DE102013204350B4

DE102013204350B4 - Harzgleitelement

Info

Publication number: DE102013204350B4
Application number: DE102013204350.3A
Authority: DE
Inventors: Yohei Takada; Yoshifumi Ito
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: GB201305572D0; US20130260097A1; JP5465270B2; DE102013204350A1; JP2013203970A; GB2501819B; GB2501819A

Abstract

Harzgleitelement (1) umfassend: 0,5 bis 25 Vol.-% Calciumfluorid (5), das als Teilchen verteilt ist, 0,5 bis 20 Vol.-% eines Festschmierstoffs; und als Rest ein Polyetheretherketon-Harz (4), wobei das Calciumfluorid (5) kristallin ist und die Peak-Intensität der (111)-Ebene des an der Gleitoberfläche freiliegenden Calciumfluorids (5) größer ist als die Peak-Intensität der (220)-Ebene.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Harzgleitelement, das weder Blei noch Bleiverbindungen enthält und hervorragende Eigenschaften hinsichtlich Reibung und Abnutzung aufweist, und insbesondere ein Harzgleitelement, das geeignet ist, für ein Lager von verschiedenen Fahrzeugen, wie z. B. Automobilen, ein Lager von allgemeinen industriellen Maschinen oder dergleichen.
(2) BESCHREIBUNG DES RELEVANTEN STANDS DER TECHNIK
Konventionell weist ein PEEK-(Polyetheretherketon-)Harz unter synthetischen Harzen hervorragende Hitzebeständigkeit oder Gleiteigenschaften auf und wird insbesondere verwendet für ein Gleitelement eines Teils, das eine Lasttragfähigkeit oder Hitzebeständigkeit unter Grenzschmierung oder Flüssigkeitsschmierung aufweisen muss. Darüber hinaus ist bekannt, dass die Abnutzungsbeständigkeit erhöht wird durch Zugeben von Calciumfluorid zu dem PEEK-Harz.
Die DE 10 2013 204 348 A1 , die zum Stand der Technik gemäß § 3 Abs. 2 PatG gehört, beschreibt ein Harzgleitelement (1), welches umfasst: 0,5 bis 25 Vol.-% Calciumfluorid (5), das als Teilchen verteilt ist; und als Rest ein synthetisches Harz (4). Das Calciumfluorid (5) ist kristallin und die Peak-Intensität der (111)-Ebene des an der Gleitoberfläche freiliegenden Calciumfluorids (5) ist größer, als die Peak-Intensität der (220)-Ebene.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie in der JP-A-61-118452 beschrieben wird, hat ein Harzgleitelement, bei dem ein Metallfluorid, insbesondere Calciumfluorid, in einem synthetisches Harz enthalten ist, den Vorteil, dass die Abnutzungsbeständigkeit des Harzgleitelements erhöht werden kann, durch Unterdrückung der Verringerung der Festigkeit der Matrix des synthetischen Harzes. Da jedoch das synthetische Harz nach der anfänglichen Abnutzung abgenutzt wird und das feste Calciumfluorid in direktem Kontakt mit einer gelagerten Welle kommt, erhöht sich der Reibungskoeffizient. Außerdem, weist das PEEK-Harz eine Glasübergangstemperatur von 143°C auf, und somit bestand das Problem, dass, wenn die Temperatur des Harzgleitelements, enthaltend das PEEK-Harz als Matrix, beim Gleiten erhöht wird, auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des PEEK-Harzes, das Harzgleitelement keine hervorragenden Gleiteigenschaften aufweisen kann. Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf diese Umstände gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Harzgleitelement bereitzustellen, das die Erhöhung des Reibungskoeffizienten während der stetigen Abnutzung verhindert, wobei die Abnutzungsbeständigkeit hervorragend bleibt.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei einem Harzgleitelement umfassend 0,5 bis 25 Vol.-% Calciumfluorid, das als Teilchen verteilt ist, 0,5 bis 20 Vol.-% eines Festschmierstoffs und als Rest ein Polyetheretherketon-Harz, das Calciumfluorid kristallin und die Peak-Intensität der (111)-Ebene des an der Gleitoberfläche freiliegenden Calciumfluorids größer als die Peak-Intensität der (220)-Ebene.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Festschmierstoff einer oder mehrere ausgewählt aus einem Fluorharz, Graphit und Molybdändisulfid.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Harzgleitelement des Weiteren 0,5 bis 20 Vol.-% eines anorganischen Füllstoffs.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist der anorganische Füllstoff einer oder mehrere ausgewählt aus Bariumsulfat, einer Phosphatverbindung, Kaliumtitanat, Aluminiumoxid, Eisenoxid und Kohlenstofffaser.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung beträgt der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Calciumfluorids 1 bis 20 μm.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist, bei einem Harzgleitelement, umfassend 0,5 bis 25 Vol.-% Calciumfluorid, das als Teilchen verteilt ist, 0,5 bis 20 Vol.-% eines Festschmierstoffs und als Rest ein PEEK-Harz, das Calciumfluorid kristallin, und die Peak-Intensität der (111)-Ebene des an der Gleitoberfläche freiliegenden Calciumfluorids ist größer als die Peak-Intensität der (220)-Ebene. Die (111)-Ebene des kristallinen Calciumfluorids ist eine Spaltebene, und dadurch, dass viele (111)-Spaltebenen an Teilchenoberflächen des an der Gleitoberfläche freiliegenden Calciumfluorids existieren, kann eine Zunahme des Reibungskoeffizienten während der stetigen Abnutzung unterdrückt werden.
Natürliches Calciumfluorid hat eine Kristallorientierung, bei der die Peak-Intensität der (220)-Ebene größer ist als die Peak-Intensität der (111)-Ebene. Wenn ein Harzgleitelement verwendet wird, bei dem Calciumfluorid mit einer solchen Kristallorientierung in einem PEEK-Harz verteilt ist, gleiten das Calciumfluorid und das PEEK-Harz an der Gleitoberfläche des Harzgleitelements in Kontakt mit einer gelagerten Welle während der anfänglichen Abnutzung, und das PEEK-Harz an der Gleitoberfläche wird bevorzugt abgenutzt und das Calciumfluorid ragt während der stetigen Abnutzung an der Gleitoberfläche heraus. Und dann, wenn hauptsächlich das an der Gleitoberfläche des Harzgleitelements herausragende Calciumfluorid in Kontakt mit der gelagerten Welle gleitet, neigt der Reibungskoeffizient während der stetigen Abnutzung dazu, sich zu erhöhen.
Bei dem erfindungsgemäßen Harzgleitelement ist es jedoch so, dass dadurch, dass in dem PEEK-Harz Teilchen des Calciumfluorids verteilt sind, bei dem die Kristalle so orientiert sind, dass an der Oberfläche davon viele (111)-Spaltebenen existieren, das Calciumfluorid die Mikroscherung (Spaltung) an den Spaltebenen innerhalb der Kristallen nahe der Teilchenoberflächen verursacht, wenn das Calciumfluorid in Kontakt mit der gelagerten Welle ist und verhindert werden kann, dass das Calciumfluorid an der Gleitoberfläche herausragt. Deshalb kann eine Erhöhung des Reibungskoeffizienten des Harzgleitelements während der stetigen Abnutzung unterdrückt werden.
Der Füllstoffgehalt des Calciumfluorids beträgt 0,5 bis 25 Vol.-%. Wenn der Füllstoffgehalt des Calciumfluorids weniger als 0,5 Vol.-% beträgt, ist es schwierig, eine ausreichende Wirkung auf die Abnutzungsbeständigkeit zu erzielen. Wenn andererseits der Füllstoffgehalt des Calciumfluorids mehr als 25 Vol.-% beträgt, erhöht sich der Reibungskoeffizient während der stetigen Abnutzung auch dann, wenn die Peak-Intensität der (111)-Ebene des Calciumfluorids größer ist als die Peak-Intensität der (220)-Ebene.
Gemäß der der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Harzgleitelement 0,5 bis 20 Vol.-% eines Festschmierstoffs, so dass die Gleiteigenschaften des Harzgleitelements erhöht werden können. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Festschmierstoff bevorzugt einer oder mehrere, ausgewählt aus einem Fluorharz, Graphit und Molybdändisulfid. Es kann jedoch ein anderer Festschmierstoff verwendet werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Harzgleitelement des Weiteren 0,5 bis 20 Vol.-% eines anorganischen Füllstoffs, so dass die Gleiteigenschaften des Harzgleitelement erhöht werden können. Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist der anorganische Füllstoff bevorzugt einer oder mehrere, ausgewählt aus Bariumsulfat, einer Phosphatverbindung, Kaliumtitanat, Aluminiumoxid, Eisenoxid und Kohlenstofffaser. Es kann jedoch ein anderer anorganischer Füllstoff verwendet werden.
Gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung beträgt der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Calciumfluorids bevorzugt 1 bis 20 μm. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Calciumfluorids kleiner wird, wird die Oberfläche pro Volumeneinheit größer und das Calciumfluorid ist fest an die Matrix des PEEK-Harzes gebunden und die Trennung des Calciumfluorids von der Matrix des PEEK-Harzes wird dadurch verringert. Deshalb beträgt der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Calciumfluorids bevorzugt 20 μm oder weniger.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Harzgleitelement zeigt, bei dem Calciumfluorid in einem PEEK-Harz verteilt ist.
2 ist ein Diagramm, das das Messergebnis eines Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahrens für Calciumfluorid gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Diagramm, das das Messergebnis des Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahrens für Calciumfluorid gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Diagramm, das das Ergebnis eines Gleittests unter Verwendung eines Harzgleitelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse des Gleittests unter Verwendung des Harzgleitelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Harzgleitelement 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei dem Calciumfluorid 5 in einem Polyetheretherketon-Harz (nachfolgend bezeichnet als „PEEK-Harz”) 4 verteilt ist, wurde durch das nachfolgend beschriebene Verfahren hergestellt. Zunächst wurden in den Beispielen 1 bis 3 und 13 (die nicht erfindungsgemäß und nur zum Vergleich angegeben sind) das PEEK-Harz 4 („450G (Handelsname)”, hergestellt von Victrex plc.) und das Calciumfluorid 5 gerührt und vermischt, in den Beispielen 4 bis 6 wurden das PEEK-Harz 4, das Calciumfluorid 5 und ein vorausbestimmter Festschmierstoff gerührt und gemischt und in den Beispielen 7 bis 12 wurden das PEEK-Harz 4, das Calciumfluorid 5, der Festschmierstoff und ein vorausbestimmter anorganischer Füllstoff gerührt und vermischt, wobei die Gemische, die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungsverhältnisse aufwiesen. Das erhaltene Harz wurde jeweils extrudiert, während es geschmolzen und verknetet wurde, und zwar in einer Atmosphäre von 380°C, um Pellets herzustellen, die das in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzungsverhältnis aufweisen. Sodann wurde aus den erhaltenen Pellets unter Verwendung eines Folienextruders eine Folie hergestellt und anschließend wurde eine Oberfläche eines Metallbasismaterials, das zuvor auf 350°C erhitzt worden war, mit der erhaltenen Folie bedeckt, während ein Druck angewendet wurde. Ein Material, bestehend aus einer Stahlstützschicht 2 und einer porösen Metallschicht 3, welches zuvor hergestellt worden war, wurde als Material auf Metallbasis verwendet und die Seite der porösen Metallschicht 3 wurde mit der Harzzusammensetzung imprägniert und bedeckt. Sodann wurde durch Formen des Materials auf Metallbasis zu einer zylindrischen Form so, dass die Harzzusammensetzung an der Innendurchmesserseite lokalisiert ist, das Harzgleitelement 1 hergestellt, bei dem das Calciumfluorid 5 in dem PEEK-Harz 4 verteilt ist, so wie in 1 gezeigt. Bei den Beispielen 1 bis 13 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 waren die Komponentenzusammensetzung der Harzzusammensetzung, das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 5 und der Reibungskoeffizient und die Rückseitentemperatur nach 100 Stunden ab dem Start eines Gleittests so wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Rückseitentemperatur bedeutet die Temperatur des zylindrisch geformten Harzgleitelements 1 auf der Seite der Stahlstützschicht 2, die durch ein Thermoelement gemessen wird.
Bei den Beispielen 1 bis 12 wurde als das Calciumfluorid 5 Calciumfluorid verwendet, das pulverisiert wurde durch sequentielles Wiederholen: eines Schritts des schnellen Rotierens eines zylindrisch geformten Behälters, enthaltend natürliches Calciumfluoridpulver im trockenen Zustand, und zwar in der Umlaufrichtung und Pressen des Pulvers gegen die innere Wandoberfläche durch Zentrifugalkräfte, um eine Pulverschicht zu bilden; einen Schritt des Pressens der Pulverschicht gegen die innere Wandoberfläche in solcher Weise, dass die Pulverschicht mit einem Gleitstück gegen die innere Wandoberfläche gerieben wird, um eine Druckkraft auszuüben; und einen Schritt des Abkratzens der Pulverschicht von der inneren Wandoberfläche und des Scherens der abgekratzten Pulverschicht, wobei das Calciumfluorid dazu gebracht wurde, eine kristalline Orientierung zu haben, so dass die das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 1,3:1 betrug, wenn es mit einem Röntgenbeugungs(XRD-)Verfahren gemessen wurde. Das Messergebnis des Röntgenbeugungs(XRD-)Verfahren für das Calciumfluorid 5 ist in 2 gezeigt. Selbst nach dem Herstellen des Harzgleitelements 1, bei dem das Calciumfluorid 5 in dem PEEK-Harz 4 verteilt war, betrug das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 5 1,3:1, wenn das an der Gleitoberfläche freiliegende Calciumfluorid 5 durch das Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahren gemessen wurde. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde das durch die oben genannten Schritte hergestellte Calciumfluorid 5 pulverisiert unter Verwendung eines „Ongmill (Markenname)”, hergestellt von Hosokawa Micron Corporation. In Beispiel 1 wurde das Calciumfluorid 5 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 μm in das PEEK-Harz 4 eingemischt. In Beispiel 3 wurde das Calciumfluorid 5 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm in das PEEK-Harz 4 eingemischt. In den Beispielen 2 und 4 bis 12 wurde das Calciumfluorid 5 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 μm in das PEEK-Harz 4 eingemischt.
In Beispiel 13 wurde das Calciumfluorid 5 verwendet, das hergestellt wurde durch ein Verfahren ähnlich dem der Beispiele 1 bis 12, wobei jedoch der Druck des Anpressens der Pulverschicht gegen die innere Wandoberfläche des Behälters auf etwa 70% des Werts bei der Herstellung gemäß der Beispiele 1 bis 3 verringert wurde. Als Ergebnis davon hatte das Calciumfluorid 5 in Beispiel 13 eine solche kristalline Orientierung, dass das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 5 1,1:1 betrug, wenn dieses durch das Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahren gemessen wurde. Selbst nach dem Herstellen des Harzgleitelements 1, in dem das Calciumfluorid 5 in dem PEEK-Harz 4 verteilt war, betrug das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 5 1,1:1, wenn das an der Gleitoberfläche freiliegende Calciumfluorid 5 durch das Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahren gemessen wurde. Außerdem wurde in Beispiel 13 das Calciumfluorid 5 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 μm in das PEEK-Harz 4 in einem Zusammensetzungsverhältnis von 10 Vol.-% eingemischt.
Im Gegensatz dazu wurde bei Vergleichsbeispiel 1 Calciumfluorid verwendet, welches erhalten wurde durch Zugeben einer Calciumchloridlösung zu einer gesättigten Natriumfluoridlösung, um Calciumfluorid durch ein Fällungsverfahren herzustellen, Abtrennen des Niederschlags, Waschen und Entfernen von Natrium und Chlor durch Zentrifugieren und Filtrieren und Trocknen und Pulverisieren. Ähnlich wie das in der JP-A-61-118452 beschriebene Calciumfluorid ist das nach diesem Verfahren erhaltene Calciumfluorid amorph und hat keine kristalline Struktur. Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde das Calciumfluorid in das PEEK-Harz 4 in einem Zusammensetzungsverhältnis von 10 Vol.-% eingemischt.
Bei Vergleichsbeispiel 2 wurde Calciumfluorid verwendet, welches erhalten wurde durch Pulverisieren von natürlichem Calciumfluorid mit einer Kugelmühle, wobei das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 0,9:1 betrug, wenn dieses durch das Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahren gemessen wurde. Das Messergebnis des Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahren für das Calciumfluorid ist in 3 gezeigt. Selbst nach der Herstellung des Harzgleitelements, bei dem das Calciumfluorid in dem PEEK-Harz verteilt wurde, betrug das Peak-Intensitätsverhältnis zwischen der (111)-Ebene und der (220)-Ebene des Calciumfluorids 0,9:1, wenn das Calciumfluorid an der Gleitoberfläche durch das Röntgenbeugungs-(XRD-)Verfahren gemessen wurde. Bei Vergleichsbeispiel 2 wurde das Calciumfluorid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 μm in das PEEK-Harz 4 in einem Zusammensetzungsverhältnis von 10 Vol.-% eingemischt.
Bei dem Herstellungsverfahren für das Calciumfluoridpulver in den Beispielen 1 bis 13 werden folgende Schritte nacheinander wiederholt: der Schritt des Pressens des Pulvers gegen die innere Wandoberfläche durch Zentrifugalkräfte, um eine Pulverschicht zu bilden; der Schritt des Pressens der Pulverschicht gegen die innere Wandoberfläche in solcher Weise, dass die Pulverschicht mit einem Gleitstück gegen die innere Wandoberfläche gerieben wird, um eine Druckkraft auszuüben; und den Schritt des Abkratzens der Pulverschicht von der inneren Wandoberfläche und des Scherens der abgekratzten Pulverschicht. Von diesen Schritten neigt bei dem Schritt des Pressens der Pulverschicht gegen die innere Wandoberfläche, so dass die Pulverschicht an der inneren Wandoberfläche reibt mit einem Gleitstück, um eine Druckkraft auszuüben, das Calciumfluorid dazu eine Spaltung an den (111)-Spaltebenen zu verursachen, aufgrund der Druckkraft, und es werden viele Spaltebenen neu freigelegt. Die neu freigelegte Spaltebene neigt dazu, an eine andere neu freigelegte Spaltebene gebunden zu sein, wegen ihres aktiven Zustands. Bei dem Schritt des Abkratzens der Pulverschicht von der inneren Wandoberfläche und des Scherens der abgekratzten Pulverschicht wird die Pulverschicht jedoch abgekratzt, während die neu freigelegten (111)-Spaltebenen erhalten bleiben. Somit haben die Spaltebenen nicht viel Kontakt miteinander und die Rekombination zwischen den Spaltebenen ist verringert. Demgemäß wird angenommen, dass an den Teilchenoberflächen des Calciumfluorids viele (111)-Spaltebenen existieren. Im Gegensatz dazu wurde bei Vergleichsbeispiel 2 eine allgemeine Kugelmühle verwendet, wobei eine harte Kugel aus einem keramischen Material oder dergleichen und das zu pulverisierende Material in einen Behälter gegeben wurden und das Material pulverisiert wurde. Wenn natürliches Calciumfluorid mit der Kugelmühle pulverisiert wird, kommen, selbst wenn die (111)-Spaltebenen neu freigelegt werden, die Spaltebenen häufig in Kontakt miteinander, wenn die Kugelmühle verwendet wird, und die Spaltebenen neigen dazu, miteinander rekombiniert zu werden. Deshalb wird angenommen, dass die Kristallorientierung der Teilchen, die erhalten werden durch Pulverisieren des natürlichen Calciumfluorids mit der Kugelmühle nicht verändert wird gegenüber derjenigen, des Calciumfluorids vor der Pulverisierung.
Anhand der Beispiele 1 bis 13 unter Verwendung des Harzgleitelements 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde der Gleittest durchgeführt mit einer Gleittestmaschine unter ungeschmierten Bedingungen. Der Gleittest wurde durchgeführt unter den Testbedingungen, die in Tabelle 2 gezeigt sind, und zwar nach Einpressen des hergestellten Harzgleitelements 1 in ein Gehäuse, und die Reibungskoeffizienten wurden gemessen. Bezüglich der Testergebnisse für Beispiele 1 bis 13 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind die Reibungskoeffizienten nach 100 Stunden ab Beginn des Tests in Tabelle 1 gezeigt. Unter den Beispielen 1 bis 13 und Vergleichsbeispielen 1 und 2, bezüglich der Testergebnisse der Beispiele 2 und 13 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2, bei denen das Calciumfluorid 5 mit dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 μm in das PEEK-Harz 4 in einem Zusammensetzungsverhältnis von 10 Vol.-% eingemischt wurde, sind die Veränderungen der Reibungskoeffizienten und Änderungen der Rückseitentemperatur ab dem Beginn bis 100 Stunden des Tests in 4 bzw. 5 gezeigt sind. [Tabelle 2]

Eintrag Bedingung

Kontaktdruck 9,8 MPa

Umlaufgeschwindigkeit 6 m/min

Wellenmaterial SUJ2-Härtung

Testwellenrauhigkeit Ra 0,3 μm oder weniger
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, sind die Reibungskoeffizienten bei den Beispielen 1 bis 13 nach 100 Stunden ab dem Beginn des Tests stabil niedrig in dem Bereich von 0,25 bis 0,36. Im Gegensatz dazu sind bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die Reibungskoeffizienten nach 100 Stunden ab dem Beginn des Tests hoch in dem Bereich von 0,50 bis 0,52. Das heißt, dadurch, dass die Peak-Intensität der (111)-Ebene des Calciumfluorids 5, das an der Gleitoberfläche freiliegt, größer gemacht wird als diejenige der (220)-Ebene, kann der Reibungskoeffizient während der stetigen Abnutzung gering gehalten werden.
Darüber hinaus sind, wie in 4 gezeigt ist, in den Beispielen 2 und 13 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die Reibungskoeffizienten in den Beispielen vom Beginn bis zu 10 Stunden des Tests stabil niedrig im Bereich von 0,29 bis 0,33. Bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 sind jedoch, nachdem mehr als 20 Stunden vergangen sind und die anfängliche Abnutzung beendet ist, die Reibungskoeffizienten erhöht. Des Weiteren sind die Reibungskoeffizienten weiter erhöht zwischen 60 Stunden und 100 Stunden und die Reibungskoeffizienten werden schließlich etwa 0,52. Es wird angenommen, dass dies deshalb der Fall ist, weil, im Hinblick darauf, dass die Rückseitentemperaturen wie in 5 gezeigt schnell erhöht sind, nachdem sie 100°C bei etwa 60 Stunden erreichen, die eigentliche Gleitoberfläche 143°C übersteigt, was die Glasübergangstemperatur des PEEK-Harzes ist und die ursprünglich hervorragenden Gleiteigenschaften des PEEK-Harzes können nicht erreicht werden. Im Gegensatz dazu sind die Reibungskoeffizienten in Beispielen 2 und 13 vom Beginn bis zu 100 Stunden des Tests stabil niedrig, im Bereich von 0,30 bis 0,35. Das heißt, dadurch, dass die Peak-Intensität der (111)-Ebene des Calciumfluorids, das an der Gleitoberfläche freiliegt, größer gemacht wird als diejenige der (220)-Ebene, kann eine Erhöhung des Reibungskoeffizienten nicht nur während der anfänglichen Abnutzung sondern auch während der stetigen Abnutzung unterdrückt werden. Bei den Beispielen 2 und 13 werden, da die Rückseitentemperaturen nach 100 Stunden etwa 74°C betragen und die tatsächliche Gleitoberfläche nicht die Glasübergangstemperatur des PEEK-Harzes übersteigt, die ursprünglichen hervorragenden Gleiteigenschaften des PEEK-Harzes erhalten werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der poröse Teil und die Oberfläche der porösen Metallschicht 3, die auf der Stahlstützschicht 2 gebildet ist, mit der Zusammensetzung des Harzgleitelements 1 imprägniert und bedeckt. Ein Basismaterial, wie z. B. eine Stahlstützschicht, kann jedoch mit der Zusammensetzung des Harzgleitelements 1 bedeckt werden, ohne dass eine poröse Metallschicht auf der Stahlstützschicht gebildet wird. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Harzgleitelement 1 verwendet werden, ohne ein Basismaterial zu bedecken.

Claims

Harzgleitelement (1) umfassend: 0,5 bis 25 Vol.-% Calciumfluorid (5), das als Teilchen verteilt ist, 0,5 bis 20 Vol.-% eines Festschmierstoffs; und als Rest ein Polyetheretherketon-Harz (4), wobei das Calciumfluorid (5) kristallin ist und die Peak-Intensität der (111)-Ebene des an der Gleitoberfläche freiliegenden Calciumfluorids (5) größer ist als die Peak-Intensität der (220)-Ebene.
Harzgleitelement (1) nach Anspruch 1, wobei der Festschmierstoff einer oder mehrere, ausgewählt aus einem Fluorharz, Graphit und Molybdändisulfid, ist.
Harzgleitelement (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, des Weiteren umfassend 0,5 bis 20 Vol.-% eines anorganischen Füllstoffs.
Harzgleitelement (1) nach Anspruch 3, wobei der anorganische Füllstoff einer oder mehrere, ausgewählt aus Bariumsulfat, einer Phosphatverbindung, Kaliumtitanat, Aluminiumoxid, Eisenoxid und Kohlenstofffaser, ist.
Harzgleitelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Calciumfluorids (5) 1 bis 20 μm beträgt.