СЛОИСТЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОКЛАДКИ Российский патент 2004 года по МПК C09K3/10 B32B25/08 B32B3/26 B32B7/02 F16J15/00 

Предлагаемое 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.).

Аналогом заявляемого 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, cc. 185-194). Существенные признаки аналога “несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение уплотнительных свойств материала в результате недостаточного приспособления прокладки, особенно ее поверхностного слоя, к поверхностям фланцев, обуславливающая повышенную возможность протечки уплотняемой среды и, соответственно, снижение герметизации фланцев прокладкой.

Прототипом заявляемого 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 каждого слоя меньше или равна толщине этого слоя (см. патент РФ №2068137, МПК В 32 В 33/00, 1996 г.). Существенные признаки прототипа “несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является снижение уплотнительных свойств материала в результате недостаточного приспособления поверхностного слоя прокладки к поверхностям фланцев, обуславливающая повышение возможности протечки уплотняемой среды и, соответственно, снижение герметизации фланцев прокладкой.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение уплотнительной способности материала (прокладки) за счет увеличения возможности приспособления поверхностного слоя прокладки к уплотнительным поверхностям.

Для достижения указанного технического результата в слоистом уплотнительном материале (и прокладке из него), содержащем несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей, по крайней мере один из поверхностных слоев материала выполнен с восстанавливаемостью после сжатия большей, чем у остальных слоев.

Существенные признаки заявляемого изобретения “по крайней мере один из поверхностных слоев материала выполнен с восстанавливаемостью после сжатия большей, чем у остальных 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. При этом оба поверхностных слоя или поверхностный слой материала, контактирующий с горячим валком паронитовых вальцев (рубашечный слой), выполнен с восстанавливаемостью после сжатия большей, чем у других слоев.

Изготавливаться заявляемый материал может известными методами, например, по паронитовой технологии с подбором рецептурного состава рубашечного слоя, обеспечивающего необходимую восстанавливаемость, путем, например, исключения из рецепта исходной смеси активатора вулканизации или др.

Конкретным примером заявляемого изобретения может служить слоистый уплотнительный материал (паронит), состоящий из 22 слоев (наслоек) с толщиной каждой наслойки 0,025+0,06 мм, 21 наслойка изготовлена из полимерного композита следующего состава, мас.%:

матрица на основе каучуков 20-40

дисперсные наполнители 20-40

волокнистый наполнитель 20-40

Рубашечная наслойка может иметь матрицу на основе таких же или других каучуков и содержать такие же или другие наполнители, однако в состав исходной смеси для этой наслойки или не включается активатор вулканизации (например, окись цинка), или ее количество существенно снижается по сравнению с требуемым. Сжимаемость всех наслоек по конкретному примеру составляет ~5-18% (при давлении 35 МПа), восстанавливаемость основных наслоек 33-38% (после снятия давления 35 МПа), восстанавливаемостъ рубашечной наслойки - не менее 40%.

Материал изготавливается на паронитовых вальцах по паронитовой технологии с рубашечным слоем.

Пример 1

Состав исходной смеси для основных слоев, %:

Смесь каучуков НК и СКИ-3 13,5

Вулканизующая группа 2,5

Наполнители (сурик, барит) 24

Асбест 60

Состав исходной смеси для рубашечного слоя, %:

Смесь каучуков СКИ-3 и СКМС-30АРК 17

Вулканизующая группа 2,5

Наполнители (углерод технический) 6

Асбест 74,5

Пример 2

Состав исходной смеси для основных слоев, %:

Каучук СКС-30АКО 11

Вулканизующая группа 1,5

Каолин 10

Графит 12

Асбест 65,5

Состав исходной смеси для рубашечного слоя, %:

Смесь каучуков НК и СКБ 15

Вулканизующая группа 1,5

Углерод технический 8,5

Асбест 75

Изготовление слоистого материала с рубашечным слоем, имеющим повышенную восстанавливаемость, позволяет улучшить уплотняющие свойства за счет лучшего приспособления к поверхностям фланцев рубашечного поверхностного слоя прокладки, который при изготовлении материала по паронитовой технологии подвергается наибольшему термическому воздействию, что снижает характеристики этого слоя, в особенности, восстанавливаемость после снятия нагрузки. В результате в условиях переменных нагрузок меньше вероятность образования необратимых деформаций поверхности прокладки, по которым могут возникнуть протечки уплотняемой среды. Изготовление же всех слоев материала без активатора вулканизации (или с заниженным его содержанием) может отрицательно сказаться на его прочности и технологичности. Возможно изготовление с повышенной восстанавливаемостью обоих поверхностных слоев материала, однако, с учетом того, что противоположный рубашечному слой подвергается наименьшему термическому воздействию, это не всегда оправдано с точки зрения экономических показателей.

Изобретение относится к 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 т.д. Слоистый уплотнительный материал включает несколько плоских композиционных слоев с матрицей из вулканизата каучука, при этом поверхностный слой материала имеет повышенную восстанавливаемость. Материал обладает повышенной уплотнительной способностью.

Слоистый уплотнительный материал для прокладки, содержащий несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы и (или) волокна наполнителей, отличающийся тем, что по крайней мере один из поверхностных слоев материала выполнен с восстанавливаемостью после сжатия большей, чем у остальных слоев.