СЛОИСТЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОКЛАДКИ Российский патент 2003 года по МПК C09K3/10 B32B25/02 B32B7/02 F16L15/00 

Изобретение относится к плоским слоистым уплотнительным материалам (паронитам) для различных прокладок из них, предназначенным для эксплуатации в уплотнительных узлах с плоскими уплотняемыми поверхностями, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам (периодическим сжатиям, нагревам и др.)
Аналогом предлагаемого изобретения является слоистый уплотнительный материал, содержащий несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей (см. Шанин Н.И. и др. Производство асбестовых технических изделий. - Л.: Химия, 1983, с.185-194). Существенные признаки аналога (несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены смесь порошкообразного (или нескольких порошкообразных) и волокнистого (или нескольких волокнистых) наполнителей( совпадают с существенными признаками предлагаемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение уплотнительных свойств материала в результате недостаточного приспособления прокладки к поверхностям фланцев, а также достаточно высокая внутренняя проницаемость материала, обуславливающая снижение герметизации фланцев прокладкой.

Прототипом предлагаемого изобретения является слоистый уплотнительный материал, содержащий несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей. 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 каждою слоя меньше или равна толщине этою слоя (см. патент РФ 2068137, МПК В 32 В 33/00, 1996). Существенные признаки прототипа (несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены смесь порошкообразного (или нескольких порошкообразных) и волокнистого (или нескольких волокнистых) наполнителей (совпадают с существенными признаками предлагаемого изобретения.

Недостатком прототипа также является снижение уплотнительных свойств материала в результате недостаточного приспособления прокладки к поверхностям фланцев, а также достаточно высокая внутренняя проницаемость материала, обуславливающая снижение герметизации фланцев прокладкой.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение уплотнительной способности материала (прокладки) за счет увеличения возможности приспособления прокладки к уплотнительным поверхностям и уменьшения внутренней проницаемости материала.

Для достижения указанного технического результата в слоистом уплотнительном материале, содержащем несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены смесь порошкообразного (или нескольких порошкообразных) и волокнистою (или нескольких волокнистых) наполнителей, эластичность центральных слоев материала выше эластичности периферийных слоев.

Существенные признаки предлагаемого изобретения (эластичность центральных слоев материала выше эластичности периферийных слоев) являются отличительными от признаков прототипа.

Слоистый материал содержит несколько параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы порошкообразного наполнителя (единственного или представляющего собой смесь различных порошкообразных наполнителей) и волокнистого наполнителя (или нескольких волокнистых наполнителей). 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. В качестве матрицы могут использоваться вулканизаты различных каучуков, например, СКС-30АКО, СКБ-25в, СКБ-30р.в., СКБ-25-35б.р., СКИ-3, натурального каучука и др. , а также смесей каучуков. При этом эластичность центральных слоев материала выше эластичности периферийных слоев, например за счет меньшей степени вулканизации каучука в центральных слоях по сравнению с периферийными.

Изготавливаться предлагаемый материал может известными методами, например, по паронитовой технологии с подбором режимов термообработки, обеспечивающих разную степень вулканизации слоев материала, или за счет различного содержания вулканизующей группы в разных слоях, или соединением предварительно изготовленных композиционных листов с разной эластичностью и др.

Конкретным примером предлагаемого 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, мас.%:
Матрица (на основе каучука СКН-40 AC) - ~17
Каолин - ~54
Волокнистый наполнитель (длина волокон 0,4-4,0 мм) (смесь волокон из ароматического полиамида с волокнами из полиоксадиазола) - ~28
Добавки (поливиниловый спирт, технический углерод и др.) - ~1
Материал изготавливается на паронитовых вальцах по паронитовой технологии, при этом режим термообработки подбирается таким образом, чтобы благодаря низкой теплопроводности материала, термовоздействие на периферийные слои превосходило термовоздействие на центральные слои.

Другим конкретным примером предлагаемого изобретения может служить паронит аналогичный по устройству первому примеру из полимерного композита следующего состава, мас.%:
Матрица (на основе каучука СКС-30АКО) - ~12
Порошкообразные наполнители (сурик, графит, каолин, техуглерод) - ~25
Волокнистый наполнитель (асбест) - ~63
При этом исходная смесь для получения вулканизата, образующего матрицу центральных слоев, имеет следующий состав, мас.%:
Каучук СКС-30АКО - 95,3
Сера - 1,85
2 Меркаптобензтиазол - 0,5
Тиурам Д - 0,5
Белила цинковые - 1,85
Исходная смесь для получения вулканизата периферийных слоев имеет следующий состав, мас.%:
Каучук СКС-30АКО - 95,12
Сера - 2,01
2 Меркаптобензтиазол - 0,5
Тиурам Д - 0,5
Белила цинковые - 1,87
Температура термообработки 140-150^oС. Продолжительность термообработки ~ 90 мин.

Еще одним конкретным примером предлагаемого изобретения может служить паронит, аналогичный по устройству первому примеру из полимерного композита следующего состава, мас.%:
Матрица (на основе НК) - ~11
Порошкообразные наполнители (каолин, графит, техуглерод) - ~23
Волокнистый наполнитель (асбест) - ~66
Температура термообработки 140-150^oС. Продолжительность термообработки ~ 10 мин.

Изготовление слоистого материала, внутренние слои которого более эластичны, чем внешние, позволяет увеличить уплотняющие свойства за счет лучшего приспособления прокладки к поверхностям фланцев в результате преимущественной деформации центральных слоев при сохранении структуры внешних слоев при сжатии прокладки в процессе ее установки во фланцевое соединение. Одновременно при сжатии прокладки происходит герметизация (перекрытие) проходных полых пространств в материале за счет деформации центральных слоев. В результате уменьшается внутренняя проницаемость прокладки. При этом, если выполнить все слои материала с одинаковой эластичностью, то в случае низкой эластичности уменьшится способность приспособления прокладки к поверхностям фланцев, а внутренняя проницаемость не уменьшится. В результате уплотнительные свойства материала могут оказаться недостаточными. Если же выполнить все слои с высокой эластичностью, то не обеспечивается достаточная механическая прочность поверхностных (уплотняющих) слоев материала, эти слои обладают повышенной ползучестью и т.п., то есть ухудшается уплотнительная способность материала.

Изобретение относится к плоским слоистым уплотнительным материалам (паронитам) и различным прокладкам из них, предназначенным для эксплуатации в уплотнительных узлах с плоскими уплотняемыми поверхностями, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам - периодическим сжатиям, нагревам и др. Материал включает несколько плоских композиционных слоев с матрицей из вулканизата каучука, порошкообразного и волокнистого наполнителя, причем эластичность центральных слоев выше эластичности внешних слоев, что обеспечивает высокую уплотняющую способность материала.

Слоистый уплотнительный материал для прокладки, содержащий несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены смесь порошкообразного или нескольких порошкообразных и волокнистого или нескольких волокнистых наполнителей, отличающийся тем, что эластичность центральных слоев материала выше эластичности периферийных слоев.