КОМБИНИРОВАННАЯ НИТЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2011 года по МПК D01D5/22 D02G3/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комбинированной нити для полимерных износостойких композиционных материалов, используемой для изготовления деталей различного трибологического назначения из износостойкого полимерного композиционного материала.

Известна комбинированная нить для полимерных износостойких композиционных материалов, выполненная из полимерного компонента и компонента в виде оплетки стержня, (см. патент РФ на изобретение №2129173, МПК D03D 15/00, 1999 г.).

Однако известная комбинированная нить при своем использовании в полимерных износостойких композиционных материалах имеет следующие недостатки:

- недостаточную износостойкость изготовленных с ее использованием из полимерного композиционного материала деталей пар трения различного назначения (8×10^-7 мкм/км),

- низкую технологичность процесса изготовления из него деталей пар трения различного назначения,

- недостаточную стойкость изготовленных с ее использованием из полимерного композиционного материала деталей при трении в агрессивных и абразивных условиях эксплуатации.

- недостаточную долговечность при работе в условиях высоких температур и большой абразивной запыленности.

Задача изобретения - создание комбинированной нити для износостойких полимерных композиционных материалов.

Техническим результатом является возможность повышения срока службы различных деталей трибологического назначения, изготовленных с использованием комбинированной нити из износостойкого полимерного композиционного материала, за счет низкого линейного износа, возможность снижения интенсивности линейного изнашивания материала контр-тела, повышения экологичности процесса изготовления как самой комбинированной нити, так и изделий трения из нее за счет снижения объема выделения экологически вредных производственных выбросов. Кроме того, техническим результатом является повышенная технологичность процесса изготовления с использованием предложенной комбинированной комплексной нити деталей трения различного назначения, а также повышенная стойкость изготовленных из него деталей при трении в агрессивных и абразивных условиях эксплуатации.

Технический результат достигается в предложенной комбинированной нити для износостойких полимерных композиционных материалов сочетанием использованных для ее изготовления компонентов, а также количественным соотношением входящих в нее компонентов.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложена комбинированная нить для полимерных износостойких композиционных материалов, выполненная из полимерного компонента и компонента в виде оплетки стержня, при этом комбинированная нить содержит в качестве полимерного компонента термостойкое волокно, выбранное из группы полиметафениленоксадиазольное волокно, или полипарафениленоксадиазольное волокно, или модифицированное сополимерное светостойкое оксадиазольное волокно, или полиметафенилентерефталамидное волокно, или полиметафениленизофталамидное, или их смеси, и компонент комбинированной нити, выполненный в виде оплетки стержня с количеством витков 50-340 кр/м и представляет собой хлопчатобумажные нити или пряжу с линейной плотностью 10-100 текс, при этом полимерный компонент комбинированной нити выполнен в виде стержня с линейной плотностью 6,3-300 текс, причем комбинированная нить выполнена с линейной плотностью элементарного волокна 0,08-0,66 текс, с круткой 0-350 круток/метр, с количеством филаментов от 48 до 40000 при диаметре филамента 1-28 мкм, с пределом прочности 48 полимерных филаментов на разрыв 0,3-3,2 ГПа, модулем упругости 120-146 ГПа, разрывным удлинением 3-4% и коэффициентом вариации по прочности 4-8%, при следующем соотношении компонентов нити, мас. части:

полимерный компонент 10-90 хлопчатобумажное волокно остальное до 100 мас. частей.

При этом полимерный компонент нити содержит два вида полимерных волокон, причем содержание одного полимерного волокна выбрано от 5 до 55 мас. частей.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенную комбинированную нить для износостойких полимерных композиционных материалов, отличительными являются:

- содержание в комбинированной нити в качестве полимерного компонента термостойкого волокна, выбранного из группы полиметафениленоксадиазольное волокно, или полипарафениленоксадиазольное волокно, или модифицированное сополимерное светостойкое оксадиазольное волокно, или полиметафенилентерефталамидное волокно, или полиметафениленизофталамидное, или их смеси,

- выполнение компонента комбинированной нити в виде оплетки стержня с количеством витков 50-340 кр/м из хлопчатобумажных нитей или пряжи с линейной плотностью 10-100 текс,

- выполнение полимерного компонента комбинированной нити в виде стержня с линейной плотностью 6,3-300 текс,

- выполнение комбинированной нити с линейной плотностью элементарного волокна 0,08-0,66 текс, с круткой 0-350 круток/метр, с количеством филаментов от 48 до 40000 при диаметре филамента 1-28 мкм, с пределом прочности 48 полимерных филаментов на разрыв 0,3-3,2 ГПа, модулем упругости 120-146 ГПа, разрывным удлинением 3-4% и коэффициентом вариации по прочности 4-8%,

- выбор следующего соотношения компонентов нити, мас. части:

полимерный компонент 10-90 хлопчатобумажное волокно остальное до 100 мас. частей,

- содержание полимерного компонента нити в виде двух видов полимерных волокон, причем содержание одного полимерного волокна выбрано от 5 до 55 мас. частей.

Экспериментальные, а затем и штатные испытания изготовленных с использованием предложенной комбинированной нити деталей трения различного назначения из износостойких полимерных композиционных материалов показали их высокую эффективность. Было установлено, что износ изготовленных с использованием предложенной комбинированной нити износостойких полимерных композиционных деталей трения составил 1×10^-9-2×10^-8 мкм/км, а износ контр-тела из стали 30ХГСА составил 2×10^-10-1×10^-9 мкм/км. повышена экологичность процесса изготовления как самой комбинированной нити, так и изделий трения из нее за счет снижения объема выделения экологически вредных производственных выбросов. Кроме того, техническим результатом является повышенная технологичность процесса изготовления с использованием предложенной комбинированной комплексной нити деталей трения различного назначения, а также повышенная стойкость изготовленных из него деталей при трении в агрессивных и абразивных условиях эксплуатации. Одновременно повышена технологичность процесса изготовления из него деталей трения различного назначения, а также повышена на 12-14% стойкость изготовленных из предложенного препрега деталей при трении в агрессивных и абразивных условиях эксплуатации.

В таблице 1 показано содержание компонентов и характеристики предложенной комбинированной нити для износостойких полимерных композиционных материалов, а в таблице 2 свойства комбинированной нити и свойства изготовленных с использованием нити деталей трения из полимерных износостойких композиционных материалов.

Технология изготовления предложенной комбинированной нити для полимерных износостойких композиционных материалов не требует использования специфического технологического оборудования и включает в себя изготовление комплексной нити скруткой волокон из выбранных материалов и в выбранных соотношениях.

Детали трения различного назначения из износостойких полимерных износостойких композиционных материалов, изготовленные с использованием предложенной комбинированной нити, имеют по сравнению с эксплуатирующимися деталями подобного назначения низкий динамический коэффициент трения, обладают уменьшенным износом пары трения при трении по стали 30ХГСА, а также повышенным на 10-12% сроком службы за счет низкого линейного износа. При этом достигнуто снижение на 15-18% интенсивности линейного изнашивания материала контр-тела, достигнуто повышение экологичности процесса изготовления как самой комбинированной нити, так и деталей трения из нее за счет снижения выделения экологически вредных производственных выбросов. Одновременно повышена технологичность процесса изготовления из него деталей трения различного назначения, а также повышена на 12-14% стойкость изготовленных из предложенного препрега деталей при трении в агрессивных и абразивных условиях эксплуатации.

Комбинированная нить выполнена из полимерного компонента и компонента в виде оплетки стержня. При этом она содержит в качестве полимерного компонента термостойкое волокно, выбранное из группы: полиметафениленоксадиазольное волокно, или полипарафениленоксадиазольное волокно, или модифицированное сополимерное светостойкое оксадиазольное волокно, или полиметафенилентерефталамидное волокно, или полиметафениленизофталамидное, или их смеси. Комбинированная нить содержит также компонент, выполненный в виде оплетки стержня с количеством витков 50-340 кр/м и представляющий собой хлопчатобумажные нити или пряжу с линейной плотностью 10-100 текс. При этом полимерный компонент комбинированной нити выполнен в виде стержня с линейной плотностью 6,3-300 текс. Причем комбинированная нить выполнена с линейной плотностью элементарного волокна 0,08-0,66 текс, с круткой 0-350 круток/метр, с количеством филаментов от 48 до 40000 при диаметре филамента 1-28 мкм, с пределом прочности 48 полимерных филаментов на разрыв 0,3-3,2 ГПа, модулем упругости 120-146 ГПа, разрывным удлинением 3-4% и коэффициентом вариации по прочности 4-8%, при следующем соотношении компонентов нити, мас.ч.:

полимерный компонент 10-90 хлопчатобумажное волокно остальное до 100 мас.ч.

Изобретение обеспечивает получение композиционного материала с повышенными сроком службы и стойкостью при трении. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Комбинированная нить для полимерных износостойких композиционных материалов, выполненная из полимерного компонента и компонента в виде оплетки стержня, отличающаяся тем, что комбинированная нить содержит в качестве полимерного компонента термостойкое волокно, выбранное из группы: полиметафениленоксадиазольное волокно, или полипарафениленоксадиазольное волокно, или модифицированное сополимерное светостойкое оксадиазольное волокно, или полиметафенилентерефталамидное волокно, или полиметафениленизофталамидное или их смеси, и компонент комбинированной нити, выполненный в виде оплетки стержня с количеством витков 50-340 круток/м и представляющий собой хлопчатобумажные нити или пряжу с линейной плотностью 10-100 текс, при этом полимерный компонент комбинированной нити выполнен в виде стержня с линейной плотностью 6,3-300 текс, причем комбинированная нить выполнена с линейной плотностью элементарного волокна 0,08-0,66 текс, с круткой 0-350 круток/м, с количеством филаментов от 48 до 40000 при диаметре филамента 1-28 мкм, с пределом прочности 48 полимерных филаментов на разрыв 0,3-3,2 ГПа, модулем упругости 120-146 ГПа, разрывным удлинением 3-4% и коэффициентом вариации по прочности 4-8%, при следующем соотношении компонентов нити, мас.ч.:
полимерный компонент 10-90 хлопчатобумажное волокно остальное до 100

2. Нить по п.1, отличающаяся тем, что полимерный компонент содержит два вида полимерных волокон, при этом содержание одного полимерного волокна в смеси выбрано от 5 до 55 мас.ч.