新型高分子固体润滑材料在缝纫机中的应用

　　关键零部件无油化设计以及制造技术研究和应用项目，是中国缝制机械行业“十二五”科技发展重点任务之一。推动零部件产品升级是实现行业由大变强的基础，广泛应用新技术、新材料、新工艺是提升行业整体水平与制造能力必经之路。研发具有自主知识产权的节能、高质量缝制设备，必须突破无油零部件技术瓶颈。近几年南京裁圣缝纫设备有限公司通过不断探索和研究，将固体润滑技术中的核心“固体润滑材料”，成功应用在缝纫机需要滚动和滑动的零部件上，用自润滑原理达到无油润滑要求。
　　
　　新型高分子固体润滑材料在缝纫机中的应用项目，是以聚四乙烯材料为主，按一定比例渗合其它一些活性材料，经自由基聚合而成的一种新型高分子化合物。它具有优良的化学稳定性、耐磨性、耐高温、自润滑性、不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力，能在+260℃至-180℃的温度下*使用。其基本结构为：-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2，分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF2单元不能*按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。它的分子质量较大，一般为数百万（聚合度在104数量级），高的达一千万以上。
　　
　　新型高分子固体润滑材料一般结晶度为90%～95％，熔融温度为327℃～342℃。它的化学性质：耐高、低温性能好，可在-180℃～260℃温域范围使用，对温度的影响变化不大；自润滑性能好，摩擦系数仅有0.04，在工程塑料中zui小，是理想的无油润滑材料；由于氟-碳链分子间作用极低，所以具有表面不粘性，具有固体材料中zui小的表面张力而不粘附任何物质；耐大气老化性强，有耐辐照性能和较低的渗透性，限氧指数在90以下；耐腐蚀，能耐王水和一切有机溶剂；无毒害，具有生理惰性。它的物理性质：机械性质较软，具有非常低的表面能；电气性能优异，是理想的C级绝缘材料，在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高，体积电阻可达1018欧姆·厘米。
　　
　　目前世界缝制机械行业还没有其他厂家将新型高分子固体材料应用在缝纫机零部件上。传统润滑材料是摩擦界面上形成某种形式的流体和半流体压力油膜，靠低阻力的各层润滑膜间“层移”产生有效润滑。而此固体润滑材料则是依靠自身或其转移膜的低剪切特性，而具有优良的抗磨和减磨性能。这种固体耐磨材料有N个分子层，其间就有N-1个具有低剪切特性，极易滑动的良好润滑层能产生出足够的减摩性能，实现部分机构中零部件运转部位的无油润滑。
　　
　　新型高分子固体润滑材料在缝纫机旋梭梭架、针杆滑块等无油零部件上的应用，是采用聚四氟乙烯与其它活性材料聚合而成的高分子固体润滑材料热压成型。其工艺是将高分子固体润滑材料切割成微细化颗粒，放入模具中加热压缩或挤压成型。聚合反应是在大量水存在下搅拌进行，用以分散反应热，并便于控制温度。聚合一般在400C～800C、每平方厘米3～26千克压力下进行，用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂，分散聚合须添加全氟型的表面活性剂，聚合时每摩尔（mol）四氟乙烯在全氟碳合物中碳—碳键和碳—氟键的断裂需要放热171.38千焦。
　　
　　针杆是在滑动部位涂上高分子固体润滑材料制成的水分散液进行嵌层。挑线杆零件是在滚动或滑动部位的圆孔内壁上，用新型高分子固体润滑材料制成0.2毫米厚、1毫米宽适当长度的小薄片，并逐个排列成圆孔内壁周长尺寸后紧密嵌入。
　　
　　南京裁圣公司从2008年开始研发无油零部件以来，采用高分子固体润滑材料研制的无油润滑零件滑块，挑线杆、针杆、无油旋梭等无油零部件比较成功地运用在缝纫机上，并实现了小批量生产。新型高分子固体润滑材料制成的无油旋梭等无油零部件经测试，在每分钟5000转速平缝机上无油状态下连续运转800小时，旋梭轴向、径向间隙变化极小，磨损仅为20微米。滑块、挑线杆、针杆磨损均无变化，具有耐磨、耐高温、自润滑性特征。装上新型高分子固体润滑材料制成的零部件后，整机力矩明显减小，转动轻滑，噪声也有显著下降，下降约1～2分贝。
　　
　　新型高分子固体润滑材料是开发缝纫机无油润滑零部件的理想材料，实现了新的无油润滑方式，其生产、应用成本较其它类型缝纫机无油润滑产品要低，是节能环保的高品质产品，*可代替进口无油旋梭和其它无油润滑缝纫机零部件，对满足中产品市场需求、提升缝制机械整体质量和技术水平都具有现实意义，建议在行业内推广使用。