DE3030870C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden Lagers, bei dem Harz mit Schmieröl homogen gemischt und die erhaltene Mischung geformt und/oder gepreßt wird.

Als Rohmaterialien für die Herstellung von selbstschmierenden Lagermaterialien sind bisher konventionellerweise solche Materialien wie Polyamid, Polyacetal, Polybutylenphthalat, Polycarbonat, Polytetrafluorethylen verwendet worden. Aber die auf diese Weise hergestellten Lager können beim Gebrauch nur ein Laufen mit geringer Belastung aushalten; sie sind zwar wegen ihrer ausgezeichneten Eigenschaften der geringen Reibung hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit in vollem Umfang erfolgreich anwendbar, jedoch haben sie den Nachteil, daß sie nicht zur Verwendung beim Laufen mit schwerer Belastung fähig sind. Daher sind bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt viele experimentelle Untersuchungen zur Verbesserung der Belastungsfähigkeit hinsichtlich einem Laufen des Lagers bei schweren Belastungen unternommen worden, und zwar unter Berücksichtigung dessen, daß eine Verbesserung der Gleitfähigkeit des Kunstharzes erzielt werden sollte; insbesondere sind die experimentellen Untersuchungen mit der Konzeption durchgeführt worden, daß man dem Harz Schmieröl beimischt. Um diesen Zweck zu erreichen, wurde zum Pressen bisher oft ein Material verwendet, das man durch Mischen von aktivem Kohlenstoff, der als Schmierölträger dient und in dem Schmierl absorbiert ist, mit Kunstharz oder durch Mischen von synthetischem Gummi oder Kautschuk, der als Schmierölträger dienen kann, und Schmieröl zusammen mit Kunstharz erhält, wobei im letzteren Falle als synthetischer Gummi oder Kautschuk beispielsweise Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Copolymer, Butadiengummi oder -kautschuk sowie Isoprengummi oder -kautschuk verwendet wurden. Aber dieser als Schmierölträger dienende synthetischer Gummi oder Kautschuk hat keine so große Absorptionsfähigkeit für Schmieröl, beispielsweise absorbiert eine Volumeneinheit von synthetischem Gummi oder Kautschuk im äußersten Falle nur 3 Volumeneinheiten Schmieröl, so daß es in den Fällen, in denen das Harz viel Schmieröl enthalten soll, erforderlich ist, eine große Menge an Kunstharz zu verwenden, was zur Folge hat, daß die Eigenschaften des Basisharzes eine schlechte und nachteilige Wirkung insofern haben, als diese Lager, die mit diesem Harz hergestellt sind, eine verminderte mechanische Festigkeit oder eine geringe Gleitfähigkeit haben. Das ist ein Nachteil der Lager dieser Art. Zunächst haben Schmierölträgersubstanzen, wie es aktiver Kohlenstoff, Metallsalze von synthetischem Gummi oder Kautschuk sind, ursprünglich von selbst nur eine so geringe Schmierfähigkeit, daß sie beim Kontakt mit einem Partnerteil, beispielsweise einer rotierenden Welle, keinerlei befriedigendes Ergebnis in bezug auf die Gleitfähigkeit zeigen. Weiterhin neigt, da das oben erwähnte in Öl eingetauchte Harz im wesentlichen noch nicht einer Qualitätsverbesserungsbehandlung unterworfen ist, mit der eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige lineare Ausdehnung desselben bewirkt werden, das Lager aufgrund der Reibung zwischen den in gegenseitigem Kontakt befindlichen Lager- und Wellenoberflächen zu nachteiligen Wirkungen, die dazu führen, daß beide Materialien ihre Formstabilität verlieren und ein sogenanntes "Umarmen der Welle" sowie Schmelzbackanhaftphänomene auftreten, was sehr nachteilig ist.

Aus der DE-AS 17 50 981 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung eines Gleitlagerelements auf der Basis eines thermoplastischen Kunstharzes, wie zum Beispiel Polyacetylharz, mit einem Gehalt an Öl als flüssigem Schmiermittel sowie einem oder mehreren Additiven, wie Graphit, Molybdändisulfid und Fettsäuresalzen als festem Schmiermittel bekannt, worin das Schmieröl in einer Grundmasse aus Polyacetalharz in einem Gewichtsanteil von 2 bis 15% bzw. in einer Grundmasse aus Polyamidharz in einem Gewichtsanteil von 2 bis 12% fein und gleichmäßig dispergiert vorliegt und der Gewichtsanteil des festen Schmiermittels maximal 5% beträgt. Bei diesem Verfahren wird das Kunstharz mit dem Schmieröl und dem festen Schmiermittel vermischt, darauf wird die Masse unter Verknetung bis zum Schmelzen der mit dem Schmiermittel beschichteten Kunstharzpartikeln erhitzt und zu Formmaterial verpreßt, und dieses wird dann nach dem Erkalten zerkleinert und in die gewünschte Form gebracht. Die Schmierölmenge, die das Kunstharz, zum Beispiel Polyacetylharz, aufnimmt, ist jedoch relativ gering.

Weiter ist es aus der FR-Z "Plastiques Modernes et Elastomres" Nov. 1974, Seiten 78 bis 81 bekannt, Polynorbornenharz für verschiedene Zwecke zu verwenden. Jedoch bezieht sich diese Druckschrift auf völlig andere Anwendungsgebiete, als es die Herstellung von selbstschmierenden Lagern ist, nämlich auf die Verwendung von Polynorbornenharz auf dem Gebiet der Vibrations- und Stoßdämpfer, der Transportbänder, der Konfektionierung von Verblendungen, Fassaden, Mauerflächen o. dgl. und der Herstellung elastischer Isolationsteile, wobei bei allen diesen Anwendungsgebieten Eigenschaften hoher elastischer Verformbarkeit von entscheidender Bedeutung sind. Wenn in dem Abschnitt "Anwendungsgebiete" von einer sehr hohen Reißfestigkeit gesprochen wird, so ist diese Eigenschaft im Zusammenhang mit der hohen elastischen Verformbarkeit zu sehen, denn gerade Transportbänder sollen eine hohe Reißfestigkeit haben, was aber auch ebenso für hochelastisch verformbare Überzüge bei Verblendungen, Fassaden und Mauerflächen gilt, da solche Überzüge infolge der wechselnden Witterungsbedingungen, insbesondere infolge der auftretenden Temperaturänderungen, rißfest sein müssen, damit sie als unbeschädigte Außenhaut einen Wetterschutz gewährleisten. Auch die speziellen Ausführungen über die Zumischung von Öl zu Polynorbornenharz in dieser Druckschrift beziehen sich nicht auf Lager, sondern hier geht es bei der Zumischung von Öl zu Polynorbornenharz darum, die Brüchigkeit, die dieses hochelastische Material bei sehr tiefen Temperaturen von -20°C bis hinunter zu -50°C aufweist, zu vermindern, indem diese Öle als bei solchen tiefen Temperaturen plastifizierende und damit die Brüchigkeit bei diesen tiefen Temperaturen vermindernde Mittel benutzt werden, wobei es sich außerdem nicht um Schmieröle, sondern um aromatische und paraffinische Öle handelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden Lagers zur Verfügung zu stellen, das während seines Betriebs eine höhere Schmierfähigkeit und höhere Belastbarkeit als bekannte selbstschmierende Lager hat, so daß das erhaltene Lager ausgezeichnete Gleitfähigkeit, Abriebfestigkeit und Formstabilität hat.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Polynorbornenharz, welches absorbierbares Schmieröl in einer Menge von 200 bis 1000 Vol.-% seines Eigenvolumens enthält, mit selbstschmierendem und abriebfestem Kunstharz homogen gemischt wird, und daß dann der erhaltenen Mischung Pulver aus einer Kupferlegierung in einer Menge von 0,5 bis 50 Vol.-% homogen beigemischt und diese dann geformt und/oder gepreßt wird.

Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden, daß Polynorbornenharz unter den Bedingungen, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben sind, sehr große Mengen an Schmieröl aufnehmen und in einem Lager als Schmiermittel wirksam machen kann, gleichzeitig aber zusammen mit dem zugesetzten selbstschmierenden und abriebfesten Kunstharz und dem Pulver aus Kupferlegierung ein formstabiles und hohe Belastungen aushaltendes Lagermaterial bildet, wobei die Schmiermittelmengen, die von dem Polynorbornenharz pro Volumeneinheit aufgenommen werden können, wesentlich höher als die Mengen an aromatischen und paraffinischen Ölen sind, die nach der FR-Z "Plastiques Modernes et Elastomres" zu Plastifizierungszwecken zugesetzt werden.

Im Vergleich mit den konventionellen selbstschmierenden Lagern, die aus solchem Material wie Polyamid, Polyacetalharz, Polybutylenphthalat, Polycarbonat oder Polytetrafluorethylen bestehen, hat das selbstschmierende Lager, das mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt wird, eine wesentlich höhere Schmierfähigkeit und Belastbarkeit während seines Betriebs, und diese Eigenschaften werden durch Anwendung der überragenden und überraschend hohen Aufnahmefähigkeit von Polynorbornenharz für das Schmieröl und der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Metallpulvers erzielt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Pulver, welches beigemischt wird, Kelmetlegierungspulver oder Bronzepulver.

Derartiges Kelmetlegierungspulver sowie Bronzepulver trägt zur Verbesserung der Stabilität, Abriebfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Verminderung von Gestalt- und Abmessungsänderungen des selbstschmierenden Lagers bei.

Das erfindungsgemäß hergestellte selbstschmierende Lager hat insgesamt, abgesehen davon, daß es viel Schmieröl enthält und Formstabilität gegen Wärmedeformation aufweist und die anderen obigen Eigenschaften besitzt, eine lange Gebrauchslebensdauer und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften.

Der Verfahrensschritt des Formens und/oder Pressens kann mit einer konventionellen Form- und/oder Preßmaschine, und zwar in einer Hülsenform, ausgeführt werden.

Das verwendete Kunstharz kann ein synthetisches Harz von überragender Gleitfähigkeit und Abriebfestigkeit, wie Polyamid, Polyacetal, Polybutylenphthalat, Polycarbonat sowie Polytetrafluorethylen, sein.

Als Schmieröl kann konventionelles Schmieröl verwendet werden, beispielsweise aromatisches Schmieröl, naphthenisches Schmieröl, paraffinisches Schmieröl, wie es Spindelöl, Turbinenöl, Maschinenöl, Dynamoöl ist, und synthetisches Öl, wie es Kohlenwasserstoff, Ester, Polyglykole und Silikone sind. Als Polynorbornenharz kann solches Polynorbornenharz verwendet werden, dessen Molekulargewicht mehr als 2 Millionen beträgt und das einen Glasphasenübergangspunkt von 35°C hat, oder Polynorbornenharz, das mit Vulkanisierungsmittel zusammengesetzt ist. Polynorbornenharz dieser Art hat insbesondere den Vorteil, daß es eine poröse Struktur besitzt und eine große Menge an Schmieröl absorbieren kann, die im äußersten Falle das 10fache seines Eigenvolumens beträgt. Dieser Vorteil kann dazu beitragen, es zu vermeiden, eine große Menge an Harz zu verwenden und daß eine nachfolgende Verminderung der physikalischen Eigenschaften des Lagers durch diese verwendete Menge an Schmierölträger verhindert wird, d. h. Polynorbornenharz kann eingespart werden.

Der am meisten bevorzugte Gehalt des Lagers an Schmieröl ist weniger als 40 Vol.-% seines Lagervolumens. Daher besteht eine bevorzugte Zusammensetzung des selbstschmierenden Lagers insbesondere aus 1 bis 40 Vol.-% Schmieröl, 0,1 bis 20 Vol.-% Polynorbornenharz als Schmierölträger und den restlichen Volumenprozenten aus selbstschmierendem und abriebfestem Kunstharz. Um ein Lager von Hülsenform zu erzeugen, wird ein Pellet bzw. eine Tablette bzw. werden Pellets bzw. Tabletten einer üblichen Form- und/oder Preßmaschine zugeführt, das bzw. die aus einem zusammengesetzten Material hergestellt ist bzw. sind, welches seinerseits dadurch hergestellt worden ist, daß man 1 bis 40 Vol.-% Schmieröl und 0,1 bis 20 Vol.-% Polynorbornen- Kunstharz homogen miteinander gemischt und anschließend weiter selbstschmierendes und abriebfestes Kunstharz zugemischt hat.

Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ohne Verminderung der Gleitfähigkeit und zur Verminderung des Werts des linearen Ausdehnungskoeffizienten des Lagermaterials kann vorteilhafterweise Kupferlegierungspulver, vorzugsweise Kelmetlegierungspulver oder Bronzepulver, verwendet werden.

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Beispielen wie folgt erläutert:

Beispiel 1

Schmieröl (mit der Handelsbezeichnung Daphnee Super Mechanic Oil 100) wurde in einer Menge von 30 Vol.-% zu 8 Vol.-% elastomerem Polynorbornen-Kunstharz (mit der Handelsbezeichnung NORSOREX) hinzugefügt, und das erhaltene Material wurde in einem Henschel-Mischer gut gemischt, und es wurde danach während 12 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen, so daß sich eine transparente gallertartige bzw. gelierte Substanz ergab, die aus gegenseitig gut gelöstem Schmieröl und elastomerem Polynorbornen-Kunstharz bestand; und dann wurde zu der erhaltenen, gegenseitig gelösten Mischung Polyacetal-Harzpulver (mit der Handelsbezeichnung Duracon M 90-02) in einer Menge von 62 Vol.-% mit einem Henschel-Mischer zugemischt. Das Ergebnis wurde mit einem Strangpreßwerkzeug bzw. einer Strangpreßeinrichtung zu Pellets bzw. Tabletten verarbeitet und dann wurden daraus durch Spritzgießen Lager vorbestimmter Abmessungen hergestellt.

Beispiel 2

Schmieröl (mit der Handelsbezeichnung Daphnee Super Mechanic Oil 100 bzw. Daphnee Supermechaniköl 100) wurde in einer Menge von 30 Vol.-% zu 8 Vol.-% elastomerem synthetischem Polynorbornenharz (mit der Handelsbezeichnung NORSOREX) zugefügt. Die erhaltene Mischung wurde wie im Beispiel 1 behandelt, so daß man ein gallertartiges Material erhielt. Zu dem erhaltenen gallertartigen Material wurden 42 Vol.-% Polyacetalharzpulver (mit der Handelsbezeichnung Duracon M 90-02) und 20 Vol.-% gesprühte Kelmetlegierung (Pb 30%) zugemischt, und dann wurde das ganze mittels eines Henschel-Mischers gemischt. Aus der erhaltenen Mischung wurde mit dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 ein Lager hergestellt.

Beispiel 3

Unter Anwendung des Verfahrens des Beispiels 1 wurde ein Lager erzeugt, wobei jedoch 55 Vol.-% Polyacetalharzpulver verwendet wurden und wobei weiter Kelmetlegierungspulver in einer Menge von 15 Vol.-% gleichzeitig mit als Rohmaterial verwendet wurde.

Beispiel 4

Ein selbstschmierendes Lager wurde nach dem Verfahren des Beispiels 2 mit der Abwandlung hergestellt, daß anstelle von gesprühtem Kelmetlegierungspulver Bronzepulver verwendet wurde.

In den obigen Beispielen bedeutet die Bezeichnung "vorbestimmte Abmessungen" eine Abmessung von 8 mm Durchmesser× 10 mm Durchmesser×15 mm; und die erhaltenen Lager wurden entsprechend dem japanischen Industriestandard S45C getempert bzw. gehärtet; bei der Untersuchung der Gleitfähigkeit und des Abriebwiderstands des Lagers wurde eine Welle mit einer Oberflächenrauhigkeit von 3,6 S benutzt. Bei diesen Untersuchungen war die Wellenbelastung 5 kg/cm² bei einem Lauf mit 3000 Umdrehungen/min, und 2 kg/cm² bei einem Lauf mit 7500 Umdrehungen/min.

Das Untersuchungsergebnis ist in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

In dem Vergleichsbeispiel in Tabelle 1 wurde ein konventionelles Lager verwendet, das aus Polyacetalharz und Schmieröl bestand. Aus Tabelle 1 ist ohne weiteres erkennbar, daß das Lager nach der Erfindung im Vergleich mit einem konventionellen Lager überragende Eigenschaften hinsichtlich Abriebfestigkeit, Gleitfähigkeit und geringerem Temperaturanstieg hat. Diese überragenden Eigenschaften tragen dazu bei, vorzugsweise die Formstabilität des Lagers sicherzustellen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden Lagers, bei dem Harz mit Schmieröl homogen gemischt und die erhaltene Mischung geformt und/oder gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Polynorbornenharz, welches absorbierbares Schmieröl in einer Menge von 200 bis 1000 Vol.-% seines Eigenvolumens enthält, mit selbstschmierendem und abriebfestem Kunstharz homogen gemischt wird, und daß dann der erhaltenen Mischung Pulver aus einer Kupferlegierung in einer Menge von 0,5 bis 50 Vol.-% homogen beigemischt und diese dann geformt und/oder gepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver, welches beigemischt wird, Kelmetlegierungspulver oder Bronzepulver ist.