CN1676315A - 一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺 - Google Patents

一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明为一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺，该轮衬由两层结构复合而成，内层为橡胶减震层，外层为碳纤维增强尼龙复合材料耐磨层。本发明利用外部碳纤维增强尼龙复合材料的高耐磨特性和自润滑性，大幅度提高了轮衬的使用寿命，同时利用内层橡胶的减震特性，实现了运行过程中使用本轮衬托轮的平稳性。本发明具有耐温、耐腐蚀、抗磨损等优良特性，可广泛用作煤矿井下载人索道及高山索道的托轮轮衬。

Description

一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺
(一)技术领域
本发明属于架空索道及输运拖辊技术领域，特别适合用作架空索道托轮的轮衬。
(二)技术背景
架空索道广泛应用于风景游览，物料输送，煤矿井下工人运送，娱乐等多个领域，架空索道的托轮是保证索道安全运行的关键部件之一。由于托轮应用的工矿比较恶劣，有的是露天使用，常年经受风吹雨林，有的应用于煤矿环境，常年处于粉尘环境之下，因而该托轮既要求具有高的耐磨损性能，又要求高的耐腐蚀性能，同时还要求减震性能好，有利于运行平稳和减少对相关设备部件的震动冲击，还要求不要磨坏缆索。
目前，用作托轮轮衬的材料主要有两种，一种是橡胶，一种是聚氨酯。现场应用表明，这两种轮衬减震性能优良，对缆索的损伤也较小，但本身耐磨性不太理想，寿命较短。
(三)发明内容
针对目前各类托轮轮衬的不足，本发明开发了一种新型高性能碳纤维复合材料轮衬。
高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合轮衬及其制造工艺，其特征在于该轮衬由两层结构复合而成，内层是橡胶材料，起减震作用，外层是碳纤维增强尼龙材料，起耐磨作用，内外两层采用模压整体成型。本发明的这种结构形式，既满足了橡胶轮衬或聚氨酯轮衬减震性能好的优点，又充分利用了碳纤维增强尼龙的自润滑特性。其制造工艺如下：
(1)利用双螺杆挤出机加工碳纤维增强尼龙颗粒料。
(2)利用注塑成型工艺加工本发明的外部耐磨层外衬
(3)利用模压成型工艺将内层橡胶减震层与外部碳纤维增强尼龙耐磨层复合在一起。
本发明的高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合轮衬及其制造工艺，其特征在于它的内层衬里橡胶为天然橡胶或合成橡胶，结构为具有间隔凹槽和凸棱的圆形筒体。
本发明的高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合轮衬及其制造工艺，其特征在所述外层为碳纤维增强尼龙材料，其配比为：碳纤维5％～40％，尼龙95％～60％，其内侧带有与橡胶内层衬里相对应的凸棱和凹槽，外侧为圆弧槽。碳纤维增强尼龙材料中碳纤维的比例对轮衬的耐磨性能影响很大。碳纤维含量增加，轮衬的刚性增大，耐磨性提高，但注塑成型时要求注塑温度相应提高，同时成本增加。
本发明的高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合轮衬及其制造工艺，在进行模压加工成型时，以注塑成型好的外衬为模，用未经硫化的橡胶填充内层，利用热压机的上下加热模板一边加压，一边加热，完成对橡胶的硫化和轮衬的整体成型。根据所选用橡胶种类及硫化体系不同，硫化温度一般为120℃～160℃，保温时间一般为30分钟～60分钟。
(四)附图说明
图1为本发明结构图，图2为图1的剖面左视图。
图中：1为碳纤维增强尼龙外衬，2为橡胶内衬。
(五)具体实施方式
实施例1：
以T700-12K碳纤维为增强材料，用尼龙66为基体材料，采用双螺杆挤出机加工制造碳纤维含量为10％的碳纤维增强尼龙66粒料，利用注塑成型工艺加工新型高性能碳纤维复合材料轮衬外衬，外径尺寸240mm，内径尺寸190mm，厚度60mm。
将加工好的外衬固定在热压模具的下模板上，在外衬内腔内填充未经硫化的丁腈橡胶，在200吨热压机上模板及其加热系统加压并保持30分钟，温度150℃，然后泄压取出，制成带有内衬的新型轮衬毛坯。
利用车床将轮衬毛坯加工到精确尺寸，制得本发明轮衬。
新型轮衬耐磨性能大幅度提高，在保持原有减震特性基础上，与聚氨酯轮衬相比，比原来聚氨酯轮衬寿命提高2倍以上。
实施例2：
按照实施例1的加工工艺所述，碳纤维含量为25％，在200吨热压机上加压并保持40分钟，温度150℃，然后泄压取出，制成外径尺寸180mm，内径尺寸130mm，厚度90mm的新型轮衬。
新型轮衬在保持原有减震特性基础上，与纯丁腈橡胶轮衬相比，比原来丁腈橡胶轮衬寿命提高3倍以上。
实施例3：
按照实施例1的加工工艺所述，碳纤维含量为35％，在200吨热压机上加压并保持50分钟，温度155℃，然后泄压取出，制成外径尺寸280mm，内径尺寸200mm，厚度120mm的新型轮衬。
新型轮衬在保持原有减震特性基础上，与纯天然橡胶轮衬相比，比原来天然橡胶轮衬寿命提高5倍以上。

Claims (4)

1、一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺，其特征在于该轮衬由两层结构复合而成，内层是橡胶材料，起减震作用，外层是碳纤维增强尼龙材料，起耐磨作用，内外两层采用模压整体成型。其制造工艺如下：
(1)利用双螺杆挤出机加工碳纤维增强尼龙颗粒料；
(2)以碳纤维增强尼龙颗粒料为原料，利用注塑成型工艺加工外部耐磨层外衬；
(3)利用模压成型工艺将内层橡胶减震层与外部碳纤维增强尼龙耐磨层复合在一起。
2、根据权利要求书1所述的一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺，其特征在于所述内层衬里橡胶为天然橡胶或合成橡胶，结构为具有间隔凹槽和凸棱的圆形筒体。
3、根据权利要求书1所述的一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺，其特征在所述外层为碳纤维增强尼龙材料，其配比为：碳纤维5％～40％，尼龙95％～60％，其内侧带有与橡胶内层衬里相对应的凸棱和凹槽，外侧为圆弧槽。
4、根据权利要求书1所述的一种高耐磨性碳纤维增强尼龙与橡胶复合的轮衬及其制造工艺，其特征表现为进行模压加工成型时，以注塑成型好的外衬为模，用未经硫化的橡胶填充内层，利用热压机的上下加热模板一边加压，一边加热，完成对橡胶的硫化和轮衬的整体成型。
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Assignee: Shandong Weiji Carbon-Tech Co., Ltd.

Assignor: Shandong University

Contract record no.: 2010370000422

Denomination of invention: High wear-resistance carbon fiber reinforced nylon and rubber combined wheel liner and its manufacturing process

Granted publication date: 20071226

License type: Exclusive License

Open date: 20051005

Record date: 20100803

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071226

Termination date: 20100418