ES2862302T3

ES2862302T3 - Un cojinete de deslizamiento y un procedimiento de fabricación del mismo

Info

Publication number: ES2862302T3
Application number: ES19177738T
Authority: ES
Inventors: Guoqiang Zhang
Original assignee: COB Precision Parts Inc
Current assignee: COB Precision Parts Inc
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: EP3674573B1; JP7257270B2; KR102868483B1; US10871190B2; CN111365373B; EP3674573A1; JP2020106146A; US20200200219A1; CN111365373A; KR20200079409A

Abstract

Un cojinete de deslizamiento, que comprende: una capa de respaldo (101) que comprende una primera superficie (101a) y una segunda superficie (101b) en la parte posterior de la primera superficie (101a); una capa de unión (102) que cubre la capa de respaldo (101) y que comprende una primera superficie de unión (102a) en contacto con la segunda superficie (101b) de la capa de respaldo (101) y una segunda superficie de unión (102b) en la parte posterior de la primera superficie de unión (102a); y una capa de deslizamiento (103) que cubre la capa de unión (102) y que comprende una primera superficie (103a) en contacto con la segunda superficie de unión (102b) de la capa de unión (102) y una segunda superficie (103b) en la parte posterior de la primera superficie (103a) de la capa de deslizamiento (103), en el que, la capa de unión (102) comprende una resina termoplástica libre de flúor y al menos una capa tratada con fluoración (F) formada como la segunda superficie de unión (102b) por medio de un tratamiento de fluoración de la resina termoplástica libre de flúor; y la capa de deslizamiento (103) comprende politetrafluoroetileno.

Description

DESCRIPCIÓN

Un cojinete de deslizamiento y un procedimiento de fabricación del mismo

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo técnico de los cojinetes de deslizamiento y, en particular, se refiere a un cojinete de deslizamiento que comprende una capa de unión tratada con fluoración y a un procedimiento de preparación del mismo.

Técnica anterior

Un cojinete de deslizamiento se refiere a un cojinete que trabaja bajo fricción por deslizamiento. Los materiales de los cojinetes de deslizamiento de uso frecuente incluyen aleaciones de cojinetes, hierro fundido resistente a la abrasión, aleaciones a base de cobre y aluminio, material de pulvimetalurgia, plásticos, caucho, madera dura, grafito de carbono, politetrafluoroetileno, poliformaldehído modificado, etc. Los cojinetes de deslizamiento de politetrafluoroetileno son autolubricantes sin la presencia de otro lubricante y han sido ampliamente usados por sus ventajas por sobre los cojinetes de deslizamiento metálicos, tal como el bajo consumo de energía, el bajo coeficiente de fricción, la mayor seguridad, etc. Normalmente, el politetrafluoroetileno es usado como capa de deslizamiento de un cojinete de deslizamiento para proporcionar una excelente lubricación y para, en combinación con la capa de respaldo de metal, mejorar la capacidad de carga del cojinete. Sin embargo, el politetrafluoroetileno tiene una polaridad muy baja y es requerida una técnica especial para proporcionar una combinación eficaz con la capa de respaldo de metal a fin de cumplir con el requisito de uso del cojinete.

Un procedimiento común para la combinación eficaz entre politetrafluoroetileno y la capa de respaldo de metal ha sido mencionado en la Patente US8931957B2 de la siguiente manera: Sinterizar una capa de polvo de cobre poroso sobre un sustrato de metal como una capa de unión, sobre la cual se coloca politetrafluoroetileno o una mezcla de los mismos, y bajo calor y presión, el politetrafluoroetileno es presionado en los poros de la capa de polvo de cobre poroso y forma con la capa de respaldo metálica una estructura consolidada después del curado. Sin embargo, este procedimiento es relativamente complicado, y el uso de polvo de cobre influye en la eficiencia económica del producto. Además, también ha sido mencionado en las patentes chinas Núms. 200780053013.3 y 201280019939.1, así como en la solicitud de patente internacional Núm. PCT/EP2013/070239 y EP 3330581 A1, que es usado un agente adhesivo que comprende principalmente un polímero de fluoruro una capa de deslizamiento de politetrafluoroetileno y una capa de respaldo metálica. Sin embargo, la producción de polímeros fluorados es adversa para el medio ambiente, mientras que el uso de polímeros fluorados influye en la eficiencia económica del producto.

Sumario de la invención

El objeto de la presente invención es superar los inconvenientes de la técnica anterior por medio del suministro de un cojinete de deslizamiento que comprende una capa de unión tratada con fluoración y por medio del suministro de un procedimiento de preparación del mismo. El cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención emplea películas termoplásticas normales libres de fluoruro de costo más bajo. Dado que el componente principal de la capa de unión con tratamiento de fluoración sobre la superficie de la capa de unión mantiene la fuerza de unión con un contenido más bajo de fluoruro en la capa de unión, por lo tanto hay un costo más bajo de materias primas y un menor impacto en el medio ambiente.

Para el objeto anterior, el cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención comprende:

Una capa de respaldo que comprende una primera superficie y una segunda superficie en la parte posterior de la primera superficie;

una capa de unión que cubre la capa de respaldo y que comprende una primera superficie de unión en contacto con la segunda superficie de la capa de respaldo y una segunda superficie de unión en la parte posterior de la primera superficie de unión; y

una capa de deslizamiento que cubre la capa de unión y que comprende una primera superficie en contacto con la segunda superficie de unión de la capa de unión y una segunda superficie en la parte posterior de la primera superficie de la capa de deslizamiento,

en el que,

la capa de unión comprende una resina termoplástica libre de flúor y al menos una capa tratada con fluoración formada como la segunda superficie de unión por medio de un tratamiento de fluoración de la resina termoplástica libre de flúor y la capa de deslizamiento comprende politetrafluoroetileno.

Preferentemente, la capa de unión además comprende una capa tratada con fluoración formada como la primera superficie de unión por medio de un tratamiento de fluoración de la resina termoplástica libre de flúor.

Preferentemente, la capa tratada con fluoración tiene una profundidad de 0,001 a 50 pm.

Más preferentemente, la capa tratada con fluoración tiene una profundidad de 0,1 a 15 pm.

Preferentemente, el flúor en la capa tratada con fluoración tiene una concentración atómica relativa de 1 a 80%, la concentración del flúor puede ser obtenida por medio de análisis por medio de un espectrómetro de fotoelectrones de rayos X.

Más preferentemente, el flúor tiene una concentración atómica relativa de 5 a 52%.

Preferentemente, la resina termoplástica tiene un punto de fusión de 330 °C o menos.

Preferentemente, la resina termoplástica es seleccionada entre uno o más de polietileno, polipropileno, copolímero de etileno-acetato de vinilo, poliuretano, poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno y sulfuro de polifenileno.

Más preferentemente, la resina termoplástica es seleccionada entre uno o más copolímeros de etileno-acetato de vinilo, poliuretano, poliamida y sulfuro de polifenileno.

Preferentemente, la fracción de masa de la resina termoplástica en la capa de unión es del 40 al 100%.

Preferentemente, la capa de unión además comprende una primera carga seleccionada entre un polímero modificado por injerto, polvo inorgánico o una combinación de los mismos, el polímero modificado por injerto es seleccionado entre uno o más de polietileno injertado con anhídrido, polipropileno injertado con anhídrido y polipropileno injertado con acrilato, el polvo inorgánico es seleccionado entre uno o más de grafito, grafeno, nanotubos de carbono y dióxido de silicio.

Preferentemente, la capa de unión tiene un espesor de 0,005 a 0,1 mm.

Más preferentemente, la capa de unión tiene un espesor de 0,02 a 0,06 mm.

Preferentemente, la fracción de masa del politetrafluoroetileno en la capa de deslizamiento es del 20 al 100%.

Más preferentemente, la fracción de masa del politetrafluoroetileno en la capa de deslizamiento es del 60 al 90%. Preferentemente, la capa de deslizamiento además comprende una segundacarga seleccionada entre lubricantes sólidos, mejoradores de la resistencia a la abrasión, refuerzos, polímeros o una mezcla de los mismos; los lubricantes sólidos son seleccionados entre uno o más de grafito, fluoruro de grafito, grafeno, nanotubos de carbono, disulfuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno; los mejoradores de la resistencia a la abrasión son seleccionados entre uno o más de cobre, plomo, sulfuro de cobre, sulfuro de cinc, sulfato de bario, sulfuro férrico, óxido de cromo, óxido de aluminio, óxido de circonio, carburo de silicio, nitruro de silicio, nitruro de boro y perlas de vidrio; los refuerzos son seleccionados entre una o más fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de poliéter éter cetona y fibras de poliimida; los polímeros son seleccionados entre uno o más de poliamida, éster de polifenilo, sulfuro de polifenileno, poliéter éter cetona, poliimida, poliamida-imida, fluoruro de polivinilideno, copolímero de etileno-tetrafluoroetileno, copolímero de etileno-propilenofluorado y copolímero de tetrafluoroetileno-perfluoroalcoxi vinil éter.

Preferentemente, la primera superficie de la capa de deslizamiento es una superficie sometida a un tratamiento de superficie.

Más preferentemente, el tratamiento de superficie incluye un tratamiento de modificación química, tratamiento con plasma, tratamiento con corona, tratamiento con llama y tratamiento con radiación láser.

La presente invención además proporciona un procedimiento de preparación del cojinete de deslizamiento como fue descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, el procedimiento comprende:

Llevar a cabo el tratamiento de fluoración en al menos la segunda superficie de unión de la capa de unión; colocar la primera superficie de unión de la capa de unión sobre la segunda superficie de la capa de respaldo y posteriormente colocar la primera superficie de la capa de deslizamiento sobre la segunda superficie de unión de la capa de unión para formar un conjunto laminado;

calentar y presurizar el conjunto laminado; y

enfriar el conjunto laminado en un estado presurizado.

La presente invención es ventajosa en los siguientes aspectos: La presente invención emplea películas termoplásticas normales libres de fluoruro de costo más bajo como componente principal de la capa de unión con tratamiento de fluoración sobre la superficie de la capa de unión libre de flúor dentro de una cierta profundidad, a fin de aumentar el contenido de flúor sobre la superficie de la capa de unión, su energía superficial y su compatibilidad con la capa de deslizamiento. De tal manera, bajo la premisa de que es asegurada una combinación efectiva entre la capa de deslizamiento y la capa de respaldo, la capa de unión empleada solo comprende una resina termoplástica normal que contiene una cantidad adecuada de flúor dentro de una cierta profundidad, lo que proporciona un costo más bajo de uso en comparación con capas de unión costosas hechas de fluoropolímero y menor impacto en el medio ambiente gracias al menor contenido de flúor en la capa de unión.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en sección transversal en despiece ordenado de una realización del cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 2 es otra vista en sección transversal en despiece ordenado de una realización del cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 3 es una vista esquemática de un procedimiento de preparación del cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención.

Realización

La presente invención será explicada ahora en detalle con referencia a ejemplos específicos, pero el ámbito de protección de la presente invención no será limitado a estos ejemplos. Cualquier variación o sustitución que los expertos en la técnica puedan anticipar con facilidad dentro de la divulgación de la presente invención estará cubierta por la presente invención. Por lo tanto, el ámbito de protección de la invención será determinado en función del ámbito de protección de las reivindicaciones.

A continuación serán dadas explicaciones y aclaraciones sobre algunos términos y símbolos usados en la presente invención: Cuando es usado en la presente invención, el término “resina termoplástica” se referirá a una resina que tiene la propiedad de ablandarse cuando se calienta y endurecerse cuando se enfría sin ninguna reacción química y mantenimiento de la propiedad de manera independiente del número de veces de calentamiento y enfriamiento llevadas a cabo. Durante el proceso de formación, una resina termoplástica se ablanda y fluye cuando es presurizada y calentada sin provocar reticulación química, y se le da forma en un molde para formar un producto de la forma deseada después del enfriamiento. Durante el calentamiento repetido, en general no sufre ningún cambio en la estructura molecular, pero se degrada o descompone cuando la temperatura es demasiado alta o es calentada durante demasiado tiempo.

Cuando es usado en la presente invención, el término “punto de fusión” (Tm) se refiere a la temperatura a la que se funde la resina termoplástica. En otras palabras, se refiere a la temperatura a la que la resina termoplástica que es sólida a temperatura ambiente se funde con calor en líquido (o “un estado fundido”).

Cuando es usado en la presente invención, el término “tratamiento de fluoración” se refiere a un tratamiento de modificación de la superficie de un sustrato, a fin de aumentar el contenido de flúor y la energía superficial de la superficie del sustrato. El tratamiento de fluoración puede ser llevado a cabo de formas conocidas en la técnica, tales como injerto de radiación, activación con plasma, grabado químico, pulverización electrostática, etc. La presente invención no está limitada a estas formas. Cualquier procedimiento que permita que el sustrato incluya una cantidad adecuada de flúor dentro de una cierta profundidad desde la superficie puede ser aplicado a la presente invención.

Cuando es usado en la presente invención, el término “tratamiento de rugosidad” se refiere al procesamiento sobre la superficie de un sustrato para formar una estructura desigual sobre la superficie, a fin de aumentar la fuerza adhesiva del sustrato. Todos los procedimientos conocidos para el tratamiento de rugosidad pueden ser aplicados a la presente invención, que incluyen, pero no están limitados a lijar, pulir con chorro de arena, grabado químico, etc. Cuando es usado en la presente invención, el término “rugosidad de la superficie” se refiere a un pequeño espacio y desigualdad de un pequeño pico y valle de la superficie de un sustrato que ha recibido un tratamiento de rugosidad. Cuanto menor es la rugosidad de la superficie, más lisa es la superficie. Ra es una unidad de medición de la rugosidad de la superficie denominada desviación media aritmética del perfil o línea central en el promedio, y es un valor medio aritmético de la altura de cada punto en el perfil dentro del alcance de la longitud de medición. La rugosidad de la superficie Ra en la presente invención es medida con un medidor de rugosidad superficial.

Cuando es usado en la presente invención, el término “tratamiento de superficie” se refiere a un procesamiento sobre la superficie de un sustrato para mejorar su actividad superficial, a fin de mejorar la adhesión del sustrato, etc. Todos los procedimientos conocidos capaces de mejorar la actividad superficial de la capa de deslizamiento pueden ser aplicados a la presente invención, que incluyen, entre otros, tratamiento de modificación química, tratamiento con plasma, tratamiento con corona, tratamiento con llama, tratamiento con radiación láser, etc.

Las realizaciones preferidas de la presente invención se describirán a continuación con referencia a las figuras. La Fig. 1 muestra una vista en sección transversal en despiece ordenado de una realización del cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención. En esta realización, el cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención comprende una capa de respaldo 101, una capa de unión 102 y una capa de deslizamiento 103, en el que la capa de respaldo 101 comprende una primera superficie 101a y una segunda superficie 101b en la parte posterior de la primera superficie 101a. La capa de unión 102 cubre la capa de respaldo 101 y comprende una primera superficie de unión 102a en contacto con la segunda superficie 101b de la capa de respaldo 101, y una segunda superficie de unión 102b en la parte posterior de la primera superficie de unión 102a. El tratamiento de fluoración es llevado a cabo en la segunda superficie de unión 102b de forma que la capa de unión 102 incluye una capa tratada con fluoración F en el segundo lado de la superficie de unión 102b. La capa de deslizamiento 103 cubre la capa de unión 102 y comprende una primera superficie 103a en contacto con la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102 y una segunda superficie 103b en la parte posterior de la primera superficie 103a. En la presente realización, la capa de unión 102 principalmente está compuesta por resina termoplástica libre de flúor con tratamiento de fluoración en la segunda superficie de unión 102b en contacto con la capa de deslizamiento 103. La capa tratada con fluoración F formada aumenta el contenido de flúor y la energía superficial de la superficie de la capa de unión 102 en contacto con la capa de deslizamiento 103, y mejora aún más su compatibilidad con la capa de deslizamiento de politetrafluoroetileno. En comparación con una capa de unión sin tratamiento de fluoración, la fuerza de unión entre la capa de unión 102 y la capa de deslizamiento 103 es mejorada significativamente. Y, dado que el tratamiento de fluoración solo es llevado a cabo sobre la superficie de la capa de unión, el costo de uso es reducido y el impacto en el medio ambiente es minimizado en comparación con una capa de unión formada por fluoropolímero. En comparación con la realización que es mostrada en la Fig. 2 de la presente invención, en la que el tratamiento de fluoración es llevado a cabo en ambas superficies de la capa de unión, la presente realización, en la que el tratamiento de fluoración es llevado a cabo solo en la segunda superficie de unión 102b, puede mantener la fuerza de unión de la capa de deslizamiento, mientras reduce aún más el contenido total de flúor, para de ese modo reducir el costo y minimizar el impacto en el medio ambiente. La composición de cada capa y los parámetros, tales como el espesor, de la presente realización serán explicados en detalle en los siguientes párrafos.

La Fig. 2 muestra una vista en sección transversal en despiece ordenado de otra realización del cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención. En esta realización, el cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención comprende una capa de respaldo 101, una capa de unión 102 y una capa de deslizamiento 103, en el que la capa de respaldo 101 comprende una primera superficie 101a y una segunda superficie 101b en la parte posterior de la primera superficie 101a. La capa de unión 102 cubre la capa de respaldo 101 y comprende una primera superficie de unión 102a en contacto con la segunda superficie 101b de la capa de respaldo 101, y una segunda superficie de unión 102b en la parte posterior de la primera superficie de unión 102a. El tratamiento de fluoración es llevado a cabo tanto en la primera superficie de unión 102a como en la segunda superficie de unión 102b, de forma que la capa de unión 102 incluye capas tratadas con fluoración F tanto en el lado de la primera superficie de unión 102a como en el lado de la segundo superficie de unión 102b. La capa de deslizamiento 103 cubre la capa de unión 102 y comprende una primera superficie 103a en contacto con la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102 y una segunda superficie 103b en la parte posterior de la primera superficie 103a. En la presente realización, la capa de unión 102 está compuesta principalmente por resina termoplástica libre de flúor con tratamiento de fluoración en ambas superficies de la capa de unión 102. Las capas tratadas con fluoración F formadas aumentan el contenido de flúor y la energía superficial de la superficie de la capa de unión 102 en contacto con la capa de deslizamiento 103, y mejora aún más su compatibilidad con la capa de deslizamiento de politetrafluoroetileno. En comparación con una capa de unión sin tratamiento de fluoración, la fuerza de unión entre la capa de unión 102 y la capa de deslizamiento 103 es mejorada significativamente. Y, dado que el tratamiento de fluoración solo es llevado a cabo sobre la superficie de la capa de unión, el costo de uso es reducido y el impacto en el medio ambiente es minimizado en comparación con una capa de unión formada por fluoropolímero. En comparación con la realización que es mostrada en la Fig. 1 de la presente invención, la presente realización en la que es llevado a cabo un tratamiento de fluoración en ambas superficies de la capa de unión es más fácil y proporciona un proceso de producción simplificado. La composición de cada capa y los parámetros, tales como el espesor, de la presente realización serán explicados en detalle en los siguientes párrafos.

Capa de respaldo

La capa de respaldo 101 de acuerdo con la presente solicitud está hecha de metal. El metal no está definido específicamente y puede ser seleccionado entre acero con bajo contenido de carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre o sus aleaciones.

La segunda superficie 101b de la capa de respaldo 101 puede ser rugosa para aumentar la adherencia de la capa de respaldo 101 a la capa de unión 102. Los procedimientos de rugosidad no están definidos específicamente y son seleccionados preferentemente a partir de procedimientos conocidos en la técnica, tales como lijar, pulir con chorro de arena, grabado químico, etc. Después de que la segunda superficie 101b de la capa de respaldo 101 esté rugosa, su rugosidad de la superficie Ra no está definida específicamente y preferentemente Ra = de 0,1 a 10 pm, más preferentemente, Ra = de 1 a 5 pm. La rugosidad de la superficie Ra es medida con un medidor de rugosidad superficial (Mitutoyo SJ-310).

El espesor de la capa de respaldo 101 no está definido específicamente y puede ser configurado en función de las necesidades reales, tales como de 0,1 a 2 mm, etc.

Capa de unión

La capa de unión 102 de la presente solicitud está hecha de resina termoplástica libre de flúor. Además, la capa de unión 102 además puede comprender una carga.

La resina termoplástica libre de flúor usada en la capa de unión 102 de acuerdo con la presente invención no está definida específicamente y es aceptable, a condición de que su punto de fusión (Tm) no sea superior a 330 °C. La resina termoplástica puede ser seleccionada entre uno o más de polietileno, polipropileno, copolímero de etilenoacetato de vinilo, poliuretano, poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno y sulfuro de polifenileno. Con el propósito de una mejor adhesión, la resina termoplástica puede ser uno o más copolímeros de etileno-acetato de vinilo, poliuretano, poliamida y sulfuro de polifenileno.

La carga usada en la presente invención puede incluir un polímero modificado por injerto, polvo inorgánico o una combinación de los mismos. El polímero modificado por injerto puede ser seleccionado entre uno o más de polietileno injertado con anhídrido, polipropileno injertado con anhídrido y polipropileno injertado con acrilato. El polvo inorgánico puede ser seleccionado entre uno o más de grafito, grafeno, nanotubos de carbono y dióxido de silicio.

En una realización de la presente invención, la fracción de masa de la resina termoplástica en la capa de unión 102 es del 40 al 100%. Dentro de dicha fracción de masa, no solo es excelente la fuerza de unión de la capa de unión, sino que también la película de la capa de unión tiene buena ductilidad y maleabilidad para el proceso de formación posterior de los cojinetes.

El espesor de la capa de unión 102 puede ser de 0,005 a 0,1 mm. Preferentemente, la capa de unión 102 tiene un espesor de 0,02 a 0,06 mm. Cuando el espesor de la capa de unión 102 es 0,005 a 0,1 mm, su fuerza de unión es excelente y el costo es menor.

El procedimiento para llevar a cabo el tratamiento de fluoración sobre la capa de unión 102 no está definido específicamente, y pueden ser usados procedimientos conocidos de tratamiento de fluoración en la técnica. Preferentemente, pueden ser usados los siguientes procedimientos: injerto de radiación, activación con plasma, grabado químico, pulverización electrostática, etc.

La profundidad de la capa tratada con fluoración F de la capa de unión 102 puede ser establecida libremente en función del entorno de uso, la fuerza de unión, etc. del cojinete. En una realización preferida de la presente invención, la profundidad de la capa tratada con fluoración F es de 0,001 a 50 pm. Preferentemente, la profundidad de la capa tratada con fluoración F es de 0,1 a 15 pm. Cuando la profundidad de la capa tratada con fluoración F es de 0,001 a 50 pm, la capa de unión 102 tiene una excelente fuerza de unión, el proceso de fluoración es menos difícil y el costo es menor. De manera similar, la concentración atómica relativa de flúor en la capa tratada con fluoración F de la capa de unión 102 no es definida específicamente, a condición de que sea suficiente para mejorar la compatibilidad entre la capa de unión y la capa de deslizamiento. En una realización preferida de la presente invención, la concentración atómica relativa de flúor en la capa tratada con fluoración F es del 1 al 80%. Preferentemente, la concentración atómica relativa de flúor es del 5 al 52%. Cuando la concentración atómica relativa de flúor es del 1 al 80%, no sólo es excelente la fuerza de unión de la capa de unión 102, sino que también el costo es menor y el impacto sobre el medio ambiente es minimizado. En la presente invención, la profundidad de la capa tratada con fluoración y la concentración atómica relativa de flúor son obtenidas por medio del perfilado de profundidad de grabado con Ar con espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). El dispositivo usado es el espectrómetro electrónico ESCALAB MK II (VG, Reino Unido), con rayos X de Mg Komo fuente de excitarán (energía Ex: 1253,6ec), una potencia de 12KV320mA y un analizador de paso de energía de 20eV. El perfilado de profundidad es llevado a cabo por medio de grabado con Ar, con una energía de vacío de 3X10"6 mbar, un voltaje de aceleración de 2,5KV y una corriente de 40pA.

Capa de deslizamiento

La capa de deslizamiento 103 de la presente invención está compuesta principalmente por politetrafluoroetileno, y su fracción de masa podría tener un valor empírico en la técnica. En una realización preferida de la presente invención, la fracción de masa del politetrafluoroetileno es del 20 al 100%. Preferentemente, la fracción de masa del politetrafluoroetileno es del 60 al 90%. Cuando la fracción de masa del politetrafluoroetileno en la capa de deslizamiento 103 es del 20 al 100%, la capa de deslizamiento tiene un bajo coeficiente de fricción, una excelente resistencia a la abrasión y un costo más bajo.

La capa de deslizamiento 103 de la presente invención además puede comprender una carga. La carga no está definido específicamente y puede ser seleccionado entre lubricantes sólidos, mejoradores de la resistencia a la abrasión, refuerzos, polímeros o una mezcla de los mismos. Los lubricantes sólidos no están definidos específicamente y pueden ser seleccionados entre uno o más de grafito, fluoruro de grafito, grafeno, nanotubos de carbono, disulfuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno. Los mejoradores de la resistencia a la abrasión no están definidos específicamente y pueden ser seleccionados entre uno o más de cobre, plomo, sulfuro de cobre, sulfuro de cinc, sulfato de bario, sulfuro férrico, óxido de cromo, óxido de aluminio, óxido de circonio, carburo de silicio, nitruro de silicio, nitruro de boro y perlas de vidrio. Los refuerzos no están definidos específicamente y pueden ser seleccionados entre una o más fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de poliéter éter cetona y fibras de poliimida. Los polímeros no están definidos específicamente y pueden ser seleccionados entre uno o más de poliamida, éster de polifenilo, sulfuro de polifenileno, poliéter éter cetona, poliimida, poliamida-imida, fluoruro de polivinilideno, copolímero de etileno-tetrafluoroetileno, copolímero de etileno-propilenofluorado y copolímero de tetrafluoroetileno-perfluoroalcoxi vinil éter.

En una realización preferida, la primera superficie 103a de la capa de deslizamiento 103 de la presente invención es tratada superficialmente de antemano, a fin de aumentar la fuerza adhesiva de la capa de deslizamiento 103 a la capa de unión 102. El procedimiento de tratamiento de superficie no está definido específicamente y puede ser seleccionado entre tratamiento de modificación química, tratamiento con plasma, tratamiento con corona, tratamiento con llama y tratamiento con radiación láser.

El espesor de la capa de deslizamiento 103 puede ser configurado en función de las necesidades reales, tales como de 0,01 a 10 mm. Preferentemente, el espesor es de 0,1 a 1 mm. cuando el espesor de la capa de deslizamiento 103 es de 0,01 a 10 mm, la capa de deslizamiento 103 tiene una vida útil más larga, una excelente fuerza de unión con la capa de unión 102 y un costo más bajo.

Preparación del cojinete de deslizamiento

Como es mostrado en la Fig. 3, es usado un procedimiento de moldeo por prensado en caliente para preparar el cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención por medio del calentamiento y la presurización la capa de respaldo 101, la capa de unión 102 y la capa de deslizamiento 103, y los detalles son los siguientes:

® Llevar a cabo el tratamiento de fluoración en al menos la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102 para formar una capa tratada con fluoración F (no mostrada);

© colocar la primera superficie de unión 102a de la capa de unión 102 sobre la segunda superficie 101b de la capa de respaldo 101; y posteriormente colocar la primera superficie 103a de la capa de deslizamiento 103 sobre la segunda superficie de unión tratada con fluoración 102b de la capa de unión para formar un conjunto laminado;

Posteriormente, el conjunto laminado enfriado 100 es preparado en un cojinete de deslizamiento por el uso de un procedimiento de formación convencional en la técnica.

El cojinete de deslizamiento de la presente invención puede ser preparado con los parámetros de prensado en caliente apropiados (presión, temperatura, tiempo, etc.) que son elegidos de acuerdo con la composición de la capa, el espesor y la fuerza de unión deseada, etc. del cojinete de deslizamiento de acuerdo con la presente invención. Y para los expertos en la técnica, no es requerido ningún esfuerzo creativo para elegir los parámetros de prensado en caliente anteriores.

La presión aplicada podría ser de 0,1 a 10 MPa. Preferentemente, la presión aplicada es de 0,5 a 2 MPa.

La temperatura de calentamiento puede ser cualquier temperatura por encima del punto de fusión de la resina termoplástica, pero no superior a 330 °C. Preferentemente, la temperatura de calentamiento es 30 °C por encima del punto de fusión o más baja. Más preferentemente, la temperatura de calentamiento es 10 °C por encima del punto de fusión o más baja.

El tiempo de calentamiento y presurización puede ser de 5 a 600 s. Preferentemente, el tiempo de calentamiento y presurización es de 10 a 150 s. Cuando el tiempo de calentamiento y presurización es de 5 a 600 s, la fuerza de unión entre la capa de unión y la capa de deslizamiento es excelente.

El conjunto laminado 100 mencionado con anterioridad puede ser preparado en un cojinete de deslizamiento por el uso de un procedimiento de formación convencional en la técnica, tal como formación de rodadura.

El procedimiento de preparación anterior también puede incluir un tratamiento de rugosidad en la segunda superficie 101b de la capa de respaldo 101, y el procedimiento de tratamiento de rugosidad puede emplear cualquier procedimiento mencionado con anterioridad en la presente solicitud.

El procedimiento de preparación anterior además puede comprender un tratamiento de superficie en la primera superficie 103a de la capa de deslizamiento 103 de antemano. El procedimiento de tratamiento puede emplear cualquier procedimiento mencionado con anterioridad en la presente solicitud.

Prueba de resistencia al desprendimiento

El sustrato 100 del cojinete de deslizamiento preparado es cortado en muestras en forma de barra con una anchura de 10 mm. La capa de deslizamiento 103 y la capa de respaldo 101 se desprenden entre sí a una velocidad de 20 mm/min y un ángulo de desprendimiento de 180°. La resistencia al desprendimiento es obtenida por medio de la división de la mayor fuerza de desprendimiento registrada por una máquina de ensayo universal eléctrica (SUNS UTM5105) por el ancho de las muestras.

Realización

(Realización 1)

El sustrato del cojinete de deslizamiento es preparado de acuerdo con los procedimientos mencionados anteriormente en las realizaciones, en las que:

La capa de respaldo 101 es una placa de acero con bajo contenido de carbono con un espesor de 0,5 mm, y la rugosidad de la superficie Ra de la segunda superficie tratada con rugosidad 101b de la capa de respaldo 101 es de 2.0 pm.

La capa de unión 102 es una película de polipropileno con un espesor de 0,03 mm y que comprende un 10% (fracción de masa) de polipropileno injertado con anhídrido maleico. El tratamiento de fluoración es llevado a cabo tanto en la primera superficie de unión 102a como en la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión con un 2 pm de profundidad de tratamiento de fluoración y una concentración del flúor del 20%.

La capa de deslizamiento 103, con un espesor de 0,5 mm, es una membrana de politetrafluoroetileno, el 5% (fracción de masa) de la cual es grafito. Es llevado a cabo un tratamiento con naftaleno de sodio sobre la primera superficie 103a de la capa de deslizamiento 103. La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 1,32 N/mm.

(Realización 2)

La capa de unión 102 es una película termoplástica de sulfuro de polifenileno que tiene un espesor de 0,02 mm. El tratamiento de fluoración es llevado a cabo en la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102 con un 2 pm de profundidad del tratamiento de fluoración y una concentración del flúor al 10%.

La capa de deslizamiento 103, con un espesor de 0,3 mm, es una membrana de politetrafluoroetileno, el 5% (fracción de masa) de la cual es disulfuro de molibdeno y el 20% (fracción de masa) de la cual es carburo de silicio. Es llevado a cabo un tratamiento con naftaleno de sodio sobre la primera superficie 103a de la capa de deslizamiento 103.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 3,24 N/mm.

(Realización 3)

La capa de respaldo 101 es una placa de acero con bajo contenido de carbono con un espesor de 0,25 mm, y la rugosidad de la superficie Ra de la segunda superficie tratada con rugosidad 101b de la capa de respaldo 101 es de 1,6 pm.

La capa de unión 102 es una película termoplástica de sulfuro de polifenileno que tiene un espesor de 0,02 mm. El tratamiento de fluoración es llevado a cabo en la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102 con un 5 pm de profundidad del tratamiento de fluoración y una concentración del flúor del 22%.

El resto de la Realización 3 es el mismo que en la Realización 2. La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 3,52 N/mm.

(Realización 4)

El espesor de la capa de unión 102 es de 0,045 mm, la profundidad del tratamiento de fluoración es de 15 pm, y la concentración del flúor es del 19%. Aparte de esto, el resto de la Realización 4 es el mismo que en la Realización 3. La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 3,10 N/mm.

(Realización 5)

En la capa de unión 102, la profundidad del tratamiento de fluoración es 0,1 pm, y la concentración del flúor es del 5%. Aparte de esto, el resto de la Realización 5 es el mismo que en la Realización 3.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 2,84 N/mm.

(Realización 6)

La capa de unión 102, con un espesor de 0,045 mm, es una película de poliamida-6, el 2% (fracción de masa) de la cual es grafito. Aparte de esto, el resto de la Realización 6 es el mismo que en la Realización 1.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 2,12 N/mm.

(Realización 7)

La capa de unión 102, con un espesor de 0,05 mm, es una película de poliuretano termoplástico, el 2% (fracción de masa) de la cual es dióxido de silicio. Aparte de esto, el resto de la Realización 7 es el mismo que en la Realización 1.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 3,53 N/mm.

(Realización 8)

La capa de unión tiene una concentración del flúor del 52%. Aparte de esto, el resto de la Realización 8 es el mismo que en la Realización 1.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 1,54 N/mm.

(Ejemplo comparativo 1 )

El tratamiento de fluoración no es llevado a cabo ni en la primera superficie de unión 102a ni en la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102. Aparte de esto, el resto del Ejemplo comparativo 1 es el mismo que en la Realización 1.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 0,58 N/mm.

(Ejemplo comparativo 2)

El tratamiento de fluoración no es llevado a cabo ni en la primera superficie de unión 102a ni en la segunda superficie de unión 102b de la capa de unión 102. Aparte de esto, el resto del Ejemplo comparativo 2 es el mismo que en la Realización 2.

La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 1,07 N/mm.

(Ejemplo comparativo 3)

La capa de unión 102 es un copolímero de etileno-tetrafluoroetileno con un espesor de 0,05 mm y su superficie no está tratada con fluoración. Aparte de esto, el resto del Ejemplo comparativo 3 es el mismo que en la Realización 2. La resistencia al desprendimiento entre la capa de respaldo 101 preparada y la capa de deslizamiento 103 del cojinete de deslizamiento es de 1,98 N/mm.

Todas las realizaciones y ejemplos comparativos están incorporados y mostrados en la Tabla 1.

Los significados de las abreviaturas de la tabla 1 son los siguientes:

LCSP: Placa de acero con poco carbono

phr: Partes por cien

PP: Polipropileno

PPS: Sulfuro de polifenileno

MA: Anhídrido maleínico

PA: Poliamida

PU: Poliuretano

ETFE: Etileno-tetrafluoroetileno

PTFE: Politetrafluoroetileno

FT: Tratamiento de fluoración

MoS2: Disulfuro de modibdeno

SiC: Carburo de silicio

Es evidente a partir de las realizaciones y ejemplos comparativos anteriores que en la presente invención, la capa de unión que contiene una capa tratada con fluoración y la capa de deslizamiento tienen una fuerza de unión entre ellas que aumenta significativamente en comparación con una capa de unión que no es tratada con fluoración, y tienen una resistencia al desprendimiento igual o mejor en comparación con una capa de unión compuesta por un polímero que contiene flúor. El cojinete de deslizamiento de la presente invención, con la condición de que sea asegurada la combinación efectiva entre la capa de deslizamiento y la capa de respaldo, usa una capa de unión que es una película termoplástica ordinaria que solo contiene una cantidad apropiada de flúor dentro de un cierto intervalo de profundidad debajo de su superficie, por lo que los costos son reducidos en comparación con el uso de polímero caro que contiene flúor como capa de unión. Además, la realización de un bajo contenido de flúor de la capa de unión reduce la contaminación ambiental. Además, el procedimiento de preparación del cojinete de deslizamiento en la presente invención es fácil y puede ser aplicado a la producción industrial.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cojinete de deslizamiento, que comprende:

una capa de respaldo (101) que comprende una primera superficie (101a) y una segunda superficie (101b) en la parte posterior de la primera superficie (101a);

una capa de unión (102) que cubre la capa de respaldo (101) y que comprende una primera superficie de unión (102a) en contacto con la segunda superficie (101b) de la capa de respaldo (101) y una segunda superficie de unión (102b) en la parte posterior de la primera superficie de unión (102a); y

una capa de deslizamiento (103) que cubre la capa de unión (102) y que comprende una primera superficie (103a) en contacto con la segunda superficie de unión (102b) de la capa de unión (102) y una segunda superficie (103b) en la parte posterior de la primera superficie (103a) de la capa de deslizamiento (103), en el que, la capa de unión (102) comprende una resina termoplástica libre de flúor y al menos una capa tratada con fluoración (F) formada como la segunda superficie de unión (102b) por medio de un tratamiento de fluoración de la resina termoplástica libre de flúor;

y la capa de deslizamiento (103) comprende politetrafluoroetileno.

2. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1, en el que la capa de unión (102) además comprende otra capa tratada con fluoración (F) formada como la primera superficie de unión (102a) por medio de un tratamiento de fluoración de la resina termoplástica libre de flúor.

3. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la capa tratada con fluoración (F) tiene una profundidad de 0,001 a 50 pm, preferentemente de 0,1 a 15 pm.

4. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que el flúor en la capa tratada con fluoración (F) tiene una concentración atómica relativa de 1 a 80%, la concentración del flúor es obtenida por medio de análisis por un espectrómetro de fotoelectrones de rayos X, preferentemente, el flúor tiene una concentración atómica relativa de 5 a 52%.

5. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la resina termoplástica tiene un punto de fusión de 330 °C o inferior.

6. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la resina termoplástica es seleccionada entre uno o más de polietileno, polipropileno, copolímero de etileno-acetato de vinilo, poliuretano, poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno y sulfuro de polifenileno, preferentemente la resina termoplástica es seleccionada entre uno o más de copolímero de etileno-acetato de vinilo, poliuretano, poliamida y sulfuro de polifenileno.

7. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la fracción de masa de la resina termoplástica en la capa de unión (102) es del 40 al 100%.

8. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la capa de unión (102) además comprende una primeracarga seleccionada entre un polímero modificado por injerto, polvo inorgánico o una combinación de los mismos, el polímero modificado por injerto es seleccionado entre uno o más de polietileno injertado con anhídrido, polipropileno injertado con anhídrido y polipropileno injertado con acrilato, el polvo inorgánico es seleccionado entre uno o más de grafito, grafeno, nanotubos de carbono y dióxido de silicio.

9. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la capa de unión (102) tiene un espesor de 0,005 a 0,1 mm, preferentemente de 0,02 a 0,06 mm.

10. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la fracción de masa del politetrafluoroetileno en la capa de deslizamiento (103) es del 20 a 100%, preferentemente del 60 al 90%.

11. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 8, en el que la capa de deslizamiento (103) además comprende una segundacarga seleccionada entre lubricantes sólidos, mejoradores de la resistencia a la abrasión, refuerzos, polímeros o una mezcla de los mismos; los lubricantes sólidos son seleccionados entre uno o más de grafito, fluoruro de grafito, grafeno, nanotubos de carbono, disulfuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno; los mejoradores de la resistencia a la abrasión son seleccionados entre uno o más de cobre, plomo, sulfuro de cobre, sulfuro de cinc, sulfato de bario, sulfuro férrico, óxido de cromo, óxido de aluminio, óxido de circonio, carburo de silicio, nitruro de silicio, nitruro de boro y perlas de vidrio; los refuerzos son seleccionados entre una o más fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de poliéter éter cetona y fibras de poliimida; los polímeros son seleccionados entre uno o más de poliamida, éster de polifenilo, sulfuro de polifenileno, poliéter éter cetona, poliimida, poliamida-imida, fluoruro de polivinilideno, copolímero de etilenotetrafluoroetileno, copolímero de etileno-propilenofluorado y copolímero de tetrafluoroetileno-perfluoroalcoxi vinil éter.

12. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 1 o 2, en el que la primera superficie de la capa de deslizamiento (103) es una superficie sometida a un tratamiento de superficie.

13. El cojinete de deslizamientodescrito en la reivindicación 12, en el que el tratamiento de superficie incluye un tratamiento de modificación química, tratamiento con plasma, tratamiento con corona, tratamiento con llama y tratamiento con radiación láser.

14. Un procedimiento de preparación del cojinete de deslizamientodescrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, el procedimiento comprende: llevar a cabo el tratamiento de fluoración en al menos la segunda superficie de unión (102b) de la capa de unión (102); colocar la primera superficie de unión (102a) de la capa de unión (102) sobre la segunda superficie (101b) de la capa de respaldo (101), y posteriormente colocar la primera superficie (103a) de la capa de deslizamiento (103) en la segunda superficie de unión (102b) de la capa de unión (102) para formar un conjunto laminado; calentar y presurizar el conjunto laminado; y enfriar el conjunto laminado en un estado presurizado.