DD283853A5

DD283853A5 - Wartungsfreies gleitlager und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DD283853A5
Application number: DD32803889A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Harig; Dominique Petit
Original assignee: Norton Pampus Gmbh,De
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wartungsfreies Gleitlager, bestehend aus einem Metalltraeger und einer unmittelbar darauf aufgebrachten, aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether der Formel: CF2CFORf,worin Rf einen Perfluorethyl-, Perfluor-n-propyl- oder Perfluor-n-butyl-Rest bedeutet, und Tetrafluorethylen bestehenden Schicht, die entweder die Gleitschicht oder eine Zwischenschicht, auf welcher eine Gleitschicht aus Kunststoff aufgebracht ist, bildet. Figur{Wartungsfreies Gleitlager; Metalltraeger; Copolymerisat; Perfluoralkylvinylether; Tetrafluorethylen; Gleitschicht; Zwischenschicht; Kunststoff}

Description

Wartungsfreies lUeitlager und Verfahren zu dessen Höret ellung

der

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues mehrschichtiges wartungsfreies Gleitlager.

des bfrfrfl^flten Standes der

Wartungsfreie Gleitlager, die aus einem Metallträger und einer Kunststoffschicht bestehen, sind z>· B. aus der DS-OS-Nr. 35 34 242 und der europäischen Patentanmeldung Nr¹. 0 217 462 bekannt. Solche Mehrsohichtgleitlager bestehen aus einer Kombination eines mit einer Rauhgrundsohicht versehenen Hotallträgers aus Stahl, Bronze oder einer hoohfesten Aluminiumlegierung und einer Gleitschicht aus einer Matrix aus Polytetrafluorethylen. Die Rauhgrundschioht besteht aus einer porös aufgesinterten Bronzesohioht, Eisenschicht oder Schicht einer Aluminiumlegierung. Diese Schicht bildet dann das Verankerungematerial für die in Fown einer Paste aufzubringende Polytetrafluorethylenschicht bzw. eine Schicht, die aus dessen Copolymeren besteht. Die hochviskose Paste wird festgewalzt und gesintert.

Nachteilig bei dem genannten Gleitlager ist, daß die aus Paste hergestellte Kunststoffschicht für viele Anwendungen zu dünn ist. Deshalb ist die Lebensdauer der daraus hergestellten Lager nicht ausreichend. Ferner können die bei dem Verformen des Mehrschichtmaterials auftretenden Unebenheiten nicht nachgedreht werden.

- 5 - zn fsi

Sofern in der Paste Bronzepartikel eingelagert sind, um die für das Lager wichtige Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes zu verbessern, besteht die Gefahr, daß bei der Herstellung die äußere Schicht oxydiert· Ein solches La» germaterial ist auoh nicht inert· Insbesondere besteht die Gefahr der Zerstörung durch Säuren· Ferner kann es beim Aufbringen der Pate zu einer Entmischung kommen·

Aus "Fertigungstechnik und Betrieb¹¹ 23 (1973)» Heft 1, S· 48-49 ist eine Folienbesohichtung mittels herkömmlichen Polytetrafluorethylene bekannt· Da dieses Material gegenüber allen Klebstoffen völlig inert ist, wird die Folie zunächst klebfähig gemacht· D.h. die Polytetrafluorethylenfolien können nicht in der Weise auf einen Träger aufgebracht werden, daß sie ei ort allein durch physikalische Adhäsionskräfte festgehalten werden· Es ist vielmehr erforderlich, die Folien mittels eines Klebers zu befestigen· In diesem Falle hängt demnach die Temperaturbelastbarkeit nicht mehr nur von der Art der Folie sondern auch von dem verwendeten Kleber ab·

Die technische Lösung nach der DE-OS Nr* 24 01 804 betrifft ein Verbundlagerelement, dessen Laufschicht im wesentlichen aus einem ungefüllten Kunststoff besteht«. Hierfür werden Polyarylensulfide, Epoxidharze, Polyamidharze, Polyesterharze, Phenolharze, Polyimidharze, Polyamid-insid-Harze¹, Polypropylenharze und Polysulfonharze verwendet· Auch diese Kunststoff-Folien werden nicht direkt, sondern mit Hilfe von geeigneten Klebstoffen an der läetallflache befestigt· Außerdem wird empholen, auf die Kunststoffe einen dünnen Film an Schmieröl aufzubringen·

- 6 - in fsi

In der ER-PS Nr. 13 54 161 wird eine aus Tetrafluorethylen bestehende mit Molybdän<nsulfid gefüllte Beschichtung dargestellt. In Adhesives Age, Februar 1967, S. 30-34 werden ebenfalls Polytetrafluorethylen beschichtete Metalle erwähnt. Jedoch wird das Polytetrafluorethylen chemisch behandelt, so daß durch Epoxidgruppen eine Verbindung mit dem Metallträger hergestellt wird· Ein direktes Auftragen wird nur für PEP für möglich gehalten. Es wird ausdrücklich betont, daß dieses Metall thermoplastisch ist und im Gegensatz zu Tetrafluorethylen ohne zusätzliche Verbindungeschicht direkt auf Metall aufgetragen werden kann.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß aus der DE-OS Nr. 30 21 369 aus modifizierten Tetrafluorethylenpolymerisaten bestehende körnige, rieselfähige Pulver bekannt sind. Biese Pulver werden für die RAM-Extrusion eingesetzt, da sie sich aufgrund ihres Schuttgewlohtθ und ihrer Rieselfähigkeit besonders gut für die automatische Dosierung eignen. Eine Eignung dieses Materials fürdie Beschichtung von Metallen oder anderen Materialien wird nicht erwähnt·

Ziel der

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften gattungsgemäßer wartungsfreier Gleitlager auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Wesens der

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wartungsfreies Gleitlager zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht aufweist und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen wartungsfreien Gleitlagers vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst» daß das Gleitlager aus einem Metallträger und einer unmittelbar darauf aufgebrachten, aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether der Formel:

OP₂ OP - 0 - R_f,

worin K_f einen Perfluorethyl-, Perfluor-n-propyl- oder Perfluor-a-butyl-Rest bedeutet, und Tetrafluorethylen bestehenden Schicht, die entweder die Gleitschicht oder eine Zwisohensioht, auf welcher eine Gleitschicht aus Kunststoff aufgebracht ist, besteht«

Die Schicht aus einem Copolymerißat aus Perfluoralkylvlnylether und Tetrafluorethylen weist eine Dicke auf, die für eine Nacharbeitung ausreicht· Diese kann bis zu 1,5 mm betragen· Die Schicht wird unmittelbar auf die glatte oder aufgerauhte Oberfläche des Metallträgers aufgebracht· Das Aufbringen geschieht in der Welse, daß die Copolymerisatschicht fläcMg auf den Metallträger aufgedrückt wird, bis die Adhäsionskräfte ausreichend strak sind, um sie auf dem Metallträger festzuhalten. Eine Besonderheit der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß eine aus einem Copolymer!sat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen bestehende Schicht direkt auf einen Metallträger aufgebracht werden kann· Diese Schicht kann entweder direkt als Gleitschicht dienen oder als Zwischenschicht eingesetzt werden, auf welcher insbesondere Polytetrafluorethylen, Polyimid oder Pclyetheretherketon (PSEK) gut haften· D.h. es ist nicht erforderlich, die Copolymerisate aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen klebfähig zu machen oder mittels eines Klebers zu befestigen· Insbesondere die Temperaturbelastbarkeit ist daher nicht mehr von dem verwendeten Kleber abhängig·

Als Metallträger kommt vorzugsweise Stahl in Betracht. Als Material für die auf der Sohicht aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen aufgebrachte Gleitschicht sind Kunststoffe, insbesondere Polytetrafluorethylen, Polyiraid oder Polyetheretherketon (PBBK) geeignet·

Der Schicht aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und !Tetrafluorethylen und/oder der darauf aufgebrachten Gleitschicht aus Kunststoff können zur Verstärkung und/ oder zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Verschleißeigenschaften ein oder mehrere Füllstoffe zugegeben werden· Je nach Zielsetzung werden insbesondere Kohle, Aluminiumoxid, Keramikwerkstoffe, Glas, Bronze, Molybdändisultit oder Siliziumkarbid (Gewebe, Pulfror, Kugeln, Fasern) eingelagert·

Durch Siliziumkarbidpartikel werden gute Wärmeleiteigensöhaften erreicht, dienicht die Gefahr der Oxidation bei der Herstellung mit sich bringen· Die Siliziumkarbidpartikel sind außerdem säurebeständig und billig· Sie sind auch leichter als Metallpartikel, insbesondere Bronze, so daß bei der Herstellung der Schicht aus einem Copoymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen nicht die Gefahr des Entelfachens besteht· An der Lagerseite dagegen sollten solche Füllstoffe eingelagert werden, die die Versclileißeigenschaften des Lagere verbessern. Bei der Erfindung läßt sich ein Füllstoffanteil von 1 bis 40 Vol.-# verwirklichen, weil der Füllstoff nicht wie beim bisherigen Stand der Technik eingewalzt werden braucht, sondern in der Schicht aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen bereits vorhanden ist.

- 9 - SfJ S Sl

Besondere bevorzugt werden 5 bis 30 Vol. %. Die Dicke der Schicht aus einem Copplymerisat aus Perfluoralkylvinylether und !Tetrafluorethylen (bis zu 1,5 mn) ist sehr genau einstellbar, was beim Aufwalzen einer Paste gemäß dem Stand der Technik bei Dicken über 50 um nicht möglich ist.

In Versuchen hat das Gleitlager bei Dauerbetrieb Temperaturen bis 260 ⁰C, je nach verwendetem Material, standgehalten, ohne daß es zum Abl'jsen der Schicht aus einem Copolymer! sat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen gekommen ist. Kurzzeitige höhere Temperaturbelastuagen überstand das Gleitlager ohne Schäden·

Ausführunasbelspiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, in der der Aufbau des erfindungegemäßen Gleitlagerstoffee dargestellt ist, näher erläutert werden·

Auf einer Metallschicht 1 ist eine Schicht 2 aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen vorgesehen auf welcher sich die darauf aufgebrachte Schicht 3 aus Kunststoff befindet·

Durch die nachfolgenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

IfS/Si

Beispiel 1

Versuche mit Polytetrafluorethylen und geaätztem Metallträgere (VA-Metalcplast)

Eine Stahlplatte wurde beschichtet. Herkunft der Gleitschicht*

Stärke der Gleitschicht: Temperatur der beheizten Platte: Druck der beheizten Platte: Herkunft der Zwischenschicht: Stärke der Zwischenschicht vor Beschichtung:

Stärke der Zwischenschicht nach Beschichtung:

Ergebnis des Schwerkrafttests:

- 106 H/cm²

- 70 K/cm²

Metalloplast^R MP3 («PTFE+ Gewebe aus rostfreiem Stahl

+ Glas + Graphit)0,48 mm

375 - 385 ⁰C6-10 bar

Hostaflon

0,25 mm

ca· 0,20 mm

4025

bei Raumtemperatur bei 200° C

Beispiel 2 Versuche mit geätztem und nicht geätztem Metallträger

Stärke des Musters vor Beschichtung: Stärke des Musters nach Beschichtung: Temperatur der beheizten Platte: Druck der beheizten Platte: Eingesetzte Zwischenschicht:1,10 mm 1,00 mm 290 ⁰C 6-10 bar Hostaflon^(R) ET 6235 (ETPE)

- ¹¹ - Ztstsh

Gleitschicht wie ±a Beispiel 1

Geätztes und nicht geätztes VA-Het&loplast wurde bei steigenden Temperaturen getestet«

Ergebnisse der Scherkraftteete:

Temperatur geätztes Metaloplast nicht geätztes MP

(N/cm²) (ir/cja²) Raumtemp. 133 91

100 ⁰C 125 77

150 ⁰C 107 62

200 ⁰O 58 26

Gleitschicht: PTPE mit 35 % Kohle gefüllt

Sicke: 0,5 rom

Zwischenschicht: SFM mit 30 % SiC Dicke: 0,25 mm

Temperatur der beheizten Platte: 390 ⁰C Druck der beheizten Platte: 2 bar

Ergebnis des Scherkrafttests:

Kein Anlösen der Folie, Folie zerreißt·

Beispiel 4 (keine Zwischenschicht)

Gleitschicht: TFM + 25 % + 5 % Graphit (ungeätzt) (direkt auf Stahl gepreßt)

Dloke: 0,25 mm

Temperatur der beheizten Platte: 380° C

Druck der beheizten Platte: 2 bar

Ergebnis des Scherkrafttests:

Bei Raumtemperatur: β 1500 N/onr

Bei 100° Oi » 1080 N/cm²

Bei 150° C: « 220 H/cm²

GleitBchicht: Polyimid (Kapton Typ M (DuPont)) Dicke: 0,125 mm

Klebefolie: 077M (wie in Beispiel 1) Dicke: 0,25 mm

Temperatur der beheizten Platte: 395° G Druck der beheizten Platte: 50 bar

Ergebnis des Soherkrafttests: Keine Ablösung, Folie zerreißt·

Beispiel 6-8 Prilfungsb edingungen:

Probengröße: 2f> χ 25 mm

Abzugskraft: 0,100 kg

Temperaturverlauf: je Stufe 5° 0 steigend

3 min. steigende Temperatur 3 min· Temperatur haltend

<rss

Beispiel 6

Gleitschichtι Zwischenschicht t iietalloplast MP2 (« Kunststoff + Bronzegewebe)

BTP2

Herstellung der Probe: Metalloplast MP2 + EXFE-Folie wurden

auf ein Blech (0,5 mm chromatiert) bei 310° C Werkzeugtemperatur, 25 see.

Haltezeit und 3 t Preßdruck aufgedrückt.

Ergebnis des Schertest: 5 Probem bei 300° 0 abgefallen

Beispiel 7

Gleitschicht: Zwischenschicht:

Metalloplast UP2 PFA-Folie

Herstellung der Probe:

Metalloplast MP2 + PFA-Folie wurden auf ein Blech (0,5 mm chromatiert) 385° C Werkzeugtemperatur, 25 see·

Haltezeit 3 t Preßdruck aufgedrückt.

Ergebnis des Schertest: 5 Proben abgefallen bei

380°, 385°, 387°, 390° C.

Beispiel 8

Gleitschicht: Metallop]ast MP2

Zwischenschicht: TFM-Folie

Herstellung der Probe: Metalloplast MP2 + TFM-Folie wurden

auf ein Blech (0,5 mm chromatiert) bei 3 t Preßdruck aufgedruckt.

Ergebnis des Schertest: bei 410° C keine Proben abgefallen.

In den Beispielen bedeuten:

PTPE β Polytetrafluorethylen

TFM modifiziertes Polytetrafluorethylen (a Copolymer!sat aus Perfluoralkylvinylether und

Tetrafluorethylen gemäß der Erfindung) STFE a Copolymerisat aus Ethylen und Tetrafluorethylen.

Es handelt sich hier um ein thermoplastisches

Fluorpolymer PFA β Copolymerisat aus Perfluorvinylether und Tetrafluorethylen. Dieses Produkt ist chemisch ähnlich dem TFM. Es ist jedoch infolge seines höheren Ethergehalts thermoplastisch.

Claims

IfUSl

Berlin, den 12.08·1989 AP P 16 0/328 038 - 6 72 272/25/35

Patentansprüche

1· Wartungefreies Gleitlager, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Metallträger und einer unmittelbar dareu.t aufgebrachten, aus einem Copolyaerisat aus Perfluoralkyl\lnyl ether der Formelt

CP₂ - CP - 0 - Hj,

worin R^ einen Perfluorethyl-, Perfluor-n-propyl- oder Perfluor-n-butyl-Rest bedeutet, und {Tetrafluorethylen bestehenden Schicht, die entweder die Gleitschicht oder «ine Zwischenschicht, auf welcher eine Gleitschicht aus Kunststoff aufgebracht ist

2· Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke der Gleitschicht bis zu 1,5 mm beträgt.

3· Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallträger eine glatte Oberfläche hat.

4· Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallträger eine aufgerauhte Oberfläche hat.

5·Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallträger aus Stahl besteht.

-2- 1/31 Sh

6. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Schicht aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen aufgebrachte Gleitschicht eine Kunststofffolie ist» die gelocht und/oder luftdurchlässig ist·

7· Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Sohicht aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen aufgebrachte Gleitschicht aus Polytetrafluorethylen oder Polyimid oder Polyetherketon (PSKK) besteht·

8· Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Sohicht aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen aufgebrachten Gleitschicht aus Kunststoff zur Verstärkung und/oder Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Verschleißeigenschaften ein oder mehrere FUlIstoff (e) zugegeben wird (werden) ·

9· Gleitlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die füllstoffe Gewebe, Pulver oder Fasern aus Kohle, Alminiumoxid, Keramikwerkstoffen, Glas, Bronze, Molybdändisuliit oder Siliziumkarbid sind.
10. Gleitlager nach einem der Ansprüche θ oder 9, daduroh gekennzeichnet, daß der Füllstoff 1 bis 40 Vol.-% beträgt.

11· Gleitlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoffanteil 5 bis 30 Vol. % beträgt.

-3- in η ι

12λ Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch, gekennzeichnet, daß die aus einem Copolymer!sat aus Tetrafluorethylen und Perfluorkylvinylether bestehende Zwisohensicht als Fülletoffe Gewebe, Pulver oder Fasern aus Kohle, Aluminiumoxid, Keremilcwerkstoffen, Glas, Bronze, Molybdändisulfit oder Siliziumkarbid enthält.

13· Verfahren zur Herstellung eines wartungsfreien Gleitlagers daduroh gekennzeichnet, daß die Folie flächig, unter Druck und Wärmezufuhr mit dem Träger verbunden wird·

14· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Metallträgers vor dem Aufbringen der Gleitschicht aufgerauht wird.

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