ОТВЕРЖДАЕМАЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СКОЛЬЗЯЩЕЕ СОПРЯЖЕНИЕ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО СОПРЯЖЕНИЯ
UV CURABLE POLYMER COMPOSITION, SLIDING COUPLING AND MANUFACTURING METHOD OF SLIDING COUPLING

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции для формирования самосмазывающейся прокладки скользящего сопряжения, такого как несмазываемый подшипник скольжения и призонный болт, к скользящему сопряжению, оснащенному самосмазывающейся прокладкой, и к способу изготовления скользящего сопряжения.
Уровень техники
[0002] Широкое применение нашел подшипник скольжения, в котором вал во вращательном движении или в поступательном перемещении поддерживается поверхностью скольжения. В частности, несмазываемый подшипник скольжения без использования смазочного масла для поверхности скольжения применяли в ситуациях, в которых необходимы низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, высокая грузоподъемность, высокая термостойкость, высокая маслостойкость, и тому подобные характеристики, таких как варианты применения на судне или корабле, и для использования в самолете.
[0003] В качестве несмазываемого подшипника скольжения Патентный Документ 1 представляет сферический подшипник для использования в высоконагруженных сопряжениях, включающий наружную обойму, имеющую вогнутую первую опорную поверхность, и внутреннюю обойму, имеющую выпуклую вторую опорную поверхность, подвижную с возможностью скольжения относительно первой опорной поверхности. В сферическом подшипнике одну из наружной обоймы и внутренней обоймы изготавливают из нитрида титана, сформированного на поверхности титанового сплава методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Опорная поверхность наружной обоймы включает самосмазывающуюся прокладку, выполненную из смолы. Самосмазывающаяся прокладка состоит из ткани, включающей волокна политетрафторэтилена (PTFE) и полиарамида. Ткань пропитана композицией на основе фенольной смолы.
[0004] Патентный Документ 2 раскрывает самосмазывающееся покрытие, состоящее из термореактивной акриловой композиции, в которой содержится пентаакрилат дипентаэритрита в количестве 20% по весу или более, и твердый смазочный материал, такой как политетрафторэтилен, содержится в количестве 10% по весу или более, относительно общего количества термореактивной акриловой композиции. К самосмазывающемуся покрытию могут быть добавлены 20% по весу или более диметакрилата триэтиленгликоля и 1% по весу или менее арамидной пульпы. Патентный Документ 2 также представляет втулочный подшипник, в котором в качестве прокладки используют самосмазывающееся покрытие на внутренней окружной поверхности наружной обоймы.
[0005] Патентный Документ 3, поданный заявителем настоящей заявки, раскрывает подшипник скольжения, пригодный для применения в самолетах и тому подобного. Подшипник скольжения включает самосмазывающуюся прокладку, сформированную на поверхности скольжения подшипника скольжения, и самосмазывающаяся прокладка составлена самосмазывающейся полимерной композицией, полученной смешением от 60% по весу до 80% по весу смолы на основе простого полиэфиркетона, от 10% по весу до 30% по весу PTFE, от 5% по весу до 15% по весу углеродного волокна, и 15% по весу или менее арамидного волокна. Совокупное количество углеродного волокна и арамидного волокна в самосмазывающейся полимерной композиции составляет от 10% по весу до 25% по весу. Поверхность металла, на которой формируют самосмазывающуюся прокладку, имеет поверхностную шероховатость Ra (среднее арифметическое отклонение профиля) 4,0 мкм или более, и Rmax (максимальная высота) 30,0 мкм или более.
Список цитированной литературы
Патентная литература
[0006] ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ 1: Японская выложенная патентная заявка № 2007-255712.
ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ 2: Патент Соединенных Штатов № 6180574.
ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ 3: Японская выложенная патентная заявка № 2011-247408.
[0007] Несмазываемые подшипники скольжения, представленные в Патентных Документах 1-3, применяются, будучи установленными на самолете и тому подобном, и тем самым требуется, чтобы они имели низкий коэффициент трения, высокую допустимую нагрузку, термостойкость, маслостойкость, и тому подобные характеристики. Кроме того, у производителей корпусов самолетов существует потребность в том, чтобы можно было выполнять пригонку посадки корректированием размера поверхности скольжения подшипника скольжения обработкой шлифованием или резанием на этапе сборки подшипника скольжения, такого как втулочный подшипник, вместо того, чтобы проводить корректирование размера вала.
[0008] Однако в случае волокнистой смазочной прокладки, описанной в Патентном Документе 1, выполнение корректирования размера обработкой шлифованием или резанием невозможно, поскольку, если ее подвергали такой позднейшей обработке, будут разрезаны волокна смазочной прокладки, и смазочная прокладка уже больше не будет действовать как прокладка.
[0009] Самосмазывающееся покрытие, описанное в Патентном Документе 2, основывается на термореактивной акриловой смоле, и тем самым требует времени для отверждения. Это создает такую проблему, что производительность его изготовления является низкой. Кроме того, если предпринимается попытка обрабатывать термореактивную акриловую смолу в ее неотвержденном состоянии, чтобы сэкономить время, неотвержденная смола растекается, и невозможно сохранить форму самосмазывающегося покрытия. Поэтому обращение с самосмазывающимся покрытием, основанным на термореактивной акриловой смоле, является затруднительным.
[0010] Самосмазывающаяся прокладка, описанная в Патентном Документе 3, основана на смоле из простого полиэфиркетона, которая представляет собой термопластичную смолу, и тем самым ее можно изготавливать методом инжекционного формования, достигая высокой производительности. Однако для улучшения характеристики адгезии прокладки к внутренней окружной поверхности наружной обоймы необходимо заблаговременно выполнять дробеструйную обработку внутренней окружной поверхности наружной обоймы для усиления ее поверхностной шероховатости. Кроме того, в случае, когда PTFE в качестве твердого смазочного материала смешивают с термопластичной смолой, такой как смола на основе простого полиэфиркетона, необходимо примешивать PTFE в количестве менее 30% по весу относительно общего количества термопластичной смолы. Причина этого состоит в следующем. Во время компаундирования смолы и инжекционного формования PTFE образует газообразные продукты разложения, поскольку он нагревается до температуры его плавления или более, будучи подвергнутым воздействию высокой температуры и высокого давления. Из соображений безопасности необходимо предотвращать образование таких газообразных продуктов разложения. Соответственно этому, количество добавляемого PTFE должно быть ограничено. С другой стороны, для улучшения смазочной характеристики прокладки желательно, чтобы количество добавляемого PTFE было увеличено.
[0011] Ввиду вышеизложенных обстоятельств существует потребность в полимерной композиции для самосмазывающейся прокладки, которая может обеспечивать достаточное количество добавляемого PTFE, которая является простой в обращении в ходе этапов изготовления, и не нуждается в обработке для придания шероховатости базовой поверхности.
Сущность изобретения
Техническая задача
[0012] Настоящее изобретение было задумано для разрешения вышеуказанных проблем. Цель настоящего изобретения состоит в создании полимерной композиции для формирования самосмазывающейся прокладки, имеющей низкий коэффициент трения, высокую износостойкость, высокую допустимую нагрузку, высокую термостойкость и высокую маслостойкость, а также пригодной для корректирования размера путем обработки шлифованием или резанием после отверждения смолы, и не требующей проведения обработки для придания шероховатости базовой поверхности, и также в создании полимерной композиции, которая является простой в обращении на этапах изготовления. Еще одной целью настоящего изобретения является создание скользящего сопряжения с самосмазывающейся прокладкой, состоящей из полимерной композиции.
Решение задачи
[0013] Согласно первому аспекту настоящего изобретения, представлена отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция для самосмазывающейся прокладки, включающая:
(мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, описываемое формулой (1):
причем в формуле (1) «Х» представляет группу, которая содержит акрилоильную группу и состоит только из С, Н и О, и «Y» и «Z» представляют группы, каждая из которых состоит только из С, Н и О; и
политетрафторэтиленовую смолу в качестве твердого смазочного материала,
причем (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, содержится в количестве от 20% по весу до 90% по весу, и политетрафторэтиленовая смола содержится в количестве от 10% по весу до 50% по весу, относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции.
[0014] В отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, представленное формулой (1), было любым из ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата, трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата, и модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата, или смесью ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата и трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата.
[0015] Отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать меламинцианурат в количестве 30% по весу или менее относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции.
[0016] В отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, имеющей отношение к настоящему изобретению, политетрафторэтиленовая смола может быть в форме порошка, имеющего средний диаметр частиц, варьирующий от 75 мкм до 180 мкм. Кроме того, политетрафторэтиленовая смола может представлять собой политетрафторэтиленовую смолу, подвергнутую поверхностной обработке с помощью модифицированного эпоксидом акрилата. Политетрафторэтиленовая смола может содержаться в количестве от 30% по весу до 50% по весу относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции. В отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, имеющей отношение к настоящему изобретению, могут дополнительно содержаться, по отдельности или в комбинации, термореактивный стимулятор отверждения, придающий химическую устойчивость агент, такой как эпоксиакрилат типа бисфенола А, усилитель адгезионной способности, такой как гидроксиэтил(мет)акрилат или изоборнил(мет)акрилат, ускоритель отверждения, такой как триакрилат пентаэритрита и гекса(мет)акрилат дипентаэритрита, придающий ударную вязкость агент, такой как уретанакрилат, стимулятор сшивания, такой как ди(мет)акрилат этиленгликоля, пирогенный кремнезем и стекловолокно.
[0017] Согласно второму аспекту настоящего изобретения, представлено скользящее сопряжение, включающее самосмазывающуюся прокладку, которая сформирована на поверхности скольжения скользящего сопряжения и выполнена из отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции согласно настоящему изобретению. Скользящее сопряжение может представлять собой подшипник скольжения или сферический подшипник. Скользящее сопряжение может представлять собой болт, включающий головку, гладкую стержневую часть, резьбовую часть и самосмазывающуюся прокладку, сформированную на наружной окружной поверхности гладкой стержневой части.
[0018] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, представлен способ изготовления для получения скользящего сопряжения, включающий стадии, в которых: наносят отверждаемую ультрафиолетовым излучением полимерную композицию на поверхность скольжения скользящего сопряжения; и проводят отверждение отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции облучением ультрафиолетовыми лучами с образованием самосмазывающейся прокладки, причем отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция содержит (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, представленное вышеуказанной формулой (1), и политетрафторэтиленовую смолу в качестве твердого смазочного материала; и (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, содержится в количестве от 20% по весу до 90% по весу, и политетрафторэтиленовая смола содержится в количестве от 10% по весу до 50% по весу, относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции.
[0019] Способ изготовления для получения скользящего сопряжения может дополнительно включать стадию, в которой выполняют обработку резанием или шлифованием самосмазывающейся прокладки для придания самосмазывающейся прокладке желательного размера.
[0020] В способе изготовления для получения скользящего сопряжения отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция может дополнительно содержать термореактивный стимулятор отверждения; скользящее сопряжение может представлять собой сферический подшипник, включающий наружную обойму (наружную кольцевую деталь), которая имеет вогнутую первую опорную поверхность, и внутреннюю обойму (внутреннюю кольцевую деталь), которая имеет выпуклую вторую опорную поверхность, подвижную с возможностью скольжения относительно первой опорной поверхности; и самосмазывающаяся прокладка может быть сформирована в стадиях, в которых: наносят отверждаемую ультрафиолетовым излучением полимерную композицию на первую опорную поверхность или вторую опорную поверхность как поверхность скольжения; проводят отверждение отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, нанесенной на первую опорную поверхность или вторую опорную поверхность, для доведения ее до полуотвержденного состояния облучением ультрафиолетовыми лучами; вставляют внутреннюю обойму в наружную обойму после того, как отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция стала полуотвержденной; прижимают наружную обойму для создания пластической деформации так, чтобы наружная обойма приняла конфигурацию выпуклой второй опорной поверхности внутренней обоймы; и проводят полное отверждение отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции нагреванием после пластической деформации. В способе изготовления для получения скользящего сопряжения отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция может быть нанесена на поверхность скольжения без придания шероховатости поверхности скольжения.
Преимущественные эффекты изобретения
[0021] Отверждаемую ультрафиолетовым излучением полимерную композицию согласно настоящему изобретению наносят на поверхность скольжения, и затем она может быть отверждена за короткое время действием ультрафиолетового излучения. Поскольку условия высокой температуры/высокого давления, как при использовании термопластичной смолы, не требуются, может быть добавлено относительно большое количество политетрафторэтиленовой смолы, что упрощает обращение с деталями. Кроме того, поскольку прочность сцепления отвержденной полимерной композиции с предназначенной для нанесения поверхностью (базовой поверхностью) является исключительно высокой, предварительная обработка для придания шероховатости предназначенной для нанесения поверхности не требуется. Соответственно этому, могут быть повышены безопасность работы и экономия энергии, и может быть снижена стоимость оборудования. Кроме того, поскольку отвержденная полимерная композиция может быть легко подвергнута обработке резанием или шлифованием, возможно создание пригодной к механической обработке прокладки, которая может быть подвергнута дополнительной обработке, такой как подгонка размера. Способ изготовления для получения скользящего сопряжения согласно настоящему изобретению пригоден для простого изготовления опорных деталей, таких как призонный болт и сферический подшипник с самосмазывающейся прокладкой, сформированной на поверхности скольжения наружной обоймы или внутренней обоймы, при низких затратах с высокой точностью.
Краткое описание чертежей
[0022] Фиг. 1(а) представляет вид втулочного подшипника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в продольном разрезе, проведенном вдоль осевого направления втулочного подшипника; Фиг. 1(b) представляет вид втулочного подшипника в поперечном разрезе, проведенном вдоль перпендикулярного оси направления.
Фиг. 2 показывает в разрезе конструкцию испытательного зажимного устройства, в котором установлен втулочный подшипник, изготовленный в Примерах.
Фиг. 3 представляет график, показывающий величины степени износа в зависимости от диаметров частиц порошка PTFE.
Фиг. 4 представляет вид в разрезе конструкции сферического подшипника с самосмазывающейся прокладкой, выполненной из полимерной композиции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5(а)-5(с) представляют виды, разъясняющие способ изготовления сферического подшипника с самосмазывающейся прокладкой, выполненной из полимерной композиции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6(а) представляет вид в продольном разрезе сферического подшипника со штоковой полостью, в котором вмонтирован сферической подшипник согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, и Фиг. 6(b) представляет его вид в поперечном разрезе.
Фиг. 7 представляет изображение внешнего вида призонного болта с самосмазывающейся прокладкой, которая сформирована на поверхности стержневой части призонного болта и выполнена из полимерной композиции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
[0023] В последующем описании будет приведено разъяснение отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции согласно настоящему изобретению, и скользящего сопряжения с самосмазывающейся прокладкой, выполненной из отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции.
[0024]
Скользящее сопряжение
Сначала будет разъяснено примерное скользящее сопряжение, включающее самосмазывающуюся прокладку, выполненную из отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции согласно настоящему изобретению, со ссылкой при этом на Фиг. 1(а) и 1(b). Втулочный подшипник 10, показанный на Фиг. 1(а) и 1(b), включает цилиндрическую наружную обойму 12, которая изготовлена из металла, такого как подшипниковая сталь, нержавеющая сталь, дюралевый материал и титановый сплав, и слой 14 самосмазывающейся прокладки, которая сформирована на внутренней окружной поверхности наружной обоймы 12. Слой 14 самосмазывающейся прокладки формируют нанесением отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции согласно настоящему изобретению, которая будет описана ниже, на внутреннюю окружную поверхность наружной обоймы 12, и затем отверждением нанесенной отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции. Корректирование размера самосмазывающейся прокладки может быть без труда выполнено обработкой шлифованием или резанием, и тем самым самосмазывающаяся прокладка может быть названа «механически обрабатываемой прокладкой» (поддающейся обработке прокладкой), насколько это уместно. Скользящее сопряжение включает не только втулочный подшипник, используемый для вращательного движения или поступательного (линейного) перемещения, но также разнообразные скользящие сопряжения, такие как сферический подшипник и призонный болт, которые будут описаны позже. Эти скользящие сопряжения также включены в предмет настоящего изобретения.
[0025]
Отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция
Отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция содержит (мет)акрилат, имеющий цикл изоциануровой кислоты, описываемый нижеследующей формулой (1), в качестве компонента, главным образом составляющего смолу
В формуле (1) «Х» представляет группу, которая содержит акрилоильную группу и состоит только из С, Н и О. Фрагменты «Y» и «Z» представляют группы, каждая из которых состоит только из С, Н и О. Фрагменты «Y» и «Z» могут содержать или могут не содержать акрилоильную группу. Предпочтительно, чтобы фрагмент «Х» представлял акрилоксиэтильную группу, или модифицированную ε-капролактоном акрилоксиэтильную группу. Предпочтительно, чтобы фрагменты «Y» и «Z» представляли такие же группы, как «Х». В настоящем изобретении термин «(мет)акрилат» означает акрилат или метакрилат.
[0026] (Мет)акрилат, имеющий цикл изоциануровой кислоты, описываемый формулой (1) (далее просто называемый «(мет)акрилатом, имеющим цикл изоциануровой кислоты»), имеет удовлетворительную термостойкость, в дополнение к характеристике отверждения ультрафиолетовым излучением, и тем самым предпочтительно используется для самосмазывающейся прокладки скользящего сопряжения и тому подобного. В частности, скользящее сопряжение, размещенное в самолете, должно иметь термостойкость до 163 градусов Цельсия или более, и даже в таком случае предпочтительно применяют (мет)акрилат, имеющий цикл изоциануровой кислоты.
[0027] Предпочтительно, чтобы (мет)акрилат, имеющий цикл изоциануровой кислоты, был пригоден для нанесения на поверхность скольжения в виде композиции, и был способен образовывать самосмазывающуюся прокладку, которая в меньшей степени будет изнашиваться после отверждения. С этой точки зрения в качестве (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, предпочтительно применяют бис(акрилоилоксиэтил)гидроксиэтилизоцианурат, ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, и тому подобные. Вышеуказанные примеры (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, могут быть применены по отдельности или в сочетании двух или более типов. В особенности предпочтительно используют любой из ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата, трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата, и модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата, или предпочтительно применяют смесь ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата и трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата.
[0028] (Мет)акрилат, имеющий цикл изоциануровой кислоты, содержится в количестве от 20% по весу до 90% по весу, в расчете на общее количество полимерной композиции согласно настоящему изобретению, и в особенности (мет)акрилат, имеющий цикл изоциануровой кислоты, может содержаться в количестве от 30% по весу до 70% по весу. В случае, что содержание (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, составляет менее 20% по весу, текучесть смолы является недостаточной. Это делает затруднительным нанесение полимерной композиции, и к тому же прочность прокладки может оказаться ненадлежащей. В случае, когда содержание (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, превышает 90% по весу, возможно снижение смазочных свойств вследствие более низкого содержания твердого смазочного материала, который будет описан позже.
[0029] В дополнение к (мет)акрилату, имеющему цикл изоциануровой кислоты, могут содержаться гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат, и изоборнил(мет)акрилат, в качестве усилителя адгезионной способности по отношению к металлу, по отдельности или в комбинации двух или более типов, в количестве от 10% по весу до 30% по весу в расчете на общее количество отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции. В случае, когда содержание усилителя адгезионной способности составляет менее 10% по весу, эффект адгезии проявляется недостаточно. В случае, когда содержание усилителя адгезионной способности превышает 30% по весу, существует опасность того, что с высокой вероятностью в смоле могут образовываться пузырьки с образованием пустот после отверждения смолы, тем самым в ущерб прочности смолы.
[0030] В дополнение к (мет)акрилату, имеющему цикл изоциануровой кислоты, могут содержаться триакрилат пентаэритрита, тетраакрилат пентаэритрита, пента(мет)акрилат дипентаэритрита, гекса(мет)акрилат дипентаэритрита, и полиакрилат дипентаэритрита, в качестве ускорителя отверждения, по отдельности или в комбинации двух или более типов, в количестве 15% по весу или менее, относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, чтобы повышать скорость отверждения без утраты прочности и термостойкости после отверждения. В случае, если содержание ускорителя отверждения превышает 15% по весу, полимерная композиция отверждается настолько быстро, что становится затруднительным обращение с полимерной композицией в процессе изготовления.
[0031] В дополнение к (мет)акрилату, имеющему цикл изоциануровой кислоты, могут содержаться модифицированная акрилатом эпоксидная смола типа бисфенола А или модифицированный эпоксидом типа бисфенола А акрилат, в качестве химически устойчивого агента, в количестве 20% по весу или менее в расчете на общее количество отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, для придания химической стойкости без потери прочности после отверждения. Поскольку модифицированный эпоксидом типа бисфенола А акрилат имеет жесткость, то когда содержание модифицированного эпоксидом типа бисфенола А акрилата превышает 20% по весу, существует опасность того, что в отвержденной смоле могло бы происходить растрескивание.
[0032] В дополнение к (мет)акрилату, имеющему цикл изоциануровой кислоты, может содержаться уретанакрилат в качестве придающего ударную вязкость агента, в количестве 5% по весу или менее относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, чтобы сообщать ударную вязкость. Поскольку уретанакрилат имеет превосходную гибкость, то когда содержание уретанакрилата превышает 5% по весу, может снижаться механическая прочность, и может утрачиваться предельно допустимая нагрузка.
[0033] В качестве вспомогательного или дополнительного компонента для реакции сшивания УФ-облучением (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, могут содержаться способные к сшиванию мономеры, по отдельности или в комбинации двух или более типов, в количестве 5% по весу или менее в расчете на общее количество отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции. В качестве способных к сшиванию мономеров используют мономер, имеющий две или более непредельных связи с эквивалентной реакционной способностью. Примеры способного к сшиванию мономера включают ди(мет)акрилат этиленгликоля, ди(мет)акрилат пропиленгликоля, ди(мет)акрилат бутиленгликоля, ди(мет)акрилат гександиола, ди(мет)акрилат тетраэтиленгликоля, ди(мет)акрилат триэтиленгликоля, и ди(мет)акрилат трипропиленгликоля.
[0034] Полимерная композиция согласно настоящему изобретению содержит твердый смазочный материал. Предпочтительно, чтобы коэффициент пропускания ультрафиолетового излучения не ухудшался применением твердого смазочного материала, когда проводят облучение ультрафиолетовыми лучами для отверждения или полимеризации полимерной композиции. Из этих соображений используют политетрафторэтиленовую смолу (далее называемую «PTFE» в порядке сокращения, насколько это уместно), которая представляет собой органический белый твердый смазочный материал.
[0035] PTFE может содержаться в количестве от 10% по весу до 50% по весу в расчете на общее количество отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, и в особенности PTFE может содержаться в количестве от 30% по весу до 50% по весу. PTFE может быть в любой форме, такой как в форме порошка или в форме волокон, и PTFE в любой форме может быть использован по отдельности или в комбинации. Частицы или волокна PTFE-порошка могут быть подвергнуты поверхностной обработке, такой как травление, которое выполняют на поверхности частиц или волокон PTFE-порошка с использованием нафталида натрия, и затем на поверхность наносят покрытие из модифицированного эпоксидом акрилата. Такая обработка поверхности повышает сродство к акриловой смоле, полученной из (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, и дополнительно упрочняет связь с акриловой смолой. Поэтому в случае, когда полимерную композицию согласно настоящему изобретению используют в качестве самосмазывающейся прокладки, можно предотвратить отделение частиц или волокон PTFE от самосмазывающейся прокладки в процессе скольжения, и тем самым можно снизить степень износа самосмазывающейся прокладки.
[0036] Предпочтительно, чтобы диаметр частиц или длина волокон PTFE варьировали в диапазоне от 75 мкм до 180 мкм. PTFE, имеющий такие диаметр частиц или длину волокон, с меньшей вероятностью будет обусловливать коагуляцию или агрегирование, даже когда увеличивается количество добавляемого PTFE, что делает возможным повышение доли площади PTFE, присутствующего на поверхности смолы после отверждения, и обеспечивает равномерное распределение PTFE. В случае, когда диаметр частиц или длина волокон PTFE являются меньшими, чем 75 мкм, возрастает вероятность того, что PTFE будет вызывать коагуляцию или агрегирование во время компаундирования смолы, имеющей вязкость, и могло бы быть затруднительным однородное распределение PTFE на поверхности смолы после отверждения. В случае, если диаметр частиц или длина волокон PTFE выходят за предела диапазона от 75 мкм до 180 мкм, оказывается относительно высокой степень износа самосмазывающейся прокладки.
2
[0037] Твердый смазочный материал может представлять собой меламинцианурат, в дополнение к PTFE. В этом случае меламинцианурат, желательно, содержится в количестве 30% по весу или менее относительно общего количества полимерной композиции, и кроме того, желательно, чтобы меламинцианурат содержался в количестве от 3% по весу до 10% по весу. В случае, что содержание меламинцианурата превышает 30% по весу, хотя коэффициент трения самосмазывающейся прокладки становится более низким, проявляется тенденция к повышению степени износа. Структура меламинцианурата представляет собой структуру, расщепляющуюся при скольжении, такую как у дисульфида молибдена (MoS) и графита, в которой молекулы меламина, имеющие структуру шестичленного цикла, и молекулы циануровой кислоты удерживаются соединенными друг с другом водородными связями, располагаясь в плоскости, и каждая из плоскостей наслоена ярусами со слабым связыванием. Как предполагается, такая структура содействует проявлению свойств твердой смазки.
[0038] В случае, когда меламинцианурат используют в дополнение к PTFE в качестве твердого смазочного материала, совокупное содержание их желательно составляет от 10% по весу до 55% по весу в расчете на общее количество полимерной композиции. В случае, если содержание твердого смазочного материала составляет менее 10% по весу, коэффициент трения самосмазывающейся прокладки становится более высоким, и повышается степень износа. В случае, когда содержание твердого смазочного материала превышает 55% по весу, прочность самосмазывающейся прокладки становится недостаточной, что может вызывать пластическую деформацию.
[0039] Применение меламинцианурата совместно с PTFE может снижать коэффициент трения самосмазывающейся прокладки в большей мере сравнительно с ситуацией, в которой PTFE используют индивидуально в качестве твердого смазочного материала. Более конкретно, было обнаружено, что коэффициент трения самосмазывающейся прокладки может быть снижен приблизительно на 10% по сравнению с ситуацией, в которой индивидуально применяют PTFE, если совокупное содержание меламинцианурата и PTFE делают составляющим от 30% по весу до 40% по весу. Кроме того, поскольку меламинцианурат имеет белый цвет, то даже если в полимерную композицию добавляют меламинцианурат, это не оказывает никакого вредного воздействия на коэффициент пропускания ультрафиолетового излучения. Таким образом, меламинцианурат пригоден в качестве твердого смазочного материала.
[0040] Для ускорения реакции полимеризации (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты, под действием ультрафиолетового излучения, желательно, чтобы содержался инициатор фотополимеризации в количестве от 0,01% по весу до 5% по весу относительно веса (мет)акрилата, имеющего цикл изоциануровой кислоты. Примеры инициатора фотополимеризации включают бензофенон, 4,4-бис(диэтиламино)бензофенон, 2,4,6-триметилбензофенон, метил-орто-бензоилбензоат, 4-фенилбензофенон, трет-бутилантрахинон, 2-этилантрахинон, диэтоксиацетофенон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропанон-1, бензилдиметилкеталь, 1-гидроксициклогексилфенилкетон, метиловый простой эфир бензоина, этиловый простой эфир бензоина, изопропиловый простой эфир бензоина, изобутиловый простой эфир бензоина, 2-метил-[4-(метилтио)фенил]-2-морфолино-1-пропанон, 2-бензил-2-диметиламино-1-(4-морфолинофенил)бутанон-1, диэтилтиоксантон, изопропилтиоксантон, 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, бис-(2,6-диметоксибензоил)-2,4,4-триметилпентилфосфиноксид, бис-(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфиноксид, 2-гидрокси-1-[4-[4-(2-гидрокси-2-метилпропионил)бензил]фенил]-2-метилпропанон-1, и метилбензоилформиат. Вышеуказанные примеры инициатора фотополимеризации могут быть использованы по отдельности или в комбинации. Однако инициатор фотополимеризации этим не ограничивается.
[0041] В полимерную композицию согласно настоящему изобретению может быть добавлено стекловолокно, чтобы повысить прочность самосмазывающейся прокладки. Предпочтительно, чтобы стекловолокно добавляли в количестве 15% по весу или менее, в расчете на общее количество полимерной композиции. В случае, когда количество добавленного стекловолокна в полимерной композиции превышает 15% по весу, это с большой вероятностью будет способствовать износу на поверхности сопряженного материала, обусловленному стекловолокном, которое было срезано во время обработки резанием и/или шлифованием самосмазывающейся прокладки. Это могло бы причинить ущерб преимуществам механически обрабатываемой прокладки. Применение стекловолокна является благоприятным в том плане, что этим не снижается коэффициент пропускания ультрафиолетового излучения.
[0042] Полимерная композиция согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать фосфат. Фосфат улучшает начальную прирабатываемость во время применения полимерной композиции в качестве самосмазывающейся прокладки, и может стабилизировать коэффициент трения раньше по сравнению с ситуацией, в которой фосфат не добавляют. Предпочтительно, чтобы фосфат содержался в количестве от 1% по весу до 5% по весу относительно общего количества полимерной композиции. Примерами фосфата являются третичный фосфат, вторичный фосфат, пирофосфат, фосфит, или метафосфат щелочного металла или щелочноземельного металла. В частности, в качестве примера фосфата может быть указан, например, трилитийфосфат, дилитийгидрофосфат, гидрофосфат натрия, пирофосфат лития, трикальцийфосфат, моногидрофосфат кальция, пирофосфат кальция, метафосфат лития, метафосфат магния, и метафосфат кальция.
[0043] Полимерная композиция согласно настоящему изобретению может содержать пирогенный кремнезем. Пирогенный кремнезем используют для создания тиксотропности. Если полимерная композиция имеет плохую тиксотропность, происходит растекание в виде капель, когда полимерную композицию наносят на поверхность скольжения, что затрудняет формирование прокладки. Поэтому для корректирования тиксотропности может быть добавлен пирогенный кремнезем. Предпочтительно, чтобы пирогенный кремнезем содержался в количестве 5% по весу или менее, в расчете на общее количество полимерной композиции. В случае, когда количество добавленного пирогенного кремнезема превышает 5% по весу, повышается степень износа прокладки, что не является предпочтительным.
[0044] Желательно, чтобы полимерная композиция согласно настоящему изобретению была в форме жидкости при комнатной температуре. Соответственно этому, полимерная композиция может быть легко нанесена на поверхность скольжения скользящего сопряжения, и после нанесения полимерная композиция может быть отверждена, будучи облученной ультрафиолетовым излучением. В случае, когда полимерную композицию согласно настоящему изобретению применяют в самолете, предпочтительно, чтобы температура стеклования (Tg) полимерной композиции составляла 150 градусов Цельсия или более, чтобы удовлетворять требованиям термостойкости стандарта SAE AS81934, который будет описан позже, и для обеспечения термостойкости, которая эквивалентна или превосходит термостойкость полимерной прокладки, основанной на простом полиэфиркетоне, описанном в Патентном Документе 3.
[0045] В зависимости от варианта применения полимерной композиции согласно настоящему изобретению, к полимерной композиции может быть дополнительно добавлен термореактивный стимулятор отверждения таким образом, чтобы могло быть достигнуто вторичное отверждение полимерной композиции при нагревании после того, как первичное отверждение полимерной композиции достигнуто под действием ультрафиолетового излучения. При этом полимерная композиция отверждается полностью, и тем самым повышается ее износостойкость. Примером термореактивного стимулятора отверждения является, например, органический пероксид, такой как диизопропилпероксидикарбонат, бензоилпероксид, пероксид метилэтилкетона, пероксид циклогексанона, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, 1,1,3,3-тетраметилбутилперокси-2-этилгексаноат, трет-амилперокси-2-этилгексаноат, трет-бутилгидропероксид, трет-бутилпероксинеодеканоат, трет-бутилпероксибензоат, куменгидропероксид; и азосоединения, такие как 2,2′-азобисизобутиронитрил и 2,2′-азобисдиэтилвалеронитрил. Однако термореактивный стимулятор отверждения этим не ограничивается.
[0046] В дополнение к вышеизложенному, при необходимости возможно введение в полимерную композицию согласно настоящему изобретению разнообразных добавок, таких как антиоксидант, фотостабилизатор, ингибитор полимеризации, и стабилизатор для консервации. Желательно, чтобы совокупное количество вводимой(-мых) добавки(-вок) и термореактивного стимулятора отверждения составляло 5% по весу или менее относительно общего количества полимерной композиции.
[0047] В полимерной композиции согласно настоящему изобретению в качестве базовой смолы используют отверждаемую ультрафиолетовым излучением смолу в жидкой форме. Тем самым полимерная композиция легко смешивается с твердым смазочным материалом, включающим PTFE, и PTFE может быть добавлен с высоким содержанием от 30% по весу до 50% по весу. PTFE не может быть добавлен с таким высоким содержанием в случае, когда в качестве базовой смолы применяют термопластичную смолу. Поэтому можно сформировать самосмазывающуюся прокладку, имеющую меньшее трение и проявляющую меньший износ.
[0048] В настоящем изобретении также представлен способ изготовления для получения скользящего сопряжения с самосмазывающейся прокладкой, которую получают нанесением отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, содержащей (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, представленное нижеследующей формулой (1), и PTFE в качестве твердого смазочного материала, на поверхность скольжения скользящего сопряжения, и затем отверждением отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции с использованием ультрафиолетового излучения. Самосмазывающаяся прокладка является механически обрабатываемой прокладкой, которая может быть подвергнута последующей обработке шлифованием или резанием для получения желательного размера.
[0049] Скользящее сопряжение согласно настоящему изобретению может представлять собой сферический подшипник, оснащенный наружной обоймой, имеющей вогнутую первую опорную поверхность, и внутренней обоймой, имеющей выпуклую вторую опорную поверхность, подвижную с возможностью скольжения относительно первой опорной поверхности. В случае изготовления такого сферического подшипника сначала отверждаемую ультрафиолетовым излучением полимерную композицию согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения наносят на первую опорную поверхность или на вторую опорную поверхность, которые представляют собой поверхности скольжения. Затем отверждаемую ультрафиолетовым излучением полимерную композицию, нанесенную на первую опорную поверхность или на вторую опорную поверхность, доводят до полуотвержденного состояния путем облучения ультрафиолетовым излучением. После этого внутреннюю обойму вставляют в наружную обойму, и наружную обойму прижимают для создания пластической деформации таким образом, чтобы следовать выпуклой поверхности внутренней обоймы. Затем отверждаемую ультрафиолетовым излучением полимерную композицию полностью отверждают нагреванием. Соответственно этому может быть сформирована самосмазывающаяся прокладка. В этом случае предпочтительно, чтобы отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция содержала термореактивный стимулятор отверждения.
[0050]
ПРИМЕРЫ
Полимерная композиция и скользящее сопряжение, оснащенное самосмазывающейся прокладкой, состоящей из полимерной композиции согласно настоящему изобретению, будут разъяснены на основе нижеследующих примеров. Однако настоящее изобретение не ограничивается нижеследующими примерами.
Изготовление отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции
Пример 1
Приготовили полимерную композицию в жидкой форме, чтобы получить композицию, как показанную в Таблице 1, смешением модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата (А-9300-1CL, производства фирмы Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) в качестве (мет)акрилатного соединения, имеющего цикл изоциануровой кислоты; меламинцианурата (MELAPUR MC25, производства фирмы BASF Japan Ltd.) и PTFE (KT-60, производства фирмы Kitamura Limited) в качестве твердых смазочных материалов; 2-гидрокси-2-метил-1-фенил-1-пропанона (DAROCUR 1173, производства фирмы BASF Japan Ltd.) в качестве инициатора фотополимеризации; пирогенного кремнезема (AEROSIL R972, производства фирмы Nippon Aerosil Co., Ltd.); и добавок. В качестве добавок включены соответственно в малых количествах антиоксидант, фотостабилизатор, ингибитор полимеризации и стабилизатор консервации. Совокупное содержание вышеуказанных добавок в полимерной композиции показано в Таблице 1. Однако Примеры 1-4 в дополнение к вышеуказанным добавкам дополнительно содержат термореактивный стимулятор отверждения. Средний диаметр частиц PTFE составлял 130 мкм.
[0051]
Пример 2
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 2 Таблицы 1, и что вместо пирогенного кремнезема применяли 7% по весу стекловолокна (средняя длина волокна 80 мкм × средний диаметр ⌀11 мкм, PF80E-401, производства фирмы Nitto Boseki Co., Ltd.).
[0052]
Пример 3
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 3 Таблицы 1.
[0053]
Пример 4
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 4 Таблицы 1, и что добавляли 5% по весу фосфата.
[0054]
Пример 5
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 5 Таблицы 1, и что меламинцианурат не добавляли.
[0055]
Пример 6
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 6 Таблицы 1, и что пирогенный кремнезем не добавляли.
[0056]
Пример 7
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 7 Таблицы 1.
[0057]
Пример 8
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 8 Таблицы 1, и что добавляли 30% по весу изоборнилметакрилата (LIGHT ESTER IB-X, производства фирмы KYOEISHA CHEMICAL Co., Ltd.).
[0058]
Пример 9
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 9 Таблицы 1, и что добавляли 18% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А (EBECRYL3700, производства фирмы DAICEL-CYTEC Co., Ltd.).
[0059]
Пример 10
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 10 Таблицы 1; что добавляли 5% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 5% по весу гексаакрилата дипентаэритрита (A-DPH, производства фирмы shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.); что добавляли 2% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 15% по весу гидроксиэтилметакрилата (LIGHT ESTER HO-250(N), производства фирмы KYOEISHA CHEMICAL Co., Ltd.); что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля (1G, производства фирмы shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.); что добавляли 7% по весу стекловолокна; и что меламинцианурат не добавляли.
[0060]
Пример 11
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что вместо модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата использовали соответственно 9% по весу ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата и 21% по весу трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата (FA-731AT, производства фирмы Hitachi Chemical Co., Ltd.); что PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 11 Таблицы 1; что добавляли 6,5% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 5% по весу гексаакрилата дипентаэритрита; что добавляли 2% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 15% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля; что добавляли 7% по весу стекловолокна; и что меламинцианурат не добавляли.
[0061]
Пример 12
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что вместо модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата использовали 37,3% по весу ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата (M-215, производства фирмы TOAGOSEI Co., Ltd.); что PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 12 Таблицы 1; что добавляли 5% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 10% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 15% по весу стекловолокна; и что меламинцианурат не добавляли.
[0062]
Пример 13
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что вместо модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата использовали соответственно 9% по весу ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата и 21% по весу трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата; что PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 13 Таблицы 1; что добавляли 10% по весу гексаакрилата дипентаэритрита; что добавляли 5% по весу триакрилата пентаэритрита; что добавляли 5% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 10,5% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля; что добавляли 5% по весу стекловолокна; и что меламинцианурат не добавляли.
[0063]
Пример 14
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 14 Таблицы 1; что добавляли 10% по весу гексаакрилата дипентаэритрита; что добавляли 5% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 5% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 5% по весу диметакрилата этиленгликоля; что добавляли 5% по весу стекловолокна; и что добавляли 1% по весу фосфата.
[0064]
Пример 15
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 15 Таблицы 1; что добавляли 10% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 5% по весу уретанакрилата (AU-3120, производства фирмы TOKUSHIKI CO., Ltd.); что добавляли 5% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 5% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля; и что добавляли 5% по весу стекловолокна.
[0065]
Пример 16
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Примера 16 Таблицы 1; что добавляли 4% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 4% по весу гексаакрилата дипентаэритрита; что добавляли 1,5% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 12,5% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля; и что добавляли 7% по весу стекловолокна.
[0066]
Сравнительный Пример 1
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 1 Таблицы 1.
[0067]
Сравнительный Пример 2
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 2 Таблицы 1; что добавляли 61,7% по весу триакрилата пентаэритрита; и что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат и меламинцианурат не использовали.
[0068]
Сравнительный Пример 3
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 3 Таблицы 1; что добавляли 66,7% по весу триакрилата пентаэритрита; что добавляли 15% по весу стекловолокна; и что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат и меламинцианурат не использовали.
[0069]
Сравнительный Пример 4
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 4 Таблицы 1; что добавляли 18% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 13,2% по весу триакрилата пентаэритрита; что добавляли 10% по весу уретанакрилата; что добавляли 10% по весу изоборнилметакрилата; и что не использовали модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат.
[0070]
Сравнительный Пример 5
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что вместо модифицированного ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата использовали 15% по весу ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурата; что меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 5 Таблицы 1; и что добавляли 50,8% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А.
[0071]
Сравнительный Пример 6
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 6 Таблицы 1; что добавляли 25% по весу эпоксиакрилата типа бисфенола А; что добавляли 31,8% по весу изоборнилметакрилата; и что меламинцианурат не добавляли.
[0072]
Сравнительный Пример 7
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 7 Таблицы 1; что добавляли 46,8% по весу гексаакрилата дипентаэритрита; что добавляли 5% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 5% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля; что добавляли 10% по весу стекловолокна; и что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат и меламинцианурат не использовали.
[0073]
Сравнительный Пример 8
Полимерную композицию приготовили подобным образом, как в Примере 1, за исключением того, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат, меламинцианурат, PTFE, инициатор фотополимеризации, пирогенный кремнезем, и добавки использовали в соответственных весовых соотношениях (% по весу), описанных в колонках Сравнительного Примера 8 Таблицы 1; что добавляли 5% по весу гексаакрилата дипентаэритрита; что добавляли 14,8% по весу триакрилата пентаэритрита; что добавляли 10% по весу изоборнилметакрилата; что добавляли 10% по весу гидроксиэтилметакрилата; что добавляли 1% по весу диметакрилата этиленгликоля; и что добавляли 10% по весу стекловолокна.
[0074]
ТАБЛИЦА 1
CTAI
DATIC
TAEIC
BEA
DPHA
PETA
UA
IBXMA
HEMA
EGDM
MC
Пример 1
65,7
5
Пример 2
59,8
1
Пример 3
65,6
10
Пример 4
58,8
3
Пример 5
85,5
Пример 6
43,2
5
Пример 7
46,4
30
Пример 8
33,8
30
3
Пример 9
44
18
1
Пример 10
31,8
5
5
2
15
1
Пример 11
9
21
6,5
5
2
15
1
Пример 12
37,3
5
10
Пример 13
9
21
10
5
5
10,5
1
Пример 14
34,3
10
5
5
5
1
Пример 15
34,3
10
5
5
5
1
1
Пример 16
23,3
4
4
1,5
12,5
1
3
Сравнительный пример 1
87,7
1
Сравнительный пример 2
61,7
Сравнительный пример 3
66,7
Сравнительный пример 4
18
13,2
10
10
35
Сравнительный пример 5
15
50,8
1
Сравнительный пример 6
10
25
31,8
Сравнительный пример 7
46,8
5
5
1
CTAI: модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат;DATIC: ди-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат;TAEIC: трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат;BEA: эпоксиакрилат типа бисфенола А;DPHA: гексаакрилат дипентаэритрита;PETA: триакрилат пентаэритрита;UA: уретанакрилат;IBXMA: изоборнилметакрилат;HEMA: гидроксиэтилметакрилат;EGDM: диметакрилат этиленгликоля;MC: меламинциануратная смола.
15
5
14,8
10
10
1
1
ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦЫ 3
PTFE
Инициатор фотополимеризации
GF
Гидрофосфат натрия
Пирогенный кремнезем
Добавки
Пример 1
25
0,3
2
2,0
Пример 2
30
0,2
7
2,0
Пример 3
20
0,4
2
2,0
Пример 4
30
0,2
5
1
2,0
Пример 5
10
0,5
1
3,0
Пример 6
50
0,3
1,5
Пример 7
20
0,1
2
1,5
Пример 8
30
0,2
1
2,0
Пример 9
30
4,0
1
2,0
Пример 10
30
0,2
7
1
2,0
Пример 11
30
0,5
7
1
2,0
Пример 12
30
0,2
15
1
1,5
Пример 13
30
0,5
5
1
2,0
Пример 14
30
0,7
5
1
1
2,0
Пример 15
30
0,7
5
1
2,0
Пример 16
40
0,7
7
1
2,0
Сравнительный пример 1
5
0,3
3
3,0
Сравнительный пример 2
35
0,3
1
2,0
Сравнительный пример 3
15
0,3
15
1
2,0
Сравнительный пример 4
10
0,3
2
1,5
Сравнительный пример 5
30
0,2
1
2,0
Сравнительный пример 6
30
0,2
1
2,0
Сравнительный пример 7
30
0,2
10
0
2,0
Сравнительный пример 8
30
0,2
10
1
2,0
PTFE: политетрафторэтиленовая смола;GF: стекловолокно.
[0075]
Изготовление самосмазывающейся прокладки
Изготовили цилиндрический втулочный подшипник (ширина (длина в осевом направлении) 12,7 мм, наружный диаметр 30,2 мм, внутренний диаметр 24,9 мм), как показано на Фиг. 1, с использованием материала, полученного подверганием нержавеющей стали SUS630 термической обработке в условиях режима Н1150. Полимерную композицию, приготовленную в каждом из Примеров 1-16 и Сравнительных Примеров 1-8, равномерно нанесли на внутреннюю окружную поверхность этого втулочного подшипника с использованием дозирующего устройства. Затем нанесенную полимерную композицию облучили ультрафиолетовыми лучами (λ=365 нм) в течение 1 минуты с использованием ультрафиолетовой лампы, для отверждения полимерной композиции, чтобы сформировать механически обрабатываемую прокладку на внутренней окружной поверхности втулочного подшипника. Затем эту механически обрабатываемую прокладку подвергли обработке резанием и шлифованием для доведения толщины прокладки до 0,25 мм, и получили готовую втулку с внутренним диаметром 25,4 мм. Затем двадцать четыре различных механически обрабатываемых прокладок, составленных полимерными композициями, полученными в Примерах 1-16 и Сравнительных Примерах 1-8, подвергли испытаниям для оценки технических характеристик следующим образом.
[0076]
Оценка технических характеристик механически обрабатываемой прокладки
1. Предельная радиальная статическая нагрузка (испытание на статическую нагрузку)
Таблица 2 показывает требования стандарта AS81934 в этом испытании. Как показано в левой колонке Таблицы 2, в стандарте AS81934 предельная радиальная статическая нагрузка определяется на основе материала (алюминиевый сплав и нержавеющая сталь) и величины внутреннего диаметра втулочного подшипника. Согласно материалу и величине внутреннего диаметра втулочного подшипника, использованного в Примерах 1-16 и Сравнительных Примерах 1-8, втулочный подшипник соответствует модели № М81934/1-16С016, описанной в Таблице 2, и тем самым максимальная испытательная нагрузка была определена составляющей 140 кН (31400 фунтов).
[0077]
ТАБЛИЦА 2
Модель №
Предельная радиальная статическая нагрузка (фунтов)
Колебательная нагрузка (фунтов)
М81934/1-08А012
6900 (3129,8 кг)
6300 (2857,6 кг)
М81934/1-08С012
10800 (4898,8 кг)
6300 (2857,6 кг)
М81934/1-16А016
20000 (9071,8 кг)
16500 (7484,3 кг)
М81934/1-16С016
31400 (14242,8 кг)
16500 (7484,3 кг)
М81934/1-24А016
30000 (13607,8 кг)
22500 (10205,8 кг)
М81934/1-24С016
47100 (21364,2 кг)
22500 (10205,8 кг)
[0078] Как показано на фиг. 2, втулочный подшипник 10 сначала устанавливают на испытательное зажимное устройство Т. Зажимное устройство Т включает базовую часть 40, имеющую Н-образное поперечное сечение, которая поддерживает вал 32, груз 41, который прилагает нагрузку в радиальном направлении втулочного подшипника 10, в который вставлен вал 32, и циферблатный индикатор 42, который предусмотрен под базовой частью 40. Вал 32, выполненный из углеродистой стали, пригнан к внутренней окружной поверхности втулочного подшипника 10 для приложения нагрузки в радиальном направлении. Нагрузку постепенно увеличивают вплоть до значения предельной радиальной статической нагрузки 140 кН (31400 фунтов). По достижении значения предельной радиальной статической нагрузки нагрузку постепенно снижают. Во время испытания смещение измеряется циферблатным индикатором 42, и величину остаточной пластической деформации, когда нагрузку возвращают до нулевого значения, считывают с кривой «нагрузка-смещение». Согласно требованию стандарта AS81934, эта остаточная пластическая деформация (максимальная допустимая остаточная пластическая деформация после приложения предельной радиальной статической нагрузки) должна составлять 0,051 мм (0,002 дюйма) или менее. В любой из самосмазывающихся прокладок, полученных из полимерных композиций в Примерах 1-16 и Сравнительных Примерах 1-8, деформация под нагрузкой 140 кН составляла 0,25 мм или менее. Кроме того, остаточная пластическая деформация после нагружения составляла 0,051 мм или менее в любой из самосмазывающихся прокладок, полученных из полимерных композиций в Примерах 1-16 и Сравнительных Примерах 1-3 и 5-8. Однако в Сравнительном Примере 4 остаточная пластическая деформация после приложения нагрузки превышала 0,051 мм, и не удовлетворяла стандарту. Результаты оценки показаны в Таблице 3.
[0079]
ТАБЛИЦА 3
Статическая нагрузка
Испытание при нормальной температуре
Испытание при высокой температуре
Маслостойкость
Пример 1
+
+
+
+
Пример 2
+
+
+
+
Пример 3
+
+
+
+
Пример 4
+
+
+
+
Пример 5
+
+
+
+
Пример 6
+
+
+
+
Пример 7
+
+
+
+
Пример 8
+
+
+
+
Пример 9
+
+
+
+
Пример 10
+
+
+
+
Пример 11
+
+
+
+
Пример 12
+
+
+
+
Пример 13
+
+
+
+
Пример 14
+
+
+
+
Пример 15
+
+
+
+
Пример 16
+
+
+
+
Сравнительный пример 1
+
-
-
-
Сравнительный пример 2
+
+
-
+
Сравнительный пример 3
+
-
-
-
Сравнительный пример 4
-
-
-
-
Сравнительный пример 5
+
+
-
+
Сравнительный пример 6
+
+
-
+
Сравнительный пример 7
+
+
-
-
Сравнительный пример 8
+
+
-
-
+ - удовлетворяет стандарту AS81934;- - не удовлетворяет стандарту AS81934.
[0080] В Примере 15 содержался уретанакрилат для придания ударной вязкости самосмазывающейся прокладке. Чтобы проверить надлежащее содержание уретанакрилата в полимерной композиции, приготовили полимерную композицию, полученную с дополнительным содержанием 5% по весу уретанакрилата (AU-3120, производства фирмы TOKUSHIKI CO., Ltd.) относительно общего количества полимерной композиции, приготовленной в Примере 1, и полимерную композицию, полученную с дополнительным содержанием 10% по весу уретанакрилата (AU-3120, производства фирмы TOKUSHIKI CO., Ltd.) относительно общего количества полимерной композиции, приготовленной в Примере 1, соответственно. Затем самосмазывающиеся прокладки, полученные из вышеуказанных полимерных композиций, и самосмазывающуюся прокладку, полученную из полимерной композиции в Примере 1, подвергли сравнительному исследованию в отношении остаточной пластической деформации (максимально допустимой остаточной пластической деформации после приложения предельной радиальной статической нагрузки). В результате деформация под нагрузкой 140 кН составляла 0,01 мм в самосмазывающейся прокладке, полученной из полимерной композиции, приготовленной в Примере 1, и деформация под нагрузкой 140 кН составляла 0,015 мм в самосмазывающейся прокладке, полученной из полимерной композиции, содержащей 5% по весу уретанакрилата. Однако деформация под нагрузкой 140 кН составляла 0,052 мм в самосмазывающейся прокладке, полученной из полимерной композиции, содержащей 10% по весу уретанакрилата. Поэтому в случае, когда уретанакрилат содержится в полимерной композиции согласно настоящему изобретению, желательно, чтобы уретанакрилат содержался в количестве 5% по весу или менее в расчете на общее количество полимерной композиции.
[0081]
2. Испытание на колебательное нагружение при радиальной нагрузке
Провели испытание на колебательное нагружение при нормальной температуре и испытание на колебательное нагружение при высокой температуре в 163 градуса Цельсия (+6 градусов Цельсия/-0 градусов Цельсия). Что касается требования стандарта AS81934 для каждого испытания на колебательное нагружение, значения допустимого верхнего предела степени износа прокладки в испытании на колебательное нагружение при нормальной температуре составляют 0,089 мм (0,0035 дюйма) после 1000 циклов, 0,102 мм (0,0040 дюйма) после 5000 циклов, и 0,114 мм (0,0045 дюйма) после 25000 циклов. Значение верхнего предела степени износа в испытании на колебательное нагружение при высокой температуре составляет 0,152 мм (0,0060 дюйма) после 25000 циклов.
[0082] Втулочный подшипник 10 установили в испытательное зажимное устройство Т, как показано на фиг. 2, и нагрузку в 73,5 кН (16500 фунтов) согласно требованию стандарта AS81934, как описано в правой колонке Таблицы 2, прилагали в радиальном направлении и поддерживали в статическом состоянии в течение 15 минут. Спустя 15 минут величину смещения на циферблатном индикаторе 42 выставляют на нуль, и начинают колебательное смещение вала 32. Вал 32 производит колебания в пределах диапазона углов ±25 градусов. Перемещение вала 32, исходящее из углового положения 0 градусов до +25 градусов и возвращающееся к 0 градусов, затем доходящее до -25 градусов и опять возвращающееся к 0 градусов, считается как 1 цикл. Скорость колебательного перемещения должна быть настроена на 10 циклов в минуту (10 СРМ) или более. В выполненном испытании скорость колебательного перемещения установили на 20 циклов в минуту. В ходе этого испытания на колебательное нагружение, степень износа считывали с циферблатного индикатора 42 и регистрировали. Степень износа после 25000 циклов в испытании на колебательное нагружение при нормальной температуре составляла 0,114 мм или менее во всех Примерах и Сравнительных Примерах 2 и 5-8. Однако степень износа в Сравнительных Примерах 1, 3 и 4 превышала 0,114 мм и не соответствовала стандарту. Результаты оценки показаны в Таблице 3.
[0083] Испытание на колебательное нагружение при высокой температуре выполняли следующим образом. А именно, колебательное перемещение в диапазоне ±25 градусов (10 СРМ или более) выполняли при колебательной нагрузке 73,5 кН, прилагаемой в постоянном радиальном направлении, тогда как температуры вала 32 и прокладки поддерживали при 163 градусах Цельсия (+6 градусов Цельсия/-0 градусов Цельсия) в испытательном зажимном устройстве Т, показанном на фиг. 2. В результате во всех Примерах степень износа прокладки составляла 0,152 мм или менее после 25000 циклов. Однако во всех Сравнительных Примерах степень износа прокладки превышала 0,152 мм и не удовлетворяла стандарту. В Сравнительных Примерах 6 и 8, хотя каждая из композиций содержала модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат и 30% по весу PTFE, степень износа прокладки не удовлетворяла стандарту. Когда исследовали причину сравнением с результатами Примеров 1-10 и 14-16, предполагалось, что степень износа прокладки в Сравнительных Примерах 6 и 8 не удовлетворяла стандарту потому, что модифицированный ε-капролактоном трис-(2-(мет)акрилоксиэтил)изоцианурат содержался в количестве менее 20% по весу.
[0084]
3. Испытание на проверку маслостойкости
В этом испытании требование стандарта AS81934 относительно значения допустимого верхнего предела степени износа прокладки после испытания на проверку маслостойкости составляет 0,152 мм (0,0060 дюйма). Втулочные подшипники 10, имеющие механически обрабатываемую прокладку, изготовленную, как было описано выше, периодически погружали в один из шести перечисленных ниже масляных материалов от «а» до «f», при температуре 71 градус Цельсия ± 3 градуса Цельсия в течение 24 часов. Затем втулочные подшипники извлекали из каждого из масляных материалов и подвергали испытанию на колебательное нагружение при нормальной температуре в пределах 30 минут после извлечения из масляного материала. Что касается масляного материала «b», соответствующие втулочные подшипники погружали при температуре 43 градуса Цельсия ± 3 градуса Цельсия на время 24 часа, и, кроме того, в отношении масляного материала «е», использовали условие контактного давления, которое составляло 75% от величины в вышеуказанном испытании на колебательное нагружение.
[0085]
Масляный материал «а»: Skydrol (торговая марка) 500В, гидравлическая жидкость.
Масляный материал «b»: MIL-DTL-5624, турбинное топливо сортов JP4 или JP5.
Масляный материал «c»: MIL-PRF-7808, смазочное масло.
Масляный материал «d»: MIL-PRF-5606, гидравлическое масло.
Масляный материал «e»: AS8243, противообледенительная жидкость.
Масляный материал «f»: MIL-PRF-83282, гидравлическая жидкость.
[0086] Результаты испытания на колебательное нагружение после погружения в один из масляных материалов в течение 24 часов являются следующими. А именно, в отношении всех масляных материалов степень износа прокладки составляла 0,152 мм или менее после 25000 циклов во всех Примерах и Сравнительных Примерах 2, 5 и 6; но степень износа прокладки превышала 0,152 мм и не удовлетворяла стандарту в Сравнительных Примерах 1, 3, 4, 7 и 8. Результаты оценки показаны в Таблице 3.
[0087]
4. Сравнительное испытание поверхностной шероховатости базового материала
Приготовили образцы, как описано ниже, чтобы оценить сопротивление отслаиванию (адгезионную способность) самосмазывающейся прокладки от внутренней окружной поверхности втулочного подшипника. Перед нанесением полимерной композиции на втулочные подшипники (ширина: 12,7 мм, наружный диаметр: 30,2 мм, внутренний диаметр: 24,9 мм), аналогичные использованным в вышеуказанных испытаниях, внутреннюю окружную поверхность каждого втулочного подшипника подвергли пескоструйной обработке для придания шероховатости, для достижения одного из четырех значений поверхностной шероховатости, как показано в Таблице 4. Затем полимерную композицию, приготовленную в Примере 1, нанесли на соответствующие внутренние окружные поверхности, имеющие одно из четырех значений поверхностной шероховатости, и внутренние окружные поверхности облучили ультрафиолетовыми лучами, сформировав тем самым механически обрабатываемые прокладки. Каждую из механически обрабатываемых прокладок подвергли обработке резанием и шлифованием, пока толщина механически обрабатываемой прокладки не стала составлять 0,25 мм, и внутренний диаметр каждого из втулочных подшипников в готовом состоянии составлял 25,4 мм. Втулочные подшипники, каждый из которых был изготовлен, как описано выше, для включения механически обрабатываемой прокладки, сформированной на внутренней окружной поверхности, имеющей одно из четырех значений поверхностной шероховатости, подвергли испытанию согласно описанным ниже условиям A-D для проверки, происходило ли отслоение смолы.
[0088] А: Проверяли, происходит ли отслоение смолы во время обработки резанием (токарной обработки) поверхности скольжения, следующим образом. Токарную обработку для резания механически обрабатываемой прокладки выполняли с глубиной резания 0,3 мм, и проверяли, происходило ли любое отделение смолы во время токарной обработки.
В: Проверяли, происходит ли отслоение смолы после выдерживания втулочного подшипника в жидком азоте (температура -196 градусов Цельсия) в течение 15 минут. Проявление любого отделения смолы проверяли, когда втулочный подшипник извлекали из жидкого азота.
С: Втулочный подшипник испытывали на скольжение при контактном давлении 275 МПа при нормальной температуре, в соответствии со стандартом AS81937, и затем обследовали, происходило ли какое-нибудь отслоение смолы до достижения 25000 циклов.
D: Втулочный подшипник подвергали испытанию на колебательное нагружение при контактном давлении 275 МПа при температуре 163 градуса Цельсия, в соответствии со стандартом AS81937, и затем обследовали, происходило ли какое-нибудь отслоение смолы до достижения 25000 циклов.
[0089] Результаты испытания на отслоение показаны в Таблице 4. В Таблице 4 «+» означает, что отслоение не наблюдалось, и «-» означает, что наблюдалось отслоение.
ТАБЛИЦА 4
Шероховатость поверхности базового материала, Ra (мкм)
Проведенные испытания
А
В
С
D
0,2 мкм
+
+
+
+
1,0 мкм
+
+
+
+
2,0 мкм
+
+
+
+
4,0 мкм
+
+
+
+
+: отслоения не наблюдалось;-: наблюдалось отслоение.
[0090] Для сравнения полимерную композицию, содержащую термопластичную смолу, использовали вместо отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции, для изготовления втулочных подшипников, включающих механически обрабатываемую прокладку, сформированную на внутренней окружной поверхности, которая имеет одно из четырех значений поверхностной шероховатости, таким же способом, как описано выше. Полимерную композицию, содержащую термопластичную смолу, получили смешением 70% по весу простого полиэфиркетона, 10% по весу углеродного волокна PAN-типа (полиакрилонитрильного), и 20% по весу PTFE, согласно способу, описанному в Примере 1 Японской выложенной патентной заявки № 2011-247408, принадлежащей заявителю настоящего изобретения. Затем смесь нанесли на внутреннюю окружную поверхность втулочных подшипников инжекционным формованием с образованием механически обрабатываемой прокладки, и выполнили обработку резанием и шлифованием, пока толщина механически обрабатываемой прокладки не достигла 0,25 мм. Эту механически обрабатываемую прокладку также подвергли испытанию на адгезионную способность методом, подобным вышеуказанному. Результаты показаны в Таблице 5.
[0091]
ТАБЛИЦА 5
Шероховатость поверхности базового материала, Ra (мкм)
Проведенные испытания
А
В
С
D
0,2 мкм
-
-
-
-
1,0 мкм
-
-
-
-
2,0 мкм
-
-
-
-
4,0 мкм
+
+
+
+
+: отслоения не наблюдалось;-: наблюдалось отслоение.
Согласно результатам из Таблицы 5, в отношении полимерной композиции согласно настоящему изобретению отслоение не наблюдалось во всех случаях, где поверхностная шероховатость Ra варьировала от 0,2 мкм до 4,0 мкм. С другой стороны, в случае, когда механически обрабатываемая прокладка состояла из полимерной композиции с использованием термопластичной смолы, было обнаружено, что, как показано в Таблице 5, достаточной силы сцепления не удалось достигнуть, пока внутреннюю окружную поверхность втулочного подшипника не обработали для придания поверхностной шероховатости Ra около 4,0 мкм. Соответственно этому, понятно, что механически обрабатываемая прокладка, состоящая из полимерной композиции согласно настоящему изобретению, может проявлять превосходную прочность сцепления независимо от поверхностной шероховатости базового материала. Кроме того, поскольку самосмазывающуюся прокладку формируют согласно настоящему изобретению, обработка для придания шероховатости базовой поверхности не требуется.
[0092]
5. Влияние диаметра частиц PTFE-порошка
Для исследования влияния диаметра частиц PTFE-порошка на износ прокладки в случае добавления PTFE-порошка в качестве твердого смазочного материала в полимерной композиции, приготовили полимерные композиции добавлением PTFE-порошков, имеющих различные диаметры частиц, в полимерную композицию Примера 1, и провели испытание на колебательное нагружение при нормальной температуре соответственных механически обрабатываемых прокладок, выполненных из приготовленных полимерных композиций, при контактном давлении 275 МПа вплоть до 100000 циклов. Затем измерили степень износа каждой из механически обрабатываемых прокладок. Полученные результаты показаны в Таблице 6. Кроме того, Фиг. 3 представляет график, показывающий степень износа в зависимости от диаметров частиц, основанный на этих результатах.
[0093]
ТАБЛИЦА 6
Диаметр частиц (мкм)
Степень износа (мм)
9
0,255
33
0,148
40
0,146
50
0,151
130
0,013
160
0,018
180
0,025
[0094] Как было описано выше, значение допустимого верхнего предела степени износа прокладки в испытании на колебательное нагружение при нормальной температуре составляет 0,114 мм после 25000 циклов. Для соблюдения этого стандарта из графика на фиг. 3 понятно, что предпочтителен средний диаметр частиц PTFE-порошка в диапазоне от 75 мкм до 180 мкм. То есть, в случае, когда используют PTFE-порошок, износостойкость может быть повышена применением порошка, имеющего средний диаметр частиц, варьирующий от 75 мкм до 180 мкм. Кроме того, принимая во внимание тот же стандарт, в случае, когда вместо PTFE-порошка используют PTFE-волокно, предполагается, что средняя длина волокон предпочтительно варьирует в диапазоне от 75 мкм до 180 мкм. Поскольку PTFE типа, имеющего высокую молекулярную массу, который образуется в процессе производства PTFE, например, PTFE, имеющий молекулярную массу 1000000 или более, имеет высокую твердость поверхности, такой PTFE, как представляется, будет повышать износостойкость и является пригодным для прокладки.
[0095] В вышеуказанном Примере испытания проводили после выполнения обработки шлифованием и резанием механически обрабатываемой прокладки для корректирования толщины каждой механически обрабатываемой прокладки до 0,25 мм. В дополнение к этому, полимерные композиции, приготовленные в Примерах 1-15 и Сравнительных Примерах 1-8, соответственно использовали для изготовления механически обрабатываемых прокладок, имеющих толщины 0,38 мм и 0,51 мм. Затем провели такие же испытания, как описанные выше, на втулочных подшипниках, имеющих прокладки с различными толщинами. В результате было найдено, что получаются сходные результаты оценки.
[0096] В Примерах полимерную композицию согласно настоящему изобретению наносили на втулочный подшипник с формой, как показано на Фиг. 1. Однако применение настоящего изобретения не ограничивается этой формой, и возможно нанесение полимерной композиции согласно настоящему изобретению на скользящие сопряжения, имеющие самые разнообразные формы и конструкции.
[0097]
Сферический подшипник
Как показано на Фиг. 4, сферический подшипник 20 включает наружную обойму (наружное кольцо) 22, имеющую вогнутую сферическую окружную поверхность 22а, внутреннюю обойму (внутреннее кольцо) 26, имеющую выпуклую сферическую наружную окружную поверхность 26а, и механически обрабатываемую прокладку 24, сформированную между внутренней окружной поверхностью 22а и наружной окружной поверхностью 26а. Толщина прокладки может составлять, например, около 0,25 мм.
[0098] Сферический подшипник 20 может быть изготовлен способом с использованием обжатия, например, как показано в Фиг. 5(а)-5(с). Сначала полимерную композицию 24, полученную в Примере 2, наносят на внутреннюю окружную поверхность 22а наружной обоймы (наружного кольца) 22, и полимерную композицию предварительно отверждают облучением ультрафиолетовыми лучами. Соответственно этому, формируют механически обрабатываемую прокладку 24. На этом этапе полимерная композиция 24 отверждена еще не полностью. Затем в наружную обойму 22 вставляют внутреннюю обойму (внутреннее кольцо) 26 (Фиг. 5(а)). Затем в процессе обжатия проводят пластическую деформацию наружной обоймы 22 с помощью пресса таким образом, чтобы следовать наружной окружной поверхности внутренней обоймы 26 (Фиг. 5(b)). Затем механически обрабатываемую прокладку 24 отверждают полностью вторичным отверждением механически обрабатываемой прокладки 24 при нагревании. После этого внешнюю сторону наружной обоймы 22 доводят до готовности обработкой резанием для получения сферического подшипника 20 (Фиг. 5(с)).
[0099] Поскольку в полимерной композиции согласно настоящему изобретению используют отверждаемую ультрафиолетовым излучением смолу, полимерная композиция может быть отверждена до полуотвержденного состояния (первичное отверждение), вместо того, чтобы быть отвержденной полностью. Поэтому полимерная композиция в полуотвержденном состоянии после первичного отверждения может легко следовать деформации наружной обоймы в процессе обжатия. Соответственно этому, можно сформировать прокладку, имеющую равномерную толщину на сферическом подшипнике. Полимерная композиция в полуотвержденном состоянии может быть получена регулированием и сокращением продолжительности облучения ультрафиолетовыми лучами для более раннего прекращения реакции полимеризации. Поскольку прокладка в полуотвержденном состоянии сэндвичеобразно зажата между внутренней обоймой и наружной обоймой после процесса обжатия, прокладка не может быть подвергнута облучению ультрафиолетовыми лучами после процесса обжатия. Поэтому выполняют вторичное отверждение нагреванием для полного отверждения прокладки, в том числе ее внутренней части. В этом отношении предпочтительно, чтобы в полимерную композицию был добавлен термореактивный стимулятор отверждения. Однако в случае, когда структура поверхности скольжения или тому подобной является такой, что прокладка может быть подвергнута облучению ультрафиолетовыми лучами, вместо нагревания может быть применено ультрафиолетовое излучение. Если в полимерной композиции используют термопластичную смолу или термореактивную смолу, смола не следует надлежащим образом за деформацией наружной обоймы, если только смола не находится в неотвержденном состоянии. При таких обстоятельствах проведение процесса обжатия становится затруднительным.
[0100]
Сферический подшипник со штоковой полостью
Каждая из Фиг. 6(а) и 6(b) показывает примерный сферический подшипник 60 со штоковой полостью, в котором сферический подшипник 20 вмонтирован в корпус 50 штоковой полости. Корпус 50 штоковой полости составлен головной частью 52, имеющей сквозное отверстие 52а, в которое вставлен сферический подшипник 20, и стержневой частью 54, снабженной внутренней или наружной резьбой 56. Стержневая часть 54 представляет собой корпус по существу цилиндрической формы, протяженный от головной части 52 в радиальном направлении относительно сквозного отверстия 52а. После вставления сферического подшипника 20 в сквозное отверстие 52а способом обжатия формируют V-образную канавку (не показана) на краю сквозного отверстия 52а, чтобы зафиксировать сферический подшипник 20 на корпусе 50 штоковой полости.
[0101]
Призонный болт
Призонный болт 70, показанный на Фиг. 7, включает основную корпусную часть, состоящую из головки 72, стержневой части 74, имеющей большой диаметр, и части с наружной резьбой 76, имеющей малый диаметр, и механически обрабатываемую прокладку 74а, размещенную на наружной окружной поверхности стержневой части 74. Механически обрабатываемую прокладку 74а формируют равномерным нанесением и отверждением полимерной композиции, полученной в любом из примеров, способом, подобным описанному в Примерах. Основную корпусную часть призонного болта 70 изготавливают, например, из стали SUS630. Толщина механически обрабатываемой прокладки 74а может быть в диапазоне от около 0,25 мм до 0,5 мм.
[0102] Призонный болт 70 используют в важных соединительных деталях, передающих высокий крутящий момент, таких как вал гребного винта судов или кораблей, рули управления полетом самолета, и соединительная тяга автомобильных двигателей. Призонный болт 70, применяемый в таких важных соединительных деталях, должен иметь плотную посадку в болтовом отверстии с высокой точностью без любого внутреннего зазора. Поэтому стержневую часть 74 призонного болта изготавливают с высокоточной конечной отделкой, но даже при этом предпочтительно, чтобы во время сборки могла бы быть выполнена подгонка болта по размеру. Поскольку призонный болт согласно настоящему изобретению включает механически обрабатываемую прокладку 74а, пользователь в состоянии легко скорректировать размер наружного диаметра стержневой части даже после отверждения смолы. Кроме того, поскольку призонный болт согласно настоящему изобретению включает самосмазывающуюся механически обрабатываемую прокладку 74а на стержневой части 74, то даже когда болт вставляют или вынимают во время сборки или разборки, фрикционная коррозия и тому подобное не возникает, обеспечивая длительный срок службы призонного болта 70.
[0103] Хотя настоящее изобретение было разъяснено Примерами, настоящее изобретение не ограничивается Примерами, и может быть осуществлено в разнообразных вариантах исполнения и аспектах в пределах области пунктов патентной формулы. Например, в вышеуказанных вариантах исполнения самосмазывающуюся прокладку формируют на внутренней окружной поверхности наружной обоймы сферического подшипника, и сферического подшипника со штоковой полостью. Однако самосмазывающаяся прокладка может быть сформирована на наружной окружной поверхности их внутренней обоймы. Кроме того, хотя разъяснение было приведено в отношении сферического подшипника, сферического подшипника со штоковой полостью и призонного болта в качестве примеров скользящего сопряжения, настоящее изобретение не ограничивается ими и может быть распространено на любое скользящее сопряжение, при условии, что скользящее сопряжение включает самосмазывающуюся прокладку. В особенности, хотя разъяснение в вышеуказанном варианте исполнения было приведено со ссылкой на скользящее сопряжение, используемое для вращательного движения детали или части, скользящее сопряжение согласно настоящему изобретению включает не только сопряжение для вращательного движения, но также скользящее сопряжение, предназначенное для скользящего перемещения по любому направлению, такого как поступательное перемещение (линейное перемещение), колебательное движение, и любая их комбинация.
Промышленная применимость
[0104] Как было описано выше, полимерная композиция согласно настоящему изобретению может быть использована в качестве самосмазывающейся прокладки, будучи нанесенной на поверхность скольжения скользящего сопряжения, и будучи отвержденной ультрафиолетовым излучением. Обработка при высокой температуре и высоком давлении для отверждения полимерной композиции не требуется. Кроме того, поскольку адгезия отвержденной полимерной композиции к поверхности, на которую она нанесена (базовой поверхности), является исключительно высокой, не требуется обработка для придания поверхности шероховатости. Поэтому может содержаться относительно большое количество PTFE, в то же время обеспечивая безопасность работы, и также может быть снижена стоимость оборудования. Самосмазывающаяся прокладка, изготовленная, как описано выше, может быть сформирована в разнообразных скользящих сопряжениях, включающих подшипники скольжения, такие как втулочный подшипник и сферический подшипник. Благодаря изготовлению скользящего сопряжения имеющим самосмазывающуюся прокладку, выполненную из полимерной композиции согласно настоящему изобретению, поверхность прокладки может быть подвергнута обработке резанием, шлифованием и тому подобным, что делает возможным выполнение тонкой пригонки размера внутреннего диаметра подшипника, когда конечный пользователь вставляет вал. Поэтому полимерная композиция согласно настоящему изобретению и скользящее сопряжение, оснащенное самосмазывающейся прокладкой, изготовленной из полимерной композиции согласно настоящему изобретению, являются весьма полезными в обширных областях применения, таких как корабли, самолет, автомобили, электронные изделия, и электрические приборы домашнего обихода.
Список условных обозначений
[0105]
10: втулочный подшипник, 20: сферический подшипник, 22: наружная обойма (наружное кольцо), 24: механически обрабатываемая прокладка, 26: внутренняя обойма (внутреннее кольцо), 40: базовая часть, 50: корпус штоковой полости, 60: сферический подшипник со штоковой полостью, 70: призонный болт, 72: головка, 74: стержневая часть, 76: часть с наружной резьбой, 74а: механически обрабатываемая прокладка, Т: испытательное зажимное устройство.