КОМПОЗИЦИОННЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2013 года по МПК C08J5/14 C08L61/10 C08K7/12 C08K3/04 C08K3/00 C08K5/98 

Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п.

Известны фрикционные полимерные материалы, состоящие из асбестового волокна, порошкообразного фрикционно-способного наполнителя неорганического происхождения, углеродного наполнителя, полимерного связующего [1].

Однако известные фрикционные полимерные материалы непригодны для работы в паре с контртелом, изготовленным из сплава алюминия, из-за недопустимо высокого износа контртела.

Наиболее близким по технической сущности является материал, в котором содержится (% по массе): асбеста - 15-60; порошкового наполнителя неорганического происхождения (в том числе графита) - 20-60; фенолформальдегидной смолы - 15-30 [2].

Однако использование этого материала в паре со сплавами алюминия также приводит к недопустимому износу контртела.

Изобретение решает задачу расширения ассортимента фрикционных полимерных материалов, способных активно работать в паре с контртелом - алюминиевым сплавом.

Технический результат заключается в повышении износостойкости как композиции, так и контртела при сохранении требуемых значений коэффициента трения во фрикционной паре.

Технический результат достигается тем, что композиционный фрикционный полимерный материал, получаемый методом механического смешивания компонентов, последующей сушки и грануляции на основе фенолформальдегидной смолы, содержащий асбест, каолин, графит, причем новизна заключается в том, что дополнительно композиционный материал содержит стеарат цинка при следующем соотношении компонентов масс.%:

- фенолформальдегидная смола - 25-33;

- стеарат цинка - 0,6-1,2;

- каолин - 15-23;

- графит - 8-19;

- асбест - остальное.

Для получения фрикционных изделий заданной формы материал прессуют при температуре 130°-150°С в пресс-формах при удельном давлении 20-100 МПа.

В качестве пластификатора и антиадгезива используется соль стеариновой кислоты - стеарат цинка.

Границы содержания стеарата цинка определены опытным путем, исходя из необходимости обеспечить требуемые антиадгезионные и антизадирные свойства материала. При содержании стеарата цинка менее 0,6% наблюдается прилипание заготовки к оснастке при прессовании, что затрудняет ее извлечение, кроме того, имеет место повышенный износ контртела из алюминиевого сплава при трении. Содержание стеарата цинка более 1,2% приводит к образованию микродефектов в виде вздутий и трещин.

В качестве порошкового наполнителя неорганического происхождения используется каолин. Нижняя и верхняя границы содержания каолина обусловлены необходимостью достижения заданного коэффициента трения в пределах 0,3-0,4 и твердости композиции в пределах 28-34 НВ.

Поскольку графит в рассматриваемой композиции играет роль твердой смазки, его верхнее и нижнее содержание определяется требованием обеспечения заданного коэффициента трения фрикционного материала по контртелу из алюминиевого сплава.

Асбестовые волокна вводятся для обеспечения совместно с порошковым наполнителем и графитом заданного коэффициента трения, а также для постоянной очистки поверхности трения, что обеспечивает стабильность коэффициента трения. Введение волокон асбеста также повышает прочность фрикционного материала и предотвращает его выкрашивание при эксплуатации.

Пример 1. Были изготовлены опытные образцы материалов с граничными значениями количества компонентов (рецептуры №1 и №2) и средним значением количества компонентов (рецептура №3).

Таблица 1 № п/п   Содержание компонентов, масс.% №1 №2 №3 1. Фенолформальдегидная смола 25 33 28 2. Стеарат цинка Zn(C₁₈H₃₅O₂)₂ 0,6 1,2 0,9 3. Каолин 15 23 18,7 4. Графит 8 19 10,3 5. Асбестовые волокна 51,4 23,8 42,1

Пример 2. В таблице 2 приведены свойства материала после горячего прессования при температуре 130°С.

Таблица 2 № рецептуры Твердость НВ, МПа Коэффициент трения по сплаву алюминия В 95 Пористость, % Износ, мкм на 50 м Фрикционного материала Контртела (сплав алюминия В 95) №1 29 0,38 Менее 2-х 3,5 2,0 №2 32 0,32 Менее 2-х 7 3,5 №3 30 0,38 Менее 2-х 5 2,0 Нормативные значения 28-34 0,3-0,4 Менее 2-х ≤8,0 ≤4,0

Как следует из таблиц №1 и №2, при содержании компонентов в заявляемых пределах, свойства композиционного материала находятся в пределах нормативных величин. Таким образом, патентуемые границы содержания компонентов следует считать обоснованными.

Источники информации

1. Полимеры в узлах трения машин и приборов. Справочник. Под ред. А.В. Чичинадзе. М: Машиностроение, 1980.

2. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др. Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2003 - 576 с.

Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п. Композиционный фрикционный полимерный материал содержит, мас.%: фенолформальдегидную смолу 25-33; стеарат цинка - 0,6-1,2; каолин - 15-23; графит - 8-19; асбест - остальное. Технический результат - повышение износостойкости как композиции, так и контртела при сохранении требуемых значений коэффициента трения во фрикционной паре. 2 табл., 2 пр.

Композиционный фрикционный полимерный материал на основе фенолформальдегидной смолы, содержащий асбест, каолин, графит, отличающийся тем, что дополнительно содержит стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фенолформальдегидная смола 25-33 стеарат цинка 0,6-1,2 каолин 15-23 графит 8-19 асбест остальное