k jejich postupnému vysušování.

V daném případě je nosičem nadouvadla silikonový kaučuk. Ještě před zamícháním do nosiče je vhodné danou chemickou látku rozemlít nebo rozdrtit na malé částice (např. použitím třecí misky). Zamíchání nosiče spolu s nadouvadlem probíhá na kalandru, případně jiném míchacím zařízení. Tímto procesem je připraven koncentrát nadouvacího činidla s obsahem nadouvadla 0,1 až 50,0 % hmotn.

Následuje zamíchání silikonové směsi na kalandru, případně jiném míchacím zařízení. Výsledná silikonová směs obsahuje 100 DSK silikonového kaučuku, 1,0 až 2,0 DSK peroxidu a 0,5 až 3,0 DSK nadouvadla.

Takto připravenou silikonovou směs je možné zpracovat na lisovacím nebo vytlačovacím stroji (extrudér).

Postup výroby napěněné silikonové pryže:

1) Vysušení nadouvadla:

vysušení nadouvadel (hydrogenuhličitanu amonného NH4HCO3, případně uhličitanu amonného (NH₄)₂(CO3)) v exsikátoru při teplotě 23 ± 3 °C po dobu 5 až 15 dnů,

2) Příprava nadouvadla:

rozemletí, rozdrcení na malé částice,

3) Příprava koncentrátu nadouvacího činidla:

zamíchání nadouvadla na kalandru v množství 0,1 až 50,0 % hmotn. do nosiče nadouvadla, jímž je silikonový kaučuk,

4) Příprava silikonové směsi:

zamíchání silikonové směsi dle níže uvedené receptury na kalandru:

100 DSK - silikonový kaučuk,

1,0 až 2,0 DSK** - peroxid, nadouvací činidlo v takovém množství, aby ve výsledné silikonové směsi bylo 0,5 až 3,0 DSK*** nadouvadla, ** množstvím peroxidu lze ovlivňovat rychlost vulkanizace * množstvím nadouvadla lze ovlivňovat míru napěnění

-2CZ 307253 B6

5) zpracování na lisovacím nebo vytlačovacím stroji, přičemž při zpracování směsi na lisovacím nebo vytlačovacím stroji je výtlak 3,0 až 25,0 kg / hod.

Po celou dobu přípravy nadouvacího činidla, silikonové směsi a následném zpracování je nutné, aby se míchací teploty pohybovaly pod teplotou rozkladu nadouvadla. Rozklad nadouvadla je v těchto fázích nežádoucí, protože by došlo k napěnění ještě před samotným procesem vulkanizace.

Pojmy:

Vulkanizace - chemický proces, při kterém se vytvoří trojrozměrná síť (síťování). Proces vulkanizace je nevratný děj. Při daném procesu se z plastického silikonového kaučuku stává elastická silikonová pryž. Doba vulkanizace je závislá na tloušťce silikonového kaučuku, teplotě, při které dochází k procesu a množství peroxidu.

Kaučuk - plastický polymerní materiál,

Silikonová pryž - vulkanizovaný silikonový kaučuk,

Peroxid - nebo tzv. síťovací činidlo. Jedná se o chemickou látku v pastovité formě. Přidáním do silikonového kaučuku dojde vlivem zvýšené teploty (90 až 500 °C) k vulkanizaci a k vytvoření silikonové pryže.

Nadouvadlo - chemická látka způsobující napěnění.

Nosič nadouvadla - látka, na kterou je navázáno nadouvadlo.

Nadouvací činidlo - vzniká smícháním nadouvadla spolu s nosičem nadouvadla.

Kalandr - dvouválcový míchací stroj, na kterém se díky rozdílné obvodové rychlosti válců zamíchávají jednotlivé komponenty do silikonového kaučuku.

DSK - počet hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů kaučuku; toto označení se běžně používá v gumárenském průmyslu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Postup výroby napěněné silikonové pryže sestává z následujících po sobě jdoucích kroků:

1) Vysušení nadouvadla:

vysušení nadouvadla (hydrogenuhličitanu amonného NH₄(HCO₃)) v exsikátoru při teplotě 23 + 3 °C po dobu 14 dnů,

2) Příprava nadouvadla:

rozemletí, rozdrcení na malé částice,

3) Příprava koncentrátu nadouvacího činidla:

-3 CZ 307253 B6 zamíchání nadouvadla na kalandru v množství 33,3 % hmotn. do nosiče nadouvadla, jímž je silikonový kaučuk,

4) Příprava silikonové směsi:

zamíchání silikonové směsi dle níže uvedené receptury na kalandru:

100 DSK - silikonový kaučuk,

1,5 DSK - peroxid,

1,0 DSK - nadouvadlo,

5) Zpracování:

zpracování na vytlačovacím stroji za níže uvedených podmínek:

Výtlak extrudéru: 9,0 kg / hod

Teplotní	profil [°C]
Extruder	Před- vulkanizačni	Vulkanizační pec č.l	Vulkanizační pec č.2	Vulkanizační pec č.3
	pec
25	500	380	300	200

Příklad 2

1) Vysušení nadouvadla:

vysušení nadouvadla (hydrogenuhličitanu amonného NH₄(HCO₃)) v exsikátoru při teplotě 23 + 3°C po dobu 14 dnů,

2) Příprava nadouvadla:

rozemletí, rozdrcení na malé částice,

3) Příprava koncentrátu nadouvacího činidla:

zamíchání nadouvadla v množství 33,3 % hmotn. do nosiče nadouvadla (silikonový kaučuk) na kalandru,

4) Příprava silikonové směsi:

zamíchání silikonové směsi dle níže uvedené receptury na kalandru:

100 DSK - silikonový kaučuk,

1,5 DSK - peroxid,

-4CZ 307253 B6

2,0 DSK - nadouvadlo,

5) Zpracování:

zpracování na vytlačovacím stroji za níže uvedených podmínek:

Výtlak extrudéru: 14,0 kg/hod

Teplotní	profil [°C]
Extruder	Před- vulkanizační pec	Vulkanizačni pec č.1	Vulkanizačni pec č.2	Vulkanizačni pec č.3
25	500	250	200	200

Příklad 3

1) Vysušení nadouvadla:

vysušení nadouvadla (hydrogenuhličitanu amonného NH₄(HCO₃)) v exsikátoru při teplotě ± 3°C po dobu 14 dnů,

2) Příprava nadouvadla:

rozemletí, rozdrcení na malé částice,

3) Příprava koncentrátu nadouvacího činidla:

4) Příprava silikonové směsi:

zamíchání silikonové směsi dle níže uvedené receptury na kalandru:

100 DSK - silikonový kaučuk,

1,5 DSK - peroxid,

2,0 DSK - nadouvadlo,

5) Zpracování:

zpracování na vytlačovacím stroji za níže uvedených podmínek:

Výtlak extrudéru: 10,0 kg / hod

Teplotní	profil [°C]
Extruder	Před- vulkanizačni pec	Vulkanizační pec č.1	Vulkanizační pec č.2	Vulkanizační pec č.3
25	500	300	220	200

Průmyslová využitelnost

Vynález je průmyslově využitelný v oblasti elektrotechniky a chemickém průmyslu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby napěněného silikonu pro použití v elektrotechnickém a chemickém průmyslu, kde nadouvadlem je hydrogenuhličitan amonný NH^HCOa) a/nebo uhličitan amonný (NH₄)₂(CO3), nosičem nadouvadla je silikonový kaučuk a k napěnění silikonového kaučuku dochází při přeměně skupenství nadouvadla z pevného skupenství do plynného za vzniku bublin v silikonovém kaučuku, tedy kjeho napěnění dochází ještě před vulkanizací, vyznačující se tím, že postup výroby sestává z následujících kroků:

- vysušení nadouvadla, tj. hydrogenuhličitanu amonného NH^HCOs) a/nebo uhličitanu amonného (NH^CCh), v exsikátoru při teplotě 23 ± 3 °C po dobu 5 až 15 dnů;

- rozemletí a rozdrcení nadouvadla na malé částice;

- zamíchání nadouvadla v množství 0,1 až 50,0 % hmotn. do nosiče nadouvadla, přičemž nosičem nadouvadla je silikonový kaučuk;

- zamíchání silikonové směsi v poměru 100 hmotn. dílů silikonového kaučuku na 1 až 2 hmotn. díly peroxidu tak, že silikonová směs obsahuje 0,5 až 3 hmotn. díly nadouvadla;

- zpracování směsi na lisovacím nebo vytlačovacím stroji.
2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že teploty míchání se pohybují pod teplotou rozkladu nadouvadla.
3. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že k míchání silikonové směsi je použit kalandr.
4. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že při zpracování směsi na lisovacím nebo vytlačovacím stroji je výtlak 3,0 až 25,0 kg / hod.