close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12809

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 08J 7/00
C 09D 175/04
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ
НА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ
(21) Номер заявки: a 20060811
(22) 2006.07.31
(43) 2008.04.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины " (BY)
(72) Авторы: Рогачев Александр Владимирович; Ярмоленко Максим Анатольевич; Рогачев Александр Александрович (BY)
BY 12809 C1 2010.02.28
BY (11) 12809
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Гомельский государственный
университет имени Франциска Скорины " (BY)
(56) BY 3699 C1, 2000.
РОГАЧЕВ А.В. и др. Трение и износ. 2005. - Т. 26. - № 1. - C. 43-47.
РОГАЧЕВ А.В. и др. Трение и износ. 2004. - Т. 25. - № 2. - C. 197-201.
JP 2011680 A, 1990.
BY 7359 C1, 2005.
RU 1656851 C, 1994.
(57)
Способ нанесения полимерного покрытия на резинотехническое изделие путем электроннолучевого диспергирования полимера и осаждения летучих продуктов диспергирования на поверхности изделия, отличающийся тем, что формируют покрытие толщиной
0,2-0,8 мкм, содержащее полиуретан и 33-75 мас. % политетрафторэтилена, при этом граничный с поверхностью резинового изделия слой покрытия толщиной 0,05-0,10 мкм формируют путем диспергирования механической смеси, содержащей полиуретан и 1025 мас. % политетрафторэтилена, внешний слой покрытия толщиной 0,05-0,10 мкм формируют путем диспергирования смеси, содержащей полиуретан и 70-90 мас. % политетрафторэтилена, а в летучих продуктах диспергирования создают электрический разряд с
плотностью тока 10-25 мА/м2.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии поверхностной обработки резинотехнических изделий.
Нанесение полимерных покрытий на резинотехнические изделия (РТИ) является эффективным приемом модифицирования поверхности и повышения их свойств. Изделия из
резины с покрытием сохраняют свои деформационные характеристики и имеют более высокие 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 нанесения фторопластового покрытия на резинотехническое изделие
путем закрепления методом прессования пористой фторопластовой пленки к резиновой
основе и последующей вулканизации [1].
BY 12809 C1 2010.02.28
Фторопластовая пленка имеет низкую адгезию и соответственно низкую долговечность при трении.
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет производить модифицирование РТИ сложной формы.
Известно покрытие, образованное тонким слоем фторполимера и способ нанесения
покрытий на резинотехнические изделия, путем нанесения на поверхность изделия слоя
фторорганического соединения из группы: фторкеросин, эмульсию политетрафторэтилена, эфир метакриловой кислоты и фторированный спирт, и последующей обработки слоя в
тлеющем разряде.
С целью наращивания слоя осуществляют обработку эмульсией политетрафторэтилена или фторкеросина с последующей сушкой и повторной обработкой в вакууме тлеющим
разрядом [2].
Недостатком данного способа является многостадийность процесса, и, как показывает
опыт, способ не обеспечивает высокую износостойкость поверхности РТИ из-за низкой
адгезии модифицированного слоя.
Известен способ получения покрытия на резинотехническом изделии, 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 [3].
Известный способ позволяет достигнуть более высокую адгезию покрытия на резинотехническом изделии.
Недостатком данного способа является то, что резина, особенно на бутадиеннитрильной основе подвергается термоокислительной деструкции, которая заметно снижает ее физико-химические свойства.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ нанесения полимерного
покрытия на резинотехническое изделие путем электроннолучевого диспергирования полимера и осаждения летучих продуктов диспергирования на поверхности изделия [4].
При этом на поверхности резинотехнического изделия формируют покрытие из фторполимера путем осаждения из активной газовой фазы, образованной разрушением исходного фторполимера потоком электронов с энергией 0,5-2,0 кэВ.
В результате на поверхности изделия осаждается покрытие из полимерного материала
(фторполимера).
Недостатком известного способа является то, что известный способ не обеспечивает
формирование покрытия с заданным составом и структурой.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является формирование слоев покрытия с заданным составом и структурой.
Технический результат достигается тем, что в способе нанесения полимерного покрытия на резинотехническое изделие путем электроннолучевого диспергирования полимера
и осаждения летучих продуктов диспергирования на поверхности изделия, формируют
покрытие толщиной 0,2-0,8 мкм, содержащее полиуретан и 33-75 мас. % политетрафторэтилена, при этом граничный с поверхностью резинового изделия слой покрытия толщиной 0,05-0,10 мкм формируют путем диспергирования механической смеси, содержащей
полиуретан и 10-25 мас. % политетрафторэтилена, внешний слой покрытия толщиной
0,05-0,10 мкм формируют путем диспергирования смеси, содержащей полиуретан и 7090 мас. % политетрафторэтилена, а в летучих продуктах диспергирования создают электрический разряд с плотностью тока 10-25 мА/м2.
Выбор полимерного покрытия в сочетании полиуретана и политетрафторэтилена обусловлен тем, что дисперсные частицы политетрафторэтилена, находящиеся в полиуретане,
образуют на поверхности изделия слой, выполняющий роль твердой смазки, снижающий
значения коэффициента трения, при этом все покрытие обладает высокой износостойкостью, обеспечиваемой наличием полиуретана.
2
BY 12809 C1 2010.02.28
В получаемом в результате выполнения операций способа полимерном покрытии полиуретан является полимерной матрицей, а политетрафторэтилен - наполнителем, при
этом обеспечивается получение покрытия с высокими триботехническими свойствами
(высокая износостойкость определяется использованием полиуретановой матрицы, а низкие значения коэффициента трения - дисперсными частицами политетрафторэтилена).
При толщине покрытия 0,2-0,8 мкм модифицированные резины имеют наиболее
высокую износостойкость (при толщине слоя меньше 0,2 мкм оно относительно быстро изнашивается, а при толщине более 0,8 мкм в слое возникают напряжения и оно отслаивается).
Концентрация частиц политетрафторэтилена 33-75 мас. % в покрытии является оптимальной и, как показали проведенные исследования, обеспечивает наиболее высокие эксплуатационные свойства.
При содержании политетрафторэтилена в покрытии менее 33 мас. % покрытие имеет
высокий коэффициент трения, при концентрации более 75 мас. % - полимерный слой при
деформировании разрушается и быстро изнашивается.
Снижение содержания политетрафторэтилена до 10-25 мас. % на границе с подложкой
в слое толщиной 0,05-0,1 мкм позволяет повысить прочность адгезионного соединения с
резиновой основой и таким образом повысить износостойкость покрытия в целом. Содержание политетрафторэтилена 70-90 мас. % во внешнем слое толщиной 0,05-0,1 мкм обеспечивает более низкие значения коэффициента трения на начальной стадии эксплуатации
модифицированного резинового уплотнения и отсутствие прилипания его к поверхности
контртела.
Создание в летучих продуктах диспергирования электрического разряда с плотностью
тока 10-25 мА/м2 позволяет формировать в слое дисперсные частицы политетрафторэтилена размером 0,1-0,6 мкм. При плотности тока разряда менее 10 мА/м2 не происходит образование дисперсных частиц, а при плотности тока разряда более 25 мА/м2 наблюдается
значительное разрушение молекулярных фрагментов, образующихся при диспергировании, образование атомарных частиц, что приводит к значительному падению вакуума в
камере, уменьшению скорости роста покрытия.
Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждена на
примере нанесения полимерного покрытия на основе бутадиен-нитрильных резин СКН-26
на РТИ.
Нанесение полимерного покрытия в соответствии с заявляемым способом проводили
путем выполнения последовательных операций:
1. Предварительная подготовка поверхности путем протирки РТИ спиртом или органическим растворителем.
2. Установка РТИ в рабочую камеру вакуумной камеры.
3. Откачка вакуумной камеры до высокого вакуума (~10-3 Па), включение электроннолучевого диспергирующего устройства. Ускоряющее напряжение 0,5-2,0 кэВ. Пучок электронов направляют на тигель, содержащий механическую смесь полимеров. В камере
вблизи зоны диспергирования создавали электрический разряд с плотностью тока 1025 мА/м2.
В потоке летучих продуктов электронно-лучевого диспергирования располагали РТИ,
и на их поверхность происходило осаждение полимерного покрытия. Контроль скорости
роста покрытия и его толщины осуществляли с помощью кварцевого датчика.
С целью проверки эффективности заявляемых технических решений произвели оценку триботехнических свойств РТИ с полимерными покрытиями, нанесенными различными способами (предлагаемым и известным (прототип)).
Истирание резины производили при возвратно-поступательном движении вдоль и поперек оси растяжения по схеме шарик-плоскость на микротрибометре ММТ при следующих режимах: нагрузка N = 0,20 Н (контактное давление по Герцу Рmах = 2,538⋅106 Па);
3
BY 12809 C1 2010.02.28
средняя скорость скольжения Vc = 4,4⋅10-4 м/с; длина дорожки трения - 8 мм; индентор стальной шарик диаметром 4 мм.
В процессе трения измеряли коэффициент трения. Об интенсивности изнашивания судили по времени истирания, после истечения которого коэффициент трения достигал значений, характерных для не модифицированной резины.
Результаты, свидетельствующие о влиянии состава механической смеси при диспергировании на стадии осаждения внешнего и граничного с поверхностью изделия слоя на
триботехнические свойства РТИ с нанесенными полимерными покрытиями представлены
в табл. 1, а о влиянии толщины слоя - в табл. 2.
Таблица 1
fтр после 100 Ресурс рабоСпособ нанесения
циклов ис- ты покрытия,
покрытия
тирания
час
Известный способ
1,15
2,5
(прототип)
Содержание ПТФЭ в
Содержание
смеси при осаждении ПТФЭ в смеси
граничного с попри осаждении
верхностью изделия внешнего слоя,
слоя, мас. %
мас. %
50
50
0,5
4,5-5,0
50
60
0,3-0,5
4,5-5,0
50
70
0,2
4,5-5,0
Предлагаемый
50
80
0,2
4,5-5,0
50
90
0,2
4,5-5,0
50
95
0,2
2,5-3,0
5
50
0,8
3,0
10
50
0,5
5,0-5,5
25
50
0,5
5,0-5,5
30
50
0,5
5,0-5,5
10
80
0,1-0,2
5,0-5,5
Способ нанесения покрытия
Условия осаждения
Известный способ
(прототип)
Предлагаемый
Толщина покрытия, мкм
0,1
0,2
0,5
0,8
0,9
1,0
Таблица 2
fтр после 100
Ресурс рабоциклов истира- ты покрытия,
ния
час
1,15
2,5
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
2,0
3,0-3,5
4,0-4,5
5,0-5,5
5,0-5,5
3,0-3,5
Сравнение показателей позволяет сделать вывод о том, что способ нанесения полимерного покрытия на поверхность РТИ при оптимальных режимах позволяют существенно (в 5-6 раз) снизить коэффициент трения и более чем в 2 раза повысить ресурс работы
покрытия.
4
BY 12809 C1 2010.02.28
Источники информации:
1. А.с. СССР 227807, МПК 47f, 22/50, 1968.
2. А.с. СССР 988836, МПК C 08J 7/04, 1983.
3. А.с. СССР 1081183, МПК C 08J 7/04, C 08J 7/12, 1984.
4. Патент РБ 3699, МПК C 08J 7/18, 2000.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
89 Кб
Теги
by12809, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа