專利名稱：：非金屬材料、船用重載艙口蓋支承塊及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及一種自潤滑、耐磨、阻燃型的非金屬組合物、船用艙口蓋支承構件及其制造方法，特別是涉及一種適用于承重構件的非金屬材料、集裝箱船用艙口蓋支承塊及其制造方法。
背景技術：
：大型船舶貨艙艙口蓋支承系統，必須設置滑移的支承塊，該支承塊既要承受巨大貨物載荷及惡劣海況的風浪載荷，又要適應艙口圍與艙蓋板之間永不間斷的水平移動及相互磨擦。傳統的鋼對鋼支襯墊承形式，易腐蝕，易磨損、使用壽命短，尤其是在大風大浪中航行時，因船舶動態變形大，上下支承墊之間互相磨擦厲害，頻繁地發出磨擦聲音，甚至令船員無法入眠。為此，人們一直在努力改進、尋找耐腐蝕、耐磨損、低摩擦系數的支承構件，致力于研發新穎支承構件材料，以保證船舶裝載的可靠性和航行的安全性。
發明內容本發明的目的在于通過不同纖維織物間的匹配和協同效應，混合纖維織物和高性能樹脂，以得到一種承載重負荷且具有低摩擦系數的船用艙口蓋支承塊。為了實現所述目的，本發明的船用重載艙口蓋支承塊，其特點是，包括多層第一層狀物、多層第二層狀物以及多層第三層狀物，其中該第一層狀物是包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物，該第二層狀物包括芳綸纖維編織物；該第三層狀物包括芳砜綸纖維編織物；以及乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂，用于粘接所述層狀物，均勻分布在所述層狀物中和在所述層狀物之間；該支承塊的表層是該第一層狀物，第二層狀物與第三層狀物交替設置。所述的船用重載艙口蓋支承塊，其進一步的特點是，還包括e晶型的偏硅酸鈣顆粒，該偏硅酸鈣顆粒均勻分布于該支承塊中。所述的船用重載艙口蓋支承塊，其進一步的特點是，包括均勻分布于該支承塊中的四氟乙烯超細粉、二硫化鉬和銅粉。所述的船用重載艙口蓋支承塊，其進一步的特點是，還包括均勻分布于該支承塊中的碳黑粉。本發明的船用重載艙口蓋支承塊的制造方法，其特點是，包括以下步驟提供預定量的乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂；提供多層第一層狀物，該第一層狀物是包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物，提供多層第二層狀物，該第二層狀物是包括芳綸纖維的編織物，以及提供多層第三層狀物，該第三層狀物是包括芳砜綸纖維的編織物；以所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂浸染所述第一層狀物、所述第二層狀物以及所述第三層狀物；在120°c-170t:的溫度下，壓制疊置后的所述第一層狀物和所述第二層狀物達到預定時間，得到一板狀材料；對該板狀材料進行機械加工，得到該支承塊。所述的船用重載艙口蓋支承塊的制造方法，其進一步的特點是，將呈顆粒狀的偏硅酸鈣加入乙稀基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂中，所得混合物包括重量百分比30%-40%的偏硅酸,丐和重量百分比60%-70%的乙稀基樹脂。所述的船用重載艙口蓋支承塊的制造方法，其進一步的特點是，還可以在乙稀基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂加入四氟乙烯超細粉、二硫化鉬、銅粉以及碳黑粉。本發明的非金屬材料，其特點是，包括多層第一層狀物、多層第二層狀物、多層第三層狀物以及乙稀基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂；該第一層狀物是包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物；該第二層狀物是包括芳綸纖的維織編物；該第三層狀物是包括芳楓綸纖維的編織物，與該第二層狀物交替疊置；乙稀基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂用于粘接所述層狀物，滲透在所述層狀物中和在所述層狀物之間。所述的非金屬材料，其進一步的特點是，還可以包括均勻分布于所述層狀物之間和所述層狀物中的四氟乙烯超細粉、二硫化鉬和銅粉。所述的非金屬材料，其進一步的特點是，還可以包括均勻分布于所述層狀物之間和所述層狀物中的碳黑粉。作為承載重負荷的低摩擦系數支承構件的原材料，其最關鍵性能是材料高的抗壓強度、低的摩擦系數和低的磨損程度，而本發明的相關材料和產品正是由于上述三方面的創造性設計，在這三方面取得了明顯的突破，推動了相關技術的發展，并直接有利于較大程度地提高產品應用性能和使用壽命。下面將結合和具體實施方式對本發明的所述目的、技術方案和有益效果進行詳細的說明。圖1是本發明的支承塊的剖面示意圖2是本發明的支承塊的制造方法的實例流程圖。具體實施例方式如圖1所示，船用重載艙口蓋支承塊非金屬材料包括多層第一層狀物10和第二層狀物20以及第三層狀物30。對于支承塊而言，多層第一層狀物10構成其上部分，第二層狀物20和第三層狀物30構成其余部分。第一層狀物10是包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物。第二層狀物20是包括芳綸纖維的編織物，第三層狀物30是包括芳砜綸纖維的編織物。多層第一層狀物IO、第二層狀物20以及第三層狀物以及其之間均通過乙烯基樹脂粘接。支承塊的第一層狀物10作為其工作層。下面結合對各種纖維材料的性能的描述說明本發明的支承塊非金屬材料的特點。芳綸纖維的抗壓強度相當于通常聚酰胺材料的3-5倍，又具有較好的抗壓、耐磨損性能，使得本發明的支承塊非金屬材料能承載重負荷。芳砜綸纖維的浸膠工藝性能良好，具有與芳綸織物類似的高耐溫性、耐燃型等特點。在本發明的支承塊非金屬材料中，芳砜綸與芳綸織物配合，能克服芳綸纖維織物的浸膠工藝性能有欠缺、壓制加工后的層間粘結性能不夠理想的缺陷，能在保持高的抗壓強度條件下，明顯改善復合材料的層間粘結性能，對整個材料體系的均勻性和完整性起到很重要的作用，此外，經機械加工后的支承件或非金屬材料表面性能取決于芳砜綸織物的加入。聚四氟乙烯材料具有很低的摩擦系數，被廣泛應用作固體潤滑材料，但其性軟，不耐磨損，限制了它在承載重負荷的低摩擦系數支承構件中的應用。在本發明的支承塊中，聚四氟乙烯纖維與芳綸纖維經緯交織，作為支承塊工作用的笫一層狀物，既能保持芳綸纖維增強材料的抗壓和耐磨損性能，又能極大地降低原有材料的摩擦系數，所以能長期承受重載的滑動摩擦，性能卓越。在本發明的另一實施例中，支承塊還包括均勻分布于其中的e晶型的偏硅酸鈣類顆粒，偏硅酸鈣類顆粒作為支承塊的增強劑。e晶型偏硅酸鈣類顆粒微觀狀態呈纖維狀，長徑比可達幾十比一，實際上是一類微纖維，性能優于一般顆粒。通過添加了大小顆粒級配的偏硅酸鈣增強顆粒，偏硅酸鈣微纖維在第一層狀結構中、第二層狀結構以及第三層狀結構中能起到非常卓越的抗壓作用和耐形變作用，對于第一層狀物還能增強耐磨損作用。由于加入了這類偏硅酸鈣微纖維，本發明的支承塊具有幾十倍于現有技術的耐磨損性能和明顯高的抗壓性能，并且可減少常用的二硫化鉬、銅粉等添加劑加入，起到提高性能，降低成本的作用。下面繼續對本發明的支承塊的制造方法進行說明。在一實施例中，制造本發明的非金屬材料的配方如下500克R806-TPEP乙烯基樹脂，200克偏硅酸l丐顆粒，50克芳綸纖維與四氟乙烯纖維交織編織物、包含150克芳綸纖維編織物和100克芳砜綸纖維編織物。參照圖2，非金屬材料的制造方法包括如下步驟在步驟200中，利用稱重器確定各種材料的重量；在步驟201中，將偏硅酸鈣顆粒、四氟乙烯超細粉、二硫化鉬、銅粉及碳黑粉加入乙烯基樹脂，在粘稠膠狀乙烯基樹脂中加入四氟乙烯超細粉以降低摩擦系數，加入少量二硫化鉬及銅粉也可降低些摩擦系數，且耐壓性比四氟乙烯更好，加入碳黑粉起著色作用，也具增強用，從而提高綜合性能；在步驟203中，利用攪拌機攪拌偏硅酸鈣顆粒、四氟乙烯超細粉、二硫化鉬、銅粉及碳黑粉和乙烯基樹脂混合物，以使上述添加劑和乙烯基樹脂混合均勻，應當注意到，在乙烯基樹脂中加入偏硅酸鈣顆粒是本發明的較佳實施例，如用環氧樹脂替代，工藝性次之；如用不飽和聚酯樹脂替代，工藝性能雖好，但耐壓性能、尺寸穩定性欠缺。使用者根據需要，也可無須在乙烯基樹脂中加入偏硅酸鈣顆粒，而省略步驟201和步驟203，此外，偏硅酸鈣顆粒的晶型最好是e晶型；因為只有這種晶型材有較高的長徑比，呈微纖維狀，增強作用明顯。如用凹凸棒替代，因不是呈纖維狀，增強作用差。在步驟202中，將芳綸纖維和四氟乙烯纖維以經緯交織方式編織，由該步驟可以理解到，前述配方中的各種纖維材料的具體重量不是對本發明的限制性說明，例如，芳綸纖維在經向排列而四氟乙烯纖維在緯向排列，芳綸纖維在經向的稀疏或四氟乙烯纖維在緯向的稀疏可以根據非金屬材料所要制成的產品所需要具體承受的負載而調節，芳綸纖維和四氟乙烯纖維在非金屬材料中的含量可以由本領域的技術人員根據簡單實驗就能確定；對配方中的芳綸纖維和芳砜綸纖維的配置可做同樣的理解；芳綸纖維和四氟乙烯纖維編織物將作為圖1中的第一層狀物10，芳綸纖維和芳砜綸纖維編織物將分別作為圖1中的第二、第三層狀物20、30;在步驟204中，對芳綸纖維和四氟乙烯纖維編織物以及芳綸纖維和芳砜綸纖維編織物用烘干機進行烘干，烘干的目的是為了除去所述編織物中可能存在的少量的水分，當然對于本來就干燥的編織物，步驟204可以省略；當完成步驟203和步驟204后，通過乙烯基樹脂將所述編織物粘接成一體，也即在步驟205中，使芳綸纖維和四氟乙烯纖維編織物以及芳綸纖維和芳砜綸纖維編織物浸漬步驟203所得的混合物，實施步驟205的方式很多，例如可以通過浸膠機進行浸膠工藝，在該浸膠工藝中，是對每層所述編織物分別浸膠；在步驟206中，疊置多層芳綸纖維和四氟乙烯纖維編織物以及多層芳綸纖維和芳砜綸纖維編織物，其中，將芳綸纖維和四氟乙烯纖維編織物設置成支承塊的工作表層，多層浸膠編織物整體放入平板硫化機，在設定溫度下加壓烘蒸浸膠過的編織物，在烘蒸的時候，乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂變成粘稠狀而在各層編織物中流動成均勻分布狀態，從而實現對各層編織物的粘接、固化，溫度一般在120°C-170°C，最好是150。C，時間按加工的編織物的量而可簡單地確定，對于前述配方而言，最好是20分鐘；完成步驟206后得到一板狀非金屬材料，對該板狀材料進行步驟207的處理，即按照預定的長度和寬度進行成型切割，并進行倒角轉孔以及表面打磨處理，最后得到本發明的支承塊。按照上述制造方法得到的支承塊或非金屬材料的橫截面如圖l所示，其性能與國外廠家的報道值的材料性能以及與現有產品(0rkot)的性能的比較所下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由此可見，按照本發明的方法所獲得的支承塊相較于現有的支承構件，抗壓強度、耐磨性提高且摩擦系數減小。雖然本發明已參照如上所述的具體實施例來描述，但是本
技術領域：
中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明而不是限制本發明，例如本發明的非金屬材料并非僅用于船舶，也可以適用于橋梁、鐵路領域的等重型機械承重構件上，只要在本發明的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都應落在本申請的權利要求書請求保護的范圍內。權利要求1.一種船用重載艙口蓋支承塊，其特征在于，包括多層第一層狀物，該第一層狀物包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物；多層第二層狀物，該第二層狀物包括芳綸纖維編織物；多層第三層狀物，該第三層狀物包括芳砜綸纖維編織物；乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂，用于粘接所述層狀物，均勻分布在所述層狀物中和在所述層狀物之間；其中，該支承塊的工作表層是該第一層狀物，第二層狀物與第三層狀物交替設置。2.如權利要求1所述的船用重載艙口蓋支承塊，其特征在于，還包括e晶型的偏硅酸鈣顆粒，該偏硅酸鈣顆粒均勻分布于該支承塊中。3.如權利要求l所述的船用重載艙口蓋支承塊，其特征在于，還包括均勻分布于該支承塊中的四氟乙烯超細粉、二硫化鉬和銅粉。4.如權利要求l所述的船用重載艙口蓋支承塊，其特征在于，還包括均勻分布于該支承塊中的碳黑粉。5.—種船用重載艙口蓋支承塊的制造方法，其特征在于，包括a)提供預定量的乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂；b)提供多層第一層狀物，該第一層狀物包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物，提供第二層狀物，該第二層狀物包括芳綸纖維的編織物，以及提供多層第三層狀物，該第三層狀物包括芳砜綸纖維的編織物；c)以所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂浸染所述第一層狀物、所述第二層狀物以及所述第三層狀物；d)在12(TC-17(TC的溫度下，壓制疊置后的所述第一層狀物和所述第二層狀物達到預定時間，得到一板狀材料；e)對該板狀材料進行機械加工，得到該支承塊。6.如權利要求5所述的船用重載艙口蓋支承塊的制造方法，其特征在于，在所述步驟a)中，將呈顆粒狀的偏硅酸鈣加入乙稀基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂中，所得混合物包括重量百分比30%-40%的偏硅酸鈣和重量百分比60%-70%的乙稀基樹脂。7.如權利要求5所述的船用重載艙口蓋支承塊的制造方法，其特征在于，在所述步驟a)中，在乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂加入四氟乙烯超細粉、二硫化鉬、銅粉以及碳黑粉。8.—種非金屬材料，其特征在于，包括多層第一層狀物，該第一層狀物是包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物；多層第二層狀物，該第二層狀物是包括芳綸纖的維織編物；多層第三層狀物，該第三層狀物是包括芳楓綸纖維的編織物，與該第二層狀物交替疊置；以及乙稀基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂，用于粘接所述層狀物，滲透在所述層狀物中和在所述層狀物之間。9.如權利要求8所述的非金屬材料，其特征在于，還包括包括均勻分布于所述層狀物之間和所述層狀物中的四氟乙烯超細粉、二硫化鉬和銅粉。10.如權利要求9所述的非金屬材料，其特征在于，還包括包括均勻分布于所述層狀物之間和所述層狀物中的碳黑粉。全文摘要本發明涉及一種船用重載艙口蓋支承塊，包括多層第一層狀物、多層第二層狀物以及多層第三層狀物，其中該第一層狀物包括經緯交織的芳綸纖維與聚四氟乙烯纖維的編織物，該第二層狀物芳綸纖維編織物；該第三層狀物是芳砜綸纖維編織物；以及乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂，用于粘接所述層狀物，均勻分布在所述層狀物中和在所述層狀物之間；該支承塊的表層是該第一層狀物，第二層狀物與第三層狀物交替設置，本發明還涉及相應于該船用重載艙口蓋支承塊的非金屬材料和制造方法。文檔編號D06M17/00GK101469514SQ20071017359公開日2009年7月1日申請日期2007年12月28日優先權日2007年12月28日發明者于利磊,卞高翔,唐小真,梅曉君,毛劍靜,陳鋒兵,黃小彬申請人:華海船用貨物通道設備公司