DE1469832C

DE1469832C - Gleitlager oder Lagermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1469832C
Authority: DE
Inventors: Percival Edward Gay Thorns Ashstead Surrey; Gardiner Norman Arthur Wibsey Bradford York; Thomas (Großbritannien)
Original assignee: Bba Group Ltd., Cleckheaton, Yorkshire (Grossbritannien)

Description

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Es sind verschiedene Lager und Lagermaterialien bindung zwischen metallischem Stützmaterial und

bekannt, die eine poröse oder skelettartige Grund- erfindungsgemäßem Lagermaterial dadurch zu ver-

masse mit eingebettetem Polytetrafluoräthylen auf- bessern, daß auf die metallische Fläche ein Klebstoff,

weisen. Dieser Kunststoff wird mit Hilfe einer Di- z. B. ein Epoxyharzkleber, vor Aufbringen der Lager-

spersion eingebettet. Im allgemeinen werden jedoch 5 masse aufgezogen wird. Man kann jedoch auch ein

nur die Oberflächenbereiche derartiger Lager mit Epoxyharz im B-Zustand auf dem metallischen

Kunststoff imprägniert. Es wurde auch bereits ver- Stützmaterial aufschmelzen.

sucht, die günstigsten Laufeigenschaften von Poly- Wenn zur Erleichterung des Walzens, Strangprestetrafluoräthylen bei Gleitlagern dadurch nutzbar zu sens oder Formens Gleitmittel angewandt werden, machen, daß oberflächliche Anstriche mit Hilfe einer io müssen diese vor der Aufbringung auf metallische Dispersion angewandt wurden. Die Dispersions- Stützmaterialien entfernt werden,
feinheit des dafür angewandten Polytetrafluoräthylens Die Scherkräfte, die für die Ausbildung der faseliegt bei 0,1 bis 3 μΐη, überwiegend um 1 μΐη (öster- rigen Struktur des Polytetrafluoräthylens erforderreichisches Patent 210 540). Diese Laufflächen ent- lieh können, können in verschiedener Weise aufgesprechen jedoch nicht den Anforderungen bei länge- 15 bracht werden, z. B. in Mischern und Knetern, die rem Lauf und unter schwerer Belastung. . . das zu verarbeitende Material hinsichtlich Scher-

Mit Polytetrafluoräthylen in'der Lauf- oder Gleit- kräften stark belasten. Vielfach wird man jedoch die

schicht treten bekanntlich insofern Schwierigkeiten Masse auf einem Walzenstuhl oder Kalander durch-

auf, als sich dieses Kunststoffmaterial mit anderen arbeiten, um auf diese Weise direkt zu Folienmaterial

Materialien und insbesondere mit Metallen nicht 20 zu gelangen. Diese Verarbeitung unter Scherkräften

oder nur unzureichend verbinden läßt. . soll bei Temperaturen deutlich unter der. Sintertempe-

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist bereits - ratur des Polytetrafluoräthylens erfolgen. Das in die

nach der französischen Patentschrift 1 134 126 ein faserige Form übergeführte Polytetrafluoräthylen in

Lagermaterial bekanntgeworden, bei welchem eine Epoxyharzeinbettung kann man nun zerkleinern und

Vernetzung von Polyfluorchlorolefinen mit Epoxy- 25 auf die gewünschte Körnung sieben. Dieses Material

harzen vorlag. , wird dann, ohne daß noch eine Verarbeitungsstufe

Die-Erfindung bringt nun ein neues Gleitlager oder mit höherer Temperatur ist, für den Verwendungs-

Lagermaterial und ein Verfahren zu dessen Herstel- zweck geformt. Die einzige noch nötige Wärme-

lung. Das Gleitlager oder Lagermaterial besteht aus behandlung dient zum Aushärten des Epoxyharzes.

einem faserigen Polytetrafiuoräthylen, das in einem 30 Sie hängt ab von dem jeweils angewandten Epoxy-

Epoxyharz gleichmäßig verteilt ist. Der Epoxyharz- harz. Selbstverständlich kann man auch kalthärten-

anteil soll 20 bis 40 Gewichtsprozent betragen. Das des, also bei Raumtemperatur aushärtendes Epoxy-

. Lagermaterial kann noch in bekannter Weise einen harz verwenden. Wie erwähnt, kann auch noch das

Füllstoff, wie ein Metall oder Molybdändisulfid und/ . Polytetrafluoräthylen bei 300 bis 380° C gesintert

oder eine Verstärkungseinlage aufweisen. 35 werden. ■

Die Herstellung des neuen Gleitlagers oder Lager- Als Polytetrafluoräthylen kann man ein beliebiges materials, das gegebenenfalls als Verbundlager ange- Handelsprodukt verwenden, welches sich unter den wandt wird, geschieht dadurch, daß ein Pulver- gegebenen Druck- und Scherkräften in, ein relativ gemisch von Epoxyharz und handelsüblichem Poly- langfaseriges Material umwandeln läßt. Diese Hantetrafluoräthylen einer Scherbeanspruchung aüsge- 40 delsprodukte werden im allgemeinen hergestellt durch setzt wird, bis das Polytetrafluoräthylen in faserige Dispersionspolymerisation. Die dabei anfallenden Form überführt istj worauf das Lagefmaterial ge- pulverförmigen Materialien können dann gegebenenförmt und gehärtet wird. Wenn gewünscht, kann man falls noch zerkleinert werden. Die Umwandlung des es auch bis zum Sintern des Polytetrafluoräthylens, handelsüblichen Polytetrafluoräthylens in die faserige z. B. auf 300 und 380° C erhitzen, was jedoch für die 45 Form kann zu einem beliebigen Zeitpunkt, also vor, Qualität des Produktes nicht von essentieller Bedeu- während oder nach dem Zumischen der anderen Be- · tungist. standteile des Lagermaterials erfolgen. Das für das

Der Anteil· an Epoxyharz in dem erfindungs- erfindungsgemäße.Lagermaterial als Grundmasse an-*

"gemäßen Lagermaterial .hängt vom Anwendungs- wendbare Epoxyharz kann anfänglich im A- oder

gebiet des Lagermaterials und auch von den Her-, 5° B-Zustand vorliegen.

Stellungsbedingungen ab. Im allgemeinen läßt sich ein Die Erfindung wird,an Hand folgender Beispiele , Material mit 20 Gewichtsprozent Epoxyharz ein- näher erläutert: .
wändfrei durch Strangpressen und Walzen oder Kalandern verarbeiten. Es ist jedoch auch ein höherer ... ,Beispiel 1 .
Epoxygehalt, z. B. 28 bis 40 Gewichtsprozent, 55 ^ ^

brauchbar: Dies gilt insbesondere für modifizierte Ein Gemisch von'Epoxyharz und Härter in einem Lagermaterialien, die an Stützstreifen, Lagerschalen Gewichtsverhältnis 100:27 in der B-Stufe wurde u. dgl. in Verbundlagern gut haften sollen. In diesem auf < 150 μΐη granuliert und mit üblichem PolyFall, also zur Auskleidung vorgebildeter Stützlager, tetrafluoräthylen im Gewichtsverhältnis 20:80 verwird man die Lagermasse auf das Stützmaterial auf- 60 arbeitet. In diese Masse wurden auf 400 g 116 cm⁵ bringen und darauf aufwalzen. Man kann auch Bleche eines Gleitmittels in 20 cm³ Petroläther (Siedebereich mit der erfindungsgemäßen Lagermasse beschichten, 100 bis 12O⁰C) eingemischt und unter einem Druck indem die Masse auf das Blech aufgebracht wird und von 0,35 kg/mm² zu einem Rohling geformt und diezusammen mit dem Bleche in entsprechender Weise ser mit einer Geschwindigkeit von etwa 22,8 cm/Min, zwischen Walzen läuft. Im Rahmen dieses Arbeits- 65 zu einer Stange — 8 mm Durchmesser — strangvorgängs kann sich auch die Aushärtung des Epoxy- gepreßt,
harzes unmittelbar anschließen. Die Stange wurde nun zu Bändern mit einer Stärke

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Ver- von 0,127, 0,254 und 0,508 mm bei einer Geschwin-

Claims

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digkeit von 3 bis 12 m/Min, gewalzt. Das Gleitmittel wurden auf < 250 μΐη granuliert und auf 55 Gewurde dann mit Tetrachlorkohlenstoff entfernt. wichtsteile dieses Granulats 45 Gewichtsteile PoIy-

Dieses Strangpressen und Walzen reichte aus, um tetrafluoräthylengranulat eingearbeitet. Dieses Mate-

das Polytetrafluoräthylen in die faserige Form zu rial eignet sich zur Herstellung eines Verbundlagers

überführen. 5 entsprechend Beispiel 3.

Die Bänder wurden auf ein mit Stahlsand abge _R . . . ,

blasenes und fettfreies Blech aus weichem Stahl bei ei spie

einem Druck von 3 kg/mm² in 10 Minuten bei 135 Ein Granulat von 63,3 Gewichtsteilen. Epoxyharz bis 150° C aufgepreßt und 5 Minuten bei 340 bis der B-Stufe und 30 Gewichtsteile -Maleinsäure-SSO⁰ C gehalten. ϊό anhydrid, 6,7 Gewichtsteile Trimethylolpropän und

Dieser Schichtwerkstoff wurde dann zu Scheiben 30 Gewichtsteile Graphit wurden mit einem Polytetra-

für Drucklager verarbeitet. fluoräthylengranulat verarbeitet. Auch dieses Material läßt sich als Verbundlager (wie Beispiel 3) an-

Bespiel 2 _wenden.

100 Gewichtsteile Epoxyharz, 27 Gewichtsteile 15 Beispiel 7

Härter und 60 Gewichtsteile Graphitpulver, wobei

das Harz in der B-Stufe war, wurden auf eine Teil- 27 Gewichtsteile Härter für das Epoxyharz wurden

chengröße von 150 bis 250 μΐη zerkleinert. auf 80 bis 100° C erwärmt, in eine ungefähr gleiche

An Stelle des hier verwendeten Härters und Füll- Menge Epoxyharz gründlich eingemischt und dann Stoffs kann man andere Härter und Füllstoffe ver- 20 der Rest des Harzes auf 100 Gewichtsteile zugefügt, wenden, z.B. Molybdändisulfid, Bronze, Blei oder 38,6 Gewichtsteile dieses Harzgemisches und 18,4 GeAsbest, wichtsteile Graphitpulver wurden in einem Flügel-

20 Gewichtsteile dieses Granulats und 80 Ge- mischer mit 43 Gewichtsteilen Polytetrafiuoräthylenwichtsteile Polytetrafluoräthylenpulver wurden nach granulat 10 Minuten gemischt. Das Polytetrafluor-Beispiel 1 gemischt, geformt, stranggepreßt und der 25 äthylen ist dadurch in die faserige Form überführt Streifen, enthaltend faseriges Polytetrafluoräthylen, worden. Die Masse wurde dann in eine flache Schale auf ein Blech aus einer Aluminiumlegierung aufge- gegossen und konnte über Nacht gelieren. Sie wurde walzt. Dieser Schichtwerkstoff eignet sich für Zylin- dann auf eine Teilchengröße von etwa 5 mm zerkleiderbuchsen. An Stelle des Härters können auch nert. Man erhielt eine trockene, faserige Masse, die 14,5 Gewichtsteile eines anderen Härters angewandt 30 sich einfach formen ließ. Das Formen geschah unter werden. Einwirkung von Wärme und Druck, z. B. in 5 bis

_no-.,o 30 Minuten bei 150 C unter einem Druck von etwa

Beispiel 3 _n _o,. „, , „

^F 0,8 bis 3 kg/mm².'

40 Gewichtsteile Harzpulver und 60 Gewichtsteile Beispiel 8
Polytetrafluoräthylenpulver wurden gemischt und aus 35

dieser Masse eine 0,46 cm starke Folie auf einem Nach Beispiel 7 wurde eine faserige Masse von

Walzwerk hergestellt, diese auf ein gereinigtes Blech Polytetrafluoräthylen in einem Epoxyharz hergestellt,

aus weichem Stahl bei einem Druck von 1,5 kg/mm² Die Masse wurde auf eine Folie mit einer Stärke

3 Minuten bei 140° C und 3 Minuten bei 200° C, von etwa 0,5 mm in einem Walzenstuhl verarbeitet;

3 Minuten bei 300° C und schließlich 5 Minuten bei 4° sie diente zur Herstellung eines Verbundlagers ge-

350° C gehalten. Auch hier reichten die Druck- und ringer Reibung und hoher Verschleißfestigkeit, indem

Scherkräfte aus, um das Polytetrafluoräthylen in die man sie auf Bänder von mit Stahlsand abgeblasenen

faserige Form zu überführen. und entfetteten Aluminiumlegierungen oder Stahl in

5 Minuten bei 150° C unter einem Druck von etwa

Beispiel 4 45 0,8 kg/mm² aufpreßte.

100 Gewichtsteile Molybdändisulfid wurden in Die Folie aus Lagermaterial wurde auch auf ein

100 Gewichtsteile Epoxyharz bei Raumtemperatur gewebeverstärktes Phenolformaldehydlaminat aufge-

verteilt, dann 20 Gewichtsteile flüssigen Härter zu- zogen, indem man sie auf eine oder mehrere Schich-

gegeben und die Masse auf Schalen gegossen, die mit ten von vorimprägniertem und ausgehärtetem Ge-Zellophanfolie ausgekleidet waren. Es wurde 10 Mi- 50 webematerial aufbrachte und 5 bis 30 Minuten bei

nuten auf etwa 100° C erwärmt; beim Abkühlen ge- 140 bis 160° C und einem Druck von.etwa 0,4 bis

lierte die Masse. Dieses Harz der B-Stufe wurde auf 1,5 kg/mm² aufpreßte. Es wurde dann das Phenol-

< 250 μΐη zerkleinert und mit Polytetrafluoräthylen- harz und das Epoxyharz gleichzeitig ausgehärtet,

granulat unter Einwirkung von Druck- und Scher- _...,„

kräftengemischt. 55 Beispiel 9

Dieses Beispiel kann abgewandelt werden, indem Im Sinne der Beispiele 7 oder 8 wurde eine Masse

als Härter 5 Gewichtsteile Bortrifhiorid angewandt aus 22 Gewichtsteilen Epoxyharz, 12 Gewichtsteilen

werden; das Gelieren erfolgte nach 1 Stunde bei Graphit in Form von Pulver oder Flocken, 40 Ge-

100° C. wichtsteilen Bleipulver und 26 Gewichtsteilen PoIy-

Bei Verteilung dieser Masse auf ein Verbundlager 60 tetrafluoräthylen verarbeitet.

waren 15 Minuten bei 140° C zum Aushärten erfor- An Stelle von Graphit kann man auch Molybdän-

derlich. disulfid anwenden.

Beispiel 5 ■ Patentansprüche:

100 Gewichtsteile Epoxyharz in der B-Stufe mit 65 1. Gleitlager oder Lagermaterial, bestehend

8,6 Gewichtsteilen Bortrifluorid-Piperidin-Komplex aus einer Mischung von feinteiligem Polytetra-

und 50 Gewichtsteilen Molybdändisulfid, 5 Gewichts- fluoräthylen mit einem Epoxyharz, gegebenenfalls

teilen Asbestpulver und 40 Gewichtprozent Bleipulver mit Füllstoff, dadurch gekennzeichnet,

daß das Polytetrafluoräthylen faserig und in dem Epoxyharz gleichmäßig verteilt ist.
2. Gleitlager oder Lagermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 20 bis 40 Gewichtsprozent des Lagermaterials Epoxyharz sind.
3. Gleitlager oder Lagermaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein Metall oder Molybdänsulfid ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers

oder Lagermaterials nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch von Epoxyharz und Polytetrafluoräthylenpulver einer Scherbeanspruchung aussetzt, bis das Polytetrafluoräthylen in faserige Form überführt ist, und dann das Lagermaterial formt und härtet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge^- kennzeichnet, daß man bei der Härtung des Gleitlagers oder Lagermaterials bis zur Sintertemperatur des Polytetrafiuoräthylens erhitzt.