DE19950621A1 - Sliding bearing plate for molding tool parts, especially in vehicle tire molds, comprises multi-layer structure with self-lubricating bearing surface - Google Patents

Sliding bearing plate for molding tool parts, especially in vehicle tire molds, comprises multi-layer structure with self-lubricating bearing surface

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Abstract

A sliding multi-layer bearing comprises a metal plate (1) on the fastening side, a fiber reinforced thermosetting plastic layer (2) bonded to the metal layer with a heat resistant adhesive and a heat resistant self-lubricating layer (3) forming the bearing face.

Description

Die Erfindung betrifft Gleitlager zum Einbau in Formwerkzeugen für Kunststoffe oder Stoffe in plastischem Zustand, insbesondere für Reifenformwerkzeuge für PKW- und LKW-Reifen. Formwerkzeuge für die vorstehend genannten Anwendungszwecke bestehen stets aus mehreren Teilformeh, die zur Gestaltung des Formlings zu einer Gesamtform zusammengefügt werden müssen und zur Entnahme des fertigen Formlings in entsprechendem Maße getrennt und vom Formling wegbewegt werden. Wegen der bei solchen Formwerkzeugen angewendeten hohen Drücke einerseits und der einzuhaltenden Maßgenauigkeit andererseits, werden für die Führung der Teilformen Gleitlager verwendet.The invention relates to plain bearings for installation in molds for plastics or substances in plastic state, especially for tire molds for car and truck tires. Molding tools for the aforementioned purposes consist of several parts that are used to design the Moldings must be put together to form an overall shape and for the removal of the finished molding to the appropriate extent separated and moved away from the molding. Because of the high pressures used on such molds and the dimensional accuracy to be maintained on the other hand, are for the guidance of the sub-forms used plain bearings.

Ein weiterer Aspekt für die Konstruktion und Funktion solcher Formwerkzeuge besteht darin, daß der Formvorgang stets bei relativ hohen Temperaturen in der Größenordnung von mehreren hundert °C durchgeführt wird. Da die Heizelemente in der Regel außen am Formwerkzeug angebracht sind, was bedeutet, daß die Wärmeenergie über die Gleitlager den formbestimmenden Formteilen zugeführt werden, müssen die Gleitlager auch einen möglichst geringen Wärmewiderstand aufweisen. Schließlich ist der Aspekt einer guten Schmierung ein betimmender Faktor für die einwandfreie Funktion der Formwerkzeuge. Grundsätzlich läßt sich diese Funktion mit den verfügbaren Schmiermitteln genügend gut verwirklichen.Another aspect for the construction and function of such Molding tools is that the molding process is always at relatively high temperatures on the order of several hundred ° C is carried out. Because the heating elements usually  are attached to the outside of the mold, which means that the Thermal energy via the plain bearing to determine the shape Molded parts are fed, the plain bearings must also one have the lowest possible thermal resistance. Finally is the aspect of good lubrication is a determining factor for the perfect function of the molds. Basically this function can be done with the available lubricants realizing enough well.

Allerdings spielen zwei Eigenschaften und Notwendigkeiten eine nachteilige Rolle bei den bekannten Schmiersystemen. Zum einen entwickeln die bekannten Schmiermittel zufolge der hohen Betriebstemperatur der Formwerkzeuge Dämpfe, die unter gesundheitlichen Gesichtspunkten schädigende Folgen bei dem Bedienpersonal verursachen können und deren gefahrlose Abfuhr oder Absaugung einen erheblichen Aufwand erfordert. Andernteils verdampfen diese Art von Schmiermitteln, und man muß daher für einen stets geregelten und ausreichenden Nachschub sorgen. Außerdem ist noch eine regelmäßige Wartung erforderlich, da die Rückstände des Verdampfungsvorgangs eine Verunreinigung an kritischen Stellen des Formwerkzeugs verursachen und Rückstände des erschöpften Schmiermittels das Gleitlager selbst belasten.However, two characteristics and necessities play one disadvantageous role in the known lubrication systems. On the one hand develop the well-known lubricants according to the high Operating temperature of the mold vapors, which under adverse health effects in the Can cause operating personnel and their safe removal or suction requires a lot of effort. On the other hand, this type of lubricant evaporates, and one must therefore always be regulated and sufficient Provide supplies. There is also regular maintenance required because the residue of the evaporation process is a Contamination at critical parts of the mold cause and residue of the exhausted lubricant load the plain bearing itself.

Ausgehend von dieser Situation besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gleitlager zum Einbau in Formwerkzeugen für Kunststoffe oder Stoffe in plastischem Zustand, insbesondere für Reifenformwerkzeuge für PKW- und LKW-Reifen zu schaffen, das den oben dargestellten Forderungen und Problemen in weitem Umfang entspricht.Based on this situation, the task of present invention in a plain bearing for installation in Molding tools for plastics or fabrics in plastic  Condition, especially for tire molds for cars and To create truck tires that meet the requirements outlined above and broadly corresponds to problems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gleitlager in an sich bekannter Weise aus einer mehrschichtigen Platte besteht, deren befestigungsseitige Schicht eine Metallplatte ist, auf die eine Schicht aus duroplastischem Kunststoff thermisch stabil aufgeklebt ist, daß in diese Schicht hochfeste Fasern eingebettet sind und zumindest die lagerseitige Oberfläche der Schicht mit einem hitzebeständigen, selbstschmierenden Überzug versehen ist.This object is achieved in that the Plain bearings in a manner known per se from a multilayer plate, the fastening side Layer is a metal plate on which a layer is made thermosetting plastic is stuck on thermally stable, that high-strength fibers are embedded in this layer and at least the bearing surface of the layer with a heat-resistant, self-lubricating coating.

Derartig ausgebildete mehrschichtige Platten lassen sich mit geringen Schichtstärken und ausreichender Standfestigkeit verwirklichen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, gemäß derer die hochfesten Fasern zu Fäden versponnen sind, läßt sich die Stabilität der Kunststoffschicht erheblich steigern.Multi-layer panels designed in this way can be used thin layers and sufficient stability realize. According to a development of the invention, according to of which the high-strength fibers are spun into threads the stability of the plastic layer increases significantly.

Eine weitere Verfestigung läßt sich entsprechend einer Ausbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß die hochfesten, versponnenen Fasern in Form eines Gewebes in die Kunststoffschicht eingelagert sind.A further consolidation can be done according to a Training of the invention achieve that high-strength, spun fibers in the form of a fabric in the Plastic layer are embedded.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die hochfesten Fasern in eine Schicht aus wärmehärtenden Kunstharz eingebettet sind. Dabei können die Fasern, wie schon erwähnt, zu Fäden versponnen sein oder zusätzlich solche Fäden zu Geweben verarbeitet sein.It has proven to be particularly advantageous that the high-strength fibers in a layer of thermosetting synthetic resin are embedded. As already mentioned, the fibers can  be spun into threads or additionally such threads Fabrics are processed.

Unter fertigungstechnischen Aspekten hat es sich gemäß einer weiteren Ausbildung als vorteilhaft erwiesen, wenn der hitzebeständige, selbstschmierende Überzug auf die Schicht aus duroplastischem Kunststoff aufgesprüht und mittels Einbrenntechnik verfestigt ist. Entsprechend einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß der hitzebeständige, selbst­ schmierende Überzug in die lagerseitige Oberfläche der Schicht aus duroplastischem Kunststoff eingelagert ist; dies hat unter dem Aspekt der Standfestigkeit und gleichbleibender Schmiercharakteristik Vorteile.From a manufacturing perspective, it has been according to one further training proved to be advantageous if the heat-resistant, self-lubricating coating on the layer sprayed thermosetting plastic and by means of Stoving technology is solidified. According to another Training is provided that the heat-resistant, itself lubricating coating in the bearing surface of the layer is embedded from thermosetting plastic; this has under the aspect of stability and more consistent Lubrication characteristics advantages.

Fertigungstechnisch einfacher ist, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eine hitzebeständige, selbstschmierende Substanz in die Kunststoffschicht durchgehend eingelagert ist. Bei dieser Ausgestaltung wird zumindest ein Fertigungsschritt gespart, wenn auch der Materialbedarf bezüglich der selbstschmierenden Substanz wesentlich größer ist. Ebenso muß eine möglicherweise geringere Festigkeit der Gleitschicht hingenommen werden. Diese Aspekte wird der Fachmann bei der Wahl für den jeweiligen Anwendungszweck berücksichtigen.Manufacturing is easier if according to another Embodiment of the invention a heat-resistant, self-lubricating substance in the plastic layer is continuously stored. With this configuration saved at least one manufacturing step, even if the Material requirements regarding the self-lubricating substance is much larger. Likewise, one may have to lower strength of the sliding layer can be accepted. Those skilled in the art will choose these aspects for the consider the respective application.

Der Vollständigkeit halber ist für die konstruktive Ausbildung des Gleitlagers vorgesehen, daß die mehrschichtige Platte aus mehreren, räumlich zueinander angeordneten Teilebenen besteht; das bedeutet, daß die Lagerfläche nicht nur zweidimensional ausgebildet sein muß. Die räumliche Form kann dabei auch durch eine kontinuierlich verformte Platte erhalten werden.For the sake of completeness it is for constructive training the slide bearing provided that the multilayer plate  there are several, spatially arranged sub-levels; this means that the storage area is not just two-dimensional must be trained. The spatial shape can also by a continuously deformed plate can be obtained.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert.The invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 3.

Fig. 1 zeigt den ausschnittsweise prinzipiellen Aufbau einer mehrschichtigen Platte des Gleitlagers in ebener, d. h. zweidimensionaler Form. Fig. 1 shows a section of the basic structure of a multilayer plate of the plain bearing in a flat, ie two-dimensional form.

Mit 1 ist die als Träger- und Befestigungselement dienende Metallplatte bezeichnet. Auf dieser Metallplatte ist die aus duroplastischem Kunststoff bestehende Gleitschicht 2 befestigt. Die lagerseitige Oberfläche der Gleitschicht 2 ist mit einem hitzebeständigen, selbstschmierenden Überzug 3 versehen. Üblicherweise werden solche Gleitlagerplatten mit hier nicht dargestellten Schrauben, die in der Metallplatte verankert sind, am Formwerkzeug angebracht. Für die Verbindung der aus duroplastischem Kunststoff mit den eingelagerten Fasern, Fäden oder Gewebe bestehenden Gleitschicht 2 sind gemäß der Erfindung zwei Wege vorgegeben. Im ersten Fall wird die vorgefertigte, die Gleitschicht bildende Platte aus duroplastischem Kunststoff auf der Metallplatte mit einem thermisch stabilen Kleber befestigt. Ein anderer Weg besteht darin, den duroplastischen Kunststoff, z. B. ein wärmehärtendes Kunstharz, d. h. Phenol, Epoxyd, Polyimid sowie Mischungen aus diesen Bestandteilen o. ä., in noch nicht ausgehärtetem Zustand auf die Metallplatte ohne zusätzlichen Kleber aufzupressen.The metal plate serving as support and fastening element is designated by 1 . The sliding layer 2 consisting of thermosetting plastic is attached to this metal plate. The bearing surface of the sliding layer 2 is provided with a heat-resistant, self-lubricating coating 3 . Such plain bearing plates are usually attached to the mold with screws, not shown here, which are anchored in the metal plate. For the connection of the sliding layer 2 consisting of thermosetting plastic with the embedded fibers, threads or fabrics, two ways are specified according to the invention. In the first case, the prefabricated, thermoplastic plastic plate that forms the sliding layer is attached to the metal plate with a thermally stable adhesive. Another way is to use the thermosetting plastic, e.g. B. a thermosetting synthetic resin, ie phenol, epoxy, polyimide and mixtures of these components or the like, in a not yet cured state to be pressed onto the metal plate without additional adhesive.

In diese Schicht aus duroplastischem Kunststoff sind zur Stabilisierung und Erhöhung der Standfestigkeit des Gleitlagers hochfeste Fasern eingebettet. Solche hochfesten Fasern sind z. B. die bekannten Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder Glasfasern. Je nach Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, die Fasern miteinander zu verspinnen und als Fäden oder in der Form eines aus solchen Fäden bestehenden Gewebes in die Kunststoffschicht einzubetten. Es sei darauf hingewiesen, daß auch aus den genannten Materialien bestehende Gemische von Fasern, Fäden oder Geweben einsetzbar sind. Die lagerseitige Oberfläche einer so ausgebildeten Gleitschicht wird nunmehr mit einem Schmiermittel versehen. Dabei handelt es sich, wie schon beschrieben und in Übereinstimmung mit der Erfindung, um einen selbstschmierenden Überzug, der, wie ebenfalls erwähnt, hitzebeständig sein und Langzeiteigenschaft haben muß. Erfindungsgemäß sind für die Herstellung dieses Überzuges zwei Lösungen möglich.In this layer of thermosetting plastic are Stabilizing and increasing the stability of the Plain bearing embedded high-strength fibers. Such high strength Fibers are e.g. B. the known carbon fibers, aramid fibers or glass fibers. Depending on the application, it can be advantageous be to spin the fibers together and as threads or in the form of a fabric consisting of such threads in the Embed plastic layer. It should be noted that also mixtures of the materials mentioned Fibers, threads or fabrics can be used. The stock side Surface of such a sliding layer is now provided with a lubricant. This is how already described and in accordance with the invention in order a self-lubricating cover which, as also mentioned, must be heat-resistant and have long-term properties. According to the invention there are two for the production of this coating Solutions possible.

Im ersten Fall wird dieser Überzug z. B. pur, in Form eines lösungsmittelfreien Gemisches oder in einem entsprechenden Lösungsmittel auf die Gleitschicht aufgesprüht und anschließend gehärtet und ggfs. gepreßt; im zweiten Fall kann dieser selbstschmierende Überzug durch geeignete Fertigungsverfahren in die Oberfläche der Gleitschicht eingelagert werden. Als Materialien für solche selbstschmierenden Überzüge kommen z. B. MoS 2 (Molybdänsulfit) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) in Betracht.In the first case, this coating is e.g. B. pure, in the form of a solvent-free mixture or in a corresponding Solvent sprayed onto the sliding layer and then hardened and, if necessary, pressed; in the second case  this self-lubricating coating by suitable Manufacturing process in the surface of the sliding layer be stored. As materials for such self-lubricating coatings come e.g. B. MoS 2 (molybdenum sulfite) or PTFE (polytetrafluoroethylene).

Eingangs wurde bereits auf das Erfordernis des möglichst geringen Wärmewiderstandes des Gleitlagers hingewiesen. Unter diesem Erfordernis ist es unter Benutzung des erfindungsgemäßen Aufbaues des Gleitlagers möglich, die Kunststoffschicht, einschließlich des selbstschmierenden Überzuges, auf eine Stärke von deutlich unter einem Millimeter, d. h. auf etwa acht Zehntel Millimeter (8/10 mm) zu begrenzen. Je nach Einsatzfall des Formwerkzeuges werden Betriebstemperaturen zwischen etwa 180°C (Reifenherstellung) und 400°C (Kunststoffspritzwerkzeuge) erreicht. Bei den letztgenannten Formwerkzeugen, also Kunststoffspritzwerkzeugen, ist der Aspekt der nicht notwendigen Wartung und Schmierung wegen der komplizierten Formen und des zeitraubenden Auseinander- und Zusammenbaues besonders zu beachten. Außerdem entfallen die nicht unerheblichen Kosten des bisher verwendeten Schmiermittels.At the outset, the requirement of the low thermal resistance of the plain bearing. Under this requirement it is using the inventive construction of the plain bearing possible Plastic layer, including the self-lubricating one Coating, to a thickness of well below one Millimeters, d. H. to about eight tenths of a millimeter (8/10 mm) limit. Depending on the application of the mold Operating temperatures between around 180 ° C (tire manufacture) and 400 ° C (plastic injection molds) reached. Both last-mentioned molds, that is Plastic injection molding is not the aspect of the necessary maintenance and lubrication because of the complicated Shapes and the time-consuming disassembly and assembly Of particular note. In addition, they do not disappear insignificant cost of the lubricant previously used.

In Fig. 2 ist eine Gleitlagerform nach Art einer Zylinderoberfläche mit der entsprechend gebogenen Metallplatte 1a, der Gleitschicht 2a und dem selbstschmierenden Überzug 3a gezeigt. Außerdem zeigt Fig. 2, daß die Gleitschicht 2a und der Überzug 3a keine einheitliche, d. h. zusammenhängende Fläche bilden, sondern in Teilflächen 41 und 42 aufgeteilt sind. Natürlich sind auch andere Formen, wie z. B. eine Kegelmantelfläche gebräuchlich.In Fig. 2 the sliding layer 2 a and the self-lubricating coating 3 a is a plain bearing shape like a cylinder surface with the correspondingly curved metal plate 1a is shown. Fig. 2 also shows that the sliding layer 2 a and the coating 3 a do not form a uniform, ie coherent surface, but are divided into sub-areas 41 and 42 . Of course, other forms, such as. B. a conical surface is common.

Fig. 3 zeigt wiederum zwei Teilflächen 51 und 52, die eben ausgestaltet und auf der entsprechend ausgebildeten Metallplatte 1b in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Fig. 3 again shows two partial surfaces 51 and 52 , which are flat and arranged on the correspondingly formed metal plate 1 b at an angle to each other.

Claims (10)

1. Gleitlager zum Einbau in Formwerkzeugen für Kunststoffe oder Stoffe in plastischem Zustand, insbesondere für Reifenformwerkzeuge für PKW- und LKW-Reifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager in an sich bekannter Weise aus einer mehrschichtigen Platte besteht, deren befestigungsseitige Schicht eine Metallplatte (1) ist, auf die eine Schicht (2) aus duroplastischem Kunststoff thermisch stabil aufgeklebt ist, daß in diese Schicht hochfeste Fasern eingebettet sind und zumindest die lagerseitige Oberfläche der Schicht mit einem hitzebeständigen, selbstschmierenden Überzug (3) versehen ist.1. plain bearing for installation in molds for plastics or materials in a plastic state, in particular for tire molds for car and truck tires, characterized in that the plain bearing consists in a manner known per se from a multilayer plate, the fastening-side layer of a metal plate ( 1 ), on which a layer ( 2 ) of thermosetting plastic is glued in a thermally stable manner, that high-strength fibers are embedded in this layer and at least the bearing surface of the layer is provided with a heat-resistant, self-lubricating coating ( 3 ). 2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus duroplastischem Kunststoff aufgepreßt ist.2. plain bearing according to claim 1, characterized in that pressed on the layer of thermosetting plastic is. 3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfesten Fasern zu Fäden versponnen sind.3. plain bearing according to claim 1, characterized in that the high-strength fibers are spun into threads. 4. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfesten, versponnenen Fasern in Form eines Gewebes in die Schicht eingelagert sind.4. plain bearing according to claim 2, characterized in that the high-strength, spun fibers in the form of a fabric are embedded in the layer. 5. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfesten Fasern in eine Schicht aus wärmehärtendem Kunstharz (Phenol, Epoxyd, Polyimid o. ä.) eingebettet sind.5. plain bearing according to claim 1, characterized in that  the high-strength fibers in a layer of thermosetting Resin (phenol, epoxy, polyimide or similar) embedded are. 6. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfesten Fasern aus Kohlenstoff, Aramid oder Glasfasern sowie aus der Kombination solcher Fasern bestehen.6. plain bearing according to claim 1, characterized in that the high-strength fibers made of carbon, aramid or Glass fibers and the combination of such fibers consist. 7. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige, selbstschmierende Überzug auf die Schicht aus duro­ plastischem Kunststoff aufgesprüht und mittels Einbrenntechnik verfestigt ist.7. plain bearing according to one of claims 1 to 5, characterized characterized that the heat-resistant, self-lubricating coating on the layer made of duro sprayed plastic and by means of Stoving technology is solidified. 8. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige, selbstschmierende Überzug in die lagerseitige Oberfläche der Schicht aus duroplastischem Kunststoff eingelagert ist.8. plain bearing according to one of claims 1 to 5, characterized characterized that the heat-resistant, self-lubricating coating in the bearing surface the layer made of thermosetting plastic is. 9. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine hitzebeständige, selbstschmierende Substanz in die Kunststoffschicht durchgehend eingelagert ist. 9. plain bearing according to one of claims 1 to 5, characterized characterized that a heat-resistant, self-lubricating substance in the plastic layer is continuously stored.   10. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige Platte aus mehreren, räumlich zueinander angeordneten Teilebenen besteht.10. plain bearing according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the multilayer plate several sub-levels arranged spatially to one another consists.
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