DE10259380A1

DE10259380A1 - Gleitelement

Info

Publication number: DE10259380A1
Application number: DE10259380A
Authority: DE
Inventors: Mika Saito
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: KR20030051395A; DE10259380B4; US20030144156A1; JP2003183497A; US6943137B2

Abstract

Ein erstes Gleitelement der vorliegenden Erfindung besteht wenigstens im Gleitflächenabschnitt aus einer Zusammensetzung mit 10-50 Gew.-% Kohlestofffasern und 2-30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers, wobei der Rest im wensentlichen ein Polyphenylensulfidharz ist. Ein zweites Gleitelement der vorliegenden Erfindung besteht wenigstens im Gleitflächenabschnitt aus einer Zusammensetzung mit 10-50 Gew.-% Glasfasern und 2-30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers, wobei der Rest im wesentlichen ein Polyphenylensulfidharz ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement, das zumindest im Bereich einer gleitenden Oberfläche aus einem Polyphenylensulfidharz mit guter Abriebfestigkeit, gutem Dichtvermögen, guter Wärmefestigkeit, guter chemischer Festigkeit, guter mechanischer Festigkeit usw. besteht, und insbesondere ein Gleitelement, das als Öldichtring verwendet werden kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Mit der zunehmenden Verbesserung von hydraulischen Maschinen in der letzten Zeit hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und dem Brennstoffverbrauch und damit der Einsparung von Energie wuchs die Nachfrage nach Öldichtringen mit besserem Dichtvermögen und geringerer Reibung für sich drehende Wellen und hin- und hergehende Teile an den hydraulischen Maschinen. Für die Öldichtringe werden unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit gegen die Reibungswärme, dem hydraulischen Druck, dem Öl usw. herkömmlich Metalle oder Kunststoffe verwendet. Ein Beispiel für ein für die Öldichtringe verwendetes Metall ist Gußeisen wie FC25 etc. Es gibt nur wenige Kunststoffe mit ausreichender Wärmefestigkeit und ausreichendem Gleitvermögen, und die kommerziell zur Verfügung stehenden Kunstharze, die für Öldichtringe verwendbar sind, sind nur die Polyetheretherketonharze (PEEK-Harze), Tetrafluorethylenharze (PTFE-Harze), Polyimidharze (PI-Hatze) und Polyphenylensulfidharze (PPS-Harze).
Zur Verringerung des Gewichts von Automatikgetrieben werden vielfach Al und Al-Legierungen verwendet, und wenn diese Metalle für Gleitgegenstücke verwendet werden, auf denen Öldichtringe gleiten, bestehen die Öldichtringe im allgemeinen aus Gußeisen oder PTFE-Harzen. Öldichtringe aus Gußeisen weisen zwar eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit auf, sie haben jedoch ein schlechtes Dichtvermögen. Im Gegensatz dazu weisen Öldichtringe aus PTFE-Harzen ein ausgezeichnetes Dichtvermögen auf, sie sind jedoch ausgesprochen schlecht in der Abriebfestigkeit, mit dem Ergebnis, daß das Aluminium bzw. dessen Legierung in kurzer Zeit stark verschleißt.
Unter diesen Umständen wurden bereits verschiedene Vorschläge für Gleitelemente mit guter Abriebfestigkeit und gutem Dichtvermögen gemacht. Zum Beispiel beschreibt die JP 55-7848 A, daß Kohlenstofffasern und feste Schmiermittelteilchen zu einem Polyphenylensulfidharz hinzugefügt werden, um ein Gleitelement zu erhalten, das ein gutes Gleitvermögen bei weichen Nichteisenmetallen (mit relativ geringer Härte) wie Al-Legierungen aufweist. Da PPS in der Wärmefestigkeit so gut ist wie PTFE und dem PTFE in der chemischen Festigkeit nahekommt, ist es für Öldichtringe geeignet. Öldichtringe, die nur aus PPS-Harz bestehen, weisen jedoch eine unzureichende Abriebfestigkeit und ein unzureichendes Gleitvermögen auf. Deshalb wurde das PPS-Harz mit den Kohlenstofffasern verstärkt und die Schmierung mit den festen Schmiermittelteilchen vorgesehen, so daß das PPS-Harz für Öldichtelemente verwendet werden kann.
Dieses herkömmliche Gleitelement auf der Basis von PPS-Harz hat jedoch den Nachteil, daß die Haftung zwischen den Füllmittelfasern wie den Kohlenstofffasern und dem PPS- Harz schlecht ist. Beim Gleitvorgang können daher die Füllmittelfasern aus der Gleitfläche des Elements herausgezogen werden, was einen plastischen Fluß des PPS-Harzes zur Folge hat. Die herausgezogenen Füllmittelfasern verursachen auch einen Abrieb, wodurch die Abnutzung des Gleitgegenstücks ansteigt. Außerdem ist der Öldichtring wegen der dem PPS-Harz eigenen Sprödigkeit nur schwer zusammenzubauen, so daß er nur unter Schwierigkeiten in der Praxis zu gebrauchen ist.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleitelement unter Verwendung eines Polyphenylensulfidharzes zu schaffen, dessen Abriebfestigkeit, Dichtvermögen, Wärmefestigkeit, chemische Festigkeit, mechanische Festigkeit usw. ausgezeichnet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Als Ergebnis einer intensiven Forschung angesichts der obigen Aufgabe hat der Erfinder festgestellt, daß eine Polyphenylensulfidharzzusammensetzung mit faserförmigen Füllstoffen und einem thermoplastischen Elastomer aufgrund der guten Haftung zwischen den faserförmigen Füllstoffen und dem Polyphenylensulfidharz nicht nur ausgezeichnet im Dichtvermögen, der Wärmefestigkeit und der chemischen Festigkeit ist, sondern auch ausreichend in der Abriebfestigkeit und der mechanischen Festigkeit.
Ein erstes erfindungsgemäßes Gleitelement besteht daher zumindest im Gleitflächenabschnitt aus einer Zusammensetzung mit 10-50 Gew.-% Kohlenstofffasern und 2-30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers, wobei der Rest im wesentlichen ein Polyphenylensulfidharz ist. Bei dem ersten Gleitelement umfaßt die Zusammensetzung vorzugsweise außerdem 2-20 Gew.-% feste Schmiermittelteilchen. Das erste Gleitelement ist besonders dann von Nutzen, wenn es bei Anwendungen verwendet wird, bei denen seine Gleitfläche auf einem Gleitgegenstück aus einem weichen Nichteisenmetallmaterial gleitet.
Ein zweites erfindungsgemäßes Gleitelement besteht zumindest im Gleitflächenabschnitt aus einer Zusammensetzung mit 10-50 Gew.-% Glasfasern und 2-30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers, wobei der Rest im wesentlichen ein Polyphenylensulfidharz ist. Das zweite Gleitelement ist besonders dann von Nutzen, wenn es bei Anwendungen verwendet wird, bei denen seine Gleitfläche auf einem Gleitgegenstück aus einem Gußeisenmaterial gleitet.
Die Polyphenylensulfidharzzusammensetzungen (PPS- Harz-Zusammensetzungen) für das erste und das zweite Gleitelement sind Kompositmaterialien, bei denen das Polyphenylensulfidharz (PPS-Harz) das Matrixmaterial ist. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten PPS-Harz-Zusammensetzungen weisen eine Wärmefestigkeit auf, die gleich hoch wie die der herkömmlichen PPS-Harz-Zusammensetzung der JP 55-7848 A ist, und sie weisen eine Abriebfestigkeit und eine Bruchfestigkeit auf, die bemerkenswert über der der herkömmlichen PPS-Harz- Zusammensetzung liegt. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten PPS-Harz-Zusammensetzungen besitzen auch, im Gegensatz zu einem PTFE-Harz, eine hohe Härte. Das erste und das zweite Gleitelement brechen daher auch unter einem hohen Hydraulikdruck nicht. Auch bei einer niedrigen Harztemperatur weisen die PPS-Harz-Zusammensetzungen eine hohe Fluidität auf, wobei die Harztemperatur etwa 100°C niedriger liegt als die Harztemperatur, die erforderlich ist, um ein PEEK-Harz mit hoher Fluidität zu erhalten. Die PPS-Harz-Zusammensetzungen können daher leicht und mit hoher Dimensionsstabilität geformt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Elektronen-Photomikrographie, die die Gleitfläche eines Gleitelements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt, der die wichtigen Teile einer Gleittestmaschine zeigt, wie sie in den folgenden Beispielen verwendet wurde;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Abriebverluste von Teststücken und von Gleitgegenstücken aus einem Al- Legierungsmaterial, gemessen nach einem Gleittest in den Beispielen;
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Abriebverluste von Teststücken und von Gleitgegenstücken aus einem Gußeisenmaterial, gemessen nach einem Gleittest in den Beispielen; und
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Bruchfestigkeit der Gleitelemente der Beispiele 1-4 und der Vergleichsbeispiele 1-3.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das erste und das zweite erfindungsgemäße Gleitelement werden im folgenden genauer beschrieben. Mit Ausnahme des faserförmigen Füllstoffes weisen das erste und das zweite Gleitelement in ihren Gleitflächenabschnitten im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung auf. Die beiden Gleitelementen gemeinsamen Eigenschaften werden daher zuerst beschrieben. Bei dem ersten und dem zweiten Gleitelement besteht zumindest der Gleitflächenabschnitt aus der PPS-Harz-Zusammensetzung. Außerhalb der Gleitflächenabschnitte können das erste und das zweite Gleitelement aus anderen Materialien wie der PPS-Harz-Zusammensetzung zusammengesetzt sein, etwa aus einem PTFE-Harz, einem Metall usw. und auch aus einer Mischung davon einschließlich dem PPS-Harz. Wenn das Substrat des Gleitelements aus einem anderen Material besteht als der PPS-Harz-Zusammensetzung, kann wenigstens der Teil des Substrats, der der Gleitfläche entspricht, durch ein Verfahren wie Aufsprühen, Laminieren etc. mit der PPS-Harz-Zusammensetzung beschichtet werden.
Die Fig. 1 ist eine Elektronen-Photomikrographie, die die Gleitfläche eines Gleitelements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Gleitfläche der Fig. 1 weist eine Zusammensetzung mit einem PPS-Harz, einem thermoplastischen Elastomer, Kohlenstofffasern und festen Schmiermittelteilchen auf. In der Elektronen-Photomikrographie ist zu sehen, daß die Kohlenstofffasern (der weiße, nadelartige, faserförmige Füllstoff) und die festen Schmiermittelteilchen in dem Matrixmaterial aus dem PPS-Harz verteilt sind, wobei das thermoplastische Elastomer nicht zu sehen ist. Das thermoplastische Elastomer scheint auf der molekularen Ebene verteilt zu sein.

[1] Das erste Gleitelement

Die PPS-Harz-Zusammensetzung für das erste Gleitelement umfaßt die Kohlenstofffasern und das thermoplastische Elastomer als Hauptkomponenten, sie kann außerdem, falls erforderlich, die festen Schmiermittelteilchen enthalten.

(A) Die Kohlenstofffasern

Die Kohlenstofffasern können durch Kalzinieren oder Verbrennen von faserförmigen organischen Polymeren gewonnen werden. Bei dem ersten Gleitelement können die bekannten Kohlenstofffasern verwendet werden, etwa die, die aus Polyacrylnitril, Pech, Zellulose usw. erhalten werden. Im allgemeinen werden hochfeste Kohlenstofffasern durch Kalzinieren bei niedrigen Temperaturen gewonnen, während hochelastische Kohlenstofffasern durch Kalzinieren bei hohen Temperaturen hergestellt werden. Bei der vorliegenden Erfindung können zwar beide Arten von Kohlenstofffasern verwendet werden, die Kohlenstofffasern, die durch Kalzinieren bei niedrigen Temperaturen gewonnen werden, werden jedoch vorgezogen, um eine PPS- Harz-Zuammensetzung mit ausreichender Festigkeit zu erhalten. Die mittlere Länge der Kohlenstofffasern beträgt vorzugsweise 30-300 µm, besser 100-200 µm, und der mittlere Durchmesser der Kohlenstofffasern beträgt vorzugsweise 5-20 µm, besser 6-15 µm. Wenn die mittlere Faserlänge kleiner ist als 30 µm, ergibt sich durch das Hinzufügen der Kohlenstofffasern kein ausreichender Verstärkungseffekt. Wenn die mittlere Faserlänge 300 µm übersteigt, ist es schwierig, die Kohlenstofffasern gleichmäßig in der PPS-Harz-Zusammensetzung zu verteilen. Wenn der mittlere Faserdurchmesser kleiner ist als 5 µm, neigen die Kohlenstofffasern dazu, sich zusammenzulagern. Wenn der mittlere Faserdurchmesser größer ist als 20 µm, führt das erste Gleitelement mit den Kohlenstofffasern zu einem hohen Verschleiß am Gleitgegenstück.
Das Gewichtsverhältnis der Kohlenstofffasern zu 100 Gew.-% der gesamten PPS-Harz-Zusammensetzung ist 10-50 Gew.-%, vorzugsweise 15-25 Gew.-%, zum Beispiel etwa 20 Gew.-%. Wenn das Gewichtsverhältnis kleiner ist als 10 Gew.-%, ergibt sich durch das Hinzufügen der Kohlenstofffasern kein ausreichender Verstärkungseffekt, so daß kein erstes Gleitelement mit ausreichender Festigkeit erhalten wird. Ein Gewichtsverhältnis von mehr als 50 Gew.-% macht das erste Gleitelement spröde und brüchig.

(B) Das thermoplastische Elastomer

Bei der vorliegenden Erfindung können die bekannten thermoplastischen Elastomere verwendet werden, solange sie mit dem PPS-Harz eine Polymerverbindung bilden können. Zum Beispiel kann das thermoplastische Elastomer ein Olefinelastomer, ein Styrolelastomer, ein Polyesterelastomer, ein Polyvinylchloridelastomer, ein Urethanelastomer, ein Polyamidelastomer usw. sein. Bevorzugt werden Olefinelastomere, Styrolelastomere und Polyesterelastomere.
Beispiele für die Olefinelastomere umfassen Polyisobutylenelastomere, Ethylen-Propylen-Copolymere, nicht konjugierte Ethylen-Propylen-Dien-Copolymere, Ethylen-Buten-1-Copolymere, Ethylen-Propylen-Buten-1-Copolymere, Ethylen-Hexen- 1-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Acrylsäure-Copolymere, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymere, Ethylen- Glycidylacrylat-Copolymere, Ethylen-Glycidylmethacrylat-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Glycidylmethacrylat-Copolymere, Ethylen-Maleinsäure-Copolymere, Ethylen-Maleinanhydrid-Copolymere etc.
Beispiele für die Styrolelastomere umfassen Block- Copolymere von aromatischen Vinylverbindungen und konjugierten Dienverbindungen und hydrierte Produkte davon. Die aromatischen Vinylverbindungen können Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, p-t-Butystyrol, 1,1-Diphenylethylen etc. sein, und die konjugierten Dienverbindungen können Butadien, Isopren, 1,3-Pentadien, 2,3-Dimethyl-1,3-Butadien, eine Kombination davon etc. sein.
Das Gewichtsverhältnis des thermoplastischen Elastomers zu 100 Gew.-% der ganzen PPS-Harz-Zusammensetzung ist 2-30 Gew.-%, vorzugsweise 4-20 Gew.-%, zum Beispiel etwa 10 Gew.-%. Wenn das Gewichtsverhältnis kleiner ist als 2 Gew.-%, ergibt sich durch das Hinzufügen des thermoplastischen Elastomers kein ausreichender Effekt, mit der Folge einer unzureichenden Haftung zwischen dem PPS-Harz und dem Füllstoff. Wenn das Gewichtsverhältnis größer ist als 30 Gew.-%, weist das Gleitelement eine verringerte Festigkeit auf, und das thermoplastische Elastomer kann im Zusammensetzungs- oder Bildungsprozeß thermisch zersetzt werden und Gas erzeugen.

(C) Die festen Schmiermittelteilchen

Die PPS-Harz-Zusammensetzung für das erste Gleitelement umfaßt vorzugsweise feste Schmiermittelteilchen, die die Gleitfähigkeit erhöhen. Die festen Schmiermittelteilchen können ein Pulver aus Graphit, Molybdendisulfid (MoS₂), Polytetrafluorethylen (PTFE) usw. sein. Es können mehrere Arten von festen Schmiermittelteilchen kombiniert werden. Die festen Schmiermittelteilchen weisen vorzugsweise eine Korngröße mit einer Meshzahl von 325 oder kleiner auf.
Das Gewichtsverhältnis der festen Schmiermittelteilchen zu 100 Gew.-% der ganzen PPS-Harz-Zusammensetzung beträgt vorzugsweise 2-20 Gew.-%, besser 4-8 Gew.-%, zum Beispiel etwa 5 Gew.-%. Wenn das Gewichtsverhältnis kleiner ist als 2 Gew.-%, wird durch das Hinzufügen der festen Schmiermittelteilchen kein ausreichender Effekt erhalten. Wenn das Gewichtsverhältnis größer ist als 20 Gew.-%, kann die Festigkeit des ersten Gleitelements abnehmen.

(D) Das Gleitgegenstück

Die Vorteile des ersten Gleitelements zeigen sich am besten, wenn es bei Anwendungen verwendet wird, bei denen die Gleitfläche des Gleitelements auf einem Gleitgegenstück aus einem weichen Nicheisenmetallmaterial gleitet. Als weiches Nichteisenmetallmaterial werden bevorzugt Al und Al-Legierungen wie ACBA und Cu-Legierungen verwendet. Das weiche Nichteisenmetallmaterial kann eine Härte von nur 77-80 HRB (Rockwell-Härte) haben.

[2] Das zweite Gleitelement

Die PPS-Harz-Zusammensetzung für das zweite Gleitelement umfaßt die Glasfasern und das thermoplastische Elastomer als Hauptkomponenten, sie kann außerdem, falls erforderlich, die festen Schmiermittelteilchen enthalten. Da die thermoplastischen Elastomere für das zweite Gleitelement die gleichen sein können wie beim ersten Gleitelement, wird die Beschreibung davon hier weggelassen.

(A) Die Glasfasern

Die mittlere Länge der Glasfasern für das zweite Gleitelement beträgt vorzugsweise 30-300 µm, besser 150-250 µm, und der mittlere Durchmesser der Glasfasern beträgt vorzugsweise 5-20 µm, besser 10-20 µm. Wenn die mittlere Faserlänge kleiner ist als 30 µm, können die Glasfasern die PPS- Harz-Zusammensetzung nicht ausreichend verstärken. Wenn die mittlere Faserlänge 300 µm übersteigt, ergeben sich oft Schwierigkeiten bei der Verteilung und bei der Bearbeitbarkeit. Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 5 µm lassen sich nicht leicht herstellen, mit der Folge eines Anstiegs der Produktkosten. Wenn der mittlere Faserdurchmesser größer ist als 20 µm, hat das zweite Gleitelement eine nicht ausreichende Festigkeit und führt zu einem hohen Verschleiß am Gleitgegenstück.
Das Gewichtsverhältnis der Glasfasern zu 100 Gew.-% der gesamten PPS-Harz-Zusammensetzung ist 10-50 Gew.-%, vorzugsweise 30-45 Gew.-%, zum Beispiel etwa 40 Gew.-%. Wenn das Gewichtsverhältnis kleiner ist als 10 Gew.-%, ergibt sich durch das Hinzufügen der Glasfasern kein ausreichender Verstärkungseffekt. Ein Gewichtsverhältnis von mehr als 50 Gew.-% führt zu einer verringerten Festigkeit des zweiten Gleitelements.

(B) Das Gleitgegenstück

Das zweite Gleitelement wird vorzugsweise bei solchen Anwendungen verwendet, bei denen seine Gleitfläche auf einem Gleitgegenstück aus einem Gußeisenmaterial gleitet. Als Gußeisenmaterial kann FC45 etc. verwendet werden. Das zweite Gleitelement ist auch dafür geeignet, auf einem Eisenmaterial mit einer relativ geringen Härte zu gleiten, und das Gleitgegenstück kann ein Preßmaterial wie SPCE mit einer HV (Vickers-Härte) von 95-130 etc. sein.

[3] Verfahren zur Herstellung des Gleitelements

Das erste und das zweite Gleitelement der vorliegenden Erfindung kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden, bei dem die obigen Komponenten in einer Mischvorrichtung etc. gemischt und geformt werden. Zum Beispiel werden der faserförmige Füllstoff (die Kohlenstofffasern oder Glasfasern) und, falls erforderlich, die festen Schmiermittelteilchen zu einer Schmelzmischung des Matrixmaterials aus dem PPS-Harz und dem thermoplastischen Elastomer hinzugefügt, und die sich ergebende Mischung wird im Spritzgußverfahren geformt. Die festen Schmiermittelteilchen können in jeder Stufe hinzugefügt werden, solange sie gleichmäßig mit den anderen Komponenten vermischt werden. Die Komponenten für die PPS- Harz-Zusammensetzung können auf einmal oder stufenweise vermischt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer anhand der folgenden Beispiele beschrieben, ohne daß beabsichtigt ist, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken.

Beispiele 1-4 und Vergleichsbeispiele 1-5

Aus den Materialien, die in der Tabelle 1 angegeben sind, werden in einer Einschneckenmischvorrichtung Pellets der PPS-Harz-Zusammensetzung hergestellt und bei einer Harztemperatur von 300°C und einer Formtemperatur von 150°C im Spritzgußverfahren geformt, um die Gleitelemente der Beispiele 1-4 und der Vergleichsbeispiele 1-5 herzustellen. Die verwendete Spritzgußform wies einen ringförmigen Hohlraum mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einem Innendurchmesser von 45 mm und einer Tiefe von 2 mm auf. Die verwendeten Kohlenstofffasern hatten eine mittlere Länge von 100 µm und einen mittleren Durchmesser von 10-15 µm, und die verwendeten Glasfasern hatten eine mittlere Länge von 200 µm und einen mittleren Durchmesser von 15 µm. Jedes der sich ergebenden ringförmigen Gleitelemente wies einen 0,3 mm breiten Spalt auf. Die Gleitelemente der Beispiele 1-3 sind besonders geeignet für ein Gleitgegenstück aus einer Al-Legierung, und das Gleitelement von Beispiel 4 ist besonders geeignet für ein Gleitgegenstück aus Gußeisen. Tabelle 1
Jedes der so erhaltenen Gleitelemente, dessen Seitenfläche eine Gleitfläche ist, wurde einem Gleittest unterworfen, um seine Abriebfestigkeit zu untersuchen. In der Fig. 2 sind die wichtigen Teile der verwendeten Gleittestmaschine im Längsschnitt gezeigt. Auf einem Teststückhalter 4, der auf einem Rotorhalter 1 angeordnet ist, wurde ein Teststück 5 jedes ringförmigen Gleitelements befestigt. An einem Statorhalter 6 war eine Scheibe 3 eines Gleitgegenstücks mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Dicke von 10 mm angebracht. Die Scheibe 3 bestand aus der Al-Legierung ACBA und wies in ihrer Mitte eine Ölzuführöffnung 3a auf. Mit einer Rate von 600 ccm pro Minute wurde über einen Kanal 2 im Statorhalter 6 der Ölzuführöffnung 3a auf 90°C aufgeheiztes Turbinenöl als Schmieröl zugeführt.
Die Scheibe 3 wurde mit der Seitenfläche des Teststücks 5 in gleitenden Kontakt gebracht, während der Rotorhalter 1 mit einem Druck von 20 oder 50 kgf/cm², der durch eine hydraulische Vorrichtung 7 in der durch die schwarzen Pfeile in der Fig. 2 gezeigten Richtung aufgebracht wurde, axial gedreht wurde. Die Umfangsgeschwindigkeit des Teststücks 5 relativ zur Scheibe 3 betrug 2 m/Sekunde, der Gleitweg betrug 22 Kilometer. Nach dem Gleittest wurde jedes Teststück 5 und jede Gleitgegenstückscheibe 3 hinsichtlich des Abriebverlusts vermessen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 3 gezeigt. Der Abriebverlust wird dabei durch den Querschnitt der Vertiefung dargestellt, die im Gleitgegenstück durch den Verschleiß erzeugt wird, seine Einheit ist "cm^2'. Zum Beispiel wird, wenn die Abriebtiefe im Gleitgegenstück 10 µm beträgt, der Abriebverlust des Gleitgegenstücks zu 0,001 cm × 0,25 cm = 2,5 × 10 4 cm² berechnet, da die Breite des Rings (Teststücks 5) 2,5 mm [(50-45)/2] beträgt.
Außerdem wurde jedes Teststück 5 und jede Gleitgegenstückscheibe 3 hinsichtlich des Abriebverlusts auf die gleiche Weise wie oben vermessen, wobei jedoch für die Scheibe 3 anstelle des ACBA nun Gußeisen (FC45) verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der Fig. 4 gezeigt.
Um die Bruchfestigkeit jedes Teststücks 5 zu bewerten, wurde der Spalt in jedem Teststück 5 radial erweitert und hinsichtlich der maximalen Breite des Spalts vermessen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 5 gezeigt.
Aus den Fig. 3 und 4 geht klär hervor, daß bei den Gleitelementen der Beispiele 1-3, die auf der Al-Legierung (AC8A) zum Gleiten gebracht wurden, und mit den Gleitelementen der Beispiele 1-4 auf dem Gußeisen (FC45) sowohl das Gleitelement als auch das Gleitgegenstück nur einen kleinen Abriebverlust zeigten. Es hat sich damit herausgestellt, daß die Gleitelemente der Beispiele 1-3 nicht nur zum Gleiten auf der Al-Legierung, sondern auch auf dem Gußeisen geeignet sind. Im Gegensatz dazu zeigte das Gleitelement des Vergleichsbeispiels 1, das nur aus dem PPS-Harz bestand, einen großen Abriebverlust. Der Grund dafür ist, daß das Gleitelement des Vergleichsbeispiels 1, das keinen faserförmigen Füllstoff enthielt, nur eine geringe Abriebfestigkeit aufwies. Die Gleitelemente der Vergleichsbeispiele 2 und 3, die nur aus dem PPS-Harz und dem faserförmigen Füllstoff bestanden, zeigten einen drastischen Abrieb, da der faserförmige Füllstoff daraus herausgezogen wurde und der abgesonderte faserförmige Füllstoff das Gleitgegenstück stark abschliff. Das Gleitelement des Vergleichsbeispiels 4 auf der Basis des PTFE-Harzes und das Gußeisen-Gleitelement des Vergleichsbeispiels 5 wiesen einen größeren Abriebverlust beim Gleitelement und beim Gleitgegenstück auf als die Gleitelemente der Beispiele 1-4.
Aus der Fig. 5 geht klar hervor, daß die bei den Beispielen 1-4 verwendeten PPS-Harz-Zusammensetzungen eine derart verbesserte Festigkeit haben, daß die Bruchfestigkeit der Gleitelemente der Beispiele 1-4 viel besser ist als die der Vergleichsbeispiele 1-3. Dies liegt daran, daß das thermoplastische Elastomer die mechanische Festigkeit der Gleitelemente verbessert. Die vorliegende Erfindung hat somit das Problem gelöst, daß das PPS-Harz wegen seiner Sprödigkeit nicht für Öldichtringe verwendet werden kann.
Wie oben im Detail beschrieben, haben die ersten und zweiten Gleitelemente der vorliegenden Erfindung wegen der durch das thermoplastische Elastomer verbesserten Haftung zwischen dem faserförmigen Füllstoff und dem PPS-Harz eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und mechanische Festigkeit. Insbesondere kann das erste Gleitelement, das Kohlenstofffasern enthält, mit den meisten Gleitgegenstücken kombiniert werden, da es weiche Nichteisenmetalle mit einer geringen Abriebfestigkeit wie Al-Legierungen nur wenig abschleift.
Entsprechend ergeben das erste und das zweite Gleitelement der vorliegenden Erfindung Dichtringe mit einer erheblich verbesserten Abriebfestigkeit und Festigkeit gegenüber der von herkömmlichen Dichtringen auf der Basis von PPS- Harzen sowie ein ausgezeichnetes Gleit- und Dichtvermögen. Zum Beispiel können das erste und das zweite Gleitelement für Wellendichtringe an drehenden Teilen oder als Kolbenringe bei Zylindern aus weichen Nichteisenmetallen oder Gußeisen verwendet werden. Das erste Gleitelement kann auch für die gleitenden Teile von ölfreien Kompressoren aus Al-Legierungen etc. verwendet werden.

Claims

1. Gleitelement, das wenigstens im Gleitflächenabschnitt aus einer Zusammensetzung mit 10-50 Gew.-% Kohlenstofffasern und 2-30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers besteht, wobei der Rest im wesentlichen ein Polyphenylensulfidharz ist.

2. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung 2-20 Gew.-% feste Schmiermittelteilchen pro 100 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung umfaßt.

3. Gleitelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gleitfläche auf einem Gleitgegenstück aus einem weichen Nichteisenmetallmaterial gleitet.

4. Gleitelement, das wenigstens im Gleitflächenabschnitt aus einer Zusammensetzung mit 10-50 Gew.-% Glasfasern und 2-30 Gew.-% eines thermoplastischen Elastomers besteht, wobei der Rest im wesentlichen ein Polyphenylensulfidharz ist.

5. Gleitelement nach Anspruch 4, wobei die Gleitfläche auf einem Gleitgegenstück aus einem Gußeisenmetallmaterial gleitet.