DE69423850T2 - Verfahren zur Herstellung einer mit verstärktem Film beschichtetem Materials mit kleinem Reibungskoeffizienten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer mit verstärktem Film beschichtetem Materials mit kleinem ReibungskoeffizientenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines blattförmigen Beschichtungsmaterials mit metallischer Verstärkung, welches einen niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt, und ein nach diesem Verfahren erhaltenes Material.
- Es sind bereits blattförmige Überzugsmaterialien bekannt, welche aus einem Metallgewebe bestehen, das mit einem fluorierten Polymer beschichtet ist.
- Solche Materialien werden beispielsweise zur Herstellung von Laufringen von Lagern oder Kugellagern verwendet, insbesondere zur Ausrüstung von Türscharnieren von Kraftfahrzeugen und zur Führung von Schiebewellen.
- Bei dieser Art von Verstärkung zeigt das fluorierte Material eine bessere Dimensionsstabilität, insbesondere aufgrund der Tatsache, daß die metallische Verstärkung das Fließen des fluorierten Polymers beträchtlich begrenzt.
- Jedoch besitzen diese blattförmigen oder bahnförmigen Materialien üblicherweise den erheblichen Nachteil, daß die beim Abschneiden an der Schnittkante des Blatts vorliegenden Metallfasern die Neigung besitzen, sich aufzufasern, was den Rand des Blatts schwächt.
- Darüber hinaus erfolgt bei bestimmten Anwendungsbedingungen ein Fließen des fluorierten Polymers trotz der Anwesenheit der metallischen Verstärkung.
- Aus dem Dokument FR-A-2 445 210 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines blattförmigen Materials bekannt, welches eine metallische Gitterstruktur aufweist, insbesondere aus Streckmetall, welches auf beiden Seiten mit einem Polytetrafluorethylenband bedeckt ist.
- Dieses Verfahren sieht ein Verpressen der in dieser Weise bewirkten Anordnung in der Wärme in einer Form vor zur Erzielung eines Preßdrucks zwischen 20 und 200 kg/cm².
- Solche Drücke haben sich jedoch als unzureichend erwiesen zur Herstellung eines praxisgerechten und beständigen Materials.
- Darüber hinaus liegt bei diesem Verfahren die Verweildauer der Anordnung in der geheizten Form im Bereich von 2 Stunden, was für eine kontinuierliche Herstellung des Materials ungeeignet ist, insbesondere wenn in dem Dokument des Standes der Technik angegeben ist, daß nach der Entnahme aus der Form eine Ab kühlung unter Druck durchgeführt werden muß.
- Die vorliegende Erfindung zielt auf die Herstellung eines blattförmigen Überzugsmaterials mit niedrigem Reibungskoeffizienten ab, welches nicht die oben erwähnten Nachteile aufweist.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines blattförmigen Materials mit niedrigem Reibungskoeffizienten ausgehend von einem Stapel aus einer Schicht aus Streckmetall und mindestens einem Band aus Polytetrafluorethylen (PTFE) durch Verpressen und Erhitzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man zunächst den Stapel kalandriert und dann den kalandrierten Stapel erhitzt, um ein Sintern des PTFE zu bewirken.
- Erfindungsgemäß versteht man unter der Schicht aus Streckmetall eine metallische Schicht, die man durch Einschneiden von Streifen in ein Metallblech und Strecken dieser Streifen in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Metallblechs erhält.
- Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene blattförmige Überzugsmaterial kann geschnitten werden, ohne daß es notwendig ist, eine Bördelung vorzusehen, da die Schnittkante des Blatts eine Festigkeit und Homogenität aufweist, die im wesentlichen identisch sind mit denen des Rests des Blatts.
- Darüber hinaus besitzt das erfindungsgemäße blattförmige Material eine optimale strukturelle Homogenität, wodurch es möglich wird, es ohne Schwierigkeit zu biegen oder zu ziehen.
- In der Tat bewirkt die durch das Kalandrieren des Stapels erzielte Verdichtung, die erhöhte Preßdrücke vorzugsweise im Bereich von 500 kg/cm² erreicht, ein Eindringen des Polytetrafluorethylens (PTFE) zwischen die Streifen des Streckmetalls und dann eine teilweise Stauchung oder ein Zusammenpressen der Zungen des Streckmetalls, welche sich einander annähern unter Einschluß des dazwischen liegenden PTFE.
- Man erzielt in dieser Weise eine mechanische Fixierung des PTFE an dem Streckmetall, eine mechanische Fixierung, welche die Bindungen ergänzt, die man durch das anschließende Sintern des PTFE erzielt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, eine kontinuierliche Herstellung des blattförmigen Materials zu ermöglichen unter Verwendung eines Bandes aus Streckmetall und mindestens eines Bandes aus PTFE, welche aufeinander gestapelt werden und sukzessive durch eine Gruppe von Kalanderwalzen und einen Ofen geführt werden, wonach man das gebildete Material abkühlen läßt.
- Bei dem Kalandrieren des Stapels kann sich dieser um 10 bis 25% verlängern.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ordnet man zwei PTFE-Bänder auf der einen und der anderen Seite der Bahn aus Streckmetall an.
- Das PTFE kann rein sein oder einen Füllstoff enthalten, insbesondere gefärbte Pigmente.
- Vorzugsweise verwendet man rohes PTFE. Im Fall von erhitztem PTFE ist es erforderlich, das Überzugsblatt nach dem Kalandrieren in der Kälte einem Sintern des PTFE durch Erhitzen und gleichzeitiges Verpressen zu unterwerfen.
- Mit Vorteil verwendet man faserförmiges PTFE, welches man durch Gleitextrusion erhalten hat. Diese Art von Extrusion besteht darin, eine Mischung aus PTFE-Pulver und etwa 20% Gleitmittel zu verdichten, um es in Form eines Bandes zu extrudieren, was zur Bildung von Fasern oder Fibrillen führt, die in der Austrittsrichtung des Materials orientiert sind.
- Das erfindungsgemäß geeignete Streckmetall kann aus Weichstahl, nichtrostendem Stahl, beschichtetem Stahl oder Legierungen aus Kupfer, Messing, Bronze, Nickel, Zink oder Edelmetallen bestehen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft auch das durch die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens erhaltene blattförmige Material.
- Zum besseren Verständnis der Erfindung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, worin:
- - die Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Blattmaterials vor dem Verpressen zeigt,
- - die Fig. 2 eine Schnittansicht des Materials nach dem Verpressen zeigt,
- - die Fig. 3 und 4 ein Beispiel der Verwendung eines erfindungsgemäßen blattförmigen Materials wiedergeben, und
- - die Fig. 5 ein Vergleichsbeispiel der Verwendung eines blattförmigen Materials des Standes der Technik zeigt, welches den gleichen Bedingungen unterworfen worden ist wie in dem Beispiel der Fig. 3 und 4.
- [0027] Zur Herstellung eines blattförmigen Überzugsmaterials gemäß dem verdeutlichten Beispiel bildet man einen Stapel aus einem ersten Band 1 aus rohem PTFE mit einer Dicke von 0,15 mm, einem Blatt aus Bronze-Streckmetall 2 mit einer Dicke von 0,35 mm und einem zweiten Band 3 aus PTFE mit einer Dicke von etwa 0,45 mm. Die beiden Bänder wurden durch Gleitextrusion hergestellt und besitzen eine Dichte von 1, 6.
- [0028] Die in dieser Weise gebildete Anordnung wird bis zu einer Dicke von etwa 0,5 mm kalandriert.
- [0029] Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, dringt das PTFE bei der Stufe des Kalandrierens zwischen die Streifen 4a und damit in die Maschen 4b des Streckmetalls ein, wie es durch die Pfeile 5 verdeutlicht wird. Gleichzeitig schließen sich die Ma schen 4b teilweise durch Annähern der Streifen 4a unter Einschluß eines Teils des PTFE, welches zwischen die Streifen 4a geflossen ist.
- [0030] Man erzielt in dieser Weise eine mechanische Befestigung der beiden PTFE-Schichten an dem Streckmetall.
- [0031] Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, kommen die Streifen 4a der Bahn aus Streckmetall 2, die an der Seite der dünneren PTFE-Schicht 1 angeordnet sind, nach dem Kalandrieren auf gleiche Höhe mit dieser Seite des Blattmaterials und besitzen bedeckte Abschnitte 6.
- [0032] Diese Anordnung ermöglicht die Fixierung des in dieser Weise erhaltenen Blattmaterials an einer nicht dargestellten Oberfläche, welche mit einem Klebstoff bedeckt werden soll, welcher an den bedeckten Teilen 6 der metallischen Streifen 4a anhaftet.
- [0033] Das kalandrierte Material wird anschließend kontinuierlich durch einen Ofen geführt, um das Sintern des PTFE zu bewirken durch Erhitzen dieses Materials auf eine Temperatur von etwa 390ºC. Die Verweilzeit im Ofen beträgt etwa 20 Minuten.
- [0034] Am Austreten des Ofens wird das Material erneut kalandriert zur Erzielung der angestrebten kalibrierten Dicke und wird dann bei Umgebungsluft abgekühlt.
- [0035] Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen eine Ringanordnung, die dazu bestimmt ist, ein einer Drehbewegung unterliegendes mechanisches Bauteil zu halten.
- [0036] In diesen Figuren ist ein Stahlring 7 im Inneren mit einem Ring 8 überzogen, der aus einem erfindungsgemäßen blattförmigen Material ausgehend von PTFE gebildet ist.
- [0037] Die in dieser Weise gebildete Anordnung besitzt eine Bohrung von 10 mm mit einem maximalen Spiel von 0,035 mm (Toleranzen H7/g6).
- [0038] Zum Eingriff in die Anordnung ist ein Drehteil 9 aus Stahl mit einem Durchmesser von 10,05 mm vorgesehen, welches während seiner Drehbewegung in der Anordnung festgehalten wird.
- [0039] Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, ermöglicht die Anwendung einer Kraft F, die dem Gewicht einer Masse von 40 kg äquivalent ist, die Montage des Drehteils 9 in der Ringanordnung.
- [0040] Der geringe Reibungskoeffizient des PTFE und seine gute Fließbeständigkeit, die durch die Anwesenheit des Mantels aus Streckmetall erzielt wird, ermöglicht die Aufrechterhaltung des Rings 8, welcher eine ausreichende Elastizität besitzt, um die Zunahme des Innendurchmessers der Anordnung zu kompensieren.
- [0041] Nach der Einführung in die Ringe 7 und 8 kann das Teil 9 mit einem An triebsdrehmoment von weniger als 1 mkg in Drehung versetzt werden, was vollständig ausreicht für die Verwendung einer solchen Anordnung zur Ausbildung von Scharnieren von Kraftfahrzeugtüren.
- [0042] Bei dem in der Fig. 5 verdeutlichten Vergleichsbeispiel ist der Stahlring 7 im Inneren mit einem Ring 10 ausgekleidet, der aus einem blattförmigen Material des Standes der Technik ausgekleidet ist.
- [0043] Man sieht bei dieser Fig. 5, daß die Einführung des mechanischen Teils 9 ein Fließen des PTFE verursacht, welches vor dem Teil 9 einen Wulst 11 bildet.
- [0044] Die erfindungsgemäße Anwesenheit einer Schicht aus Streckmetall als metallische Verstärkung besitzt den Vorteil, die Elastizität des Materials zu verbessern unter Beibehaltung der guten Haftungseigenschaften an dem Verstärkungsmaterial und der Fließbeständigkeit des Polytetrafluorethylens.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung eines blattförmigen Materials mit niedrigem
Reibungskoeffizienten ausgehend von einem Stapel aus einer Schicht aus Streckmetall
und mindestens einem Band aus Polytetrafluorethylen (PTFE) durch Verpressen
und Erhitzen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst den Stapel (1. 2, 3)
kalandriert und dann den kalandrierten Stapel (1, 2, 3) erhitzt, um ein Sintern des
PTFE (1, 3) zu bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1, 2,
3) beim Kalandrieren um 10 bis 25% gestreckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1, 2,
3) beim Kalandrieren einem Druck von etwa 500 kg/cm² unterworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Bänder
aus PTFE (1, 3) auf beiden Seiten der Schicht aus Streckmetall (2) anordnet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
faserförmiges PTFE einsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das
Blattmaterial kontinuierlich herstellt, indem man ein Band aus Streckmetall (2) und
mindestens ein Band aus PTFE (1, 3) in Form eines Stapels nacheinander durch eine
Kalandrierwalzenanordnung und einen Ofen führt.
7. Blattmaterial mit niedrigem Reibungskoeffizienten, dadurch
gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 erhalten
worden ist.
8. Türscharnier für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß es eine
Innenauskleidung aus einem Blatt des Materials nach Anspruch 7 umfaßt.
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