Уплотнительный прокладочный материал (варианты)

(56) RU-U1-103854 ДОЛМАТОВ В.Ю.,Композиционные материалы на основе эластичных и полимерных матриц, наполненных наноалмазами детонационного синтеза, Журнал "Российские нанотехнологии", том 2, номер 7-8 (август 2007), аннотация [найдено 12.03.2012], Найдено из Интернет: URL:http:www.nanoru.ru/article.asp Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве герметизирующих уплотнений для двигателей транспортных средств. Согласно варианту 1 уплотнительный прокладочный материал содержит металлический перфорированный сердечник с заусенцами, пластины из мягкого материала и композиционное тонкопленочное покрытие,нанесенное на пластины. Согласно варианту 2 уплотнительный прокладочный материал содержит пластины с заусенцами металлического перфорированного каркаса и металлический перфорированный сердечник с заусенцами, размещенные между ними пластины из мягкого материала и композиционное тонкопленочное покрытие, нанесенное на пластины металлического перфорированного каркаса. Согласно варианту 3 уплотнительный прокладочный материал содержит металлический сердечник, пластину из мягкого герметизирующего материала и композиционное тонкопленочное покрытие, нанесенное на металлический сердечник с одной стороны и на пластину из мягкого герметизирующего материала с другой стороны. Согласно варианту 4 уплотнительный прокладочный материал содержит металлический сердечник, пластины из мягкого герметизирующего материала и композиционное тонкопленочное покрытие, нанесенное на пластины из мягкого герметизирующего материала. Композиционное тонкопленочное покрытие выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта,содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 017022 Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве герметизирующих уплотнений для двигателей транспортных средств. Известен способ получения металлоалмазных химических покрытий [1]. Способ заключается в приготовлении раствора последовательным растворением компонентов, подготовке поверхностей путем химической или электрохимической обработки, химическом нанесении покрытия из раствора, промывке холодной и горячей водой, сушке. В раствор для химического нанесения покрытий вводят наноалмазы с размером алмазных агрегатов в диапазоне 0,004-0,1 мкм в количестве 2-20 г/л. Наноалмаз вводят в раствор в виде гидрозоля, или порошка, или суспензии. Известен нанокомпозиционный материал [2]. Нанокомпозиционный материал на основе волокнистых материалов получают пропиткой армирующих волокон связующим, содержащим наномодификатор. В качестве наномодификатора используют очищенные наноалмазы или наноалмазную шихту, полученные путем взрывного разложения взрывчатых веществ, которые вводятся в связующее на основе термореактивной смолы, выбранной из группы, состоящей из эпоксидной, полиэфирной, полиуретановой или термопластичной смолы, выбранной из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, полиамида. Содержание наномодификатора в связующем составляет 0,1-0,25% от очищенных наноалмазов. Предложен уплотнительный прокладочный материал (прототип) [3]. Материал содержит две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала. Поверхности металлического перфорированного каркаса и металлического перфорированного сердечника, контактирующие с пластинами из мягкого материала, дополнительно содержат тонкопленочное покрытие на основе клеящей композиции толщиной порядка 0,01-0,05 мм. Клеящая композиция выполнена на основе вибростойкого и ударопрочного эпоксидного клея, например "Эпокси-Эксклюзив", с толщиной пленки порядка 0,05 мм, на основе медного антипригарного клея с толщиной пленки порядка 0,03 мм, на основе однокомпонентного маслобензостойкого автомобильного герметика с толщиной пленки порядка 0,05 мм. Пластины из мягкого материала выполнены из асбестовой бумаги, или прорезиненного асбестового полотна, или терморасширенного графита. Недостатками аналогов и прототипа являются недостаточная механическая прочность материала, а также недостаточная химическая стойкость к средам, в которых прокладочный материал используется, а именно к маслам, топливу и продуктам горения. Целью изобретения является повышение прочности и стойкости к механическим нагрузкам, а также повышение стойкости к агрессивным средам, таким как масла, топливо и продукты горения. Вариант 1. Цель достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, содержащем две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и композиционное тонкопленочное покрытие, согласно изобретению композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на внешние поверхности пластин из мягкого материала и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вариант 2. Цель достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, содержащем две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала, и композиционное тонкопленочное покрытие, согласно изобретению композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на внешние поверхности металлического перфорированного каркаса и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вариант 3. Цель достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, содержащем металлический сердечник с пластиной из мягкого герметизирующего материала и композиционное тонкопленочное покрытие, согласно изобретению композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на металлический сердечник с одной стороны и на пластину из мягкого герметизирующего материала с другой стороны и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномоди-1 017022 фикатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вариант 4. Цель достигается тем, что в уплотнительном прокладочном материале, содержащем металлический сердечник с пластинами из мягкого герметизирующего материала с обеих сторон и композиционное тонкопленочное покрытие, согласно изобретению композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на пластины из мягкого герметизирующего материала и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала (вариант 1). На фиг. 2 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала (вариант 2). На фиг. 3 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала (вариант 3). На фиг. 4 представлен поперечный разрез уплотнительного прокладочного материала (вариант 4). Вариант 1. Уплотнительный прокладочный материал содержит металлический перфорированный сердечник 1 с заусенцами 2, пластины 3 из мягкого материала и композиционное тонкопленочное покрытие 4, нанесенное на пластины 3. Уплотнительный прокладочный материал по варианту 1 изготавливают следующим образом. Перфорированный металлический сердечник 1 обкладывают с двух сторон эластичными мягкими пластинами 3 уплотнительного материала. В качестве эластичного уплотнительного материала используют асбестовую бумагу, или прорезиненное асбестовое полотно, или терморасширенный графит. Пластины 3 мягкого материала выполняют толщиной от 0,5 до 4 мм. Полученный таким образом "сэндвич" подвергают затем сжатию между плоскими плитами (на чертеже не показано), в результате чего обеспечивается внедрение и загиб заусенцев 2 в пластинах 3. Необходимая длина заусенцев 2 для обеспечения загиба и надежного скрепления достигается заданием формы зуба штампа (на чертеже не показано) для пробивки перфораций в металлическом сердечнике 1 и определяется из соотношения b=2htg(оп/2), где b - толщина зуба штампа; h - ход штампа; оп - оптимальный угол заострения зуба штампа. Затем на пластины из мягкого герметизирующего материала наносят композиционное тонкопленочное покрытие на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Размер зерен ультрадисперсных алмазов выбирают в диапазоне 4-6 нм. Вариант 2. Уплотнительный прокладочный материал содержит пластины 1 с заусенцами 2 металлического перфорированного каркаса и металлический перфорированный сердечник 3 с заусенцами 4, размещенные между ними пластины 5 из мягкого материала и композиционное тонкопленочное покрытие 6, нанесенное на пластины 1 металлического перфорированного каркаса. Уплотнительный прокладочный материал по варианту 2 изготавливают следующим образом. Перфорированный металлический сердечник 3 с двух сторон обкладывают эластичными мягкими пластинами 5 уплотнительного материала. В качестве эластичного уплотнительного материала используют асбестовую бумагу, или прорезиненное асбестовое полотно, или терморасширенный графит. Пластины 5 мягкого материала выполняют толщиной от 0,5 до 4 мм. Пластинами 1 металлического перфорированного каркаса обкладывают с двух сторон эластичные мягкие пластины 5, при этом заусенцы 4 погружают в тело эластичных мягких пластин 5. Полученный таким образом "сэндвич" подвергают затем сжатию между плоскими плитами (на чертеже не показано), в результате чего обеспечивается внедрение и загиб заусенцев 2 на пластинах 1 металлического перфорированного каркаса, заусенцев 4 на сердечнике 3 и скрепление пластин 5 обкладочного уплотнительного материала с металлическим каркасом пластин 1 и металлическим сердечником 3. Необходимая длина заусенцев 2 и 4 для обеспечения загиба и надежного скрепления достигается заданием формы зуба штампа (на чертеже не показано) для пробивки перфораций в металлическом сердечнике 4 и пластинах 2, 3 каркаса и определяется из соотношенияb=2htg(оп/2), где b - толщина зуба штампа; h - ход штампа; оп - оптимальный угол заострения зуба-2 017022 штампа. Затем на пластины 1 металлического перфорированного каркаса наносят композиционное тонкопленочное покрытие на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Размер зерен ультрадисперсных алмазов выбирают в диапазоне 4-6 нм. Вариант 3. Уплотнительный прокладочный материал содержит металлический сердечник 1, пластину 2 из мягкого герметизирующего материала и композиционное тонкопленочное покрытие 3, нанесенное на металлический сердечник 1 с одной стороны и на пластину 2 из мягкого герметизирующего материала с другой стороны. Уплотнительный прокладочный материал по варианту 3 изготавливают следующим образом. Металлический каркас из нержавеющей стали обезжиривают соляной кислотой. Затем металлический каркас 1 помещают на движущееся полотно в литьевую машину. Под давлением жидкий герметик подают в дозирующее устройство литьевой машины, где его путем свободного литья распределяют на движущийся с постоянной скоростью металлический каркас 1. Скорость движения полотна литьевой машины, на которое помещают металлический каркас, выбирают от 0,9 до 1,1 м/с. Толщина полученной пластины 2 герметизирующего материала составляет 0,01-0,2 мм. Далее металлический каркас с нанесенным герметизирующим слоем помещают на движущуюся ленту печи для отвердевания. Отвердевание герметизирующего слоя в печи происходит путем его нагрева при трех последовательных температурных режимах: при температуре 50-80 С, затем 80-130 С и затем 130-180 С за время 3,5-4,5 мин. В качестве герметика используют, например, силиконовую резину ряда Эластосил производства компании Вакер, Германия. Затем на металлический сердечник 1 и пластину 2 из мягкого герметизирующего материала наносят композиционное тонкопленочное покрытие на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Размер зерен ультрадисперсных алмазов выбирают в диапазоне 4-6 нм. Вариант 4. Уплотнительный прокладочный материал содержит металлический сердечник 1, пластины 2 из мягкого герметизирующего материала и композиционное тонкопленочное покрытие 3, нанесенное на пластины 2 из мягкого герметизирующего материала. Уплотнительный прокладочный материал по варианту 4 изготавливают следующим образом. Металлический каркас 1 из нержавеющей стали обезжиривают соляной кислотой. Затем металлический каркас 1 помещают на движущееся полотно в литьевую машину. Под давлением жидкий герметик подают в дозирующее устройство литьевой машины, где его путем свободного литья распределяют на движущийся с постоянной скоростью металлический каркас 1. Скорость движения полотна литьевой машины, на которое помещают металлический каркас, выбирают от 0,9 до 1,1 м/с. Толщина полученной пластины 2 герметизирующего материала составляет 0,01-0,2 мм. Далее металлический каркас с нанесенным герметизирующим слоем помещают на движущуюся ленту печи для отвердевания. Отвердевание герметизирующего слоя в печи происходит путем его нагрева при трех последовательных температурных режимах: при температуре 50-80 С, затем 80-130 С и затем 130-180 С за время 3,5-4,5 мин. Нанесение и затвердение герметика повторяют на второй стороне металлического сердечника 1. В качестве герметика используют, например, силиконовую резину ряда Эластосил производства компании Вакер, Германия. Затем на пластины 2 из мягкого герметизирующего материала наносят композиционное тонкопленочное покрытие на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Размер зерен ультрадисперсных алмазов выбирают в диапазоне 4-6 нм. Примеры изготовления уплотнительного прокладочного материала с различным составом тонкопленочного покрытия приведены в табл. 1. В машиностроении повышение качества выпускаемой продукции связано прежде всего с необходимостью увеличения ресурса работы быстроизнашивающихся деталей. Одним из наиболее перспективных путей повышения работоспособности и долговечности деталей является поверхностное упрочнение нанесением защитных покрытий на детали, работающие в условиях повышенного трения и износа. В табл. 2 приведены технические характеристики уплотнительного прокладочного материала с композиционным тонкопленочным покрытием, содержащим наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов. Таблица 2 Уплотнительный прокладочный материал с нанесенным композиционным тонкопленочным покрытием обладает высокой механической прочностью и стойкостью к воздействию агрессивных средств. Благодаря размерам ультрадисперсных алмазов в диапазоне 4-6 нм они легко проникают в поры прокладочного материала, тем самым улучшая физико-химические характеристики прокладки в целом, а именно увеличивают прочность прокладки и стойкость к агрессивным средам. Поливиниловый спирт устойчив в большинстве органических растворителей, нефтепродуктов, кислот и щелочей. Источники информации. 1. Способ получения металлоалмазных химических покрытий, RU 2375494, 10.02.2009. 2. Нанокомпозитный материал, RU 2404201, 20.11.2010. 3. Уплотнительный прокладочный материал, RU 103854 U1, 11.08.2010 (прототип). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Уплотнительный прокладочный материал, содержащий две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и композиционное тонкопленочное покрытие, отличающийся тем,что композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на внешние поверхности пластин из мягкого материала и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2. Уплотнительный прокладочный материал, содержащий две пластины из мягкого материала, размещенный между ними армирующий металлический перфорированный сердечник с двусторонним расположением заусенцев перфораций и металлический перфорированный каркас с односторонним взаимно противоположным расположением заусенцев перфораций, смонтированный на наружных поверхностях пластин из мягкого материала, и композиционное тонкопленочное покрытие, отличающийся тем, что композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на внешние поверхности металлического перфорированного каркаса и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 3. Уплотнительный прокладочный материал, содержащий металлический сердечник с пластиной из мягкого герметизирующего материала и композиционное тонкопленочное покрытие, отличающийся тем,что композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на металлический сердечник с одной стороны и на пластину из мягкого герметизирующего материала с другой стороны и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 4. Уплотнительный прокладочный материал, содержащий металлический сердечник с пластинами из мягкого герметизирующего материала с обеих сторон и композиционное тонкопленочное покрытие,отличающийся тем, что композиционное тонкопленочное покрытие нанесено на пластины из мягкого герметизирующего материала и выполнено на основе водного раствора поливинилового спирта, содержащего наномодификатор в виде ультрадисперсных алмазов с размером алмазных агрегатов 4-6 нм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: