CC BY
1
УДК 678.072
Крещик А.А.
аспирант 4 курса ВлГУ, г. Владимир, РФ Научный руководитель: Кечин В.А.,
Доктор технических наук, ВлГУ г. Владимир, РФ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ ОТХОДОВ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ НАПОЛНЕННЫХ
ПРОТИВОСКОЛЬЗЯЩИХ НАПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ
Аннотация
Показана возможность использования полиуретановых отходов производства модельной оснастки в качестве наполнения (засыпки) для создания полимерных противоскользящих полов в производственных помещениях.
Ключевые слова
Модельно - стержневая оснастка, полиуретановые отходы, полимерный наливной пол,
кварцевый песок, шероховатость.
Kreshick A. A.
4th-year graduate student of VlSU, Vladimir, Russia
Scientific supervisor: Kechin V.A.,
Doctor of Technical Sciences, VlSU, Vladimir, Russia
THE USE OF POLYURETHANE FOUNDRY WASTE FOR FILLED ANTI-SLIP FLOOR COVERINGS
Annotation
The possibility of using polyurethane waste from the production of model equipment as filling to create polymer anti-slip floors in industrial premises is presented.
Keywords
Model equipment, polyurethane waste, polymer self-leveling floor, quartz sand, roughness.
Применение модельно - стержневой оснастки является необходимым в процессе получения литой детали. Качество оснастки напрямую влияет на качество получаемых изделий, поэтому производители модельных комплектов стремятся использовать для её изготовления не только современные технологии, но и функциональные материалы [1]. Больше для производства оснастки находят применение полиуретановые материалы в виде жидких двухкомпонентных систем или твердых плит. Полиуретаны в отличие от древесных материалов имеют высокую стойкость к агрессивным средам, обладают повышенной прочностью и твердостью, не подвержены короблению. При этом они хорошо обрабатываются на станках или вручную. Недостатком полимеров является стоимость, которая в несколько раз превышает стоимость древесных материалов и низкий коэффициент использования материала: до 70% материала при обработке уходит в отход. Отходы, полученные в основном виде стружки, на данный момент никак не перерабатываются, а утилизируются как строительный мусор (в отличие от древесных опилок или металлической стружки) [2].
Полиуретаны для модельной оснастки представляют собой реактопластичный двухкомпонентный эластомер, результат полимеризации высокомолекулярных полиолов и изоцианатов. Благодаря своим уникальным технологическим свойствам полиуретаны нашли широкие применение во многих отраслях промышленности. Из полиуретановых эластомеров изготавливают подшипники, вкладыши, направляющие втулки, уплотнения различного применения, что обусловлено исключительной износостойкостью и низким коэффициентом трения; покрытия валов, крыльчаток, трубопроводов, насосов, циклонов; всевозможные штампы, матрицы и формы для изготовления деталей широкого назначения; футеровочные листы для защиты металла и других поверхностей от истирания и повреждения; элементы салона и корпусов автомобилей; подошву для обуви; фильтрующие элементы; демпфирующие и виброгасящие элементы; гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы; наливные противоскользящие полы и многое другое [3,4].
Ранее предложен способ прессования отходов в виде стружки для получения теплоизоляционных материалов [5], не уступающих или даже превосходящих многие широко применяемые утеплители. При определенных условиях возможно получение материала в виде прессованных плит или же применение его в качестве насыпного теплоизоляционного материала.
Исследования по разработке технологии получения наливных противоскользящих полов с использованием полиуретановых отходов производства модельно - стержневой оснастки представляют значительный практический интерес.
Наливные полимерные полы нашли широкое применение, особенно антискользящие покрытия, применяемые в помещениях с повышенными требованиям к отсутствию эффекта скольжения. Подобные полы обладают долговечностью, высокой прочностью эластичностью (способны перекрывать трещины в основании), стойкостью к ударным нагрузкам, износостойкостью. Также низким пылеотделением, химической стойкостью в агрессивных средах и пожаробезопасностью. Идеальным местом применения высоконаполненных полов являются производственные и складские помещения с высокими механическими нагрузками и "мокрые" производства. Высоконаполненные антискользящие полы могут быть использованы практически везде, за исключением помещений, где постоянная температура эксплуатации полов выше 90°С, либо где возможно воздействие открытого огня или расплавленного металла. Для создания непосредственно нескользящего покрытия используют кварцевый песок, который наносится на основной слой полимерного материала (рис.1) [6].
Рисунок 1 - Технология получения наливных наполненных противоскользящих покрытий Источник: [6]
Для экспериментальных исследований в качестве наполнителя были использованы полиуретановые отходы (в виде стружки различных фракций). Полученные данные показали, что использование такого наполнителя может значительно снизить количество жидких компонентов, затрачиваемых на создание основного и финишного слоя, без потери качества поверхности полов (рис.2).
Рисунок 2 - Сравнение расхода жидких компонентов для получения покрытия 10 мм с использованием: 1 - кварцевого песка фракцией 0,5-1,25мм; 2 - полиуретановых отходов мелкой фракции 1-3 мм; 3 - полиуретановых отходов средней фракции 3-5 мм; 4 - полиуретановых отходов
крупной фракции 5-7 мм.
Источник: разработано автором
Как видно из рисунка 2, замена кварцевого песка на отходы полиуретанов весьма снижает расход основной композиции для всех фракций стружки. Путем добавления полиуретановых отходов также можно варьировать толщину получаемого пола без увеличения расхода основной полимерной композиции(рис.З).
й л
X g
3 о
CÖ
X
«
О
X
О eö РМ
(N
U И и о н X <и X о с
S §
15 10 5 0
1п III
IIIII
5 8 10
Толщина получаемого покрытия, мм
12
3
■ Песок 0,5-1,25мм ■ Отход мелкой фракции
■ Отход средней фракции ■ Отход крупной фракции
Рисунок 3 - Зависимость толщины покрытия от количества насыпного материала
Источник: разработано автором
Поскольку размер частиц полиуретановых отходов превышает размер частиц песка, для получения наливного наполненного покрытия требуется гораздо меньшее количество насыпного материала, что экономически выгодно. При этом часть опилок химически взаимодействует как с подложкой, так и с финишным покрытием (за счет схожести строения компонентов), образуя гораздо более прочное и износостойкое покрытие.
Согласно ГОСТ Р 55908-2013 [7] для производственных помещений коэффициент трения должен быть не менее 0,35-0,5 (в зависимости от типа производства). Для покрытий, наполненных кварцевым песком, средний коэффициент трения составляет 0,4 для гладких и 0,6 для шероховатых поверхностей. При этом варьирование качества поверхности достигается за счет изменения толщины финишного слоя
(чем толще финишного покрытие, тем более гладкая поверхность). Поскольку размер частиц различных фракций отход варьируется от 1 до 7 мм, что превышает стандартный размер частиц песка, то поверхность получаемого покрытия (при использовании одинакового количества материала финишного слоя) имеет гораздо более шероховатую поверхность (0,65-1,1 для различных фракций). Для уменьшения шероховатости рекомендуется после засыпки отходов на основной слой полимерной композиции прокатать (уплотнить) стружку тяжелым инструментом (ручным катком, вибрационным валиком и т.д.). Подобная операция позволяет не только снизить шероховатость слоя, но и увеличивает его плотность и износостойкость за счет вжимания опилок в поверхность полимера.
Анализ полученных результатов (табл.1) позволяет провести количественное сравнение затрачиваемых компонентов для наливных наполненных покрытий различной шероховатости.
Таблица 1
Сравнительная характеристика покрытия (толщиной 5 мм) с различными наполнителями
Материал наполнителя/ размер Расход основного слоя, кг/м2 Расход насыпного Расход финишного Коэффициент
частиц, мм материала, кг/м2 покрытия, кг/м2 трения
Кварцевый песок 0,4-0,8 3,5 6,4 0,9 0,4
0,8-1,25 3,5 5,9 1,2 0,6
Полиуретановый отход без уплотнения 1-3 2,8 5,1 1,2 0,65
3-5 2,5 4,4 1,3 0,8
5-7 2,2 3,8 1,6 1,1
Полиуретановый отход после уплотнения 1-3 2,5 5,7 1,0 0,45
3-5 2,5 5,0 1,2 0,55
5-7 2,5 4,5 1,2 0,85
Источник: разработано автором
Как видно из таблицы, замена кварцевого песка на полиуретановые отходы весьма целесообразна экономически, поскольку позволяет снизить не только количество основной композиции, но и уменьшить стоимость покрытия за счет исключения использования песка. При этом варьируя количество и размер засыпаемых полиуретановых отходов возможно получение покрытий как с гладкой, так и с шершавой поверхностью.
Список использованной литературы:
1. Нелюб И.А., Кушель П.А., Ровин С.Л. Особенности и преимущества применения современных пластполимерных материалов для изготовления модельной оснастки//Литье и металлургия №4(58)-2010. С. 36-39.
2. Крещик А.А., Кечин В.А. Полиуретановые композитные материалы из отходов производства модельно
- стержневой оснастки // Литейщик России №2- 2023. - С. 20-27.
3. Райт, П. Полиуретановые эластомеры/ П. Райт, А. Камминг - Л.: Химия,1973 -304 с.
4. Тагер, A.A. Физикохимия полимеров / Учеб. пособие для хим. фак. унтов. 4-е изд., перераб. и доп. ; под ред. А. А. Аскадского. - М.: Научный мир, 2007. - 573с.
5. Крещик А.А., Кечин В.А., Сухоруков Д.В. Полиуретановые теплоизоляционные материалы из отходов производства модельно - стержневой оснастки // Литейщик России №12- 2021. - С. 21-25.
6. Зарубина Л. П. Устройство полов. Материалы и технологии. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011. — 320 с.: ил.
— (Строительство и архитектура)/ ISBN 978-5-9775-0699-1
7. ГОСТ Р 55908-2013. Полы. Метод оценки скользкости покрытия. [Текст] - М. : Стандартинформ, 2019. -12 с, Пр.А.
© Крещик А.А., 2024
