CS231835B1 - Plastový komposit pro sníženi vlivu vibračního opotřebení strojních součástí - Google Patents

Abstract

Vynález se týká plastového kompozitu pro snížení vlivu vibračního opotřebení strojních součástí, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 47,0 % hmot. až 98,79 % hmot. základní plastové složky, 1.0 % hmot. až 44,0 % hmot. uhličitanů kovu alkalických zemin nebo kysličníků kovů alkalických zemin nebo hydrátů alkalických zemin a jejich směsí, 0,1 % hmot. až 3,0 % hmot. soli alkalických karboxylových kyselin o počtu atomů uhlíku v řetězci C,k až C2n s alkalickými kovy nebo s kovy alkalických zemin, 0,01 % hmot. až 1,0 % hmot. kondenzačních produktů trietanolaminu a alifatických karboxylových kyselin o počtu atomů uhlíku v řetězci C»5 až C2a a 0,1 % hmot. až 5,0% hmot. alkanicko cyklanického oleje o teplotě varu nad 280 °C.

Description

Vynález se týká plastového kompozitu pro sníženi vlivu vibračního opotřebeni strojních součásti.

Jak známo, snižuje se tření pohybujících se strojních součástí velmi často použitím tekutého polotuhého maziva. To však není vidy možné a výhodná, proto se používá polymerů bu3 ve formě vložek mezi kovové strojní součásti nebo ve formě přímá náhražky jedné z kovových součástí, které zabraňují dotyku nerovností kovových povrchů a snižuji třeni mezi plochami. Nevýhodou těchto polymerů je, že mohou být vytlačeny ze styčné plochy při vysokém tlakovém namáhání. Nejčestěji se používají polyamidy a polytetrafluoretylen. Polyamidy mají poměrně dobré mechanické vlastnosti ve srovnání s jinými polymery, výroba je jednoduchá a koeficienty jsou poměrně nízké při širokém teplotním a tlakovém rozmezí. Nohou se používat jak tuhé vložky nebo jako obal kovových součástí.

Do polymerů se přidávají různé přísady, které mají za účel ovlivnit smykové vlastnosti. Např. přídavkem molybdendisulfitu se snižuje koeficient tření a zvyšuje se pevnost v tahu, zejména u tenkých polymerových povlaků. Přidáváním grafitu nebo kovového prášku, např. do polytetrafluoretylenu se sice výrazně zvýší tepelná vodivost materiálu, materiál je chemicky inertní, ovšem jeho nízká mechanická pevnost a sklon k unikání při větším zatížení způsobuje, že je možno jej použít jen jako tenký obal ve spojení s kovovou vložkou.

I přes použití polymerů dochází po určité době k poškozování kovových povrchů strojních součástí. Kovové povrchy vykazují středovou zjevně nepoškozenou oblast a vnějěí poškozený prstenec. Teto poškozená plocha je důlkovitá a svým vzhledem odpovídá poškození způsobenému třením kovu o kov. Opotřebovaná drt vždy obsahuje malé částečky kysličníku železitého. Je tedy z toho zřejmé, že plasty i v případě jejich plnění známými plnivy nejsou schopny účinně zabránit vzniku vibračního korozního opotřebení, tj. u oceli zejména tvorbě řady kysličníků.

Cílem vynálezu je odstranit tyto potíže.

Úkolem vynálezu je vytvořit plast, který by účinně omezil vznik vibračního korozního opotřebení a nevyžadoval během provozu žádných úprav, např. mazání.

Úkol je vyřešen plastovým kompozitem pro snížení vlivu vibračního opotřebení strojních součástí, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 47,0 % hmot. až 98,79 0 hmot. základní plastové složky, 1,0 % hmot. až 44,0 % hmot. uhličitanů kovů .alkalických zemin nebo kysličníků kovů alkalických zemin nebo hydrátů kysličníků kovů alkalických zemin a jejich směsí, 0,1 % hmot. až 3,0 % hmot. solí alifatických karboxylových kyselin o počtu atomů uhlíku v řetězci Cjj až C₂q s alkalickými kovy nebo s kovy alkalických zemin, 0,01 % hmot. až 1,0 % hmot. kondenzačních produktů trietanolaminu a alifatických karboxylových kyselin o počtu atomů uhlíku v řetězci až Cg₀ a 0,1 % hmot. až 5,0 % hmot. alkanicko-cyklanického oleje o teplotě varu nad 280 °C.

Vynález je dále ilustrován příkladnými složeními plastového kompozitu.

Příklad 1

34,0 % hmot. uhličitanu barnatého,

1,0 % hmot. solí alifatických karboxyl. kyselin s kovy alkalických zemin, např. stearát vápenatý,

1,0 % hmot. kondenzační produkt trietanolaminu a kyseliny olejové,

5,0 % hmot. alkanicko cyklanický olej o teplotě varu nad 280 °C, např. olej vaselinový bílý těžký, do 100 % hmot. lisovací fenolformaldehydové pryskyřice.

Tento plastový kompozit snižuje podstatně výskyt vibrační koroze, vykazuje zvýšenou kluznost a zlepšenou separovatelnost výrobků ve styku s formou.

t ř í k 1 a d 2

15,0 % hmot. uhličitanu vápenatého,

0,1 % hmot. soli alifatických karboxylových kyselin s alkalickými kovy, např. stearát sodný,

0,01 % hmot. kondenzační produkt trietanolaminu a kyseliny olejové,

1,5 % hmot. alkehicko-cyklanický olej o teplotě varu nad 280 °C, např. olej vaselinový medicinální, ďo 100 SB hmot. polyolefinu.

Tímto složením plastového kompozitu se kromě odstranění nebezpečí vzniku vibrační koroze dosahuje u výrobků vyšěího modulu pružnosti, snížení výrobní smrětivosti a odolnosti vůči vyšším zatížením.

Příklad 3

1,0 % hmot. uhličitanu barnatého,

3,0 % hmot. solí alifatických karboxylových kyselin s kovy alkalických zemin, např. palmiét vápenatý,

0,1 % hmot. kondenzační produkt trietanolaminu a kyseliny stearové, ’

0,1 % hmot. nízkoviskózní alkanicko-cyklanický olej o teplotě varu nad 280 °C, např.

olej vaselinový bílý, těžký, do 100 % hmot. polyamidu.

Kromě již v příkladu 2 uvedených vlastností se tímto složením navíc dosáhne nižší navlhavosti plastového kompozitu, větěí rozměrové stálosti výrobků a zvýšení třídy přesnosti vyráběného výlisku.

Příkladě

44,0 % hmot. uhličitanu vápenatého,

2,0 % hmot. solí alifatických karboxylových kyselin s kovy alkalických zemin, např. oleát vápenatý,

1,0 % hmot. kondenzační produkt trietanolaminu a kyseliny palmitové,

5,0 % hmot. alkanicko-cyklanický olej o teplotě varu nad 280 °C, např. olej vaselinový medicinální, do 100 $ hmot. licí epoxydové pryskyřice s katalyzátorem.

Plastový kompozit tohoto složení se vyznačuje opět snížením výskytu vibrační koroze, zvýšenou kluzností, snížením výrobní smrětivosti a reakčního tepla, zvýšením rázové houževnatosti.

Příklad 5

5,0 % hmot. směsi uhličitanu vápenatého a kysličníku vápenatého,

1,0 % hmot. solí alifatických karboxylových kyselin s kovy alkalických zemin, např. stearát vápenatý,

0,02 % hmot. kondenzační produkt trietanolaminu a kyseliny starové,

0,2 % hmot. alkanicko-cyklanický olej o teplotě varu nad 280 °C, např. olej vaselinový bílý, těžký, do 100 % hmot. polyetylénu.

23,835

Příklad 6

40,0 % hmot. směsi uhličitanu barnatého a hydratovaného kyseličníku vápenatého,

3,0 % hmot. soli alifatických karboxylových kyselin s kovy alkalických zemin, např.

stearát vápenatý,

0,5 % hmot. kondenzační produkt trietanolaminu a kyseliny stearové,

2,0 % hmot. elkanicko eyklanický olej o teplotě varu nad 280 °C, např. olej vaselinový, medicinální, do 100 % hmot. polyamidu.

Soli vyšších mastných kyselin s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin, např. stearát vápenatý a sodný, palmiát vápenatý, oleát vápenatý, jsou v podstatě mýdla uvedených kovů, která smícháním s olejem tvoří gelovitou strukturu vlastního tuku. Přísada těchto mýdel se ve vzniklém tuku projevuje lepšími kluznými vlastnostmi a pevněji lpícím mazacím filmem, který vykazuje vyěšl odolnost proti porušení.

Alkanicko-cyklanický olej, např. olej vaselinový medicinální a bílý, těžký je směs nasycených, uhlovodíků, jejíž teplota varu je vyšší než 280 °C. Je to bezbarvá až slabě nažloutlá olejovitá nízkoviskózní kapalina, která za běžných podmínek velmi dobře smáčí třecí mezipovrch. Nízká viskozita zaručuje jeho dobrou nasákavost do organických plnidel.

Uhličitany prvků alkalických zemin, např. uhličitan vápenatý nebo směsi těchto uhličitanů a kysličníků alkalických zemin, popř. jejich hydrátů, tvoří tuhý mazivový základ plastové směsi proto, že adsorbují ostatní kapalné a polotekuté složky v plastu obsažené. Krystalují vesměs v ěesterečné soustavě, což poskytuje dobré kluzné vlastnosti. Snášejí bez chemicko-fyzikálnlch změn vysoké teploty a dobře odolávají vysokým tlakům. Výhodou těchto látek je, že mají velmi čistá chemické složení a jsou přesně definované, čímž dávají záruku, že v plastu nemůže docházet k druhotným řetězovým degradačním reakcím, např. v důsledku přítomnosti nečistot, zejména těžkých kovů.

Další výhoda těchto plnidel spočívá v tom, že jejich velikost se pohybuje do 10 um, což zaručuje maximální homogenitu kopečného plastového produktu.

Kondenzační produkty trietanolaminu 8 alifatickými barboxylovými kyselinami o počtu _o atomů uhlíku v řetězci C,^ až C₂₀, např. kyselina olejová, palmitová, stearová mají funkci ^{0 0} inhibitoru koroze, zlepšují kluzné vlastnosti a přilnavost mazacího filmu na povrch kovu.

Uhličitany prvků alkalických zemin nebo směsi uhličitanů a kysličníků, obsažené v pl nivu ve větším množství, představují tuhou mazací složku, která v sobě fixuje další mazací složky, tj. soli alifatických karboxylových kyselin, alkanicko-cyklanické oleje a kondenzační produkt trietanolaminu a alifatické karboxylové kyseliny. Pomocí uhličitanů alkalických zemin se u těchto mazacích a inhibičně korozních (paeivačních) složek dosáhne jejich rovnoměrné rozmístění v celkové hmotě plastového kompozitu a to i tehdy, jsou-li tyto složky přidávány do plastového kompozitu v procentově malém množství. Jiný způsob rovnoměrného rozmístění solí alifatických karboxylových kyselin, alkanicko-cykleniekého oleje a kondenzačních produktů trietanolaminu a alifatické karboxylové kyseliny o počtu atomů uhlíku v řetězci až C₂q, které jsou složky kapalné nebo polotekuté, by vzhledem k podmínkám přípravy a zpracování plastového kompozitu bylo obtížné a co do kvality ne vždy stejně reprodukovatelné. Fixací těchto složek v uhličitanech alkalických zemin se rovněž vyloučí možnost vymačkávání celkového množství kapalných a polotekutých složek středními tlaky z plastového kompozitu.

Při vyšších tlacích a současně při tom vznikajících vyšších teplotách se tyto složky, jiapř. alkanicko-cyklanický olej uvolní zpočátku pouze v místech působení těchto vyšších 'tlaků či teplot. Tím vzniknou tzv. mazací ostrůvky a protože ostatní stykové plochy zůstávají ve své povrchové struktuře i tvaru beze změny, nemohou vytěsněné mazací polotekuté nebo kapalná složky unikati mimo mazací prostor. Při zvýšené spotřebě jednotlivých mazacích složek v mazacích ostrůvcích je tento vzniklý místní nedostatek vyrovnáván difúzí mazacích složek z ostatních míst plastového kompozitu, kde zůstaly zachovány. V případě, že by plastový kompozit obsahoval pouze soli alifatických karboxylových kyselin, alkanicko-eyklanická oleje či kondenzační produkty trietanolaminu s alifatickou karboxylovou kyselinou, došlo by při zvýšených provozních tlacích či teplotách k vytěsnění věech těchto mazivových složek, k jejich úniku a tím ke vzniku trvalého nedostatku. Proto obsahuje plastový kompozit též vetší množství uhličitanů kovů alkalických zemin, které kromě své funkce nosiče a distributora ostatních za nižších a středních tlaků či teplot působících mazivových složek, při značném zvýšení koeficientu tření soustavy (a tím i zvýšené teploty) v důsledku svých vlastností snižují tření, odstraňují možnost zadření a vzniku vibrační koroze. Skladbou jednotlivých složek plastového kompozitu zůstává zachován i při extrémních provozních podmínkách příznivý poměr statického a dynamického koeficientu tření. Plastový kompozit dle vynálezu mění výrazným způsobem opotřebení stýkajících se ocelových ploch, zejména při vibračním namáhání a to i při extrémních amplitudách a frekvencích.

Plastový kompozit a z něho vyrobená např. kluzná pouzdra je oproti materiálům mazaným klasickým způsobem výhodnější zejména v případech, kdy pracovní prostředí napadá (vyplavuje) mazivo, dále v prašných pracovních prostředích, nebol zde nedochází k ulpívání tuhých prachových částic na vazké složce maziva, což pak způsobuje nežádoucí otěr jednotlivých součástí. V případě výroby konstrukčních součástí přímo z plastového kompozitu podle vynálezu odpadá pravidelná kontrola domazávání součástí nebot mazání zde zajišlují přímo mazací složky plastového kompozitu, zejména pak ty složky, které se během provozu dostávají na povrch součástí a to po celou dobu životnosti konstrukčního uzlu.

Claims (1)

1. Plastový kompozit pro snížení vlivu vibračního opotřebení strojních součástí, vyznačující se tím, že obsahuje 47,0 % hmot. až 98,79 % hmot. základní plastové složky, 1,0 % hmot. až 44,0 % hmot. uhličitanů kovů alkalických zemin nebo kysličníků kovů alkalických zemin nebo hydrátů kysličníků kovů alkalických zemin a jejich směsí, 0,1 % hmot až 3,0 % hmot. solí alifatických karboxylových kyselin o počtu atomů uhlíku v řetězci C,g až C₂₀ s alkalickými kovy nebo s kovy alkalických zemin, 0,01 % hmot. až 1,0 % hmot. kondenzačních produk tů trietanolaminu a alifatických karboxylových kyselin o počtu atomů uhlíku v řetězci až C₂₀ a 0,1 % hmot. až 5,0 % hmot. alkanicko-cyklanického oleje o teplotě varu nad 280 ⁰C.