專利名稱：一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種自潤滑復(fù)合滑動軸承及其制造方法，尤其是一種纏繞纖維增強 自潤滑復(fù)合滑動軸承及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著有色金屬的大量消耗以及有色金屬的成本增加，以有機高分子材料 替代金屬材料作為結(jié)構(gòu)與功能零部件的技術(shù)取得了迅速的發(fā)展。纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材 料是一類高強度的增強材料，由于此類材料具有熱固性樹脂高硬度、高強度的特點，使得增 強后的材料具有優(yōu)異的機械性能。纖維增強樹脂基自潤滑復(fù)合軸承因其具有自潤滑性能 好、耐腐蝕、減震降燥、抗異物侵入損傷、成本低、省能源資源等優(yōu)點，一直是新型軸承研究 開發(fā)的重點方向之一。專利號為CN87102143的中國發(fā)明專利公開了一種纖維增強模塑料 型水潤滑減摩抗磨材料，以價廉易得的苯酚甲醛樹脂和脫脂棉纖維為主要組份，其配制工 藝簡單并能用壓縮模塑法方便地成型出各種滑動摩擦件，配制和成型過程中無污染環(huán)境和 危害操作人員健康物質(zhì)產(chǎn)生。此類材料制造潛水泵電機導(dǎo)軸承和推力盤摩擦片，以水作潤 滑介質(zhì)在高速高載工作條件下有良好的減摩抗磨性。但由于此類材料采用壓縮模塑法制 備，因此只能制備平面板狀材料，適用于制造墊片或平面推力軸承。公開號為CN2482605的 中國實用新型專利公開了一種復(fù)合型軸承，包括非金屬內(nèi)層和金屬外層，兩者通過粘接劑 復(fù)合為一體，非金屬基層由有機纖維紗采用平紋或緞紋方式混織而成。此軸承結(jié)構(gòu)簡單，成 型加工制造容易，根據(jù)需要可做成各種形狀的滑動軸承，而且承載力強，剛性好，強度和硬 度較高，具有優(yōu)異的自潤滑性、耐磨性和優(yōu)良的防污染性及防腐蝕性。但由于此類軸承采用 的有機纖維是以混織布的形式存在，因此成本較高，并且軸承只適合制備薄壁形滑動軸承。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種承載能力高，耐磨性好，并且成本低廉 的纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承及其制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承包括內(nèi)纏繞層和 外纏繞層，所述內(nèi)纏繞層由聚四氟乙烯纖維和其他高耐磨的纖維混合并經(jīng)樹脂膠液浸漬后 纏繞而成，所述其它耐磨纖維采用芳綸纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維或碳纖維中 的一種或兩種；所述外纏繞層由無堿長玻璃纖維與樹脂膠液浸漬纏繞在所述內(nèi)纏繞層上， 作為軸承的襯背。一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，包括如下工藝步驟1、配制樹脂膠液將環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、填料、有機助劑按比例稱量， 利用高速攪拌器進(jìn)行攪拌，待均勻后，置入纏繞機中的膠液池中，待用。2、準(zhǔn)備芯棒將芯棒進(jìn)行打磨及清洗；3、制備軸承內(nèi)層材料將聚四氟乙烯(PTFE)連續(xù)長纖維和其它耐磨纖維共同纏 繞組成一種混合纖維，所述聚四氟乙烯(PTFE)纖維的纖維度為150 500D，所述其它耐磨
4纖維采用芳綸纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維或碳纖維中的一種或兩種的混合物， 纖維度為200 1000D。4、纏繞軸承內(nèi)層利用纏繞機，將上述混合纖維通過浸漬配制好的所述樹脂膠液 纏繞在芯棒上，纏纏繞角為30° 85°，纏繞厚度為0. 45mm 0. 55mm。5、制備背襯層將浸漬過膠液的無堿長玻璃纖維纏繞在內(nèi)襯層上，以作為軸承的 背襯層，其纖維纏繞角為30° 85°，紗線寬度在IOmm 25mm;6、固化成型將纏繞好的軸承初品取下，連同芯棒一起放置于烘箱中進(jìn)行固化，固 化溫度為100°C 180°C，時間為6 15小時；待固化完全后，將軸承毛品連同芯棒從烘箱 中取出。7、后續(xù)加工將固化后的軸承毛品連同芯棒，在車床上進(jìn)行外表面的加工，留部分 加工余量；然后脫膜，將軸承制品從芯棒上取出，按軸承高度加工到要求尺寸，并且對軸承 外徑進(jìn)行加工至所需要的公差范圍，得軸承成品。上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，在準(zhǔn)備芯棒時，對芯棒進(jìn)行 打磨及清洗后，在芯棒表面噴涂或擦涂相應(yīng)的耐高溫脫膜劑，所述脫膜劑為硅油、聚乙烯醇 中的一種或兩種的混合物。上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，在制備背襯層時，在浸膠前 對所述無堿長玻璃纖維適當(dāng)?shù)臐櫇?，所述無堿玻璃纖維的纖維度為200 3000Tex。上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，配制所述樹脂膠液所用的所 述環(huán)氧樹脂采用液體雙酚A型環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值為0. 35 0. 55eq/100g。上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，配制所述樹脂膠液所用的所 述固化劑采用甲基四氫苯酐(MeTHPA)或六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)，其用量為所述環(huán)氧樹 脂的60 90% (以質(zhì)量份數(shù)計算)；上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，配制所述樹脂膠液所用的所 述固化促進(jìn)劑采用叔胺類或咪唑類固化促進(jìn)劑，用量為所述環(huán)氧樹脂的0. 2 5% (以質(zhì)量 份數(shù)計算)；上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，配制所述樹脂膠液所用的所 述填料采用石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯(PTFE)、銅粉、硬脂酸鋅、石英砂中的一種或一種以 上的混合物，用量為所述環(huán)氧樹脂的2 20% (以質(zhì)量份數(shù)計算)；上述一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，配制所述樹脂膠液所用的 所述有機助劑包括潤濕劑和偶聯(lián)劑，所述潤濕劑采用非離子硅氧烷共聚物的非離子潤濕 劑(Troysol S366)或聚乙二醇辛基苯基醚(X-350)中的一種，用量為所述環(huán)氧樹脂組份 的0. 1 2% (以質(zhì)量份數(shù)計算)；所述偶聯(lián)劑采用硅烷類偶聯(lián)劑，用量為所述環(huán)氧樹脂的 0.1 2% (以質(zhì)量份數(shù)計算)。本發(fā)明以纏繞聚四氟乙烯連續(xù)長纖維和耐磨纖維作為復(fù)合軸承自潤滑內(nèi)襯，纏繞 無堿長玻璃纖維為背襯層，制成的自潤滑復(fù)合滑動軸承可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅合金軸承和銅合金 鑲嵌固體潤滑軸承。本發(fā)明纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承具有承載承載能力高，耐磨性好， 且成本低廉等特點，可以制備自潤滑徑向滑動軸承，廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)、擺動、往復(fù)和滑動運 動方式的無油潤滑工作場所。制作時，將芯棒進(jìn)行打磨及清洗，可以保證芯表面光潔度，在 纏繞前在芯棒表面噴涂或擦涂相應(yīng)的耐高溫脫膜劑，可便于脫膜。在浸膠前對無堿長玻璃
5纖維適當(dāng)?shù)臐櫇?，可保證無堿玻璃纖維的浸潤性。


圖1是本發(fā)明自潤滑復(fù)合軸承的縱向截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是相對于圖1的側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖所示，本發(fā)明一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承包括內(nèi)纏繞層1 (軸承內(nèi)層) 和外纏繞層2 (背襯層)，其制造方法包括如下工藝步驟1、樹脂膠液的配制。將環(huán)氧樹脂E44、甲基四氫苯酐(MeTHPA)、2_乙基_4甲基咪唑、石英砂、聚乙二醇 辛基苯基醚、Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)按下表比例稱量，利用高速攪拌器進(jìn)行攪 拌，待均勻后，置入纏繞機中的膠液池中，待用。 2、芯棒的準(zhǔn)備。在纏繞前，先將碳鋼芯棒進(jìn)行打磨及清洗，以保證芯棒表面光潔度。同時，為了便 于脫膜，在纏繞前，在芯棒表面噴涂或擦涂耐高溫脫膜劑二甲基硅油。3、軸承內(nèi)層材料的制備。將一股自潤滑PTFE連續(xù)長纖維(纖維度為500D)、一股聚酯纖維(纖維度為 1500D)和一股芳綸纖維(纖維度為200D)共同纏繞組成混合纖維。4、纏繞軸承內(nèi)層。將上述混合纖維浸漬配制的樹脂膠液，共同纏繞在芯棒上。維纏繞角為55°，纏繞 厚度為0. 5mm。5、背襯層的制備。待上述軸承內(nèi)層材料的表面較干后，利用纏繞機將無堿玻璃長纖維(纖維度為
6600Tex)通過膠液池，纏繞在金屬芯棒上。纏繞角度65°，紗片寬度20mm，纏繞層數(shù)6層。6、固化成型待纏繞完成后將制品放置于烘箱中，固化溫度為120°C，固化時間為8小時。7、后續(xù)加工將固化后的軸承毛品連同芯棒從烘箱中取出，在車床上進(jìn)行外表面的加工，留部 分加工余量；然后脫膜，將軸承制品從芯棒上取出，按軸承高度加工到要求尺寸，并且對軸 承外徑進(jìn)行加工至所需要的公差范圍，制成本發(fā)明軸承成品。實施例2一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，包括如下工藝步驟1、樹脂膠液的配制。將環(huán)氧樹脂E51、六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)、2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚 (DMP-30)、二硫化鉬、非離子硅氧烷共聚物(Troysol S366)、Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧 基硅烷(KH560)，按下表比例稱量，利用高速攪拌器進(jìn)行攪拌，待均勻后，置入纏繞機中的膠 液池中，待用。 2、芯棒的準(zhǔn)備。在纏繞前，先將芯棒進(jìn)行打磨及清洗，以保證芯棒表面光潔度。同時，為了便于脫 膜，在纏繞前，在芯棒表面噴涂或擦涂耐高溫脫膜劑聚乙烯醇。芯棒采用金屬材料的芯棒3、軸承內(nèi)層材料的制備。將一股自潤滑PTFE連續(xù)長纖維(纖維度為200D)、一股超高分子量聚乙烯纖維 (纖維度為1300D)和一股碳纖維(纖維度為200D)共同纏繞組成混合纖維。4、纏繞軸承內(nèi)層。將上述混合纖維浸漬配制的樹脂膠液，共同纏繞在芯棒上。維纏繞角為70°，纏繞 厚度為0. 55mm。5、背襯層的制備。待上述軸承內(nèi)層材料的表面較干后，利用纏繞機將無堿玻璃長纖維(纖維度為
72000Tex)通過膠液池，纏繞在金屬芯棒上。纏繞角度45°，紗片寬度10mm，纏繞層數(shù)6層。6、固化成型待纏繞完成后將制品放置于烘箱中，固化溫度為160°C，固化時間為5小時。7、后續(xù)加工將固化后的軸承毛品連同芯棒從烘箱中取出，在車床上進(jìn)行外表面的加工，留部 分加工余量；然后脫膜，將軸承制品從芯棒上取出，按軸承高度加工到要求尺寸，并且對軸 承外徑進(jìn)行加工至所需要的公差范圍，制成本發(fā)明軸承成品。本發(fā)明自潤滑復(fù)合軸承的制造方法中，用于配制樹脂膠液的固化促進(jìn)劑可采用除 2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)和2-乙基-4甲基咪唑以外的叔胺類或咪唑 類固化促進(jìn)劑，填料可采用具有優(yōu)異潤滑或耐磨性能的粉體，如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙 烯(PTFE)、銅粉、硬脂酸鋅、石英砂中的一種或一種以上的混合物，有機助劑中的潤濕劑在 樹脂膠液中主要起潤濕、分散及消泡的作用，可采用非離子硅氧烷共聚物的非離子潤濕劑 (Troysol S366)或聚乙二醇辛基苯基醚(X-350)中的一種，偶聯(lián)劑可采用除Y _氨丙基三 乙氧基硅烷(KH550)以外的其它硅烷類偶聯(lián)劑。在芯棒表面噴涂或擦涂的脫膜劑可采用其 它的硅油或聚乙烯醇，或者硅油和聚乙烯醇的混合物。內(nèi)層材料中的耐磨纖維可采用芳綸 纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維或碳纖維中的一種或兩種的混合物。
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權(quán)利要求
一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承，其特征在于，它包括內(nèi)纏繞層和外纏繞層，所述內(nèi)纏繞層由聚四氟乙烯纖維和其他高耐磨的纖維混合并經(jīng)樹脂膠液浸漬后纏繞而成，所述其它耐磨纖維采用芳綸纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維或碳纖維中的一種或兩種；所述外纏繞層由無堿長玻璃纖維與樹脂膠液浸漬纏繞在所述內(nèi)纏繞層上，作為軸承的襯背。
2.—種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在于，它包括如下工藝步驟(1)、配制樹脂膠液將環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、填料、有機助劑按比例稱量，利 用高速攪拌器進(jìn)行攪拌，待均勻后，置入纏繞機中的膠液池中，待用。(2)、準(zhǔn)備芯棒將芯棒進(jìn)行打磨及清洗；(3)、制備軸承內(nèi)層材料將聚四氟乙烯連續(xù)長纖維和其它耐磨纖維共同纏繞組成一 種混合纖維，所述聚四氟乙烯纖維的纖維度為150 500D，所述其它耐磨纖維采用芳綸纖 維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維或碳纖維中的一種或兩種的混合物，纖維度為200 IOOODo(4)、纏繞軸承內(nèi)層利用纏繞機，將上述混合纖維通過浸漬配制好的所述樹脂膠液纏 繞在芯棒上，纏纏繞角為30° 85°，纏繞厚度為0. 45mm 0. 55mm。(5)、制備背襯層將浸漬過膠液的無堿長玻璃纖維纏繞在內(nèi)襯層上，以作為軸承的背 襯層，其纖維纏繞角為30° 85°，紗線寬度在IOmm 25mm;(6)、固化成型將纏繞好的軸承初品取下，連同芯棒一起放置于烘箱中進(jìn)行固化，固化 溫度為100°C 180°C，時間為6 15小時；待固化完全后，將軸承毛品連同芯棒從烘箱中 取出。(7)、后續(xù)加工將固化后的軸承毛品連同芯棒，在車床上進(jìn)行外表面的加工，留部分加 工余量；然后脫膜，將軸承制品從芯棒上取出，按軸承高度加工到要求尺寸，并且對軸承外 徑進(jìn)行加工至所需要的公差范圍，得軸承成品。
3.如權(quán)利要求2所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在于， 在準(zhǔn)備芯棒時，對芯棒進(jìn)行打磨及清洗后，在芯棒表面噴涂或擦涂相應(yīng)的耐高溫脫膜劑，所 述脫膜劑為硅油、聚乙烯醇中的一種或兩種的混合物。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在 于，在制備背襯層時，在浸膠前對所述無堿長玻璃纖維適當(dāng)?shù)臐櫇瘢鰺o堿玻璃纖維的纖 維度為200 3000Tex。
5.如權(quán)利要求2或3所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在 于，配制所述樹脂膠液所用的所述環(huán)氧樹脂采用液體雙酚A型環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值為0. 35 0.55eq/100g。
6.如權(quán)利要求2或3所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在 于，配制所述樹脂膠液所用的所述固化劑采用甲基四氫苯酐或六氫鄰苯二甲酸酐，以質(zhì)量 份數(shù)計其用量為所述環(huán)氧樹脂的60 90%。
7.如權(quán)利要求2或3所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在 于，配制所述樹脂膠液所用的所述固化促進(jìn)劑采用叔胺類或咪唑類固化促進(jìn)劑，以質(zhì)量份 數(shù)計用量為所述環(huán)氧樹脂的0. 2 5%。
8.如權(quán)利要求2或3所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在 于，配制所述樹脂膠液所用的所述填料采用石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、銅粉、硬脂酸鋅、 石英砂中的一種或一種以上的混合物，以質(zhì)量份數(shù)計其用量為所述環(huán)氧樹脂的2 20%。
9.如權(quán)利要求2或3所述的一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承的制造方法，其特征在 于，配制所述樹脂膠液所用的所述有機助劑包括潤濕劑和偶聯(lián)劑，所述潤濕劑采用非離子 硅氧烷共聚物的非離子潤濕劑或聚乙二醇辛基苯基醚中的一種，以質(zhì)量份數(shù)計其用量為所 述環(huán)氧樹脂組份的0. 1 2% ；所述偶聯(lián)劑采用硅烷類偶聯(lián)劑，以質(zhì)量份數(shù)計其用量為所述 環(huán)氧樹脂的0. 1 2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承及其制造方法，包括內(nèi)纏繞層和外纏繞層，內(nèi)纏繞層由聚四氟乙烯纖維和其他高耐磨的纖維混合并經(jīng)樹脂膠液浸漬后纏繞而成，其它耐磨纖維采用芳綸纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維或碳纖維中的一種或兩種；外纏繞層由無堿長玻璃纖維與樹脂膠液浸漬纏繞在內(nèi)纏繞層上，作為軸承的襯背。本發(fā)明纏繞纖維增強自潤滑復(fù)合軸承具有承載承載能力高，耐磨性好，且成本低廉等特點，可以制備自潤滑徑向滑動軸承，廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)、擺動、往復(fù)和滑動運動方式的無油潤滑工作場所。
文檔編號D06M15/55GK101929506SQ201010256480
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者倪志偉, 孫俞, 張國強, 楊生榮, 王宏剛, 羅佳, 范建明, 顧春衛(wèi) 申請人:浙江中達(dá)軸承有限公司