DE2948239A1

DE2948239A1 - Kunststoff und dessen verwendung

Info

Publication number: DE2948239A1
Application number: DE19792948239
Authority: DE
Inventors: Manfred 8781 Eußenheim Brandenstein; Dipl.-Ing. Dr. Heinrich 8720 Schweinfurt Kunkel; Armin 8720 Schweinfurt Olschewski
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-06-04
Also published as: IT8026200A0; GB2063889A; FR2470785A1; JPS5686953A; IT1134438B

Description

SKF KUGELLAGERPABRIKEN GMBH Schweinfurt, 27.11.1979

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Kunststoff und dessen Verwendung

Die Erfindung betrifft einen Kunststoff auf der Basis eines thermoplastischen Kunstharzes mit einem Zusatz von Faserstoffen.

Das Zusetzen von Faserstoffen zu verschiedenen thermoplastischen Kunstharzen zum Zweck der Verbesserung diverser Eigenschaften,ζ.B. hinsichtlich Widerstandsfähigkeit, Temperaturverhalten, Gleitreibung.geht beispielsweise aus verschiedenen Druckschriften der einschlägigen Kunststoffhersteller hervor. Jedoch wird immer nur ein einziger Faserstoff als Zusatz angegeben und nur grundsätzliche Empfehlungen für die Anwendungsgebiete dieser Werkstoffe gegeben.

Durch die DE-OS 2 016 746 ist ein Werkstoff für Gleitlager bekannt, dem verschiedene Fasermaterialien u. a. Kohlefasern und Glasfasern zugesetzt werden können, jedoch enthält die dort gegebene Lehre keinen Hinweis in welcher prozentualen Zusammensetzung welche besonderen Eigenschafften erzielt worden können.

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Durch die DE-OS 2 433 401 ist ein weiterer Werkstoff für Gleitlager bekannt, der u. a. verschiedenartige auch gemischt zugesetzte Stoffe aufweist, die die Werkstoffeigenschaften insbesondere bei Raumtemperatür verbessern sollen.

Bei Wälzlagerkäfigen werden jedoch an den Werkstoff teilweise ganz andere Anforderungen gestellt als bei Gleitlagern, deshalb können die in den beiden DE-OSen vorgeschlagenen Werkstoffe nicht ohne weiteres auf Wälzlagerkäfige übertragen werden. Die Käfigwerkstoffe müssen in hohem Maße biegefest, zugfest und temperaturbeständig und für die meisten Anwendungsfälle auch elastisch verformbar sein. Darüber hinaus muß der Werkstoff selbst billig und die damit mögliche Verarbeitungsmethode einfach sein. Bekannte glasfaser- oder kohlefaserverstärkte thermoplastische Kunststoffe weisen zwar gegenüber ihrem Basismaterial für die Ver Wendung bei Wälzlagerkäfigen wichtige Vorteile, wie z. B. höhere Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, W^rmebeständigkeit und besseres Langzeitverhalten auf, jedoch reichen diese Werte bei den gestiegenen Anforderungen oft nicht mehr aus. Insbesondere die elastische Verformbarkeit ist ein wichtiges Merkmal bei Käfigen mit Haltevorsprüngen für die Wälzkörper oder für den Käfig selbst; sie nimmt jedoch mit größer werdendem Anteil an Faserstoffen ab. Aus diesem Grund können elastisch verformte Teile eines Wälzlagerkäfigs gleich oder nach einiger Betriebsdauer abbrechen, wodurch das Wälzlager frühzeitia ausfallen kann. Dies tritt besonders bei

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kohlefaserverstärkten Kunststoffen auf, bei denen durch hohe Faseranteile andere Eigenschaften, wie z. B. Wärme- und Formbeständigkeit, erzielt werden sollen.

Weiterhin ist die elastische Verformbarkeit ein wichtiges Merkmal bei im Spritzgußverfahren hergestellten Teilen. Für die Anwendung bekannter Werkstoffe für Formteile mit den obengenannten Anforderungen und ungenügender Verformbarkeit müssen komplizierte Formwerkzeuge konstruiert werden, die in der Ausführung als Mehrfachschieber insbesondere aus hinterschnittenen Ausnehmungen bei Spritzgußteilen (z. B. Taschen von Wälzlagerkäfigen mit Haltevorsprüngen) vor dem Herausnehmen des Werkstükkes erst entfernt werden müssen.

Darüber hinaus weisen die aufgrund der obengenannten Anforderungen für die Anwendung als Werkstoff für Wälzlagerkäfige bevorzugten bekannten Kunststoffe eine ungenügende Alterungsbeständigkeit auf. Gerade bei einem Werkstoff für Wälzlagerkäfige sind häufig einander widersprechende Anforderungen zu erfüllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kunststoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der gut verarbeitbar, in gewissen Grenzen elastisch verformbar ist, ohne daß bleibende Veränderungen eintreten, der weiterhin alterungsbeständig auch bei höheren Temperaturen und unter Einwirkung von Fremdstoffen bleibt und widerstandsfähig gegen Schläge, Stöße etc. ist. Neben anderen Anwendungsfällen, soll dieser Werkstoff insbesondere gut für die Herstellung von Wälzlagerkäfigen aller Art sein.

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Die Aufgabe wird erf indungsgem.'iß dadurch gelöst, daß bei einem Kunststoff auf der Basis eines thernoDlastischen Kunstharzes der Zusatz von Faserstoffen aus bis zu 30 Gewichtsprozent Glasfasern und bis zu 20 Gewichtsprozent Kohlestoffasern besteht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Zusatz von Faserstoffen aus zwischen 15 und 20 Gewichtsprozent Glasfasern und zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent Kohlefasern. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das thermoplastische Kunstharz ein Polyamid ist und der Kunststoff für die Herstellung von VJ-'lzlagerk" f iqen verwendet wird.

Der erfindungsgem'iße Kunststoff weist geaenüber bekannten Zusammensetzungen folgende verbesserte Eigenschäften auf:

- elastische Verformbarkeit

- Alterungsbeständigkeit

- Schlagzähigkeit

Darüber hinaus konnten wichtige Eigenschaften bekannter faserverstärkter Kunststoffe weitgehend beibehalten und z. T. sogar noch verbessert werden:

- Wärmebeständigkeit

- Wärmeausdehnungskoeffizient

- Biegefestigkeit - Zugfestigkeit

- Abriebfaktor

- Reibungskoeffizient

- Wärmeleitfähigkeit

- gute Verarbeitbarkeit

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Die für Wälzlagerkäfige mit Haltevorsprüngen wichtige elastische Verformbarkeit konnte bei dem erfindungsgemäßen Kunststoff vorteilhafterweise so weit gesteigert werden, daß beispielsweise bei Rollenlager-Käfigen mit an den Stegen angeformten Vorsprüngen zur Halterung der Rollen keine Probleme beim Einschnappen der Rollen hinsichtlich Abbrechen der Vorsprünge bzw. hinsichtlich bleibender Verformung entstehen. Die Verbesserung der elastischen Verformbarkeit brachte darüber hinaus entscheidende Vorteile bei der Auslegung der Spritzwerkzeuge. Viele komplizierte bisher verschiebbar angebrachte Formwerkzeuge können vereinfacht werden oder deren Verschiebbarkeit kann ganz entfallen, weil bei der Entformung des fertig gespritzten Wölzlagerkäfigs die elastische Nachgiebigkeit des Kunststoffes ausgenutzt werden kann. Selbst komplizierte Werkzeuge für die Bildung von Hinterschnitten können auf diese Weise ohne ihre Form verändern zu müssen bei der Entformung ausgeschnappt werden bzw. der Käfig dem Spritzwerkzeug entnommen werden.

Weiterhin konnte die Alterungsbeständigkeit gegenüber bekannten verstärkten Kunststoffen entscheidend verbessert werden. Gerade bei Wälzlagern ist es wichtig, die Lebensdauer des Käfigs der der übrigen Lagerteile 5 anzupassen.

Eine weitere Verbesserung konnte bei dem erfindungsgemäßen Kunststoff hinsichtlich Schlagzähigkeit erzielt werden. Auch beim Wälzlagerkäfig können, durch die Wälzkörper hervorgerufene, impulsartige, örtliche Spitzenbelastungen auftreten. Durch hohe Zähigkeit

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können diese Belastungen vom Material aufgenommen werden, indem dessen plastische Verformung keinen Schaden verursacht.

Neben den verbesserten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Kunststoffes konnte damit ein Werkstoff für die Großserienproduktion geschaffen werden, der aus einfachen und billigen Grundmaterialen besteht un„ somit eine preisgünstige Lösung für viele Kunststoffprodukte bildet. Der beschriebene Kunststoff dient nicht nur für die als Beispiel angeführte Verwendung bei Wälzlagerkäfigen, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo hohe Anforderungen an den Werkstoff gestellt werden und darüber hinaus eine billige Lösung erforderlich ist.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 27.11.1979 DE 79 026 DE TPA/ko.hb Kunststoff und dessen Verwendung Patentansprüche

1. Kunststoff auf der Basis eines thermoplastischen Kunstharzes mit einem Zusatz von Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Faserstoffen aus bis zu 25 Gewichtsprozent Glasfasern und bis zu 15 Gewichtsprozent Kohlefasern besteht.

2. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Faserstoffen aus zwisehen 15 und 20 Gewichtsprozent Glasfasern und zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent Kohlefasern besteht.

3. Kunststoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Kunst- harz ein Polyamid ist.

4. Verwendung eines Kunststoffes nach den Ansprüchen 1 bis 3 für die Herstellung von Wälzlagerkäfigen.

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