Полимерная композиция для антифрикционного материала

 

Изобретение относится к области композиционных материалов, в частности к антифрикционным композициям на основе фенольных смол и наполнителей, пригодных для изготовления золотниковых пар газовых счетчиков. Композиция обладает низкой неплоскостностью материала при его эксплуатации, а также высокой ударной вязкостью, что обеспечивает исключение растрескивания тонкостенных изделий сложной конфигурации в процессе их изготовления из композиции по изобретению. Это достигается тем, что композиция содержит новолачную фенолформальдегидную смолу, модифицированную талловым маслом, уротропин, смазку, жженую магнезию, графит, древесную муку и термопласт при следующем соотношении компонентов, мас.%: новолачная фенолформальдегидная смола, модифицированная талловым маслом 42,8-43,4; уротропин 6,5-6,8; смазка 0,7-0,9; жженая магнезия 0,8-1,0; графит 9,1--20,0; древесная мука 26,9-88,1; термопласт 1,0-2,1. 3 табл.

Изобретение относится к композиционным материалам, в частности к антифрикционным композициям на основе фенольных смол и наполнителей, пригодных для изготовления золотниковых пар газовых счетчиков.

Золотник - это подвижный элемент системы управления процессом учета расхода газа, представляющий собой тонкостенное изделие сложной конфигурации (сочетание различных геометрических форм, наличие отверстий), при этом остальные параметры изделия значительно превосходят толщину изделия. При изготовлении такого изделия происходит неравномерное распределение внутренних напряжений, возникающих в процессе отверждения материала (особенно на краях отверстий, в местах соединения различных геометрических форм), что ведет к растрескиванию изделий. В связи с этим материал для золотниковых пар для газовых счетчиков должен наряду с хорошими антифрикционными свойствами обладать высокими механическими свойствами, в частности ударной вязкостью.

Известно использование в отечественной промышленности при изготовлении газовых счетчиков, разработанных ПО "Сигнал" (г. Энгельск Саратовской обл.) для золотниковой пары полиамида марки ПА 610-Л-Г5 (ТУ 6-06-134-90).

Недостатком известного материала является сложность его переработки в тонкостенные изделия сложной конфигурации, какими являются изделия золотниковой пары, и высокая трудоемкость при притирке изделий.

Известная полимерная композиция для антифрикционного материала, содержащая свинец, стеарат цинка, тонкоизмельченный тальк, порошкообразный графит и связующее, состоящиее из новолачной фенолоформальдегидной смолы, уротропина, стеарина и гидроокиси кальция (Заявка ФРГ 2239836, кл. C 08 G, 16с, опубл. 21.02.74.).

Недостатком известной композиции являются невысокие прочностные свойства, например ударная вязкость составляет только 2 - 3 кДж/м². При использовании композиции по назначению в производстве подшипников - монолитных изделий простой формы (шар, цилиндр и т.п.) этот недостаток компенсируется однородностью и большой толщиной изделий.

Однако этот недостаток препятствует использованию известной композиции в производстве антифрикционных тонкостенных изделий сложной конфигурации из-за растрескивания их в процессе изготовления.

Известна полимерная композиция для антифрикционного материала, содержащая новолачную фенолоформальдегидную смолу, смазку, окись магния и комплексный наполнитель, состоящий из 78% твердого нефтяного кокса, 10% графита, 8% микроасбеста (размер частиц менее 0,7 мм) и 4% MoS₂ (авт.св. ЧССР N 218705, кл. C 08 L 61/10, опубл. 1.06.85г.).

Материал имеет невысокую механическую прочность: ударная вязкость порядка 2 - 3 кДж/м² и, следовательно, склонность к растрескиванию тонкостенных изделий сложной конфигурации как в процессе их изготовления, так и при эксплуатации. Кроме того, недостатком известной композиции является использование в ней канцерогенного вещества - асбеста.

Наиболее близкой по технической сущности является полимерная композиции, содержащая новолачную фенолоформальдегидную смолу, уротропин, графит, древесную муку, неорганический наполнитель (например, CaCO₃, тальк, кальцинированный гипс), термопласт (ПЭ, ПА и ПТФЭ) и другие целевые добавки. (Япон. заявка N 56-95946, кл.C 08 L 61/06, C 08 K 3/00, опубл. 03.08.81 г.).

Недостатками известного материала также являются невысокая ударная вязкость (2,0 - 2,5 кгс/см²) и, как следствие, склонность к растрескиванию тонкостенных изделий сложной конфигурации. Так, при изготовлении из него деталей золотниковой пары для газовых счетчиков процент брака по растрескиванию доходит до 10%.

Кроме того, материал имеет недостаточную стабильность геометрических размеров в процессе эксплуатации в условиях рабочей среды: неплоскостность известного материала составляет 6 - 8 мкм после 200000 ч работы на испытательном стенде, в то время как неплоскостность материала золотниковой пары не должна превышать 4 мкм. Высокая степень неплоскостности известного материала приводит к более ранней утрате равномерного и плотного прилегания материала деталей золотниковой пары (золотника и золотниковой решетки) между собой, к увеличению допустимой погрешности показаний газового счетчика и, следовательно, к сокращению сроков работы золотниковой пары.

Технической задачей изобретения являются снижение степени неплоскостности готового материала, повышение прочностных свойств материала и исключение растрескивания изделий в процессе изготовления.

Данная задача решается тем, что исходная композиция для антифрикационного материала, содержащая фенолоформальдегидное связующее, уротропин, графит и древесную муку, в качестве фенолоформальдегидного связующего содержит новолачную фенолоформальдегидную смолу, модифицированную талловым маслом, марки СТ 2156, и дополнительно - поливинилхлорид или капролактам, стеарин и жженую магнезию при следующем соотношении компонентов, мас.%: Новолачная фенолоформальдегидная смола, модифицированная талловым маслом, марки СТ 2126 - 42,8 - 43,4 Уротропин - 6,5 - 6,8 Графит - 9,1 - 20,0 Стеарин - 0,7 - 0,9 Поливинилхлорид или капролактам - 1,0 - 2,1 Жженая магнезия - 0,8 - 1 ,0 Древесная мука - 26,9 - 38,1 Смола марки СТ 2126 представляет собой продукт взаимодействия алкилированного талловым маслом фенола с формальдегидом в присутствии катализатора - щавелевой кислоты. Использование смолы СТ 2126 в сочетании с поливинилхлоридом или капролактамом в заявленных количествах обеспечивает снижение внутренних напряжений, возникающих в материале при его переработке, и, как следствие, исключает растрескивание изделий и снижает степень неплоскостности материала в изделии.

Смола предназначена для использования в процессе изготовления плакированного песка для литейной промышленности, выпускается по ТУ 6-07-460-93 и соответствует требованиям, приведенным в табл. А.

Пример 1. В смеситель при работающей мешалке загружают компоненты композиции по одной из рецептур, приведенной в табл. 1. Композицию перемещают до однородной массы в течение 30 - 40 мин. Полученную смесь вальцуют на вальцах при температуре рабочего валка 70 - 90^oС и холостого - 110 - 130^oС. Отвальцованный материал дробят и измельчают.

Характеристика готового антифрикционного материала приведена в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно, что предложенная композиция имеет ударную вязкость в 1,6 - 3,2 раза выше, чем композиция по прототипу. Это обеспечивает исключение растрескивания тонкостенных изделий сложной конфигурации в процессе их изготовления путем прессования или литья под давлением.

Предложенная композиция также имеет степень неплоскостности 2,0 - 2,5 мкм, т.е. в 2,4 - 4 раза ниже, чем у прототипа.

Формула изобретения

Полимерная композиция для антифрикционного материала, содержащая фенолоформальдегидное связующее, уротропин, графит и древесную муку, отличающаяся тем, что в качестве фенолоформальдегидного связующего она содержит новолачную фенолоформальдегидную смолу, модифицированную талловым маслом, марки СТ 2126 и дополнительно - поливинилхлорид или капролактам, стеарин и жженую магнезию при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Новолачная фенолоформальдегидная смола, модифицированная талловым маслом, марки СТ 2126 - 42,8 - 43,4
Уротропин - 6,5 - 6,8
Графит - 9,1 - 20,0
Стеарин - 0,7 - 0,9
Поливинилхлорид или капролактам - 1,0 - 2,1
Жженая магнезия - 0,8 - 1,0
Древесная мука - 26,9 - 38,1

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3