транспортирующий цилиндр к аппаратам жидкостной обработки движущегося текстильного материала

Формула изобретения

Транспортирующий цилиндр к аппаратам жидкостной обработки движущегося текстильного материала, включающий два слоя, внешний износостойкий слой и внутренний демпфирующий слой, выполненные из полимерного композиционного материала, содержащего полимерное связующее и наполнитель, отличающийся тем, что в полимерном композиционном материале каждого слоя используют в качестве волокнистого наполнителя рубленое углеродное волокно с длиной рубленой нити от 2 до 10 мм, в качестве порошкового наполнителя - оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размером частиц от 1 до 60 мкм, в качестве связующего - эпоксидную смолу, в качестве отвердителя - полиэтиленполиамин при следующем количественном содержании компонентов, мас. ч.:

Углеродное волокно	1,5-2,8
Порошковый наполнитель	38-70
Отвердитель	2,4-4,8
Эпоксидная смола	Остальное до 100%

при этом толщина внешнего износостойкого слоя цилиндра выбрана равной 0,1-0,26 толщины его внутреннего демпфирующего слоя, между слоями размещена сетка, выполненная из стекловолокна и аппретированная фенольной, крезольной или эпоксидной смолой, а каждый из слоев цилиндра выполнен с уменьшающимся по сечению содержанием порошкового наполнителя от поверхности цилиндра до сетки в износостойком слое и от сетки до внутренней поверхности цилиндра в его демпфирующем слое, причем содержание порошкового наполнителя в каждом из слоев цилиндра уменьшается от поверхности цилиндра к его центру от 60-80 до 20-40 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к транспортирующим цилиндрам аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала, и может быть использовано при работе в агрессивных средах и при повышенной температуре, а именно в машинах производства химического волокна и пленок, в отделочных производствах текстильной промышленности, в бумажной промышленности и т.д.

Известен транспортирующий цилиндр аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала, содержащий выполненные из полимерного композиционного материала два слоя, внешний износостойкий слой и внутренний демпфирующий слой (см. авторское свидетельство СССС №777109, МПК D06В 23/02, 1980 г.).

Однако известный транспортирующий цилиндр аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала при своем использовании имеет следующие недостатки:

- в процессе эксплуатации наблюдается продольное расслоение материала цилиндра,

- рабочая поверхность цилиндра обладает недостаточной износостойкостью (5×10 ^-5 мкм/км), что приводит к сокращению его срока службы и к последующей его замене,

- рабочая поверхность цилиндра обладает недостаточной стабильностью размеров по длине и диаметру в процессе эксплуатации,

- недостаточная ударная вязкость (20-24 кДж/м²),

- недостаточная химическая стойкость в рабочих растворах серной кислоты и ее солей.

Задача изобретения - создание транспортирующего цилиндра аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала.

Техническим результатом является возможность повышения срока службы транспортирующего цилиндра за счет снижения интенсивности изнашивания его рабочей поверхности, повышение ударной вязкости, повышение стабильности размеров цилиндра по длине и диаметру во время эксплуатации, высокая химическая стойкость в рабочих растворах серной кислоты и ее солей, а также одновременное повышение устойчивости к расслоению.

Технический результат достигается в предложенном транспортирующем цилиндре аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала, содержащим выполненные из полимерного композиционного материала два слоя, внешний износостойкий слой и внутренний демпфирующий, сочетанием компонентов использованного для изготовления слоев цилиндра полимерного композиционного материала, количественным соотношением входящих в него компонентов, а также соотношением толщин внешнего износостойкого и внутреннего демпфирующего слоев, введением между слоями выполненной из стекловолокна сетки и переменным содержанием порошкового наполнителя по толщине слоев.

Предложенный транспортирующий цилиндр аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала содержит выполненные из полимерного композиционного материала два слоя, внешний износостойкий слой и внутренний демпфирующий, при этом в полимерном композиционном материале каждого слоя используют в качестве волокнистого наполнителя рубленое углеродное волокно с длиной рубленой нити от 2 до 10 мм, в качестве порошкового наполнителя - оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размером частиц от 1 до 60 мкм, в качестве связующего - эпоксидную смолу, в качестве отвердителя - полиэтиленполиамин при следующем количественном содержании компонентов, мас. части:

Углеродное волокно	1,5-2,8
Порошковый наполнитель	38-70
Отвердитель	2,4-4,8
Эпоксидная смола	Остальное до 100%

причем толщина внешнего износостойкого слоя цилиндра выбрана равной 0,1-0,26 толщины его внутреннего демпфирующего слоя, между слоями размещена сетка, выполненная из стекловолокна и аппретированная фенольной, крезольной или эпоксидной смолой, а каждый из слоев цилиндра выполнен с уменьшающимся по сечению содержанием порошкового наполнителя от поверхности цилиндра до сетки в износостойком слое и от сетки до внутренней поверхности цилиндра в его демпфирующем слое, причем содержание порошкового наполнителя в каждом из слоев цилиндра уменьшается от поверхности цилиндра к его центру от 60-80 мас.% до 20-40 мас.%.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный транспортирующий цилиндр аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала, отличительными являются:

- использование в полимерном композиционном материале каждого слоя в качестве волокнистого наполнителя рубленого углеродного волокна с длиной рубленой нити от 2 до 10 мм,

- использование в полимерном композиционном материале каждого слоя в качестве порошкового наполнителя оксида кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размером частиц от 1 до 60 мкм,

- использование в полимерном композиционном материале каждого слоя в качестве связующего эпоксидной смолы,

- использование в полимерном композиционном материале каждого слоя в качестве отвердителя полиэтиленполиамина,

- использование в полимерном композиционном материале каждого слоя следующего количественного содержания компонентов, мас. части:

Углеродное волокно	1,5-2,8
Порошковый наполнитель	38-70
Отвердитель	2,4-4,8
Эпоксидная смола	Остальное до 100%

- выбор толщины внешнего износостойкого слоя цилиндра равной 0,1-0,26 толщины его внутреннего демпфирующего слоя,

- размещение между слоями цилиндра сетки, выполненной из стекловолокна и аппретированной фенольной, крезольной или эпоксидной смолой,

- выполнение каждого из слоев цилиндра с уменьшающимся по сечению содержанием порошкового наполнителя от поверхности цилиндра до сетки в износостойком слое и от сетки до внутренней поверхности цилиндра в его демпфирующем слое, причем содержание порошкового наполнителя в каждом из слоев цилиндра уменьшается от поверхности цилиндра к его центру от 60-80 мас.% до 20-40 мас.%.

Экспериментальные исследования предложенного транспортирующего цилиндра аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала, а затем и натурные испытания штатного комплекта транспортирующих цилиндров показали их высокую эффективность. Было установлено, что на предложенном транспортирующем цилиндре достигнуто повышение его срока службы за счет снижения интенсивности изнашивания его рабочей поверхности и повышение ударной вязкости, повышена стабильность размеров цилиндра по длине и диаметру во время эксплуатации, достигнута высокая химическая стойкость в рабочих растворах серной кислоты и ее солей, а также повышение устойчивости к расслоению.

В таблице 1 представлены составы композиционных материалов, использованных для изготовления внешнего износостойкого слоя и внутреннего демпфирующего слоя предложенного транспортирующего цилиндра, а в таблице 2 показаны его штатные характеристики.

Технология изготовления предложенного транспортирующего цилиндра аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала не требует для своего изготовления использования специфического технологического оборудования и включает в себя пропитку углеродных волокон эпоксидной смолой, содержащей компоненты материала. При этом в процессе изготовления предложенного цилиндра при вращении полой оправки и нанесения на ее внутреннюю поверхность компонентов композиционных материалов наблюдается перераспределение порошкового наполнителя композиционного материала по его толщине, что объясняет эффект уменьшения содержания оксида кремния используемых форм в каждом из слоев цилиндра от поверхности к центру цилиндра.

На чертеже показан предложенный транспортирующий цилиндр аппаратов жидкостной обработки движущегося текстильного материала, который включает внешний износостойкий слой 1 и внутренний демпфирующий слой 2. В процессе своего использования транспортирующий цилиндр может быть оснащен двумя торцевыми стенками 3, к которым болтами 4 крепятся цапфы 5.

Содержание компонентов композиционных материалов слоев, использованных для изготовления транспортирующего цилиндра (таблица 1)
№ изделия	Композиционный материал внешнего износостойкого слоя				Композиционный материал внутреннего демпфирующего слоя				Отношение толщины внешнего слоя к толщине внутреннего слоя
	Углеродное волокно (рубленое)	Порошковый наполнитель SiO2	ПЭА, м.ч.	ЭС, м.ч.	Углеродное волокно (рубленое)	Порошковый наполнитель SiO2	ПЭА, м.ч.	ЭС, м.ч.
1	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	0,26
2	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	0,19
3	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	0,17
4	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	0,10
5	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	0,11
6	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	0,23
7	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	0,26
8	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	0,12
9	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	0,22
10	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	0,18
11	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	0,20
12	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	0,24
13	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	0,13
14	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	0,17
15	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	0,18
16	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	0,21
17	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК длина 60 мкм	2,4	до 100%	0,10
18	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	0,22
19	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	0,16
20	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	0,16
21	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	0,18
22	2,8 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	0,25
23	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	0,10
24	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	0,22
25	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	0,14
26	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	0,17
27	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	38 м.ч. КК 1 мкм	4,8	до 100%	0,26
28	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. КК 60 мкм	4,8	до 100%	0,13
29	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 60 мкм	4,8	до 100%	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	0,26
30	2,8 м.ч. длина 10 мм	38 м.ч. МШ 1 мкм	4,8	до 100%	1,5 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. КК 60 мкм	2,4	до 100%	0,23
31	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	2,8 м.ч. длина 2 мм	70 м.ч. МШ 60 мкм	2,4	до 100%	0,19
32	2,8 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. МШ 1 мкм	2,4	до 100%	1,5 м.ч. длина 10 мм	70 м.ч. КК 1 мкм	2,4	до 100%	0,22
Сокращения: - м.ч. - массовые части, - МШ - маршалит, - КК - коллоидный кремнезем, - ПЭА - полиэтиленполиамин, - ЭС - эпоксидная смола

Штатные характеристики транспортирующего цилиндра (таблица 2)
№изделия	Между слоями размещена сетка, аппретированная смолой	Уменьшение содержания SiO2 в каждом слое от поверхности к центру					Линейный износ рабочей поверхности цилиндра, мкм/км	Предел прочности при сжатии, МПа	Ударная вязкость, КДж/м2	Устойчивость к расслоению
		Внешний		Внутренний
		от	до		от	до
1	эпоксидной	60%	20%		70%	30%	1×10-7	120	26	расслоения нет
2	фенольной	75%	20%		75%	25%	7×10 -8	139	29	расслоения нет
3	крезольной	70%	30%		80%	35%	8×10-8	139	30	расслоения нет
4	крезольной	65%	25%		60%	20%	9×10-8	129	30	расслоения нет
5	фенольной	80%	35%		75%	30%	7×10 -8	138	26	расслоения нет
6	эпоксидной	80%	40%		70%	35%	8×10-8	140	30	расслоения нет
7	эпоксидной	70%	30%		60%	20%	8×10-8	138	29	расслоения нет
8	крезольной	80%	35%		65%	20%	1×10 -7	129	28	расслоения нет
9	фенольной	60%	20%		80%	40%	8×10-8	155	28	расслоения нет
10	эпоксидной	80%	40%		75%	30%	7×10-8	146	28	расслоения нет
11	эпоксидной	75%	25%		60%	25%	9×10 -8	149	28	расслоения нет
12	крезольной	75%	30%		70%	30%	8×10-8	134	29	расслоения нет
13	эпоксидной	70%	35%		70%	30%	1×10-7	123	27	расслоения нет
14	эпоксидной	80%	40%		60%	20%	8×10 -8	139	27	расслоения нет
15	фенольной	60%	25%		80%	30%	7×10-8	141	27	расслоения нет
16	крезольной	75%	40%		75%	20%	8×10-8	142	29	расслоения нет
17	крезольной	65%	25%		70%	35%	7×10 -8	154	29	расслоения нет
18	эпоксидной	70%	30%		65%	20%	1×10-7	153	28	расслоения нет
19	крезольной	80%	40%		80%	40%	9×10-8	158	27	расслоения нет
20	фенольной	75%	40%		60%	25%	8×10 -8	156	26	расслоения нет
21	эпоксидной	60%	20%		80%	40%	7×10-8	149	25	расслоения нет
22	эпоксидной	70%	25%		70%	25%	8×10-8	136	27	расслоения нет
23	эпоксидной	80%	35%		70%	30%	1×10 -7	149	26	расслоения нет
24	эпоксидной	70%	40%		80%	40%	9×10-8	159	27	расслоения нет
25	фенольной	65%	25%		75%	40%	8×10-8	148	25	расслоения нет
26	фенольной	80%	40%		60%	20%	7×10 -8	149	28	расслоения нет
27	крезольной	75%	35%		70%	30%	8×10-8	139	26	расслоения нет
28	эпоксидной	70%	35%		80%	40%	9×10-8	126	30	расслоения нет
29	крезольной	80%	40%		75%	25%	7×10 -8	134	26	расслоения нет
30	эпоксидной	60%	30%		70%	35%	8×10-8	143	29	расслоения нет
31	фенольной	80%	40%		75%	35%	1×10-7	158	30	расслоения нет
32	эпоксидной	75%	30%		65%	20%	8×10 -8	154	29	расслоения нет

Предложенный транспортирующий цилиндр имеет по сравнению с прототипом повышенный срок службы за счет низкой интенсивности изнашивания его рабочей поверхности, повышенную ударную вязкость, высокую стабильность размеров цилиндра по длине и диаметру во время эксплуатации, высокую химическую стойкость в рабочих растворах серной кислоты и ее солей, а также повышенную устойчивость к расслоению.