Cuerpo de material deslizante resistente al desgaste de grafito y aglutinante de resina sintética.

Cuerpo de material deslizante constituido por grafito y aglutinante de resina sintética,

caracterizado porque se compone del 20 al 40 por ciento en peso de un componente a base de grafito natural del grupo de grafito natural purificado, de grafito natural expandido o película de grafito procesada y del 20 al 50 por ciento en peso de al menos otro componente a base de grafito sintético del grupo de electrografito, coque de petróleo en forma grafitada, coque de brea de alquitrán de hulla en forma grafitada, coque de hollín en forma grafitada, en el que no se añade ningún compuesto higroscópico, tal como por ejemplo fosfatos, y estando constituido por varias capas horizontales, que contienen alternativamente o bien un componente a base de grafito natural o bien al menos un componente a base de grafito sintético, en el que en caso de un número impar de capas las dos capas exteriores contienen preferentemente el al menos un componente de material de relleno a base de grafito sintético.

Cuerpo de material deslizante resistente al desgaste de grafito y aglutinante de resina sintética La invención se refiere a cuerpos de material deslizante de grafito y aglutinante de resina sintética con propiedades de desgaste mejoradas.

Los cuerpos de material deslizante se usan sobre todo allí donde al menos dos piezas de máquinas o aparatos se tocan con una cierta fuerza de presión y se mueven una con respecto a la otra, con el objetivo técnico de alcanzar una resistencia al rozamiento lo más baja posible. En caso de tales movimientos, el desgaste que se produce en la superficie de rozamiento así como el calor de rozamiento allí desarrollado debe alcanzar un mínimo. Donde está garantizada una lubricación suficiente de las piezas que se mueven una con respecto a la otra, la elección de materiales adecuado para las partes que se deslizan una en otra no crea ninguna dificultad. Sin embargo hay también aplicaciones en las que debe trabajarse completamente sin lubricación y existe la marcha en seco. Ejemplos de aplicaciones de este tipo son válvulas compuertas de aislamiento o válvulas de placa giratoria en bombas y compresores. Para estos casos de aplicación se usan cuerpos de material deslizante que contienen las sustancias con un poder lubricante propio tales como grafito o sulfuro de molibdeno. Sin embargo, el poder lubricante de la mayor parte de estos lubricantes secos es suficiente en medida satisfactoria sólo en cuanto que pueda construirse aún una película de humedad delgada que se basa por ejemplo en el contenido de humedad de la atmósfera circundante. Cuando como en el caso de trabajar en aire muy seco, en medios secados fuertemente, a vacío, en grandes alturas o a altas temperaturas ya no se da esto tampoco, las sustancias mencionadas anteriormente que presentan acción lubricante propia tampoco ya satisfacen los requisitos y se requieren otras medidas.

Por el estado de la técnica es conocido impregnar cuerpos de material deslizante en estos casos porosos con resinas sintéticas tales como resinas fenólicas o de furano, polietileno, poliésteres, resinas de poliacrilato, polímeros orgánicos perfluorados o fluorados parcialmente o también con compuestos inorgánicos tales como sales o vidrios. Véase por ejemplo Robert Paxton "Manufactured Carbon: A Self-Lubricating Material for Mechanical Devices", CRC Press Inc., Florida 1979. De los compuestos inorgánicos se usan fosfatos y compuestos de boro preferentemente. Además de la fabricación costosa se muestra, sin embargo, también la gran predisposición a la rotura de manera comparativa de estos componentes cerámicos como un inconveniente esencial con respecto al uso como válvulas compuertas de aislamiento o válvulas de placa giratoria en bombas y compresores. Debido a estos inconvenientes se ha intentado desarrollar materiales deslizantes poco frágiles que puedan fabricarse de manera más económica. El resultado fueron cuerpos de material deslizante rellenados con carbono o grafito, unidos a resinas sintéticas, que si bien pueden fabricarse esencialmente de manera poco costosa y son considerablemente menos propensos a la rotura, sin embargo no corresponde a los cuerpos de material deslizante con respecto a sus propiedades de funcionamiento y desgaste.

En el documento EP 915129 se dio a conocer un cuerpo de material deslizante rellenado con carbono, unido a resina sintética que presenta un desgaste reducido mediante la adición de fosfato de Zn. La adición de compuestos higroscópicos, tales como por ejemplo de fosfatos, conlleva sin embargo también en caso de la fabricación de cuerpos de material deslizante unidos a resina sintética diversas complicaciones que pueden resolverse de manera técnica de producción sólo con alto coste. Además resulta prohibitivo por sí los costes de los compuestos químicos añadidos para una aplicación comercial de la invención dad a conocer. Además ya no se proporciona en su totalidad la mejora obtenida mediante la adición de fosfato de Zn de la característica de desgaste especialmente en caso de requerimientos más altos con respecto a la velocidad circunferencial y la presión.

La vida útil de una válvula compuerta de aislamiento lo determinan principalmente el desgaste por erosión y el desgaste radial. Con el desgate radial (desgate lateral) disminuye la anchura de la válvula compuerta de aislamiento. El desgaste por erosión (desgaste de espesor) designa el desgaste que conduce a la disminución del espesor de la válvula compuerta de aislamiento. Mediante el desgaste axial disminuye la altura de la válvula compuerta de aislamiento (desgaste de altura) . Sin embargo, por regla general este efecto se produce sólo en medida reducida durante la introducción de la bomba.

La invención en la que se basa esta solicitud de patente tenía, por tanto, el objetivo de mejorar las propiedades de deslizamiento y desgaste de cuerpos de material deslizante que contienen material de relleno de carbono, unidos a resina sintética con respecto al desgaste de espesor y desgaste de lateral e indicar procedimientos según los que pueden fabricarse los cuerpos de material deslizante mejorados con coste reducido, especialmente sin la adición de compuestos higroscópicos, tales como por ejemplo fosfatos.

Sorprendentemente pudo encontrarse que una combinación de materiales de relleno de un componente a base de grafito natural y al menos otro componente a base de grafito sintético genera las características de producto deseadas. El componente a base de grafito natural proporciona un desgaste lateral reducido, mientras que el al menos un componente a base de grafito sintético reduce el desgaste de espesor. La primera parte del objetivo se alcanza con las características de la parte caracterizada de la reivindicación 1, y la segunda parte del objetivo se alcanza con las características de la parte caracterizada de la reivindicación 5. Un cuerpo de material deslizante según la invención, constituido por grafito y aglutinante de resina sintética está caracterizado porque el material de relleno de grafito se compone de un componente a base de grafito natural y al menos otro componente preparado sintéticamente.

El componente de material de relleno a base de grafito natural está constituido por grafito natural purificado, grafito natural expandido o película de grafito procesada y está contenido en el cuerpo de material deslizante en del 20 al 40 por ciento en peso, mientras que para el componente de material de relleno a base de grafito sintético una de las siguiente sustancias está contenida en el cuerpo de material deslizante en del 20 al 50 por ciento en peso: electrografito, coque de petróleo, coque de brea de alquitrán de hulla o coque de hollín, en el que las tres sustancias mencionadas en último lugar se usan en forma grafitada. En los casos que un cuerpo de material deslizante según la invención está constituido por un número impar de capas, las dos capas exteriores contienen preferentemente el al menos un componente de material de relleno a base de grafito sintético.

Según una forma de realización preferida de esta invención se usan simultáneamente dos componentes basados en grafito sintético. A este respecto se trata de electrografito y coque de hollín grafitado, que junto al componente de grafito natural están contenidos en cada caso en del 15 al 30 por ciento en peso en el cuerpo de material deslizante. La característica común de todos los componentes de material de relleno de grafito es que se encuentran en grano fino a en forma de polvo, es decir que su grano máximo no se encuentra por encima de 3 mm. Las fracciones de grano individuales de una formulación pueden tener, sin embargo, una finura y distribución de grano respectivamente distintas y adaptadas a determinados fines. Junto a los materiales de relleno de grafito puede añadirse un material de relleno de carbono que mejora sobre todo las propiedades mecánicas del cuerpo de material deslizante. A esto pertenecen hollín, microperlas de mesocabono, nanotubos y fullerenos.

Además de o adicionalmente a un material de relleno de carbono, el cuerpo puede contener aún otros materiales de relleno en sí conocidos por el experto, que influyen en las propiedades de funcionamiento del cuerpo de material deslizante tales como por ejemplo dióxido de silicio, carburo de silicio, óxido de aluminio, talco, óxido de magnesio. Estas sustancias presentan o bien por sí mismas una cierta capacidad de deslizamiento o bien actúan de manera abrasiva en medida limitada y sirven en caso de funcionamiento de los cuerpos de material deslizante para la limpieza de las superficies de rodadura de películas no deseadas que se han... [Seguir leyendo]

1. Cuerpo de material deslizante constituido por grafito y aglutinante de resina sintética, caracterizado porque se compone del 20 al 40 por ciento en peso de un componente a base de grafito natural del grupo de grafito natural purificado, de grafito natural expandido o película de grafito procesada y del 20 al 50 por ciento en peso de al menos otro componente a base de grafito sintético del grupo de electrografito, coque de petróleo en forma grafitada, coque de brea de alquitrán de hulla en forma grafitada, coque de hollín en forma grafitada, en el que no se añade ningún compuesto higroscópico, tal como por ejemplo fosfatos, y estando constituido por varias capas horizontales, que contienen alternativamente o bien un componente a base de grafito natural o bien al menos un componente a base de grafito sintético, en el que en caso de un número impar de capas las dos capas exteriores contienen preferentemente el al menos un componente de material de relleno a base de grafito sintético.

2. Cuerpo de material deslizante según la reivindicación 1, caracterizado porque contiene adicionalmente un material de relleno de carbono del grupo de hollín, microperlas de mesocabono; nanotubos, fullerenos en menos del 3 por ciento en peso.

3. Cuerpo de material deslizante según la reivindicación 1, caracterizado porque contiene adicionalmente al menos un material de relleno no constituido por carbono del grupo de dióxido de silicio, carburo de silicio, óxido de aluminio, talco, óxido de magnesio en menos del 3 por ciento en peso.

4. Cuerpo de material deslizante según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque contiene al menos un aglutinante del grupo de resinas fenólicas, resinas de furano, resinas epoxídicas, resinas de poli (sulfuro de fenileno) , resinas de éster de cianato en una proporción del 20 al 40 por ciento en peso.

5. Procedimiento para fabricar un cuerpo de material deslizante estratificado caracterizado porque se mezclan de manera separada uno del otro un componente de material de relleno a base de grafito natural así como al menos un componente de material de relleno a base de grafito sintético en forma de grano o polvo con al menos un aglutinante de resina sintética hasta alcanzar una distribución uniforme de los componentes, las mezclas así obtenidas en secuencia estratigráfica alterna se procesan por medio de un dispositivo de moldeo con temperatura elevada para dar un cuerpo moldeado, en el que en caso de un número impar de capas las dos capas exteriores contienen preferentemente el al menos un componente de material de relleno a base de grafito sintético.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque primero los componentes de material de relleno que contienen carbono se mezclan entre sí sin adición de un aglutinante hasta alcanzar una distribución uniforme y después la mezcla obtenida se mezcla con al menos un aglutinante de resina sintética.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 y/ó 6, caracterizado porque el mezclado con el al menos un aglutinante se realiza a temperatura ambiente.

8. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el mezclado con el al menos un aglutinante se realiza a una temperatura que se encuentra por encima del intervalo de fusión de las resinas sintéticas usadas como aglutinante.

9. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el al menos un aglutinante se añade en forma de polvo.

10. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el aglutinante se añade en forma pastosa, líquida, disuelta o en suspensión.

11. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el material mezclado obtenido se tritura y se clasifica antes del moldeo.

12. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el material mezclado se procesa mediante moldeo por inyección o moldeo por transferencia para dar cuerpos moldeados.

13. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el material mezclado se prensa a temperatura ambiente en una prensa para estampar o prensa de doble banda a menos de 1000 kPa para obtener piezas prensadas previamente, que a continuación se procesan mediante prensado en caliente para dar cuerpos moldeados.

14. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 13, caracterizado porque el material mezclado o las piezas prensadas previamente fabricadas a partir del mismo según la reivindicación 13 se procesa para obtener cuerpos moldeados mediante prensado en caliente en un molde de prensado que puede calentarse de una prensa para estampar o en el recipiente de moldeo de una prensa isostática calentada a temperaturas que se encuentran por encima del intervalo de ablandamiento o de la temperatura de transición vítrea, y por debajo de la temperatura de descomposición de las resinas sintéticas usadas como aglutinante.

15. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 14, caracterizado porque se obtiene un cuerpo moldeado estratificado rellenando de manera alterna con las mezclas a base de grafito natural así como grafito

sintético respectivamente seguido inmediatamente del prensado de la capa recién rellenada.

16. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 14, caracterizado porque se obtiene un cuerpo moldeado estratificado rellenando de manera alterna en primer lugar con las mezclas a base de grafito natural así como grafito sintético seguido del prensado final de las capas rellenadas.

17. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 14, caracterizado porque en primer lugar se producen piezas moldeadas previamente a partir de las mezclas a base de grafito natural así como grafito sintético de manera separada una de la otra según la reivindicación 13, que se apilan en secuencia estratigráfica alterna y se prensan según la reivindicación 14 para dar cuerpos moldeados.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque las piezas moldeadas previamente se extruyen 10 en forma de tiras y éstas se cortan a continuación en trozos adecuados.

19. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 18, caracterizado porque adicionalmente se añaden un material de relleno constituido por carbono del grupo de hollín, microperlas de mesocabono, nanotubos, fullerenos y al menos un material no constituido por carbono del grupo de dióxido de silicio, carburo de silicio, óxido de aluminio, talco, óxido de magnesio.

20. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 19, caracterizado porque el cuerpo moldeado obtenido se somete a recocido.

21. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 5 a 20, caracterizado porque el cuerpo moldeado obtenido se procesa mediante fresado, seguido de torneado de precisión con diamante, rectificación de alta precisión, bruñido y/o pulido hasta el contorno final.