СЛОИСТЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2001 года по МПК B32B33/00 B32B25/02 B32B27/04 B32B27/20 F16J15/00 

Заявляемое изобретение относится к плоским слоистым уплотнительным материалам (паронитам), предназначенным для эксплуатации в уплотнительных узлах, имеющих плоские уплотняемые поверхности, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам (периодическим сжатиям, нагревам и др.).

Аналогом заявляемого изобретения является слоистый уплотнительный материал, включающий несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя. (см. Шанин Н.П. и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: Химия, 1983, ее. 185-194). Существенные признаки аналога - несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение уплотнительных свойств материала при многократных ударных сжатиях его в процессе эксплуатации за счет уменьшения монолитности материала из-за повреждения и разрушения (разрезания) полимерного связующего композиционных слоев волокнами наполнителя.

Прототипом заявляемого изобретения является слоистый уплотнительный материал, включающий несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя. При этом для каждой линии ортогонального сечения слоистого материала при максимальном эксплуатационном сжатии материала сумма длин сечений этой линией твердых частиц дисперсного наполнителя меньше толщины слоистого материала, а сумма длин сечений этой линией твердых частиц дисперсного наполнителя для каждого слоя меньше или равна толщине этого слоя (см. патент РФ N 2068137, МПК B 32 B 33/00, 1996 г.). Существенные признаки прототипа - несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является снижение уплотнительных свойств материала при многократных ударных сжатиях материала в процессе эксплуатации за счет уменьшения монолитности материала из-за повреждения (разрезания) полимерного связующего слоев волокнами наполнителя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение уплотнительной способности материала при многократных ударных сжатиях материала за счет снижения возможности разрезания полимерного связующего слоев волокнами наполнителя.

Для достижения указанного технического результата в слоистом уплотнительном материале, включающем несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя, толщина слоев материала выбрана из соотношения:
0,005L ≤ H ≤ 0,2L,
где H - толщина слоя, равная 0,025 - 0,06 мм;
L - длина волокон волокнистого наполнителя, равная 0,4 - 4,0 мм.

Существенные признаки заявляемого изобретения - толщина слоев материала - выбрана из соотношения 0,005L ≤ H ≤ 0,2L" являются отличительными от признаков прототипа.

Слоистый материал содержит несколько (два и более) параллельных слоев на основе связующего (например, эластичного каучукового типа), порошкообразного наполнителя (единственного или представляющего собой смесь различных порошкообразных наполнителей) и волокнистого наполнителя. В качестве порошкообразного наполнителя могут использоваться различные твердые частицы, например глинозем, каолин и др. или их смеси. В качестве волокнистого наполнителя могут использоваться асбест, полиарамидные и др. волокна, или их смеси. При этом толщина слоев материала увязана с длиной волокон волокнистого наполнителя и определяется соотношением 0,005L ≤ H ≤ 0,2L, т.е. толщина композиционных слоев материала равна 0,025 - 0,06 мм и выбрана в пределах от 0,005 до 0,2 длины волокон волокнистого наполнителя, равной 0,4 - 4,0 мм.

Изготавливаться заявляемый материал может известными методами, например по паронитовой технологии, соединением предварительно изготовленных композиционных листов и др.

Пример
Конкретным примером заявляемого изобретения может служить слоистый уплотнительный материал (паронит), состоящий из 22 слоев (наслоек) с толщиной каждой наслойки 0,025 - 0,06 мм из полимерного композита следующего состава:
связующее (на основе каучука СКН-40 АС) ~ 17 мас.%;
каолин ~ 54 мас.%;
волокнистый наполнитель (длина волокон 0,4 - 4,0 мм) ~ 28 мас.%;
добавки (поливиниловый спирт, технический углерод и др.) ~ 1 мас.%.

Материал изготавливается на паронитовых вальцах по паронитовой технологии, при этом величина отвода валка при изготовлении каждой отдельной наслойки, определяющая толщину наслойки, выбирается в зависимости от длины волокон волокнистого наполнителя.

Изготовление слоистого материала, внутри слоев которого размещены частицы волокнистого наполнителя, длина волокон которого сбалансирована с толщиной слоев, позволяет снизить возможность разрезания слоев волокнами наполнителя. При использовании волокон, длина которых недостаточна для выбранной толщины слоя, в процессе изготовления наслойки возможно размещение волокна не продольно длине слоя (расположение поперечно слою). Это может привести при ударном сжатии материала к разрушению слоя, содержащего волокна, а также и соседних слоев. При использовании волокон, длина которых излишняя для выбранной толщины слоя, в процессе изготовления наслойки возможно скрещивание волокна, образование узелков и петель, что также может привести к разрушению (просеканию) слоя при ударных сжимающих нагрузках, когда время нагружения и снятия нагрузки значительно меньше времени релаксации связующего в композите. В случае сбалансированности толщины наслойки с длиной используемых волокон вероятность разрушения слоев снижается, т.е. улучшается уплотняющая способность материала.

Слоистый уплотнительный материал предназначен для эксплуатации в уплотнительных узлах, имеющих плоские уплотняемые поверхности, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам (периодическим сжатиям, нагревам и др.). Он включает несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя. Толщина слоев материала выбрана из соотношения 0,005L ≤ Н ≤ 0,2, где Н - толщина слоя материала, L - длина волокон волокнистого наполнителя, равная 0,4-4,0 мм. Уплотняющая способность материала повышается за счет сбалансирования длины волокон наполнителя с толщиной слоев.

Слоистый уплотнительный материал, включающий несколько плоских параллельных композиционных слоев на основе полимерного связующего, внутри которого размещены частицы дисперсного наполнителя и волокнистого наполнителя, отличающийся тем, что толщина слоев материала выбрана из соотношения
0,005L≤Н≤0,2L,
где Н - толщина слоя, равная 0,025-0,06 мм;
L - длина волокон волокнистого наполнителя, равная 0,4-4,0 мм.