DE2000885B2

DE2000885B2 - Formmassen für bei hoher Temperatur abriebbeständige Erzeugnisse

Info

Publication number: DE2000885B2
Application number: DE19702000885
Authority: DE
Inventors: Serge Bron Laurent; Maurice Lyon Mallet
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1969-01-10
Filing date: 1970-01-09
Publication date: 1974-11-28
Also published as: NL7000014A; LU60162A1; AT311049B; DE2000885A1; SU484695A3; DE2000885C3; CH507334A; BE744274A; SE413321B; FR2029114A5; GB1263234A; JPS4816985B1; SE425401B; NL139808B

Description

CO

Ν—Α—Ν

CO

IO

in der D einen zweiwertigen Rest, der eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthält, und A einen zweiwertigen Rest, der zu- *° mindest 2 Kohlenstoffatome enthält, bedeuten, und eines biprimären Diamins der allgemeinen Formel

H,N — B-NH₂

in der B einen zweiwertigen Rest mit nicht mehr als 30 Kohlenstoffatomen bedeutet, auf eine Temperatur zwischen 100 und 25O°C während einer Zeitspanne von einigen Minuten bis zu einigen Stunden hergestellt worden ist ur \

b) 5 bis 95% hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe der üblichen Reibuügsma'erialien, Gleitmaterialien, elektrisch leiteiKlen Materialien und ^3S abrasiven Materialien ausgewählt ist.

2. Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prepolymere das Reaktionsprodukt von N,N'-4,4'-Diphenylmethan-bismaleinimid und 4,4'-Diaminodiphenylmethan in einem Gewichtsverhältnis von Imid zu Diamin zwischen 1,3 und 5 ist.

Im allgemeinen werden diese Materialien aus Zusammensetzungen hergestellt, die ein Bindemittel und ein Fallmaterial enthalten, das dazu bestimmt ist ihnen gewisse besondere Eigenschaften zu verleihen, wie beispielsweise abrasive Eigenschaften, einen erhöhten oder dagegen sehr geringen Reibungskoeffizienten oder elektrische Leitfähigkeit Andere Zusatzstoffe können ebenfalls in diesen Zusammensetzungen vorbanden sein, die dazu dienen können, die mechanischen Eigenschaften oder die Wärmestabilität zu verbessern, die Dichte zu erhöben oder auch die Menge an verwendetem Bindtmittel herabzusetzen.

Die erfindungsgemäßen Forramassen besteben aus

a) 5 bis 95% eines Bindemittels, das aus einem Prepolymeren besteht, das durch Erhitzen eines N.N'-Bis-iniids einer ungesättigten Dicarbonsäure der allgemeinen Formel

CO

Die Erfindung betrifft Formmassen, die zur Herstellung von Erzeugnissen dienen, die bei hoher Temperatur gegen Abrieb beständig sind. jo

In zahlreichen Industrien werden Gegenstände verwendet, die gleichzeitig einem Abrieb und Erhitzungen, die manchmal beträchtlich sind, ausgesetzt sind.

So sind es in der Kraftfahrzeugindustrie die Bremsoder Kupplungsbeläge, die beträchtlichen Reibungskräften ausgesetzt sind und demzufolge Temperaturen, die oberflächlich mehrere hundert Grad erreichen können.

Diese schweren Arbeitsbedingungen finden sich auch bei Schleifwerkzeugen, wie beispielsweise Schleifscheiben zum Polieren oder Abgraten.

Die Bürsten von Generatoren oder Elektromotoren und die Lager von Antrieben müssen ebenfalls gleichzeitig Reibung und Erhitzung aushalten.

Die Materialien, aus denen diese Gegenstände bestehen, sollen daher unter anderen Eigenschaften eine große Verschleißbeständigkeit und eine erhöhte Wärmestabilität besitzen.

CO
\

Ν—Α —Ν

CO

in der D einen zweiwertigen Rest, der eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthält, und A einen zweiwertigen Rest mit zumindest 2 Kohlenstoffatomen bedeutet, und eines biprirnären Diamins der allgemeinen Formel

H₂N-B- NH₂

in der B einen zweiwertigen Rest mit nicht mehr als 30 Kohlenstoffatomen darstellt, auf eine Temperatur zwischen 100 und 250° C Tür eine Zeitspanne von einigen Minuten bis zu einigen Stunden hergestellt worden ist und
b) 5 bis 95% hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe der üblichen abrasiven Materialien, der Reibungsmatcrialien. der Gleitmaterialien und der elektrisch leitenden Materialien ausgewählt ist.

Unter einem abrasiven Material ist ein Füllstoff zu verstehen, der dazu bestimmt ist, gewissen Zusammensetzungen die Eigenschaft zu verleihen, ein anderes Material zu schneiden, zu polieren oder abzureiben, um dessen Form, Abmessungen oder Oberflächenzustand zu verändern.

Unter einem Reibungsmaterial versteht man einen Füllstoff, der dazu bestimmt ist, gewissen Zusammensetzungen einen erhöhten Reibungskoeffizienten zu verleihen, wenn diese gegen einen Gegenstand gedrückt werden, ohne jedoch auf diesen letzteren eine merkliche Schneid- oder Verschleißwirkung auszuüben.

Unter einem Gleitmaterial ist ein Füllstoff zu verstehen, der dazu bestimmt ist, gewissen Zusammensetzungen einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten zu verleihen, wenn diese gegen einen Gegenstand gedrückt werden.

In den Formeln I und II können die Symbole A und B gleich oder voneinander verschieden sein und einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit weniger als 13 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylenrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring, einen heterocyclischen Rest, der zumindest eines der Atome 0, N und S enthält, oder einen monocyclischen oder polycyclischen aromatischen Rest bedeuten. Diese verschiedenen Reste können außerdem Substituenten

tragen, die keur Nebenreaktionen unter den Arbeitsbedingungen ergeben. Die Symbole A und B können lucn mehrere benssoliscbe oder Acyclische Reste umfassen, die direkt oder durch ein Atom oder eine Kweiwertige Gruppe, wie beispielsweise Sauerstoff- oder Schwefelatome, Alkylengruppen mit I bis 3 Kohlenstoffatomen oder Gruppen

- NR₄-, - P(O)R₃- - N = N -,
-N = N- — CO- O - - SiR₃R,-

IO

—CONH- —NY—CO-X—CO—NY-— O — CO-X — CO- O—,

— CH-

CO

Als Beispiele für verwendbare Diamine (U) kann man die folgenden nennen:

^'-Diaminodicyclohexylroethan,

l^Dtamwocyclobexan,

2,6-Diaminopyridin,

m-Pbenylendiamin,

p-Phenylendiamra,

4,4'-piaminodipbenylrnethan,

2^-Bis-(4-anunophenyl)-propan,

Benzidin,

4,4'-Diaminodipbenyläther,

4,4'-Diaminodiphenylsulfid,

4,4'-Diaminodiphenylsulfon,

Bis-(4-aminopheny1)-diphenylsilan, Bis-(4-aminophenyl)-methylphosphinoxyd, Bis-(3-aininopbenyl)-methylphosphinoxyd, Bis-(4-aminophenyl)-phenylainra,

1,5-Diaminonaphthalin,

m-Xylylendiamin,

p-Xylylendiamin,

1,1 -Bis-{p-aininophenvl)-phthalan und

Hexamethylendiamin.

Die Mengen an Ν,Ν'-Bis-imid und Diamin werden so gewählt, daß das Verhältnis

verbunden sind, in denen R₃, R₄ und Y jeweils einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring oder einen benzolischen oder polycyclisthen aromatischen Rest bedeuten und X einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit weniger als 13 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylenrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring oder einen mono- oder polyc/clischen Arylenrest darstellt.

Der Rest D leitet sich von einem äthylenischen Anhydrid der allgemeinen Formel

35

45

ab, das beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Tttrahydrophthalsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid sowie Produkte der Diels-Alder-Reaktion zwischen einem Cyclodien und einem dieser Anhydride sein kann.

Unter den verwendbaren Ν,Ν'-lBis-imiden (I) kann man die folgenden nennen:

Ν,Ν'-Äthylen-bis-maleinimid,

Ν,Ν'-Hexamethylen-bis-maleinimid,

N,N'-m-Phenylen-bis-maleini]mid,

N.N'-p-Phenylen-bis-maleinimid, N.N'^^'-Diphenylmethan-bin-maleinimid,

N.N'^'-Diphenyläther-bis-maleinimid,

N.N'^'-Diphenylsulfon-bis-maleinimid,

N.N'^C-Dicyclohexylmethan-bis-maleinimid,

N.N'-a.n'^^'-Dimethylencyclohexan- 6j

bis-malein'mid,

N₁N '-m-Xylylen-bis-maleinimid,
N.N'^^'-DiJhenylcyclohexan-bis-maleinimid.

Anzahl von Mol Ν,Ν'-Bis-imid (I)
Anzahl von Mol Diamin (II)

(Hl)

zwischen 1,2 und 50 liegt.

Vorzugsweise verwendet man bei der Erfindung das Reaktionsprodukt von N,N'-4,4'-Diphenylmethan-bismaleinimid mit 4,4'-Diaminodiphenylmethan in einem Verhältnis von Imid zu Diamin zwischen 1,3 und 5.

Die Herstellung dieser Prepolymeren kann in Masse oder in Lösung in Anwesenheit oder in Abwesenheit des Füllstoffs vorgenommen werden. Gegebenenfalls verwendet man als Lösungsmittel ein inertes polares Verdünnungsmittel, ivie beispielsweise Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon-(2) und Dimethylacetamid.

Die erfindungsgemäßen Formmassen enthalten 5 bis 95% hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe gewählt ist. die aus abrasiven Materialien, Reibungsmaterialien. Gleitmaterialien und elektrisch leitenden Materialien besteht.

Die abrasiven Materialien liegen im allgemeinen in Form vor. Körnern vor, deren Härte zwischen 1 und 10 Einheiten der Mohs-Härteskala beträgt und deren Größe zwischen 0,05 und 5 mm liegt. Als Beispiele für solche Materialien kann man Aluminiumoxid, Silicium- oder Borcarbid, Korund, Granat, Schmirgel und Diamant nennen. Diese Materialien werden im allgemeinen mit anderen hitzebe?tändigen Füllstoffen, wie beispielsweise Kryolith, Flußspat. Eisenpyrite, Lithopone, Magnesiumoxyd und Kieselsäure gemischt. Wenn die Zusammensetzung gleichzeitig ein abrasives Material und einen oder mehrere andere Füllstoffe enthält, so variiert der Mengenanteil dieser letzteren in dem Gemisch von Füllstoffen im allgemeinen zwischen 15 und 50%.

Die Re^;bungsmaterialien liegen im allgemeinen in Form von Fasern oder Teilchen vor. Als Beispiele Tür faserige Materialien kann man die mineralischen Fasern (Asbestfasern, Stahlwolle, Bronzewolle, Glaswolle oder Calciumsilicatwolle) oder auch Fasern, die aus organischen Polymeren stammen, nennen. Als

Beispiele für teilcheniormige Materialien kann man Bariumsulfat, Korkpulver, Kieselsäure, Glimmer. Metallteilchen, Bleiglätte, Ton, Calcium- und Zinkoxyd, Baryt, Kieselgur, Zinkpulver, Alundum und Eisenoxyd nennen.

Das am häufigsten verwendete Gleitmaterial ist Molybdändisulfid. und dieses eignet sich besonders in den erfindungsgemäßen Formmassen. Man kann auch Bleisulfid, entflockten Graphit und Bornitrid verwenden.

Die elektrisch leitenden Materialien sind zahlreich. Man kann insbesondere verschiedenste Rußsorten oder Metalle (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel. Silber, Blei. Chrom. Titan, Wolfram, Aluminium, Platin und Raney-Metalle) oder Metallegierungen (z. B. Nickel-Aluminium) oder auch Verbindungen dieser Metalle mit Metalloiden (z. B. Halogenide, Chalkogenide, Nitride und Carbide) verwenden.

Die durchschnittlichen Abmessungen der verschiedenen teilchenförmigen FUHstoffmaterialien, die in den erfindungsgemäßen Formmassen verwendbar sind, variieren im allgemeinen zwischen 0,001 und 5 mm und vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,5 mm.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So ist es möglich, die Füllstoffe und das Prepolymere zu mischen. Man kann auch die Füllstoffe mit den beiden Ausgangsreagenzien (I mid und Diamin) mischen und die Reaktion des Imids mit dem Diamin bis zur Erzielung des Prepolymeren vornehmen. Ferner kann das Bindemittel in Form eines Pulvers oder in Lösung vorliegen.

Das Gemisch von Füllstoffen und Verdünnungsmittel, das in einer üblichen Misch- oder Knetvorrichtung hergestellt werden kann, liegt daher entweder in trockenem Zustand oder in Form einer Dispersion der Füllstoffe in der Harzlösung vor.

In beiden Fällen ist es möglich, das Gemisch durch Formung unter Druck zu formen. Im Verlaufe dieses Arbeitsgangs, der im allgemeinen unter Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 200 bis 35O°C vorgenommen wird, wird das Prepolymere vollständig gehärtet.

Die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich insbesondere zur Herstellung von Gegenständen, die dazu bestimmt sind, gleichzeitig Wärme- und Reibungseinwirkungen aushalten zu können. Sie können so zur Herstellung von Brems- oder Kupplungsbelägen, Lagern von Antrieben und Bürsten für Generatoren oder Elektromotoren dienen. Nach vollständiger Härtung des Polymeren erhält man Gegenstände, die eine große Beständigkeit gegen Verschleiß und erhöhte Wärmestabilität, verbunden mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, besitzen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. In diesen Beispielen ist das verwendete Prepolymere durch Umsetzung von N,N' - 4,4' - Diphenylmethan - bis - maleinimid (I) mit Bis-(4-aminophenyl)-methaii (II) in einem Verhältnis von I: II von 2 erhalten. Die Reaktion wird bei 160⁰C während 19 Minuten vorgenommen.

Das erhaltene Prepolymere wird anschließend gepulvert.

Beispiel 1 Das zu formende Gemisch enthält

7 kg Korund Nr. 24,

900, 1200 oder 1500 g des oben beschriebenen

Prepolymeren,

die Tür 10 kg erforderliche restliche Menge an Eisenpyrit und Lithopone in gleichen Mengen.

Die verschiedenen Bestandteile werden gemischt, und es werden durch Formung (1 Stunde bei 250⁰C unter 200 bar) Stäbe von 125 χ 12 χ 5 mm hergestellt. Diese Stäbe werden anschließend einer Wärmebehandlung an der Luft (24 Stunden bei 250^cC) unterzogen.

Die Biegefestigkeit bis zum Bruch (Spannweite 100 mm), gemessen bei 25°C, ist die folgende: bei 9% Prepolymerem (900 g):

800—850 kg/cm², bei 12% Prepolymerem (1200 g):

850 -900 kg/cm²,

bei 15% Prepolymerem (1500 g): 900—1000 kg/cm².

Vergleichsweise hat ein Stab, der wie oben angegeben, jedoch ausgehend von einem Gemisch hergestellt

ίο ist. das 1500 g Novolak-Harz (aus der Kondensation von Phenol und Formaldehyd in Anwesenheit eines sauren Katalysators stammendes Harz) statt des erfindungsgemäßen Prepolymeren enthält, eine Biegefestigkeit bis zum Bruch von 750 bis 800 kg/cm² bei

IS 25° C

Bei gleichem Prozentsatz an Bindemittel haben die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen daher eine Biegefestigkeit bis zum Brucb, die höher als diejenigen von Zusammensetzungen rait phenolischem Binde mittel ist.

Beispiel 2

Man formt unter den gleichen Bedingungen wie irr Beispiel 1 (250° C, 200 bar, 1 Stunde) Stäbe vor 7Ox 12x5 mm aus einem Gemisch von Prepoly merem und feinstzerkleineriem Graphit (1 bis 11 μ).

Die Biegefestigkeit dieser Stäbe bis zum Brucl· (Spannweite 50 mm) beträgt bei 25° C:

bei 10% Graphit in dem Gemisch: 1250 kg/cm²

** bei 15% Graphit in dem Gemisch: 950 kg/cm²

bei 70% Graphit in dem Gemisch: 800 kg/cm²

Nach 1000 Stunden bei 250⁰C beträgt die Biege festigkeit bis zum Bruch, gemessen bei 25° C. bei 70°/ Graphit 450 kg/cm².

Beispiel 3

Man arbeitet wie im Beispiel 2, wobei man al· Füllstoff Molybdänsulfid verwendet, jo Die Biegefestigkeit bis zum Bruch von Stäben voi 75 χ 12 χ 5 mm beträgt bei 25°C:

bei 15% Molybdänsulfid \ _ocn „__ . . , bei 50% Molybdänsulfid J ⁸⁵0-*» kg/cm².

Nach 1000 Stunden bei 250⁰C beträgt diese Biege festigkeit bei 25° C in beiden Fällen 450 bis 500 kg/cm²

Beispiel 4 Man arbeitet wie im Beispiel 2, wobei man al

«o Füllstoff Glasfasern (mittlere Länge der Fasern 3 mn in einer Menge von 50% in dem Gemisch verwende

Die Biegefestigkeit bis zum Bruch von Stäben vo 70 χ 12 χ 5 mm, die aus diesem Gemisch geformt sin« beträgt:

bei 25° C 2500 kg/cm²,

nach 1000 Stunden bei 250° C (gemessen bei 25° C

1250 kg/cm².

7 8

Beispiel 5 Die lineare Gleitgeschwindigkeit beträgt 7,5 m/sec

und der Druck 40 bar.

Man stellt wie im Beispiel 2 Stäbe von 70 χ 12x5 mm a) Der erste Versuch ist eine Messung des Reibungsaus einem Gemisch her. das 30% Prepolymers und koeffizienten als Funktion der Temperatur.
70% Asbestfaser enthält. 5 Man stellt die folgenden Ergebnisse fest:
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch betrügt:

bei 2VC 1000 kc cm^{2 he}' ¹⁵⁵°^ beträgt der Reibungskoeffizient 0,1,

nach'l 000 Stunden bei 250 C (gemessen bei 25 C) ^bd \⁷£ £ ^™& J^er Reibungskoeffizient 0,09,

₄«n hi« snn Vaicm¹ ^{bei 20}° ^{c betra}St der Reibungskoeffizient 0,075.

^8/ ίο bei 225° C beträgt der Reibungskoeffizient 0,075,

B c i s ρ i e 1 6 ^{bei 250}°^c beträgt der Reibungskoeffizient 0,08.

Man stellt wie im Beispiel 2 Stäbe von 70 χ 12 χ 5 mm Diese Ergebnisse zeigen die große Stabilität de!

aus einem Gemisch her, das 50% Prepolymeres und Reibungskoeffizienten bis zu 250⁰C.

50% Kupferpulver (mittlerer Durchmesser der Teil- i₅ Der zweite Versuch ist eine Messung des Verschlei-

chen 50 μ) enthält. ßes des Reibstücks beim BremsstoB.

Die Biegefestigkeit bis zum Bruch dieser Stäbe Hierzu dreht man den Prüfkörper mit 7,5 m/sec

beträgt bei 25° C 800 bis 1000 kg/cm². stellt dann den Motor ab und bringt die Last plötzlich

_R . I₇ ^auf· Der Arbeitsgang wird hundertmal wiederholt.

^a ^e ' ^{s p} ' ^e ' ' ίο Der geometrische Verschleiß (Änderung der Dicke

Ein Geimisch aus 30 g des oben beschriebenen Pre- des Reibstücks zwischen dem Beginn und Ende des

polymeren und 70 g Asbestfasern wird bei 250" C unter Versuchs) hat einen durchschnittlichen Wert vor

150 bar während einer Stunde geformt und nach Ab- 0.03 mm.

kühlen 24 Stunden bei 250"C erhitzt. Der Gewichtsverlust eines Reibstücks (Mittel vor

Der erhaltene Stab wird zu Parallelepipeden mit Ab- 25 sechs Prüfkörpern) beträgt 1.33 mg. was einem Verlusl

messungen von 10 χ 10 χ 6 mm geschnitten. unter 0.1 % entspricht.

Man mißt den Reibungskoeffizienten von sechs

dieser Parallelepipeden, deren durchschnittliches Beispiel 8
Stückgewicht 1,397 g beträgt.

Die verwendete Vorrichtung ist in F i g. 1 gezeigt, jo Man stellt wie im Beispiel 7 Plättchen vor

Die Welle 1 wird von einem nicht dargestellten 10 χ 10 χ 7 mm aus einem Gemisch her, das 12,3 §

Motor gedreht. Diese Welle wird von zwei Kugel- des oben beschriebenen Prepolymeren und 87,7 g

lagern 2 getragen. eines Gemisches von Füllstoffen enthält, das Asbesl

Die beiden Probenhalter 3 sind mit Platten 4 ver- (55 Gewichtsprozent), Kupfer (10 Gewichtsprozent)

bunden. die auf der Welle 1 aufgekeilt sind und auf 33 Graphit (5 Gewichtsprozent), Antimonsulfid (3 Ge-

dieser Welle verschiebbar sind. Auf jedem Proben- wichtsprozent) und als Rest Metalloxyde von Barium

halter sind drei zu prüfende Reibstücke befestigt und Eisen enthält.

(die drei Reibstücke sind in gleichem Abstand unter- Das durchschnittliche Gewicht der serhs Plättchen

einander angeordnet und auf dem Umfang der beträgt 1,988 g.

Scheibe verteilt). 40 Die verwendete Vorrichtung ist die im Beispiel"

Die Scheibe 5 trägt zu beiden Seiten zwei Reib- genannte.

spuren 6 aus Gußeisen. Die von einem Nadellager 7 .

getragene Scheibe 5 besitzt die Tendenz, sich unter ^a> Messung des Reibungskoeffizienten

der Wirkung des Reibungsmoments zu drehen. Sie Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:

wird gegen eine Drehung durch einen Draht festge- 45 Geschwindigkeit R m/~r

halten, der mit einem nicht dargestellten elastischen Geschwindigkeit ,^

System verbunden ist, das die Messung des Reibungs- -r»_m„„/ » ,[·

moments ermöglicht. Die Last wird mittels einer Temperatur evolut.v

Feder 8 aufgebracht, die durch eine Schraube 9 zu- In der nachfolgenden Tabelle ist die Änderung de; sammengepreßt wird. 50 Reibungskoeffizienten und der Temperatur als Funk-Für die Versuche haben die Reibspuren aus Guß- tion der Versuchsdauer angegeben. Die Temperatui eisen einen Durchmesser von 150 mm. Die zu prüfen- wird im Inneren der Reibspuren 6 aus Gußeisen 1 mm den Proben weisen eine Reibungsfläche von 1 cm² auf. von der Kontaktfläche Reibspur/Reibstück gemessen

	30 see	I min	2 min	3 min	4 min	Nach S min	6 min	7 min	8 min	9 min	10 min
Reibungskoeffizient ErreichteTemperatur, ⁰C	0,33 150	0,38 250	0,30 400	0,42 490	0.38 550	0,38 590	0,32 650	0,36 690	0,40 730	0,32 720	030 700

Diese Ergebnisse zeigen die große Stabilität des Reibungskoeffizienten über einen großen Temperaturbereich. Es sei bemerkt, daß ein Reibungskoeffizient von 0,30 den üblicherweise angestrebten Wert darstellt (vgl. P e r r ο t, Le freinage des vehicules automobiles sur route, Editions Eyrolles, 1956, S. 237).

b) Bestimmung des Verschleißes
als Funktion der Temperatur

Unter Verwendung der im Beispiel 7 genannter Vorrichtung führt man neue Versuche durch, um dei Verschleißverlauf als Funktion der Temperatur η

409 548/35

verfolgen. Diese Versuche werden so durchgeführt, daß Temperaturen von 350 bis 450 und 55O°C ohne Berücksichtigung der Zeit erreicht werden.

Der Druck beträgt 16 bar und die Geschwindigkeit 8 m/sec. Die Temperatur wird wie unter a) angegeben gemessen.

Ir. der nachfolgenden Tabelle sind angegeben:

der gewichtsmäßige Verschleiß eines Prüfkörpers (Mittel von sechs Prüfkörpern): Das Anfangsgewicht eines Prüfkörpers beträgt 1,988 g; der geometrische Verschleiß eines Prüfkörpers (Mittel von sechs Prüfkörpern): Die Anfangsdicke eines Prüfkörpers beträgt 7 mm; die zur Erreichung der gewählten Temperatur erforderliche Zeitspanne.

	35O⁰C	Temperatur	550° C
		45O°C
Gewichtsmäßiger	0,018		0,105
Verschleiß (g)		0,044
Geometrischer Ver	0,04		0,18
schleiß (mm)	1 min	0,08	3 min
	30 see	2 min	15 see
	50 see

Beispiel 9

Man wiederholt den Versuch von Beispiel 8, wobei man die Prüfbedingungen der Messung des Reibungskoeffizienten modifiziert.

Versuch a)

Druck 32 bar

Geschwiildigkeit 8 m/sec

Versuch b)

Druck 16 bar

Geschwindigkeit 16 m/sec

In der nachfolgenden Tabelle ist die Änderung des Reibungskoeffizienten und der Temperatur als Funktion der Versuchsdauer angegeben.

Der Versuch a) wurde nach 3 Minuten abgebrochen.

Der Versuch b) wurde nach 5 Minuten abgebrochen.

	Versuch a	Tem peratur	Versuch b	Tem peratur
	Reibungs koeffizient	Γ Q	Reibungs koeffizient	<°C)
		240		200
Nach 30 see	0,33	370	0,27	460
Nach 1 min	0,30	500	0,25	650
Nach 2 min	0,30	580	0,36	740
Nach 3 min	0,30	—	0,35	760
Nach 4 min	—	—	0,33	750
Nach 5 min	—	0,30

Beispiel 10

Man formt Plättchen unter den im Beispiel 7 beschriebenen Bedingungen aus Gemischen mit den folgenden Bestandteilen:

Gemisch a)

80 g zuvor beschriebenes Prepolymeres.
20g mikronisiertes Graphit (Kohlenstoffgehalt: ,ο 98—99%, Teilchandurchmesser zwischen 1

und 11 μ).

Gemisch b)

70 g Prepolymeres,
30 g mikronisierter Graphit.

Gemisch c)

60 g Prepolymeres,

40 g mikronisierter Graphit.

Gemisch d)

40 g Prepolymeres,

60 g mikronisierter Graphit.

Man mißt den Reibungskoeffizienten dieser Plättchen mit Hilfe der in Fig. 2 (Seitenansicht) und F i g. 3 (Vorderansicht) gezeigten Vorrichtung.

Diese Vorrichtung weist eine zylindrische Reibbahn 4 auf, die durch einen nicht dargestellten Motor über Antriebsscheiben (6) gedreht wird. Die Motorwelle ist auf Kugellagern im Reitstock 5 gelagert.

Auf die Reibspur 4 wird ein Reibstück 3 aufgebracht, das an einer beweglichen Konsole 1 befestigt ist, die um eine Achse drehbar ist, die mit der der Reibspur zusammenfällt. Ein Gegengewicht 7 hält die Konsole 1 in der Ruhelage im Gleichgewicht.

Die durch die Reibung hervorgerufene Tangentialkraft erzeugt ein Moment, das die Tendenz besitzt, die Konsole zu drehen, dit über den Arm 8 durch ein Rückstellmoment an einer Drehung gehindert wird, das von einem elastischen System 9 bewirkt wird Dieses ermöglicht nach Eichung, das Reibungsmomenl zu messen.

Ein pneumatischer Arbeitszylinder 2 ermöglicht eine variable Last auf die in Kontakt befindlichen Teil« aufzubringen.

Ein nicht dargestellter elektrischer Widerstand, dei mittels Schleifkontakten gespeist wird, ist zur Erhit zung der Reibspur vorgesehen. Die Temperatur wire mittels eines Thermoelements gemessen, das in de Reibspur in einem Abstand von 1 mm von de Kontaktfläche Reibspur/Reibstück angeordnet ist.

Die Reibspur 4 weist einen Durchmesser voi 120 mm und eine Breite von 30 mm auf.
Die zu prüfenden Prüfkörper 3 haben die Form voi rechteckigen Parallelepipeden, deren eine Seite ein Krümmung mit 60 mm Radius aufweist, der mit den Radius der Spur identisch ist.

Die projizierte Kontaktfläche beträgt 100 mm' te wobei die Reibungsbreite 5 mm beträgt.

Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:

Diese Tabelle zeigt ebenfalls die Stabilität des Reibungskoeffizienten und dessen Wert als Funktion der Temperatur.

Geschwindigkeit

Die Bewegung der Spur ist eine Schwingbewegun mit einer Amplitude von 5 cm und einer Frequenz vo 0,25 Hz, was eine durchschnittliche Gleitgeschwindif keift von 2,5 cm/sec ergibt

Druck

Aus· ganps-	bei 25⁰C	Reibungskoeffizient	bei 150-C	bei 200 C	bei 250°C
gemisch	0,21	bei 100⁰C	0,19	0,15	0,10
a	0,22	0,20	0,1»	0,14	0,05
b	0,21	0,19	0,17	0,14	0,04
C	0,24	0,18	0,20	0,08	0,03
d	0,22

Da die normalen Lasten 70 und 140 daN und die projizierte Oberfläche der Proben 1 cm² beträgt, beträgt der Druck 70 und 140 bar.

Temperatur

Die Versuche werden bei 25, 100, 150, 200 und 25O°C durchgerührt.

In der nachfolgenden Tabelle I ist für einen Druck von 140 bar der Wert des Reibungskoeffizienten der aus den Gemischen a, b, c und d hergestellten Plättchen bei verschiedenen Temperaturen gezeigt.

Tabelle 1 'S

In der nachfolgenden Tabelle 11 sind die gleichen Daten für unter einem Druck von 70 bar durchgeführte Versuche angegeben.

Tabelle!!

Aus- gangs-	bei 25 C	Reibungskoeffizient	bei 150"C	bei 200 C
jemisch	0,19	bei 100" C	0,17	0,12
a	0,20	0,18	0,18	0,11
b	0,21	0,19	0,18	0,12
C	0.24	0,18	0,18	0,05
d	0,20

0,05
0,05
0,05
0,03

Die Tabellen I und II zeigen, daß der Reibungskoeffizient rasch abfällt, sobald die Temperatur 150° C überschreitet, um sehr geringe Werte bei 250° C abzunehmen. Diese Eigenschaft macht die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die Graphit enthalten Tür die Herstellung von selbstschmierenden Kugel· pfannen und Lagern besonders gut verwendbar.

Eine Messung des Gewichts der ReibstUcke vor unc nach dem Versuch zeigt, daß kein Verschleiß des Reib Stücks stattgefunden hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I, Formmassen zur Herstellung von bei boner Temperatur verscWeißbestandigen Erzeugnissen, bestehend aus

a) 5 bis 95% eines Bindemittels, das aus einem Prepolymeren besteht, das durch Erhitzen eines N,N-Bis-iroids einer ungesättigten Dicarbonsäure der allgemeinen Formel