close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15664

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15664
(13) C1
(19)
C 08J 5/18 (2006.01)
C 08L 77/00 (2006.01)
КОМПОЗИЦИОННЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
(21) Номер заявки: a 20100002
(22) 2010.01.04
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики
металлополимерных систем имени
В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Автор: Юркевич Олег Романович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 539923, 1976.
БУТОВСКИЙ М.Э. и др. Рециклинг
отходов. - 2008. - № 6. - С. 20.
BY 11748 C1, 2009.
BY 8932 C1, 2007.
SU 1001676 A, 1988.
RU 2330865 C1, 2008.
RU 2114875 C1, 1998.
BY 15664 C1 2012.04.30
(57)
Композиционный антифрикционный материал, содержащий полиамид, полиэтилен и
антифрикционную добавку, отличающийся тем, что в качестве антифрикционной добавки содержит измельченные отходы производства и эксплуатации углеграфитовых контактных вставок токоприемника троллейбусов, имеющие размер частиц менее 100 мкм,
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
полиамид
75,0-94,5
полиэтилен
5-20
антифрикционная добавка
0,5-5,0.
Изобретение относится к композиционным материалам на основе полимеров, используемых для получения покрытий и изделий антифрикционного назначения в различных
отраслях машиностроения, преимущественно для изготовления подшипников скольжения,
вкладышей, направляющих и опор скольжения, работающих в условиях трения без смазки.
Наибольшее распространение получили композиционные составы на основе полиамидов и полиолефинов, используемые для получения антифрикционных материалов в виде
покрытий на различных субстратах, литьевых и формованных изделий [Полимеры в узлах
трения машин и приборов / Под ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1988. 328 с.].
Как правило, такие составы дополнительно содержат различные функциональные добавки, что удорожает детали и изделия, получаемые на их основе.
Известна также антифрикционная полимерная композиция, содержащая порошкообразные полиамид, полиэтилен и антифрикционную добавку, которая не обладает достаточной стойкостью к истиранию при высоких нагрузках [патент Великобритании 871591,
МПК C 08L 23/06, 1961].
BY 15664 C1 2012.04.30
Известна антифрикционная полимерная композиция, включающая смесь алифатических полиамидов, полиэтилена низкого давления и политетрафторэтилена, а также дополнительно содержащая графитовое волокно, окись алюминия и поливиниловый спирт.
Композиция предназначена для изготовления вкладышей подшипников скольжения,
скользящих направляющих и опор скольжения, работающих без смазки. [а.с. СССР
1558932, МПК C 08L 77/00, 1990].
Однако изготовление такой композиции является весьма трудоемким процессом. Введение полиэтилена и политетрафторэтилена приводит к снижению коэффициента трения,
но и к дополнительному снижению прочностных свойств композиции и теплостойкости.
Наиболее существенно снижается прочность при сжатии - один из наиболее важных
прочностных показателей антифрикционных материалов. Из-за небольшого количества
полиэтилена и политетрафторэтилена коэффициент трения композиции остается достаточно высоким - 0,15-0,28. Низкая теплостойкость и прочность при сжатии под воздействием выделяющегося при трении тепла приводят к развитию деформации ползучести
материала, что ограничивает области его применения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная полимерная композиция, содержащая порошкообразные полиамид, полиэтилен, полимерный модификатор - пентапласт и антифрикционные добавки: графит,
дисульфид молибдена и др. [а.с. СССР 539923, МПК C 08L 77/00, 1976].
Наличие в составе композиции дополнительного полимерного модификатора усложняет процесс изготовления состава и приводит к удорожанию материала.
Задачей изобретения является снижение себестоимости материала, повышение теплостойкости и прочности при сжатии материала и повышение его нагрузочной способности
при сохранении стабильного значения коэффициента трения.
Поставленная задача решается тем, что антифрикционная полимерная композиция содержит полиамид, полиэтилен и антифрикционную добавку, при этом в качестве антифрикционной добавки используют вторичный графитосодержащий продукт, при
следующем соотношении компонентов (мас. %): полиамид - 75-94,5; полиэтилен - 5-20;
вторичный графитосодержащий продукт - 0,5-5,0.
Поставленная задача решается также тем, что вторичный графитосодержащий продукт получен из отходов производства и эксплуатации контактных вставок токоприемника троллейбусов.
Поставленная задача решается также тем, что для приготовления композиции использовали частицы графитосодержащего продукта размером менее 100 мкм.
Выбор вторичного графитосодержащего продукта в качестве антифрикционного компонента композиционного состава обусловлен следующим.
Для изготовления углеграфитовых контактных вставок токоприемников (токосъемников) троллейбусов используют композицию, содержащую в качестве основных компонентов электрографит и кокс, суммарное количество которых составляет от 72 до 89 мас. %. В
качестве связующего такого состава применяют фенолформадьдегидную смолу, содержание которой может изменяться в пределах 11-18 мас. %. Вставки получают прессованием
в обогреваемых пресс-формах. В процессе изготовления вставок образуются технологические отходы в виде облоя и частично спеченного материала на горячих поверхностях
формы.
В процессе эксплуатации вставки изнашиваются до предельной остаточной толщины
8 мм, определяемой конструктивным исполнением системы токосъема, после чего они
подлежат замене и идут в отходы. При средней массе вставки 65 г около 50 % материала в
настоящее время не используется.
Для превращения в порошкообразное состояние технологические отходы и изношенные вкладыши измельчали на мельнице молотковой, фракционировали на наборе стан-
2
BY 15664 C1 2012.04.30
дартных сит. При изготовлении композиционных составов использовали фракции частиц
менее 100 мкм.
Полиамид - ПА-6 в порошкообразном виде был получен способом криогенного измельчения гранулированного полиамида-6 (ОСТ 6-05-408-75). Полиэтилен низкого давления - ПЭНД (марка 20906-040 по ГОСТ 16338-87) использовали в состоянии поставки.
Порошки ПА-6 и ПЭНД были просеяны через сито 0315, то есть использовались фракции
менее 315 мкм.
Композиционные составы готовили смешением порошковых компонентов в шаровой
мельнице, снабженной фарфоровыми шарами.
После приготовления составы просушивали при T = 100 °С в течение двух часов, после чего из них по трафарету методом свободного спекания получали покрытия на алюминиевых фольговых субстратах. Из покрытий изготавливали образцы для испытаний.
Антифрикционные свойства образцов оценивали на машине трения СМЦ-2 по схеме
вал - частичный вкладыш без подачи смазки. В качества вала использовали ролик из стали
ШХ-15 диаметром 40 мм. Материал ролика обладал твердостью HRC = 58-60 ед., рабочая
поверхность была полирована до Ra = 0,25-0,27 мкм. Частичный вкладыш - образец изготавливали приклеиванием полоски покрытия к алюминиевому вкладышу. До начала испытаний проводили приработку образцов при нагрузке 2 МПа до стабилизации момента и
температуры в зоне трения. Скорость трения выдерживали постоянной - 0,5 м/с.
Испытания состояли в последовательном (каждые 15 минут) увеличении нагрузки на
образец до достижения в зоне трения T = 120 °С, которая была принята в качестве критерия при установлении нагрузочной способности антифрикционных материалов.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Примеры 1-3 (прототип). Порошкообразные компоненты антифрикционного состава
ПА-6, ПЭНД и коллоидный графитовый препарат марки C-1 (ОСТ 6-08-931-75) в количествах, указанных в табл. 1, смешивали в шаровой мельнице в течение 30 минут. После
сушки из составов на подготовленную алюминиевую фольгу по трафарету наносили слой
материала, после чего проводили термообработку при T = 250 °С в течение 10 минут. В
результате пленкообразования получали покрытия толщиной 0,6-0,7 мм. Из покрытий изготавливали образцы и проводили испытания по методике, описанной выше. Результаты
испытаний приведены в табл. 2.
Примеры 4-9. Порошкообразные ПА-6, ПЭНД и графитосодержащий продукт в количествах, указанных в табл. 1, смешивали в шаровой мельнице в течение 30 минут.
После сушки из составов получали покрытия и образцы, аналогичные описанным в
примерах 1-3. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Таблица 1
Состав антифрикционных материалов
Компоненты состаНомер примера
ва
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ПА-6
89,5
87,5
80
89,5 87,5
80
94,5
85
75
ПЭНД
10
10
15
10
10
15
5
10
20
Графит C-1
0,5
2,5
5,0
Графитосодержащий продукт вто0,5
2,5
5,0
5,0
5,0
5,0
ричный
Анализ приведенных в табл. 2 данных показывает следующее.
Вторичный графит в качестве антифрикционного компонента полимерных композиций на основе полиамида и полиэтилена по эффективности действия не уступает традиционно используемому "Графиту C", частицы которого имеют чешуйчатую форму.
Сопоставительный анализ составов: 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6, имеющих одинаковое содержание
компонентов, показал их одинаковую нагрузочную способность: 16, 26 и 30 МПа соответ3
BY 15664 C1 2012.04.30
ственно. Кроме того, можно отметить более низкую температуру в зоне трения, особенно
при высоких нагрузках, для составов, содержащих вторичный графитосодержащий продукт. Это обстоятельство очевидно связано с повышенной теплопроводностью материалов, содержащих вторичный графит, частицы которого инициируют структурирование
полимеров при получении изделий и являются более плотными образованиями по сравнению с частицами чешуйчатой формы.
Для составов 6-9, содержащих одинаковое количество графитосодержащего продукта 5 мас. %, но разное соотношение полимеров, нагрузочная способность описывается зависимостью с максимумом. Максимальной нагрузочной способностью обладает состав 6,
содержащий 80 мас. % полиамида и 15 мас. % полиэтилена. Уменьшение и увеличение
содержания в композиции полиэтилена приводит к монотонному снижению показателя нагрузочная способность композиционного материала, при этом его антифрикционные свойства при нагрузках более 12 МПа остаются на высоком уровне, в частности коэффициент
трения (при пересчете через момент трения и нагрузку) находится в пределах от 0,1 до 0,06.
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о следующих преимуществах
заявляемого композиционного антифрикционного материала перед прототипом:
материал в качестве антифрикционного компонента содержит вторичный графитосодержащий продукт, полученный из отходов производства и эксплуатации контактных
вставок токоприемника троллейбусов, что позволяет получать изделия более дешевые,
работающие при нагрузках более 12 МПа с меньшей тепловой напряженностью зоны трения и низкими значениями коэффициентов трения;
кроме того, решаются экологические проблемы за счет вторичного использования отходов производства.
Таблица 2
Свойства антифрикционных составов, полученных в соответствии с примерами № 1-9
(Мт - момент трения, кгс⋅⋅см; T - температура в зоне трения, °С)
НаНомера композиций
груз1
2
3
4
5
6
7
8
9
ка, P, Мт Т Мт Т Мт Т Мт Т Мт Т Мт Т Мт Т Мт Т Мт Т
МПа
2
25 56 25 59 23 47 27 62 24 57 23 48 26 61 28 55 25 59
4
20 82 21 80 20 65 21 75 22 76 21 70 24 82 20 70 21 80
6
20 89 22 92 20 70 22 80 22 79 20 80 22 87 23 84 22 92
8
21 94 23 95 20 81 23 89 23 87 20 85 23 98 24 90 23 95
10
22 99 25 98 25 89 24 90 25 89 20 88 25 101 25 90 25 98
12
24 104 26 100 27 95 26 98 24 93 21 92 27 103 25 94 26 100
14
35 116 27 107 29 99 30 113 27 97 22 94 27 106 25 97 27 107
16
37 135 28 112 31 105 33 125 27 101 23 98 29 113 26 100 28 112
18
- 28 113 31 105 - 29 107 24 100 29 115 27 102 28 113
20
- 29 118 31 106 - 29 114 26 105 31 119 28 105 29 118
22
- 31 120 33 112 - 30 117 27 110 33 124 30 107 31 120
24
- 33 122 33 116 - 32 119 28 112 - 32 109 33 122
26
- 35 127 33 117 - 34 124 29 115 - 32 112 35 127
28
- 34 119 - - - 32 118 - 34 123 30
- 35 126 - - - 36 123 -
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
111 Кб
Теги
by15664, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа