DE4011468C2

DE4011468C2 - Verfahren zur Herstellung einer Schiebekupplung mittels einer eine monomere Substanz verwendenden Gießtechnik

Info

Publication number: DE4011468C2
Application number: DE4011468A
Authority: DE
Inventors: Yo Isegawa; Takeshi Kito; Kimimasa Murayama; Shoji Ikawa; Takahiro Iwase; Tutomu Sugiura; Atsuyuki Tsuzuki
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp Tokio/tokyo Jp Toyota
Priority date: 1989-04-10
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: AU5290290A; AU630941B2; KR960014534B1; CA2014162C; DE4011468A1; GB2230306B; KR900015870A; GB2230306A; GB9007770D0; US5114521A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schiebekupplung oder -verbindung, die eine wechselseitig zusammengepaßte Welle und eine Lagerung für diese umfaßt, wie einen Wellenzapfen und ein Wellenzapfenlager oder eine Keilwelle und eine Keil wellenmuffe. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schiebekupplung, wobei an der Oberfläche der Welle oder der Lagerung bzw. Muffe eine Harzauflage mittels einer eine monomere Substanz ver wendenden Gießtechnik ausgebildet wird.

Die JP-Patent-OS Nr. 178 013/1985 offenbart eine sog. in- situ-Fertigung, wobei ein niedrigviskoses Monomer oder Pre polymer in einen Zwischenraum oder Spalt zwischen einer Welle und einer Lagerung oder Muffe eingespritzt wird, woran sich eine Polymerisation und ein Härten anschließen, um einen Harzbelag oder eine Harzauflage auf der Oberfläche der Lagerung auszubilden. Als die monomere Substanz werden ein Prepolymer, Caprolactam, ein Lactamanion und ein Acyl lactam offenbart, es werden jedoch keine speziellen Monomere angegeben.

Andererseits offenbart die JP-Patent-OS Nr. 212 518/1988 die folgenden Polymerisationsinitiatoren als Beispiele von monomeren Substanzen, die bei dem in-situ-Fertigungsverfah ren anzuwenden sind:

In den obigen Formeln ist A ein Halogenatom oder

worin Y eine C₃-C₁₁-Alkylengruppe ist, a eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, b eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist, R₁ eine Alkylengruppe, eine Aralkylgruppe, eine Alkyloxy gruppe, eine Aryloxygruppe, ein Halogenatom oder eine Aral kyloxygruppe ist, R₂ eine zwei- oder höherwertige Gruppe ist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche aus einer Kohlenwasserstoffgruppe und einer Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Etherbindung besteht, und Z (1) ein Polyether mit einer relativen Molekülmasse von wenigstens etwa 2000, (2) ein Polyestersegment mit einem Polyethersegment von einer relativen Molekülmasse von wenigstens etwa 2000 oder (3) eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer relativen Molekül masse von wenigstens 1000 ist.

Die JP-Patent-OS Nr. 212 518/1988 offenbart jedoch weder, daß das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, unter Verwendung eines speziellen Polypropylenoxid polyols gelöst werden kann, noch legt sie eine Lösung die ses Problems nahe.

Die JP-Patent-OS Nr. 86 723/1988 offenbart einen Lactam- Polymerisationsinitiator, der eine elastomere Hauptkette enthält, die von einem lebenden Polyamin hergeleitet wird, das wenigstens zwei primäre oder sekundäre Aminogruppen und wenigstens zwei Lactam-Endgruppen enthält, wie das durch die Formel wiedergegeben ist:

worin Q ein Lactamrest mit einer C₃-C₁₁-Alkylengruppe und dieser Lactamrest an Carbonyl über sein Stickstoffatom gebun den ist; A eine aliphatische oder aromatische Hydrocarbyl- oder Hydrocarbylethergruppe ist; m gleich 0 oder 1 ist; wenn m gleich 0 ist, dann ist n gleich 0 oder 1 und p gleich 1; wenn m gleich 1 ist, dann liegt n in einem Bereich von 1 bis 3 und p ist gleich n. Jedoch offenbart diese Veröffent lichung weder, daß ein derartiger Lactam-Polymerisations initiator für das in-situ-Fertigungsverfahren verwendet und das der Erfindung zugrundeliegende Problem dadurch gelöst werden kann, noch legt sie das nahe.

Die durch Aufbringen einer Harzauflage mittels des Monomer- Gießverfahrens erhaltene Schiebekupplung wird verwendet, indem ein Fett in einen Zwischenraum zwischen der Welle und der Lagerung oder Muffe, an welcher die Harzauflage ausge bildet ist, eingespritzt wird.

Nach den oben erwähnten herkömmlichen Verfahren erhaltene Schiebekupplungen zeigen einen Nachteil insofern, als dann, wenn sie unter hoher Temperatur (von wenigstens 100°C) mit einem gewöhnlich verwendeten, darin eingespritzten Fett zum Einsatz kamen, das als Belag aufgebrachte Polyamidharz leicht und mit größter Wahrscheinlichkeit einer Verschlech terung, d. h. einer Qualitätsverminderung, unterliegt. Wenn diese Verschlechterung des Harzes fortschreitet, so tritt leicht in dem Polyamidharz ein Reißen auf und mit größter Wahrscheinlichkeit wird als Ergebnis dessen das Harz von der Lagerfläche abgeschält. Deshalb treten an Plätzen, wo die obige Schiebekupplung zum Einsatz kommt, ein Anstieg in den Schwingungsgeräuschen und auch ein Anstieg im Schie bewiderstand während eines Schiebevorgangs auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu lösen. Im Hinblick hierauf ist es das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Schiebekupp lung anzugeben, die in ihrer Haltbarkeit sowie Standfestig keit ausgezeichnet und imstande ist, eine Verschlechterung Polyamidharzes oder eine Verminderung in der Haftfestigkeit mit der metallischen Zwischen- oder Grenzfläche auch in einem hohen Temperaturbereich in einem Zustand, da Fett vorhanden ist, zu vermindern, indem der Polymerisationskatalysator und der Polymerisationsinitiator, die bei der Auflage oder dem Belag aus einem Polyamidharz zur Anwendung kommen, in ent sprechender Weise gewählt werden.

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Schiebekupplung, das das Injizieren bzw. Einspritzen eines folgende Komponenten (A) und (B) umfassenden Gießmaterials in einen Spalt zwischen einer Lagerung und einer in diese einge setzten sowie von der Lagerung drehbar oder hin- und herbe wegbar gehaltenen Welle umfaßt, woran sich eine Polymerisati on und ein Härten zur Ausbildung einer Harzauflage auf der Fläche der Welle oder der Lagerung bzw. Muffe anschließen:

A) eine ω-Lactamflüssigkeit, die einen Polymerisationskata lysator einer Alkalimetall- oder Erdalkalimetallverbindung enthält und
B) eine ω-Lactamflüssigkeit, die wenigstens einen Polymeri sationsinitiator enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Lactaminitiator der folgenden Formel zusammen gesetzt ist:
worin Z eine polyvalente Gruppe ist, die aus einem lebenden Amin abgeleitet ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyoxyalkylenpolyamin, einem Oxyalkylencopoly merpolyamin, einem Polyalkadienpolyamin, einem Alkadiencopo lymerpolyamin, einem Polyalkenpolyamin, einem Alkencopolymer polyamin und einer Kombination dieser besteht;
Q ein Lactamrest mit einer C₃-C₁₁-Alkylengruppe und dieser Lactamrest an C über sein Stickstoffatom gebunden ist;
A eine aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Etherbindung ist;
m gleich 0 oder 1 ist; n ≧ 1; wenn m gleich 0 ist, dann ist n gleich 1; wenn m gleich 1 ist, dann ist n im Bereich von 1 bis 3; t wenigstens 1 ist;
R₁ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist; oder wenigstens einen Polymerisationsinitiator enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lactaminitiatoren der fol genden Formel besteht:
worin Z ein Polypropylenoxydpolyol ist, X gleich 0 oder NH ist und Q, A, t, m sowie n gleich der obigen Definition sind.

In den beigefügten Zeichnungen ist Fig. 1 ein Querschnitt ei ner Schiebekupplung, die gemäß einer Ausführungsform der vor liegenden Erfindung hergestellt wurde, und Fig. 2 eine Drauf sicht auf die Schiebekupplung von Fig. 1.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf bevor zugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Schiebekupplung ist eine solche, die derart erhalten wird, daß zuerst eine runde oder eine im Querschnitt winklige Welle in eine geeignete Lagerung oder Muffe, in der die Welle drehbar oder axial hin- und herbe wegbar aufgenommen ist, eingesetzt wird, wobei hier die La gerung nicht nur eine unabhängige oder getrennte Lagerung um faßt, sondern auch ein mit dem Hauptteil einer Maschine ein stückiges Lagerungsteil, und daß dann eine ω-Lactamlösung, die eine vorgeschriebene Menge eines Polymerisationskatalysa tors einer Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung enthält, d. h. ein Gießmaterial (A), und eine ω-Lactamlösung, die einen Polymerisationsinitiator, d. h. ein Gießmaterial (B) enthält, gemischt und gerührt werden, um eine niedrigviskose Lösung zu erhalten. Diese niedrigviskose Lösung wird dann in einen Raum zwischen der Welle und der Lagerung inji ziert oder es wird eine geeignete Menge einer derartigen Lösung zuerst in den Innenraum der Lagerung oder Muffe ge gossen und dann die Welle in die Lagerung eingepaßt, um die Lösung gleichförmig über den gesamten Raum auszubreiten, woran sich ein Erhitzen für die Polymerisation und ein Här ten anschließt, um eine Harzauflage an der Oberfläche der Welle oder der Lagerung auszubilden.

Die Schiebekupplung wird folglich durch eine in-situ-Ferti gung erhalten, wobei eine Harzauflage oder ein Harzüberzug unmittelbar an einem Spalt zwischen der Welle und der Lage rung, die bereits ineinander gepaßt oder zusammengebaut sind, ausgebildet wird. In einem solchen Fall ist es schwierig, die Harzauflage nach der Polymerisation zu entfernen. Es ist deshalb ratsam, vorbereitend auf der Lagerung eine ge eignete Abdeckung oder Abdichtung mit Ausnahme desjenigen Teils, für den eine Lagerfunktion gewünscht oder vorgesehen wird (die lagernde oder tragende Fläche), aufzubringen. Um die Polymerisationsreaktion gleichförmig und störungsfrei fortschreiten zu lassen, ist es ratsam, die Welle und die Lagerung vor dem Injizieren der Lösung auf eine Temperatur vorzuwärmen, die für die Polymerisation, wie es jeweils er forderlich ist, geeignet ist. Darüber hinaus kann vor dem Injizieren der Lösung ein geeignetes Grundier- oder Haftmit tel auf die lagernde Fläche der Lagerung oder Muffe aufge bracht und ein geeignetes Trennmittel an der Welle ange bracht werden, so daß die Harzauflage eindeutig und sicher an der lagernden Fläche befestigt wird. Wenn erwünscht ist, die Harzauflage an der Welle anzubringen, kann das Grundier mittel auf die Welle und das Trennmittel auf die Lagerung aufgebracht werden.

Die Erfindung wird im folgenden in weiteren Einzelheiten erläutert.

ω-Lactam

Das bei der Erfindung zu verwendende ω-Caprolactam umfaßt beispielsweise γ-Butyrolactam, δ-Valerolactam, ε-Capro lactam, ω-Oenantolactam, ω-Kapryllactam, ω-Undekanolac tam und ω-Laurolactam. Diese ω-Lactame können allein oder in Verbindung als eine Mischung von zwei oder mehreren ver wendet werden.

Polymerisationskatalysator

Der Polymerisationskatalysator eines Alkalimetalls oder einer Erdalkalimetallverbindung, der in dem bei der Erfin dung zu verwendenden Gießmaterial (A) enthalten ist, kann aus solchen gewählt werden, die gewöhnlich bei herkömmli chen Anion-Polymerisationen von ω-Lactamen verwendet wer den. Spezielle Beispiele eines solchen Polymerisationskata lysators schließen ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, deren Hydride, Oxide, Hydroxide, Carbonate, Alkylverbindun gen, Arylverbindungen, Alkoholate und Grignard-Verbindungen sowie Reaktionsprodukte dieser Metalle oder Metallverbindun gen mit ω-Lactamen, wie Natriumsalze, Kaliumsalze und Magne siumhalogenide von ω-Lactamen ein. Der Alkali-Polymerisa tionskatalysator wird in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 15 Mol.-% oder 20 Mol.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmenge an ω-Lactamen, verwendet.

Polymerisationsinitiator

Der Lactam-Polymerisationsinitiator gemäß der Erfindung um faßt einen solchen, der eine elastomere Hauptkette enthält, die von einem lebenden Polyamin abgeleitet ist, das wenig stens zwei primäre oder sekundäre Aminogruppen und wenig stens zwei Lactam-Endgruppen, wie durch die folgenden For meln dargestellt ist, enthält:

worin Q ein Lactamrest mit einer C₃-C₁₁-Alkylengruppe und die ser Lactamrest an C über sein Stickstoffatom gebunden ist; A eine aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Ätherbindung ist; m gleich 0 oder 1 ist; n ≧ 1 ist; wenn m gleich 0 ist, dann ist n gleich 1; wenn m gleich 1 ist, dann ist n im Bereich von 1 bis 3; R₁ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist.

Im einzelnen wird dieser Initiator durch die Formel darge stellt:

worin Z eine mehrwertige Gruppe ist, die aus einem lebenden Polyamin hergeleitet ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyoxyalkylenpolyamin, einem Oxyalkylen copolymerpolyamin, einem Polyalkadienpolyamin, einem Alka diencopolymerpolyamin, einem Polyalkenpolyamin, einem Alken copolymerpolyamin und einer Kombination von diesen besteht; t ist wenigstens 1; für A, Q, m, n und R₁ gilt die obige Defi nition.

Dieser Initiator kann durch die Reaktion eines Acyllactam monomeren, das Acylgruppen hat, mit einem lebenden Polyamin gebildet werden.

Gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Polyamidpolyether-Blockpolymerisat als das die Auflage bildende Harz zu erhalten. Um ein Blockpolymerisat mit ausgezeichneten Eigenschaften zu bilden, ist es ratsam, daß vor der wirklichen oder substantiellen Lactam-Polymeri sation wenigstens 90 Mol.-%, in mehr bevorzugter Weise wenig stens 95 Mol.-% der Aminogruppen des Polyamins in Lactam- Endgruppen umgewandelt werden. Zu diesem Zweck kann der Ini tiator vorbereitend oder kann der Initiator, bevor das System unter den Lactam-Polymerisationszustand gebracht wird, gebil det werden.

Der Lactam-Polymerisationsinitiator der vorliegenden Erfin dung schließt auch Initiatoren ein, die durch die folgenden Formeln dargestellt werden:

worin Z' ein Polypropylenoxidpolyol ist, t wenigstens 1 ist und für Q, A, m und n die oben gegebene Definition gilt.

Dieser Initiator kann durch die Reaktion eines Acyllactam monomeren, das Acylgruppen hat, mit einem lebenden Polypropy lenoxidpolyol erzeugt werden. Um ein Blockkopolymerisat von ausgezeichneten Eigenschaften zu erhalten, ist es ratsam, daß vor der wirklichen Lactam-Polymerisation wenigstens 90 Mol.-%, in mehr bevorzugter Weise wenigstens 95 Mol.-% der Hydroxylgruppen des Polypropylenoxidpolyols in Lactam- Endgruppen umgewandelt werden. Zu diesem Zweck kann der Ini tiator vorbereitend oder bevor das System unter den Lactam- Polymerisationszustand gebracht wird, gebildet werden.

Das Zahlenmittel des Molekulargewichts des Lactam-Polymeri sationsinitiators reicht in vorteilhafter Weise von etwa 500 bis etwa 15000, bevorzugterweise von etwa 1000 bis etwa 10 000. Ein bevorzugter Lactam-Polymerisationsinitiator wird aus einem Polyetherpolyamin sowie einem Polyhydrocarbonpolyamin gebildet und hat eine relative Molekülmasse von wenigstens etwa 1000, vorzugsweise von etwa 2000 bis etwa 6000. Hier be deutet die relative Molekülmasse ein Zahlenmittel des Moleku largewichts gemessen durch eine auf diesem technischen Gebiet allgemein bekanntes Verfahren, falls nichts anderes angegeben wird.

Der Initiator gemäß der Erfindung kann durch Ausführen der folgenden Schritte in Aufeinanderfolge bei Umgebungstempera tur erhalten werden:

a) ein Schritt einer Komplexbildung von Säurehalogenidgruppen eines polyfunktionellen Säurehalogenids mit einem tertiären Amin;
b) ein Schritt einer Reaktion von wenigstens einer, jedoch nicht allen in einen Komplex überführten Säurehalogenidgruppen mit einem Lactammonomeren der Formel:
worin Y eine C₃-C₁₁-Alkylengruppe ist, um das Halogen mit einem Lactamrest zu substituieren, so daß ein halogeniertes Ammoniumsalz gebildet wird;
c) ein Schritt einer Reaktion von wenigstens 90 Mol.-% des Rests der in einen Komplex überführten Säurehalogenidgruppe mit einem mehrfunktionellen primären Amin, um Amidgruppen zu bilden; und
d) einen Schritt des Entfernens des halogenierten Ammonium salzes.

Es ist von Vorteil, daß die Säurehalogenidgruppen stöchiome trisch leicht im Überschuß mit Bezug zu den Aminogruppen sind. Bei diesem Verfahren reagieren die Säurehalogenidgrup pen mit Aminogruppen eines Polyamins, um Amidbindungen und ein substituiertes halogeniertes Ammonium-Nebenprodukt zu bilden. Ein Beispiel dieser Reaktion ist:

(Lactam-Polymerisationsinitiator) + (HXNR₃)

In der obigen Formel ist X gleich Chlor oder Brom; NR₃ ist ein tertiäres Amin; für Z, Q, A und m gilt die obige Be stimmung; K ≧ dx.

In manchen Fällen kann das mehrfunktionelle Säurehalogenid mehr als eine Säurehalogenidgruppe selbst nach der Reaktion mit dem Lactammonomeren im Schritt b) enthalten, um einen Initiator zu bilden. In diesen Fällen ist das polyfunktio nelle Säurehalogenid imstande, zwei oder mehr lebende Poly amine oder lebende Polypropylenoxidpolyole durch Entfernen von zwei oder mehr substituierten halogenierten Ammonium molekülen pro einer Kopplungsreaktion zu koppeln.

Dieser Initiator kann in vorteilhafter Weise unter Anwe senheit eines von Verunreinigungen freien Lösungsmittels, wie Cyklohexan, Toluol, Tetrahydrofuran oder Aceton gebildet werden.

In Abhängigkeit von der Natur des verwendeten Lösungsmittels kann dieser Initiator bei einer erhöhten Temperatur, z. B. bei einer Temperatur von 30-150°C gebildet werden. Wenn ein Lösungsmittel zur Anwendung kommt, kann ein solches durch Destillieren nach der Bildung des Initiators entfernt werden.

Das lebende Polyamin oder das lebende Polypropylenoxidpolyol hat in vorteilhafter Weise ein Zahlenmittel des Molekularge wichts von 300 bis 10000, vorzugsweise von wenigstens 500 und in mehr bevorzugter Weise von wenigstens 1000. Die durch die Additionspolymerisation des Lactammonomeren zum Initiator gebildeten Polylactamsegmente stellen harte und kristalline Segmente dar, während dieses lebende Polyamin oder das le bende Polypropylenoxidpolyol so gewählt wird, daß Hauptket ten von weichen und elastomeren Segmenten zu einem Nylon- Blockkopolymerisat geboten werden.

Wenn die weichen Segmente in ein Nylon-Blockcopolymerisat ein gegliedert werden, so tragen sie dazu bei, die Glasumwand lungstemperatur Tg auf einen Wert von höchstens etwa 0°C, vorzugsweise von höchstens etwa -25°C, zu bringen. Die Glas umwandlungstemperatur kann ohne Schwierigkeiten durch ein Differential-Abtastkalorimeter unter einer Stickstoffat mosphäre bei einer Abtastgeschwindigkeit von 10 bis 20°C/min gemessen werden.

Derartige Segmente werden vorteilhafterweise von einem lebenden Polypropylenoxidpolyol oder einem lebenden Polyamin, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyoxyalky lenpolyamin, einem Oxyalkylencopolymerpolyamin, einem Poly alkadienpolyamin, einem Alkadiencopolymerpolyamin, einem Polyalkenpolyamin, einem Alkencopolymerpolyamin und einer Kombination dieser besteht, hergeleitet.

Die Menge der elastomeren Segmente in dem durch das Verfah ren nach der Erfindung erzeugten Nylon-Blockcopolymerisat schwankt in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften und wird üblicherweise innerhalb des Bereichs von 10 bis 90 Gew.-% des Copolymerisats verändert.

Beispiele eines geeigneten Kohlenwasserstoffpolyamins des Polymertyps umfassen ein Polybutadiendiamin, ein Polybutadi enpolyamin und ein Butadienacrylnitrilcopolymerpolyamin.

Beispiele eines geeigneten Polyetherpolyamins schließen ein Poly(oxybutylen)diamin, ein Poly(oxyethylen)diamin, ein Poly (oxypropylen)diamin, ein Poly(oxypropylen)triamin, ein Poly (oxypropylen)tetramin und eine Kombination dieser, beispiels weise ein Block-Copolymerisat eines Poly(oxyethylen) und eines Poly(oxypropylen), modifiziert mit wenigstens zwei Aminogruppen, ein. Ein bevorzugtes Polyetherpolyamin ist ein Poly(oxypropylen)triamin mit einem Zahlenmittel des Moleku largewichts von wenigstens etwa 5000.

Ein lebendes Polyamin kann von einem lebenden Polyol durch Substituieren der Hydroxylgruppe des lebenden Polyols mit einer Aminogruppe in Übereinstimmung mit dem in den US- Patenten 3 155 728 und 3 236 896 offenbarten Verfahren gebil det werden. In Abhängigkeit von dem Verfahren zur Herstel lung einer derartigen Verbindung wird in Betracht gezogen, daß eine gewisse Menge von Rest-Hydroxylgruppen verbleibt.

Als ein weiteres Verfahren kann ein Nitril enthaltendes Poly mer in ein aminfunktionelles durch Reduktion der Nitrilgruppe umgewandelt werden. Darüber hinaus kann ein Formyl enthal tendes Polymer in ein aminfunktionelles durch Reduktionsami nierung seiner Formylgruppe umgewandelt werden.

Die polyfunktionellen Säurehalogenide, die in geeigneter Wei se für die Herstellung der Lactam-Polymerisationsinitiatoren verwendet werden können, werden durch die folgende Formel dargestellt:

worin m gleich 0 oder 1 ist; n ≧ 1 ist; wenn m gleich 0 ist, dann ist n gleich 1; wenn m gleich 1 ist, dann ist n im Be reich von 1 bis 3; X ist Chlor oder Brom; A ist eine alipha tische oder aromatische Hydrocarbylgruppe oder Hydrocar bylethergruppe.

A ist bevorzugterweise eine p-Phenylengruppe, eine m-Phenyl engruppe oder -(CH₂)_x- (worin x im Bereich von 3 bis 8 liegt), mehr bevorzugterweise eine p-Phenylengruppe, eine m-Phenylengruppe oder eine Mischung dieser, die ein Ny lon-Blockcopolymerisat mit überlegenen physikalischen Eigen schaften hervorbringt. Andere bevorzugte zweiwertige Haloge nide enthalten eine Oxalylgruppe, worin m gleich 0 und n gleich 1 ist.

Ein für die Reaktion mit dem in einen Komplex überführten Säurehalogenid geeignetes Lactam ist das, das eine C₃-C₁₁- Alkylengruppe hat, vorzugsweise dasjenige, das eine C₃- oder C₅-Alkylengruppe hat, d. h. 2-Pyrrolidinon oder ε-Caprolac tam, und zwar im Hinblick auf die Reaktionsfähigkeit und die leichte Verfügbarkeit.

Das tertiäre Amin, das für die Komplexbildung der polyfunk tionellen Säurehalogenide nützlich ist, schließt beispiels weise ein Trialkylamin, Pyridin, ein alkylsubstituiertes Pyridin, Chinolin und andere substituierte Amine, welche Substituenten haben, die im wesentlichen nicht die Funktion des Amins als das komplexbildende Agens und die Bildung des Lactam-Polymerisationsinitiators hindern, ein. Das Ammonium salz und jegliches überschüssiges tertiäres Amin werden be vorzugterweise nach der Bildung des Initiators entfernt.

Der Lactam-Polymerisationsinitiator wird bevorzugterweise durch Reaktion von einem Äquivalent eines lebenden Polyamins auf der Grundlage der Anzahl der Aminogruppen oder eines lebenden Polypropylenoxidpolyols auf der Grundlage der An zahl der Hydroxylgruppen mit einem Äquivalent der Säurehalo genide auf der Grundlage der Anzahl der Säurehalogenidgrup pen hergestellt. Wenn jedoch ein Lactam-Polymerisationsini tiator des Polymertyps mit einer Hauptkette, die abwechselnd harte und weiche Segmente enthält, gewünscht wird, wird das polyfunktionelle Säurehalogenid zur Reaktion gebracht, um eine Bindung mit zwei oder mehr lebenden Polyaminen oder lebenden Polypropylenoxidpolyolen einzugehen. In einem sol chen Fall wird das Äquivalenzverhältnis eines jeden leben den Polyamins oder lebenden Polypropylenoxidpolyols zu dem Säurehalogenid so gewählt, daß es kleiner als 1 : 1 ist. Wenn das lebende Polyamin oder das lebende Polypropylenoxid polyol trifunktionell ist und ein bifunktionelles Säurehalo genid zur Kopplung mit den zwei Polyaminen oder Polypropy lenoxidpolyolen hinzugefügt wird, so ist es beispielsweise von Vorteil, ein Äquivalenzverhältnis von 1 : 3 anzuwenden, um einen tetrafunktionellen Initiator eines Polymertyps zu erhalten. Die obige Erläuterung der weichen Segmente folgt vorzugsweise der allgemeinen Beschreibung der relativen Mo lekülmasse, die oben mit Bezug auf das lebende Polyamin oder das lebende Polypropylenoxidpolyol gegeben wurde.

Der Lactam-Polymerisationsinitiator wird mit einem Lactammo nomer, bevorzugt einem ε-Caprolactam, in Gegenwart eines Lac tam-Polymerisationskatalysators zur Reaktion gebracht, um ein Nylon-Blockcopolymerisat mit weichen und harten Segmenten zu bilden. Das harte Segment ist durch die Formel dargestellt:

worin q im Bereich von etwa 4 bis etwa 300 liegt und Y der obigen Definition entspricht sowie das harte und das weiche Segment durch eine Amidbindung der Formel verknüpft sind:

worin für A, Y, m und n die obige Definition gilt.

Dieses Blockcopolymerisat enthält keine Esterbindung zwischen dem harten sowie dem weichen Segment und ist in seiner Stabi lität gegen Hydrolyse und gegen Wärme einem solchen, das eine Esterbindung aufweist, überlegen.

Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des dadurch erhal tenen Nylon-Blockcopolymerisats kann innerhalb eines weiten Bereichs verändert werden, jedoch liegt es vorzugsweise in einem Bereich von etwa 18000 bis etwa 100000. Die relative Molekülmasse hängt üblicherweise von dem Mol-Verhältnis des Lactammonomeren und des Lactam-Polymerisationsinitiators ab. Die Konzentration des Initiators oder die Konzentration der aktivierten N-Lactamgruppen, die vom Lactam-Polymerisations initiator zugeführt werden und während der Polymerisation des Lactammonomeren vorhanden sind, beeinflußt die gesamte Reak tionsgeschwindigkeit. Die Gesamtmenge der aktivierten N-Lac tamgruppen, d. h. die äquivalente Menge des Initiators, kann sich in Abhängigkeit von der Funktionalität und/oder der Kon zentration des in der Mischung vorhandenen Initiators ändern. Im allgemeinen ist die Funktionalität des Initiators oder die Anzahl der aktivierten N-Lactamgruppen pro Molekül wenigstens 2, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 10 und in mehr bevorzug ter Weise von etwa 3 bis etwa 6. Der Lactam-Polymerisations initiator wird üblicherweise in einer Menge von wenigstens 0,1 Mol.-%, vorzugsweise von 0,2 bis 1,0 Mol-% auf der Grund lage der gesamten Mol-Menge des verwendeten Caprolactammono meren zur Anwendung gebracht.

Wenn durch Reagieren des Lactam-Polymerisationsinitiators mit einem ε-Caprolactammonomeren in Gegenwart eines geeigneten Katalysators ein Nylon-6-Blockcopolymerisat erzeugt wird, so ist das sich ergebende Blockcopolymerisat üblicherweise ein solches, das eine Polyamidkette mit Struktureinheiten der Formel hat: -CO-(CH₂)₅NH-, und zwar zugefügt zum Lactam-Po lymerisationsinitiator. Das Nylon-6-Blockcopolymerisat wird im wesentlichen aus einem ε-Caprolactam erzeugt. Jedoch kann es andere Lactammonomere enthalten, solange die Reaktionsge schwindigkeit für die Caprolactampolymerisation oder der Grad der Polymerisation nicht wesentlich nachteilig beeinflußt wird.

Weitere Mischmaterialien

Bei der vorliegenden Erfindung können darüber hinaus andere Additive, wie ein Weichmacher, ein Treibmittel, ein Farb stoff oder ein Pigment, ein Antioxydationsmittel und ein internes Trennmittel, eingegliedert werden, solange sie nicht die Polymerisationsreaktion im wesentlichen nachtei lig beeinflussen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Bei spiele weiter im einzelnen erläutert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung in keiner Weise durch diese Beispiele eingeschränkt oder begrenzt wird.

Bei den folgenden Beispielen wurde die Bewertung des äußeren Aussehens und die Bewertung einer Minderung oder Qualitäts verschlechterung des Harzes in den folgenden Arten durchge führt.

Äußeres Aussehen der Schiebekupplung

Ein Fett (Autolex A, hergestellt durch Idemitsu Petrochemi cal Co., Ltd.) wurde in einen Spalt zwischen der Welle und der Muffe einer Schiebekupplung gemäß jedem der folgenden Beispiele injiziert und für 1000 h in einem Ofen bei 120°C belassen. Dann wurde der Verschiebevorgang zwischen der Welle und der Muffe 10000 Male wiederholt. Anschließend wurde die Welle aus der Muffe gezogen, und die an der Muffe aufgebrachte Harzauflage wurde visuell hinsichtlich irgend welcher im Harz gebildeter Risse inspiziert. Die Bewertung beruhte auf den folgenden Normen:
○: kein Riß gebildet
x: Risse gebildet

Bewertung der Verschlechterung des Harzes

Aus einem flachen, geformten Produkt, das bei jedem der fol genden Beispiele gebildet wurde, wurden 30 Hantelprüfkör per des Typs IV gemäß ASTM D-638-72 ausgeschnitten. Diese Prüfstücke wurden in ein vorbestimmtes Fett, nämlich das o. a. Autolex A, eingetaucht. In diesem Zustand wurden die Prüfstücke für 1000 h in einem Ofen bei 120°C belassen. An schließend wurde die Zugdehnung gemäß ASTM D-638-72 gemessen.

Beispiel 1

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine äußere Keilprofillagerung oder -buchse 1, eine innere Keilwelle 2, die in die Lagerung ein gesetzt sowie in dieser hin- und herbewegbar gehalten ist, und eine an der tragenden Fläche 4 der Lagerung 1 ausgebil dete Harzauflage oder -auskleidung 3 aus einem Polyamidharz. Zentrierspitzen 5 und 6 dienen der Ausrichtung der Teile.

Die Schiebekupplung nach diesem Beispiel wurde derart herge stellt, daß zuerst ein Grundiermittel auf die Lagerung 1 und ein Trennmittel auf die Welle 2 aufgebracht wurden, wor auf die Lagerung 1 und die Welle 2 vorgewärmt und auf einer Temperatur von 130-160°C gehalten wurden. Dann wurden die folgenden Gießmaterialien (A) und (B) in gleichen Men gen gemischt, in einen Zwischenraum oder Spalt 7 (etwa 0,2 mm) zwischen der Lagerung 1 und der Welle 2 injiziert sowie durch Polymerisation bei einer Temperatur von 130-160°C ausgehärtet, um eine Harzauflage 3 an der tra genden Fläche 4 der Lagerung 1 zu bilden. Das äußere Ausse hen der auf diese Weise erhaltenen Schiebekupplung wurde nach einer Minderungs- oder Verschlechterungsfunktion be wertet.

Ferner wurden 90 g eines jeden der folgenden Gießmaterialien (A) und (B) gewogen, gemischt und augenblicklich in eine Form injiziert, um eine flache Platte mit einer Vertiefung von einer Länge von 220 mm, einer Breite von 180 mm und einer Tiefe von 3 mm bei einer geregelten Temperatur von 140°C (elektrische Beheizung), wobei die Temperatur von 140°C für 5 min beibehalten wurde, zu formen. Mit Bezug auf das geformte Produkt wurde die Bewertung der Verschlechterung des Harzes durchgeführt.

Gießmaterial (A)

AL=L<ε-Caprolactam
291 g
Brommagnesium-Caprolactam	84 g

Gießmaterial (B)

AL=L CB=2<ε-Caprolactam
167 g
Polymerisationsinitiator mit der folgenden chemischen Struktur	167 g

worin Z ein Polypropylenoxid mit einer relativen Molekül masse von etwa 5000 ist.

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Ergebnisse der Bewertung der Verschlechterung des Harzes sind in der Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 2

Die Harzauflage der Lagerung wurde in derselben Weise wie zum Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß das folgen de Material als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymeri sationsinitiator verwendet wurde:

worin Z ein Polypropylenoxid mit einer relativen Molekülmasse von etwa 5000 ist.

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Ergebnisse der Bewertung der Verschlechterung des Harzes sind in der Ta belle 1 gezeigt.

Bezugsbeispiel 1

Dies ist ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel. Die Harzaufla ge des Lagers wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 her gestellt, jedoch wurde das folgende Material als der im Gieß material (B) enthaltene Polymerisationsinitiator verwendet:

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Bewertungs ergebnisse bezüglich der Verschlechterung des Harzes sind in der Tabelle 1 aufgetragen.

Bezugsbeispiel 2

Dies ist ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel. Die Harzaufla ge der Lagerung wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das folgende Material als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymerisationsinitiator verwendet wurde:

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Ergebnisse der Bewertung der Verschlechterung der Harzauflage sind in der Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Die Harzauflage der Lagerung wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das folgende Ma terial als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymerisati onsinitiator verwendet wurde:

worin Z ein Blockcopolymerisat eines Polypropylenoxids und Polyethylenoxids ist, das Polyethylenoxidenden hat und eine relative Molekülmasse von etwa 500 aufweist.

Aus der Tabelle 1 wird deutlich, daß, wenn die Harzauflage der Lagerung unter Verwendung eines Gießmaterials (B) mit dem gemäß der Erfindung ausgewählten Polymerisationsinitiator hergestellt wird, keine Verschlechterung oder kein Bruch der Auflage oder des Überzugs auftritt, selbst wenn diese (die ser) einer Verschiebe- oder Gleitbewegungsprüfung bei einer hohen Temperatur für eine lange Zeitspanne ausgesetzt wird, und daß keine physikalische Verschlechterung des Harzes selbst in Erscheinung tritt.

Tabelle 1

Beispiel 3

Die Harzauflage der Lagerung wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das folgen de Material als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymeri sationsinitiator verwendet wurde:

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Ergebnisse der Bewertung der Qualitätsverschlechterung des Harzes sind in der Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 4

Die Harzauflage des Lagers wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das folgende Ma terial als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymerisati onsinitiator verwendet wurde:

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Ergebnisse der Bewertung der Qualitätsminderung des Harzes sind in der Tabelle 2 aufgetragen.

Bezugsbeispiel 3

Dies ist ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel. Die Harzaufla ge der Lagerung wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das folgende Material als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymerisationsinitiator ver wendet wurde:

worin Z ein Polypropylenoxid mit einer relativen Molekülmasse von 5000 ist.

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Bewertungs ergebnisse bezüglich der Qualitätsminderung des Harzes sind in der Tabelle 2 gezeigt.

Bezugsbeispiel 4

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Ergebnisse der Bewertung der Verschlechterung des Harzes sind in der Ta belle 2 aufgetragen.

Vergleichsbeispiel 2

Die Harzauflage der Lagerung wurde in gleicher Weise wie zum Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das folgende Ma terial als der im Gießmaterial (B) enthaltene Polymerisati onsinitiator verwendet wurde:

worin Z ein Blockcopolymerisat eines Polypropylenoxids und Polyethylenoxids, das Polyethylenoxidenden hat und eine re lative Molekülmasse von etwa 5000 aufweist, ist.

Das äußere Aussehen der Schiebekupplung und die Bewertungs ergebnisse in bezug auf eine Qualitätsminderung des Harzes sind in der Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Aus der Tabelle 2 wird deutlich, daß bei der Herstellung der Harzauflage für eine Lagerung unter Verwendung eines Gießma terials (B) mit einem entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgewählten Polymerisationsinitiator keine Verschlechterung oder Bruch der Auflage eintritt, selbst wenn eine Verschiebe bewegungprüfung bei einer hohen Temperatur über eine lange Zeitspanne hinweg ausgeführt wird, und daß keine physikali sche Verschlechterung des Harzes selbst in Erscheinung tritt.

Wie im Vorstehenden beschrieben wurde, ist die durch das Mo nomer-Gießverfahren gemäß der Erfindung erhaltene Schiebe kupplung ausgezeichnet bezüglich ihres Widerstandes gegenüber Fett, und sie ist eine Schiebekupplung von hoher Präzision, die von einer Spielpassung oder einem Spielsitz, was ein Cha rakteristikum von herkömmlichen Schiebekupplungen ist, frei ist. Die Bedeutung und der Wert der vorliegenden Erfindung für eine industrielle Anwendung sind insofern bemerkenswert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schiebekupplung, das das Injizieren bzw. Einspritzen eines folgende Komponenten (A) und (B) umfassenden Gießmaterials in einen Spalt zwischen einer Lagerung und einer in diese eingesetzten sowie von der Lagerung drehbar oder hin- und herbewegbar gehaltenen Welle umfaßt, woran sich eine Polymerisation und ein Härten zur Ausbildung einer Harzauflage auf der Fläche der Welle oder der Lagerung anschließen:

A) eine ω-Lactamflüssigkeit, die einen Polymerisationskata lysator einer Alkalimetall- oder Erdalkalimetallverbindung enthält und
B) eine ω-Lactamflüssigkeit, die wenigstens einen Polymeri sationsinitiator enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Lactaminitiator der folgenden Formel zusammen gesetzt ist:
worin Z eine polyvalente Gruppe ist, die aus einem lebenden Amin abgeleitet ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyoxyalkylenpolyamin, einem Oxyalkylencopoly merpolyamin, einem Polyalkadienpolyamin, einem Alkadiencopo lymerpolyamin, einem Polyalkenpolyamin, einem Alkencopolymer polyamin und einer Kombination dieser besteht;
Q ein Lactamrest mit einer C₃-C₁₁-Alkylengruppe und dieser Lactamrest an C über sein Stickstoffatom gebunden ist;
A eine aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Etherbindung ist;
m gleich 0 oder 1 ist; n ≧ 1 ist; wenn m gleich 0 ist, dann ist n gleich 1; wenn m gleich 1 ist, dann ist n im Bereich von 1 bis 3; t wenigstens 1 ist;
R₁ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist; oder wenigstens einen Polymerisationsinitiator enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lactaminitiatoren der fol genden Formel besteht:
worin Z ein Polypropylenoxydpolyol ist, X gleich 0 oder NH ist und Q, A, t, m sowie n gleich der obigen Definition sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundiermittel vorbereitend auf entweder die Welle oder die Lagerung und ein Trennmittel vorbereitend auf entweder die Lagerung oder die Welle aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ω-Lactam wenigstens ein Glied ist, das aus der aus γ- Butyrolactam, δ-Valerolactam, δ-Caprolactam, ω-Oenantolactam, ω-Kapryllactam, ω-Undekanolactam und ω-Laurolactam bestehen den Gruppe ausgewählt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationskatalysator in der Komponente (A) wenigstens ein Glied ist, das aus der aus einem Alkalimetall, einem Er dalkalimetall, ihren Hydriden, Oxiden, Hydroxiden, Carbona ten, Alkylverbindungen, Arylverbindungen, Alkoholaten und Grignard-Verbindungen sowie Reaktionsprodukten dieser Metalle oder Metallverbindungen mit einem ω-Lactam bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationskatalysator in einer Menge von 0,01 bis 15 Mol.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an ω-Lactam verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lactam-Polymerisationsinitiator ein Zahlenmittel des Moleku largewichts von etwa 500 bis etwa 15000 hat.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lactam-Polymerisationsinitiator aus einem Polyetherpolyamin und einem Polyhydrocarbonpolyamin hergeleitet ist sowie ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von wenigstens etwa 1000 hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsinitiator in einer Menge von wenigstens 0,1 Mol.-% auf der Grundlage der Gesamtmenge des ω-Lactams ver wendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsinitiator in einer Menge von 0,25 bis 1,0 Mol.-% auf der Grundlage der Gesamtmenge des ω-Lactams ver wendet wird.