Слоистый уплотнительный материал и прокладка из него

 

Изобретение относится к плоским слоистым уплотнительным материалам и различным прокладкам из них. Слоистый уплотнительный материал включает несколько плоских композиционных слоев с матрицей из вулканизата каучука, при этом эластичность материала различная. Технический результат - повышение уплотнительной способности материала за счет увеличения возможности приспособления прокладки к уплотнительным поверхностям и уменьшения внутренней проницаемости 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.)

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, c. 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 к поверхностям фланцев, а также достаточно высокая внутренняя проницаемость материала, обуславливающая 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 прокладки к поверхностям фланцев, а также достаточно высокая внутренняя проницаемость материала, обуславливающая снижение герметизации фланцев прокладкой.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое 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 частицы (волокна) наполнителей, все слои или некоторые из слоев материала выполнены с разной эластичностью.

Существенные признаки заявляемого изобретения “все слои или некоторые из слоев материала выполнены с разной эластичностью” 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 слои материала выполнены с разной эластичностью. Эластичность слоев может изменяться по толщине материала, например, каждый последующий слой может быть более эластичным, чем предыдущий, и наоборот. Возможны и другие сочетания слоев по эластичности, например, эластичность внешних слоев может быть выше, чем центральных и т.д. Возможно, что некоторые из слоев материала имеют одинаковую эластичность, а другие слои - другую эластичность и др.

Изготавливаться заявляемый материал может известными методами, например, по паронитовой технологии с подбором режимов вальцевания или 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 заявляемого 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) ~ 28

Добавки (поливиниловый спирт, технический углерод

и др.) ~ 1

Материал изготавливается на паронитовых вальцах по паронитовой технологии, при этом режим вальцевания подбирается таким образом, чтобы благодаря низкой теплопроводности материала, термовоздействие на каждый последующий слой было меньше, чем на предыдущий.

Изготовление слоистого материала из слоев с разной эластичностью позволяет при сохранении механической прочности материала улучшить уплотняющие свойства за счет лучшего приспособления прокладки к поверхностям фланцев в результате преимущественной деформации более эластичных слоев при сохранении структуры менее эластичных 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 более эластичных 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 материала, в том числе и поверхностных (уплотняющих) слоев, материал обладает повышенной ползучестью и т.п., то есть ухудшается уплотнительная способность материала.

Формула изобретения

Слоистый уплотнительный материал и прокладка из него, содержащие несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей, отличающийся тем, что все слои или некоторые из слоев материала выполнены с разной эластичностью.