DE19900024A1 - Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste sowie nach diesem Verfahren hergestellte Kohlebürste - Google Patents

Abstract

Nach einem Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste aus einem pulverförmigen Werkstoff, im wesentlichen auf der Grundlage von Kohlenstoff- und Metallpulver mit einem Thermoplast als Bindemittel, wird der pulverförmige Werkstoff mit einem Stromableiter verpreßt und anschließend wärmebehandelt. Um eine Kohlebürste mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere Standzeit, ohne höheren Herstellungsaufwand zu fertigen, wird ein ungelöstes pulverförmiges Bindemittel aus feinkörnigem Thermoplastpulver mit einer mittleren Körnung von 5 mum bis 50 mum und mit einer sehr engen Korngrößenverteilung verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste aus einem pulverförmigen Werkstoff nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Danach wird die Kohlebürste aus einem pulverförmigen Werk­ stoff im wesentlichen auf Kohlenstoffgrundlage mit einem Thermoplast als Bindemittel hergestellt. Das Material auf Kohlenstoffgrundlage kann dabei insbesondere Graphit sein. Daneben kann der pulverförmige Werkstoff andere Materialien hoher elektrischer Leitfähigkeit umfassen, beispielsweise pulverförmiges Metall.

Ein bekannter pulverförmiger Werkstoff enthält beispielsweise 20 Masse-% natürliches Graphit in Linsenform mit ungefähr 200 µm Durchmesser bei 10 µm Dicke, 65 Gew.-% Kupferpulver einer mittleren Korngröße von 100 µm, 10 Gew.-% Bindemittel in Form eines Phenolharzes und restliche Zusatzstoffe wie Blei (FR 2 709 611 B1). Das Herstellverfahren umfaßt generell die Schritte, daß mit solchem pulverförmigen Material eine Form gefüllt wird, in der das pulverförmige Material gegebenen­ falls zusammen mit einem metallischen Stromableiter verpreßt wird, wonach das verpreßte Material einer Wärmebehandlung zum Härten des Bindemittels bzw. Sintern des pulverförmigen Mate­ rials unterzogen wird. Schließlich wird der so erhaltene Kohlekörper einer mechanischen Endbearbeitung unterzogen. Mit diesem Herstellverfahren soll eine Kohlebürste geschaffen werden, die die gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften, insbesondere Abriebfestigkeit aufweist, ohne den Kommutator, an dem sie im Verwendungsfall anliegt, einem hohen Verschleiß zu unterwerfen. Gefordert wird dabei auch eine ausreichende Auszugsfestigkeit eines in den Kohlekörper eingepreßten Stromableiters. Diese Ziele werden mit den be­ kannten Kohlebürsten aber teilweise nur unvollkommen er­ reicht, wobei insbesondere ein hoher Bindemittelanteil der gewünschten Standzeit der Kohlebürsten entgegenstehen kann.

Aus der Praxis bekannt ist auch die Verwendung von Thermopla­ sten als Bindemittel. Auch unter der Verwendung dieser Binde­ mittel kann aber deren Anteil in dem pulverförmigen Werk­ stoff, aus dem die Kohlebürste hergestellt wird, immer noch zu hoch sein, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste zu schaffen, das eine Kohlebürste mit verbesserten mechanische Eigenschaf­ ten, insbesondere erhöhter Standzeit ohne Erhöhung des Her­ stellungsaufwandes ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend dem kennzei­ chnenden Teil des Anspruchs 1 durch die Verwendung eines feinkörnigen thermoplastischen Bindemittels in dem pulverför­ migen Werkstoff ohne Einsatz eines Lösungsmittels gelöst, wobei das Bindemittel aus einem Thermoplastpulver mit einer mittleren Körnung von 5 µm bis 50 µm und mit einer sehr engen Korngrößenverteilung besteht.

Es hat sich gezeigt, daß damit der Bindemittelanteil in dem pulverförmigen Werkstoff gegenüber Vergleichsfällen, in denen Thermoplastpulver üblicher Korngrößenverteilung oder in Lö­ sung eingesetzt werden, wesentlich herabgesetzt werden kann. Dieser herabgesetzte Bindemittelanteil wirkt sich bei gleich­ bleibenden oder verbesserten mechanischen und elektrischen Werkstoffparametern in einer deutlichen Erhöhung der Stand­ zeit der damit hergestellten Kohlebürsten aus.

Die genannte sehr enge Korngrößenverteilung kann z. B. auf direktem Wege durch gezielte Steuerung des Polymerisations­ prozesses erzielt werden.

Besonders signifikante Verbesserungen der mechanischen Eigen­ schaften der Kohlebürste, und zwar der Standzeit, werden gemäß Anspruch 2 mit Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polyphenylsulfonen, Polyetheretherketonen, Polyethylentere­ phathalaten, Polyamiden, Polyimiden, davon abgeleitete Kopo­ lymeren oder anderen bezüglich der thermischen Eigenschaften ähnlichen Thermoplasten erzielt.

Die Temperatur der Wärmebehandlung liegt je nach ausgewähltem Thermoplast und der weiteren Zusammensetzung des pulverförmi­ gen Werkstoffs zwischen 230° und 490°C.

Die Kohlebürsten, die gemäß den Ansprüchen 3 und 4 mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 hergestellt sind, zeichnen sich also durch die oben im Zusammenhang mit den Herstellungsverfahren geschilderten Vorteile des geringen Bindemittelgehalts und der erhöhten Standfestigkeit aus.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste aus einem pulverförmigen Werkstoff, im wesentlichen auf der Grund­ lage von Kohlenstoff- und Metallpulver mit einem Thermo­ plast als Bindemittel, wobei der pulverförmige Werkstoff verpreßt - insbesondere auch mit einem Stromableiter - und anschließend wärmebehandelt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines ungelösten pulverförmigen Bindemittels aus feinkörnigem Thermoplastpulver mit einer mittleren Körnung von 5 µm bis 50 µm und mit einer sehr engen Korngrößenverteilung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feinkörniges Thermoplastpulver eines oder meh­ rere aus der Gruppe Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyphenylsulfone, Polyetheretherketone, Polyethylente­ rephathalate, Polyamide, Polyimide, davon abgeleitete Kopolymere oder andere bezüglich der thermischen Eigen­ schaften ähnliche Thermoplaste verwendet wird/werden.

3. Kohlebürste aus einem pulverförmigen Werkstoff im we­ sentlichen auf der Grundlage von Kohlenstoff- und Me­ tallpulvern mit einem Thermoplast als Bindemittel, wobei der pulverförmige Werkstoff verpreßt und anschließend wärmebehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlekörper unter Verwendung eines feinkörnigen thermoplastischen Bindemittels in dem pulverförmigen Werkstoff ohne Einsatz eines Lösungsmittels hergestellt ist, wobei das Bindemittel aus einem Thermoplastpulver mit einer mittleren Körnung von 5 µm bis 50 µm und mit einer sehr engen Korngrößenverteilung besteht.

4. Kohlebürste nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlekörper unter Verwendung eines oder mehrerer Thermoplasts/Thermoplasten aus der Gruppe Polyphenylen­ sulfide, Polysulfone, Polyphenylsulfone, Polyetheret­ herketone, Polyethylenterephathalate, Polyamide, Polyi­ mide, davon abgeleitete Kopolymere oder anderen bezüg­ lich der thermischen Eigenschaften ähnlichen Thermopla­ sten hergestellt ist.