DE2601647A1

DE2601647A1 - Lagermasse, gleitlager und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2601647A1
Application number: DE19762601647
Authority: DE
Inventors: James W Cairns
Original assignee: Garlock Inc
Current assignee: Garlock Inc
Priority date: 1975-01-20
Filing date: 1976-01-17
Publication date: 1976-07-22
Also published as: FR2298033A2; IT1053337B; ES444455A1; JPS5196951A; GB1557464A; FR2298033B2

Description

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING, PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE η ν,Ί_Λ~ι τ~„ 3353 Bad Gandershelm, 16. Januar 1976

Garlock Inc.

Patentgesuch vom 16. Januar 1976 ?£££'«»»«

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm Unsere Akten-Nr. 2620/13

Garlock Inc., Palmyra, New York, USA

Lagermasse, Gleitlager und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Gleitlager-Masse aus einem größeren Teil eines thermoplastischen Harzes (außer Polytetrafluoräthylen) und einem kleineren Teil eines gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials, welches im wesentlichen zu mindestens 50 Vol.% aus Polytetrafluoräthylen und als Rest aus Füllstoff besteht.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf Gleitlager aus derartigen Massen sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Gleitlager.

Lagerzusammensetzungen, die als einen Bestandteil einen Fluorkohlenstoff-Kunststoff enthalten, z.B. Polytetrafluoräthylen (PTFE-Polymere) sind bereits zur Herstellung von reibungsarmen Lagerelementen bekannt, die wegen der Anwesenheit des Fluorkohlenstoff-Harzes normalerweise keine weitere Schmierung erfordern, um eine reibungsarme Fläche zwischen bewegenden Teilen zu schaffen. Polytetrafluoräthylen-Kunststoff, der zwar den Thermoplasten zugeordnet wird, ist schwierig und teuer zu bearbeiten. Herkömmliche Verarbeitungsmethoden, wie Spritzgießen und Strangpressen aus der Schmelze können auf die PTFE-Polymere nicht angewandt werden, und im allgemeinen werden feste Formkörper aus Polytetrafluoräthylen durch Verformung in Kälte und anschließende Sinterung gebildet.

Um die kostspieligen Arbeitsgänge der Kaltverformung und Sinterung zu vermeiden, sind Zusammensetzungen entwickelt worden, die PTFE und andere leichter zu verarbeitende Harze enthalten. Der Zweck solcher Zusammensetzungen besteht darin,

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715

die niedrige Reibung von Polytetrafluoräthylen mit der leichten ' Bearbeitbarkeit des Harzes bzw. Kunststoffes zu verbinden, mit dem das Polytetrafluoräthylen kombiniert ist. Beispiele solcher Massen, die Fluorkohlenstoff-Harze enthalten, sind den US-Patentschriften 3 287 288 (Relling) und 2 998 397 (Riesing) zu entnehmen. Obwohl die Massen nach Relling und Riesing dazu benutzt v/erden können, reibungsarme Lagerelemente durch Spritzgießen zu erzeugen, zeigen die fertiggestellten Lagerelemente unzureichende Verschleißeigenschaften und sind deshalb nicht besonders gut für den Einsatz unter starken Beanspruchungen geeignet.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Fluorkohlenstoff-Harz enthaltende Masse zu schaffen und eine Methode zu entwickeln, mit der Lagerelemente durch wirtschafliehe Produktionsmethoden, z.B. Spritzgießen und Strangpressen aus der Schmelze, geformt v/erden können.

Ferner ist Aufgabe der Erfindung, Lagerelemente zu entwickeln, die sich bei Raumtemperatur durch die niedrige Reibung und die hohe Verschleißfestigkeit der bekannten PTFE-Verbundkörper auszeichnen, welche sich nur durch Kaltverpressen und Sintern erzeugen lassen.

Die erfindungsgemäße Lagermasse ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Füllstoffe vorgesehen sind, wobei der erste Füllstoff ein weiches Material mit schmierenden Eigenschaften ist, wenigstens 50 Vol.% des Füllstoffgehaltes der Masse ausmacht und unter lokalisierter Erhitzung zur Ausbildung eines Oxidfilmes auf der Lager-Gegenfläche befähigt ist, während der zweite Füllstoff ein hartes, lokalisierte Wärme erzeugendes Material ist.

Vorzugsweise ist der erste Füllstoff ein weiches Metall, Metalloxid oder Metallsulfid.

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Als solche kommen insbesondere in Betracht: Blei und seine Oxide, Cadmium und sein Oxide, Titanoxid, Zinkoxid, Molybdändisulf id und Antimon und seine Oxide und Trioxide.

Der zweite Füllstoff besteht vorzugsweise aus Bronze, Kupfer-Legierung, Glas und/oder Keramik.

Die Masse lässt sich leicht durch Gießen, Heißextrudieren oder andere bekannte Verfahren zu Lagern verarbeiten.

Die erfindungsgemäße Lagermasse kann als reibungsarme Lauffläche auf einem abstützenden Substrat benutzt werden, wie weiter unten im einzelnen geschildert ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Unteransprüchen.

Eine Masse nach der Erfindung weist einen größeren Anteil eines thermoplastischen Harzes (hier und im folgenden schließt der Ausdruck "thermoplastisches Harz" Polytetrafluoräthylen nicht ein) und einen kleineren Anteil eines gefüllten Polytetraf luoräthylen-Materials auf. Das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material besteht dabei im wesentlichen aus mindestens 50 Vol.% Polytetrafluoräthylen und im übrigen aus einem Gemisch von zwei verschiedenen Füllstoffen; als erster Füllstoff kommen vorzugsweise in Betracht: Blei und seine Oxide, Cadmium und s-eine Oxide, Titanoxid, Zinkoxid, Molybdändisulfid oder Antimon und seine Oxide und Trioxide, als zweiter Füllstoff Bronze, Kupferlegierung, Glas und Keramik, wobei der erste Füllstoff wenigstens 50 Vol.% des Füllstoffgemisches ausmacht. Die Masse lässt sich leicht durch Gießen, Warmverpressen oder andere bekannte Verfahren zu Lagern verarbeiten. Sie kann als Oberflächenschicht zur Ausbildung einer reibungsarmen Lagerfläche auf einem abstützenden Substrat benutzt v/erden, wie im nachstehenden näher erläutert ist.

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Mit dem Ausdruck "größerer Anteil" ist hier gemeint, daß die erfindungsgemäße Masse wenigstens 50 Vol.% eines thermoplastischen Harzes enthält/ und "kleinerer Anteil" umgekehrt nicht mehr als 50 Vol.% gefülltes Polytetrafluoräthylen-Material.

Der größere Anteil der erfindungsgemäßen Masse ist wie gesagt ein thermoplastisches Harz. Die Auswahl dieses thermoplastischen Harzes hängt zunächst von Faktoren wie Einsatzort, Werkstoff- bzw. Ausrüstungskosten usw. sowie von der praktischen Erprobung der Reibungs- und Verschleißeigenschaften des Harzes in Kombination mit den anderen Bestandteilen der Lagermasse ab.

Zu den thermoplastischen Harzmaterialien, die in der erfindungsgemäßen Masse verwendet werden können, gehören Polyacrylat-Harze, z.B. die verschiedenen Ester von Acrylsäure und Methacrylsäure auf der Basis von Monomeren wie Methylacrylat, Äthylacrylat, Propylacrylat, Isopropylacrylat u.dgl.

Ferner kommen als thermoplastische Harze zur Bildung der erfindungsgemäßen Masse in Betracht die Homo- und Copolymeren der Polyester-Harze, Polyolefin-Harze, Phenoxy-Harze, PoIycarbonat-Harze, Polyamid-Harze (Nylon), Polyimid-Harze, PoIysulfon-Harze, Polyarylensulfid-Harze und Polyäther-Harze, sowie Mischungen davon.

Diese Harze lassen sich leicht durch Spritzgießen, Extrudieren u.dgl. zu Gegenständen formen und haben darüberhinaus die erforderlichen Eigenschaften der chemischen Trägheit, Wärmebeständigkeit usw. die sie für Lagerwerkstoffe geeignet machen. Wie bereits gesagt, ist die Auswahl eines bestimmten Harzes von Faktoren abhängig, die dem Fachmann bekannt sind. Die Harze sind leicht im Handel erhältlich und liegen normalerweise in Form von Pellets, feinen Teilchen oder Pulvern vor.

Polyarylensulfide werden als Harz für die erfindungsgemäße Masse bevorzugt. Sie entstehen durch Umsetzung wenigstens eines mehrfach halogensubstituierten, einkernigen Aromaten in dem

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Arylen-Metallsulfid. Als Polyarylensulfid kommt insbesondere Polyphenylensulfid in Betracht, ein kristallines Polymeres mit symmetrischer, starrer Grundkette aus para-substituierten Benzolringen, die jeweils über ein einzelnes Schwefelatom verbunden sind.

Andere, für die Masse nach der Erfindung bevorzugte Harze sind Acetale, d.h. Polyäther, die bei der Polymerisation von Formaldehyd entstehen. Ferner werden Polyolefinharze, wie Polyäthylen und Polypropylen als thermoplastische Harze zur Verwendung in der Masse nach der Erfindung bevorzugt.

Die Lagermasse nach der Erfindung besteht zum kleineren Teil aus gefülltem Polytetrafluoräthylen-Material. Die Form des Polytetrafluoräthylen-Polymeren in dem gefüllten Material ist nicht kritisch, und dementsprechend erzielt man gute Resultate bei Verwendung von Polytetraflouräthylen-Harzen, die in ursprünglichem Zustand gesintert wurden, von Polytetrafluoräthylen-Harzen, die bereits einem gewissen Abbau ausgesetzt waren und von wiederverwendetem bzw. neu vermahlenem Polytetrafluoräthylen-Abfall. Die Aufarbeitung von Abfall wird bevorzugt, da hierdurch die Kosten des gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials reduziert werden, ohne daß die angestrebten Eigenschaften der fertigen Lagermasse nach der Erfindung beeinträchtigt werden. Das Polytetrafluoräthylen kann also in einer Vielzahl von Formen vorliegen, bildet jedoch mit Rücksicht auf seine Verformbarkeit und sein praktisches Verhalten eine feinteilige, kornförmige oder faserige Substanz, so daß eine möglichst homogene Mischung erzielbar ist.

Der Füllstoff-Anteil des gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials besteht aus einem Gemisch eines ersten und eines zweiten, davon verschiedenen Füllstoffes. Der erste Füllstoff wird aus der Gruppe von weicheren Metallen und weichen Metalloxiden bzw. -sulfiden ausgewählt, die anerkannte Schmierfähigkeit haben, wie Blei, Cadmium, Bleioxid, Cadmiumoxid, Titanoxid,

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Zinkoxid, Molyhdändisulfid, Antimon und seine Oxide sowie Trioxide usw. Bei dem zweiten Füllstoff, den die Masse als entsprechend kleineren Bestandteil enthält, handelt es sich um ein hartes Material in Form von Bronze, einer Kupferlegierung, Glas, Keramik usw. Zwar sind Glas und Keramik brauchbar, jedoch werden Bronze und Kupferlegierungen als zweiter Füllstoff bevorzugt. Dieser soll lokalisierte Hitze an der Lageroberfläche erzeugen, um eine Reaktion mit dem ersten Füllstoff herbeizuführen. Dieser wiederum scheint - wenn er so höheren Temperaturen ausgesetzt wird - einen Oxidfilm auf der Gegenfläche (beispielsweise auf einer Stahlwelle, die sich in innigem Kontakt mit der Lagermasse befindet) zu bilden, welche eine Verankerung für den Transfer-Film von schmierenden Polytetrafluoräthylen abgibt. Das Schmiermittel wird dadurch festgehalten, so daß seine Eigenschaften, die Verschleiß und Reibung herabsetzen, voll zur Wirkung kommen können. Das Polytetrafluoräthylen wird weicher und haftet selbst an dem Oxidfilm. Die lokalisierte Wärme wird bei richtiger Wahl des Füllstoffanteiles nicht zu groß und lässt sich leicht ableiten, ohne daß eine Beeinträchtigung der Lagermasse oder ein Fressen der Welle zu befürchten ist. Eben weil das Schmiermittel etwas hat, woran es hängen bleiben kann, ist es wirksamer als wenn es nur mit einer glatten Stahlfläche in Berührung ist. Die Wärme reicht aus, das Schmiermittel "schmierig" werden zu lassen, nicht jedoch eine Verbindung auszubilden. Beim Einsatz in einem Kühlschrank wäre mehr von dem zweiten Füllstoff zu verwenden, für Hochtemperaturzwecke hingegen relativ wenig. Die Erfindung verbessert also nicht nur die Verschleißfestigkeit und das Reibungsverhalten soweit, daß sich diese Füllstoffe der einfachen thermoplastischen Polytetrafluoräthylen-Lagermasse als überlegen erweisen, sondern sie führt noch zu weiteren Fortschritten, und tatsächlich ist die erfindungsgemäße Masse weit besser als die bekannten gefüllten Polytetrafluoräthylen-Massenj. welche anerkanntermaßen günstigere Lager-Eigenschaften haben als eine einfache thermoplastische Polytetrafluoräthylen-Lagermasse. Blei, Cadmium oder Oxide davon oder die anderen

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Materialien des ersten Füllstoffes sollen vorzugsweise in Form eines feinen Pulvers vorliegen, das eine homogene Mischung ergibt. Auch der zweite Füllstoff sollte ein feines Pulver sein, so daß eine homogene Mischung erzielbar ist. Die als zweiter Füllstoff bevorzugten Materialien wie Bronze und Kupferlegierungen bringen ein besseres Verhalten als beispielsweise Keramik. Augenscheinlich aufgrund des Umstandes, daß Bronze die Wärme schnell ableiten und sich selbst zu oxydieren vermag, also in Verbindung mit dem ersten Füllstoff einen größeren Effekt erzielen kann als Keramik.

Welcher besondere Füllstoff oder welche besondere Kombination von Füllstoffen zu verwenden ist, richtet sich weitgehend nach der Wahl des thermoplastischen Harzes für die Lagermasse und "der Verträglichkeit des Füllstoffes mit diesem und mit dem Polytetrafluoräthylen, sowie nach den Bedingungen, denen das Lager unterworfen wird. Ihre primäre Funktion, die Verschleißfestigkeit der Masse zu bewirken oder zu verbessern, wird durch empirische Versuche bestimmt, und die endgültige Wahl der Füllstoffe erfolgt normalerweise auf der Basis derartiger Testergebnisse. Zur Veranschaulichung der Erfindung wird im nachfolgenden als Füllstoffanteil des gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials eine Mischung von Cadmiumoxid und Bronze benutzt.

Damit die erwünschten Eigenschaften der niedrigen Reibung, hohen Verschleißfestigkeit und leichten Formbarkeit erzielt werden können, muß das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material nach der Erfindung wenigstens 50 Vol.%, jedoch nicht mehr als etwa 95 Vol.% Polytetrafluoräthylen und zwischen etwa 5 Vol.% und 50 Vol.% Füllstoff enthalten. Ein bevorzugtes gefülltes Polytetrafluoräthylen-Material enthält etwa 80 Vol.% Polytetrafluoräthylen und etwa 20 Vol.% Füllstoff.

Gefüllte Polytetrafluoräthylen-Materialien der verschiedensten Zusammensetzungen sind bereits bekannt und werden von einigen

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Herstellern auf den Markt gebracht, z.B. von der Garlock Inc., deren gefüllte Polytetrafluoräthylen-Produkte unter dem Warenzeichen "Multifil" vertrieben werden, oder von der Liquid Nitrogen Processing Corporation. Im allgemeinen werden die gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materialien hergestellt, indem das Polytetrafluoräthylen-Harz in trockener, pulvriger Form und der Füllstoff zu einer praktisch homogenen Mischung verarbeitet werden.

Die Masse nach der Erfindung wird also aus dem oben beschriebenen thermoplastischen Harz und dem gefüllten Polytetrafluoräthylen-Material gebildet. Den Hauptanteil der Lagermasse, d.h. wenigstens 50 Vol.%, stellt das thermoplastische Harz dar, während das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material den kleineren Teil der Masse, d.h. weniger als 50 Vol.%, ausmacht. Gute Ergebnisse lassen sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Masse erzielen, wenn diese thermoplastisches Harz in einer Menge von etwa 75 bis etwa 85 Vol.% und gefülltes Polytetrafluoräthylen-Material in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Vol.% enthält.

Die Masse nach der Erfindung wird vorzugsweise durch trockenes Vermischen des gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials und des thermoplastischen Harzes gewonnen. Vorzugsweise stellt man zunächst eine homogene Mischung her, indem man das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material trocken durchmischt und dann das thermoplastische Kunststoffpulver hinzugibt. Das Polytetrafluoräthylen, die Füllstoffe und das spritzgießbare thermoplastische Harz können jedoch auch gleichzeitig vermischt werden, um die erfindungsgemäße Masse zu bilden. Auch versteht sich, daß man die Masse nach der Erfindung gewinnen kann, indem man das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material in einer Lösung des spritzgießbaren thermoplastischen Harzes in einem Lösungsmittel oder in dem geschmolzenem thermoplstischen Harz selbst dispergiert, das Lösungsmittel entfernt oder das Harz erhärten lässt und anschließend das erhaltene Material, falls notwendig, zerkleinert, um Teilchen der formbaren Masse nach

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der Erfindung zu bilden; die Verarbeitung der Lager-Materialien in Form trockener Pulver wird jedoch - wie gesagt - bevorzugt. Für Produktionsmengen hat es sich am besten bev/ährt, die Masse nach der Erfindung durch Zugabe des gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials zu dem thermoplastischen Harz mittels eines Zwei-Schnecken-Extruders zu bilden, der die Materialien gründlich heiß vermischt und die Masse nach der Erfindung in Form von Pellets abgibt, die dann zu Lagern verformt werden können.

Im Rahmen der Erfindung ist es sehr zweckmäßig, Lager aus der neuen Masse durch Spritzgießen herzustellen, also Verfahren, die dem Fachmann geläufig sind. Die erfindungsgemäß gebildete Masse ergibt eine Lagerzusammensetzung, die bei entsprechender Bearbeitung eine Lagerfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten und verbesserter Verschleißfestigkeit aufweist, verglichen mit formbaren oder extrudierbaren Massen nach dem Stand der Technik. Ferner verbinden Lagerelemente, die nach der Erfindung hergestellt worden sind, die verbesserten Lager-Eigenschaften mit der Leichtigkeit und Wirtschaftlichkeit ihrer Herstellung durch Spritzgießen oder Heißextrudieren. Die genauen Temperaturen und Verformungsdrücke hängen selbstverständlich von der Art des in der Masse verwendeten thermoplastischen Harzes ab, und die Bestimmung der Formgebungs-Temperaturen und -Drücke ist dem Fachmann leicht möglich.

Das Spritzgießen ist eine wirtschaftliche Methode zur Herstellung von Lagerelementen und bietet sich für eine Produktion in hohen Stückzahlen bei relativ niedrigen Kosten an. Es ist deshalb zweckmäßig, durch Spritzgießen der erfindungsgemäßen Masse einheitliche Lager zu formen. Die Masse nach der Erfindung kann jedoch auch zur Herstellung von Verbundlagern verwendet werden, indem sie zur Ausbildung einer Oberflächenlage auf einem Substrat benutzt wird. Beispielsweise kann man die Lager-Masse unmittelbar auf ein Substrat heiß extrudieren oder sie zunächst zu einem Blatt oder Film verformen, mit dem anschliessend das Substrat verbunden wird. Solche Verbundwerkstoffe

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werden vorzugsweise in Streifenforra erzeugt, die sich dann zu Lagerbuchsen formen oder in den verschiedensten Gestalten stanzen lassen, z.B. Gegendruck-Unterlegscheiben u. dgl. üblicherweise verwendete Substratmaterialien wie Stahl, Kupfer, Bronze, Kautschuk u.dgl. lassen sich einsetzen, und das Strangpressen bzw. Verbinden der Masse wird nach Verfahren durchgeführt, die dem Fachmann bekannt sind.

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Durch Spritzgießen bei einer Temperatur von 216 C und einem Druck von 1034 bar wurden aus einer Lagermasse nach der Erfindung Lager von 30,2 mm Außendurchmesser χ 25,4 mm Innendurchmesser χ 25,4 mm Länge hergestellt. Die Lagermasse bestand aus 77 Vol.% Acetalharz und 23 Vol.% gefülltem Polytetrafluoräthylen-Material. Das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material bestand aus 83 Vol.% Polytetrafluoräthylen, 13 Vol.% Cadmiumoxid und 4 Vol.% Bronze. Diese Masse wurde durch trockenes Vermischen des Acetalharz-Pulvers mit einem vorgemischten, feinteiligen, gefüllten Polytetrafluoräthylen-Material gebildet, so daß eine praktisch homogene Mischung der Teilchen von Acetalharz und gefülltem Polytetrafluoräthylen-Material erhalten wurde.

Beispiel 2

Lager der gleichen Größe wie in Beispiel 1 wurden aus einer anderen Masse nach der Erfindung hergestellt. Diese bestand aus 75 Vol.% Polyphenylensulfid (PPS) und 25 Vol.% gefülltem Polytetrafluoräthylen-Material aus 80 Vol.% Polytetrafluoräthylen, 16 Vol.% Cadmiumoxid und 4 Vol.% Bronze. Die Herstellung der Lagerelemente erfolgte wie in Beispiel 1 durch Spritzgießen, jedoch betrug die Verformungstemperatur 343 C.

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- 11 Beispiel 3

Zu Vergleichszwecken wurden Lager aus dem Acetalharz von Beispiel 1 ohne Füllstoff, aus dem Acetalharz von Beispiel 1 unter. Zusatz von 23 Vol.% Polytetrafluoräthylen und aus ölimprägnierten Acetalharz hergestellt, wobei jeweils das Harz nach Beispiel 1 verwendet wurde. Diese Lagermassen wurden durch Spritzgießen bei der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck wie in Beispiel t zu Lagern geformt. Ferner wurden Lager gebildet, indem ein gefülltes Polytetrafluoräthylen-Produkt, welches für seinen niedrigen Reibungskoeffizienten und seine hohe Verschleißfestigkeit bekannt ist, kalt geformt und gesintert wurde. Dieses Produkt besteht zum größeren Teil aus Polytetrafluoräthylen und zum kleineren Teil aus Cadmium und Bronze als Füllstoff, und ist unter dem Namen Multifil 425 von der Garlock Inc. erhältlich.

Beispiel 4

Die nach den Beispielen 1-3 hergestellten Lager wurden getestet, indem man eine Welle aus kohlenstoffarmen Stahl mit einer Oberflächengüte von 0,04^ kontinuierlich auf ihrer Innenfläche laufen ließ. Das Lager wurde einer Radialbelastung unterworfen. Belastung und Geschwindigkeit wurden so gewählt, daß sie ein Produkt von etwa 105 bar χ m/min ergaben. Nach einer vorgewählten Zeitspanne von 25 Stunden wurde der radiale Abrieb der Probe.bestimmt. Die Untersuchungen wurden wenigstens 3 weitere Zeitabstände bei jeweils zwei Proben fortgesetzt. Die angegebenen Resultate sind der Mittelwert der 8 Vergleichsmessungen von 2 Proben und werden in ^/100 h Betrieb angegeben,

Die Versuche wurden bei 4 verschiedenen Wellengeschwindigkeiten durchgeführt, und zwar bei 3, 15, 30 und 150 m/min. Die radiale Belastung wurde in jedem Fall so eingestellt, daß das Produkt aus Druck und Geschwindigkeit ^retwa 105 bar χ m/min betrug.

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Es sei jedoch bemerkt, daß Lagerelemente aus Acetalharz allein und aus Acetalharz + Polyterafluoräthylen unter verminderter Radiallast untersucht werden mussten, damit sie wenigstens ein Produkt von 63 erreichten. Bei höherer Radialbelastung unter den beschriebenen Testbedingungen wurden diese Lager schon vor dem Abschluß der Testzeit unbrauchbar, so daß der Verschleiß nicht gemessen werden konnte, wenn das Produkt aus Druck und Geschwindigkeit den oben angegebenen Wert von 105 hatte.

Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle A zusammengefasst.

Aus der nachstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß Lager nach der Lehre der Erfindung eine erheblich höhere Verschleißfestigkeit haben als Lager aus anderen Arten von spritzgießbaren Massen, die für den Stand der Technik representativ sind. Ferner zeigen Lager aus Massen nach der Erfindung Verschleißfestigkeiten, die den besten bekannten, jedoch nur durch Kaltverformung und Sinterung herstellbaren Massen entsprechen.

- 13 -

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- 13 Tabelle A

Verschleiß in μ pro 100 Stunden Lagerzusammensetzung Wellengeschwindigkeit

3 m/min 15 m/min 30 m/min 150 m/min

kalt geformtes und

gesintertes Polytetra- 10,16 7,62 5,08 5,08 fluoräthylen-Produkt

nur Acetalharz; Test bei . ,

verminderter Belastung streuend

(Produkt nur 63, da 105 139,7 — T?¹¹ ™° ⁷⁶'² zu hoch) ^{bls 838}

Acetal + 23 Vol.% PoIy-

tetrafluoräthylen bei

verminderter Belastung 15,24 27,94 76,2 101,6 (Produkt nur 63, da 105

zu hoch)

ölgefülltes Acetal 17,78 25,40 165,1 35,56

77 Vol.% Acetal + 23 Vol.%

gefülltes Polytetrafluor- 5,08 7,62 10,16 5,08 äthylen-Material

75 Vol.% PPS + 25 Vol.%

gefülltes Polytetrafluor- 5,08 7,62 5,08 12,7 äthylen-Material

Petontanv.'älte Dipl.-fnn. Morst Rose

LMf. ,.-!:.; . · ι ·- rj I

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Claims

DlPL-ING. HORST ROSE Dl PL.-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE Garlock Inc. jf^ Patentgesuch vom 16.1.1976 3353 Bad Gandersheim, 16. Januar 1976 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim Patentansprüche Unsere Akten-Nr. 2620/13

1. Gleitlager-Masse aus einem größeren Teil eines thermoplastischen Harzes (außer Polytetrafluoräthylen) und einem kleineren Teil eines gefüllten Polytetrafluoräthylen-Materials, welches im wesentlichen zu mindestens 50 Vol.% aus Polytetrafluoräthylen und als Rest aus Füllstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Füllstoffe vorgesehen sind, wobei der erste Füllstoff ein weiches Material mit schmierenden Eigenschaften ist, wenigstens 50 Vol.% des Füllstoffgehaltes der Masse ausmacht und unter lokalisierter Erhitzung zur Ausbildung eines Oxidfilmes auf der Lager-Gegenfläche befähigt ist, während der zweite Füllstoff ein hartes, lokalisierte Wärme erzeugendes Material ist.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Füllstoff ein weiches Metall, Metalloxid oder Metallsulfid ist.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Füllstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Blei und seine Oxide, Cadmium und seine Oxide, Titanoxid, Zinkoxid, Molybdändisulfid und Antimon und seine Oxide und Trioxide.

4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Füllstoff Bronze, Kupfer-Legierung, Glas und/oder Keramik ist.

5. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz etwa 75 bis etwa 85 Vol.% und das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material etwa 15 bis etwa 20 Vol.% der Masse ausmacht. Rn^ci8?0/0822

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandersheim, Kto.-Nr. 22.118.970 ■ Postscheckkonto: Hannover 68715

6. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als thermoplastisches Harz wenigstens ein Polyacrylat-Harz, Polyolefin-Harz, Phenoxy-Harz, PoIycärbonat-Harz, Polyamid-Harz, Polyimid-Harz, Polysulfon-Harz, Polyarylsulfid-Harz oder Polyäther-Harz bzw. Mischungen davon enthält.

7. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material im wesentlichen aus 50 bis 95 Vol.% Polytetrafluoräthylen und 5 bis 50 Vol.% Füllstoff besteht.

8. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Füllstoff Cadmiumoxid und der zweite Füllstoff Bronze ist.

9. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu mehr als 50, vorzugsweise etwa 77 Vol.% aus Acetal-Harz und zu weniger als 50, vorzugsweise etwa 23 Vol.% aus gefülltem Polytetrafluoräthylen-Material besteht.

10. Masse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material etwa 83 Vol.% PoIytetrafluoräthylen-Harz, etwa 13 Vol.% Cadmiumoxid und etwa 4 Vol.% Bronze enthält.

11. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu mehr als 50, vorzugsweise etwa 75 Vol.% aus Polyphenylensulfid-Harz und zu weniger als 50, vorzugsweise etwa 25 Vol.% aus gefülltem Polytetrafluoräthylen-Material besteht.

12. Masse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gefüllte Polytetrafluoräthylen-Material etwa 80 Vol.% PoIytetrafluoräthylen-Harz, etwa 16 Vol.% Cadmiumoxid und etwa 4 Vol.% Bronze enthält.

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13. Gleitlagerelement, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens an seiner Lauffläche aus einer Lagermasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche besteht.

14. Verfahren zur Herstellung eines Lagerelementes aus einer Masse nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bestandteile der Lagermasse zu einer praktisch homogenen Mischung verarbeitet, die Mischung bis zum Erweichen des Harzes erwärmt und die erwärmte Mischung, während sich das Harz in erweichten Zustand befindet, zu wenigstens einer Fläche des Lagerelementes formt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung durch Spritzgießen erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung durch Extrudieren erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermasse auf ein Substrat extrudiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbund zwischen der extrudierten Lagermasse und dem Substrat bewirkt wird.

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Dipl.-!ng. Morst Rose Dipl.-lng. Peter Kosel

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