close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6342

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
7
(51) C 08J 5/14,
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 6342
(13) C1
(19)
C 08L 61/10,
C 08K 13/04//
(C 08L 61/10,
63:02)(C 08K 13/04,
3:04, 3:08, 3:24, 3:40,
7:04)
ФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
(21) Номер заявки: a 20000782
(22) 2000.08.21
(46) 2004.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики
металлополимерных систем имени
В.А. Белого Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Злотников Игорь Иванович; Кудина Елена Федоровна; Сергиенко Владимир Петрович; Кожемякин Дмитрий
Николаевич; Тюрина Светлана Ивановна; Пискунов Сергей Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
BY 6342 C1
(57)
Фрикционный материал, содержащий фенолоформальдегидную смолу, стеклянное и базальтовое волокно, порошок меди, порошок железа, барит, силикат металла и графит, отличающийся тем, что он содержит в качестве порошка железа отходы шлифования стали ШХ-15,
силикат, в котором металл выбран из группы, включающей Mn, Cd, Cu, Zn, Pb, Al и Fe, и дополнительно эпоксидную диановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолоформальдегидная смола
100
эпоксидная диановая смола
8-15
стеклянное волокно
8-17
базальтовое волокно
26-64
порошок меди
12-25
отходы шлифования стали ШХ-15
60-130
барит
30-80
силикат металла
15-35
графит
2-4.
(56)
US 4175070 A, 1979.
BY 1179 C1, 1996.
RU 2034869 C1, 1995.
BY 19980020 А, 1999.
GB 2114586 A, 1983.
Изобретение относится к полимерным композиционным безасбестовым материалам
фрикционного назначения и может использоваться в машиностроении для изготовления
BY 6342 C1
фрикционных элементов тормозных колодок и муфт сцепления автотракторной техники и
технологического оборудования.
Известна композиция для изготовления композиционного материала, содержащая
(мас. %): фенолоформальдегидную смолу (12-14), бутадиен-нитрильный каучук (2-4), баритовый концентрат (16-20), глинозем (9-11), бронзовую стружку (4-6), медный порошок
(9-10), блокированный капролактамом 2,4-толуилендиизоцианат (0,5-3), графит (1-2), базальтовое волокно - остальное [1]. Недостатком материала является низкая механическая
прочность.
Известна также композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая
(мас.ч.): фенолоформальдегидную смолу (100), базальтовое волокно (70-105), порошок
железа и (или) меди (80-110), оксид железа и (или) оксид алюминия (20-40), каолин или
мел (15-20), древесную муку (5-22), алкилфенол (2-4) и графит (1-6) [2]. К недостаткам
материала относятся невысокие термостойкость и механическая прочность.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является
фрикционный материал, содержащий (мас. %): фенолоформальдегидную смолу (8-14), асбестовое или стеклянное и минеральное (в т.ч. базальтовое) волокно (20-33), металлы (в
т.ч. медь и железо) и их оксиды (4-22), органические модификаторы (0-7), неорганические
модификаторы (в т.ч. барит и волластонит - метасиликат кальция) (7-24), углерод или
графит (18-34) [3]. Материал характеризуется низкой износостойкостью и механической
прочностью, имеет нестабильный коэффициент трения при воздействии высоких температур и содержит в своем составе асбест.
Задачей изобретения является повышение износостойкости, механической прочности
и стабильности коэффициента трения при воздействии высоких температур, улучшение
экологических свойств.
Поставленная задача решается тем, что фрикционный материал, содержащий фенолоформальдегидную смолу, стеклянное и базальтовое волокно, порошок меди, порошок железа, барит, силикат металла и графит, содержит в качестве порошка железа отходы шлифования стали ШХ-15, силикат, в котором металл выбран из группы, включающей Mn,
Cd, Сu, Zn, Pb, Аl и Fe, и дополнительно эпоксидную диановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолоформальдегидная смола
100
эпоксидная диановая смола
8-15
стеклянное волокно
8-17
базальтовое волокно
26-64
порошок меди
12-25
отходы шлифования стали ШХ-15
60-130
барит
30-80
силикат металла
15-35
графит
2-4.
Сущность изобретения заключается в следующем. Фенолоформальдегидная смола в
сочетании с эпоксидной смолой является наилучшим связующим для триботехнических
материалов. В качестве смол использовали: фенолоформальдегидную смолу резольного
типа с молекулярной массой 400-1000 и эпоксидную диановую смолу с молекулярной
массой 400-450 и содержанием эпоксидных групп 20-21,5 мас. %. Содержание эпоксидной
смолы менее 8 мас. % не обеспечивает высокой адгезии связующего к наполнителям, а
содержание свыше 15 мас. % приводит к снижению термостойкости.
Смесь стеклянного и базальтового волокна позволяет заменить в составе асбестовое
волокно. Содержание стеклянного волокна менее 8 мас.ч. снижает механическую прочность и коэффициент трения, а содержание сверх 17 мас.ч. не приводит к дополнительному положительному результату. Содержание базальтового волокна менее 26 мас.ч. не по-
2
BY 6342 C1
зволяет получить высокий и стабильный коэффициент трения, а содержание сверх 64
мас.ч. уменьшает механическую прочность материала.
Порошок меди играет роль модификатора трения, снижая износ стального контртела и
стабилизируя коэффициент трения. При содержании порошка меди менее 12 мас.ч. повышается износ стального контртела, а при содержании более 25 мас.ч. дополнительных
улучшений свойств не наблюдается, но возрастает стоимость материала.
Отходы шлифования стали ШХ-15 представляют собой мелкодисперсные (размер частиц от 20 до 300 мкм) частицы стали марки ШХ-15, образующиеся при обкатке и шлифовании шарикоподшипников на ОАО "Гомельский шарикоподшипниковый завод". Введенные вместо порошка железа, они выполняют ту же функцию обеспечения теплоотвода
из зоны фрикционного контакта, но значительно снижают стоимость фрикционного материала, так как являются бесплатным наполнителем. Содержание отходов менее 60 мас. %
не обеспечивает теплоотвода и приводит к увеличению износа материала, а содержание
сверх 130 мас. % снижает механическую прочность.
Барит (сульфат бария) является стандартным фрикционным материалом, обеспечивающим высокий коэффициент трения. Содержание барита в количестве 30-80 мас.ч.
обеспечивает оптимальное сочетание фрикционных и прочностных свойств материала.
Силикаты поливалентных металлов повышают стойкость фенолоформальдегидных смол к
термической и термоокислительной деструкции, что значительно увеличивает фрикционную
термостойкость материала и, как следствие, приводит к повышению стабильности коэффициента трения при фрикционном разогреве материала. При содержании силиката металла менее
15 мас. % снижаются термостойкость материала и стабильность коэффициента трения, а содержание более 35 мас. % не приводит к дополнительному положительному результату.
Наличие в материале графита обеспечивает образование пленки фрикционного переноса на стальном контртеле, что уменьшает износ контртела и фрикционного материала.
При содержании графита менее 2 мас.ч. увеличивается износ трущихся поверхностей, а
при содержании более 4 мас.ч. уменьшается механическая прочность.
Материал готовят следующим образом. Сначала в смесителе смешивают дисперсные
компоненты: порошок меди, отходы шлифования стали ШХ-15, предварительно отмытые
от технических загрязнений, высушенные и просеянные, барит, силикат металла и графит.
Затем отдельно смешивают фенолоформальдегидную смолу в виде 30-50 % спиртового
раствора (спирт - технологическая среда) с эпоксидной смолой. В полученную жидкую
смесь смол добавляют смесь сухих компонентов и тщательно перемешивают. Затем в полученную суспензию добавляют рубленое волокно длиной 10-50 мм и перемешивают до
получения однородной массы. Массу сушат на воздухе до полного удаления спирта. Для
ускорения процесса сушки можно применять подогрев до 50 °С и принудительную вентиляцию. Из полученного материала готовят образцы и изделия методом горячего прессования при температуре 160 ± 10 °С и давлении 50 ± 5 МПа. Время выдержки в пресс-форме 1 мин. на 1 мм изделия.
Составы фрикционного материала конкретного выполнения приведены в табл. 1.
Сравнительные свойства предлагаемой композиции и известной приведены в табл. 2.
Как следует из представленных данных, предлагаемая композиция обладает более
высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, чем прототип.
В качестве прототипа был испытан фрикционный материал, содержащий, мас. %:
стекловолокно (14), минеральное (базальтовое) волокно (14), порошок меди (19), барит
(7), волластонит (9), графит (23), фенолоформальдегидная смола (14) - состав D, фиг. 25
описание патента США № 4175070, как наиболее близкий к заявляемому материалу.
Разрушающее напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82, на машине ЦД10. Фрикционные испытания проводили на машине трения УМТ-1 по схеме "диск-палец"
при скорости скольжения 1 м/с и нагрузке 1 МПа. Термостойкость определяли по данным
3
BY 6342 C1
термогравиметрии на дериватографе Q-1500D (Венгрия). За количественную характеристику термостойкости принимали температуру, при которой начиналась интенсивная потеря массы образца. Термообработку образцов производили в термошкафу в воздушной
атмосфере.
Контрольные примеры I и XI показывают, что выход содержания компонентов на заявляемые пределы приводит к ухудшению всего комплекса показателей. Контрольный
пример XII показывает, что использование в составе вместо заявленных силикатов другого силиката, а именно силиката бария приводит к снижению показателей. Контрольный
пример XIII показывает, что использование вместо отходов шлифования стали ШХ-15
стандартного порошка железа приводит к некоторому снижению коэффициента трения и
износостойкости. Кроме того, такая замена экономически не выгодна. Разработанный материал не содержит в своем составе асбеста, что повышает его экологическую чистоту по
сравнению с прототипом.
Таблица 1
Составы композиций, мас.ч.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Заявляемый состав
Компонент
I
II
III
IV
Фенолоформальдегидная
смола марки
- СФ-381
100 100 - 100
- ЛБС-1
- 100 Эпоксидная диановая смола
марки
- ЭД-10
6
8
9 10
- ЭД-20
Стеклянное волокно марки
6
8
9 10
БС 6 200 80
Базальтовое волокно
60 64 60 55
Порошок меди
30
Отходы шлифования стали
50
ШХ-15
Барит
90
Силикат металла:
MnO⋅SiO2
CuO⋅SiO2
ZnO⋅SiO2
8. PbO⋅SiO2
CdO⋅SiO2
Fе2О3⋅SiO2
Al2O3⋅SiO2
ВаО⋅SiO3
9. Графит
10. Порошок железа
V
VI VII VIII IX
X
XI
XII XIII
- 100 - 100 - 100 100 100 100
100 - 100 - 100 - 11,5 11 - 12
13
-
14
-
15
-
18 11,5 11,5
-
10 12,5 14
15
16
17
20 12,5 12,5
50
45
40
35
30
26
22
45
45
16
15
14
12
25
24
22
20
18
10
18
18
60
68
78
87
95 105 114 122 130 140
95
-
80
74
68
62
55
49
43
36
30
25
55
55
10
-
15
-
17
-
20
-
22
-
25
-
27
-
30
-
33
-
35
-
40
-
25
-
12
-
15
-
17
-
20
-
22
-
25
-
27
-
30
-
32
-
35
-
37
-
25
-
25
95
4
BY 6342 C1
Таблица 2
Сравнительные физико-механические свойства композиций
№
п/п
Заявляемый состав
Характеристика
I
1.
2.
3.
4.
Разрушающее напряжение при сжатии,
МПа
- исходное
- после термообработки при 300 °С в течение 1 ч
Коэффициент трения
при скорости 1 м/с и
нагрузке 1 Мпа:
- исходный
- после термообработки при 300 °С в течение 1 ч
Интенсивность изнашивания при скорости
1 м/с и нагрузке 1
Мпа, I⋅108:
- исходная
- после термообработки при 300 °С в течение 1 ч
Термостойкость, К
Прототип, пат.
США
4175070
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII XIII
160 255 260 270 270 285 270 260 260 260 210 260 260
130
120 220 220 240 230 240 240 240 230 230 140 180 220
90
0,41 0,42 0,43 0,40 0,40 0,40 0,40 0,42 0,42 0,40 0,41 0,41 0,36
0,33
0,42 0,43 0,42 0,40 0,41 0,40 0,42 0,40 0,41 0,40 0,42 0,41 0,32
0,45
4,8 2,5 1,3 1,4 1,4 1,2 1,3 1,3 1,5 2,3 4,7 4,9 4,5
4,5
6,3 2,8 1,5 1,7 1,7 1,7 1,5 1,5 1,6 2,8 6,2 6,2 6,1
12,0
620 630 640 640 630 630 635 635 640 630 620 580 620
580
Источники информации:
1. Патент РФ 2034869, МПК С 08J 5/14, С 08L 61/10, 1995.
2. Патент РБ 1179, МПК С 08J 5/14, С 08L 61/10, С 08К 5/14, 1996.
3. Патент США 4175070, МПК С 08К 3/04, С 08К 3/08, С 08К 3/22, 1979 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
151 Кб
Теги
by6342, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа