DE1816463A1 - UEberzugsmasse,insbesondere fuer Lagerschalen - Google Patents

UEberzugsmasse,insbesondere fuer Lagerschalen

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DE1816463A1
DE1816463A1 DE19681816463 DE1816463A DE1816463A1 DE 1816463 A1 DE1816463 A1 DE 1816463A1 DE 19681816463 DE19681816463 DE 19681816463 DE 1816463 A DE1816463 A DE 1816463A DE 1816463 A1 DE1816463 A1 DE 1816463A1
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anhydride
coating
epoxy resin
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COUSSINETS STE INDLE
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Description

PATENTANWALT DR.-HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER
5 KDIN-LINDENTHAL PEJER-KiNTGEN-STRASSE 2 1816A-63
Köln, den 2o. Dezember 1968 Eg/pz / 287
Soo.iete Industrielle des Coussinets, 12 rue du General-Foy,
Paris 8e/Frankreich
Überzugsmasse, insbesondere für LagersGhalen
Die Erfindung betrifft neue Lagermaterialien, die in dünner - Schicht auf eine metallische Unterlage aufgetragen werden können und ihre Verwendung zur Herstellung von Lagern und Lagerschalen.
In der französischen Patentschrift 1 475 297 werden Lagermaterialien beschrieben, die durch Kombination von filmbildenden harten Harzen und filmbildenden weichen Harzen, einem Priktionsmatarial und gegebenenfalls Weichmachern und Zusatzstoffen erhalten wurden. Diese Produkte eignen sich allgemein zur Herstellung von Lagerschalen, die statischen Belastungen unterworfen sind und können mit einer homogenen Schmierung arbeiten,
Erfindungsgemäß wurden neue Lagermaterialien entwickelt, die ganz besonders zur Verwendung unter dynamischer Belastung im geschmierten Bereich geeignet sind, wie beispielsweise für Lager von Explosionsmotoren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Überzugsmasse, insbesondere für Lagerschalen, die folgende Bestandteile enthält:
a ein festes Epoxyharz mit endständigen Epoxygruppen, und einem Molekulargewicht zwischen 2ooo und 4ooo oder ein Gemisch dieses Epoxyharzes mit einem in der Hitze damit mischbaren Epoxyharz ohne endständige Epoxygruppen und einem Molekulargewicht bis zu 5o ooo,
b ein Carbonsäureanhydrid,
c einen Härtungsbeschleuniger,
d ein Friktionsmaterial. ■· -
Die erfindungsgemäßen Überzugsmassen enthalten vorzugsweise zusätzlich einen Weichmacher und gegebenenfalls Zusatzstoffe, welche die Verarbeitung der Massen oder ihr Auftragen auf Metalle erleichtern oder die zur Verbesserung und Modifikation ihrer Eigenschaften dienen.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung dieses Gemisches im ausgehärteten Zustand als Lagermaterial.
Erfindungsgemäß geeignete Epoxyharze sind vorzugsweise Glycidpolymere, die durch Kondensation von Epichlorhydrin und alkoholischen oder phenolischen Polyhydroxyverbindungen, wie Butandiol, Glyzerin, Resorzin, Hydrochinon,, Diphenylölpropan (Bisphenol A) etc. erhalten wurden, oder nicht glyeidische Polymere mit mehreren Epoxygruppen pro Molekül, auf Basis von aliphatischen acyklischen Verbindungen, wie epoxydierte Polyolefine, insbesondere epoxydierte Polybutadiene (als gebräuchlichste seien die "Oxiran"-Harze der Food machinery and Chemical Corporation), Epoxyderivate von ungesättigten Fettsäureglyceriden, Epoxyderivate von cycloaliphatischen Verbindungen, wie Limonendioxyd, Vinylcyclohexendioxyd, Dicyclopentadiendioxyd eto»
+) genannt
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Die als Härter anwesenden Carbonsäureanhydride können feste oder flüssige Verbindungen sein» Bevorzugt aber nicht ausschließlieh v@rwendet werden Dicarbonsäureanhydride wie Bernsteinsäureanhydrid* Maleinsäureanhydrid,Phthalsäureanhydrid, TetrahydrophÜialsäureanhydrid, Hexahydrophtalsäureanhydride Dodecenylbernstelnsäureanhydrid, Endomethylenmethyltetrahydrophtalsäureanhydrid, Pyromellitsäureanhydrid. Diese Anhydride werden in einer Menge von 1 bis 17 Äquivalenten pro Epoxyäqulvalent eingesetzt.
Die Härtungsbesohleuniger1 können unter Verbindungen mit einem aktiven Wasserstoffatom gewählt werden, wie Basen* Alkoholen* Phenolen, primären und sekundären Aminen oder Gemischen solcher Verbindungen oder modifizierten Aminen, wie beispielsweise dem Additionsprodukt von Ä'thylendiamin und dem Diglyoidäther von Bisphenol A, oder von A'thylendiamin und Äthylenoxyd etc., cycloaliphatische Amine, primäre aromatische Amine, die gegebenenfalls modifiziert sein können, tertiäre Amine wie Benzyldlmethylamin etc. Bevorzugt werden tertiäre Amine* die ein einer Menge von o„l bis o,5 -$, bezogen auf die Harze-, verwendet werden.
Die Friktionsmaterialien werden la festgelegten Mengen verwendet, um einen vernünftigen Kompromiss zwischen Reibungskoeffizent und Schlagzähigkeit zu erzielen und um das Fest-
oaß
fressen zu vermeiden dädurch/man den Elastizitätsmodul des Lagermaterials so gering als möglich hält. In dieser Hinsicht gute Resultate erhält man mit einem Verhältnis von Friktionsmaterial zu Epoxyharz von 4 bis 2o %>. Derartige Stoffe sind beispielsweise wasserfreies Aluminiumphosphat und die in der französischen Patentschrift 1 380 678 sowie der deutschen Auslegeschrift 1 278 663 beschriebenen Produkte. Es sind dies insbesondere Borphosphoroxyde der allgemeinen Formel ■
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in der η 1,5 bis 2, m 1,5 bis 2,5, ρ ο,5 bis 2 und M ein Alkalimetall bedeutet, denen gegebenenfalls ein oder raehre-
von
re Phosphate, insbesondere/Beryllium, Calcium, Magnesium, Eisen oder Aluminium zugesetzt wurden und die dann Wärmebehandlungen zur Verminderung der Restfeuchtigkeit unterworfen worden sind«
Im Fall pulverförmiger Massen 1st es nicht erforderlich, einen Weichmacher zuzusetzen. Wenn die erfindungsgemäßen Massen jedoch in plastischer, halbfester Form vorliegen, wie bei Verwendung eines flüssigen Carbonsäureanhydrids,
kann man einen üblichen Weichmacher wie Dibutylphtalat zusetzen. Als Weichmacher bevorzugt werden bestimmte Polyole, wie Polyäthylenglykol, Propylenglykol etc., die als innere Weichmacher wirken.
Als Zusatzstoffe können folgende Verbindungen vorliegens
Polyvinylformal- oder -butyral in 2o Gew.-^iger Lösung in Cyelohexan, die in einer Menge von ο bis 15 Gew.-^, bezogen auf die Harze verwendet werden. Als Polyvinylbutyral wird vorzugsweise Polyvinylbutyral mit niedriger Viskosität und einem Gehalt an Polyvinylalkohol zwischen 9 1U^d Ij5 % bevorzugt,
ein Schmiermittel, insbesondere Graphit, der in einer Menge von 1 bis 5 Gew.^, bezogen auf Harze, verwendet wird, oder ein halbmetallisches Element der Gruppe Vdes Periodensystens der Elemente, vorzugsweise Wismut,
Silikone, die die Benetzung der Oberflächen verbessern, wie SIL-AID 11 der Societ© Industrielle des Silicones. Diese Silikone werden in einer Menge 1 bis 5 Gew.-^, bezogen auf die Epoxyharze verwendet.
Die erfindungsgemäßen Gemische werden dadurch hergestellt, daß man dem geschmolzenen Epoxyharz oder den geschmolzenen
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Epoxyharzen unter Vermischen Carbonsäureanhydrid und gegebenenfalls Weichmacher und Zusatzstoffe zugibt und dann die Friktionsmaterialien und schließlich den Härtungsbesohleu-'niger zumischt0 Man erhält auf diese Weise,entsprechend -■ den Ausgangsstoffen, eine Paste oder ein festes Gemisch. Die Paste gibt man in eine Walzenmühle, aus der sie homogenisiert und plastifiziert entnommen werden kann. Sie wird schließlich verformt," was beispielsweise mit Hilfe eines Extruders erfolgen kann. Wenn ein festes Gemisch vorliegt, homogenisiert man dieses beispielsweise in einer Kugelmühle und siebt das erhaltene Produkt anschließend. Die ar™ findungsgarnäßen Gemische werden dann als Überzug mittels geeigneter bekannter Methoden auf eine metallische Unterlage aufgetragen«,
Die Härtung erfolgt auf etwas unterschiedliche Weise in Abhängigkeit davon, ob das Gemisch in halbfester plastischer Form oder als Pulver vorliegt. Im ersten Fall erhitzt man die mit der plastischen Masse versehene Unterlage allmählich, im allgemeinen bis 15o° C, um flüchtige Stoffe zu entfernen und eine ausreichende Haftung zu erzielen. Dann erfolgt eine Vorhärtung bei Temperaturen von etwa 15o bis 1650 C, deren Dauer zwischen 5 und Io Minuten liegen kann» und die eigentliche Härtung bei Temperaturen zwischen etwa 165 und 22o° C, die etwa eine halbe Stunde bis 5 Stunden dauert.
Im Fall eines pulverförmigen Gemisches führt man sofort die Vorhärtung der mit dem Pulver überzogenen Unterlage und anschließend die eigentliche Härtung durch.
Die erfindungsgemäöen Lagermaterialien zeichnen sich durch ausgezeichnete Haftfähigkeit auf metallischen Unterlagen aus, wie Stahl, Weichstahl, Kupfer, Kupferlegierungen, AIu-
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minium, Aluminiumlegierungen. Sie lassen sieh durch Walzen und Tiefziehen bearbeiten. Außerdem besitzen sie sehr hohe thermische und ehemische Widerstandsfähigkeit. Ihre Abriebfestigkeit, ihre Formbeständigkeit, und ihr Vermögen zur Bildung von Überzügen ist ebenfalls ausgezeichnet»
Das folgende Beispiel dient zur Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel " ·
Es wurde ein Lagermaterial aus folgenden Bestandteilen hergestellti
-Endomethylenmethyltetrahydrophtalsäureanhydrid 4-1,6 Gew$ -.Epoxyharz (Polykondensat aus Diphenylolpropan
und Epichlorhydrin) Molekulargewicht Jooo 4l,9o "
-Polyäthylenglykol, Molekulargewicht 4oo 8,33 " -Oberflächenaktives Mittel (Silikon STL-M) 11
der Societe Industrielle des Silicones) o,4l "
-Beschleuniger (Benzyldimethylamin) o,28 " -Priktionsmaterial (wasserfreies, neutrales
Aluminiumphosphat) 6,94 "
In einem Gefäß aus oxydationsfestem Stahl, das mit einem Rührer aus dem gleichen Material versehen war, wurde unter Erhitzen auf 12o° C das feste Epoxyharz in Endomethylenmethyltetrahydrophtalsäureanhydrid gelöst und Polyäthylenglykol zugesetzt, wobei das Gemisch unter ständigem Rühren gehalten wurde. Man ließ auf Raumtemperatur abkühlen und setzte das oberflächenaktive Mittel und anschließend das Benzyldimethylamin zu.
Man rührte das Gemisch solange, bis ein homogenes Produkt erhalten wurde. Dann wurde unter fortgesetztem Rühren das
9 0 9 8 2 9/1519
.-_ ..ill·
181 6 A 6 3
neutrale Aluminiumphosphat zugesetzt« Das Gemisch wurde in einen Mehrwalzenmischer gegeben, wo es mechanisch plastifiziert wurdeβ
Die aus dem Mischer entnommene halbfest© Masse wurde in eine^ auf einer Temperstur von 5o° C gehaltene^ Schneckenpresse gegeben,, welche di© Masse in einen zylindrischen Strang von 4 mm Durchmesser und 5oo Bim Länge verformt©P Man überführte einen Anteil von 5 g dieses Strangs in eine Buchse aus Duraluminium der folgenden Zusammensetzung?
Cu ο. 28
Mg 0, 92
Mn 0, 7o
Si. 0, 54
Pe 95, 55
Al 25
Dies® Buchse hattej, nach dem sie entfett©tp mit Salpetersäure d®kapi©rt,p mit Wasser gei-jaschen und anschließend getrocknet worden war, folgend© Abmessungeng
Außendurchmesser 55
Innendurchmesser 45^ Durchmesser der Bohrung 45*o8 mm
Nach-dem der Zylinder aus halbfestem Material unter Druck in das Innere der Buchse eingelegt worden war, führte man ein Vorerhitzen des Harzes durch, indem man die Buchse ■während 8 Minuten auf 2o bis 15o° C erhitzte. Anschließend führte man die eigentliche Härtung während 7 Minuten bei 165° C und danach eine Nachhärtung während 2 Stunden bei 19o° C durch.
In die Buchse, deren Bohrung abschließend auf einen Durch-
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messer von 45,08 mm gebracht wurde, führte man eine Kurbelwelle, Man ließ auf die Buchse eine Belastung von I800 kg einwirken, d.h. eine Belastung von 266 kg/cm der bei 9o° Drehung überstrichenen Oberfläche. Die Kurbelwelle wurde mit einem Elektromotor mit 1500 Umdrehimgen/Min. verbunden. Nach 170 Stunden ununterbrochener Betriebsdauer zeigte die Innenauskleidung der Buchse weder Abrieb, noch sichtbare Rissbildung oder Ablösung*-
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Überzugsmasse, insbesondere für Lagers ©hai en, enthaltend ein festes Epoxyharz mit endständigen Epoxygruppen und einem Molekulargewicht zwischen 2ooo und 4ooo oder ein Gemisch dieses Epoxyharzes mit einem in der Hitze damit mischbaren Epoxyharz ohne endständige Epoxygruppen, dessen Molekulargewicht bis 5o ooo betragen kann, ein Dicarbonsäureanhydrid,
    einen Härtungsbeschleuniger,
    und ein Priktionsmaterial.
    2. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Weichmacher enthält,
    5· Überzugsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zusatzstoffe zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Auftragbarkeit auf Metalle oder modifizierende Zusatzstoffe enthält.
    4. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Epoxyharz ein Kondensations produkt von Epichlorhydrin mit einer alkoholischen oder phenolischen Polyhydroxyverbindung enthält.
    5. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Epoxyharz ein epoxydiertes Polyolefin, ein Epoxyderivat eines ungesättigten Pettsäureglycerids oder ein Epoxyderivat einer cycloaliphatischen Verbindung enthält.
    6. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dicarbonsäureanhydrid Bern-
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    steinsäureanhydrid. Maleinsäureanhydrid, Phtalsäureanhy-
    n · h
    drid, Tetrahydrophtalsäureanhydrid, Hexhydrophtalsäureanhydrid, Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, Endomethylenraethyltetrahydrophtalsäureanhydrid;, oder Pyromellitsäureanhydrid enthält.
    7. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Dicarbonsäureanhydrid in einer Menge von 1 bis 17 Äquivalenten pro Epoxyäquivalent enthält.
    8. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Härtungsbeschleuniger ein
    " tertiäres Amin in einer Menge von o,l bis o,5 Gew.-^, bezogen auf die Harze, enthält»
    9. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Borphosphoroxyd der Formel
    0, · mMo0 · pHo0
    in der η 1,5 bis 2, m 1,5 bis 2,5, ρ ο,5 bis 2 und M ein Alkalimetall bedeutet, enthält, dem gegebenenfalls ein oder mehrere Phosphate, insbesondere von Beryllium, Calcium, Magnesium, Elsen oder Aluminium zugesetzt wurden und das dann Wärmebehandlungen zur Verminderung der Restfeuchtigkeit unterworfen worden ist.
    Io. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Friktionsmaterial wasserfreies Aluminiumphosphat enthält.
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    lic Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 2 bis lo# dadurch gekennzeichnet* daß als Weichmacher Dibutylphthalat vorliegt=,
    12β Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 2 bis lOj, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Polyäthylenglykol oder Propyleriglykol vorliegt»
    15o Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zusatzstoff Poly-= vinylformal oder -butyral enthält.
    14« Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 3 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zusatzstoff Graphit enthält»
    15. Überzugsmasse, nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch, gekennzeichnet, daß sie als Zusatzstoff ein Silikon enthält.
    16. Überzugsmasse nach @In©m der Ansprüche 3 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zusatzstoff Wismut. enthält«,
    17. Lagermaterial, enthaltend ein gehärtetes Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis l6.
    18. Verwendung einer gehärteten Überzugsmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis l6 sur Herstellung von Lagerteilen, insbesondere Lagerbuchsen.
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    8AOOR)OtNAL
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