DE102019217388A1

DE102019217388A1 - Reibungsfolie

Info

Publication number: DE102019217388A1
Application number: DE102019217388.8A
Authority: DE
Inventors: Thilo von Schleinitz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-05-12
Also published as: WO2021094253A1; EP4058507A1; US20220298387A1; CN114729139A

Abstract

Offenbart wird eine Reibungsfolie (1) zum Erhöhen der Reibung eines Werkstücks (8), wobei die Reibungsfolie (1) ein verformbares Trägermaterial (2) aufweist, auf welchem auf zumindest einer Seite reibungserhöhende Partikel (4), insbesondere mittels eines Klebstoffs, aufgebracht sind.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Reibungsfolie zum Erhöhen der Reibung eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
In verschiedenen Anordnungen, wie beispielsweise in Hauptlagern für Windkraftanlagen, kann es erforderlich sein, zwischen zwei Bauteilen die Reibung zu erhöhen. Durch das Erhöhen der Reibung kann die Haftung zwischen den Bauteilen verbessert werden. Es ist bekannt, zum Erhöhen der Reibung einen Lack aufzutragen, der reibungserhöhende Partikel enthält. Allerdings führt die Verwendung von einem solchen Reiblack zu einer längeren Herstellungszeit, da der Lack zunächst trocknen muss, bevor die Bauteile zusammengebaut werden können. Des Weiteren kann nicht jede Fläche lackiert werden, weshalb die Anwendung von Reiblack nicht in jedem Fall möglich ist.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der die Reibung zwischen zwei Bauteilen auf einfache Weise erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Reibungsfolie gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die Reibungsfolie zum Erhöhen der Reibung eines Werkstücks weist ein Trägermaterial auf, welches verformbar ist. Auf dem Trägermaterial sind auf zumindest einer Seite reibungserhöhende Partikel aufgebracht. Um ein Haften der Partikel auf dem Trägermaterial auf einfache Weise zu ermöglichen, können die reibungserhöhenden Partikel beispielsweise mittels Klebstoffs auf das Trägermaterial aufgebracht werden. Der Klebstoff kann zusätzlich dazu verwendet werden, die Reibungsfolie auf dem Werkstück anzubringen und an diesem zu befestigen.
Durch die verformbare Folienform kann eine reibungserhöhende Schicht zwischen Werkstücken durch die Reibungsfolie vor Ort angebracht werden. Ein zusätzlicher Trocknungsschritt ist nicht erforderlich. Des Weiteren kann die Reibungsfolie vor Ort an die Größe und Form eines beliebigen Werkstücks beispielsweise durch manuelles Zuschneiden angepasst werden.
Wird die Reibungsfolie zwischen zwei Werkstücke gelegt, und werden die beiden Werkstücke beispielsweise miteinander verschraubt oder anderweitig aneinander befestigt, wird die Reibungsfolie zwischen den Werkstücken gepresst. Die reibungserhöhenden Partikel, die bevorzugt scharfkantig und vieleckig sind, verzahnen sich dabei mit den entsprechenden Oberflächen der Werkstücke und erhöhen dadurch deren Reibung. Durch diese Verzahnung kommt es jedoch zu keiner dauerhaften Haftung der reibungserhöhenden Partikel an den Werkstücken, so dass bei einer Demontage der Werkstücke die Partikel wieder entfernt werden können oder sogar einfach abfallen.
Bei den Werkstücken kann es sich beispielsweise um Flanschverbindungen oder Träger, beispielsweise eines Hauptlagers für eine Windkraftanlage, handeln. Die Werkstücke können aus beliebigen Materialien wie beispielsweise Metall, z.B. Stahl, oder Kunststoff bestehen.
Das Trägermaterial kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Polymerfolie, beispielsweise eine Polyethylenfolie, sein. Auf dieser können die reibungserhöhenden Partikel ohne Verwendung eines Bindemittels, wie beispielsweise Polyurethan, angebracht werden, beispielsweise durch Hineinextrudieren oder durch Aufkleben. Im Vergleich zur Verwendung eines Bindemittels, das nach dem Trocken nicht verformbar ist, ohne aufgrund seiner Sprödigkeit zu bröckeln, kann die Reibungsfolie daher einfach an beliebige Formen von Werkstücken angepasst werden.
Das Trägermaterial kann ein reiner Klebstoff sein, der verflüssigbar ist. Der Klebstoff kann insbesondere ein Polymerklebstoff sein. Der Klebstoff dient als Trägermaterial in Folienform, der nach dem Aufbringen der Reibungsfolie auf dem Werkstück im Betrieb aufgewärmt wird und sich dann verflüssigt. Die Partikel, die auf dem Trägermaterial vorhanden sind, sind dann als reibungserhöhende Partikel zwischen dem Werkstück und einem weiteren Werkstück vorhanden. In diesem Fall sind die reibungserhöhenden Partikel für das Aufbringen auf einem Werkstück nicht durch eine Folie, sondern durch den Klebstoff selbst miteinander verbunden. Die Partikel können entweder schon bei der Herstellung in den Klebstoff eingelagert werden, oder nachträglich einseitig oder beidseitig aufgestreut werden, wobei sie entweder festgeklebt oder mechanisch eingedrückt oder eingewalzt werden.
Alternativ kann das Trägermaterial, d.h. die Polymerfolie, beidseitig mit Klebstoff beschichtet sein, wobei einseitig die reibungserhöhenden Partikeln aufgebracht ist. Die reibungserhöhenden Partikel können in Pulverform oder als Schüttgut vorliegen und auf die mit Klebstoff beschichtete Folie gestreut werden. Durch die Klebeeigenschaften der Folie bleiben die reibungserhöhenden Partikel als einlagige Schicht auf der Klebefläche haften. Durch die reibungserhöhenden Partikel wird die Klebeeigenschaft der Folie aufgehoben und überschüssige Partikel können einfach abfallen. Es entsteht somit automatisch eine Beschichtung mit gleichmäßiger und einlagiger Dicke. Da die andere Seite des Trägermaterials nach wie vor haftend ist, kann die mit reibungserhöhenden Partikeln beschichtete Folie auf ein Werkstück aufgeklebt werden.
Alternativ können auch beide Seiten der Klebefolie mit den reibungserhöhenden Partikeln bestreut werden. In diesem Fall wird die Reibungsfolie zwischen zwei Werkstücke gelegt und wird zwischen diesen durch den Zusammenbau der zwei Werkstücke gehalten.
Die Folie kann alternativ aus Metall bestehen, beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Edelstahl. Eine solche Folie kann hauchdünn einseitig mit reibungserhöhenden Partikeln beklebt werden und die Partikel, die deutlich grösser als die Foliendicke sind, könnten sich unter Druck zunächst durch die Folie hindurchpressen und dann beidseitig verzahnen. Alternativ kann die Metallfolie beidseitig mit reibungserhöhenden Partikeln beschichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat das Trägermaterial eine Dicke von 20 µm bis 100 µm, insbesondere 25 µm bis 50 µm. Das Trägermaterial ist dabei insbesondere dünner als die reibungserhöhenden Partikel ausgebildet, die beispielsweise eine Längenausdehnung von 100µm bis 150µm haben können.
Wird die Reibungsfolie zwischen zwei Werkstücke gelegt, wird die Reibungsfolie zwischen den Werkstücken gepresst und die reibungserhöhenden Partikel drücken sich dabei durch die Folie hindurch. Da das Trägermaterial dünner als die reibungserhöhenden Partikel ausgebildet ist, können sich die Partikel so durch das Trägermaterial hindurchdrücken, dass die reibungserhöhenden Partikel in Kontakt mit beiden Werkstücken kommen. Daher ist auch eine einseitige Beschichtung des Trägermaterials mit den reibungserhöhenden Partikeln ausreichend.
Bevorzugt können als reibungserhöhende Partikel Titandiboridpartikel und/oder Diamantpartikel verwendet werden. Andere Materialien, die dazu geeignet sind, die Reibung zu erhöhen, können ebenfalls verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können auf dem Trägermaterial zusätzlich zu den reibungserhöhenden Partikeln Abstandshaltepartikel aufgebracht sein. Diese Abstandshaltepartikel können eine Doppelfunktion ausüben, nämlich die Erhöhung der Reibung sowie das Sicherstellen des Abstands zwischen den Werkstücken.
Die Abstandshaltepartikel können beispielsweise Zinkpartikel sein. Diese können sich unter Druck etwas verformen, ohne in die Oberfläche des Trägermaterials einzudringen. Sobald die flachgedrückten Oberflächen der Zinkpartikel eine Gesamtfläche erreicht haben, durch welche die Last in N/mm2 kein Fließen mehr erlaubt, dienen sie als stabile Abstandshalter.
Alternativ kann als Abstandshaltepartikel ein Feinkornanteil der reibungserhöhenden Partikel verwendet werden. Hierbei wird die Kornverteilung der reibungserhöhenden Partikel, beispielsweise Titandiborid oder eines anderen Hartstoffes, verwendet, die sowohl große Körner als auch Feinkorn enthalten können. Eine definierte Menge an großen Körnern presst sich unter Last zunächst in die Oberflächen der Werkstücke hinein. Sobald aber eine große Menge an Feinkorn zusätzlich zur Anlage kommt, sinkt die Andruckkraft pro Flächeneinheit ab, das Feinkorn kann also nicht in die Oberflächen eingepresst werden und wirkt als Abstandshalter.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:

1: eine Reibungsfolie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
2: die Reibungsfolie von 1, die zwischen zwei Werkstücken angeordnet ist.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine Reibungsfolie 1 zum Erhöhen der Reibung eines Werkstücks. Die Reibungsfolie 1 weist ein Trägermaterial 2 auf. Das Trägermaterial 2 kann beispielsweise eine Folie sein, die mit einem Klebstoff beschichtet ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Trägermaterial ein Klebstoff sein, der lediglich als Träger für die Montage dient und sich im Betrieb verflüssigt. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Ausgestaltung als Folie, kann jedoch analog auf die Ausgestaltung als reinen Klebstoff angewendet werden.
Bei der Folie kann es sich beispielsweise um eine Polymerfolie handeln, auf die beidseitig ein Klebstoff aufgebracht ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Trägermaterial 2 nur auf einer Seite mit reibungserhöhenden Partikeln 4 beschichtet. Alternativ (nicht gezeigt) kann das Trägermaterial 2 auch auf beiden Seiten mit reibungserhöhenden Partikeln 4 beschichtet werden. Ist das Trägermaterial 2 lediglich auf einer Seite beschichtet, kann die andere Seite klebend ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Reibungsfolie 1 auf einfache Weise auf einem Werkstück angebracht werden, da sie durch die klebende Seite auf das Werkstück aufgeklebt werden kann. Die Reibungsfolie 1 kann einfach an die Form des Werkstücks angepasst werden, indem sie beispielsweise vor Ort manuell, ohne zusätzliche (Stanz-)Werkzeuge, zugeschnitten wird. Des Weiteren ist die Reibungsfolie 1 (ohne ein Abbröckeln der Partikel 4) verformbar und kann daher auch an Rundungen oder ähnliches des Werkstücks angepasst werden.
Die reibungserhöhenden Partikel 4 dienen dazu, die Reibung des Werkstücks zu erhöhen und können beispielsweise Titandiboridpartikel oder Diamantpartikel sein. Zusätzlich zu den reibungserhöhenden Partikeln 4 können noch weitere Partikel 6, wie beispielsweise Abstandshaltepartikel auf das Trägermaterial 2 aufgebracht werden. Durch die Abstandshaltepartikel 6 kann sichergestellt werden, dass sich die reibungserhöhenden Partikel 4 nur bis zu einem vordefinierten Grad in ein Werkstück eindrücken können, wie in Zusammenhang mit 2 beschrieben wird.
Die reibungserhöhenden Partikel 4 und die Abstandshaltepartikel 6 haften durch die Klebeeigenschaften des Trägermaterials 2 an dem Trägermaterial 2. Beispielsweise können die reibungserhöhenden Partikel 4 und die Abstandhaltepartikel 6 in Pulverform oder als Schüttgut auf das Trägermaterial 2 gestreut werden, wobei überschussige Partikel abfallen. Auf diese Weise entsteht eine gleichmäßige und einlagige Schicht mit reibungserhöhenden Partikeln 4 und Abstandshaltepartikeln 6.
Wird nun die Reibungsfolie 1 zwischen zwei Werkstücke 8 eingelegt, wie in 2 gezeigt ist, drücken sich die reibungserhöhenden Partikel 4 in die Oberflächen der Werkstücke 8 ein. Dabei drücken sich die reibungserhöhenden Partikel 4 zum einen durch die Folie hindurch und zum anderen verzahnen die reibungserhöhenden Partikel 4 mit den Oberflächen der Werkstücke 8.
Wird die Reibungsfolie 1 wieder entfernt, werden damit auch die reibungserhöhenden Partikel 4 entfernt, da diese nicht an den Werkstücken 8 haften, sondern nur eine Verzahnung zur Erhöhung der Reibung stattfindet. Wie in 2 gesehen werden kann, drücken sich die reibungserhöhenden Partikel 4 nur so weit in die Oberflächen der Werkstücke 8 ein, wie es die Abstandshaltepartikel 6 zulassen. Die Abstandshaltepartikel 6, beispielsweise Zinkpartikel, können sich unter Druck etwas verformen, ohne in die Oberfläche des Trägermaterials 2 einzudringen. Sobald die flachgedrückten Oberflächen der Abstandshaltepartikel 6 eine Gesamtfläche erreicht haben, durch welche die Last in N/mm2 kein Fließen mehr erlaubt, dienen sie als stabile Abstandshalter.
Durch die hier beschriebene Reibungsfolie ist es somit auf einfache Weise möglich, die Reibung zwischen zwei Werkstücken zu erhöhen. Da die reibungserhöhenden Partikel in Folienform vorliegen, können diese einfach auf ein Werkstück aufgebracht und an die Form und Größe des Werkstücks vor Ort angepasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Reibungsfolie
2: Trägermaterial
4: reibungserhöhende Partikel
6: Abstandshaltepartikel
8: Werkstück

Claims

Reibungsfolie (1) zum Erhöhen der Reibung eines Werkstücks (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungsfolie (1) ein verformbares Trägermaterial (2) aufweist, auf welchem auf zumindest einer Seite reibungserhöhende Partikel (4), insbesondere mittels eines Klebstoffs, aufgebracht sind.
Reibungsfolie nach Anspruch 1, wobei das Trägermaterial (2) eine Polymerfolie, insbesondere eine Polyethylenfolie ist.
Reibungsfolie nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägermaterial (2) ein Klebstoff ist, der verflüssigbar ist.
Reibungsfolie nach Anspruch 3, wobei die reibungserhöhenden Partikel (4) durch den Klebstoff miteinander verbunden sind.
Reibungsfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial auf beiden Seiten mit Klebstoff beschichtet ist, wobei einseitig die reibungserhöhenden Partikeln (4) aufgebracht sind.
Reibungsfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial auf beiden Seiten mit Klebstoff beschichtet ist, wobei beidseitig die reibungserhöhenden Partikeln (4) aufgebracht sind.
Reibungsfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die reibungserhöhenden Partikeln (4) in das Trägermaterial eingebracht sind.
Reibungsfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial (2) eine Dicke von 20µm bis 100µm, insbesondere 25µm bis 50µm, hat.
Reibungsfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die reibungserhöhenden Partikel (4) Titandiboridpartikel und/oder Diamantpartikel sind.
Reibungsfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem Trägermaterial (2) zusätzlich zu den reibungserhöhenden Partikeln (4) Abstandshaltepartikel (6), insbesondere Zinkpartikel, aufgebracht sind.