DE1544750C3 - Lager bzw. Lagermaterial auf der Basis von Polytetrafluorethylen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager bzw. Lagermaterial auf der Basis von Polytetrafluoräthylen, Molybdän und Glasfasern.

In der Regel werden Lager aus Metallen hergestellt. Diese Metallager haben jedoch den Nachteil, daß sie geschmiert werden müssen (Schmieröl oder Schmierfett), wenn ein Festfressen des Lagers vermieden werden soll. Derartige Lager sind aber beispielsweise für die Oberwalze eines Spinnrahmens nicht geeignet, da das Gewebe, das von der Walze bearbeitet wird, durch das in einem solchen Lager vorhandene Schmieröl oder Schmierfett Flecken erhalten oder beschädigt werden würde.

Man ist daher dazu übergegangen, solche Lager aus anderen Materialien herzustellen, bei denen die Verwendung eines Schmiermittels nicht erforderlich ist. Ein Beispiel für ein solches Material ist das aus der USA.-Patentschrift 2 230 654 bekannte Polytetrafluoräthylen. Aus Polytetrafluoräthylen hergestellte Lager haben jedoch nur eine geringe Verschleißbeständigkeit und können daher nicht für solche Zwecke verwendet werden, bei denen beträchtliche Belastungen auftreten.

Um diesen Mangel zu beseitigen, ist man dazu übergegangen, das Polytetrafluoräthylen durch Zusätze, wie z. B. Metalle oder Metallverbindungen sowie inerte Füllmaterialien, wie Glasfasern, zu modifizieren, um seine Abriebsbeständigkeit zu verbessern (vgl. z. B. die französischen Patentschriften 1 336665 und 1277485, die deutsche Offenlegungsschrift 1 469 894, »SPE Journal«, 1960, Seiten 943 bis 948, und »Materials and Methods«, April 1957, Seiten 135 bis 139). Insbesondere in der zuletzt genannten Literaturstelle ist ein Lagermaterial auf Basis von Polytetrafluoräthylen beschrieben, das neben Glasfasern das Metall Silber oder Molybdän enthält und sich nach den dortigen Angaben gut eignet für die Herstellung eines Gleitlagers.

Es hat sich nun aber in der Praxis gezeigt, daß auch diese bekannten Lagermaterialien nicht in allen Fällen den an sie gestellten Anforderungen, insbesondere in bezug auf Verschleißfestigkeit und Reibungskoeffizient, genügen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Lager bzw. Lagermaterial auf Basis von Polytetrafluoräthylen und Molybdän anzugeben, das eine noch bessere Verschleißfestigkeit und einen noch geringeren Reibungskoeffizienten aufweist, wenn es zu einem ungeschmierten Lager verarbeitet wird, das auch höheren Belastungen standhält.

Die Erfindung geht von einem Lager bzw. Lagermaterial auf der Basis von Polytetrafluoräthylen und Molybdän aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus 70 Volumprozent Polytetrafluoräthylen, 19 Volumprozent Glaslasern und 1 1 Volumprozent Molybdän besteht.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein Lager bzw. Lagermaterial der vorstehend angegebenen spezifischen Zusammensetzung auch bei hoher Belastung und langer Gebrauchsdauer eine außerordentlich geringe Abnutzung aufweist, wie das weiter unten folgende Beispiel zeigt.

Dieses Ergebnis wird dadurch erreicht, daß man

ίο Polytetrafluoräthylen, das sich normalerweise sehr glatt und schlüpfrig oder fettig anfühlt, und zwar einen ausgezeichneten niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, dem Abrieb bei Belastung jedoch nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, unter Einhaltung eines ganz bestimmten Mengenverhältnisses mit Glasfasern, die vorzugsweise eine Länge von etwa 0,8 mm haben, und metallischem Molybdän mischt. Dadurch kann die Abriebsbeständigkeit eines daraus hergestellten Lagers beträchtlich erhöht und der Reibungskoeffizient weiter herabgesetzt werden, so daß ein solches Lager den Anforderungen genügt und die Drücke aushält, die bei seiner Verwendung als Oberwalzenlager eines Spinnrahmens oder als belastetes Lager für andere Zwecke auftreten.

Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lagers bzw. Lagermaterials verwendeten Glasfasern werden durch Abbrennen von dem auf den Fasern befindlichen Schmiermittel oder Harz befreit, wozu die Glasfasern auf etwa 315° C erhitzt werden. Das erfindungsgemäß verwendete Molybdän wird auf übliche Weise hergestellt, gründlich gereinigt und dann gemahlen oder pulverisiert.

Die entsprechende Menge an Polytetrafluoräthylen, das ebenfalls auf an sich bekannte Weise hergestellt wird, wird mit den Glasfasern und dem pulverisierten Molybdän bei Raumtemperatur gemischt unter Bildung einer möglichst einheitlichen Mischung. Dann wird die Mischung zum Mahlen und weiteren Durchmischen der Mischungsbestandteile in eine PuI-verisiervorrichtung eingeführt. Die Glasfasern und das Molybdän können aber auch zu einer wäßrigen Suspension des Polytetrafluoräthylens zugegeben und durch Rühren darin dispergiert werden. Die Feststoffe werden dann unter Rühren durch Zugabe eines nichtwäßrigen Lösungsmittels, wie Aceton, ausgefällt. Die auf diese Weise erhaltene einheitliche Mischung wird abfiltriert, gewaschen und bei etwa 93° C getrocknet, wobei ein kittähnliches, homogenes, verformbares Material erhalten wird.

Das auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene Material wird zur Herstellung eines Lagers in den oberen Teil einer Strangpresse gegeben. Ein mit Druckluft angetriebener Stempel drückt eine Charge dieses Pulvers in die Form. Dieser Arbeitsgang wird wiederholt. Dadurch erreicht die Beschickung einen von außen beheizten Teil der Form und wird dort bei etwa 370° C gesintert. Nachdem das Material den beheizten Teil der Form passiert hat, wird es durch Druckluft so weit abgekühlt, daß es zu der gewünschten Größe und Form schrumpft. Dabei hat sich gezeigt, daß das mit den Glasfasern und Molybdän in dem angegebenen Mengenverhältnis gefüllte Polytetrafluoräthylen weit weniger stark schrumpft als Polytetrafluoräthylen allein.

Nach Beendigung des Schrumpfvorganges wird das stabartige Material aus der Form herausgenommen und auf eine geeignete Länge zugeschnitten. Auf diese Weise wird eine Anzahl von Lagern kontinuierlich in

Form eines Stabes geformt und auf die gewünschte Größe zugeschnitten. Die Ausgangsmischung kann aber auch in eine entsprechende Form eines einzigen Lagers eingefüllt weren. Diese Form muß jedoch im Hinblick auf die Schrumpfung größer sein als das erwartete Endprodukt. Auf die Mischung läßt man dann einen Druck von 140 kg/cnr oder mehr einwirken, um sie zu einem Lager zusammenzupressen. Die auf diese Weise verformte Mischung kann dann in einem Ofen auf etwa 370° C erhitzt werden. Zur Herstellung eines Lagers der Größe 1,25 cm X 1,25 cm wird das Material etwa 1 Stunde lang weiter erhitzt, bis es durchsichtig wird. Die noch heißen Lager können aus dem Ofen herausgenommen und auf die richtige Größe gebracht werden, wobei sie dann schnell abkühlen. Auf diese Weise erhält man ein gleichmäßiges festes Lager der richtigen Größe mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten und einer hohen Abriebsbeständigkeit.

Die Erfindung und der dadurch erzielbare technisehe Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Lagermaterialien wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Es wurden kleine Formkörper hergestellt, und zwar

(1) 1UO g Polytetrafluorethylen und 73 g Molybdänpulver (entsprechend dem Versuch auf Seite 137, rechte Spalte, in »Materials for Small, Oil-Free Bearings«) und

(2) einem erfindungsgemäßen Material, bestehend zu 70 Volumprozent aus Polytetrafluorethylen, zu 19 Volumprozent aus Glasfasern und zu 11 Volumprozent aus Molybdän.

Aus diesen Formkörpern wurden Lager mit einem Innendurchmesser von 12,7 mm und einer Länge von ebenfalls 12,7 mm hergestellt. Diese Lager wurden dann in Halterungen auf Bohrwellen mit einem Durchmesser von 12,7 mm befestigt und die Wellen wurden 250 Stunden lang kontinuierlich rotieren gelassen. Die Lager wurden einer statischen Belastung von 3,1 kg pro 6,5 cm² (bezogen auf die überstehende Fläche des Lagers) ausgesetzt und die Umfangsgeschwindigkeit der Bohrwelle betrug 67,5 m/Min.

Nach 250stündigem Dauerversuch wurde die Abnutzung der Lager bestimmt. Ein aus Polytetrafluoräthylen und Molybdän bestehendes Lager wies einen Gewichtsverlust von 79,2 mg auf, während ein erfindungsgemäßes Lager nur einen Gewichtsverlust von 10,7 mg aufwies, d. h. die Abnutzung des erfindungsgemäßen Lagers war etwa um den Faktor 8 geringer als die des Vergleichslagers.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lager bzw. Lagermaterial auf der Basis von Polytetrafluoräthylen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer homogenen Mischung von 70 Volumprozent Polytetrafluorethylen, 19 Volumprozent Glasfasern und 1 1 Volumprozent Molybdän besteht.