DE1750981A1

DE1750981A1 - Lagerelement u.dgl.aus einem thermoplastischen Kunstharz,das ein Schmiermittel enthaelt,und Verfahren zu sciner Herstellung

Info

Publication number: DE1750981A1
Application number: DE19681750981
Authority: DE
Inventors: Masayuki Horikawa; Kikui Sumiyoshi; Yataro Takata
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1968-04-19
Filing date: 1968-06-24
Publication date: 1972-04-13
Also published as: DE1750981C3; GB1237591A; DE1750981B2

Description

Oiles Kogyo Kabushiki Kaisha in Tokyo/Japan

Lagerelement und dergl. aus einem thermoplastischen Kunstharz, das ein Schmiermittel enthält, und Verfah- . ä ren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Lagerelemente und dergl. und im besonderen auf solche aus einem thermoplastischen Kunstharz, das in einer feinen und gleichmäßigen Verteilung ein Schmiermittel enthält, gegenüber dem das synthetische Kunstharz bei normaler Raumtemperatur chemisch stabil ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Elemente.

Ziel der Erfindung ist es, La&erelemente und dergl. zu schaffen, die selbstschmierend sind und eine hohe Ver-

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schleißfestigkeit besitzen, so daß sie eine hohe Belastbarkeit ohne das Erfordernis einer Schmierung aufweisen· '

Vorzugsweise finden in Verbindung mit der Erfindung thermoplastische Kunstharze, wie z.B· Polyazetal- und Polyamidharze Verwendung, die ölbeständig sind, bei Raumtemperatur nicht zur Auflösung und zum Quellen in einem Schmieröl neigen und von sich aus sehr widerstandsfähig gegen Verschleiß und abrieb sind. Solche Harze können auch durch Strangpressen oder Spritzgießen in ihre Form gebracht werden und sind« aufgrund der genannten Eigenschaften, völlig frei von Änderungen des Volumens oder Gewichtes oder unterliegen allenfalls einer sehr geringen Änderung» die in der Praxis vernachlässigbar ist, sofern sie über längere Zeit mit einem Schmieröl in Berührung gebracht werden·

Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen noch deutlichen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor« In diesen sind

Figur 1 eine mikroskopische Aufnahme unter Verwendung polarisierten Lichte bei 5OOfächer Vergrößerung·, welche die Struktur des erfindungsgeaäß erhaltenen Lagermaterials erkennen läßt,

die Figuren 2A,2B und 20 Blockdiagramme, welche die versohle* denen Verfahrensarten zur Herstellung von Lagern oder ähnlichen Elementen gemäß der Erfindung zeigen, Figur 3 ein vertikaler Längsschnitt, der schematisch den

Heizzylinder einer Formmaschine unter Verwendung eines Schneckenförderers darstellt, wie sie für das Verfahren naoh Figur 20 geeignet ist, und

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— 3 —
?igur 4 ein Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fi^ur 3.

ι ■

Bei durch die Erfinder durchgeführten Forschun^sexnerimenten hat sich gezeigt, dai, v/enn Kunstharze der beschriebenen Art bei über dem Schmelzpunkt dee betreffenden Harzes liegenden Temperaturen mit gewöhnlichem Schmieröl in Berührung gebracht werden, sie eine Affinität zu dem Ol erhalten, so dna sie eine feine und gleichmäßige Dispersion desselben aufnehmen, wie klar aue der mikroskopischen Aufnahme unter Verwendung polarisierten Lichtes nach Figur 1 erkennbar ist. Das erhaltene Kunstharzmaterial besitzt einen außerordentlich niedrigen Heibunt;skoeffizienten und eine stark verbesserte Verschleißfestigkeit im Vergleich mit den unbehandelten dabei zur Verwendung kommenden Harz wobei außerordentlich gute Eigenschaften auftreten, die es für lager oder ähnliche reibungsmindernde Elemente verwendbar machen.

ilin solches Lagermaterial ist grundlegend verschieden von bisher bekannten ölimprägnierten Kunstharzmaterialien, die eine poröse Struktur mit eingeschlossenen Hohlräumen besitzen, indem das erfindungsgemäße Material außerordentlich feine einzelne Schmierölpartikel aufweist. Mit anderen Worten: das erfindungsgemäße Lagermaterial lässt sich als Polyazetal-Polyamid- oder ähnliches thermoplastik sch.es Kunstharz angeben, das selbst die Eigenschaften des

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"Schmieröle aufweist, welches in Verbindung mit ihm auftritt.

Die charakteristischen Eigenschaften des erf indungsgeiaäßen
Materials sind folgende:

1) Das Verwendete dehmieröl ist in dem Gefüge dee thermoplastischen Kunststoffes in l'orm außerordentlich feiner

L· einzelner Partikel verteilt, die im wesentlichen unabhängig voneinander sind.

2) Das so beschaffene, eine feine und gleichmäßig Dispersion des Schmieröles enthaltende erfindungsgemäße
Kunstharz kann auch in liestalt eines Pormmaterials von
Pulver- oder Schrotform erhalten werden.

3) Das erfindungsgemäße Material kann wieder in Pulverform \

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gebracht werden, um, falls erwünscht, ein zweitee Hai
.als Formmaterial Verwendung zu finden.

4) Der ülanteil kann bis zu einer Höhe von über 10 % ein- \

gestellt werden. '.

5) Das Kunstharz selbst wird unter dem Einfluß verschieden- ; artiger Betriebszustände nicht in merklichem Maße ange- ' i griffen, insbesondere was seine mechanischen Eigen- f schäften betrifft· I

6) Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials ist außerordentlich einfach und gestattet eine Massenherstellung von reibungsfflindernden !!lementen.

7) Bei Formung zu Lagern oder ähnlichen reibungsmindernden Elementen zei^t das Material außerordentlich verbesserte Eigenschaften, wie Reibungskoeffizient, Verschleißfestigkeit und Lebensdauer.

Nachfolgend wird nun das Verfahren zur Herstellung erfindungagemäiier Lagermaterialien unter Bezugnahme auf die Ϊ1-,juren 2a, 2B und 20 geschildert, welche drei spezielle Arten des Verfahrens'angeben.

Bei der ersten, in Figur 2A gezeigten Art wird ein thermoplastisches Kunstharz, wie z.B. ein Polyazetal- oder Polyamidharz, in Pulverform in kleinen Mengen einem mindestens auf die Schmelztemperatur des Harzea erhitzten Schmieröl * zugegeben. Die so erhaltene Mischung wird bei konstanter Temperatur einem Rührvorgang (agitation) unterzogen, und dann sich selbst überlassen und abgekühlt. Dadurch werden die in dem Öl geschmolzenen und suspendierten Partikel ausgeschieden und sammeln sich am Boden des (xefäßes, in welchem sich das ül-Harz-System befindet. Auf diese Weise - werden die Harzpartikel zum Zusammenhaften gebracht und bilden somit ein ununterbrochenes Harzgefüge, das bei Erstarren eine einzige feste Harzmasse unter Einschluß einer

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feinen und gleichmäßigen öldispersion bildet. Anschließend wird alles überschüssige Schmieröl, das sich über der festen Masse angesammelt hat, davon getrennt, und, nachdem auch das über der Oberfläche verbliebene öl entfernt wurde, wird die feste Masse in einer geeigneten Mühle zu Schrotoder Pulverform als Formmaterial zermahlen. Dieses Material kann, falls erwünscht, mit einem oder mehreren Additiven, wie z.B. Seifen, Graphit oder Molybdänbisulfid vermischt ■^ werden. Bei der Herstellung von Lagern oder ähnlichen reibungsmindernden Elementen soll das Formmaterial in die gewünschte Form des Produkt bei Tt% pe ra türen gebracht werden, die etwas unterhalb der Formtemperatur des Polyazetal- oder Poliamid-Rohmaterials liegen, wenn dieses allein, d.h. ohne Schmiermittelzusatz, verformt wird.

; Bei dem zweiten, in Figur 2B dargestellten Verfahren, wird ! ein Polyazetal- oder Polyamidharzpulver mit einer vorbestimmten Menge Schmieröl vermischt und die Mischung bei W Raumtemperatur kräftig durchgeführt (agitated), um ein das Schmieröl, welches gleichmädig an der Oberfläche der Harzpartikel anhaftet, enthaltendes System zu erhalten. Während des Rührvorganges werden wunsohgemäB ein oder mehrere Additive, wie z.B. Seifen, Graphit oder Molybdänbisulf id, zugemischt. Die erhaltene Mischung let ein loses Pulver und wird bei Gebrauch in den Heizzylinder eines Granulatore eingeführt, worin sie unter Kneten auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht und dadurch geschmolzen wird. Die erhaltene Masse wird durch ein·

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Düse'ausgetrieben, sogleich gekühlt und dann in kleine Stücke geschnitten, um ein schrottförmiges formmaterial zu erhalten. Im Verlauf des Schmelzens und Knetens der PulVermischung in dem Heizzylinder des Granulators wird das Schmiermittel innerhalb des Kunstharzes fein und gleichmäßig verteilt. Aus dem so erhaltenen Formmaterial können Lager und ähnliche reibungsmindernde Elemente von gewünschter Gestalt im wesentlichen in der gleichen rfeiae hergestellt werden, wie in Verbindung mit dem Verfahren nach Figur 2A beschrieben.

Das dritte Verfahren nach Figur 20 entspricht dem zweiten Verfahren mit der ausnähme, daß der Schritt de/· Granulation entfällt. Bei dem d?itten Verfahren wird also ein Polyazetal- oder Polyamidharz mit einer vorbestimmten Menge Schmieröl und, falls erwünscht, mit einem oder mehreren Additiven wie Seifen, Graphit oder Molybdänbisulfid, vermischt und die Mischung durch Rühren bei Raumtemperatur kräftig vermengt, um ein Formpulver zu erhalten, welches das Schmier- i öl und die Additive in gleichmäßiger Anhaftung an die Oberfläche der Harzpartikel enthält. Das so gebildete Formmaterial wird in eine eine förderschnecke enthaltende Formmaschine eingegeben, die einen Heizzylinder mit einer Kühleinrichtung an dem Eingabeabschnitt enthält und bei der über der gesamten Länge des HeSzzylinders ein bestimmter Temperaturgradient auftritt. Während das Harzmaterial in dem Zylinder geschmolzen und geknetet wird, verteilt sich

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das vorher den Harzpartikeln anhaftende Schmieröl fein und gleichmäßig in der in dem Zylinder gebildeten Harziaaeee, und das erhaltene System wird unmittelbar in die Form für Lager oder andere reibungsmindernde Elemente gebracht. Wie ersichtlich, kennzeichnet eich das dritte Verfahren grundsätzlich durch die Verwendung einer Formmaschine mit einer Förderschnecke, die in der Lage ist, den Schmelz- und Knetvorgang mit genügender Intensität durchzuführen, um eine, besonders hohe Formbarkeit zu erzielen, und durch eine Kühleinrichtung an dem Heizzylinder der Maschine zum Zwecke genauer Temperaturüberwachung·

Bezüglich des erstgenannten Verfahrens und im besonderen in Verbindung mit der Mischung des Harzes mit dem Schmieröl unter Rühren sind die «Beziehungen zwischen Behandlungszeit bzw.- ünperatur und den Ölanteil in den Tabellen 1 bis 4 aufgeführt, welche die Ergebnisse von Versuchen wiedergeben, die von den Erfindern durchgeführt wurden.

Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen Behandlungszeit und ölanteil, die erhalten wird, wenn ein Folyazetal- Kppolymer-Pulver (mit der Handelsbezeichnung "Duracon") bei 200°0 unter Verwendung eines 30er Maschinenöles als Schmiermittel behandelt wurde.

Tabelle 1

Behandlungs zeit («in.)	1	5	10	20	40	60
Ölanteil *(Gewichte-!)**	2.5	10,0	12,2	13,5	U,7	15

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Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen Behandlungszeit und Ölanteil, die erhalten wird, wenn Polyamid-Pulver (mit derHandelsbezeichnung "Amilan" ) bei 25O⁰G unter Verwendung eines 120er Zylinderöles als Schmiermittel behandelt wurde.

	1	Tabelle	2	10	20	-'	40	60
Behandlungszeit (min)	2,0	5	10	11	11,8	12
Ölanteil gewichts-%)	8,8

Tabelle 3 zeigt die Beziehung zwisahen der Behandlungsteinperatur und dem. Glanteil, die erhalten wird, wenn das Polyacetal-Copolymer aus Tabelle 1 über eine feete Zeit von 60 Minuten im übrigen in der gleichen //eise wie nach Tabelle 1 behandelt wurd.

Tabelle 3

Behandlungstempe ra tür (⁰G)	165	175	180	190	200
Ölanteil (Gewichts-^)	8	11	12,5	14,5	15

Tabelle 4 zeigt die Beziehung zwischen der Behandlungstemperatur und dem Ölanteil, die erhalten wird, wenn das • Polyamid-lulver über eine feste Zeit von 60 Minuten behandelt wurde.

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Tabelle

Behandlungstempe- ^₀- _?1Ω _Ρ90 «,_{0 2ςο} ratur (⁰G) ^ -^J - ^c *^{y cy}

Ülanteil
(Gewichts-^)

Bei den oben wiedergegebenen, von den UrfIndern angestellten Versuchen hat sich gezeigt, daß der als Dispersion in dem Harz unterzubringende Schmierölanteil auf maximal 15 Gewichts-^ beschränkt werden sollte und daß es jede zusätzliche ülmenge schwierig «acht , das Öl in Form einer feinen und gleichmäßigen Dispersion in den Harz unterzubringen. In der Praxis wurden zufriedenstellende Ergebnisse mit sehr guten Arbeitseigenschaften erreicht, wenn Schmieröl in einer Menge von maximal 12 Gewichte-^ mit einem thermoplastischen Polyacetal-Harz und von maximal 10 Gewicntβ-# mit einem Polyamid-Harz zusammengebracht wurde.

Die erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Schmiermittel

Si sind grundsätzlich Mineralöle oder synthetische Schmieröle, jedoch können je nach dem Verwendungszweck, sogar bei normaler Raumtemperatur, feste Kohlenwasserstoffe oder Wachs« mit Erfolg Verwendung finden.

jeden Pail aber sollte das Schmiermittel, da es mit dem Polyucetal-Polyamld- oder ähnlichen Kunstharz bei

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einfer Temperatur In Berührung gebracht oder vermischt wird, die über seinem Schmelzpunkt liegt, sehr hitzebeständig und nur beschränkt flüchtig sein.

Zur Verwendung mit einem iolyac'etal-Harz kann das Schmiermittel aus einer verhältnismäßig umfangreichen Gruppe einschließlich Maschinenölen stammen. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß das ausgewählte Schmiermittel einen niedrigen Sohwefelgehalt besitzt.

Di· Schalerwirkung des in dem erfindungegemäßen LagerMaterial eingeschlossenen Schmiermittels hat sich bei Versuchen als besonders bemerkenswert erwiesen, sofern letzteres im Bereich von 3 bis 4 Ge wich ta-j< oder darüber auftrat, was «ehr oder weniger von dem prozentualen Anteil an Seifen, Graphit oder MolybdänbisulfId abhängt, der in dem Lagereaterial als Additiv be'sw. Additive enthalten ist. Die Verwendung eines erheblich höheren Schmiermittelanteiles führt zu einer Erweichung des Harzes, während ein Anteil von 3 Gewichts-ίί oder weniger empfehlenswert ist. Ale Additive verwendbare Seifen sind Persäuresalze von Lithium, Calcium, Aluminium, Barium oder dergl., und unter anderen kann Ilthium-Steapat «lt sehr gutem Ergebnis Verwendung finden.

Ein festes Schmiermittel, wie z.B. Graphit oder Molybdän- ν bieulfld, let geeignet, die Belastbarkeit des betreffenden

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Lagers zu erhöhen, obgleich es keine merkliche Auswirkung hinsichtlich einer Reduktion des Reibungskoeffizienten des Lagermaterials hat. Man hat jedoch gefunden, daß ein Anteil eines solchen festen Schmiermittels von über 5 Gewichts-# zu Produkten von verminderter mechanischer Festigkeit führt.

Tabellen 5 und 6 zeigen die Ergebnisse von Vergleichsversuchen, die mit 10 Teststücken von je einer der beiden Hauptarten des Lagermaterials durchgeführt wurden, deren eine aus einem Polyacetal-Kbpolymer mit 30er Maschinenöl und deren andere aus Polyacetal-Homopolymer mit dem gleichen 01 besteht. Dabei sind die unterschiedlichen Auswirkungen der prozentualen Anteile an Schmiermittel und Additiven i.-.uf die Lagereigenschaften aufgeführt.

Vest- Poly.-.cetal- SchmiaraLttel Additiv-Gew.-tf Lagereistück- Oopofymerharz 30er Masch»· Lithium- Graphit genschaft. Nr. (Gew.-a) öl/Gew.-#) stearat Lager- Keib.-

tempeij koeffj (⁰O) zient

1	2	3	81	14	5	0	5	39	0,03
4	83	12	2	2	3	40	0,04
5	85	15	4	0	0	37	0,03
b	87	10	2	3	0	40	0,04
7	90	8	0	0,5	1,5	41	0,04
8	93	2	0	44	0,06
9	94	0,5	-3,5'	50	0,10
10	95	0	1	45	0,07
98	C	0	60	0,12
100	0	0	105	0,23

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Tabelle 6

Testr- iolyazeta.1- Jchmierm. Additiv(Gew.-;"£) Lagereigensch.

stück-Homot)Olymer-30er Hasch,- Ii tiiium- Graphit Lugertem- keibungE

Mr. harz dl Stearat peratur koeffi-

(-Je w. -j) (Gew.-;.j)

(⁰G)

zient

11	81	14	5	0	5	1	0	40	0,04
12	83	12	2	2	3	0	40	0,04
13	83	15	4	0	0	38	0,03
14	87	10	2	3	0	40	0,04
15	90	8	0	0,5	1,5	41	0,04
1b	93	2	0	45	0,06
17	■J 4	0,5	3,5	51	0,14
1β	95	0	47	0,07
19	98	0	b5	0,16
20	100	0	104	0,25

Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse von Vergleichs versuchen mit acht Teststücken von Lagerm terialien aus einem Polyamidharz und 120er Zylinderül als Schmiermittel. Dabei sind wiederum die unterschiedlichen Auswirkungen der prozentualen Anteile an Schmiermittel und Additiven nuf die Lagereigenschaften angegebeii

Tabelle 7

Test- i-oljaiiid- Schmierait. Additiv(Gew.-S^) Lagereigensch.

stuck- harz (120er^ylin- Lithium- Graphit Lagertein- Keibuii^s-

Nr. (Gew.-^6) derbyGfew«-^) Stearat peratur koeffi-

I (⁰U) zient

21	84	10	1	VJl	42	0,04
22	88	12	0	0	39	0,04
23	90	8	2	0	40	0,05
24	93	3	3	1	48	0,0ο
25	94	2	1	3	5ί>	0,12
26	95	4	0	1	47	0,06
27	98	2	0	0	68	0,21
28	100	0	0	0	125	0.3Θ

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ijei allen der oben wiedergegebenen Versuche wurde ein Abriebtester mit Druckbelastung bei einer Gleit^eschwindi;;-' keit von 14 m/min, und einer Belastung von 60 kp/cn vorwendet, außer i'ür die Teststücke mit der Nummer 10, 20 und 28, die zu Vergleichszweckeii Dei einer Belastung von 20 kg/cm untersucht wurden und Harzstoffe darstellen, die weder ein Schmiermittel noci. irgendwelche Additive enthalten.

fc ','/ie aus den in den obigen '^hellen angeführten erten ersichtlich, ist der Hauptfaktor mit der vorherrschenden Auswirkung auf die Lagereigenschaften der Anteil des in dem Lagermaterial enthaltenen Schmiermittels. Spricht man naohfdgend von d-ern PV-Wert, einer der charakteristischen Größen für die Lagereigenschaften, so zeigen die erfindungsgemäflen Lagermaterialien einen zulässigen PV-Wert im Bereich von 1.800 bis 2.000 kg/cm m/min, bei einem Schmiermittelanteil von 3-4 Gewichts-^ oder rlarüber. Ein solcher PV-Wert ist etwa dreißigmal so hoch wie derjenige, der mit gewöhnlichen Polyacetal- oder rolyamidharzen erhalten wird und in der Größenordnung von max. 60 bis 70 kg/cm m/min, liegt. Uas in der mikroskopischen Aufnahme nach Figur 1 unter Verwendung polarisierten Lichts und bei 500facher Vergrößerung . dargestellte Material entspricht den Teststück Nr. 6 in Tabelle 5. Die dabei zu beobachtenden hellen Flecken, welche das Schmiermittel darstellen, zeigen, daß dieses in Form einer feinen und gleichmäßigen Dianersion innerhalb

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des K-unststoffgefüges vorliegt.

Als nächstes wird die praktische Durchführung des zweiten und dritten der öl en angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren in größerer Einzelheit beschrieben.

Zunächst ist festzustellen, daß das dabei auftretende formmaterial nicht mit Erfolg in einem Harz^ranulator oder einer formmaschine herkömmlicher Bauart verarbeitet werden kann. Hit anderen Worten: es ist sehr schwierig und in einigen ™

fällen absolut unmöglich, das Material in dem Heizzylinder einer solchen Haschine vorwärts zu treiben, da es eine große Menge Schmiermittel enthält und die Zylinderwände deshalb dem Material kaum einen Reibungswiderstand entgegenzusetzen verino.-ren, um es an der Drehung zu hindern, und wegen der großen unter der jleitwirkung während des Knetvorganges in dem Material auftretenden Erwärmung. Diese Schwierigkeiten können jedoch bei dem erfindunjsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer formmaschine überwunden werden, de- j ren Heizzylinder um seinen Eingabeabschnitt herum mit einer -Jinrichtun.j 2ur Außenkühlung versehen ist, die es gestattet, in den Heizzylinder einen vorbestimmten Temperaturgradienten herzustellen, der wiederum den Vorschub des Materials zum Zwecke einer wirksamen granulierung und x'ormung erleichtert.

^Is nächstes wird auf Figur 3 und 4 Bezug genommen, worin der Heizzylinder einer .cOrmmaBchine unter Verwendung- einer

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Schnecke dargestellt ist, der in Verbindung mit dem an ~^},

dritter Stelle beschriebenen Verfahren Anwendung finden . kann. Die Förderschnecke ist dabei der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

In beiden Figuren 1st mit 1 der Heizzylinder bezeichnet. \

2 ist ein Trichter zur Eingabe des Formina te rials in den Zylinder. Die Bezeichnungen F, C, M und N bezeichnen der Reihe nach den -^ingabeabschnitt, den Kompressionsabschnitt, den Zuteilungsabschnitt und den Mündungsabschnitt des Heizzylinders. Mit 4 ist eine Kühleinrichtung bezeichnet, die um den Eingabeabschnitt F des Zylinders 1 herum vorgesehen j ist. 5 und 6 sind Heizeinrichtungen, die den Zylinder 1 uin- i geben, ie ersichtlich, bildet die Kühleinrichtung 4 um den ' Zylinder 1 herum einen geschlossenen Raum Θ. Mit diesem steht eine nicht dargestellte Pumpe in Verbindung, um eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas hindurchzuführen und umzuwälzen. Eine der Heizeinrichtun^en, welche die Nummer 5 _;

trägt, umgibt die Kühleinrichtung 4 und liegt zusammen mit der Pumpe an einem gemeinsamen Lastschalter, der als '.Vecli- f

selschalter zur wahlweisen Speisung dieser beiden Teile ausgebildet ist. Auf diese Weise durchfließt die Heizein-- \

richtung 5 kein Strom, solange die Pumpe und damit die ,esamte Kühleinrichtung in Betrieb ist.

Unter der kombinierten Heiz- und Kühlfunktion der soeben beschriebenen Anordnung kann die temperatur des Eingabeab-3chnittes F des Heizzylinders auf einem vorbestimmten,

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BADORlGINAi/ C/

verhältnismäßig niedrigen Wert gehalten werden, während in dem Heizzylinder 1 als ganzem ein vorbeatimmter ieuperaturgradient aufrechterhalten werden kann mit zum I-Tündungsabschnitt N ansteigender Temperatur. Mir ein Schmiermittel enthaltende ^oylacetalharze hat es sich als notwendig erwiesen, den iian^abeabschnitt F des Heizzylinders auf einer'femperatur zwischen 65 und 120 G .zu halten.

?An xeiiiperaturanstieg des Eingabeabschnittes auf über

120 G bereitet Schwierigkeiten bei der Vorwärtsbewegung des Formrnaterials innerhalb des Zylinders und vergrößert die für den Materialvorschub erforderliche Zeit, wobei sich die Leistungsfähigkeit der Maschine drastisch vermindert. So kann bei einer Temperatur von 150⁰G oder mehr kein wirksamer Vorschub mehr stattfinden, was jeden Formvorgang verhindert. Für Polyamidharze hat es sich als erforderlich erwiesen, die Temperatur des Eingabeabschnittes des Zylinders zwischen 110 und 160⁰O zu halten. Wie im oben beschriebenen Pail der Polyacetalharze wurde experimentell festgestellt, daß ein Temperaturanstieg auf über 160 G die für den Materialvorschub durch den Zylinder erforderliche Zeit ganz wesentlich heraufsetzt und daß bei

200⁰G ader mehr kein Formvorgang mehr stattfinden kann. Solche ilrscheinungen sind bei keinem der herkömmlichen thermoplastischen Harze, wie z.B. Polyacetal- oder PoIyamidharz selbst, zu beobachten.

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Tabelle 8 gibt die Ergebnisse von Versuchen mit einer Spritzgußformmaschine des Schneckentype mit etwa 85 Gramm . Kapazität an, welche die Beziehung zwischen der Temperatur des Eingabeabschnittes F des Zylinders und der für die Materialeinführung erforderlichen Zeit erkennen lassen.

Tabelle 8

erfindungsgemäßea Polyacetalharz

Temperatur des Zylinderabschni ttes

Eingabezeit für 5Ogr des Formmaterials(see.)

erfindungsgemäöes Polyamidharz

Temperatur des Zylinderabschnittes (° C)

Eingabezeit für IJOgr des Formmaterials(see.)

65-120 120-150 über 10- 30

8- 35

30-200 nicht formbar

110-160 160-200 über

35-250 nicht forabar

Tabelle 9 zeigt den Temperaturgradienten entlang den einz%nen Abschnitten des Heizzylindera oder den optimalen Temperaturbereich für den ^ingabeabschnitt F, den Kompressionsabschnitt C, den Zuteilungeabechnitt 4 und den Mündungsabsohnitt N der Maschine, wie er aufgrund von Versuchen ermittelt wurde.

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.Tabelle 9

Kunetharsmateriiil Temperaturbereich (⁰C/

lsiijgELD€BD— ftonpreesociis— Ziuxeixunge— nunciungs

acinitt F abschnitt abschnitt abschnitt

C M K

Polyacetal nach

der Erfindung 65-120 120-190 170-200 170-200

Polyamid nach

der Erfindung 110-160 160-230 215-250 215-250

Der Formvorgang unter Verwendung des erfindungegemäßen Foramaterials ist nur möglich, wenn der Temperaturgradient entlang den einzelnen Abschnitten dee Heizzylindere 1 der verwendeten Formmaschine etwa in dem angegebenen Bereich gehalten wird. Unter diesen Bedingungen können tatsächlich geformte Lager und andere reibungsmindernde Elemente rationell erhalten werden, in deren Kunststoffgefüge ein Schmiermittel in feiner und gleichmäßiger Dispersion vorliegt.

Zurückkehrend zu Figur 3 ist es erwünscht, in der Innenwand des Zylinders 1 unmittelbar unterhalb des Zylinders eine Anzahl längs verlaufender Nuten 3 vorzusehen, da das in dem Zylinder befindliche Formmaterial, das dazu neigt, sich mit der darin befindlichen Schnecke zu drehen, dadurch einen zusätzlich Widerstand aufgrund des eich in den Hüten ansammelnden Materials erfährt und dadurch unter

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der rVirkung der rotierenden Schnecke gleichmäßig durch den Heizzylinder gefördert werden kann, selbst wenn es einen großen Schmiermittelanteil aufweist.

Gleichermaßen ist der in Verbindung mit- dem an zweiter Stelle beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zurÄnwendung kommende Granulator im ^lngabeabschnitt seines Heizzylinders mit einer geeigneten Kühleinrichtung in praktisch gleicher Weise versehen, wie die soeben in Verbindung mit dem dritten Verfahren beschriebene Formmaschine, um auch hier einen bestimmten Temperaturgradienten entlang dem Heizzylinder zu erhalten. Seitens der Erfinder durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß beste Ergebnisse innerhalb der in Tabelle 10 angegebenen Temperaturbereiche zu erhalten sind. Der bei den Versuchen zur· Anwendung kommende Granulator besaß eine einzige Schnecke und einen Zylinderinnendurchmesser von 4-0 mm.

Tabelle 10

Kunstharz- Temperaturbereich (C)

material

Eingabeab- Kompreseions- Zuteilungs- Hündungsschnitt abschnitt abschnitt abschnitt

ff C M JI

Polyacetal
nach der Erfindung 60-80 140-185 160-185 170-190 _w j

!Polyamid η. ^λ l·

der Erfin- V

dung 110-150 150-220 200-230 215-230 J

209816/1129 ,._.., BADORIGIf^

Einige Ausfübrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend beschrieben;

Beispiel 1

Ein _Oly<.cetal-Kopolymer-Harz (Handeslbezeichnung "Duraaon") flockiger Form und durch ein Sieb mit 48 oder mehr Maschen passiert wurde in kleinen Mengen einem Überschui3 von 30er Maschinenöl zugesetzt, mit dem es durch einständiges Hühren bei einer Temperatur von 200 C vermischt wurde. Die so erhaltene Mischung wurde sich selbst überlassen und dabei abgekühlt, so daß sich die vorher geschmolzenen und in dem öl suspendierten Hürzpartikel auf den Boden des Gefäßes absetzen und aneinanderhaften konnten, um eine gleichmäßige feste Masse zu bilden. Darauf wurde das über der festen Masse befindliche öle von dieser getrennt und auch das der überfläche der Harzmasse anhaftende 01 davon entfernt. Die E..rzmasse wurde nun in einer Mühle in körnige oder pulverige Form gebracht. Das so erhaltene Material enthielt ungefähr 15 G-ewichts-^ (tatsächlich 4,95 %) Schmieröl und wurde mittels einer Kolben-Spritzgußmaschine bei einer Temperatur zwischen 155 und 20O⁰C, die unterhalb der herkömmlichen A) rmtem υeratür liegt, ausgeformt, um zylindrische Lager von 10 mm Innendurchmesser, 16 mm AuiSendurchmesser und 10 mm Länge zu erhalten. Die Lagereigenschaften dieser Erzeugnisse sind in Tabelle 5 bei Teststück Nr. 3 angegeben.

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Beispiel 2

Ein Pulver aus Polyacetal-Homopolyiner (Handelsbezeichnung • "Derlin") entsprechend einer Siebmaschenzahl von 48 oder mehr wurde in kleinen Mengen einem Überschuß von 30er Maschinenöl zugesetzt und mit diesem durch einstündiges Rühren unter einer Temperatur von 180⁰C vermischt. Die so erhaltene Mischung wurde sich selbst überlassen und gekühlt, so daß sich die Harzpartikel, die vorher geschmolzen und in dem öl suspendiert waren, auf den Boden des Gefäßes ;-.bsetzen und unter Bildung einer gleichmäßigen festen Masse aneinanderhaften konnten. Anschließend wurde day iber der festen Harzmasse befindliche öl abgeführt und auchdas der Überfläche der Harzmasse anhaftende ül davon entfernt, Die Harzraasse wurde danach in einer Mühle in Schrot- oder Pulverform gemahlen. Das so erhaltene Material enthielt 12,63 Gewichts-^ öl. Dem mit 95 Gewichts-r'a angenommenen Schrot- oder Pulvermaterial wurden 2 Gewichts-^ Lithium-Stfccirat und 3 Gewichtsprozent Graphit als Additive zugesetzt und untergerührt, um das gewünschte Formmaterial zu bilden. Dieses Material wurde mittels einer Kolben-Spritzgußmaschine unter einer Temperatur zwischen 160 und 205°C, die unter der herkömmlichen Formtemperatur liegt, zu zylindrischen .Formungen von 10 mm Innendurchmesser, 16 mm Außendurchmesser und 10 mm Länge geformt. Die Lagereigenschaften dieser Formlinge gehen aus Tabelle 6 in Verbindung mit Teststück Wr. hervor.

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Beispiel 3

üin Pulver von Polyamidharz (Handelsbezeichnung "Ämilan") > ·· mit einer Körnung τ/ηη minimal· 48 Siebinaschen wurde in kleinen Mengen einem Überschuß von 120er Zylinderöl zugesetzt und mit diesem durch 15 Minuten langes Rühren unter einer Temperatur von 250 C vermischt. Die Mischung wurde sich selbst überlassen und gekühlt, so daß sich die vorher .geschmolzenen und in dem Ul suspendierten Harzpartikel auf dem Boden des Gefäßes abscheiden konnten, um eine ä

gleichmäßige feste Masse zu bilden. Diese enthielt 10,64 Gewichts-% Öl, wie nach Verarbeitung·zu einer körnigen oder pulverigen Form in gleicher itfeise, wie nach Beispiel 2, gemessen wurde. Dem mit 94 Gewichts-ji! angenommenen so erhaltenen Material wurden zum Erhalt des gewünschten ϊΌπη-materiales ein Gewichts-^ Lithium-Stearat und 5 Gewichts-^ Graphit untergemengt» Dieses Material wurde mittels einer kolben-Spritzgußinaschine in einem Temperaturbereich von 18ü bis 250 G₁ der unter der herkömmlichen J¹O rm tem ρ era tür liegt, zu zylindrischen iOrmlingen von 10 mm Innendurch- "

messer, 16 ram Außendurcnmesser und 10 mm Länge ausgeiormt. Die Lagereigenschaften dieser Formlinge sind Tabelle 7 in Verbindung mit Teststück 21 entnehmbar.

Beispiel 4

Ein flockiges Polyacetal-Kbpolymer-Harz (Handelsbezeich-.nung "Duracon") mit einer Korngröße entsprechend minimal ~

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.. 20 Siebmaschen wurde mit 8 Gewichts-;:) eines JUer Maschinenöles und 0,5 Gewichts-%) Lithium-Sfearat als Additiv unter 'Raumtemperatur zu einem losen Pulver verrührt. DiesesIuIver wurde mittels einer einschneckivren C-ranuliermaschine, deren Zylinder auf 65°C im Eingabeabschnitt,' 160 im Kompressions- <-bschnitt, 175 0 im Zuteilungsabschnitt und 180 0 im liüii—

₁H,sabschnitt geheizt war, ausgepresst, gekühlt und in Körner geschnitten, welche das erwünschte formmaterial bildeten. Das so erhaltene !Formmaterial wurde, wie in lieiopiel 1, in einer Kolben-Spritc^ußmaschine zu öl imprägnier ten jj'ormlingen verpresst, deren Lagereigenschaften aus Tabelle 5 in Verbindung mit Teststück Nr. 5 hervorgehen.

Beispiel 5

8 üewichts-^ 30gr Maschinenöl, 0,5 Gewichts-^ Lithium-Stearat .Is Additiv und 1,5 Gewichts-% Graphit als Additiv wurden 90 Gewichts-fs eines Tolyaoetal-Homopolymerharzpulvers (Handelabezeichnung "Derlin") zugesetzt, dessen Körnung " einer Mindestmaschenzahl von 20 entsprach, und mit diesem bei Raumtemperatur zu einem losen iulver verrührt. Dieses lulv'er wurde mittels der in Seispiel 4 angegebenen o-ranuliermasGhine zu einem körni.ven rormmaterial verarbeitet, das wiederum zu ölimprägnierten Normungen in der in beispiel 2 angegebenen Weise verarbeitet wurde. Die Lagereigenschaften dieser Formlinge gehen aus Tabelle 6 in Verbindung mit Teststück Nr.' 15 hervor.

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GJUi:

Beispiel 6

8 Gewichts-^ 120er Zylinderöl und 2 Gewichts-^ lithiumotearat als additiv wurden 90 Gewichts-^? iolyamidharzpulver (Handeslbezeichnung "Amilan") mit einer Korngröße von 48 haschen oder feiner zugesetzt und mit diesem bei Raumtemperatur zu einem losen Pulver verrührt. Unter Verwendung eines einschneckigen Grariulators, dessen Zylinder von 40 mm Durchmesser eine Temperatur von 130⁰O im Eingab e ab schnitt, von 190 0 im Kompressionsabschn|tt und von 220⁰C im Zuteilungs- und Mündungsabschnitt aufwies, v'urde dieses Pulver ausgepresst, gekühlt und zu einem körnigen formmaterial zerschnitten, das in der gleichen· Weise zu Normungen mit den gleichen .abmessungen gepresst' v/urde, wie in Beispiel 3 angegeben. Die Lagereigenschaften dieses Erzeugnisses sind Tabelle 7 unter Teststück 23 entnehrnbar.

Beispiel 7

4 '^Jiewichts->a 30er Maschinenöl und 1 Gewichts-% Graphit als Additiv wurden 95 Gewichts-i? Polyacetal-Oopolymerharz (Handelsbezeicnnung "]}uracon^ir) in flockiger Forin und entsprechend einer Siebmaschenzahl von 20 oder mehr zugesetzt, mit dem sie bei Raumtemperatur zu einem loaen Pulver verrührt wurden. Unter Verwendung einer Schnecken-Formpreasmasphine, deren Heizzylinder auf einer Temperatur von 80 - 3°0 im Eingabeabschnitt, 170 - 3°C im Kompressionsabschnitt, 195 - 3 ⁰O im Zuteilungsabschnitt und 175 - 3°0

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ORlGjN/U. .

im Mündujigsabschnitt gehalten wurde, wurde dieses Pulver ,zu runden Stangen von 16,5 mm Durchmesser stranggepresst, die zu zylindrischen Formteilen von 10 mm Innendurchmesser, 16 mm Außendurchmesser und 10 mm Länge weiterverarbeitet wurden. Die Lagereigenschaften dieser Erzeugnisse gehen aus Tabelle 5 in Verbindung mit Teststück 8 hervor.

Beispiel 8

10 G-ewichts-fi 30 er Maschinenöl und 3 Gev.'iohts-^ LithiumiJtearat als Additiv wurden 87 Gewi^chts-rol/aeetalharz-

pulver (Handelsbezeichnung "Derlin") mit einer Korngröße von 20 Maschen oder feiner zugesetzt und bei Haumtemperatur durch Hühren zu einem losen Pulver untergemischt. Unter Verwendung einer Schnecken-Spritzgußmaschine, deren Heizzylinder auf einer Temperatur von 70 - 3 C im -^ingabeabschnitt, 160 - 3⁰C im Kompreasionsabschnitt und 190^ 3 ⁰C im Zuteilungs- und Mündungsabschnitt gehalten v/urde, wurden aus dem Pulver zylindrische Formlinge von 10 mm Innendurchmesser, 16 mm Außendurchmesser und 10 mm Länge hergestellt. Diese zeigten die in Tabelle 6 bei Teststück iir. 14 angegebenen Lagereiganschaften.

Beispiel 9

3 Gewichts-^ 120-er Zylinderö}, 3 Gewichts-^ Lithium-Stearat als Additiv und 1 Gewichts-^ Graphit als Additiv wurden 93 Gewichts-^ Polyamidharzpulver (Handelebezeichnung "Amilan") mit einer Korngröße von wenigstens 48 Maschen

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zugesetzt und mit diesem unter Kühren bei Raurateinperatür zu einem losen iulver vermischt. Aus diesem Pulver wurden . , zylindrische Formlinge mit den gleichen Abmessungen wie nach Beispiel 8 hergestellt unter Verwendung einer "-

Schnecken-Spritzgußmaschine, deren Heizzylinder auf 140 i 3°0 im Eingabeabschnitt, 210 - 3°0 im !Compressionsiibschnitt und 230 ί 3°C im Zuteilungs- und Hündungsabschnitt gehalten wurde. Die so erhaltenen Formlinge zeigten die in Tabelle 7 unter Teststüek 24 angegebenen Lagereigenschaften.

Zusammenfassendt es \mrde gefunden, daß die erfindungegelnäßen Lagermaterialien Schmiermittel in Form einer feinen und gleichmäßigen Disperäon innerhalb des Harzgefüges enthalten, das offensichtlich einen mit dem Material integrierten Bestandteil bildet und eine Gleitfläche ergibt, die zu allen Zeiten mehr oder weniger Schmiermittel aufweist. Es wxirde ferner festgestellt, daß in Fällen, uo zusätzliches Schmieröl auf die Gleitfläche des Lagermaterials aufgebracht wurde, das letztere eine stark verbesserte ividerstandsfähigkeit gegenüber dein Cl und damit einen verminderten und stabilen Reibungskoeffizienten aufweist, so daß außerordentlich gute Lagereigenschaften einschließlich einer hohen Verschleißfestigkeit und verlängerten Lebensdauer erhalten werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Lager oder ähnliches reibungsminderndes Slement, :

dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem · >^J thermoplastischen Kunstharz mit beträchtlicher fviderstands-

fähigkeit gegen ül bei Raumtemperatur und aus einzelnen >

Partikeln in dem Harz enthaltenen Schmiermittels in ^orm
einer feinen und gleichmäßigen Dispersion besteht.

2. Lager oder ähnliches reibun'^minderndes Element, \' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß j, das thermoplastische Kunstharz ein Polyacetal-Harz ist j; und zwischen 2 und 15 Gewichts-^ Schmiermittel in 81 bis ^j

98 Gewichts-^ des Harzanteiles als feine Dispersion enthält.

3. Lager oder ähnliches reibungsrainderndes Element -y\ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das thermoplastische Kunstharz ein Polyamid-Harz ist und
zwischen 2 und 12 Gewichts-^ Schmiermittel in dem Harzanteil in Form einer feinen Dispersion enthält«

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4. Verfahren zur Herstellung von Lagern oder ähnli- ' · chen reibungsminderndenElementen, dadurch ge ken η - * zeichnet, daß ein thermoplastisches Kunstharz mit einer beträchtlichen ''iderstandsfähigkeit gegen öl bei Raumtemperatur einem Überschuß von Schmieröl von einer Temperatur, die mindestens der Schmelztemperatur des Harzes entspricht, zugesetzt und durch Rühren untergemischt wird, daß man die Mischung sich selbst überlässt, um das darin enthaltene geschmolzene Kunstharz sich als gleichmäßige Masse absetzen zu lassen, daß die Masse nach Abkühlung und ™ Erstarrung zu kleinen Stücken verarbeitet wird und daß diese otücke in gewünschte Form verpresst werden.

5. Verfahren zur Herstellung von Lagern oder ähnlichen reibungsmindernden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Kunstharz mit einer beträchtlichen Widerstandsfähigkeit gegen öl bei Raumtemperatur in körnige oder pulvrige Form gebracht wird, daß dem körnigen oder pulvrigen Material ein Schmiermittel zugesetzt und die Mischung zum Erhalt eines plastischen

verrührt wird
Materials/, welches das Schmiermittel in der Oberfläche der Harzpartikel gleichmäßig anhaftender form enthält, daß das plastische Material in einer Granuliermaschine, deren Heizzyiinder in seinem Eingabeabschnitt auf verhältnismäßig niedriger Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des

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Kunstharzes und in seinen übrigen Abschnitten in einem Temperaturbereich über dem Schmelzpunkt des Kunstharzes gehalten wird, geschmolzen, geknetet und in körnige oder pulvrige 3?orm gebracht wird, und daß das körnige oder pulvrige plastische Material ausgeformt wird.

6. Verfahren zur Herstellung von Lagern oder ähnlichen reibungsminderden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastischer Kunststoff mit einer beträchtlichen Widerstandsfähigkeit gegen Öl bei Raumtemperatur in eine iörnige oder pulvrige Form gebracht wird, daß dem körnigen oder pulvrigen Kunstharz ein Schmiermittel zugesetzt und mit ihm durch Rühren zu einem plastischen Material vermischt wird, welches das Schmiermittel in gleichmäßig der Oberfläche der Harzpartikai anhaftender Form enthält und daß das plastische Material unter Verwendung einer Schnecken-tformmasehine, deren Heizzylinder in seinem üingabeabschnitt auf 65 bis 160 C, in seinem Kompressionsabschnitt auf 120 b|s 23O⁰C und in seinem Zuteilungs- und Mündungsabschnitt auf 170 bis 25O⁰C gehalten wird, in einem einzigen Vorgang in die gewünschte Form gepresst wird.

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