FI67495C - Slitstark gummiprodukt och foerfarande foer tillverkning av desamma - Google Patents

Description

67495

Kulutusta kestävä kumituote ja menetelmä sen valmistamiseksi Slitstark gummiprodukt och förfarande för tillverkning av densamma

Kulutusta kestäviä kumituotteita käytetään suuressa määrin kaivosteollisuudessa, etenkin kouruissa ja ensisijassa malminrouhimissa malmin jauhamiseksi. Tällaisissa rouhimissa käytetään kulutusta kestävää vuorausta, joka koostuu vaippalevyistä ja niin kutsutuista nostimista, 5 jotka ulottuvat jauhatusrummun sisään ja sekoittavat lastin pyörivässä rummussa ja joihin tästä syystä kohdistuu erittäin korkea kulutus. Tästä syystä nostimet on uusittava useammin kuin kerran myllyn vuorauksen tai suoraan sanottuna vaippalevyjen elinaikana. Normaalisti kuluneet nostimet korvataan uusilla ja kuluneet nostimet useimmiten ro-10 mutetaan. Kuluneissa nostimissa on tavallisesti vielä suuria määriä kumia, koska nostimet on korvattava ennen kuin jauhatuskapasiteetti, mikä riippuu nostimen geometriasta, on vähentynyt niin alhaiselle tasolle, ettei sitä enää voi hyväksyä. Nostinmateriaalin hukan vähentämiseksi on ehdotettu esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 3.191.875 ja 15 ruotsalaisessa patenttijulkaisussa 335.460, että nostetaan asteittain nostimia vaippalevyjen suhteen, jolloin käytetään hyväksi mahdollisimman paljon kumia. On myös yritetty pinnoittaa kuminostiraia käyttämällä pinnoitusmenetelmiä, jotka ovat hyvin tunnettuja ajoneuvojen renkaiden pinnoittamisen yhteydessä, jolloin lujuusvaatimukset edellyttävät 20 kuumapinnoituksen tekniikkaa.

Kuitenkaan rengasteollisuudessa käytettyjä pinnoitusmenetelmiä ei helposti voida soveltaa nostinten pinnoituksessa, koska kulunut kuminos-tin on kiillotettava perusteellisesti laikalla ja pestävä ja pohjus-25 tettava ja koska vulkanointi on suoritettava huomattavan aikajakson kuluessa kuumuudessa ja paineessa kalliissa teräksestä olevissa vul-kanointimuoteissa rittävän lujuuden omaavan sidoksen aikaansaamiseksi. Edelleen muutamat tunnetuista pinnoitusmenetelmistä edellyttävät erikoisvarusteita, Esivulkanoitujen kulutuspintojen levittäminen käytet-30 tyihin runkoihin edellyttää huolellista käytetyn osan kumipinnan muotoilemista (hankaamista) sen sovittamiseksi uuden vulkanoidun kumi- 2 67495 osan muotoon, mikä on vulkanoitu vanhaan kumiosaan.

Keksinnön tehtävänä on tästä syystä saada aikaan uusi kulutusta kestävä kumituote, jolla on alkuperäisen tuotteen ominaisuudet ja joka tä-5 män lisäksi on helposti valmistettavissa. Edelleen keksinnön kohteena on uusi menetelmä tämän tuotteen valmistamiseksi.

Keksinnön mukaisesti kulutusta kestävä kumituote, jota käytetään esimerkiksi nostimena jauhatusmyllyissä, käsittää vähintään kaksi esival-10 mistettua osaa, jotka on liitetty yhteen sideainekerroksen avulla, joka on in situ-valettua ja vulkanoitua polyuretaania, jonka paksuus on ainakin 2 mm (mieluummin vähintään 5 mm). Kulutusta kestävä kumituote on tehty asettamalla esivalmistetut vulkanoidut kumiosat vähintään 2 mm:n (mieluummin vähintään 5 mm:n) etäisyydelle toisistaan ja täyt-15 tämällä väli reagoivalla uretaanikumikoostumuksella, jossa on ylimäärä isosyanaattia, niin että välin kummallakin puolella olevat esivalmistetut osat on yhdistetty olennaisesti samanaikaisesti mainitulla uretaanikumikoostumuksella. Keksinnön tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksissa.

20

Kulutusta kestävä kumituote voi olla joko uusi tuote tai pinnoitettu tuote, jossa käytetyn vastaavan kulutusta kestävän kumituotteen osa on yhdistetty yhteen vähintään yhden esivalmistetun vulkanoidun kulutusta kestävän kumikappaleen kanssa in situ-valetun ja vulkanoidun 25 uretaanikumikerroksen avulla, jolloin esivalmistetun ja vulkanoidun kumikappaleen profiili on sovitettu tulevan tuotteen profiiliin. Koska olosuhteet tämän kumikappaleen esivalmistamiseksi ovat paljon helpommin ohjattavissa, voidaan saada aikaan korkealaatuinen kulutusta kestävä kumikappale. Kuumapinnoittaminen vulkanoimalla vulkanoimaton 30 kumiyhdiste vanhaan ja kuluneeseen tuotteeseen vulkanointimuotissa edellyttää aina kompromissia toisaalta vasta hankitun kumiyhdisteen vulkanoinnin ja siten vulkanoidussa tilassa olevan yhdisteen ominaisuuksien ja tartuntavoiman ja toisaalta pinnoitettavan vanhan ja kuluneen tuotteen kumimateriaalin ylivulkanoimis- tai "palamis"-riskin vä-35 Iillä.

Kun keksintöä sovelletaan myllynostinten valmistukseen tai pinnoitta- 3 67495 miseen, tuote voidaan muodostaa ainakin kahdesta osasta, joista toinen käsittää pidikkeen ja toinen muodostuu esivalmistetusta vulkanoi-dusta kulutusta kestävästä kumikappaleesta, jonka profiili on sovitettu tulevan nostimen profiiliin. Pinnoittamista varten pidikkeen käsit-5 tävä osa muodostuu kuluneesta nostimesta, jonka pinta on valmistettu puhdistamalla ja mikäli tarpeen myös kiillottamalla se laikalla. Tällainen kulunut nostin voi sisältää metallikomponentin, jossa on kiinni-tysvälineet, ja siihen vulkanoidun kumiosan. Valmistukseen käytetty esivalmistettu osa tai osat voivat käsittää suulakepuristetut tai va-10 letut vulkanoidut kulutusta kestävät kumikappaleet, jotka on vapautettava niiden vulkanointipinnasta jollakin yksinkertaisella pintakäsittelyllä kuten sahaamalla tai leikkaamalla. Toisaalta aina ei ole tarpeen kiillottaa kumikappaleita laikalla eikä käyttää mitään pohjustusta. Siten vulkanoidut kulututusta kestävät kumikappaleet ja kulunut 15 nostin voidaan valmistaa halvemmilla laitteilla kuin esimerkiksi renkaiden täydelliseen tai osittaiseen pinnoitukseen käytetyt.

Valmistuksen aikana esivalmistetut osat sijoitetaan mieluummin valu-alustalle siten, että minimiväli niiden yhteenliitettävien pintojen 20 välissä on 2 mm, mieluuttmin 5 mm. Siten muodostuu väli, jonka päät on suljettu ylöspäin avoimen muottiontelon muodostamiseksi, johon johdetaan sitten ragoiva uretaanikumikoostumus mieluummin ruiskuttamalla.

2 mm:n, mieluummin 5 mm:n minimiväli johtuu siitä, että reagoivan ure-taanikumikoostumuksen on päästävä sisään turvallisesti ja täytettävä 25 kappaleiden välinen väli ja yhdistettävä kappaleet olennaisesti samanaikaisesti .

Yhteenliitettävissä kumiosissa voi olla huoneenlämpötila, kun ne yhdistetään kuumalla uretaanikumikoostumuksella. Toisaalta on usein 30 edullista kuivata ja esikuumentaa esivalmistetut osat, ennen kuin uretaanikumikoostumus valetaan, koska tällainen kuivaaminen ja esikuumen-taminen vähentää kuplamuodostuksen riskiä in situ-valetussa uretaani-kumikoostumuksessa. Lisäksi on havaittu, että voidaan olla varmoja, että saadaan aikaan tyydyttävät lujuusarvot, jos esivalmistettuja 35 osia esikuumennetaan. Uretaanikumikoostumus johdetaan mieluummin 75-150°C:n lämpötilassa. Ylärajan määrää se seikka, että aika tai käyttöaika, jonka aikana yhdistettyä uretaanikumikoostumusta voidaan 4 67495 käyttää, tulee olemaan liian lyhyt, jos valulämpötila ylittää 150°C.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin kuvioihin 1 ja 2, jotka esittävät kaaviomaisesti kahta mahdollista menettelyta-5 paa valmistettaessa kulutusta kestävä kumituote keksinnön mukaisesti.

Kuviossa 1 on esitetty valumuotti 10, johon on sijoitettu kulunut nostin 11 ja esivalmistettu kulutusta kestävä kumikappale 12 sivuttain siten, että niiden väliin muodostuu väli 13, jonka minimileveys on vähin-10 tään 2 mm. Väli täytetään reagoivalla uretaanikumikoostumuksella ruis-kutussuuttimesta 14, jota siirretään väliä pitkin ja jossa uretaani-kumikoostumuksen komponentit on sekoitettu välittömästi ennen niiden poistumista suuttimesta. Ruiskutussuutin on sijoitettu mieluummin väliin, jolloin nestemäinen uretaanikumikoostumus nousee ja poistaa as-15 teittäin välissä olevan ilman ja yhdistää molemmat kumikappaleet olennaisesti samanaikaisesti.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen uuden kulutusta kestävän ku-mikappaleen valmistus, jonka kappaleen komponentteja ei ole aikaisem-20 min käytetty. Tässä tapauksessa osista koottu metallielementti 15 on sijoitettu valumuotin 16 pohjan keskiosaan. Kaksi esivalmistettua, vulkanoitua kulutusta kestävää kumikappaletta 17,18 on asennettu valu-muottiin pienten välike-elementtien (ei-esitetty) avulla, jotka on järjestetty sen päihin, ja mikäli tarpeen myös yhteen tai useampaan koh-25 taan kumikappaleiden pituudelle niin, että muodostuu käännetyn Y:n muotoinen väli 19 kappaleiden 17,18 ja osista kootun metallielementin 15 väliin. Neulanmuotoista suutinta 20 käytetään täyttämään väli 19 nestemäisellä reagoivalla uretaanikumikoostumuksella.

30 Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä käytettiin kulunutta nostinta, jonka kumiosat oli 35 muodostettu kulutusta kestävästä kumista, joka perustui styreeni- butadieeni-kumiin ja jonka kovuus oli 60°Shore A. Kulunut nostin puhdistettiin ja sitä kiillotettiin hieman laikalla pinnalta. Nostimen 5 67495 pituus oli 1 m ja leveys 2 dm. Nostin ja samasta kumityypistä oleva esivalmistettu osista koottu kumi elementti sijoitettiin yön yli lämpö-kaappiin, jonka lämpötila oli 110°C. Esivalmistetun osista kootun ku-mielementin liitospinta vakioitiin poistamalla pintakerros. Nostin 5 asetettiin kyljelleen muovikudokselle (polytetrafluorieteeniä) valu-pöydälle. Osista koottu kumielementti asetettiin nostimen viereen siten, että tämän pinnan ja nostimen vulkanoidun kuluneen pinnan välinen minimietäisyys oli vähintään 2 mm. Muodostuneen välin päät nostimen ja osista kootun kumielementin välissä suljettiin puristamalla 10 muotin sivuseinämät nostinta ja osista koottua kumielementtiä vasten. Reagoiva uretaanikumikoostumus ruiskutettiin sitten väliin sekoitin/ injektorin suulakkeen avulla, joka oli sijoitettu väliin välin täyttämiseksi ja samalla ilman poistamiseksi. Tällä tavalla kaksi kumipintaa yhdistettiin reagoivan uretaanikumikoostumuksen avulla olennaisesti 15 samanaikaisesti, mikä on olennaisen tärkeää sidoksen luotettavuudelle.

Uretaanikumikoostumusta varten käytettiin seuraavaa kaksikomponentti-järjestelmää: 20 Esipolymeeri 100 paino-osaa polyesteri-esipolymeeri, jossa oli noin 6,5% käyttökelpoisia isosyanaattiryhmiä (MD1, s.o. metyleeni-bisfenyleeni-di-iso- syanaattia) 25 Vulkanoimisaine 33,6 paino-osaa hydroksyyli-päätteistä polyesteriä 3,7 paino-osaa 1,4-butaanidiolia Tämä ohje sisältää 95%:n vulkanoimisainepitoisuuden, joka perustuu 30 käyttökelpoisiin isosyanaatti-ryhmiin.

Näiden kahden kumiosan lämpötila oli 90-100°C, ja väliin ruiskutetun uretaanikumikoostumuksen sekoituslämpötila oli 110°C. Sen jälkeen kun väli oli täytetty, komponentit jätettiin valupöydälle, kunnes uretaa-35 nikumikoostumus oli jähmettynyt ja saatiin aikaan riittävä lujuus nos timen ja siihen kiinnitetyn osista koostun kumielementin käsittelyä varten. Tuote varastoitiin sitten huoneenlämpötilassa 72 tunnin ajaksi.

6 67495

Nostimesta ja siihen vulkanoidusta osista kootusta kumielementistä otettiin leikkaamalla poikittaisia testipaloja, joiden paksuus oli 25 mm. Palat tai näytteet alistettiin sitten tartuntatesteihin, niin kutsuttuihin kuorintatesteihin. Kuorilujuudeksi todettiin 26.5 kN/m, 5 ja halkeama esiintyi styreeni-butadieeni-kumimateriaalissa, mutta ei liitoksessa uretaanikumi- ja styreeni-butadieenikumi-materiaalin välissä.

Esimerkki 2 10 Toistettiin esimerkki 1 ja molemmat kumikomponentit kiillotettiin laikalla. Kuorilujuudeksi todettiin hieman alhaisempi arvo, nimittäin 24.8 kN/m, ja halkeama esiintyi styreeni-butadieeni-kumimateriaalissa. Tämä osoittaa, että pintoja ei tarvitse kiillottaa laikalla tartunnan aikaansaamiseksi polyuretaanin ja kumin välillä, ja että leikattu pin-15 ta (esimerkki 1) on riittävä. Kuitenkin esivalmistetun osista kootun kumielementin vulkanointipäällys on poistettava.

Esimerkki 3

Esimerkki 1 toistettiin, paitsi ettei suoritettu kuivaamista ja esi-20 kuumentamista lämpökaapissa, mikä tarkoittaa sitä, että molemmissa ku-mikomponenteissa oli huoneenlämpötila. Kuorilujuus oli 14.6 kN/m ja halkeama esiintyi kumimateriaalien välisessä liitoksessa. Tämä testi osoittaa, että hyväksyttävä lujuus voidaan saavuttaa myös kylmän kumin kanssa, mutta että saadaan korkeammat lujuusarvot, jos kumikomponent-25 teja esikuumennetaan ja kuivataan.

Esimerkki 4 Tässä esimerkissä käytettiin samasta materiaalista olevia kuluneita nostimia ja esivalmistettuja osista koottuja kumielementtejä ja niil-30 lä oli samat mitat kuin esimerkin 1 nostimessa ja osista kootussa ku-mielementissä. Kuten esimerkissä 1 kuluneet nostimet puhdistettiin ja niitä kiillotettiin hieman laikalla, ja osista koottujen kumielement-tien pintakerros poistettiin uutta kumia varten. Nostimia ja osista koottuja kumielementtejä esikuumennettiin lämpökaapissa yön yli läm-35 pökaapissa, jonka lämpötila oli 100°C. Jokainen nostin sijoitettiin sitten matalaan valumuottiin, joka oli valupöydän päällä ja jonka mitat olivat sellaiset, että nostin sopi pystysuorassa asennossa, s.o.

67495 metallipidike alaspäin, tiiviisti valumuottiin, jonka kulmat työntyivät esille kuluneen nostimen kumiosan toiselle puolelle. Ensimmäisessä testissä nostin päällystettiin esimerkissä 1 esitetyllä uretaanikumi-koostumuksella ja osista koottu kumielementti puristettiin asteittain 5 reagoivaan uretaanikumikoosturaukseen puolessa minuutissa. Seuraavassa testissä osista koottu kumielementti puristettiin reagoivaan uretaani-kumikoostumukseen 2 minuuttia sen jälkeen, kun nostin, joka oli sijoitettu valumuottiin, oli päällystetty uretaanikumikoostumuksella. 72 tuntia valun jälkeen tehtiin tartuntatesti ja kuorilujuuden todettiin 10 olevan 18.6 kN/m ensimmäisessä testissä, mutta 6.2 kN/m toisessa testissä. Tämä esimerkki osoittaa, että olennaisen tärkeää on se, että yhteenliitettävät kumikappaleet liittyvät uretaanikumikoostumukseen olennaisesti samanaikaisesti.

15 Esimerkki 5

Esimerkki 2 toistettiin polyeetterin esipolymeerillä ja erilaisella vulkanointiainekoostumuksella. Kumimateriaali oli sama nostimessa ja osista kootussa kumielementissä kuin esimerkissä 1. Esipolymeeri ja vulkanointiainekoostumus olivat seuraavat: 20

Esipolymeeri 100 paino-osaa polyeetterin esipolymeeri, jossa oli noin 7,7% käyttökelpoisia isosyanaatti-ryhmiä (MDI) 25 Vulkanointiaine 4.6 paino-osaa 1,4-butaanidiolia 3.2 paino-osaa 1,3-butaanidiolia 72 tuntia valamisen jälkeen suoritettiin tartuntatesti ja kuorilujuu-30 deksi todettiin 25.4 kN/m. Halkeama havaittiin styreeni-butadieeni-kumimateriaalissa, mutta ei kumimateriaalien välisessä liitoksessa.

Claims (8)

67495

1. Kulutusta kestävä kumituote, etenkin jauhatusmyllyjä varten oleva nostin, joka tuote käsittää ainakin kaksi esivalmistettua osaa (11,12, 17,18), jotka on liitetty yhteen sideaineen avulla, tunnettu siitä, että sideaine sisältää in situvaletun ja vulkanoidun polyuretaa- 5 nin kerroksen muodossa, jonka paksuus on vähintään 2 mm, mieluummin vähintään 5 mm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote nostimen muodossa, tunnettu siitä, että se käsittää ainakin kaksi osaa (11,12,17,18), 10 joista toinen sisältää pidikkeen, kun taas toinen on esivalmistettu, vulkanoitu, kulutusta kestävä kumikappale, jonka profiili on sovitettu tulevaan profiiliin.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, et-15 tä pidikkeen sisältävä osa on kulunut nostin.

4. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen kulutusta kestävän kumituotteen, etenkin jauhatusmyllyjä varten olevan nostimen valmistamiseksi, missä menetelmässä esivalmistetut osat (11,12,17,18) liitetään 20 yhteen sideaineen avulla, tunnettu siitä, että esivalmistetut osat sijoitetaan toistensa suhteen siten, että vierekkäin olevien esivalmistettujen osien väliin muodostuu väli (13,19), jonka leveys on vähintään 2 mm, mieluummin vähintään 5 mm, ja että reagoiva polyuretaani-kumikoostumus, jossa on ylimäärä isosyanaattia, johdetaan, mieluummin 25 ruiskutetaan väliin siten, että esivalmistetut osat välin kummallakin puolella yhdistetään olennaisesti samanaikaisesti polyuretaanikumikooetumuksella.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 50 että toinen esivalmistettu osa on kulunut nostin, jonka pinta on vakioitu puhdistamalla ja mikäli tarpeen myös kiillottamalla se laikalla, ja että toinen esivalmistettu osa on suulakepuristettu tai valettu, vulkanoitu, kulutusta kestävä kumikappale, jonka profiili on sovitettu tulevan nostimen profiiliin, ja kappaleen pinta, joka on väliin 55 päin, on vakioitu poistamalla sen vulkanoitu pinta. 9 67495

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esivalmistetut osat (11,12,17,18) sijoitetaan valualustalle, ja että välissä olevat välin tai välien päät on suljettu muottiontelon muodostamiseksi, johon reagoiva polyuretaanikoostumus sitten johdetaan. 5

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että esivalmistetut osat (11,12,17,18) kuivataan ja esi-kuumennetaan ennen polyuretaanikumikoostumuksen valamista.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polyuretaanikumikoostumus valetaan 75-175°C:n valulämpö-tilassa. 67495