смешанная пряжа для фрикционных использований

Формула изобретения

1. Штапельная пряжа, содержащая смесь 35-90 вес. % фторполимерного волокна и 65-10 вес. % одного или более видов смешанного волокна, которое не содержит хлопковое волокно.

2. Пряжа по п. 1, в которой смесь содержит 35-75 вес. % фторполимера и 65-25 вес. % смешанного волокна.

3. Пряжа по п. 1, в которой смесь содержит 35-65 вес. % фторполимера и 65-35 вес. % смешанного волокна.

4. Пряжа по п. 1, в которой фторполимер выбран из группы, состоящей из политетрафторэтилена, фторированных олефиновых полимеров, сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропена, сополимеров тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров и сополимеров перфторэтилвинилового простого эфира и фторированных олефиновых терполимеров.

5. Пряжа по п. 3, в которой фторполимер выбран из группы, состоящей из политетрафторэтилена, фторированных олефиновых полимеров, сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропена, сополимеров тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров и сополимеров перфторэтилвинилового простого эфира и фторированных олефиновых терполимеров.

6. Пряжа по п. 1, в которой смешанное волокно выбрано из волокон из группы, состоящей из сложных полиэфиров, полиамидов, ароматических полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов и их сополимеров, целлюлозного химического волокна и шерсти, полипарафенилентерефталамида, полиметафениленизофталамида, полипарафениленбензобисоксазола, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сложных полиэфиров с анизотропным расплавом, углеродных волокон, металлических волокон, стекловолокна и параарамидных волокон с металлическим покрытием.

7. Пряжа по п. 3, в которой смешанное волокно выбрано из волокон из группы, состоящей из сложных полиэфиров, полиамидов, ароматических полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов и их сополимеров, целлюлозного химического волокна и шерсти, полипарафенилентерефталамида, полиметафениленизофталамида, полипарафениленбензобисоксазола, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сложных полиэфиров с анизотропным расплавом, углеродных волокон, металлических волокон, стекловолокна и параарамидных волокон с металлическим покрытием.

8. Пряжа по одному из пп. 1-3, в которой смешанное волокно представляет собой полипарафенилентерефталамид или полиметафениленизофталамид.

9. Низкофрикционный продукт, полученный обмоткой, содержащий пряжу по одному из пп. 1-3.

10. Ткань для использования ее под нагрузкой, содержащая пряжу по одному из пп. 1-3.

11. Пряжа, содержащая пряжу из непрерывного элементарного волокна и смесь штапельных волокон, где штапельные волокна содержат 35-90 вес. % фторполимерного волокна и 65-10 вес. % одного или более видов смешанного волокна, кроме хлопкового волокна.

12. Пряжа по п. 11, в которой штапельные волокна, по существу, обвивают одну или более нитей пряжи из непрерывного элементарного волокна или формируются поверх них.

13. Пряжа по п. 11, в которой одна или более нитей пряжи из непрерывного элементарного волокна, по существу, обвивают штапельные волокна.

14. Подшипник, изготовленный из прямей по одному из пп. 1-8, 11-13.

15. Втулка, изготовленная из пряжи пo одному из пп. 1-8, 11-13.

16. Уплотнение, изготовленное из пряжи по одному из пп. 1-8, 11-13.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к штапельной пряже и изготовленным из нее ткани, низкофрикционному продукту, подшипнику, втулке и уплотнению.

Фторполимерные волокна известны как фрикционные модификаторы во многих различных конечных случаях применения. Однако фторполимерные волокна имеют низкий модуль упругости при растяжении и характеризуются плохой адгезией к другим полимерам; они являются продуктами с относительно высокой стоимостью, а некоторые фторполимеры характеризуются тенденцией к пластической деформации. При использовании в качестве фрикционного модификатора в промышленности, например в качестве подшипников, фторполимерные волокна обычно имеют одну из следующих форм: пряжа из непрерывного элементарного фторполимерного волокна, намотанная вокруг поверхности изделия или детали, пряжа из непрерывного элементарного фторполимерного волокна, связанная или сотканная с получением ткани, или пряжа из непрерывного элементарного фторполимерного волокна, измельченная до получения очень короткого штапеля, который затем смешивают с полимером и формируют в изделия или детали.

Хотя фторполимерная штапельная пряжа и обладает преимуществами по сравнению с пряжей из непрерывного элементарного волокна, до сих пор было слишком трудно изготовить фторполимерную штапельную пряжу. Для коммерчески приемлемой фторполимерной штапельной пряжи могут быть разработаны пряжа и ткани, которые используют имеющиеся различные длины штапелирования штапельные волокна и которые удовлетворяют нуждам промышленных применений, уменьшающих трение.

Известен имеющий хорошую эластичность волокнистый материал, получаемый в результате смешения менее чем 30% политетрафторэтиленовых волокон или прядей с натуральными и/или синтетическими волокнами (JP 01-139833 А, 01.06.1989).

Ткани и полотна, изготовленные из волокнистого материала согласно данной публикации, имеют как хорошую звукоизолирующую способность, так и улучшенные свойства, предотвращающие скатывание волокна в узелки.

Известны штапельная пряжа, содержащая смесь 50 вес.% фторполимерного волокна и 50 вес.% хлопкового волокна, и выполненная из данной пряжи ткань для использования ее под нагрузкой (US 3131979 А, 05.05.1964).

Известны низкофрикционный продукт, полученный обмоткой и содержащий пряжу, имеющую смесь 50 вес.% фторполимерного волокна и 50 вес.% хлопкового волокна, пряжа, содержащая пряжу из непрерывного элементарного волокна и смесь штапельных волокон, содержащих 50 вес.% фторполимерного волокна и 50 вес.% хлопкового волокна, подшипник и втулка, изготовленные из пряжи, содержащей смесь 50 вес.% фторполимерного волокна и 50 вес.% хлопкового волокна, и из пряжи, содержащей пряжу из непрерывного элементарного волокна и смесь штапельных волокон, содержащих 50 вес.% фторполимерного волокна и 50 вес.% хлопкового волокна (US 3560065 А, 02.02.1971).

Известно также уплотнение, изготовленное из штапельной пряжи, содержащей смесь фторполимерного волокна и двух видов волокна (ЕР 0585874 А1, 09.03.1994).

В данных решениях ограничен выбор волокон для изготовления пряжи и, соответственно, возможности ее использования.

Задачей группы изобретений является создание штапельной пряжи, имеющей улучшенные фрикционные характеристики и полученной из различных волокон, и находящихся под нагрузкой продуктов, которые могут быть изготовлены с использованием этой пряжи в качестве компонента.

Эта задача решается тем, что штапельная пряжа содержит смесь от 35 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 65 до 10 весовых процентов одного или более видов смешанного волокна, которое не содержит хлопковое волокно.

Смесь может содержать от 35 до 75 весовых процентов фторполимера и от 65 до 25 весовых процентов смешанного волокна.

Фторполимер выбран из группы, состоящей из политетрафторэтилена, фторированных олефиновых полимеров, сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропена, сополимеров тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров и сополимеров перфторэтилвинилового простого эфира и фторированных олефиновых терполимеров.

Смешанное волокно выбрано из волокон из группы, состоящей из сложных полиэфиров, полиамидов, ароматических полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов и их сополимеров, целлюлозного химического волокна и шерсти, полипарафенилентерефталамида, полиметафениленизофталамида, полипарафениленбензобисоксазола, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сложных полиэфиров с анизотропным расплавом, углеродных волокон, металлических волокон, стекловолокна и параарамидных волокон с металлическим покрытием.

Смесь может содержать от 35 до 65 весовых процентов фторполимера и от 63 до 35 весовых процентов смешанного волокна.

Фторполимер выбран из группы, состоящей из политетрафторэтилена, фторированных олефиновых полимеров, сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропена, сополимеров тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров и сополимеров перфторэтилвинилового простого эфира и фторированных олефиновых терполимеров.

Смешанное волокно выбрано из волокон из группы, состоящей из сложных полиэфиров, полиамидов, ароматических полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов и их сополимеров, целлюлозного химического волокна и шерсти, полипарафенилентерефталамида, полиметафениленизофталамида, полипарафениленбензобисоксазола, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сложных полиэфиров с анизотропным расплавом, углеродных волокон, металлических волокон, стекловолокна и пара-арамидных волокон с металлическим покрытием.

Смешанное волокно представляет собой полипарафенилентерефталамид или полиметафениленизофталамид.

Низкофрикционный продукт, полученный обмоткой, содержит пряжу, содержащую смесь от 35 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 65 до 10 весовых процентов одного или более видов смешанного волокна, которое не содержит хлопковое волокно, или смесь, содержащую от 35 до 75 весовых процентов фторполимера и от 65 до 25 весовых процентов смешанного волокна, или смесь, содержащую от 35 до 65 весовых процентов фторполимера и от 65 до 35 весовых процентов смешанного волокна.

Ткань для использования ее под нагрузкой содержит пряжу, содержащую смесь от 35 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 65 до 10 весовых процентов одного или более видов смешанного волокна, которое не содержит хлопковое волокно, или смесь, содержащую от 35 до 75 весовых процентов фторполимера и от 65 до 25 весовых процентов смешанного волокна, или смесь, содержащую от 35 до 65 весовых процентов фторполимера и от 65 до 35 весовых процентов смешанного волокна.

Пряжа может содержать пряжу из непрерывного элементарного волокна и смесь штапельных волокон, где штапельные волокна содержат от 35 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 65 до 10 весовых процентов одного или более видов смешанного волокна, кроме хлопкового волокна.

Штапельные волокна по существу обвивают одну или более нитей пряжи из непрерывного элементарного волокна или формируются поверх них.

Одна или более нитей пряжи из непрерывного элементарного волокна по существу обвивают штапельные волокна.

Подшипник, втулка и уплотнение изготовлены из штапельной пряжи, содержащей смесь от 35 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 65 до 10 весовых процентов одного или более видов смешанного волокна, которое не содержит хлопковое волокно.

Смесь может содержать от 35 до 75 весовых процентов фторполимера и от 65 до 25 весовых процентов смешанного волокна.

Фторполимер выбран из группы, состоящей из политетрафторэтилена, фторированных олефиновых полимеров, сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропена, сополимеров тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров и сополимеров перфторэтилвинилового простого эфира и фторированных олефиновых терполимеров.

Смешанное волокно выбрано из волокон из группы, состоящей из сложных полиэфиров, полиамидов, ароматических полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов и их сополимеров, целлюлозного химического волокна и шерсти, полипарафенилентерефталамида, полиметафениленизофталамида, полипарафениленбензобисоксазола, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сложных полиэфиров с анизотропным расплавом, углеродных волокон, металлических волокон, стекловолокна и параарамидных волокон с металлическим покрытием.

Смесь может содержать от 35 до 65 весовых процентов фторполимера и от 63 до 35 весовых процентов смешанного волокна.

Фторполимер выбран из группы, состоящей из политетрафторэтилена, фторированных олефиновых полимеров, сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропена, сополимеров тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров и сополимеров перфторэтилвинилового простого эфира и фторированных олефиновых терполимеров.

Смешанное волокно выбрано из волокон из группы, состоящей из сложных полиэфиров, полиамидов, ароматических полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов и их сополимеров, целлюлозного химического волокна и шерсти, полипарафенилентерефталамида, полиметафениленизофталамида, полипарафениленбензобисоксазола, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сложных полиэфиров с анизотропным расплавом, углеродных волокон, металлических волокон, стекловолокна и параарамидных волокон с металлическим покрытием.

Смешанное волокно представляет собой полипарафенилентерефталамид или полиметафениленизофталамид.

Пряжа может содержать пряжу из непрерывного элементарного волокна и смесь штапельных волокон, где штапельные волокна содержат от 35 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 65 до 10 весовых процентов одного или более видов смешанного волокна, кроме хлопкового волокна.

Штапельные волокна по существу обвивают одну или более нитей пряжи из непрерывного элементарного волокна или формируются поверх них.

Одна или более нитей пряжи из непрерывного элементарного волокна по существу обвивают штапельные волокна.

Под "штапельной пряжей" в связи с синтетическим волокном подразумевается пряжа, которая изготавливается штапелированием пряжи из непрерывного элементарного волокна или непрерывного жгута до определенной длины с получением штапельного волокна и после этого обработкой в обычном оборудовании хлопчатобумажной системы прядения с образованием пряжи из штапеля. Обычный способ, используемый для изготовления штапельного волокна, включает кольцевое прядение, прядение с разрыхленной основной нитью и прядение с помощью воздушной струи.

Под "фторполимером" подразумеваются полимеры, такие как политетрафторэтилен, указанный здесь как "ПТФЭ", и полимеры, известные в общем случае как фторированные олефиновые полимеры, например сополимеры тетрафторэтилена и гексафторпропена (ГФП), сополимеры тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых сложных эфиров, такие как перфторпропилвиниловый простой эфир (PFA) и перфторэтилвиниловый простой эфир, фторированные олефиновые терполимеры, включающие терполимеры вышеперечисленных мономеров и других сополимеров на основе тетрафторэтилена. В настоящем изобретении предпочтительным фторполимером является ПТФЭ.

Фторполимерная непрерывная нить может быть сформована различными способами в зависимости от конкретной желательной фторполимерной композиции. Волокна могут быть сформованы путем дисперсионного формования, то есть дисперсию частиц нерастворимого фторполимера смешивают с раствором растворимого матричного полимера, и эту смесь затем коагулируют с получением элементарных нитей в результате экструдирования смеси в коагулирующий раствор, в котором матричный полимер становится нерастворимым. Нерастворимый матричный полимер затем можно агломерировать и при желании выделять. В альтернативном варианте, если вязкости расплавов окажутся подходящими, элементарная нить может быть также сформована непосредственно из расплава. Волокна также могут быть получены в результате смешивания мелкоизмельченного в порошок фторполимера с добавкой, способствующей экструзии, с преобразованием этой смеси в заготовку и экструдированием смеси через головку с получением волокон, которые могут иметь либо увеличенные, либо не увеличенные в объеме структуры.

После процесса формования волокна с непрерывными нитями затем штапелируются до длин штапелирования в диапазоне от 1,3 до 7,6 см (от 0,5 до 3,0 дюймов). В настоящем изобретении предпочтительной длиной штапелирования является величина от 3,8 до 5,1 см (от 1,5 до 2,0 дюймов). Линейная плотность на элементарную нить может быть в пределах от 0,11 до 16,7 dtex (от 0,1 до 15 денье).

Под "смешанным волокном" подразумеваются общедоступные волокна, включающие сложные полиэфиры, полиамиды, ароматические полиамиды, полипропилены, полиэтилены и их сополимеры; натуральные волокна, такие как хлопок, целлюлозное химическое волокно и шерсть; волокна, изготовленные из полимеров с высокими эксплуатационными характеристиками, включающих полипарафенилентерефталамид (PPD-T), полипарафениленбензобисоксазол (РВО), сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE), сложные полиэфиры с анизотропным расплавом; и высокомодульные волокна, такие как углеродные волокна, металлические волокна и стекловолокна и любые из ранее упомянутых классов или типов волокон со специальными покрытиями, такие, как параамидные волокна с металлическим покрытием. Длины резанного штапельного волокна в смесевом волокне могут быть равны любым величинам, которые будут совместимы со фторполимерным штапелем. В настоящем изобретении предпочтительная длина штапелирования равна или меньше длины фторполимерного штапеля и находится в пределах от 1,3 до 5,1 см (от 0,5 до 2,0 дюймов).

Фторполимерное штапельное волокно и смесевое штапельное волокно объединяют и перерабатывают в штапельную пряжу при помощи обычно используемых способов. Например, требуемые количества каждого штапельного волокна можно смешать и после этого разрыхлить и прочесать с получением чесальной ленты. Чесальную ленту можно после этого вытянуть, а затем уменьшить ее толщину с получением ровницы и окончательно сформовать методом кольцевого формования в штапельную пряжу.

Пряжа, согласно настоящему изобретению, содержит от 25 до 90 весовых процентов фторполимерного волокна и от 75 до 10 весовых процентов смешанного волокна. Предпочтительное весовое распределение представляет собой содержание фторполимера от 35 до 75 весовых процентов; содержание смешанного волокна от 65 до 25 весовых процентов. Более предпочтительное весовое распределение представляет собой от 35 до 65% фторполимера, от 65 до 35% смешанного волокна. Преимущества в отношении трения для волокна на практике уменьшаются, если содержание фторполимера будет меньше 35 весовых процентов в большинстве случаях промышленного конечного применения. При содержании фторполимера свыше 90 весовых процентов получить пригодную пряжу из штапельного волокна труднее, так как когезия между нитями в пучке пряжи мала. Пряжа также становится и менее экономичной с точки зрения затрат. Предпочтительная пряжа, согласно настоящему изобретению, представляет собой 50 весовых процентов ПТФЭ и 50 весовых процентов смешанного волокна. Предпочтительным смешанным волокном является волокно из сложного полиэфира.

Пряжа по этому изобретению имеет низкий коэффициент трения пряжа - металл и допускает подгонку как структуры волокна, так и содержания волокна к конкретному использованию, находящемуся под нагрузкой. Например, смешанное волокно может быть выбрано таким образом, чтобы скомпенсировать присущий фторполимерному волокну недостаток, такой, как низкий модуль при выборе в качестве смешанного волокна высокомодульного волокна. Если необходимо, пряжу из непрерывного элементарного волокна можно добавить к штапельной пряже по этому изобретению для придания дополнительной прочности или износоустойчивости. Например, одна или более нить пряжи из непрерывного элементарного волокна может быть использована в качестве каркасной нити со смешанными штапельными волокнами, по существу обвитыми или сформованными поверх этой каркасной нити. Если для пряжи с очень высокой прочностью требуются улучшенные фрикционные свойства или свойства шумоподавления, высокопрочная нить пряжи из непрерывного элементарного волокна может быть обвита композицией штапельного волокна по настоящему изобретению. В альтернативном варианте нить пряжи со смешанным штапельным волокном может быть изготовлена сначала, а затем обвита нитью пряжи из непрерывного элементарного волокна. Одной или более нитью пряжи из непрерывного элементарного волокна также можно по существу обвить нити смешанной штапельной пряжи. Например, термопластичная нить пряжи из непрерывного элементарного волокна может обвить нить фторполимерной и термопластичной смешанной штапельной пряжи, где нить пряжи из элементарного волокна действовала бы в качестве жертвенного покрытия для штапельной пряжи.

Подобным же образом выбор структуры смешанного волокна и/или фактической нити, например, длины штапельных фторполимерных или смешанных волокон, размещение штапельных волокон в структуре нити или в крутке пряжи может быть оптимизирован для компенсации проблем с усадкой или с адгезией, которые, как известно, имеют место для фторполимерных волокон.

Пряжа по настоящему изобретению может быть использована в низкофрикционных продуктах, полученных обмоткой, или из нее могут быть изготовлены ткани, которые будут использованы во многих случаях использования, находящихся под нагрузкой. Для форм как пряжи, так и ткани важно, чтобы аппрет для формования волокна на смешанной нити был бы совместим с фторполимером; то есть, аппреты, наносимые на смешанное волокно, не будут оказывать отрицательного влияния на фрикционные эксплуатационные характеристики нити или ткани. Думается, что наилучшие фрикционные эксплуатационные характеристики ткани будут получены, если на смешанной нити будет немного или не будет вовсе аппрета. Аппрет, использованный при изготовлении смешанного волокна, может быть удален промыванием перед тем, как смешанная пряжа будет объединена с фторполимерной пряжей.

Пряжа по этому изобретению может быть использована в прокладочных тканях для резиновых деталей для устранения шума в деталях подвески, таких как втулки стабилизатора поперечной устойчивости, используемые в легковых и грузовых автомобилях. При таком использовании сформованную пряжу можно связать, соткать, сплести или сшить с получением ткани. Ткань приклеивают к материалу подложки или комбинируют с ним. Этой комбинации затем в результате формования может быть придана трубчатая форма, где внутренней поверхностью будет служить нить или ткань настоящего изобретения, а в качестве наружной поверхности будет выступать материал подложки или материал подложки, приклеенный к резине. Обычно в случае использования кругловязальной машины материал подложки платируют в трубку; при основовязании материал подложки в результате вязания вводят в структуру ткани; и если материал будет соткан, может быть использовано трикотажное полотно с разрезным ворсом тогда, когда лицевой ворс использует пряжу, а материал подложки представляет собой связывающее волокно. Другие тканые структуры могут представлять интерес до тех пор, пока большая часть сформованного волокна будет находиться на одной стороне, а большая часть связывающего волокна будет на другой. Вне зависимости от способа, использованного для изготовления ткани, полученная в результате ткань должна быть непроницаемой при высоком давлении для расплавленных материалов, таких как каучуки, для которых возможно литье под давлением.

Фактические подшипники или втулки изготавливаются в результате размещения полученных в результате тканей, имеющих трубчатую форму, поверх оправки, которая имеет диаметр, равный диаметру тканевой трубки. Этот комплекс помещают в пресс-форму для вулканизации резиновых изделий, подходящую для требуемой резиновой втулки, и под большим давлением впрыскивают каучук до тех пор, пока пресс-форма не будет заполнена. Как только каучук остынет, пресс-форму открывают и оправку вынимают. Для увеличения эффективности несколько идентичных деталей могут быть сформованы за один раз и затем разделены на отдельные части. Отдельные втулки могут быть установлены либо в результате насаживания детали через конец стабилизатора поперечной устойчивости или же они могут быть расколоты, а после этого надвинуты на стабилизатор.

Пряжа этого изобретения может быть использована в качестве тканей для оконных уплотнений, позволяющих легко открывать и закрывать окно. Ткани, изготовленные из волокон со 100% ПТФЭ, очень мягки вследствие низкого модуля волокон, и их использование может привести к получению низкокачественного уплотнения или нежелательных шумов. Ясно, что такой недостаток, как низкий модуль волокон ПТФЭ, можно преодолеть выбором смешанных волокон, которые имеют очень высокий модуль, таких как параарамид, РВО или высокомолекулярный полиэтилен. Получаемые в результате ворсовые ткани характеризуются низким трением, но улучшенной жесткостью для получения улучшенного уплотнения.

Такие ткани могут быть отнесены к любому типу вязаной, плетеной или сотканной ткани, но предпочтительно к ворсовым тканям, таким как трикотажная байка или тканое трикотажное полотно с разрезным ворсом. Фактическое уплотнение образуется, когда берут ткань и прикрепляют ее или наносят ее слой на крепежный держатель, который устанавливают в дверной раме, так что на него окном оказывается давление, за счет чего образуется уплотнение, которое не пропускает влагу и ветер, при этом движение окна вверх и вниз не затрудняется.

Пряжа по этому изобретению также может быть использована в тканевых подшипниках, которые не импрегнируют термоотверждающимися смолами. В некоторых условиях использование тканевых подшипников, изготовленных из волокна со 100% ПТФЭ, может стать проблематичным; для ПТФЭ естественной тенденцией является пластическая деформация, в особенности в условиях постоянных нагрузок, которые превышают 703 кг/см² (10000 psi). Пряжа по этому изобретению предлагает практическое решение этой проблемы в результате объединения фторполимерных волокон с другими высокопрочными, высокомодульными волокнами, что делает возможным получение ткани, имеющей как улучшенные свойства в отношении несущей способности в сочетании со смазывающей способностью и улучшенной стойкостью к пластической деформации. Предпочтительные высокомодульные волокна, полезные в этой пряже, включают параарамидные, РВО, углеродные, стекло- и UHMWPE волокна.

Пряжа по этому изобретению также может быть использована для получения композитных подшипников. Как ранее описывалось, подшипник изготавливают, используя либо тканевую трубку, либо плоскую ткань, либо отдельные нити, вокруг которых обвиты связывающие волокна, и затем их обертывают вокруг оправки, которая может быть круглой, шестигранной, квадратной или иметь другие различные формы. Это смачивают эпоксидной смолой и после этого термоотверждают. Стекловолокно или какое-либо другое армирующее волокно после этого обматывают нитью вокруг сердечника. После этого проводят термоотверждение и затем трубку сталкивают с сердечника, после чего ее можно разрезать на отдельные втулки. Наружную поверхность, армированную волокном, также можно обработать на станке до получения требуемого наружного диаметра. Использование в пряже согласно изобретению в качестве смешанного волокна термопластичного волокна устраняет необходимость добавления связывающего волокна, использованного при изготовлении подшипников, произведенных в соответствии с настоящим изобретением. Исключение отдельной стадии обвивания отдельных фторполимерных нитей связывающим волокном или в случае тканевых трубок добавления смешанной штапельной пряжи означает, что эпоксидная смола может лучше смачивать и однородно импрегнировать обмотанную нить или тканевую трубку, что дает в результате более однородный композитный подшипник. В результате производственных дефектов получается меньше, а выработка больше. В результате использования либо смешанных волокон, содержащих высокотемпературные волокна с хорошим сопротивлением истиранию (арамиды, РВО и UHMWPE), либо смешанных волокон, имеющих хорошую теплопроводность (графит, металл, арамиды с покрытием из металлов, углерод и волокна, наполненные графитом), становится возможным изготовление подшипников, характеризующихся более широкими диапазонами эксплуатации.

Пряжа по этому изобретению полезна для других типов композитных подшипников, таких как полученные нанесением слоя тканей на металл. Этот тип подшипников использует преимущества ткани, которая обладает теплопроводностью. Волокна с хорошей теплопроводностью делают возможными более высокие скорости эксплуатации, потому что теплота рассеивается с поверхности ткани через подложку. Это усовершенствование увеличивает способность конечных деталей подвергаться нагрузкам и помогает упростить способ изготовления за счет устранения необходимости проведения термоотверждения ткани.

В качестве дополнительного преимущества настоящего изобретения было также обнаружено, что пряжа, содержащая менее чем 35 вес.% фторполимера, имеет дополнительные положительные свойства при использовании в подшипниках и втулках даже несмотря на то, что преимущества в отношении трения будут уменьшены. Было обнаружено, что пряжа, полученная с 10% фторполимерного волокна, может существенно уменьшить шум при эксплуатации подшипника или втулки.

Следующий пример иллюстрирует настоящее изобретение, но он не предполагает ограничения изобретения.

Пример

Этот пример иллюстрирует эксплуатационные характеристики ткани настоящего изобретения при использовании для втулок для автомобильного стабилизатора поперечной устойчивости.

Стабилизаторы поперечной устойчивости используются во многих автомобилях для придания им устойчивости и стабильности при движении на повороте. Втулки, используемые в стабилизаторах поперечной устойчивости, в общем случае изготавливают из волокна со 100% ПТФЭ, связанного со сложноэфирным волокном таким образом, что волокно со 100% ПТФЭ в первую очередь находился на поверхности с одной стороны ткани (поверхность ПТФЭ), тогда как на другой стороне ткани поверхность образует в первую очередь полиэфирное волокно. Из этой ткани формуют втулку таким образом, что поверхность ПТФЭ у ткани вступает в контакт с металлической поверхностью стабилизатора поперечной устойчивости. Несмотря на стоимость, эти ткани, имеющие поверхности с приблизительно 100%-ным содержанием ПТФЭ (~50 вес.%) ПТФЭ), предпочтительны, потому что они подавляют шум.

Тестовые ткани, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, были связаны так, как описывается ниже, и протестированы в аппарате, разработанном для моделирования комплекта стабилизатора, втулки и корпуса в системе стабилизатора поперечной устойчивости.

Устройство и его компоненты, использованные при тестировании, демонстрируются на фиг. 1-4.

Устройство состоит из расщепленного металлического блока, который представляет собой корпус и имеет размеры 10,2х7,6х3,8 см (4х3х1,5 дюймов). Блок разрезан таким образом, что на поверхности каждой половины расщепленного блока имеется два полуцилиндрических выреза. В верхней половине расщепленного блока 1 просверливают насквозь два отверстия диаметром 0,95 см (3/8 дюйма) 3, через которые вставляют болты 5; в нижней половине 2 нарезают резьбу 0,95 см (3/8 дюйма) 4, так что две половины расщепленного блока могут удерживаться вместе с предварительно заданным усилием, приложенным к болтам. В этом устройстве стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой металлический стержень 6, имеющий длину 10,2 см (4 дюйма) и диаметр 2,5 см (1 дюйм). На вершину этого стержня приваривают шестигранную головку диаметром 2,5 см (1 дюйм). Головка делает возможным использование гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту для приложения крутящего усилия к стержню, как только он будет зафиксирован в корпусе.

Для тестирования тканей устройство собирали следующим образом:

Тестируемые полоски ткани размещали на полоске резины 3,8х8,9 см (1,5х3,5 дюймов) и с толщиной 0,3 см (1/8 дюйма). Резину и ткань обертывали вокруг стержня таким образом, чтобы в контакт со стержнем вступала тканевая поверхность из ПТФЭ, как на фиг. 1С, и стержень располагали в вырезах расщепленного блока. В высверленные отверстия вставляли болты, и их ввинчивали в резьбовые отверстия, стягивая две половины расщепленного блока. Болты затягивали до крутящего момента 484 кгсм (35 фунтфут). Эта величина крутящего момента гарантировала то, что стержень и образец плотно удерживались в требуемом положении между двумя половинами расщепленного блока. Расщепленный блок фиксировали на рабочей поверхности стола. На шестигранную головку стержня после этого надевали гаечный ключ с ограничением по крутящему моменту, и к гаечному ключу с ограничением по крутящему моменту прилагали усилие для поворачивания стержня. Величину усилия, требуемую для прокручивания стержня, измеряли в кгсм (фунтфуты). Измеряли также и величину усилия для продолжения поворачивания стержня после его прокручивания. По мере того, как поворачивался стержень, отмечали любой произведенный шум.

Тестируемые ткани связали с платированием. Это тип вязания, используемый при изготовлении тканей для применения во втулках для стабилизатора поперечной устойчивости, и этот тип вязания позволяет связать два типа нити так, что одна сторона вязаной ткани имеет поверхность одной нити, а другая сторона имеет поверхность другой нити. Тестируемые ткани вязали, используя в качестве одной пряжи 100% сложный полиэфир, а в качестве второй пряжи - смеси штапельного волокна из сложного полиэфира и ПТФЭ, соответствующие настоящему изобретению. Контрольная ткань имела пряжу со 100% ПТФЭ, связанную с полиэфирной пряжей. Так же, как и при изготовлении втулки, полиэфирную сторону ткани располагали рядом с резиновой полоской, а смесь содержащих ПТФЭ штапельных волокон была обращена к металлическому стержню, как показано на фиг. 1С. В тесте, когда стержень поворачивается, он поворачивается, соприкасаясь со стороной ткани, содержащей смесь ПТФЭ. Резиновую полоску прочно удерживали в расщепленном блоке.

Данные теста приводятся в таблице. Ткани характеризовали весовым процентом ПТФЭ в штапельной пряже, содержащей смесь ПТФЭ/сложный полиэфир, и полным весовым % ПТФЭ в ткани. Так как ткань связана из двух видов пряжи, весовой % ПТФЭ в ткани приблизительно равен половине значения процента в полном количестве пряжи в связанной ткани. Измеренными усилиями являлся крутящий момент для прокручивания стержня и для начала вращения (усилие преодоления инерции) и вращающее усилие. Крутящий момент измеряли с помощью гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту с круглой поперечиной. Во всех случаях для тканей, содержащих ПТФЭ, либо как 100% на лицевой поверхности ткани, либо как компонент лицевой поверхности ткани из смешанной штапельной пряжи, при прокручивании стержня или при вращении стержня шума слышно не было.