DE2947025A1 - Zwei- oder mehrschicht-verbundwerkstoff - Google Patents

Zwei- oder mehrschicht-verbundwerkstoff

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DE2947025A1
DE2947025A1 DE19792947025 DE2947025A DE2947025A1 DE 2947025 A1 DE2947025 A1 DE 2947025A1 DE 19792947025 DE19792947025 DE 19792947025 DE 2947025 A DE2947025 A DE 2947025A DE 2947025 A1 DE2947025 A1 DE 2947025A1
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Ing.(grad.) Erich 6365 Rosbach Hodes
Ing.(grad.) Walter 6335 Naunheim Schneider
Ing.(grad.) Danilo 7830 Emmendingen Sternisa
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Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
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GLYCO METALL WERKE
Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
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Description

DIpI.-Phys. I lcinrirh Scids · Patentanwalt ■ 6200 Wiesbaden 1 ■ Bicrstadtcr Höhe 15 · Postfach 51 05 ■ ί§?(ο 6ι 21) 56 53
19. November 19 79
Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos GmbH 6200 Wiesbaden
Zwei- oder Mehrschicht-Verbundwerkstoff
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwei- oder Mehrschicht-Verbundwerkstoff mit einer Deckschicht, die thermisch hochbelastbaren, wärmehärtbaren Polyimid-Lack enthält, mittels dessen die Bestandteile der Deckschicht zusammengehalten und zugleich die Deckschicht mit dem sie tragenden Substrat fest verbunden ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf derartigen Verbundwerkstoff für Reibbzw. Gleitelemente mit metallischem Substrat, wobei die Deckschicht die Reib- bzw. Gleitschicht bildet.
Das Aufbringen einer Deckschicht mit Gehalt an thermisch hoch belastbaren, wärmohartbaren Polyimid-Lack hat Bedeutung zur Schaffung von geschützten Oberflächen an Schicht-Verbundwerkstoffen jeglicher Art, insbesondere zur Beschichtung von Metalloberflächen und besonders solcher Metalloberflächen, die auf Reibung beansprucht werden.Besondere Bedeutung kommt dem Aufbringen solcher Deckschichten durch Aufstreichen oder Spachteln zu.
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Dipl.-Phys. Heinrich Solds · Patentanwalt · 6200 Wiesbaden 1 · Uirrsladlrr I lohe 15 · Postfach 51 05 · QT(o 61 21) s«> 51IH
So sind beispielsweise Verbundgleitlager bekannt, bei welchen eine mit Lochungen oder Vertiefungen versehene Schicht aus Polyimid mittels Acryl-Epoxid-Kleber auf einem Stützkörper aus Stahl befestigt ist, wobei die Lochungen oder Vertiefungen mit einem Gemisch aus festem Schmiermittel und einem Lagerniet al 1 ausgefüllt sind, wie sie in der DH-OS 20 OO G'i'A offenbart sind.
Diese bekannten Verbundgleitlager mit Polyimid-Kunststoffen haben jedoch erhebliche Mangel, insbesondere weil die verwendeten Klebstoffe nicht gestatten, tue hohe thermische Belastbarkeit der Poly imid-Kuiuitstofle auszuschöpfen.
In der I)K-OS 22 06 4OO wird ein Verbundwerkstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, wobei die Reib- bzw. Gleitschicht Pulyirnidharze und bzw. oder Polyimid-LackbestandtoiIe enthalt, welche u.a. auch aus Polyesterimiden und Polyamidimiden bestehen können.
Eine Verbindung mit dem metallischen Stützkörper erfolgt im wesentlichen durch eine mechanische Verk !armierung , in dem auch die tragende Seite; des St.ii tzkörpers ι - i 11 Sintergerüst oder ein Stützgewebe - beispielsweise aus Zinnbronze - aufgebracht wird. Weiterhin wurden als
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Dlpl.-1'hys. Heinrich ScIiIs · I'alcnl.inwnlt · 6200 Wiesbaden 1 · Bicrstntitcr Höhe J5 · Postfach 51 05 · φ?(ο 6ι 21) 56 53
Stützkürper gelochtes Stahl- oder Bronzeblech genannt. Das Aufbringen eines Sintergerüstes oder eines Stützgewebes als Zwischenschicht, bzw. die Verwendung eines gelochten Stahl- oder Dronzebleches ist notwendig, um hier eine ausreichend hohe Verbindung der aufzubringenden Kunststoffschicht zum Trägerwerkstoff zu gewährleisten. Es ist einleuchtend, daß die zusätzliche Forderung nach dom Vorhandensein eines Rauhgrundes, der eine mechanische Verklammerung gestattet, zusätzliche Arbeitsgänge erfordert und somit aufwendig und kostenintensiv ist.
So muß z.B. das Sintergerüst auf den metallischen Stützkörpor aufgestreut werden, um dann einen Sinterprozeß zu durchlaufen, der so gesteuert werden muß, daß ausreichender Porenraum entsteht, welcher mit dem Polyimid-
If) harz und/odor Lackbestandteilen getränkt wird. Hierbei muß auf die Viskosität der Mischungen geachtet werden, um eine vollständige Tränkung des zur Verfügung stehenden Porenraumes erreichen zu können. Dem sind jedoch durch das Hinzufügen selbstschmierender Zusätze Grenzen .gesetzt.
Einmal muß sich die Grosse dieser Zusätze an den Abmessungen dos zur Verfugung stehenden Porenraumes des Haftgrundes und umgekehrt orientieren. Des weiteren steigt die Viskosität der Mischung mit dem Anteil der selbstschmierenden Zusätze.
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 6200 Wiesbaden ι · Biorst.ultcr Hohe 15 · Postfach 51 05 · ^(061 21) >,ύ
Nachteilig bei dem geschilderton Herstellungsverfahren von Reib- bzw. Gleitelementen mit sehr kleinem Biegeradius ist die Tatsache, daß diese erst nach ihrer Bearbeitung auf Enddicke und erfolgter Umformung durch- bzw. ausgehärtet werden können. Wird die Durch- bzw. Aushärtung vor der Bearbeitung bzw. vor dor Umformung zu Keib- bzw. Gleitelementen mit sehr kleinem Biegeradius vorgenomnien, so ist mit Ablösungen, d.h. mit einem Abplatzen der Keib- bzw. Gleitschicht zu rechnen.
Es sind auch Verbundschichtworkstoffe bekannt, deren Gleitschicht aus einem Fluorpolymer-Gemisch und einem Zusatzstoff besteht, unci der mit einem weiteren, die Gleiteigenschaften vorbessernden anorganischen oder organischen Stoff gemischt sein kann, der in pulvriger Form vorliegt. Dabei wird das fluorhaltige Polymer in einem kontinuierlichen Beschichtungsverfahren durch Zugabe von Zusatzwerkstoffen, die eine Dichte > 8 g/cm haben, die eine Flächenbindung der Fluorpolymere zum Substrat erhöhen, auf dem metallischen Trägerwerkstoff aufgebracht.
Mit diesem Zusatzwerkstoff, dessen Dichte >> Hg/cm ist, werden die antiadhäsiven Eigenschaften von fluorhaitigen Polymeren unterdrückt.
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I'ipl.-I'hyti. Heinrich Seid« · P.ttrnl.inwalt · 6200 Wiesbaden t · Bierst.idlcr Höhe 15 · Postfach 51 0$ ■ t5?(o6i 21) $65382
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Nachteilicj ist die Notwendigkeit, Zusätze verwenden zu müssei die das schlechte Bindungsverhai ten von fluorhaltigen Polymeren verbessern sollen.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Zwei- oder Mehrschicht-Verbundwerkstoff mit einer verbesserten, PoIyimid-Lack enthaltenden Deckschicht zu schaffen, die sich durch ho-'he Temperaturbeständigkeit, hohe mechanische Be- · lastbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet und dabei leicht und kostengünstig auf dem Verbundwerkstoff aufzubringen sein soll. Soweit der Verbundwerkstoff für Reib- bzw. Gleitelemente gedacht ist, und dio Deckschicht die Funktion einer Reib- bzw. Gleitschicht übernimmt, sollen die Nachteile der bekannten I'olyimid-Gloitlager behoben und vor allem wesentlich verbesserte Reib- bzw. Gleiteigenschaften erzielt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Matrix der Deckschicht durch den wärmehärtbaren Polyimid-Lack gebildet und Zusatz bzw. Zusätze in darin fein dispers verteilter Form aufnimmt und daß diese Deckschicht direkt au der aufgerauhten Oberfläche des Substrates aufgebracht ist. Bei erfindungsgemässem Verbundwerkstoff für Reib- bzw. Gleitelemente ist die Deckschicht als Reib- bzw. Gleitschicht auszubilden und direkt auf der aufgerauhten Oberfläche eines bandförmigen, metallischen Substrates aufzubringen.
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Dipl.-Phys. Heinrich Scids Patentanwalt ■ t>ioa Wiesbaden ι · Bii-rsl.ulter Hohe 15 · Postfach 51 05 ■ If(OOi Ji) ·,(· ',τ Ai
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich besonders diejenigen Polyimid-Lacke bewähren, welche in der Elektroindustrie als Elektrolacke bzw. als Drahtlacke Lür Isolierzwecke Verwendung finden. Ein besonderer Vorteil den erfindungsgemässen Verbundwerkstoffes besteht darin, daß ein Zwei- oder Mehrschicht-Verbundwerkstoff hergestellt wird, ohne eine haftvermittelnde Schicht oder einen der mechanischen Verklammerung dienenden Rauhgrund.
In vorteilhafter Weise kann die Matrix der Reib- bzw. Gleitschicht durch in Lösungsmitteln lösliches Polyimid gebildet sein und diese Matrix, in der ein üelbHtschmiorimder Zusatz bzw. Zusätze darin Join dispers verteilt ist bzw. sind, direkt auf der aufgerauhten Oberfläche eines metallischen Substrates aufgebracht werden. In besonders vorteilhafter Weise kann die Reib- bzw. Gleitschicht, dif etwa 99 bis 60 Vol.%, bevorzugt 9O bis 80 Vol.%, wärmehärtbare Polyimid-Lacke und etwa 1 bis 40 Vol.%, bevorzugt 10 bis 20 Vol.%, selbstschmierende Zusätze enthalten. Dabei können in vorteilhafter Weise Polyimid-Lacke bzw. die in Lösungsmitteln löslicht.n Polyimide Stoffe aus einer oder mehreren der folgenden Gruppen von Polyimiden sein: Carboranimid, wasserstoffreie Polyimide, Poly-triazo-Pyiυ-mellithimide, Polyesterimide und Polyamidimide.
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ΠΙρΙ.-I'hys. Heinrich Soiils ■ r.ilent.inw.ilt · 6zoo Wiesbaden ι · Birrsl.idtcr Ilol>p 15 ■ Postfach 5105 · <S?(o6i αϊ) 565382
In besonders vorteilhafter Weise kann der Polyimid-Lack ein in Lösungsmitteln lösliches Polyimid ein über Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat (THEIC) vernetztes Polyester sein.
Γη vorteilhafter Weise kann der selbstschmierende Zusatz ein in Pulverform vorliegendes, niedermolekulares PTFE sein, dessen mittleres Molekulargewicht zwischen 35.000 und 100.000 ist, wobei die mittlere Korngrösse des nieder-' molekularen PTFE zwischen 5 bis 7 um sein kann. In vorteilhafter Weise kann die Dicke der Reib- bzw. Gleitschicht zwischen 0,05 und 0,5 mm, bevorzugt zwischen O,O7 und 0, 2mm sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das metallische Substrat aus Stahl nach DIN 1624, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, aluminiumplattierter Stahl oder kupferhaltige Werkstoffe gebildet sein, wobei das metallisch Substrat eine Dicke zwischen 0,5 bis 2,0 mm aufweisen kann.
Die Herstellung des erfindungsgemassen Verbund-Schichtwerkstoffes kann in einem kontinuierlichen Durchlauf ausgeführt werden, wobei in besonders vorteilhafter Weise folgender Verfahrensschritt aufgezeigt wird.
Der in Pulverform vorliegende, selbstschmierende Zusatz wird mit dem der die Matrix bildende Polyimid-Lack innig vermischt und bis zu niedrig viskosen bis pastösen Zustand homogenisiert, wobei die so vorbereitete Mischung in
2r> der gewünschten Beschichtungsdicke in entsprechender
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Dipl.-Phys. Heinrich Scids ■ Patentanwalt · 6ioo Wiesbaden ι ■ Bicrst.idler Höhe 15 ■ Postfach 51 05 ■ ΐΚ"(ο (·ι ΐι) "ϊ< > π Si
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Menge auf das metallische Substrat aufgebracht und auf diesem angefrittet werden kann.
In einem besonders vorteilhaften Verfahrensschritt kann zur Verbesseruncj der Verarbeitbarkei t der Mischung diese mit einem latenten Lösungsmittel, vorzugsweise Dimethylformamid versehen sein, wobei der Zusatz von Dimethylformamid 2 bis 10 Vol.%, vorzugsweise 4 bis 6 Vol.% betragen kann. In einem nächsten vorteilhaften Verfahrensschritt kann die mit einem latentein Lösungsmittel ver- sehene Mischung mittels Spritzen, Streichen oder Walzen auf das metallische Substrat aufgebracht werden, wobei in vorteilhafter Weise das metallische Substrat in einem MF-Ofen induktiv auf die Temperatur zum Antritten der Reib- bzw. Gleitschicht an das metallische Substrat erwärmt werden kann.
In einem vorteilhaften Verfahrensschritt kann das in der angefritteten Reib- bzw. Gleitschicht enthaltene, latente Lösungsmittel in einer anschliessenden Heizstrecke verfluchtigt werden. In einem anschliessenden vorteilhaften Verfahrensschritt kann die auf das metallische? Sub.strat aufgebrachte Mischung aus Polyimid-Lack und niedermolekularem PTFE in einem Durchlaufofen, der in seiner Ober- und Unterhitze regulierbar ist, durchgehärtet worden, wobei die Ausgangstemperatur des Substrates maximal 25O1-C be-
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 6ϊοο Wiesbaden ι ■ Bierstadier Höhe 15 · Postfach 51 05 · ®(o 61 11) 56 53 »2
tracjen kann. In einem besonders vorteilhaften Verfahrensschritt kann zur Ausbildung der maximalen Kristallisation der Reib- bzw. Gleitschicht diese im Anschluß an die Durchhärtung gesteuert abgekühlt werden und im Anschluß daran zur Weiterverarbeitung zu einer Rolle aufgewickelt werden.
Das erfindungsyemässe Verfahren bietet den Vorteil, daß in einem kontinuierlichen Verfahren ohne aufwendige Zwischenschichten bei optimaler Haftung direkt der metallische Stützwerkstoff mit dem reibungsarmen, verschleißfesten und temperaturbeständigen Werkstoff beschichtet werden kann. Der Forderung nach einem schnellen und wirtschaftlichen Herstellungsverfahren wird dadurch Rechnung getragen, daß die Verarboitunyszoiten äusserst kurz sind und eine ausreichende Genauigkeit beim Aufbringen der Reib- bzw. Gleitschicht eine maßliche Nachbearbeitung vermeiden hilft. Nachdem das mit einer Reib- bzw. Gleitschicht versehene Band gesteuert abgekühlt ist, wird es ohne zusätzliche thermische oder mechanische Nachbehandlung zu einer Rolle aufgewickelt und ist geeignet zu herkömmlichen Gleitlagerelementen woiterverarbeitet zu werden. Herkömmliche /.weischicht-Verbundwerkstoffe mit dem Aufbau metallischer Träger/Kunststoff erleiden bei einer spanlosen Formgebung durch beispielsweise Walzen, Drücken oder Biegen eine irreversible Schädigung der Bindung zwischen Substrat und Beschichtung.
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Dipl.-Phyv. Heinrich Scijs ■ Patentanwalt · 6200 Wiesbaden 1 · Itierst.ulti-r Hohe 15 · Postfach >i 05 ■ <SC(n (>i .11) 5<· ',τ
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Eine Umformung des erfindungsyemassen Zwei- oder Mehrschicht Werkstoffes durch beispielsweise Walzen führt überrafichenderweiso zu keiner Schädigung des Schiehtverbundes.
Das Fehlen einer gesonderten Nachbehandlung, sei es thermischer oder mechanischer Art, gestattet, den Gleitlagerzweischichtenwerkstoff kontinuierlich in einem einzigen Durchgang herzustellen. Im erfindungsgemässen Verfahren lässt sich bevorzugt ein Zweischichtwerkstoff mit einem Stützwerkstoff aus Stahl HIN 1624, Qualität St3, bevorzugt St 4, herstellen. Alternativ dazu können auch andere metallische Stützwerkstoffe, beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen und a Lumi niumplat tier t.er .St:ahl oder kupferhaltige Werkstoffe in Betracht kommen. Die Dicke der verwendeten metallischen .Stützwerkstoffe ist bei iebicj, soll aber bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bi.s 2,0 mm liegen. Als Polyamidlack wird bevorzugt ein über Tris-(2-hydroxyäthyl)-isoeyanurat (THEIC) vernetztes Polyester verwendet. Dieser thermisch hoch belastbare, wurmeschockbeständige, reibungsarme und geejen mechanische Belastung unempfindliche Werkstoff wird mit reibungs- und versclileißminderndem, niedermolekularem 1'1I1FK, welches in Pulverform vorliegt, homogen gemischt.
Die auf die Stützschicht aufzubringende homogene Mischung ist zwischen 0,05 mm und 0,5 rnm dick, bevorzugt zwischen 0,07 mm und 0,2 mm. Die Zugabe des verschleißmindernden,
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■--Γ τ Γ Γ.
Oipl.-I'hys. Heinrich Scids · I'.iU'nt.inw.ilt · 6200 Wiesbaden 1 ■ BtersUdler Höhe 15 · Postfach 51 ο; · ^f (ο 61 2l) $6 53 '*
gleitverbessornden PTFE in Pulverform mit einer Korngrösse von 0,005 mm bis O,007 mm mit einem Volumenanteil von 1 bis 40%, bevorzugt 10 bis 20%, wird dem Polyimidlack, beispielsweise Polyesterimid, zugemischt.Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein Zusatz von 2 bis 10 Vol./6, bevorzugt 4 bis 6 Vol.%, eines latenten Lösungsmittels, beispielsweise Dimethylformamid, die Verarbeitbarkeit der Mischung während der Beschichtung durch z.B. Aufstreichen wesentlich vereinfacht. Weiterhin wurde festgestellt, daß durch die Zugabe von 2 bis 10 Vol.%, bevorzugt zwischen 4 bis 6 Vol.%, eines latenten Lösungsmittels, bevorzugt Dimethylformamid, sich ebenso die Filmbildung der aus beispielsweise Polyesterimid und PTFE bestehenden Beschichtungsmischung in hohem Maße verbessert, und es zu einer geschlossenen, porenfreien und über die gesamte Handbreite ebenen und gleichmässigen Beschichtung beiträgt .
Nachstehend wird die Ausführungsform der für die Durchführung des Verfahrens zu benutzenden Anlage beschrieben.
Die Vorbehandlung der metallischen Stützschicht, welche mit der Reib- bzw. Gleitschicht versehen werden soll, wird mittels Strahlen, Bürsten oder Schleifen, also auf mechanische Weise bevorzugt durchgeführt.
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Dipl.-Phys. Heinrich Si-ids ■ Patonl.iiiwalt · 6200 Wiesbaden ι ■ Birrst.ulti-r I lohe 15 ■ Postfacli 510;· (Sf(ooi 21) so rn
Eine andere Möglichkeit der Vorbehandlung ist durch ein Anätzen, also auf chemische Weise möglich. Diestr HehnndJ umj zur Vergrösserung der spezifischen Oberfläche auf mechanische und/oder chemische Weise folgt eine Reinigung dor zu beschichtenden Oberfläche durch bekannte Lci.sung.smi 1.1 <· L .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen stark vergrösserten Schnitt durch einen Zweischicht-Verbundwerkstoff zeigt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist auf der zu beschichtenden, vorbehandelten Oberfläche 2. des Sub;; tr.its J, bestehend aus beispielsweise Stahl DIN 1624 der Qualität St;4, eine die Matrix 3 bildende Polyimidschicht aufgebracht, welche vorzugsweise aus einem Polyesterimid besteht. In dieser Matrix 3, bestehend aus Polyesterimid, sind niedermolekulare PTFE-Teilchen als .selbstschmierender Zusatz 4 fein dispers verteilt. Die Kormjrösse dieser PTFE-'lvilchrn 4 beträgt zwischen 5 bis 7 um. Die Dicke des metallischen Substrats 1 beträgt bei der Herstellung von GIoitlagcrn , beispielsweise für den Einsatz j η Pumpen, Vergasern ocier Stoßdämpfern 0,2 bis 2,5 mm. Di (> Dicke der Reib- b/.w. Gleitschicht 5 liegt zwischen O,O7 und 0,2 mm.
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ORIGINAL INSPECTED Pipl.-Phys lliinriid Souls l'.ilcnl.inw.ilt ■ 6200 Wiesbaden ι · Hicrsl.idler Höhe 15 · Postfach 51 05 · ?ξ?(ι> 61 2l) 565382
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Anhand der nachfolgenden Verfahrensbeschreibung soll die Herstellung eines Zweischicht-Verbundwerkstoffes aufgezeigt werden.
Kin Trägerworkstoff aus Stahl der Qualität St3 nach DIN 1624 bzw. St4 wird fortlaufend durch Strahlen, Bürsten oder Schleifen und/oder Ätzen und anschliessende Reinigung bzw. Kntfettung mit vorzugsweise organischen Lösungsmitteln behandelt. Danach erfolgt unmittelbar die Beschichtung mit einem Gemisch aus Polyesterimid und niedermolekularem PTFE-Wachs, Teilchengrösse ca. 5 um bis 7 um, mittleres Molekulargewicht 35.000 bis 100.OOO. Die besten Ergebnisse wurden bei einer statistischen Verr.chleißprüf ung ( Stift/Walze-Prüf einrichtung) mit maximal 21 Vol.% PTFF.-Zusatz erreicht.
Die Auftrogung der Reib- bzw. Gleitschicht erfolgt über ein Auftrayungsrakel (Alternative: Walzenbeschichtung), wobei dieses so eingestellt wird, daß eine über die gesamte Bandbreite yleichmässige Beschichtung erfolgt. Durch diese Form der Bandbeschichtung werden evtl. Dickenunterschiede der Stützschicht kompensiert, so daß ein zusätzlicher Arbeitsgang für die Dickenregulierung entfällt.
Nach dem Aufbringen der Gleitschicht wird in einem Vorwärmofen, einem MF-Ofen, ein Anfritten des Werkstoffge-
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ 6200 Wiesbaden 1 · Birrstndlor Höhe 15 · I'ustfacli 51 o; · <91"(o μ it) 50 st 8j
misches an das Substrat vorgenommen.
Die in der Reib- bzw. Gleitschicht enthaltenen Lösungsmittel werden in einer anschliessenden Heizstreck«? verflüchtigt. Darauffolgend wird in einer Umwälzdurchlaufanlage die Aushärtung der Beschichtungsmasse vorgenommen.
Nur durch die beschriebene Reihenfolge des Beschichtungsab'-laufes und die Auslegung der Öfen wird eine geschlossene, glatte und von Poren freie Beschichtung geschaffen.
Die Austrittstemperatur des beschriebenen Bandes beträgt am Ende des Durchlaufofens 250 C. Im Anschluß an den Durchlaufofen erfolgt eine langsame, geregelte Abkühlung, wodurch eine hohe Kristallisation der Beschichtung herbeigeführt wird. Der Zweischichtverbundwerkstoff wird ohne maßliche Nachkontrolle, wie beispielsweise Walzen oder Fräsen, zu einer Rolle aufgewickelt und ist zur Weiterverarbeitung von Reib- und Gleitelementen geeignet.
Vergleichende Verschleißversuche an Prüfplättchen, gefertigt nach der erfindungsgemässen Beschichtung Polyester imid und verschiedenen Volumenanteilen an niedermolekularem PTFE gegenüber einer Beschichtung ohne Zusatz ein P1I1FM sind nachstehend aufgeführt.
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ORIGINAL INSPECTED Dipl.-Phys. I (cinriih Seids · Patentanwalt · 6200 Wiesbaden 1 · Bierstatlter Hohe 15 · Postfach 51 05 · (JSf(O 61 it) 56 53 02
Versuchsbedingungen: Gleitgeschwindigkeit: Statische Belastung: Spezifische Holastung: Prüfplättenon-0 Walzen-0 des Gegenlä'ufers PV-Wert: Härte :
100 min = mm 0,523 ms ras"
700 N 2
N/mm
8,9 N/mm 60 HRc 2
10 mm 2,84
100 0,24
4,68 1,78
R :
ei
Anhand der aufgeführten Versuchsbedingungen wurden folgende Ergebnisse erzielt:
Vol.-Anteil: Versuchsdauer: Walztemp.: Verschleiß: 15 PTFE (%)
0 7 8
20 Mine Ausführungsform zur Herstellung des erfindungsgemässen Zweischichtwerkstoffes wird nachfolgend beschrieben.
23 Min. 67°C O ,016 mm
3O Min. 6 3°C 0 ,OO9 mm
30 Min. 75°C 0 ,008 mm
3O Min. 65°C 0 ,002 mm
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 6200 Wiesbaden 1 ■ BiersKicllcr Höhe 15 · Postfach 5105 · ®"(o6i 21) ■;(.< ',·>, »i
Beispiel 1:
Das Aufrauhen der mit der erfindungsgemässen Gleit- bzw. Reibschicht zu beschichtenden Oberfläche der vorzugsweise metallischen Stützschicht kann durch gebräuchliche mechanische Verfahren wie beispielsweise Strahlen, Bürsten oder Schleifen erfolgen. Eine chemische Behandlung durch Anätzen ist aber auch möglich.
Die Herstellung des erfindungsgemässen Beschichtungswerkstoffes mit z.B. einer Zusammensetzung von 93 VoI.-Anteilen Polyesterimid und 7 VoI.-Anteilen niedermolekulares PTFK wird nachstehend beschrieben.
Der Mischvorgang erfolgt in einem Schnellrührer bei einer Drehzahl von < 4000 U/min..
Die Ausgangsviskosität bei 23°C beträgt nach DlN 53211 für das Polyesterimid 90 s + 5%.
Nach dem Mischvorgang mit einem Rotationsviskosimeter wurden 450 _+ 5% m Pa . s gemessen. Die Mischzeit ist mit 5 Minuten kurz zu halten.
Die Beschichtung des erfindungsyemässen Werkstoffes bzw. die Herstellung oder Auftragung erfolgt vorzugsweise über eine regulierbaren Streubalken bzw. ein Auftragsrakel.
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Dllil.-I'hy* Heinrich Seid» · P.ilenl.inwalt · 6200 Wiesbaden 1 ■ lüerst.nltor Höhe 15 · Postfach 51 05 · ^(061 21) 565382
tn einem zweiten Heispiel wird die Beschichtung einer entsprechend vorbehandelten Stützschicht mit einem Werkstoff gemass nachstehender Zusammensetzung beschrieben.
Beispiel 2 :
j Die Zusammensetzung der Reib- bzw. Gleitschicht besteht aus
79 Volumenanteile Polyesterimid und
21 Volumenanteile niedermolekulares PTFE.
Zu der aufgeführten Zusammensetzung werden während des Mischvorganges im Schnellrührer 6 Volumenanteile, bezogen auf die Mischung, eines latenten Lösungsmittels beigegeben, um die Kilmbildung beim Aufbringen mit Streichbalken zu verbessern und bei Schichtdicken ^ AO um die Blasenbildung bzw. Porenbildung zu unterdrücken.
im erfindumjsgemässen Verfahren lassen sich auch grosse Flächen, insbesondere zu schützende Metalloberflächen (metal-coating) mit einer Deckschicht versehen. Die Deckschicht kann auch in fortlaufendem Verfahren auf bandförmiges Substrat, aufgebracht werden. Dabei kann die Deckschicht in jeder gewünschten, besonderen Anforderungen gerecht werdender Weise zusammengesetzt werden, beispielsweise als Reib- bzw. Gleitschicht.
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Claims (1)

  1. 2947025 PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS
    62 Wiesbaden · Bierstadler Hohe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 61 21) 56 53 82 Postschedc Frankfurt/Main 1810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 395 63 72 · Nass. Sparkasse 108 00 JO 6S
    Glyco-Metall-Werke Wiesbaden, den 19. November 1979
    Daelen & Loos GmbH
    G 485
    S/rd
    15
    Patentansprüche
    Zwei- oder Mehrschicht-Verbundwerkstoff mit einer Deckschicht, die thermisch hoch belastbaren, wärinehärtbaren Polyimid-Lack enthält, mittels dessen die Bestandteile der Deckschicht zusammengehalten und zugleich die Deckschicht mit dem sie tragenden Substrat fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (3) der Deckschicht durch den wärmehärtbaren Polyimid-Lack gebildet ist und Zusatz bzw. Zusätze in darin fein dispers verteilter Form aufnimmt und daß diese Deckschicht direkt auf dar aufgerauhten Oberfläche (2) des Substrates (1) aufgebracht ist.
    2) Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, insbesondere für Reib- bzw. Gleitelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht als Reib- bzw. Gleitschicht (b) ausgebildet und direkt auf der aufgerauhton Oberfläche eines bandförmigen, mot η 11 i.sch<;n Substrates (I) aulgebracht ist.
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    Dipl.-l'hys. llilniiiti Srids · P.itcnt.wwall ■ 6100 Wiesbaden ι - Bicrsl.idter Höhe 15 · Postfach 51 05 ■ $?(o 61 21) 565382
    3) Verbundwerkstoff nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Reab- bzw. Gleitschicht (5), die etwa 99 bis 60 Vol.%, bevorzugt 90 bis 80 Vol.% wärmehärtbare PoIyimid-Lack und etwa 1 bis 40 Vol.%, bevorzugt 10 bis 20 Vol.% selbstschmiorende Zusätze (4) enthält.
    4) Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyimid-Lack Stoffe aus einer oder mehreren der folgenden Gruppen von Polyimiden sind: Carboranimid, wasserstoffreie PoIyimide, Poly-triazo-Pyromellithimide, Polyesterimide und Polyamidimide.
    Γ>) Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyimid-Lack ein in Lösungsmittel lösliches Polyimid ein über Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat (THEIC) vernetztes Polyester ist.
    6) Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstschmierende Zusatz (4) ein in Pulverform vorliegendes niedermolekulares PTFE ist und ein mittleres Molekulargewicht zwischen 35.000 und 100.0OO aufweist.
    7) Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die mittlere Korngrösse des niedermolekularen PTFE zwischen 5 bis 7 um ist.
    130023/0109 ~
    Dipl.-Phys. Heinrich Scids P.itent.inwalt · 6100 Wiesbaden ι ■ Itior^l.idlrr Mühe 15 · Postfach 51 05 · (Jf (ο <>ι 21) >;ι· ν·,
    29Α7025
    8) Verbundwerkstofί nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Deckschicht zwischen O,O5 umd 0,5 mm, bevorzugt zwischen U,O7 und O, 2 mm, ist.
    9) Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) aus Stahl nach DIN 1624, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, aluminiumplattierter Stahl und kupf erhalt, ige Werkstoffe gebildet ist.
    10) Verbundwerkstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) eine Dicke zwischen 0,b bis 2,O mm aufweist.
    11) Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstof1 nach Anspruch 1, bei dem ein das Substrat bildendos Band kontinuierlich mit dem die Deckschicht bzw. Reibbzw. Gleitschicht bildenden Material belegt und dieses Material durch Wärmeeinwirkung angefrittet und anschliessend gesteuert abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet ,' daß der in L'ulveriorm vorliegende Zus.Jt./ m ι t dem der die Matrix bildende Polyimidlack innig vormischt wird und bis zu niedrig viskosen bis pastöson Zustand homogenisiert wird, und daß die so vorbei ei tot.u Mischung in der gewünschten Beschichtungsdicke in
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    ORIGINAL INSPECTED
    ΠίρΙ.-Phys. Heinrich Seids ■ P.ilenUiiwalt · 6200 Wiesbaden 1 ■ Bierstadtcr Höhe 15 · Postfach 5105 · ^(061 21) 565382
    entsprechender Menge auf das metallische Substrat aufgebracht und auf diesem angesintert wird.
    J2) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Mischung diese mit einem latenten Lösungsmittel, vorzugsweise Dimethylformamid, versehen ist.
    13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Dimethylformamid 2 bis 10 Vol.%, vorzugsweise 4 bis 6 Vol.% beträgt.
    14) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge kennzeichnet;, daß die mit einem latenten Lösungsmittel versehene Mischung mittels Spritzen, Streichen oder Walzen auf das metallische Substrat aufgebracht wird.
    15) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge· kennzeichnet, daß das metallische Substrat in einem MF-Ofen induktiv auf die Temperatur zum Antritten der Reib- bzw. Gleitschicht an das metallische Substrat erwärmt wird.
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    Dipl.-Phys. Heinrich Scids · Patentanwalt · 6-ίοο Wiesbaden ι · Bior.l.icllcr Millie 15 · Postfach 51 05 · <SiT(i> c>i 21) ;ο ;ι Hi
    16) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, ι'<ιΩ das in der angefritteten Reib- bzw. Gleitschicht enthaltene, latente Lösungsmittel in einer anschlies.'jenden Heizstrecke verflüchtigt wird.
    17) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das metallische Substrat aufgebrachte Mischung aus Polyimid-Lack und niedermolekularen PTFE in einem Durchlaufofen, der in seiner Ober- und Unterhitze regulierbar ist, durchgehärtot. wird, wobei die Ausgangs temperatur des Substrats maximal 2 5O°C betragt.
    18) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der maximalen Kristallisation der Reib- bzw. Gleitschicht diese im Anschluß an die Durchhärtung gesteuert abgekühlt wird.
    19) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis IB, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff im Anschluß an das gesteuerte Abkühlen zur Weiterbearboi tumj von Reib- bzw. Glei tolomenton zu einer KoI Ic au f gow ick<; 1 I wird.
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    ORIGINAL INSPECTED
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