close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7359

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7359
(13) C1
(19)
(46) 2005.09.30
(12)
7
(51) C 08J 7/18, 5/16
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ МОДИФИКАЦИИ
РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
BY 7359 C1 2005.09.30
(21) Номер заявки: a 20020299
(22) 2002.04.10
(43) 2003.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(72) Авторы: Рогачев Александр Владимирович; Саркисов Олег Армаисович; Сидорский Сергей Сергеевич;
Ярмоленко Максим Анатольевич;
Холодилов Олег Викторович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(56) BY 3699 C1, 2000.
RU 1656851 C, 1994.
EP 0985741 A1, 2000.
JP 5-245850 А, 1993.
SU 988836, 1983.
Красовский А.М. и др. Получение
тонких пленок распылением полимеров в вакууме. - Мн.: Наука и техника,
1989. - С. 53-61.
(57)
1. Способ поверхностной модификации резинотехнических изделий, включающий
формирование на их поверхности слоя фторполимера путем осаждения из активной газовой фазы, образованной разрушением исходного фторполимера потоком электронов с
энергией 0,5-2,0 кэВ, отличающийся тем, что слой формируют путем осаждения фторполимера на деформированные с относительным удлинением 10-100 % изделия, при этом
направление деформирования совпадает с направлением перемещения изделий при трении в процессе последующей эксплуатации.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование изделий производят под
действием статической нагрузки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование изделий производят под
действием переменной нагрузки.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии поверхностной обработки резинотехнических изделий.
Поверхностная модификация резинотехнических изделий является эффективным
приемом повышения их свойств и определяется тем, что кроме высоких деформационных
свойств, характеризующих объемные свойства, резины должны иметь и определенные поверхностные свойства, в числе которых - отсутствие прилипания к контртелу (валу, корпусу и т.д.), низкий коэффициент трения (что очень важно для систем гидро- и
пневмоавтоматики), высокая износостойкость. Наиболее эффективным приемом такой
модификации является закрепление на поверхности покрытия из фторполимера.
Известен способ поверхностной модификации резинотехнических изделий, позволяющий получать РТИ с более высокими эксплуатационными свойствами, в соответствии с
которым на поверхность эластомера наносят фторорганические соединения из группы:
BY 7359 C1 2005.09.30
фторкеросин, эмульсию политетрафторэтилена, эфир метакриловой кислоты и фторированный спирт, затем проводят обработку слоя в тлеющем разряде, которая приводит к образованию тонкого слоя фторполимера. С целью наращивания слоя осуществляют
обработку эмульсией политетрафторэтилена или фторкеросина с последующей сушкой и
повторной обработкой в вакууме тлеющим разрядом [1]. Недостатком данного способа
является многостадийность процесса, и как показывает опыт, не обеспечивает высокую
износостойкость поверхности РТИ из-за низкой адгезии модифицированного слоя.
Известен способ, при использовании которого может быть достигнуто повышение адгезии, в соответствии с которым слой фторкеросина, нанесенный на РТИ, подвергается
термообработке в течение 1-2 часа при 90-150 °С с последующим охлаждением и сушкой
[2]. Недостатком данного способа является то, что резина, особенно на бутадиеннитрильной основе, подвергается термоокислительной деструкции, в результате чего заметно снижаются ее физико-химические свойства.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ поверхностной модификации резинотехнических изделий [3], в соответствии с которым на их поверхности формируется адгезионно-активный слой и покрытие из фторполимера путем осаждения из
активной газовой фазы, образованной разрушением исходного фторполимера потоком
электронов с энергией 0,5-2,0 кэВ. Адгезионно-активный слой наносится из фторсодержащих олигомеров и проводится его обработка в тлеющем разряде. Недостатком данного
способа также является многостадийность и, что особенно важно, при данном способе
возможно формирование только достаточно тонкого модифицированного слоя, который
характеризуется низким ресурсом работоспособности.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение
производительности процесса поверхностной модификации, ресурса эксплуатации и триботехнических свойств модифицированных резинотехнических изделий. Решение данной
задачи имеет важное прикладное значение, т.к. сложность, многостадийность процесса
поверхностной обработки резин известными методами определяют высокую стоимость
модифицированных изделий, а низкая адгезия в системе покрытие-подложка - высокую
скорость изнашивания и низкую долговечность. Отметим, что именно износостойкость и
значение коэффициента трения в резинометаллических трибосопряжениях являются основными параметрами, влияющими на ресурс работы резиновых элементов в различного
рода подвижных уплотнениях. С учетом того, что уплотнения являются, как правило,
наиболее часто повреждающимся элементом устройств, повышение их долговечности вызывает и значительное увеличение ресурса работы устройства в целом.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на поверхность РТИ наносят слой фторполимера (политетрафторэтилена) из активной газовой фазы, образованной диспергированием (разрушением) исходного фторполимера потоком электронов с
энергией 0,5-2,0 кэВ. Отличительным признаком данного решения является то, что нанесение покрытия проводится на деформированные в направлении перемещения при трении
в процессе последующей эксплуатации резинотехнические изделия с относительным удлинением 10-100 %. При этом деформирование может производиться под действием статической либо динамической нагрузки. При динамическом деформировании (деформировании
под действием переменной нагрузки) качество обработки возрастает, т.к. увеличивается
глубина проникновения материала покрытия в резиновую основу, и возможно химическое
взаимодействие активных продуктов диспергирования с молекулами резины, находящимися на свежеобразованной поверхности.
Выбор диапазона деформации обусловлен тем, что при относительном удлинении на
∆ = 10-100 % образуется модифицированный слой, толщину d которого можно оценить на
основании соотношения:
d = 0,5χ∆a,
гдеχ - коэффициент Пуассона (для резин можно принятьχ = 0,3);
2
BY 7359 C1 2005.09.30
а - толщина резинового изделия;
∆ - относительное удлинение, %.
Для характерных толщины изделия, а = 3-10 мм и выбранного относительного удлинения получим значения толщины слоя в пределах от 4,5 до 150 мкм, которые обеспечивают высокий ресурс работы при истирании в процессе трения. Деформирование с
∆ > 100 % не рационально, т.к. толщина модифицированного слоя и при меньших уровнях
деформации достаточно велика. Кроме этого, реализация значительного деформирования
связана с определенными трудностями и возможно разрушение уплотнения. При малых
значениях (∆ < 10 %) значительный эффект увеличения ресурса работы не наблюдается.
При реализации данного решения имеет место достижение следующих технических
результатов:
1. Существенно увеличивается долговечность модифицированного слоя. Данный эффект достигается тем, что при деформировании эластомера на его поверхности образуются так называемые "тяжи", в которые проникают молекулы фторполимера. При снятии
деформирующей нагрузки после нанесения покрытия наблюдается "втягивание" полимерного слоя в объем, на поверхности формируется система складок примерно одинаковой
толщины, содержащих полимерное покрытие и ориентированных нормально направлению деформирования. Слой фторполимера имеет высокую адгезию и глубоко проникает в
пористую основу резины.
2. Снижение коэффициента трения объясняется тем, что при деформировании эластомера, например при ε = 50 %, поверхность увеличивается почти в 2 раза и при снятии нагрузки после нанесения увеличивается плотность упаковки полимерного покрытия на
поверхности эластомера. Изучение морфологических особенностей дорожек трения свидетельствует об образовании при оптимальных режимах модификации довольно равномерно распределенного по поверхности, адгезионно связанного с ней слоя ПТФЭ,
который экранирует поверхность резин и обеспечивает, таким образом, низкий и стабильный коэффициент трения в течение длительного времени.
Возможность осуществления изобретения подтверждена на примере поверхностной
модификации РТИ на основе бутадиен-нитрильных резин CKH-26.
Модификация образцов РТИ в соответствии с предлагаемым решением проводится в
результате следующих, проводимых последовательно операций:
1. Предварительная подготовка поверхности путем протирки РТИ спиртом или органическим растворителем.
2. Деформирование РТИ с помощью спецоснастки. Направление оси деформирования
должно совпадать с направлением трения в рабочем узле.
3. Установка оснастки с деформированными РТИ в рабочую камеру вакуумной камеры.
4. Откачка вакуумной камеры до высокого вакуума ( ∼ 10-3 Па), включение электронно-лучевой пушки. Ускоряющее напряжение 0,5-2,0 кэВ. Электронный пучок направляется на мишень из политетрафторэтилена (ПТФЭ).
В потоке летучих продуктов электронно-лучевого диспергирования располагались деформированные РТИ и на их поверхность происходило осаждение полимерного покрытия. Время формирования покрытия, обеспечивающего осаждения слоя ~ 2 мкм, 2-3
минуты.
С целью проверки эффективности предлагаемого технического решения производилась оценка триботехнических свойств РТИ, модифицированных различными способами
(предлагаемым и известным (прототип)).
Истирание резины производилось при возвратно-поступательном движении вдоль и
поперек оси растяжения по схеме шарик-плоскость на микротрибометре MMT, при следующих режимах: нагрузка N = 0,20 H (контактное давление по Герцу Рmax = 2,538 ⋅ 106 Па);
средняя скорость скольжения Vc = 4,4⋅10-4 м/с; длина дорожки трения - 8 мм; индентор стальной шарик диаметром 4 мм.
3
BY 7359 C1 2005.09.30
Результаты испытаний представлены в таблице.
fтр после числа циклов
Способ модифицирования
0
ПродолжиРесурс
тельность
работы
цикла моди100 покрытия,
фикации,
час
мин
1,73
1,15
2,5
97
20
60
80
Исходная резина
1,2
1,2
Известный метод (прототип) 0,97 1,05
Предлагаемый при статиче0,97 0,9
ском нагружении
Предлагаемый при динамиче0,78 0,7
ском нагружении
1,33
1,1
1,73
1,15
0,9
0,9
0,9
9,5
65
0,7
0,7
0,7
11,2
65
Видно, что модифицирование РТИ по предлагаемому способу способствует существенному снижению и стабилизации коэффициента трения в сравнении с прототипом, при
этом продолжительность цикла модификации практически не увеличилась. Модификация
РТИ предлагаемым способом увеличивает ресурс работы уплотнений в 3-4 раза. Таким
образом, предлагаемый способ обработки позволяет получить РТИ с более высокими
служебными свойствами и значительно повысить производительность процесса.
Источники информации:
1. А.с. 988836, МПК С 08J 7/04, C 08J 7/12, 1979.
2. А.с. 1081183, МПК С 08J 7/04, C 08J 7/12, 1979.
3. Патент РБ 3699 МПК С 08J 7/18, 5/16, C 08L 27:12, 27:18, 1997.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by7359, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа