Эпоксидный состав для исправления дефектов технологической оснастки

Изобретение касается разработки эпоксидного состава для оперативного исправления дефектов технологической оснастки и может быть использовано в различных областях при изготовлении изделий методами литья под давлением на термопластавтомате.

Для изготовления качественных по внешнему виду изделий с заданными геометрическими размерами и безопасного ведения технологического процесса их изготовления необходимо использовать бездефектную пресс-форму: без раковин, каверн и вырывов на поверхности литниковых каналов.

В процессе изготовления и эксплуатации пресс-форм вследствие низкого качества заготовок для их изготовления возможно образование каверн и вырывов, в том числе на внутренней поверхности литниковых каналов, которые необходимо оперативно исправлять ввиду трудоемкости изготовления новой технологической оснастки. Использование методов наплавки металлических материалов на места дефектов невозможно из-за эффектов коробления тонких стенок, приводящих к нарушению геометрии пресс-формы.

Известна эпоксидная композиция холодного отверждения (патент RU 2386653, C08L 63/02 от 12.05.2009) на основе эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя полиэтиленполиамина, пластификатора (смеси дибутилфталата и триэтиленгликоля) и наполнителя аэросила. Недостатком данного материала является высокая вязкость и низкая термостойкость. Данный материал не может быть применен для техоснастки, контактирующей с расплавом термопластичного материала, имеющего температуру более 100°С и скорость впрыска более 300 см³/с.

Наиболее близким аналогом (патент RU 2548090 С1, 14.02.2014 г. ) является композиция на основе эпоксидной смолы Э-40 в сочетании с диоктилфталатом, наполненная смесью молотой слюды-мускавита с мелкодисперсным железом и отвержденная полиэтиленполиамином, взятая авторами за прототип.

Данный эпоксидный состав имеет высокие механические характеристики, но разработан целенаправленно для температур эксплуатации от 15 до 70°С и не может быть использован для заделки дефектов в технологической оснастке ввиду того, что при работе температура термопластичного материала, контактирующего с пресс-формой, достигает 150-175°С.

Технической задачей патентуемого изобретения является разработка эпоксидного состава для оперативного исправления дефектов технологической оснастки методом заливки, работоспособного при температуре до 185°С.

Технический результат изобретения заключается в разработке эпоксидного состава, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас.ч.:

В эпоксидный состав в качестве основы входит эпоксидная диановая смола ЭД-20 (ГОСТ 1587-84), что позволяет получить состав с высокими физико-механическими характеристиками и высоким уровнем адгезии.

Отвердитель метилэндиковый ангидрид (продукт взаимодействия малеинового ангидрида с метил-циклопентадиеном) и катализатор 1-метилимидазол обеспечивают высокий уровень физико-механических характеристик при высоких температурах и повышенную теплостойкость.

Отсутствие наполнителей исключает фазу их подготовки, диспергирования и распределения по объему состава, что упрощает и позволяет сократить технологический процесс приготовления состава и обеспечить литьевые свойства состава.

Предлагаемый эпоксидный состав отверждается в результате реакции эпоксидных групп смолы ЭД-20 с ангидридом по ступенчатому режиму, что позволяет достичь более полную степень полимеризации и, как следствие, достичь более высоких механических характеристик и температуру эксплуатации. Прочность адгезионного соединения к материалу, механические свойства после отверждения позволяют проводить механическую обработку поверхности для придания необходимой геометрии технологической оснастке и чистоты поверхности.

Пример 1. В мешатель, снабженный мешалкой и обогревом, последовательно загружают 100 мас.ч. смолы ЭД-20, 80 мас.ч. метилэндикового ангидрида и 1 мас.ч. 1-метилимидазола, тщательно перемешивают при температуре 50-70°С в течение 5 минут и давлении (минус 0,9 - минус 1 кг⋅с/см²). Готовый эпоксидный состав выгружают в расходную емкость и используют по назначению. Отверждают эпоксидный состав по ступенчатому режиму: 120°С в течение 2 часов, затем 140°С в течение 2 часов.

Примеры 2-5 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанном в таблице 1.

Свойства предлагаемого эпоксидного состава и прототипа приведены в таблице 2.

Заявленные пределы соотношений между компонентами определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения обеспечения требуемых физико-механических, адгезионных свойств состава и его теплостойкости. Теплостойкость по Вика составила 185°С.

Таким образом, предлагаемый состав имеет удовлетворительную адгезию к металлу, физико-механические свойства и отличается от прототипа повышенной температурой эксплуатации (до 185°С). При этом не содержит наполнителя, что существенно упрощает и ускоряет технологию его изготовления и позволяет оперативно устранять дефекты технологической оснастки методом заливки.

Предлагаемый состав также может быть применен для заделки дефектов в технологической оснастке, используемой при изготовлении изделий методом экструзии.

Предлагаемый эпоксидный состав проверен на Федеральном казенном предприятии «Пермский Пороховой Завод» с положительными результатами при изготовлении партии изделий с использованием исправленной технологической оснастки.