EP4263187A1 - Decoupling bushing on the basis of a cast elastomer - Google Patents
Decoupling bushing on the basis of a cast elastomerInfo
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Definitions
- the subject matter of the present patent application is a bearing that is used for vibration damping or vibration decoupling.
- DE 102 25 797 A1 discloses DE 102 25 797 A1 discloses a round bearing with a bearing element based on cellular polyisocyanate polyaddition products, in which the adhesion between the bearing element and the inner bushing takes place with thermoplastic polyurethane.
- bearings for the aftermarket made of compact polyurethane which have the goal of a sportier tuning of the vehicle and a long service life due to a high material hardness and thus a high bushing rigidity, but no longer meet the original requirements for vibration damping or decoupling.
- the present invention was therefore based on the task of developing a mount for vibration damping or vibration decoupling, which can also meet the increased requirements of the vibrations generated by electric motors up to a high frequency range and at the same time meet driving dynamics requirements.
- a further object of this invention is the production of such a bearing according to claim 14 and the use of a polyurethane elastomer preparation (v) for the production of the bearing according to the invention.
- Figure 1 shows a preferred embodiment of a bearing (i) having an outer sleeve (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity
- the compact polyurethane elastomer composition (v) is introduced into the cavity (iii) which in the finished bearing connects the outer bushing (ii) to the fastening element (iv) (see also the following figures 2 and 3).
- FIG. 2 shows a preferred embodiment of a bearing (i), in FIG. 2a) in an oblique top view, in FIG. 2b in top view, and in FIG. 2c in a side view.
- the bearing (i) has an outer sleeve (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity (iii). Also in the cavity (iii) is the compact polyurethane elastomer composition (v) containing the outer bushing (ii) with the fastener
- FIG. 3 shows a preferred embodiment of a bearing (i), in FIG. 3a) in an oblique top view, in FIG. 3b) in a top view, and in FIG. 3c) in a side view.
- the bearing (i) has an outer sleeve (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity (iii).
- Also in the cavity (iii) is the compact polyurethane elastomeric formulation (v) connecting the outer bushing (ii) to the fastener (iv), the polyurethane elastomeric formulation (v) containing two through recesses (vi) and two partially through recesses (vii). .
- FIG. 4 shows an arrangement for testing the bearing (i), which is pressed into a bearing mount (viii) which is connected to a testing machine (x) via the holder (ix).
- a force F acts on the fastening element (iv) of the bearing via the test device (xi).
- FIG. 4a shows a force acting on the bearing in the radial direction, and in FIG. 4b) in the axial direction.
- FIG. 5 shows the force-displacement curves and the stiffness-displacement curves of a bearing according to FIG. 2 and recipe 6 with the quasi-static load according to example 2a.
- the force F is plotted on the left vertical axis with the unit [kN], the stiffness Cs with the unit [kN/mm] on the right vertical axis and the displacement s with the unit [mm] on the horizontal axis, each in the axis directions of the bearing, x-axis ( Figure 5a), y-axis ( Figure 5b) and z-axis ( Figure 5c).
- the bearing stiffness Cs is calculated from the local slope of the force-displacement curve.
- FIG. 6 shows the course of the bearing stiffness Cd and the bearing damping D over the frequency of the applied vibration f with a dynamic load on a bearing of a bearing according to FIG. 2 and recipe 6 under a defined initial load.
- the bearing stiffness Cd is plotted with the unit [kN/mm] on the left vertical axis, the bearing damping D with the unit [°] on the right vertical axis and the frequency f with the unit [Hz] on the horizontal axis.
- Figure 6a shows the bearing stiffness and bearing damping in the x-axis direction under the preload OkN
- Figure 6b shows the bearing stiffness and bearing damping in the y-axis direction under the preload OkN
- Figure 6c shows the bearing stiffness and bearing damping in the z-axis direction under the preload of 1 kN.
- the bearing stiffness c d is calculated from the slope of the force-displacement curve for a sinusoidal excitation with an excitation amplitude of 0.1 mm.
- the bearing damping D is represented as a loss angle, which indicates the phase shift of the output signal (force amplitude) compared to the input signal (displacement amplitude) with a sinusoidal excitation with an excitation amplitude of 0.1mm.
- the frequency f represents the number of sinusoidal excitations per second.
- An object of the invention in an embodiment 1 is a bearing for vibration decoupling (i) comprising a bushing (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity (iii) wherein in the cavity is a compact polyurethane elastomer composition (v) which connects the outer bush (ii) to the fastener (iv), characterized in that
- Polyurethane elastomer (v) in the formulation is the reaction product of the following structural components a. a diisocyanate b. a polyester diol, a polyether diol, or a mixture thereof c. a chain extender and the preparation optionally contains at least one of the following components d. catalyst e. excipient, and/or f. additive
- the compact polyurethane elastomer preparation (v) preferably has a density between 0.8 g/l and 1.5 g/l, preferably between 0.9 g/l and 1.4 g/l and in particular between 1 g/l and 1. 3g/L.
- the surface of the bushing (ii) or the surface of the fastener (iv) bonded to the polyurethane elastomer composition, or both surfaces is surface treated. This improves the adhesion of the polyurethane elastomer preparation (v) to the respective surface.
- the surfaces are preferably swollen, pickled, ground, blasted, treated with electromagnetic radiation, with a plasma, or with a combination of these methods. Blasting is preferred, with the surface preferably being blasted with a hard medium, preferably corundum or steel shot.
- the surfaces are preferably additionally or alternatively treated with electromagnetic radiation.
- a preferred supplementary or alternative surface treatment is treatment with a plasma, preferably a low-pressure or atmospheric plasma.
- Organic coating precursor compounds can preferably be fed into the plasma and then deposited as a plasma-polymeric layer.
- Corresponding methods are known and described (e.g. DE 10 2017 201 559 A1).
- the surface treatment is preferably also carried out by an oxidizing treatment, for example by flame treatment or gas-phase fluorination.
- the surface treatment is preferably carried out by roughening via blasting with hard media or by building up a defined conversion layer, e.g. a trication zinc phosphating according to WO 2019/215 119.
- a preferred embodiment 3 incorporating all features of any of the preceding embodiments or one of their preferred embodiments, is the surface of the bushing (ii) or the surface of the fastener (iv) bonded to the polyurethane elastomer composition (v), or both surfaces with a Adhesion promoter provided.
- the adhesion promoter improves the connection between the polyurethane elastomer preparation (v) and the corresponding surface.
- An adhesion promoter tailored to the corresponding polyurethane elastomer preparation (v) is preferably used.
- the substrate surfaces must be clean, preferably have an enlarged surface, and more preferably be sufficiently reactive, which is why a surface treatment as described above is preferably carried out before the adhesion promoter is applied.
- Carboxy groups or OH groups are preferably required for the reaction with adhesion promoters. OH groups can be found on practically all base metals because they form an oxide layer in the atmosphere.
- Particularly good adhesion bases can be produced by prior coating with silicon dioxide, preferably by physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) or flame coating. The latter can also be used with plastics.
- Preferred adhesion promoters for plastics are modified polyolefins.
- a polyolefin is preferably modified in such a way that the previously insoluble polyolefin is soluble in organic solvents.
- Chlorine, acrylic acid derivatives or maleic anhydride are preferably used for the modification. With chlorine, so-called chlorinated polyolefins (CPO) are formed.
- Silane coupling agents are preferably used on metal surfaces.
- a silicon dioxide layer is applied to the metal surface.
- the silane adhesion promoters used can also react directly with the chemical groups on the surface, with the condensation reaction then taking place with elimination of the alcohol or HCl.
- the organic group of the silane allows attachment to the polyurethane elastomer.
- Adhesion promoters of the general form R—SiX3 are preferably applied to this silicon dioxide layer.
- R is preferably an organically functionalized radical and X is a hydrolyzable group, preferably an alkoxy group or --Cl, the alkoxy group being particularly preferred.
- X is a hydrolyzable group, preferably an alkoxy group or --Cl, the alkoxy group being particularly preferred.
- the organic group R preferably consists of a spacer and a functional group.
- the spacer is preferably an alkyl radical, which more preferably contains between 2 and 6 carbon atoms, more preferably is unbranched.
- the spacer is particularly preferably a propyl chain.
- Preferred functional groups are vinyl, methacrylic acid, epoxy, amino, urea or thiol groups, particularly preferred are amino, urea or thiol groups.
- adhesion promoters are reactive or non-reactive mixtures of organic solvents and organic monomers, oligomers, or polymers.
- the adhesion promoters are based on phenolic resins. Solvents in which the phenolic resins are preferably dissolved are selected from the group of butanone, toluene, xylene, 2-methoxy-1-methylethyl acetate, ethyl-3-ethoxypropinate, or are mixtures thereof
- the adhesion promoter is present in a 5 ⁇ m to 50 ⁇ m thick layer between the polyurethane elastomer preparation (v) and the corresponding surface, the layer being preferred 10 pm to 30 pm thick.
- the adhesion promoter has a free surface energy according to drop shape analysis of more than 35 mN/m, with polar components of less than 15 mN/m, particularly preferred the polar components are less than 5 mN/m. The determination is carried out according to DIN 55660-2 from December 2011.
- the adhesion promoter is a polymer whose glass transition temperature (DSC) is below 100°C, more preferably below 60°C.
- the adhesion promoter is a cationic dip paint (KTL), which is also referred to as a cathodic dip paint.
- KTL cationic dip paint
- a preferred dip coating is described in WO 2019/215119, for example. Details of this description form part of this disclosure.
- the bearing consists of at least three essential elements, an external bushing (ii), which spans a cavity (iii) in which the fastening element (iv) is located.
- the fastener (iv) is bonded to the outer bushing (ii) via the polyurethane elastomer composition (v).
- the design of the warehouse is adapted to the specific structural conditions and requirements of the warehouse.
- Some bearings are preferably axisymmetric to the axis of the fastening element (iv), other preferred bearings do not have an axisymmetric structure.
- the non-axisymmetric structure has the advantage that different decoupling properties and damping properties can be realized in the bearing in different spatial directions. Individual preferred embodiments of the bearing design can be found in the figures.
- the polyurethane elastomer preparation (v) must be designed in such a way that on the one hand it bears the load of the bearing and at the same time also makes a significant contribution to vibration decoupling, in some embodiments also to vibration damping by the bearing.
- the bearing according to one of the previous embodiments or one of its preferred embodiments is preferably intended for the storage of units that cause vibrations, in particular the units are electric motors.
- the units are connected to the bearing directly or via a frame.
- the frame is preferably an auxiliary frame.
- a subframe is a frame that is used to hold the unit, preferably the electric motor.
- the subframe and unit can in turn be part of a larger device. This subframe is more preferably part of a vehicle, in particular a vehicle powered by an electric motor, in particular a car.
- the vibration decoupling or vibration damping is determined on the one hand by the composition of the ingredients of the polyurethane elastomer preparation (v) and on the other hand by its spatial configuration.
- the strength of the polyurethane preparation (v) varies in strength in different spatial axes between the outer bushing (ii) and the fastening element (iv).
- different decoupling properties or damping properties are achieved by different ingredients of the polyurethane elastomer preparation (v).
- parts of the cavity (iii) are not filled with the polyurethane elastomer preparation (v).
- these continuous cutouts (vi) or partially continuous cutouts (vii) are completely or partially filled with other damping or decoupling materials.
- a preferred such material is microcellular polyurethane (Cellasto®). It has been described many times and is tailored to the special decoupling and damping requirements within the bearing. Preferred embodiments are set out in the text.
- Preferred bearings include either one of these configurations or combinations of two or more of these configurations.
- the polyurethane elastomer preparation (v), possibly also others for damping, is in the cavity materials are dimensioned in such a way that they can move freely when used as intended, in order to be able to fully develop their vibration-decoupling or vibration-damping properties. In other words, they are dimensioned in such a way that they do not come into contact with any other component apart from the outer bushing (ii) and the fastening element (iv).
- the polyurethane elastomer preparation (v) contains voids.
- the polyurethane elastomer preparation (v) contains two or more continuous or partially continuous recesses parallel to at least one of these axes different cross section.
- two recesses in the polyurethane elastomer preparation (v) preferably lie opposite one another axially symmetrically with respect to the fastening element (iv). This has the advantage, among other things, that they can be manufactured more easily.
- Other preferred bearings do not have an axisymmetric structure.
- the non-axisymmetric design has the advantage that different decoupling properties and damping properties can be realized in the bearing in different spatial directions.
- At least one of the recesses at least partly contains microcellular polyurethane.
- a region of the cavity (iii) spanning between the bushing (ii) and the fastening element (iv) is in the direction of the z-axis above or below, or above and below the polyurethane elastomer preparation (v) completely or partially filled with microcellular polyurethane.
- the outer geometry of the bushing (ii), ie the side facing away from the polyurethane elastomer preparation (v), is designed in such a way that it can be easily manufactured and at the same time can be easily inserted into the intended installation space.
- the outer contour of the outer sleeve is therefore a cylinder.
- the socket on one side has a collar that runs around or partially around the y-axis. This collar makes it possible to limit the penetration depth of the bearing into the bearing seat, also known as the installation space.
- the bushing (ii) is preferably shaped on the outside in such a way that it can be introduced into the installation space with a form fit.
- a preferred type of form fit is a thread.
- Another preferred type of form fit is an undercut via latching lugs.
- the bushing is oversized relative to the installation space, so that it can be pressed into the installation space for a tight fit.
- the contour of the inside of the bushing (ii), ie the surface of the bushing (ii) facing the polyurethane elastomer preparation (v) and at least partially in contact with it, is optimized on the one hand for manufacturing reasons.
- the surface is preferably designed in such a way that good contact is possible at least with the polyurethane elastomer preparation (v), optionally also with other decoupling materials, preferably microcellular polyurethane.
- the surface is preferably designed in such a way that, in conjunction with the polyurethane elastomer preparation (v), good vibration decoupling, possibly also vibration damping, is achieved with high load capacity.
- the inside of the sleeve is at least partially the surface of a cylinder or at least partially that of an ellipse. Other exemplary and preferred embodiments can be found in the figures.
- the bushing (ii) consists of a metal or a plastic.
- the metal is preferably aluminum or an aluminum alloy.
- the bushing (ii) preferably consists of a plastic.
- the plastic is preferably reinforced with glass fiber.
- the glass fiber content is preferably 10% by weight to 70% by weight, based on the plastic, preferably between 15% by weight and 50% by weight, more preferably between 20% by weight and 40% by weight , more preferably between 25% and 35% by weight and most preferably at 30% by weight.
- the plastic is preferably a polyamide, particularly preferably a [6,6]-polyamide.
- the fastening element (iv), which is located in the cavity (iii) of the bearing, is designed in such a way that it is itself designed as a fastening means or enables the bearing to be fastened using conventional fastening means.
- the contour of the outside of the fastening element (iv), ie the surface of the fastening element (iv) facing the polyurethane elastomer preparation (v) and at least partially in contact with it, is preferably optimized on the one hand for production reasons, on the other hand the surface is preferably designed in such a way that good contact is achieved at least with the polyurethane preparation (v), optionally further decoupling materials possible is. Furthermore, the surface is preferably designed in such a way that, in conjunction with the elastomer preparation (v), good vibration decoupling, possibly also vibration damping, is achieved with a high load capacity.
- the outside of the fastening element (iv) is at least partly the surface of a cylinder or at least partly that of an ellipse.
- the fastening element (iv) or the bushing (ii) or the fastening element (iv) and the bushing (ii) is coaxial.
- the arrangement of the bush (ii) and the fastener (iv) are coaxial with each other also in the bearing only in some embodiments.
- the axes are not congruent in order to allow non-uniform thicknesses of the polyurethane elastomer preparation (v) in the different spatial directions.
- the fastening element (iv) is internally hollow.
- the internal contour of the fastening element (iv), which is hollow on the inside, i.e. the side facing away from the polyurethane elastomer preparation (v), is designed in such a way that it can be easily manufactured and at the same time can be easily fastened in the intended installation space using the usual fastening means.
- the fastening element consists of a metal, preferably aluminum or an aluminum alloy. More preferably, the metal is at least partially, preferably entirely, encased in a plastic.
- the plastic is preferably glass fiber reinforced.
- the plastic is more preferably polyamide, in particular glass fiber reinforced polyamide, preferably as described above for the socket.
- the inner contour of the fastening element is a cylinder.
- the fastening element (iv) is preferably shaped on the inside in such a way that it can be fastened in a form-fitting manner, preferably by means of a thread.
- the fastening element (iv) is internally shaped in such a way that conventional fastening means, such as screws or threaded bolts, can be passed through. In this way, the fastening element can be screwed to the installation space via the fastening element.
- the inner opening of the fastener has an undersize compared to the fastener, so that it can be pressed in with the latter for a tight fit on the fastener.
- FIGS. 1-10 Two preferred embodiments of a bearing according to the invention are shown in FIGS.
- composition of the polyurethane elastomer preparation (v), which is located in the cavity between the outer bushing (II) and the fastening element (iv) and at least partially fills it, is adapted to the specific requirements of the bearing, such as hardness and damping. Together with the specific contouring of the polyurethane elastomer preparation (v), this allows the static and dynamic flexibility of the bearing to be adjusted in the various spatial directions.
- the components (a) isocyanate, (b) isocyanate-reactive compounds and (c) chain extenders are also addressed individually or together as structural components.
- the structural components including the catalyst and/or the customary auxiliaries and/or additives are also referred to as starting materials.
- the polyester diol and the polyether diol in the polyurethane elastomer composition (v) is linear. More preferably, the monomers that form the polyester diol or the polyether diol comprise between 4 and 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, more preferably 4 to 7 carbon atoms. The monomers are also preferably linear.
- the polyether diol is particularly preferably polytetrahydrofuran (PTHF) and the polyester diol is polycaprolactone.
- the number average molecular weight of the polyester diol and the polyether diol is between 0.5 x 10 3 g/mol and 5 x 10 3 g/mol, preferably between 0.8 x 10 3 g/mole and 3 x 10 3 g/mole.
- the structural components are diisocyanate, polytetrahydrofuran, preferably according to the preferences mentioned above, and chain extenders.
- the polytetrahydrofuran (PTHF) is more preferably a mixture of two polytetrahydrofurans PTHF 1 and PTHF 2.
- the number-average molecular weight of PTHF 1 is preferably between 0.5 ⁇ 10 3 g/mol and 1.5 ⁇ 10 3 g/mol, particularly preferably 1 ⁇ 10 3 g/mol and at the same time the number-average molecular weight of PTHF 2 is between 1.5 ⁇ 10 3 g/mol and 2.5 ⁇ 10 3 g/mol, particularly preferably 2 ⁇ 10 3 g/mol . More preferably, the weight ratio of PTHF 1 to PTHF 2 is between 1:100 and 100:1, preferably between 20:80 and 80:20, more preferably between 40:60 and 60:40, more preferably between 45:55 and 55 45, and most preferably 50/50.
- any isocyanate can be used for the bearing according to the invention, but preference is given to organic isocyanates, more preferably aromatic isocyanates and in particular diisocyanates. Among other things, the latter are easier to process.
- the diisocyanate is an aromatic diisocyanate, more preferably selected from the group 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and/or 2,6-toluylene diisocyanate (TDI), 2,4-tetramethylenexylene diisocyanate (TMXDI), 3,3'-dimethyldiphenyl diisocyanate, 1 ,2-diphenylethane diisocyanate, and p-phenylene diisocyanate (PPDI), or a mixture thereof.
- MDI 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
- NDI 1,5-naphthylene diisocyanate
- TDI 2,4- and/or 2,6-toluylene diisocyanate
- the isocyanate is 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI) or 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), or a mixture thereof.
- NDI 1,5-naphthylene diisocyanate
- MDI 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
- the diisocyanate is 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI).
- the isocyanates are preferably used in the form of the pure compound, in mixtures and/or in modified form.
- Preferred modifications, which are preferably used in addition to the isocyanate used, are uretdiones, isocyanurates, allophanates or biurets or mixtures thereof.
- the diisocyanate is preferably also used in a mixture with its derivatives.
- the preferred diphenylmethane diisocyanate (MDI) particularly preferably contains up to 10% by weight, more particularly preferably up to 5% by weight, of carbodiimide-, uretdione-, allophanate- or uretonimine-modified diphenylmethane diisocyanate, in particular carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate.
- MDI diphenylmethane diisocyanate
- preference is given to using only difunctional isocyanates.
- the proportion of 2,4′-MDI and 4,4′-MDI in the isocyanate is preferably greater than 60% by weight, particularly preferably greater than 80% by weight and in particular greater than 98% by weight, based on the total used isocyanate.
- the polyurethane elastomer preparation (v) further contains a carbodiimide, which is preferably based on a diisocyanate, or a uretonimine, which is preferably based on a diisocyanate.
- the carbodiimide or the uretonimine is based on the diisocyanate used as a structural component in the polyurethane elastomer.
- the carbodiimide is preferably present at 0.1 to 10% by weight in the polyurethane elastomer preparation (v). Details on the carbodiimide and its preparation can also be found in US 2007 021 349 6, the content of which is part of the disclosure of this application.
- the uretonimine is preferably present at 0.01 to 5% by weight in the polyurethane elastomer composition (v).
- the chain extender is selected from the group consisting of propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, hydroquinone bis (2-hydroxyethyl) ether (HQEE) and 1,3-bis (2 -hydroxyethyl)resorcinol (HER), or is a mixture thereof.
- a particularly preferred chain extender is 1,4-butanediol.
- preferred embodiments of the polyurethane elastomer preparation (v) also contain a catalyst and auxiliaries or additives.
- auxiliaries and additives include surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, other release agents, fillers, dyes, pigments, hydrolysis inhibitors, odor-absorbing substances and fungistatic and/or bacteriostatic substances.
- the catalyst used is preferably a compound which accelerates the reaction of the isocyanate-reactive compound with the isocyanate.
- amidines such as 2,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidine
- tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, dimethylbenzylamine, N-methyl-, N-ethyl-, N-cyclohexylmorpholine, N,N, N',N'-Tetramethylethylenediamine, N,N,N',N'-Tetramethylbutanediamine, N,N,N',N'-Tetramethylhexanediamine, Diazabicycloundecene, Pentamethyldiethylenetriamine, Tetramethyldiaminoethylether, Diazabicycloundecene (DBU), Bis-( dimethylaminopropyl)urea, dimethylpiperazine, 1,2-dimethylimidazole, 1-
- organic metal compounds preferably organic tin compounds, such as tin(II) salts of organic carboxylic acids, eg tin(II) acetate, tin(II) octoate, tin(II) ethyl hexoate and tin (II) laurate and the dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, eg dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate, and bismuth carboxylates such as bismuth (III) neodecanoate, bismuth 2-ethylhexanoate and bismuth -octanoate or mixtures thereof.
- organic tin compounds such as tin(II) salts of organic carboxylic acids, eg tin(II) acetate, tin(II) octo
- DABCO 1,4-diaza-bicyclo-(2,2,2)-octane
- DBU diaza-bicycloundecene
- the diazabicycloundecene bicycloundecene is preferably 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, more preferably heat-activatable 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene and particularly preferably one Phenol-blocked heat-activatable 1,8-diaza-bicyclo[5.4.0]undec-7-ene.
- the organic metal compounds are preferably used alone or, in another preferred embodiment, in combination with strongly basic amines.
- Suitable surface-active substances are, for example, compounds which serve to support the homogenization of the starting materials. Mention may be made, for example, of emulsifiers, such as the sodium salts of castor oil sulfates or of fatty acids, and salts of fatty acids with amines, e.g. diethylamine oleate, diethanolamine stearate, diethanolamine ricinoleate, salts of sulfonic acids, e.g. Oligomeric acrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane radicals as side groups are also suitable for improving the emulsifying effect.
- emulsifiers such as the sodium salts of castor oil sulfates or of fatty acids, and salts of fatty acids with amines, e.g. diethylamine oleate, diethanolamine stearate, diethanolamine ricinoleate, salts of sulfonic acids, e.g. Oligomeric acryl
- the surface-active substances are usually used in amounts of 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.
- Suitable further release agents are: reaction products of fatty acid esters with polyisocyanates, salts of amino-containing polysiloxanes and fatty acids, salts of saturated or unsaturated (cyclo)aliphatic carboxylic acids having at least 8 carbon atoms and tertiary amines and, in particular, internal release agents such as carboxylic acid esters and/or or amides, produced by esterification or amidation of a mixture of montanic acid and at least one aliphatic carboxylic acid having at least 10 carbon atoms with at least difunctional alkanolamines, polyols and/or polyamines Molecular weights of 60 to 400 g/mol, as disclosed for example in EP 153639, mixtures of organic amines, metal salts of stearic acid and organic mono- and/or dicarboxylic acids or their anhydrides, as disclosed for example in DE-A-3 607 447, or mixtures from an imino compound, the metal salt of a carboxylic acid and optionally
- Fillers in particular fillers with a reinforcing effect, are to be understood as meaning the customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents, weighting agents, coating agents, etc. known per se.
- Specific examples include: inorganic fillers such as silicate minerals, for example phyllosilicates such as antigorite, bentonite, serpentine, hornblende, amphibole, chrisotile and talc, metal oxides such as kaolin, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide and iron oxide, metal salts such as chalk and barite, and inorganic pigments such as cadmium sulfide, zinc sulfide, and glass, etc.
- inorganic fillers such as silicate minerals, for example phyllosilicates such as antigorite, bentonite, serpentine, hornblende, amphibole, chrisotile and talc
- metal oxides such as kaolin, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide and iron oxide
- Suitable organic fillers are, for example: carbon black, melamine, rosin, cyclopentadienyl resins and graft polymers and cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane, polyester fibers based on aromatic and/or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
- the inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures and are advantageously added to the reaction mixture in amounts of 0.5 to 50% by weight, preferably 1 to 40% by weight, based on the weight of the polyurethane elastomer composition (v).
- the polyurethane elastomer preparation (v) of the bearing according to the invention also has excellent mechanical properties, in particular the values for tensile strength, elongation at break, tear propagation resistance and abrasion are very good and, for example, also improved compared to the conventional method with direct addition of the molten chain extender to the prepolymer.
- the hardness of the polyurethane elastomer preparation (v) can be adjusted via the formulation in the range from 50 to 90 Shore A, preferably in the range from 60 to 80 Shore A, more preferably in the range from 60 to 75 Shore A, particularly preferably in the range from 62 to 72 Shore A can be set.
- the isocyanate index during production of the polyurethane preparation is from 85 to 130, preferably from 90 to 120, more preferably from 95 to 110, more preferably from 100 to 103, more preferably from 101 to 103, and the isocyanate index is very particularly preferably 102.
- the isocyanate index is calculated stoichiometrically from the ratio of reactive isocyanate groups of the isocyanate used to the group of the polyol used which is reactive with the isocyanate group multiplied by 100.
- Another subject of this invention is the use of the polyurethane elastomer preparation (v) described here for vibration damping or vibration decoupling, in particular for the frequency range between 30 Hz and 5000 Hz.
- microcellular polyurethane used in particular embodiments in addition to the polyurethane elastomer preparation is known in principle and is described, for example, in WO9710278 or WO2018/087387.
- the cellular polyisocyanate polyaddition products particularly preferably have at least one of the following material properties: a density according to DIN EN ISO 845 between 200 and 1100 kg/m 3 , preferably between 270 and 900 kg/m 3 , a tensile strength according to DIN EN ISO 1798 of >2, 0 N/mm 2 , preferably > 4 N/mm 2 , particularly preferably between 4 and 8 N/mm 2 , an elongation at break according to DIN EN ISO 1798 of > 200%, preferably > 230%, particularly preferably between 300% and 700% and/or a tear propagation resistance according to DIN ISO 34-1 B (b) > 6 N/mm, of > 8 N/mm, particularly preferably > 10 N/mm.
- the cellular polyisocyanate polyaddition product has two, more preferably three, of these material properties; particularly preferred embodiments have all four of the material properties mentioned.
- the elastomers based on cellular polyisocyanate polyadducts are usually produced in a form in which the reactive starting components are reacted with one another.
- generally customary forms come into question as forms, for example metal forms, which, due to their form, ensure the three-dimensional form of the spring element according to the invention.
- the microcellular polyurethane is injected directly into the spaces of the bearing intended for it.
- microcellular polyurethane can be carried out according to generally known methods, for example by using the following starting materials in a one- or two-stage process: (a) isocyanate,
- the production of the microcellular polyurethanes is advantageously carried out at an NCO/OH ratio of 0.85 to 1.20, with the heated starting components being mixed and placed in the mold in an amount corresponding to the desired molding density.
- the amount of reaction mixture introduced into the mold is usually such that the moldings obtained have the density already mentioned.
- the starting components are preferably introduced into the mold at a temperature of from 15 to 120.degree. C., preferably from 30 to 110.degree.
- the degrees of compression for producing the shaped bodies are between 1.1 and 8, preferably between 2 and 6.
- the cellular polyisocyanate polyaddition products are expediently produced by the one-shot process using low-pressure technology or, in particular, reaction injection molding (RIM) in open or preferably closed molds.
- RIM reaction injection molding
- the reaction is carried out in particular with compression in a closed mold.
- the reaction injection molding technique is described, for example, by H. Piechota and H. Rschreib in "Integral foams", Carl Hanser-Verlag, Kunststoff, Vienna 1975; DJ Prepelka and J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, March/April 1975, pages 87-98 and U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, March/April 1973, pages 76-84.
- Suitable isocyanates are all isocyanates which have also been described above for the polyurethane elastomer preparation (v).
- the microcellular polyurethane is preferably produced with isocyanate-terminated prepolymers, preferably with isolates based on 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) or 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI) prepared, preferably on the basis of 1, 5-naphthylene diisocyanate (NDI).
- MDI 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
- NDI 1,5-naphthylene diisocyanate
- the isocyanate-reactive compound (b) has a statistical average of at least 1.8 and at most 3.0 Zerewitinoff-active hydrogen atoms; this number is also referred to as the functionality of the isocyanate-reactive compound (b) and indicates the theoretical down-calculated from a quantity of substance to one molecule Amount of isocyanate-reactive groups on the molecule.
- the functionality is preferably between 1.8 and 2.6, more preferably between 1.9 and 2.2 and in particular 2.
- Compounds which are reactive toward isocyanates are preferably polyester diols and polyether diols. .
- Polyetherdiols based on ethylene oxide, propylene oxide and/or butylene oxide are preferred.
- a particularly preferred polyether is polytetrahydrofuran (PTHF).
- polyester is polycaprolactone.
- Polyesteroie from the following group: copolyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or mixtures thereof and mixtures of 1,2-ethanediol and 1,4-butanediol, copolyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or their Mixtures and mixtures of 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, polyesters based on adipic acid and 3-methyl-1,5-pentanediol and/or polytetramethylene glycol (polytetrahydrofuran, PTHF).
- Copolyesters based on adipic acid and mixtures of 1,2-ethanediol and 1,4-butanediol or polyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid, or mixtures thereof and polytetramethylene glycol (PTHF) are particularly preferred.
- Water acts as a blowing agent. It can be used alone or with other blowing agents. Water is preferably used as the sole blowing agent.
- auxiliaries and/or additives can be added to the microcellular polyurethane, as have already been mentioned by way of example for the polyurethane elastomer preparation (v).
- the polyurethane preparation (v) dampens forces in the frequency range from 1 Hz to 30 Hz, preferably in the frequency range from 8 Hz to 15 Hz
- the polyurethane elastomer preparation (v) polyurethane elastomer exhibits a maximum of vibration isolation in the range between 30 Hz to 5000 Hz.
- the dynamic hardening is used to evaluate the vibration decoupling.
- the dynamic hardening is the quotient of the bearing stiffness for a dynamic and a quasi-static load on the bearing, i.e. c d / c s
- the bearing stiffness under a dynamic load Cd is calculated from the gradient of the force-displacement curve with a sinusoidal excitation under a defined preload.
- the Bearing stiffness under quasi-static load Cs is calculated from the slope of the force-displacement curve at the same preload point. See also Example 2 and Figure 5
- the bearing stiffness cd is calculated from the gradient of the force-displacement curve with a sinusoidal excitation, preferably with an excitation amplitude of 0.1 mm.
- the bearing damping D is represented as a loss angle, which indicates the phase shift of the output signal (force amplitude) compared to the input signal (displacement amplitude) with a sinusoidal excitation with an excitation amplitude of 0.1 mm.
- the frequency f represents the number of sinusoidal excitations per second.
- the quotient of the dynamic stiffness Cd at a frequency of 100 Hz and the static stiffness c s is calculated for the respective load directions.
- Low dynamic hardening is preferably understood to mean dynamic hardening of less than 1.6, measured at an excitation frequency of 100 Hz and an excitation amplitude of 0.1 mm. Dynamic hardening under these conditions is more preferably less than 1.5, more preferably less than 1.4 and particularly preferably less than 1.3.
- Another object of this invention and an embodiment 25 is a method for producing a bearing according to one of the above embodiments or their preferred embodiments, wherein the cavity (iii) of the bushing is closed so that the cavity (iii), at least partially with the Casting elastomer preparation can be poured out.
- the preparation of all components of the polyurethane elastomer preparation (v) is referred to as cast elastomer preparation as long as the structural components have not yet reacted, ie the preparation is still flowable.
- the casting elastomer preparation contains the structural components, if necessary additionally with a catalyst, auxiliary substance, additive, carbodiimide or mixtures thereof.
- the cast elastomer composition is introduced into the cavity (iii) of the bush (ii) in which the fastener is in its final position relative to the bush or into which the fastener is placed in its final position relative to the bush before the cast elastomer composition cures to form the polyurethane elastomer composition.
- molds are introduced into the cavity between bushing (ii) and fastener (iv), which can be removed after curing of the cast elastomer composition to the polyurethane elastomer composition and so to Lead gaps in the polyurethane elastomer preparation.
- the components of the polyurethane casting elastomer system are mixed preferably at temperatures of 30 to 95° C., particularly preferably 40 to 95° C., more preferably 55 to 95° C. and in particular at 85 to 95° C.
- This mixture is then cured, preferably in a mold, to give the polyurethane casting elastomer (v).
- the mold temperatures are usually from 0 to 130.degree. C., preferably from 60 to 120.degree. C. and particularly preferably from 80 to 110.degree.
- the components are usually mixed in low-pressure machines or high-pressure machines, preferably in high-pressure machines.
- the high-pressure machine is advantageous because the Shore hardness can be adjusted in-line by mixing at the mixing head. The high-pressure process saves time-consuming cleaning of the mixing head.
- the isocyanate index in the production of the polyurethane elastomer preparation (v) is 85 to 130, preferably 90 to 120, more preferably 95 to 110, more preferably 100 to 103, more preferably 101 to 103, and the isocyanate index is very particularly preferably 102.
- the isocyanate index is calculated stoichiometrically from the ratio of reactive isocyanate groups of the isocyanate used to the isocyanate-reactive groups of the polyol used, multiplied by 100.
- the finished polyurethane casting elastomers are preferably post-cured after demolding at elevated temperatures to further improve the mechanical properties.
- the polyurethane casting elastomer (v) is preferably cured at 50° C. to 120° C., preferably at 60° C. to 110° C. and in particular at 80° 100oC to 100oC. This tempering preferably takes place over a period of 10 to 24 hours.
- the bearing is used in particular for the vibration decoupling of electric motors, since the preferred embodiments in particular decouple the vibrations generated by an electric motor well.
- the bearing is preferably used in vehicles that contain an electric motor. This electric motor is preferably used to drive the vehicle.
- the bearing is mounted on a frame.
- the electric motor is connected to the frame via one or more bearings in preferred embodiments.
- the frame itself is connected to the vehicle body via four bearings.
- a bearing was made from an outer bushing (ii) with a collar, an inner fastening element connected via a polyurethane elastomer preparation with two continuous recesses (vi) according to Figure 7.
- the outer bushing is injection molded from a 30% glass fiber reinforced [6, 6] polyamide.
- the outer bush has an outside diameter of 74 mm, an inside diameter of 68 mm and a length of 62 mm.
- the outer bush (ii) was degreased with perchlorethylene on the inner surface in contact with the polyurethane elastomer preparation and roughened with steel grit using a trough belt blaster to an average peak-to-valley height of 25-50 ⁇ m.
- a polyurethane adhesion promoter (CILBOND® 45SF) was then sprayed on with a layer thickness of approx. 15 - 25 ⁇ m. This was dried at a temperature of 80° C. for 10 minutes.
- An aluminum alloy EN AW-6082 (AI SilMgMn) with a cylindrical through hole was used for the fastener.
- the fastener has an outer diameter of 48mm, an inner diameter of 22mm and a length of 65mm.
- the fastening element was first degreased on the outer contour with perchlorethylene (Per) and roughened by trough belt blasting with steel grit to an average peak-to-valley height of 25 - 50 ⁇ m.
- adhesion promoter (CILBOND® 45SF) was applied by spraying up to a layer thickness of 15 - 25 ⁇ m. This was dried at a temperature of 80° C. for 10 minutes.
- the A component (polyol component) and B component (isocyanate component) were provided in the proportions shown in Table 1 below.
- the A component was mixed well under vacuum for two minutes and stored between 40 °C and 50 °C for 30 minutes.
- the isocyanate mixture according to Table 1 was placed under a nitrogen atmosphere at 60° C. and then the polytetrahydrofuran (pTHF)-based polyol mixture was metered in in small amounts. After complete addition, the mixture was heated to 80°C to 90°C and maintained at this temperature for two hours. The B component was cooled and stored between 40°C and 50°C. 23
- the A component was again homogenized with a mixer for two minutes under vacuum.
- the mixing ratio of the A and B components was set according to the index given in the table.
- the index is the ratio of isocyanate to groups reactive with the isocyanate multiplied by 100).
- the A component was combined with the B component, mixed for 30 seconds under vacuum at 1750 rpm and poured into molds preheated between 90°C and 100°C. After 60 minutes, the specimens were demoulded and between for 48 hours. Tempered at 85°C and 95°C.
- zeolite A particles 50% dispersion of zeolite A particles in castor oil, the zeolite A particles having a pore size of 0.3 nm, an average particle size of 5 ⁇ m and a sieve residue (0.042 mm sieve) of approx. 0.1% or have less.
- the mold was heated to a temperature of 90°C.
- the outer sleeve (ii) and fastener were also heated to 90°C.
- the high-pressure mixing head was guided with the outlet nozzle to a sprue bushing in the casting tool.
- Example 1 To demonstrate the suitability of the composition and contouring of the polyurethane elastomer preparation for the specific application, the bearings produced according to Example 1 were tested both quasi-statically and dynamically. That's what it became Bearing first pressed into a bearing mount (viii), which corresponds to the geometry of the bearing seat in the vehicle.
- Bearing tests were performed using a servo-hydraulic testing machine, an Instron Hydropuls® MHF.
- the bearing mount (viii) with the pressed-in bearing (i) was connected to the force transducer of the testing machine (x) via the bracket (ix).
- the fastening element (iv) was connected directly to the movable piston of the testing machine for the axial test direction or via the test device (xi) for the radial test direction and loaded in the various spatial directions.
- the deflection of the bushing as a result of the load was recorded via the applied force in different directions of the bearing using the displacement transducer of the testing machine and evaluated in the form of a force-displacement characteristic. The characteristic curves were corrected for the structural rigidity of the testing machine and the testing device.
- the bush was fixed via the bearing mount and dynamically loaded in the various spatial directions via the fastening element.
- the bearing was loaded with a sinusoidal path signal with an amplitude of 0.05 mm at different excitation frequencies in the range from 1 Hz to 200 Hz.
- the force resulting from the deflection of the bushing was recorded with the force transducer of the testing machine and evaluated in the form of a force-displacement characteristic.
- the dynamic stiffness and the loss angle were determined from these characteristic curves as a measure of the damping and their progression over the frequency was shown.
- the values for the bearing from Example 1 are shown in FIG.
- the quotient of the dynamic stiffness c d at a frequency of 100 Hz and the static stiffness c s was calculated for the respective load directions.
- the respective values for c s and Cd can be found in FIG. 5 and FIG 6 can be removed.
- the bearings have a dynamic hardening of 1.21 in the x loading direction, 1.18 in the y loading direction and 1.22 in the z loading direction.
- the dynamic hardening is therefore clearly in the particularly preferred range of less than 1.3 in all load directions.
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Abstract
The present invention relates to a bearing for vibration damping (i), comprising: a bushing (ii), which surrounds a cavity (iii); and a fastening element (iv), which is located in this cavity (iii); wherein a compact polyurethane elastomer preparation (v) is located in the cavity and connects the external bushing (ii) to the fastening element (iv), and the polyurethane elastomer in the polyurethane elastomer preparation (v) is the reaction product of the structural components diisocyanate, a polyester diol, a polyether diol, or a mixture thereof, and a chain extender, and the preparation optionally also contains at least one of the following components: catalyst auxiliary and additive. The invention also relates to producing a corresponding bearing.
Description
Entkopplungsbuchse auf der Basis eines Gießelastomers Decoupling bushing based on a cast elastomer
Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist ein Lager das zur Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkoppelung dient. The subject matter of the present patent application is a bearing that is used for vibration damping or vibration decoupling.
Derartige Lager sind vielfach beschrieben. Als Dämpfungsmaterial wird überwiegend Gummi, insbesondere auf Naturkautschukbasis, eingesetzt. Daneben sind Lager aus mmikrozellulärem Polyurethan bekannt, die bei der Lagerung von Fahrwerks- und Antriebsstrangkomponenten hervorragende Dämpfungseigenschaften aufweisen, allerdings dabei durch die mikrozelluläre Struktur eine geringe Steifigkeitsspreizung in den unterschiedlichen Raumrichtungen aufweisen, und daher insbesondere im Fahrwerksbereich fahrdynamischen Anforderungen häufig nicht genügen. Entsprechende Lager werden beispielsweise in der WO 03/104 326, WO 03/104 345, WO 03/1046766, WO 03/1046767, DE 10 2004 056 548 oder auch WO 2008/058914 beschrieben. DE 102 25 797 A1 offenbartDE 102 25 797 A1 offenbart ein Rundlager mit einem Lagerelement auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bei denen die Haftung zwischen dem Lagerelement und der Innenbuchse mit thermoplastischem Polyurethan erfolgt. Such camps have been described many times. Rubber, in particular based on natural rubber, is predominantly used as the damping material. In addition, bearings made of microcellular polyurethane are known, which have excellent damping properties when mounting chassis and drive train components, but have a low stiffness spread in the different spatial directions due to the microcellular structure, and therefore often do not meet driving dynamics requirements, especially in the chassis area. Corresponding bearings are described, for example, in WO 03/104 326, WO 03/104 345, WO 03/1046766, WO 03/1046767, DE 10 2004 056 548 or also WO 2008/058914. DE 102 25 797 A1 discloses DE 102 25 797 A1 discloses a round bearing with a bearing element based on cellular polyisocyanate polyaddition products, in which the adhesion between the bearing element and the inner bushing takes place with thermoplastic polyurethane.
Darüber hinaussind Lager für den Ersatzteilmarkt aus kompaktem Polyurethan bekannt, die durch eine hohe Materialhärte und damit einer hohen Buchsensteifigkeit das Ziel einer sportlicheren Abstimmung des Fahrzeugs und einer hohen Lebensdauer haben, dabei aber die ursprünglichen Anforderungen an die Schwingungsdämpfung bzw. -entkoppelung nicht mehr erfüllen. In addition, bearings for the aftermarket made of compact polyurethane are known, which have the goal of a sportier tuning of the vehicle and a long service life due to a high material hardness and thus a high bushing rigidity, but no longer meet the original requirements for vibration damping or decoupling.
Mit dem zunehmenden Einsatz von Elektromotoren insbesondere auch als Antrieb im Bereich der Automobile werden gänzlich neue Anforderungsprofile an die Lager hinsichtlich der Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkoppelung gestellt. Die Fähigkeit von Gummilagern zur Schwingungsentkopplung ist allerdings stark abhängig von der Härte der Gummimischung. So können niedrige Härten im Bereich von 35-45 Shore A eine gute Schwingungsentkopplung gewährleisten, sind aber häufig für die zusätzlichen fahrdynamischen Ansprüche, insbesondere bei Verwendung der Lager im Fahrwerksbereich, zu weich, so dass häufig Gummimischungen mit Härten > Shore 60 A eingesetzt werden müssen, deren Herstellung einerseits sehr anspruchsvoll ist und die zudem hochfrequente Schwingungsentkopplung nur unzureichend erfüllen. With the increasing use of electric motors, in particular also as a drive in the field of automobiles, completely new requirement profiles are placed on the bearings with regard to vibration damping or vibration decoupling. However, the ability of rubber mounts to decouple vibrations is heavily dependent on the hardness of the rubber compound. Low hardnesses in the range of 35-45 Shore A can ensure good vibration decoupling, but are often too soft for the additional driving dynamics requirements, especially when using the bearings in the chassis area, so that rubber mixtures with hardnesses > Shore 60 A often have to be used , the production of which is very demanding on the one hand and which, moreover, only inadequately fulfill high-frequency vibration decoupling.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Lager zur Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkoppelung zu entwickeln, das die erhöhten Anforderungen der von Elektromotoren erzeugten Schwingungen auch bis in einem hohen Frequenzbereich erfüllen und dabei gleichzeitig fahrdynamischen Ansprüchen genügen kann, The present invention was therefore based on the task of developing a mount for vibration damping or vibration decoupling, which can also meet the increased requirements of the vibrations generated by electric motors up to a high frequency range and at the same time meet driving dynamics requirements.
7 Fig
gut herstellbar ist, so ausgelegt werden kann, dass die Nachgiebigkeit in unterschiedliche Raumrichtungen verschieden ist und dabei trotzdem eine ausreichend hohe Betriebsfestigkeit aufweist. 7 figures is easy to manufacture, can be designed so that the resilience is different in different spatial directions and still has a sufficiently high operational strength.
Überraschend wurde gefunden, dass diese Aufgabe mit einem Lager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst werden konnte. Surprisingly, it was found that this problem could be solved with a bearing having the features according to claim 1 .
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist die Herstellung eines solchen Lagers gemäß Anspruch 14 sowie die Verwendung einer Polyurethanelastomerzubereitung (v) für die Herstellung des erfindungsgemäßen Lagers. A further object of this invention is the production of such a bearing according to claim 14 and the use of a polyurethane elastomer preparation (v) for the production of the bearing according to the invention.
Figuren: Characters:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Lagers (i) mit einer äußeren, Buchse (ii), die einen Hohlraum (iii) umgibt, und ein Befestigungselement (iv), das sich in diesem HohlraumFigure 1 shows a preferred embodiment of a bearing (i) having an outer sleeve (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity
(iii) befindet. In den Hohlraum (iii) wird die kompakte Polyurethanelastomerzubereitung(v) eingebracht, das in dem fertigen Lager die äußere Buchse (ii) mit dem Befestigungselement (iv) verbindet (siehe auch die folgenden Figuren 2 und 3). (iii) located. The compact polyurethane elastomer composition (v) is introduced into the cavity (iii) which in the finished bearing connects the outer bushing (ii) to the fastening element (iv) (see also the following figures 2 and 3).
Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Lagers (i), in Figur 2a) in schräger Aufsicht, in Figur 2b in Aufsicht, und in Figur 2 c in Seitenansicht. Das Lager (i) hat eine äußere Buchse (ii), die einen Hohlraum (iii) umgibt, und ein Befestigungselement (iv), das sich in diesem Hohlraum (iii) befindet. In dem Hohlraum (iii) ist auch die kompakte Polyurethanelastomerzubereitung (v), die die äußere Buchse (ii) mit dem BefestigungselementFIG. 2 shows a preferred embodiment of a bearing (i), in FIG. 2a) in an oblique top view, in FIG. 2b in top view, and in FIG. 2c in a side view. The bearing (i) has an outer sleeve (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity (iii). Also in the cavity (iii) is the compact polyurethane elastomer composition (v) containing the outer bushing (ii) with the fastener
(iv) verbindet, wobei die Polyurethanelastomerzubereitung (v) zwei durchgängige Aussparungen (vi) enthält. (iv) connects, wherein the polyurethane elastomer preparation (v) contains two continuous recesses (vi).
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Lagers (i), in Figur 3a) in schräger Aufsicht, in Figur 3b) in Aufsicht, und in Figur 3c) in Seitenansicht. Das Lager (i) hat eine äußere Buchse (ii), die einen Hohlraum (iii) umgibt, und ein Befestigungselement (iv), das sich in diesem Hohlraum (iii) befindet. In dem Hohlraum (iii) ist auch die kompakte Polyurethanelastomerzubereitung (v), die die äußere Buchse (ii) mit dem Befestigungselement (iv) verbindet, wobei die Polyurethanelastomerzubereitung (v) zwei durchgängige Aussparungen (vi) und zwei teildurchgängige Aussparungen (vii) enthält. FIG. 3 shows a preferred embodiment of a bearing (i), in FIG. 3a) in an oblique top view, in FIG. 3b) in a top view, and in FIG. 3c) in a side view. The bearing (i) has an outer sleeve (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity (iii). Also in the cavity (iii) is the compact polyurethane elastomeric formulation (v) connecting the outer bushing (ii) to the fastener (iv), the polyurethane elastomeric formulation (v) containing two through recesses (vi) and two partially through recesses (vii). .
Figur 4 zeigt eine Anordnung zur Prüfung des Lagers (i), das in eine Lageraufnahme (viii) gepresst ist, die über die Halterung (ix) mit einer Prüfmaschine (x) verbunden ist. Über die Prüfvorrichtung (xi) wirkt eine Kraft F auf das Befestigungselement (iv) des Lagers ein. In Figur 4a ist eine Krafteinwirkung in radialer Richtung auf das Lager dargestellt, in Figur 4b) in axialer Richtung.
Figur 5 zeigt die Kraft-Weg- Kurven sowie die Steifigkeit-Weg-Kurven eines Lagers gemäß Figur 2 und Rezeptur 6 mit der bei quasi-statischer Belastung gemäß Beispiel 2a. Auf der linken vertikalen Achse ist die Kraft F mit der Einheit [kN] aufgetragen, die Steifigkeit Cs mit der Einheit [kN/mm] auf der rechten vertikalen Achse und der Weg s mit der Einheit [mm] auf der horizontalen Achse, jeweils in den Achsenrichtungen des Lagers, x-Achse (Figur 5a), y-Achse (Figur 5b) und z-Achse (Figur 5c). Die Lagersteifigkeit Cs berechnet sich aus der lokalen Steigung der Kraft- Weg- Kurve. FIG. 4 shows an arrangement for testing the bearing (i), which is pressed into a bearing mount (viii) which is connected to a testing machine (x) via the holder (ix). A force F acts on the fastening element (iv) of the bearing via the test device (xi). FIG. 4a shows a force acting on the bearing in the radial direction, and in FIG. 4b) in the axial direction. FIG. 5 shows the force-displacement curves and the stiffness-displacement curves of a bearing according to FIG. 2 and recipe 6 with the quasi-static load according to example 2a. The force F is plotted on the left vertical axis with the unit [kN], the stiffness Cs with the unit [kN/mm] on the right vertical axis and the displacement s with the unit [mm] on the horizontal axis, each in the axis directions of the bearing, x-axis (Figure 5a), y-axis (Figure 5b) and z-axis (Figure 5c). The bearing stiffness Cs is calculated from the local slope of the force-displacement curve.
Figur 6 zeigt den Verlauf der Lagersteifigkeit Cd und der Lagerdämpfung D über die Frequenz der aufgebrachten Schwingung f bei einer dynamischen Belastung eines Lagers eines Lagers gemäß Figur 2 und Rezeptur 6 unter einer definierten Vorlast. Die Lagersteifigkeit Cd ist mit der Einheit [kN/mm] auf der linken vertikalen Achse, die Lagerdämpfung D mit der Einheit [°] auf der rechten vertikalen Achse sowie die Frequenz f mit der Einheit [Hz] auf der horizontalen Achse aufgetragen. Figur 6a zeigt die Lagersteifigkeit und Lagerdämpfung in der Achsenrichtung x unter der Vorlast OkN, Figur 6b die Lagersteifigkeit und Lagerdämpfung in der Achsenrichtung y unter der Vorlast OkN und Figur 6c die Lagersteifigkeit und Lagerdämpfung in der Achsenrichtung z unter der Vorlast 1 kN. FIG. 6 shows the course of the bearing stiffness Cd and the bearing damping D over the frequency of the applied vibration f with a dynamic load on a bearing of a bearing according to FIG. 2 and recipe 6 under a defined initial load. The bearing stiffness Cd is plotted with the unit [kN/mm] on the left vertical axis, the bearing damping D with the unit [°] on the right vertical axis and the frequency f with the unit [Hz] on the horizontal axis. Figure 6a shows the bearing stiffness and bearing damping in the x-axis direction under the preload OkN, Figure 6b shows the bearing stiffness and bearing damping in the y-axis direction under the preload OkN and Figure 6c shows the bearing stiffness and bearing damping in the z-axis direction under the preload of 1 kN.
Die Lagersteifigkeit cd berechnet sich aus der Steigung der Kraft-Weg-Kurve bei einer sinusförmigen Anregung mit einer Anregungsamplitude von 0,1 mm. Die Lagerdämpfung D wird als Verlustwinkel, der die Phasenverschiebung des Ausgangssignal (Kraftamplitude) gegenüber dem Eingangssignal (Wegamplitude) bei einer sinusförmigen Anregung mit einer Anregungsamplitude von 0,1mm angibt, dargestellt. Die Frequenz f stellt die Anzahl der sinusförmigen Anregungen pro Sekunde dar. The bearing stiffness c d is calculated from the slope of the force-displacement curve for a sinusoidal excitation with an excitation amplitude of 0.1 mm. The bearing damping D is represented as a loss angle, which indicates the phase shift of the output signal (force amplitude) compared to the input signal (displacement amplitude) with a sinusoidal excitation with an excitation amplitude of 0.1mm. The frequency f represents the number of sinusoidal excitations per second.
Detaillierte Beschreibung Detailed description
Ein Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform 1 ist ein Lager zur Schwingungsentkopplung (i) umfassend eine Buchse (ii), die einen Hohlraum (iii) umgibt, und ein Befestigungselement (iv), das sich in diesem Hohlraum (iii) befindet wobei sich in dem Hohlraum eine kompakte Polyurethanelastomerzubereitung (v) befindet, die die äußere Buchse (ii) mit dem Befestigungselement (iv) verbindet dadurch gekennzeichnet, dass An object of the invention in an embodiment 1 is a bearing for vibration decoupling (i) comprising a bushing (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in this cavity (iii) wherein in the cavity is a compact polyurethane elastomer composition (v) which connects the outer bush (ii) to the fastener (iv), characterized in that
Polyurethanelastomer (v) in der Zubereitung das Reaktionsprodukt aus den folgenden Aufbaukomponenten ist a. einem Diisocyanat b. einem Polyesterdiol, einem Polyetherdiol, oder einer Mischung hiervon c. einem Kettenverlängerer
und die Zubereitung gegebenenfalls mindestens eine der folgenden Komponenten enthält d. Katalysator e. Hilfsstoff, und/oder f. Zusatzstoff Polyurethane elastomer (v) in the formulation is the reaction product of the following structural components a. a diisocyanate b. a polyester diol, a polyether diol, or a mixture thereof c. a chain extender and the preparation optionally contains at least one of the following components d. catalyst e. excipient, and/or f. additive
Die kompakte Polyurethanelastomerzubereitungen (v) hat bevorzugt eine Dichte zwischen 0,8 g/L und 1 ,5 g/L, vorzugsweise zwischen 0,9 g/L und 1 ,4 g/L und insbesondere zwischen 1 g/L und 1 ,3 g/L. The compact polyurethane elastomer preparation (v) preferably has a density between 0.8 g/l and 1.5 g/l, preferably between 0.9 g/l and 1.4 g/l and in particular between 1 g/l and 1. 3g/L.
Oberflächenbehandlung: Surface treatment:
In einer bevorzugten Ausführungsform 2, die alle Merkmale der vorherigen Ausführungsform oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist die Oberfläche der Buchse (ii) oder die Oberfläche des Befestigungselements (iv), die mit der Polyurethanelastomerzubereitung verbunden ist, oder beide Oberflächen oberflächenbehandelt. Dadurch wird die Haftung der Polyurethanelastomerzubereitung (v) auf der jeweiligen Oberfläche verbessert. Bevorzugt werden die Oberflächen angequollen, gebeizt, geschliffen, abgestrahlt, mit elektronmagnetischer Strahlung, mit einem Plasma, oder mit einer Kombination dieser Methoden behandelt. Bevorzugt ist das Abstrahlen, wobei die Oberfläche bevorzugt mit einem harten Medium, bevorzugt Korund oder Stahlkies abgestrahlt wird. Bevorzugt werden die Oberflächen zusätzlich oder alternativ mit elektromagnetischer Strahlung behandelt Eine bevorzugte ergänzende oder alternative Oberflächenbehandlung ist die Behandlung mit einem Plasma, bevorzugt ein Niederdruck oder Atmosphärenplasma. In das Plasma können bevorzugt organische Beschichtungsvorläuferverbindungen eingespeist und dann als plasmapolymere Schicht abgeschieden werden. Entsprechende Verfahren sind bekannt und beschrieben (z.B. DE 10 2017 201 559 A1). In a preferred embodiment 2, incorporating all the features of the previous embodiment or one of its preferred embodiments, the surface of the bushing (ii) or the surface of the fastener (iv) bonded to the polyurethane elastomer composition, or both surfaces is surface treated. This improves the adhesion of the polyurethane elastomer preparation (v) to the respective surface. The surfaces are preferably swollen, pickled, ground, blasted, treated with electromagnetic radiation, with a plasma, or with a combination of these methods. Blasting is preferred, with the surface preferably being blasted with a hard medium, preferably corundum or steel shot. The surfaces are preferably additionally or alternatively treated with electromagnetic radiation. A preferred supplementary or alternative surface treatment is treatment with a plasma, preferably a low-pressure or atmospheric plasma. Organic coating precursor compounds can preferably be fed into the plasma and then deposited as a plasma-polymeric layer. Corresponding methods are known and described (e.g. DE 10 2017 201 559 A1).
Bei Kunststoffen erfolgt die Oberflächenbehandlung bevorzugt auch durch eine oxidierende Behandlung, beispielweise durch Beflammung oder Gasphasenfluorierung . In the case of plastics, the surface treatment is preferably also carried out by an oxidizing treatment, for example by flame treatment or gas-phase fluorination.
Bei Metallen erfolgt die Oberflächenbehandlung bevorzugt durch Aufrauen via Strahlen mit harten Medien oder durch den Aufbau einer definierten Konversionsschicht, bspw. einer Trikationen- Zinkphosphatierung gemäß WO 2019/215 119. In the case of metals, the surface treatment is preferably carried out by roughening via blasting with hard media or by building up a defined conversion layer, e.g. a trication zinc phosphating according to WO 2019/215 119.
Haftvermittler: adhesion promoter:
In einer bevorzugten Ausführungsform 3, die alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist die Oberfläche der Buchse (ii) oder die Oberfläche des Befestigungselements (iv), die mit der Polyurethanelastomerzubereitung (v) verbunden ist, oder beide Oberflächen mit einem
Haftvermittler versehen. Der Haftvermittler verbessert die Verbindung zwischen Polyurethanelastomerzubereitung (v) und der entsprechenden Oberfläche. In a preferred embodiment 3, incorporating all features of any of the preceding embodiments or one of their preferred embodiments, is the surface of the bushing (ii) or the surface of the fastener (iv) bonded to the polyurethane elastomer composition (v), or both surfaces with a Adhesion promoter provided. The adhesion promoter improves the connection between the polyurethane elastomer preparation (v) and the corresponding surface.
Bevorzugt wird ein auf die entsprechende Polyurethanelastomerzubereitung (v) abgestimmter Haftvermittler verwendet. An adhesion promoter tailored to the corresponding polyurethane elastomer preparation (v) is preferably used.
Damit Haftvermittler optimal wirken können, müssen die Substratoberflächen sauber, bevorzugt oberflächenvergrößert, und weiter bevorzugt ausreichend reaktiv sein, weshalb bevorzugt eine oben beschriebene Oberflächenbehandlung vor dem Aufträgen des Haftvermittler durchgeführt wird. Für die Reaktion mit Haftvermittlern werden bevorzugt Carboxygruppen oder OH-Gruppen benötigt. OH-Gruppen finden sich auf praktisch allen unedlen Metallen, weil sie an der Atmosphäre eine Oxidschicht ausbilden. Besonders gute Haftgründe können durch vorherige Beschichtung mit Siliciumdioxid, bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder Flammenbeschichtung erzeugt werden. Letztere können auch bei Kunststoffen verwendet werden. So that adhesion promoters can have an optimal effect, the substrate surfaces must be clean, preferably have an enlarged surface, and more preferably be sufficiently reactive, which is why a surface treatment as described above is preferably carried out before the adhesion promoter is applied. Carboxy groups or OH groups are preferably required for the reaction with adhesion promoters. OH groups can be found on practically all base metals because they form an oxide layer in the atmosphere. Particularly good adhesion bases can be produced by prior coating with silicon dioxide, preferably by physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) or flame coating. The latter can also be used with plastics.
Modifizierte Polyolefine Modified polyolefins
Bevorzugte Haftvermittler für Kunststoffe sind modifizierte Polyolefine. Bevorzugt wird dazu ein Polyolefin so modifiziert, dass das vorher unlösliche Polyolefin in organischen Lösungsmitteln löslich ist. Zur Modifikation wird bevorzugt Chlor, Acrylsäurederivate oder Maleinsäureanhydrid eingesetzt. Mit Chlor entstehen sogenannten Chlorierte Polyolefine (CPO). Preferred adhesion promoters for plastics are modified polyolefins. To this end, a polyolefin is preferably modified in such a way that the previously insoluble polyolefin is soluble in organic solvents. Chlorine, acrylic acid derivatives or maleic anhydride are preferably used for the modification. With chlorine, so-called chlorinated polyolefins (CPO) are formed.
Silanhaftvermittler silane coupling agent
Auf Metalloberflächen werden bevorzugt Silanhaftvermittler eingesetzt. Hierzu wird auf die Metalloberfläche ein Siliziumdioxid-Schicht aufgebracht. Silane coupling agents are preferably used on metal surfaces. For this purpose, a silicon dioxide layer is applied to the metal surface.
Alternativ können die eingesetzten Silanhaftvermittler auch direkt mit den chemischen Gruppen an der Oberfläche reagieren, wobei die Kondensationsreaktion dann unter Abspaltung des Alkohols bzw. von HCl erfolgt. Die organische Gruppe des Silans erlaubt eine Anbindung an das Polyurethanelastomer. Alternatively, the silane adhesion promoters used can also react directly with the chemical groups on the surface, with the condensation reaction then taking place with elimination of the alcohol or HCl. The organic group of the silane allows attachment to the polyurethane elastomer.
Bevorzugt werden auf dieser Siliziumdioxidschicht Haftvermittler der allgemeine Form R-SiX3 aufgebracht. R ist bevorzugt ein organisch funktionalisierten Rest und X eine hydrolysierbare Gruppe, bevorzugt Alkoxygruppe oder-CI, besonders bevorzugt ist die Alkoxygruppe. Durch Hydrolysereaktionen mit Wasser bilden sie daraus Silanole der Form R-Si(OH)3. Mit anorganischen Materialien, die an der Oberfläche OH- oder COOH-Gruppen aufweisen, können Silanole Kondensationsreaktionen eingehen und so einen stabilen Verbund durch chemische Bindungen bilden. Adhesion promoters of the general form R—SiX3 are preferably applied to this silicon dioxide layer. R is preferably an organically functionalized radical and X is a hydrolyzable group, preferably an alkoxy group or --Cl, the alkoxy group being particularly preferred. Through hydrolysis reactions with water, they form silanols of the form R-Si(OH)3. With inorganic materials that have OH or COOH groups on the surface, silanols can enter into condensation reactions and thus form a stable compound through chemical bonds.
Die organische Gruppe R besteht bevorzugt aus einem Spacer und einer funktionellen Gruppe. Der Spacer ist bevorzugt ein Alkylrest, der weiter bevorzugt zwischen 2 und 6 Kohlenstoffatome enthält, weiter bevorzugt unverzweigt ist. Besonders bevorzugt ist der Spacer eine Propylkette..
Bevorzugte funktionelle Gruppen sind Vinyl-, Methacrylsäure-, Epoxy-, Amino-, Harnstoff- oder Thiol-Gruppen, besonders bevorzugt sind Amino-, Harnstoff- oder Thiol-Gruppen. The organic group R preferably consists of a spacer and a functional group. The spacer is preferably an alkyl radical, which more preferably contains between 2 and 6 carbon atoms, more preferably is unbranched. The spacer is particularly preferably a propyl chain. Preferred functional groups are vinyl, methacrylic acid, epoxy, amino, urea or thiol groups, particularly preferred are amino, urea or thiol groups.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind Haftvermittler reaktive oder nichtreaktive Mischungen aus organischen Lösemitteln und organischen Monomeren, Oligomeren, oder Polymeren. In einer bevorzugten Ausführungsform basieren die Haftvermittler auf Phenolharzen. Lösemittel, in denen die Phenolharze bevorzugt gelöst sind, sind ausgewählt aus der Gruppe Butanon, Toluol, Xylen, 2-Methoxy-1 -Methylethylacetate, Ethyl-3-ethoxypropinate, oder sind Mischungen hiervon In another preferred embodiment, adhesion promoters are reactive or non-reactive mixtures of organic solvents and organic monomers, oligomers, or polymers. In a preferred embodiment, the adhesion promoters are based on phenolic resins. Solvents in which the phenolic resins are preferably dissolved are selected from the group of butanone, toluene, xylene, 2-methoxy-1-methylethyl acetate, ethyl-3-ethoxypropinate, or are mixtures thereof
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform 4, die alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsform oder einer deren bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist der Haftvermittler in einer 5 pm bis 50 pm dicken Schicht, zwischen der Polyurethanelastomerzubereitung (v) und der entsprechenden Oberfläche vorhanden, bevorzugt ist die Schicht 10 pm bis 30 pm dick.In a further preferred embodiment 4, which contains all the features of one of the preceding embodiments or one of their preferred embodiments, the adhesion promoter is present in a 5 μm to 50 μm thick layer between the polyurethane elastomer preparation (v) and the corresponding surface, the layer being preferred 10 pm to 30 pm thick.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform 5, die alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsform oder einer deren bevorzugten Ausführungsformen enthält, hat der Haftvermittler eine freie Oberflächenenergie gemäß Tropfenkonturanalyse von mehr als 35 mN/m, mit polaren Anteilen von weniger als 15 mN/m, besonders bevorzugt sind die polaren Anteile geringer als 5 mN/m. Die Bestimmung erfolgt gemäß DIN 55660-2 vom Dezember 2011. In a further preferred embodiment 5, which contains all the features of one of the preceding embodiments or one of their preferred embodiments, the adhesion promoter has a free surface energy according to drop shape analysis of more than 35 mN/m, with polar components of less than 15 mN/m, particularly preferred the polar components are less than 5 mN/m. The determination is carried out according to DIN 55660-2 from December 2011.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform 6 gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer deren bevorzugten Ausführungsformen, ist der Haftvermittler ein Polymer, dessen Glasübergangstemperatur (DSC) unter 100 °C liegt, weiter bevorzugt unter 60 °C. In a further preferred embodiment 6 according to one of the preceding embodiments or one of their preferred embodiments, the adhesion promoter is a polymer whose glass transition temperature (DSC) is below 100°C, more preferably below 60°C.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform 7 gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer deren bevorzugten Ausführungsformen, ist der Haftvermittler ein kationischer Tauchlack (KTL), der auch als kathodischer Tauchlack bezeichnet wird. Eine bevorzugte Tauchlackierung wird beispielsweise in der WO 2019/215 119 beschrieben. Details dieser Beschreibung sind Bestandteil dieser Offenbarung. In a further preferred embodiment 7 according to one of the preceding embodiments or one of their preferred embodiments, the adhesion promoter is a cationic dip paint (KTL), which is also referred to as a cathodic dip paint. A preferred dip coating is described in WO 2019/215119, for example. Details of this description form part of this disclosure.
Geometrien geometries
Das Lager besteht zumindest aus den drei wesentlichen Elementen, einer außenliegenden Buchse (ii), die einen Hohlraum (iii) aufspannt in dem das Befestigungselement (iv) befindet. Das Befestigungselement (iv) ist über das Polyurethanelastomerzubereitung (v) mit der äußeren Buchse (ii) verbunden. Grundsätzlich wird die Ausgestaltung des Lagers den spezifischen baulichen Gegebenheiten und Anforderungen an das Lager angepasst. Dabei sind einige Lager bevorzugt achsensymmetrisch zur Achse des Befestigungselementes (iv), andere bevorzugte Lager haben keinen achsensymmetrischen Aufbau. Der nicht achsensymmetrische Aufbau hat
den Vorteil, dass so in dem Lager in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Entkopplungseigenschaften und Dämpfungseigenschaften verwirklicht werden können. Einzelne bevorzugte Ausführungsformen der Lagergestaltung sind den Figuren zu entnehmen. The bearing consists of at least three essential elements, an external bushing (ii), which spans a cavity (iii) in which the fastening element (iv) is located. The fastener (iv) is bonded to the outer bushing (ii) via the polyurethane elastomer composition (v). Basically, the design of the warehouse is adapted to the specific structural conditions and requirements of the warehouse. Some bearings are preferably axisymmetric to the axis of the fastening element (iv), other preferred bearings do not have an axisymmetric structure. The non-axisymmetric structure has the advantage that different decoupling properties and damping properties can be realized in the bearing in different spatial directions. Individual preferred embodiments of the bearing design can be found in the figures.
Polyurethanzubereitung / Verwendung Polyurethane preparation / use
Die Polyurethanelastomerzubereitung (v) muss so ausgestaltet sein, dass sie einerseits die Last des Lagers trägt, gleichzeitig auch wesentlich zur Schwingungsentkopplung in einigen Ausführungsformen auch zur Schwingungsdämpfung durch das Lager beiträgt. Bevorzugt ist das Lager gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen für die Lagerung von Aggregaten bestimmt, die Schwingungen verursachen, insbesondere sind die Aggregate Elektromotoren. Die Aggregate stehen direkt oder über einen Rahmen mit dem Lager in Verbindung. Bevorzugt handelt es sich bei dem Rahmen um einen Hilfsrahmen. Ein Hilfsrahmen ist ein Rahmen der für die Aufnahme des Aggregats, bevorzugt den Elektromotor verwendet wird. Hilfsrahmen und Aggregat können wiederum ein Teil einer größeren Vorrichtung sein, Dieser Hilfsrahmen ist weiter bevorzugt Teil eines Fahrzeugs, insbesondere eines mit einem Elektromotor angetriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Autos. The polyurethane elastomer preparation (v) must be designed in such a way that on the one hand it bears the load of the bearing and at the same time also makes a significant contribution to vibration decoupling, in some embodiments also to vibration damping by the bearing. The bearing according to one of the previous embodiments or one of its preferred embodiments is preferably intended for the storage of units that cause vibrations, in particular the units are electric motors. The units are connected to the bearing directly or via a frame. The frame is preferably an auxiliary frame. A subframe is a frame that is used to hold the unit, preferably the electric motor. The subframe and unit can in turn be part of a larger device. This subframe is more preferably part of a vehicle, in particular a vehicle powered by an electric motor, in particular a car.
Die Schwingungsentkopplung bzw. auch Schwingungsdämpfung wird dabei einerseits durch die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe der Polyurethanelastomerzubereitung (v) bestimmt, andererseits durch deren räumliche Ausgestaltung. The vibration decoupling or vibration damping is determined on the one hand by the composition of the ingredients of the polyurethane elastomer preparation (v) and on the other hand by its spatial configuration.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die Stärke der Polyurethanzubereitung (v) in verschiedenen Raumachsen unterschiedlich stark zwischen äußerer Buchse (ii) und dem Befestigungselement (iv). Unterschiedliche Entkopplungseigenschaften oder Dämpfungseigenschaften werden in anderen bevorzugten Ausführungsformen durch unterschiedliche Inhaltsstoffe der Polyurethanelastomerzubereitung (v) erreicht. In wieder anderen bevorzugten Ausführungsformen sind Teile des Hohlraums (iii) nicht mit der Polyurethanelastomerzubereitung (v) ausgefüllt. Diese durchgängigen Aussparungen (vi) oder teildurchgängigen Aussparungen (vii)sind in anderen bevorzugten Ausführungsformen ganz oder teilweise mit anderen dämpfenden oder entkoppelnden Materialien ausgefüllt. Ein bevorzugtes solches Material ist mikrozelluläres Polyurethan (Cellasto®). Es ist vielfach beschreiben und wird auf die speziellen Entkopplungs- bzw. Dämpfungsanforderungen innerhalb des Lagers abgestimmt. Bevorzugte Ausführungsformen sind im Text ausgeführt. In preferred embodiments, the strength of the polyurethane preparation (v) varies in strength in different spatial axes between the outer bushing (ii) and the fastening element (iv). In other preferred embodiments, different decoupling properties or damping properties are achieved by different ingredients of the polyurethane elastomer preparation (v). In still other preferred embodiments, parts of the cavity (iii) are not filled with the polyurethane elastomer preparation (v). In other preferred embodiments, these continuous cutouts (vi) or partially continuous cutouts (vii) are completely or partially filled with other damping or decoupling materials. A preferred such material is microcellular polyurethane (Cellasto®). It has been described many times and is tailored to the special decoupling and damping requirements within the bearing. Preferred embodiments are set out in the text.
Bevorzugte Lager umfassen entweder eine dieser Ausgestaltung oder Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Ausgestaltungen. Preferred bearings include either one of these configurations or combinations of two or more of these configurations.
Für eine gute Schwingungsdämpfung oder Schwingungsentkopplung ist es wichtig, dass sich die Polyurethanelastomerzubereitung (v), ggf. auch weitere zur Dämpfung in dem Hohlraum
befindlichen Materialien so bemessen sind, dass sie sich bei ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch frei bewegen können, um ihre schwingungsentkoppelnde oder schwingungsdämpfende Eigenschaft voll entfalten zu können. D.h. insbesondere sie sind so bemessen, dass sie außer mit der äußeren Buchse (ii) und dem Befestigungselement (iv) mit keinem anderen Bauteil in Berührung kommen. For good vibration damping or vibration decoupling, it is important that the polyurethane elastomer preparation (v), possibly also others for damping, is in the cavity materials are dimensioned in such a way that they can move freely when used as intended, in order to be able to fully develop their vibration-decoupling or vibration-damping properties. In other words, they are dimensioned in such a way that they do not come into contact with any other component apart from the outer bushing (ii) and the fastening element (iv).
In einer bevorzugten Ausführungsform 8 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält die Polyurethanelastomerzubereitung (v) Aussparungen. In Fällen in denen das Befestigungselement (iv) oder die Buchse (ii) einen, bevorzugt zumindest im Wesentlichen, achsensymmetrischen Aufbau haben, befinden sich in der Polyurethanelastomerzubereitung (v) zwei oder mehr zumindest zu einer dieser Achsen parallelen durchgängigen oder teilweise durchgängige Aussparungen gleichen oder unterschiedlichen Querschnitts. Bevorzugt liegen sich jeweils zwei Aussparungen in der Polyurethanelastomerzubereitung (v) achsensymmetrisch zum Befestigungselement (iv) gegenüber. Dies hat u.a. den Vorteil, dass sie leichter hergestellt werden können. Andere bevorzugte Lager haben keinen achsensymmetrischen Aufbau. Der nicht achsensymmetrische Aufbau hat den Vorteil, dass so in dem Lager in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Entkopplungseigenschaften und Dämpfungseigenschaften verwirklicht werden können. In a preferred embodiment 8 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the polyurethane elastomer preparation (v) contains voids. In cases in which the fastening element (iv) or the bushing (ii) has a, preferably at least essentially, axisymmetric structure, the polyurethane elastomer preparation (v) contains two or more continuous or partially continuous recesses parallel to at least one of these axes different cross section. In each case, two recesses in the polyurethane elastomer preparation (v) preferably lie opposite one another axially symmetrically with respect to the fastening element (iv). This has the advantage, among other things, that they can be manufactured more easily. Other preferred bearings do not have an axisymmetric structure. The non-axisymmetric design has the advantage that different decoupling properties and damping properties can be realized in the bearing in different spatial directions.
In einer bevorzugten Ausführungsform 9 des Lagers gemäß der vorhergehenden Ausführungsform oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält mindestens eine der Aussparungen zumindest teilweise mikrozelluläres Polyurethan. In a preferred embodiment 9 of the bearing according to the preceding embodiment or one of its preferred embodiments, at least one of the recesses at least partly contains microcellular polyurethane.
In einer bevorzugten Ausführungsform 10 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen ist ein Bereich des Hohlraumes (iii), der sich zwischen der Buchse (ii) und dem Befestigungselement (iv) aufspannt, in Richtung der z-Achse oberhalb oder unterhalb, oder ober- und unterhalb der Polyurethanelastomerzubereitung (v) ganz oder teilweise mit mikrozellulärem Polyurethan gefüllt. In a preferred embodiment 10 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, a region of the cavity (iii) spanning between the bushing (ii) and the fastening element (iv) is in the direction of the z-axis above or below, or above and below the polyurethane elastomer preparation (v) completely or partially filled with microcellular polyurethane.
Buchse Rifle
Die Buchse (ii) wird in ihrer äußeren Geometrie, d.h. die der Polyurethanelastomerzubereitung (v) abgewandten Seite, so gestaltet, dass sie sich gut herstellen und gleichzeitig gut in den vorgesehenen Bauraum einfügen lässt. In einer bevorzugten Ausführungsform 11 des Lagers, gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen, ist die äußere Kontur der äußeren Buchse daher ein Zylinder. Bevorzugt hat
die Buchse auf einer Seite einen um die y-Achse umlaufenden oder teilumlaufenden Kragen. Dieser Kragen ermöglicht die Eindringtiefe des Lagers in den Lagersitz, auch als Bauraum bezeichnet, zu begrenzen. Bevorzugt ist die Buchse (ii) außen so geformt, dass sie formschlüssig in den Bauraum eingebracht werden kann. Eine bevorzugte Art des Formschlusses ist einGewinde. Eine andere bevorzugte Art des Formschlusses ist eine Hinterschneidung über Rastnasen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat die Buchse gegenüber dem Bauraum ein Übermaß, so dass sie für den festen Sitz in den Bauraum eingepresst werden kann. Die Kontur der Innenseite der Buchse (ii), d.h. die der Polyurethanelastomerzubereitung (v) zugewandte und zumindest teilweise mit ihr in Kontakt stehende Fläche der Buchse (ii) wird einerseits herstellungsbedingt optimiert. Andererseits wird die Oberfläche bevorzugt so gestaltet, dass ein guter Kontakt zumindest mit der Polyurethanelastomerzubereitung (v), ggf. auch mit weiteren entkoppelnden Materialien, bevorzugt mikrozelluläres Polyurethan, möglich ist. Weiterhin ist die Fläche bevorzugt so gestaltet, dass im Zusammenwirken mit der Polyurethanelastomerzubereitung (v) eine gute Schwingungsentkopplung, ggf. auch Schwingungsdämpfung bei hoher Belastbarkeit erreicht wird. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Innenseite der Buchse zumindest teilweise die Fläche eines Zylinders oder zumindest teilweise die einer Ellipse. Andere beispielhafte und bevorzugte Ausführungsformen sind den Figuren zu entnehmen. The outer geometry of the bushing (ii), ie the side facing away from the polyurethane elastomer preparation (v), is designed in such a way that it can be easily manufactured and at the same time can be easily inserted into the intended installation space. In a preferred embodiment 11 of the bearing, according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the outer contour of the outer sleeve is therefore a cylinder. preferred the socket on one side has a collar that runs around or partially around the y-axis. This collar makes it possible to limit the penetration depth of the bearing into the bearing seat, also known as the installation space. The bushing (ii) is preferably shaped on the outside in such a way that it can be introduced into the installation space with a form fit. A preferred type of form fit is a thread. Another preferred type of form fit is an undercut via latching lugs. In another preferred embodiment, the bushing is oversized relative to the installation space, so that it can be pressed into the installation space for a tight fit. The contour of the inside of the bushing (ii), ie the surface of the bushing (ii) facing the polyurethane elastomer preparation (v) and at least partially in contact with it, is optimized on the one hand for manufacturing reasons. On the other hand, the surface is preferably designed in such a way that good contact is possible at least with the polyurethane elastomer preparation (v), optionally also with other decoupling materials, preferably microcellular polyurethane. Furthermore, the surface is preferably designed in such a way that, in conjunction with the polyurethane elastomer preparation (v), good vibration decoupling, possibly also vibration damping, is achieved with high load capacity. In preferred embodiments, the inside of the sleeve is at least partially the surface of a cylinder or at least partially that of an ellipse. Other exemplary and preferred embodiments can be found in the figures.
In einer bevorzugten Ausführungsform 11 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen besteht die Buchse (ii) aus einem Metall oder einem Kunststoff. Das Metall ist bevorzugt Aluminium oder ein Aluminiumlegierung. Bevorzugt besteht die Buchse (ii) aus einem Kunststoff. Der Kunststoff ist bevorzugt mit Glasfaser verstärkt. Der Glasfaseranteil liegt bevorzugt bei 10 Gew.-% bis 70 Gew.- %, bezogen auf den Kunststoff, bevorzugt zwischen 15 Gew.-% und 50 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 20 Gew.-% und 40 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 25 Gew.-% und 35 Gew.-% und besonders bevorzugt bei 30 Gew.-%. Der Kunststoff ist bevorzugt ein Polyamid, besonders bevorzugt ein [6,6]-Polyamid. In a preferred embodiment 11 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the bushing (ii) consists of a metal or a plastic. The metal is preferably aluminum or an aluminum alloy. The bushing (ii) preferably consists of a plastic. The plastic is preferably reinforced with glass fiber. The glass fiber content is preferably 10% by weight to 70% by weight, based on the plastic, preferably between 15% by weight and 50% by weight, more preferably between 20% by weight and 40% by weight , more preferably between 25% and 35% by weight and most preferably at 30% by weight. The plastic is preferably a polyamide, particularly preferably a [6,6]-polyamide.
Das Befestigungselement (iv), das sich in dem Hohlraum (iii) des Lagers befindet ist so ausgestaltet, dass es selbst als Befestigungsmittel ausgestaltet ist oder über übliche Befestigungsmittel die Befestigung des Lagers ermöglicht. The fastening element (iv), which is located in the cavity (iii) of the bearing, is designed in such a way that it is itself designed as a fastening means or enables the bearing to be fastened using conventional fastening means.
Die Kontur der Außenseite des Befestigungselementes (iv), d.h. die der Polyurethanelastomerzubereitung (v) zugewandte und zumindest teilweise mit ihr in Kontakt stehende Fläche des Befestigungselements (iv) wird bevorzugt einerseits herstellungsbedingt optimiert, andererseits wird die Oberfläche bevorzugt so gestaltet, dass ein guter Kontakt zumindest mit der Polyurethanzubereitung (v), ggf. weiteren entkoppelnden Materialien möglich
ist. Weiterhin ist die Fläche bevorzugt so gestaltet, dass im Zusammenwirken mit der Elastomerzubereitung (v) eine gute Schwingungsentkopplung, ggf. auch Schwingungsdämpfung bei hoher Belastbarkeit erreicht wird. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Außenseite des Befestigungselements (iv) zumindest teilweise die Fläche eines Zylinders oder zumindest teilweise die einer Ellipse. The contour of the outside of the fastening element (iv), ie the surface of the fastening element (iv) facing the polyurethane elastomer preparation (v) and at least partially in contact with it, is preferably optimized on the one hand for production reasons, on the other hand the surface is preferably designed in such a way that good contact is achieved at least with the polyurethane preparation (v), optionally further decoupling materials possible is. Furthermore, the surface is preferably designed in such a way that, in conjunction with the elastomer preparation (v), good vibration decoupling, possibly also vibration damping, is achieved with a high load capacity. In preferred embodiments, the outside of the fastening element (iv) is at least partly the surface of a cylinder or at least partly that of an ellipse.
In eine bevorzugten Ausführungsform 12 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen ist das Befestigungselement (iv) oder die Buchse (ii) oder das Befestigungselement (iv) und die Buchse (ii) koaxial. Die Anordnung der Buchse (ii) und des Befestigungselements (iv) sind nur in einigen Ausführungsformen auch in dem Lager koaxial zueinander. In anderen Ausführungsformen liegen die Achsen nicht deckungsgleich, um so ungleichmäßige Stärken der Polyurethanelastomerzubreitung (v) in den verschiedenen Raumrichtungen zu ermöglichen.In a preferred embodiment 12 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the fastening element (iv) or the bushing (ii) or the fastening element (iv) and the bushing (ii) is coaxial. The arrangement of the bush (ii) and the fastener (iv) are coaxial with each other also in the bearing only in some embodiments. In other embodiments, the axes are not congruent in order to allow non-uniform thicknesses of the polyurethane elastomer preparation (v) in the different spatial directions.
In einer bevorzugten Ausführungsform 13 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen ist das Befestigungselement (iv) innen hohl. In a preferred embodiment 13 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the fastening element (iv) is internally hollow.
Das innen hohle Befestigungselement (iv) wird in seiner inneren Kontur, d.h. die der Polyurethanelastomerzubereitung (v) abgewandten Seite, so gestaltet, dass sie sich gut herstellen und gleichzeitig gut mit den üblichen Befestigungsmitteln in dem vorgesehenen Bauraum befestigen lässt. The internal contour of the fastening element (iv), which is hollow on the inside, i.e. the side facing away from the polyurethane elastomer preparation (v), is designed in such a way that it can be easily manufactured and at the same time can be easily fastened in the intended installation space using the usual fastening means.
In einer bevorzugten Ausführungsform 14 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen besteht das Befestigungseiement aus einem Metall, bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Weiter bevorzugt ist das Metall zumindest teileweise, bevorzugt ganz von einem Kunststoff ummantelt. Der Kunststoff ist bevorzugt glasfaserverstärkt. Weiter bevorzugt ist der Kunststoff Polyamid, insbesondere glasfaserverstärktes Polyamid, bevorzugt so, wie er auch oben bei der Buchse beschrieben ist. In a preferred embodiment 14 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the fastening element consists of a metal, preferably aluminum or an aluminum alloy. More preferably, the metal is at least partially, preferably entirely, encased in a plastic. The plastic is preferably glass fiber reinforced. The plastic is more preferably polyamide, in particular glass fiber reinforced polyamide, preferably as described above for the socket.
In einer bevorzugten Ausführungsform 15 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen ist die innere Kontur des Befestigungselements ein Zylinder. Bevorzugt ist das Befestigungselement (iv) innen so geformt, dass es formschlüssig befestigt werden kann, bevorzugt durch ein Gewinde. Inanderen bevorzugten Ausführungsformen ist das Befestigungselement (iv) innes so geformt, dass übliche Befestigungsmittel wie Schrauben oder Gewindebolzen, hindurchgeführt werden können. Sokann das Befestigungselement über das Befestigungselement mit dem Bauraum verschraubt werden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat die innere Öffnung des Befestigungselements
gegenüber dem Befestigungsmittel ein Untermaß, so dass sie für einen festen Sitz auf dem Befestigungsmittel mit diesem eingepresst werden kann. In a preferred embodiment 15 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the inner contour of the fastening element is a cylinder. The fastening element (iv) is preferably shaped on the inside in such a way that it can be fastened in a form-fitting manner, preferably by means of a thread. In other preferred embodiments, the fastening element (iv) is internally shaped in such a way that conventional fastening means, such as screws or threaded bolts, can be passed through. In this way, the fastening element can be screwed to the installation space via the fastening element. In another preferred embodiment, the inner opening of the fastener has an undersize compared to the fastener, so that it can be pressed in with the latter for a tight fit on the fastener.
Zwei bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Lagers werden in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Two preferred embodiments of a bearing according to the invention are shown in FIGS.
Polyurethanelastomerzubereitung polyurethane elastomer formulation
Die Polyurethanelastomerzubereitung (v), die sich im Hohlraum zwischen der äußeren Buchse (II) und dem Befestigungselement (iv) befindet und diesen zumindest teilweise ausfüllt, ist in ihrer Zusammensetzung auf die spezifischen Anforderungen des Lagers angepasst, wie z.B. Härte und Dämpfung. Zusammen mit der spezifischen Konturgebung der Polyurethanelastomerzubereitung (v) kann dadurch die statische und dynamische Nachgiebigkeit des Lagers in den verschiedenen Raumrichtungen eingestellt werden. The composition of the polyurethane elastomer preparation (v), which is located in the cavity between the outer bushing (II) and the fastening element (iv) and at least partially fills it, is adapted to the specific requirements of the bearing, such as hardness and damping. Together with the specific contouring of the polyurethane elastomer preparation (v), this allows the static and dynamic flexibility of the bearing to be adjusted in the various spatial directions.
Die Komponenten (a) Isocyanat, (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen und (c) Kettenverlängerungsmittel werden einzeln oder zusammen auch als Aufbaukomponenten angesprochen. Die Aufbaukomponenten einschließlich des Katalysators und/oder der üblichen Hilfsstoffe und/oder Zusatzstoffe werden auch Einsatzstoffe genannt. The components (a) isocyanate, (b) isocyanate-reactive compounds and (c) chain extenders are also addressed individually or together as structural components. The structural components including the catalyst and/or the customary auxiliaries and/or additives are also referred to as starting materials.
Polyol des Polyurethanelastomers Polyol of polyurethane elastomer
In einer bevorzugten Ausführungsform 16 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen ist das Polyesterdiol und das Polyetherdiol in der Polyurethanelastomerzubereitung (v) linear. Weiter bevorzugt umfassen die Monomere, die das Polyesterdiol bzw. das Polyetherdiol bilden zwischen 4 und 20 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 4 bis 10 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 4 bis 7 Kohlenstoffatome. Die Monomere sind bevorzugt auch linear. Besonders bevorzugt ist das Polyetherdiol Polytetrahydrofuran (PTHF) und das Polyesterdiol Polycaprolacton. In a preferred embodiment 16 of the bearing according to any one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the polyester diol and the polyether diol in the polyurethane elastomer composition (v) is linear. More preferably, the monomers that form the polyester diol or the polyether diol comprise between 4 and 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, more preferably 4 to 7 carbon atoms. The monomers are also preferably linear. The polyether diol is particularly preferably polytetrahydrofuran (PTHF) and the polyester diol is polycaprolactone.
In einer bevorzugten Ausführungsform 17 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen ist das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polyesterdiols und des Polyetherdiols zwischen 0.5 x 103 g/Mol und 5 x 103 g/Mol, bevorzugt zwischen 0,8 x 103 g/Mol und 3 x 103 g/Mol. In a preferred embodiment 17 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the number average molecular weight of the polyester diol and the polyether diol is between 0.5 x 10 3 g/mol and 5 x 10 3 g/mol, preferably between 0.8 x 10 3 g/mole and 3 x 10 3 g/mole.
In einer bevorzugten Ausführungsform 18 des Lagers gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen sind die Aufbaukomponenten Diisocyanat, Polytetrahydrofuran, bevorzugt gemäß der oben genannten Bevorzugungen, und Kettenverlängerer. Weiter bevorzugt ist das Polytetrahydrofuran (PTHF) eine Mischung zweier Polytetrahydrofurane PTHF 1 und PTHF 2. Bevorzugt liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht von PTHF 1 zwischen 0,5 x 103 g/Mol und 1 ,5 x 103 g/Mol,
besonders bevorzugt bei 1 x 103 g/Mol und gleichzeitig liegt das zahlenmittlerer Molekulargewicht von PTHF 2 zwischen 1 ,5 x 103 g/Mol und 2,5 x 103 g/Mol, besonders bevorzugt bei 2 x 103 g/Mol. Weiter bevorzugt ist das Gewichtsverhältnis von PTHF 1 zu PTHF 2 zwischen 1 zu 100 und 100 zu 1 , bevorzugt zwischen 20 zu 80 und 80 zu 20, weiter bevorzugt zwischen 40 zu 60 und 60 zu 40, weiter bevorzugt zwischen 45 zu 55 und 55 zu 45, und ganz besonders bevorzugt bei 50 zu 50. In a preferred embodiment 18 of the bearing according to one of the preceding embodiments or one of its preferred embodiments, the structural components are diisocyanate, polytetrahydrofuran, preferably according to the preferences mentioned above, and chain extenders. The polytetrahydrofuran (PTHF) is more preferably a mixture of two polytetrahydrofurans PTHF 1 and PTHF 2. The number-average molecular weight of PTHF 1 is preferably between 0.5×10 3 g/mol and 1.5×10 3 g/mol, particularly preferably 1×10 3 g/mol and at the same time the number-average molecular weight of PTHF 2 is between 1.5×10 3 g/mol and 2.5×10 3 g/mol, particularly preferably 2×10 3 g/mol . More preferably, the weight ratio of PTHF 1 to PTHF 2 is between 1:100 and 100:1, preferably between 20:80 and 80:20, more preferably between 40:60 and 60:40, more preferably between 45:55 and 55 45, and most preferably 50/50.
Isocyanate isocyanates
Grundsätzlich kann für das erfindungsgemäße Lager jedes Isocyanat eingesetzt werden, bevorzugt sind jedoch organische Isocyanate, weiter bevorzugt aromatische Isocyanate und insbesondere Diisocyanate. Letztere sind u.a. einfacher zu verarbeiten. In principle, any isocyanate can be used for the bearing according to the invention, but preference is given to organic isocyanates, more preferably aromatic isocyanates and in particular diisocyanates. Among other things, the latter are easier to process.
In einer bevorzugten Ausführungsform 19 des Lager gemäß einem der vorhergehende Ausführungsformen oder deren bevorzugte Ausführungsform, ist das Diisocyanat ein aromatisches Diisocyanat, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe 2,2‘-, 2,4‘- und/oder 4,4‘- Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2,6- Toluylendiisocyanat (TDI), 2,4-Tetramethylenxylendiisocyanat (TMXDI), 3,3‘-Dimethyl-diphenyl- diisocyanat, 1 ,2-Diphenylethandiisocyanat, und p-Phenylendiisocyanat (PPDI), oder eine Mischung hiervon. Weiter bevorzugt ist das Isocyanat 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI) oder 2,2‘- , 2,4‘- und/oder 4, 4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), oder eine Mischung hiervon. In a preferred embodiment 19 of the bearing according to one of the preceding embodiments or their preferred embodiment, the diisocyanate is an aromatic diisocyanate, more preferably selected from the group 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and/or 2,6-toluylene diisocyanate (TDI), 2,4-tetramethylenexylene diisocyanate (TMXDI), 3,3'-dimethyldiphenyl diisocyanate, 1 ,2-diphenylethane diisocyanate, and p-phenylene diisocyanate (PPDI), or a mixture thereof. More preferably, the isocyanate is 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI) or 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), or a mixture thereof.
In einer bevorzugten Ausführungsform 20 des Lager gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen oder deren bevorzugten Ausführungsform ist das Diisocyanat 2,2‘-, 2,4‘- und/oder 4,4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI). In a preferred embodiment of the bearing according to any of the preceding embodiments or their preferred embodiment, the diisocyanate is 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI).
Bevorzugt werden die Isocyanate in Form der reinen Verbindung, in Mischungen und/oder in modifizierter Form eingesetzt. Bevorzugte Modifikationen, die bevorzugt zusätzlich zu dem verwendeten Isocyanat eingesetzt werden, sind Uretdione, Isocyanurate, Allophanate oder Biurete.oder Mischungen hiervon. The isocyanates are preferably used in the form of the pure compound, in mixtures and/or in modified form. Preferred modifications, which are preferably used in addition to the isocyanate used, are uretdiones, isocyanurates, allophanates or biurets or mixtures thereof.
Bevorzugt wird das Diisocyanat auch in Mischung mit seinen Derivaten eingesetzt. Dabei enthält das bevorzugte Diphenylmethandiisocyanat (MDI) besonders bevorzugt bis 10 Gew.-%, weiter besonders bevorzugt bis zu 5 Gew.-%, Carbodiimid-, Uretdion-, Allophanat- oder Uretoniminmodifiziertes Diphenylmethandiisocyanat, insbesondere Carbodiimid modifiziertes Diphenylmethandiisocyanat. Vorzugsweise werden neben 2,4’ MDI und 4,4’-MDI nur difunktionelle Isocyanate eingesetzt. Vorzugsweise ist der Anteil von 2,4’ MDI und 4,4’-MDI an dem Isocyanat größer als 60 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 80 Gew.-% und insbesondere größer als 98 Gew.-% bezogen auf das gesamte eingesetzte Isocyanat.
In einer bevorzugten Ausführungsform 21 des Lagers gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen oder deren bevorzugten Ausführungsformen enthält die Polyurethanelastomerzubereitung (v) weiterhin ein Carbodiimid, das bevorzugt auf einem Diisocyanat basiert, oder ein Uretonimin, das bevorzugt auf einem Diisocyanat basiert. In einer bevorzugten Ausführungsform basiert das Carbodiimid oder das Uretonimin auf dem in dem Polyurethanelastomer als Aufbaukomponente verwendeten Diisocyanat. Bevorzugt ist das Carbodiimid mit 0,1 bis 10 Gew.-% in der Polyurethanelastomerzubereitung (v) enthalten. Details zum Carbodiimid und seiner Herstellung können auch der US 2007 021 349 6 entnommen werden, deren Inhalt zur Offenbarung dieser Anmeldung gehört. Bevorzugt ist neben dem Carbodiimid das Uretonimin mit 0,01 bis 5 Gew.-% in der Polyurethanelastomerzusammensetzung (v) enthalten. The diisocyanate is preferably also used in a mixture with its derivatives. The preferred diphenylmethane diisocyanate (MDI) particularly preferably contains up to 10% by weight, more particularly preferably up to 5% by weight, of carbodiimide-, uretdione-, allophanate- or uretonimine-modified diphenylmethane diisocyanate, in particular carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate. In addition to 2,4'-MDI and 4,4'-MDI, preference is given to using only difunctional isocyanates. The proportion of 2,4′-MDI and 4,4′-MDI in the isocyanate is preferably greater than 60% by weight, particularly preferably greater than 80% by weight and in particular greater than 98% by weight, based on the total used isocyanate. In a preferred embodiment 21 of the bearing according to one of the preceding embodiments or their preferred embodiments, the polyurethane elastomer preparation (v) further contains a carbodiimide, which is preferably based on a diisocyanate, or a uretonimine, which is preferably based on a diisocyanate. In a preferred embodiment, the carbodiimide or the uretonimine is based on the diisocyanate used as a structural component in the polyurethane elastomer. The carbodiimide is preferably present at 0.1 to 10% by weight in the polyurethane elastomer preparation (v). Details on the carbodiimide and its preparation can also be found in US 2007 021 349 6, the content of which is part of the disclosure of this application. In addition to the carbodiimide, the uretonimine is preferably present at 0.01 to 5% by weight in the polyurethane elastomer composition (v).
In einer bevorzugten Ausführungsform 22 des Lagers gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen oder deren bevorzugten Ausführungsformen ist der Kettenverlängerer ausgewählt aus der Gruppe Propandiol, Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, Hydroquinone bis (2- hydroxyethyl) ether (HQEE) und 1 ,3-Bis (2-hydroxyethyl)resorcinol (HER), oder ist eine Mischung hiervon. Ein besonders bevorzugter Kettenverlängerer ist 1 ,4-Butandiol. In a preferred embodiment 22 of the bearing according to one of the preceding embodiments or their preferred embodiments, the chain extender is selected from the group consisting of propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, hydroquinone bis (2-hydroxyethyl) ether (HQEE) and 1,3-bis (2 -hydroxyethyl)resorcinol (HER), or is a mixture thereof. A particularly preferred chain extender is 1,4-butanediol.
Neben den Aufbaukomponenten der Polyurethanelastomerzubereitung (v) sind in bevorzugten Ausführungsformen der Polyurethanelastomerzubereitung (v) noch ein Katalysator und Hilfs- oder Zusatzstoffe enthalten. In addition to the structural components of the polyurethane elastomer preparation (v), preferred embodiments of the polyurethane elastomer preparation (v) also contain a catalyst and auxiliaries or additives.
Die Hilfs- und Zusatzstoffe umfassen neben dem getrennt aufgeführten Katalysator, oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, weitere Trennmittel, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Hydrolyseschutzmittel, geruchsabsorbierende Substanzen und fungistatische und/oder bakteriostatisch wirkende Substanzen. In addition to the separately listed catalyst, the auxiliaries and additives include surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, other release agents, fillers, dyes, pigments, hydrolysis inhibitors, odor-absorbing substances and fungistatic and/or bacteriostatic substances.
Katalysator catalyst
Bevorzugt werden als Katalysator Verbindungen verwendet, welche die Reaktion der gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindung mit den Isocyanat beschleunigen. Bevorzugte Beispiele sind Amidine, wie 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, N-Methyl-, N-Ethyl-, N-Cyclohexylmorpholin, N,N,N',N'- Tetramethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylbutandiamin, N,N,N',N'-Tetramethyl- hexandiamin, Diazabicycloundecen, Pentamethyldiethylentriamin, Tetramethyldiaminoethylether, Diaza-bicycloundecen (DBU), Bis-(dimethylaminopropyl)-harnstoff, Dimethylpiperazin, 1 ,2- Dimethylimidazol, 1-Azabicyclo-(3,3,0)-octan und vorzugsweise 1 ,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan
und Alkanolaminverbindungen, wie Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl- diethanolamin und Dimethylethanolamin. Andere beispielhaft genannte und bevorzugte Katalysatoren sind organische Metallverbindungen, vorzugsweise organische Zinnverbindungen, wie Zinn-(ll)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn-(ll)-acetat, Zinn-(ll)-octoat, Zinn-(ll)- ethylhexoat und Zinn-(ll)-laurat und die Dialkylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat und Dioctylzinn-diacetat, sowie Bismutcarboxylate, wie Bismut(lll)-neodecanoat, Bismut-2-ethylhexanoat und Bismut-octanoat oder Mischungen davon. The catalyst used is preferably a compound which accelerates the reaction of the isocyanate-reactive compound with the isocyanate. Preferred examples are amidines such as 2,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidine, tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, dimethylbenzylamine, N-methyl-, N-ethyl-, N-cyclohexylmorpholine, N,N, N',N'-Tetramethylethylenediamine, N,N,N',N'-Tetramethylbutanediamine, N,N,N',N'-Tetramethylhexanediamine, Diazabicycloundecene, Pentamethyldiethylenetriamine, Tetramethyldiaminoethylether, Diazabicycloundecene (DBU), Bis-( dimethylaminopropyl)urea, dimethylpiperazine, 1,2-dimethylimidazole, 1-azabicyclo-(3,3,0)-octane and preferably 1,4-diazabicyclo-(2,2,2)-octane and alkanolamine compounds such as triethanolamine, triisopropanolamine, N-methyl- and N-ethyl-diethanolamine and dimethylethanolamine. Other preferred catalysts mentioned by way of example are organic metal compounds, preferably organic tin compounds, such as tin(II) salts of organic carboxylic acids, eg tin(II) acetate, tin(II) octoate, tin(II) ethyl hexoate and tin (II) laurate and the dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, eg dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate, and bismuth carboxylates such as bismuth (III) neodecanoate, bismuth 2-ethylhexanoate and bismuth -octanoate or mixtures thereof.
Bevorzugt werden 1 ,4-Diaza-bicyclo-(2,2,2)-octan (DABCO) und Diaza-bicycloundecen (DBU), oder Mischungen hiervon als Katalysatoren verwendet, ganz besonders bevorzugt deren Mischung. 1,4-diaza-bicyclo-(2,2,2)-octane (DABCO) and diaza-bicycloundecene (DBU) or mixtures thereof are preferably used as catalysts, mixtures thereof being very particularly preferred.
Das Diazabicycloundecen bicycloundecen (DBU) ist bevorzugt 1 ,8-Diaza-bicyclo[5.4.0]undec-7- en, weiter bevorzugt hitzeaktivierbares 1 ,8-Diaza-bicyclo[5.4.0]undec-7-en und besonders bevorzugt ein Phenol-geblocktes hitzeaktivierbares 1 ,8-Diaza-bicyclo[5.4.0]undec-7-en. The diazabicycloundecene bicycloundecene (DBU) is preferably 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, more preferably heat-activatable 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene and particularly preferably one Phenol-blocked heat-activatable 1,8-diaza-bicyclo[5.4.0]undec-7-ene.
Die organischen Metallverbindungen werden bevorzugt allein oder in einer anderen bevorzugten Ausführungsform in Kombination mit stark basischen Aminen eingesetzt. The organic metal compounds are preferably used alone or, in another preferred embodiment, in combination with strongly basic amines.
Als oberflächenaktive Substanzen kommen z.B. Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie die Natriumsalze von Ricinusölsulfaten oder von Fettsäuren, sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. ölsaures Diethylamin, stearinsaures Diethanolamin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol- oder Dinaphthylmethandisulfonsäure, und Ricinolsäure. Zur Verbesserung der Emulgierwirkung eignen sich ferner Oligomere Acrylate mit Polyoxyalkylen- und Fluoralkanresten als Seitengruppen. Suitable surface-active substances are, for example, compounds which serve to support the homogenization of the starting materials. Mention may be made, for example, of emulsifiers, such as the sodium salts of castor oil sulfates or of fatty acids, and salts of fatty acids with amines, e.g. diethylamine oleate, diethanolamine stearate, diethanolamine ricinoleate, salts of sulfonic acids, e.g. Oligomeric acrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane radicals as side groups are also suitable for improving the emulsifying effect.
Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew. -Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Polyols eingesetzt. The surface-active substances are usually used in amounts of 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.
Als geeignete weitere Trennmittel seien beispielhaft genannt: Umsetzungsprodukte von Fettsäureestern mit Polyisocyanaten, Salze aus Aminogruppen enthaltenden Polysiloxanen und Fettsäuren, Salze aus gesättigten oder ungesättigten (cyclo)aliphatischen Carbonsäuren mit mindestens 8 C-Atomen und tertiären Aminen sowie insbesondere innere Trennmittel, wie Carbonsäureester und/oder -amide, hergestellt durch Veresterung oder Amidierung einer Mischung aus Montansäure und mindestens einer aliphatischen Carbonsäure mit mindestens 10 C-Atomen mit mindestens difunktionellen Alkanolaminen, Polyolen und/oder Polyaminen mit
Molekulargewichten von 60 bis 400 g/mol, wie beispielsweise in EP 153639 offenbart, Gemischen aus organischen Aminen, Metallsalzen der Stearinsäure und organischen Mono- und/oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydride, wie beispielsweise in DE-A-3 607 447 offenbart, oder Gemischen aus einer Iminoverbindung, dem Metallsalz einer Carbonsäure und gegebenenfalls einer Carbonsäure, wie beispielsweise in US 4 764 537 offenbart. Vorzugsweise enthalten erfindungsgemäße Reaktionsmischungen keine weiteren Trennmittel. Examples of suitable further release agents are: reaction products of fatty acid esters with polyisocyanates, salts of amino-containing polysiloxanes and fatty acids, salts of saturated or unsaturated (cyclo)aliphatic carboxylic acids having at least 8 carbon atoms and tertiary amines and, in particular, internal release agents such as carboxylic acid esters and/or or amides, produced by esterification or amidation of a mixture of montanic acid and at least one aliphatic carboxylic acid having at least 10 carbon atoms with at least difunctional alkanolamines, polyols and/or polyamines Molecular weights of 60 to 400 g/mol, as disclosed for example in EP 153639, mixtures of organic amines, metal salts of stearic acid and organic mono- and/or dicarboxylic acids or their anhydrides, as disclosed for example in DE-A-3 607 447, or mixtures from an imino compound, the metal salt of a carboxylic acid and optionally a carboxylic acid as disclosed for example in US 4,764,537. Reaction mixtures according to the invention preferably contain no further release agents.
Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Beschwerungsmittel, Beschichtungsmittel usw. zu verstehen. Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe, wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate, wie Antigorit, Bentonit, Serpentin, Hornblenden, Amphibole, Chrisotil und Talkum, Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Titanoxide, Zinkoxid und Eisenoxide, Metallsalze wie Kreide und Schwerspat, und anorganische Pigmente, wie Cadmiumsulfid, Zinksulfid sowie Glas u.a. Vorzugsweise verwendet werden Kaolin (China Clay), Aluminiumsilikat und Copräzipitate aus Bariumsulfat und Aluminiumsilikat und Glasfasern. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Russ, Melamin, Kollophonium, Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate sowie Cellulosefasern, Polyamid-, Polyacrylnitril-, Polyurethan-, Polyesterfasern auf der Grundlage von aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäureestern und insbesondere Kohlenstofffasern. Fillers, in particular fillers with a reinforcing effect, are to be understood as meaning the customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents, weighting agents, coating agents, etc. known per se. Specific examples include: inorganic fillers such as silicate minerals, for example phyllosilicates such as antigorite, bentonite, serpentine, hornblende, amphibole, chrisotile and talc, metal oxides such as kaolin, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide and iron oxide, metal salts such as chalk and barite, and inorganic pigments such as cadmium sulfide, zinc sulfide, and glass, etc. Preferably used are china clay, aluminum silicate, and co-precipitates of barium sulfate and aluminum silicate and glass fibers. Suitable organic fillers are, for example: carbon black, melamine, rosin, cyclopentadienyl resins and graft polymers and cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane, polyester fibers based on aromatic and/or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden und werden der Reaktionsmischung vorteilhafterweise in Mengen von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polyurethanelastomerzubereitung (v) zugegeben. The inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures and are advantageously added to the reaction mixture in amounts of 0.5 to 50% by weight, preferably 1 to 40% by weight, based on the weight of the polyurethane elastomer composition (v).
Die Polyurethanelastomerzubereitung (v) des erfindungsgemäßen Lagers weist zudem hervorragende mechanische Eigenschaften auf, insbesondere die Werte für Zugfestigkeit, Reißdehnung, Weiterreißfestigkeit und Abrieb sind sehr gut, und z.B. auch gegenüber dem konventionellen Verfahren unter direkter Zugabe des geschmolzenen Kettenverlängerers zum Prepolymer verbessert. Die Härte der Polyurethanelastomerzubereitung (v) kann über die Rezeptur im Bereich von 50 - 90 Shore A, bevorzugt im Bereich von 60 - 80 Shore A, weiter bevorzugt im Bereich von 60 bis 75 Shore A, besonders bevorzugt im Bereich von 62 - 72 Shore A eingestellt werden.
Isocyanatindex: The polyurethane elastomer preparation (v) of the bearing according to the invention also has excellent mechanical properties, in particular the values for tensile strength, elongation at break, tear propagation resistance and abrasion are very good and, for example, also improved compared to the conventional method with direct addition of the molten chain extender to the prepolymer. The hardness of the polyurethane elastomer preparation (v) can be adjusted via the formulation in the range from 50 to 90 Shore A, preferably in the range from 60 to 80 Shore A, more preferably in the range from 60 to 75 Shore A, particularly preferably in the range from 62 to 72 Shore A can be set. Isocyanate index:
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Isocyanatindex bei der Herstellung der Polyurethanzubereitung 85 bis 130, bevorzugt 90 bis 120, weiter bevorzugt 95 bis 110, weiter bevorzugt 100 bis 103, weiter bevorzugt 101 bis 103 und ganz besonders bevorzugt ist der Isocyanatindex 102. Der Isocyanatindex berechnet sich stöchiometrisch aus dem Verhältnis von reaktiven Isocyanatgruppen des eingesetzten Isocyanates zu den mit der Isocyanatgruppe reaktiven Gruppe des eingesetzten Polyols multipliziert mit 100. In a preferred embodiment, the isocyanate index during production of the polyurethane preparation is from 85 to 130, preferably from 90 to 120, more preferably from 95 to 110, more preferably from 100 to 103, more preferably from 101 to 103, and the isocyanate index is very particularly preferably 102. The isocyanate index is calculated stoichiometrically from the ratio of reactive isocyanate groups of the isocyanate used to the group of the polyol used which is reactive with the isocyanate group multiplied by 100.
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist die Verwendung der hier beschriebenen Polyurethanelastomerzubereitung (v) zur Schwingungsdämpfung oder Schwingungsentkopplung, insbesondere für den Frequenzbereich zwischen 30 Hz bis 5000 Hz. Another subject of this invention is the use of the polyurethane elastomer preparation (v) described here for vibration damping or vibration decoupling, in particular for the frequency range between 30 Hz and 5000 Hz.
Mikrozelluläres Polyurethan Microcellular polyurethane
Die Herstellung des in besonderen Ausführungsformen neben dem Polyurethanelastomerzubereitung verwendeten mikrozellulärem Polyurethan ist grundsätzlich bekannt und beispielweise in der WO9710278 oder auch WO2018/087387 beschrieben. The production of the microcellular polyurethane used in particular embodiments in addition to the polyurethane elastomer preparation is known in principle and is described, for example, in WO9710278 or WO2018/087387.
Besonders bevorzugt haben die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte mindestens eine der folgenden Materialeigenschaften: eine Dichte nach DIN EN ISO 845 zwischen 200 bis 1100 kg/m3, bevorzugt zwischen 270 und 900 kg/m3, eine Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 1798 von > 2,0 N/mm2, , bevorzugt > 4 N/mm2, besonders bevorzugt zwischen 4 und 8 N/mm2, eine Bruchdehnung nach DIN EN ISO 1798 von > 200 %, bevorzugt > 230 %, besonders bevorzugt zwischen 300 % bis 700 % und/oder eine Weiterreißfestigkeit nach DIN ISO 34-1 B (b) > 6 N/mm, von > 8 N/mm, besonders bevorzugt > 10 N/mm. In weiter bevorzugten Ausführungsformen besitzt das zellige Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt zwei, weiter bevorzugt drei dieser Materialeigenschaften, besonders bevorzugte Ausführungsformen besitzen alle vier der genannten Materialeigenschaften. The cellular polyisocyanate polyaddition products particularly preferably have at least one of the following material properties: a density according to DIN EN ISO 845 between 200 and 1100 kg/m 3 , preferably between 270 and 900 kg/m 3 , a tensile strength according to DIN EN ISO 1798 of >2, 0 N/mm 2 , preferably > 4 N/mm 2 , particularly preferably between 4 and 8 N/mm 2 , an elongation at break according to DIN EN ISO 1798 of > 200%, preferably > 230%, particularly preferably between 300% and 700% and/or a tear propagation resistance according to DIN ISO 34-1 B (b) > 6 N/mm, of > 8 N/mm, particularly preferably > 10 N/mm. In more preferred embodiments, the cellular polyisocyanate polyaddition product has two, more preferably three, of these material properties; particularly preferred embodiments have all four of the material properties mentioned.
Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Federelements gewährleisten. In bevorzugten Ausführungsformen wird das mikrozelluläre Polyurethan direkt in die für es vorgesehenen Räume des Lagers gespritzt. The elastomers based on cellular polyisocyanate polyadducts are usually produced in a form in which the reactive starting components are reacted with one another. Here, generally customary forms come into question as forms, for example metal forms, which, due to their form, ensure the three-dimensional form of the spring element according to the invention. In preferred embodiments, the microcellular polyurethane is injected directly into the spaces of the bearing intended for it.
Die Herstellung des mikrozellulären Polyurethan kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:
(a) Isocyanat, The production of the microcellular polyurethane can be carried out according to generally known methods, for example by using the following starting materials in a one- or two-stage process: (a) isocyanate,
(b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, (b) isocyanate-reactive compounds,
(c) Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit von (c) water, optionally in the presence of
(d) Katalysator, (d) catalyst,
(e) Treibmittel, (e) propellant,
(f) Hilfs- und/oder Zusatzstoff. (f) auxiliary and/or additive.
Die Herstellung der mikrozellulären Polyurethane wird vorteilhafterweise bei einem NCO/OH- Verhältnis von 0,85 bis 1 ,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in die Form gebracht werden. The production of the microcellular polyurethanes is advantageously carried out at an NCO/OH ratio of 0.85 to 1.20, with the heated starting components being mixed and placed in the mold in an amount corresponding to the desired molding density.
Die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktionsgemisches wird üblicherweise so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen. The amount of reaction mixture introduced into the mold is usually such that the moldings obtained have the density already mentioned.
Die Ausgangskomponenten werden bevorzugt mit einer Temperatur von 15 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1 ,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6. The starting components are preferably introduced into the mold at a temperature of from 15 to 120.degree. C., preferably from 30 to 110.degree. The degrees of compression for producing the shaped bodies are between 1.1 and 8, preferably between 2 and 6.
Die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss- Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Formwerkzeugen, hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einem geschlossenen Formwerkzeug durchgeführt. Die Reaktionsspritzguss-Technik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in ’’Integralschaumstoffe”, Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; D.J. Prepelka und J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973, Seiten 76-84. The cellular polyisocyanate polyaddition products are expediently produced by the one-shot process using low-pressure technology or, in particular, reaction injection molding (RIM) in open or preferably closed molds. The reaction is carried out in particular with compression in a closed mold. The reaction injection molding technique is described, for example, by H. Piechota and H. Röhr in "Integral foams", Carl Hanser-Verlag, Munich, Vienna 1975; DJ Prepelka and J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, March/April 1975, pages 87-98 and U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, March/April 1973, pages 76-84.
Als Isocyanat kommen alle Isocyanate, die oben auch für die Polyurethanelastomerzubereitung (v) beschreiben wurden, in Betracht. Bevorzugt wird das mikrozelluläre Polyurethan mit Isocyanatterminierten Präpolymeren hergestellt, bevorzugt mit Isolchen auf Basis von 2,2‘-, 2 ,4‘- und/oder 4,4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder 1 ,5-Naphatylen-diisocyanat (NDI) hergestellt, bevorzugt auf der Basis von 1 ,5-Naphatylen-diisocyanat (NDI). Suitable isocyanates are all isocyanates which have also been described above for the polyurethane elastomer preparation (v). The microcellular polyurethane is preferably produced with isocyanate-terminated prepolymers, preferably with isolates based on 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) or 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI) prepared, preferably on the basis of 1, 5-naphthylene diisocyanate (NDI).
Die gegenüber Isocyanat reaktive Verbindung (b) hat im statistischen Mittel mindestens 1 ,8 und höchstens 3,0 zerewitinoffaktive Wasserstoffatome, diese Anzahl wird auch als Funktionalität der gegenüber Isocyanat reaktiven Verbindung (b) bezeichnet und gibt die aus einer Stoffmenge theoretisch auf ein Molekül heruntergerechnete Menge der mit Isocyanat reaktiven Gruppen des Moleküls an. Die Funktionalität ist bevorzugt zwischen 1 ,8 und 2,6, weiter bevorzugt zwischen 1 ,9 und 2,2 und insbesondere 2.
Gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen sind bevorzugt Polyesterdioie und Polyetherdioie. . The isocyanate-reactive compound (b) has a statistical average of at least 1.8 and at most 3.0 Zerewitinoff-active hydrogen atoms; this number is also referred to as the functionality of the isocyanate-reactive compound (b) and indicates the theoretical down-calculated from a quantity of substance to one molecule Amount of isocyanate-reactive groups on the molecule. The functionality is preferably between 1.8 and 2.6, more preferably between 1.9 and 2.2 and in particular 2. Compounds which are reactive toward isocyanates are preferably polyester diols and polyether diols. .
Bevorzugt sind Polyeterhdiole auf Basis von Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid, Ein besonders bevorzugter Polyether ist Polytetrahydrofuran (PTHF). Polyetherdiols based on ethylene oxide, propylene oxide and/or butylene oxide are preferred. A particularly preferred polyether is polytetrahydrofuran (PTHF).
Ein besonders bevorzugter Polyester ist Polycaprolacton. Bevorzugt sind auch die Polyesteroie aus der folgenden Gruppe: Copolyester basierend auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure oder deren Mischungen und Gemischen aus 1 ,2-Ethandiol und 1 ,4-Butandiol, Copolyester basierend auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure oder deren Mischungen und Gemischen aus 1 ,4-Butandiol und 1 ,6-Hexandiol, Polyester basierend auf Adipinsäure und 3-Methyl-Pentandiol-1 ,5 und/oder Polytetramethylenglykol (Polytetrahydrofuran, PTHF). Besonders bevorzugt sind Copolyester basierend auf Adipinsäure und Gemischen aus 1 ,2-Ethandiol und 1 ,4-Butandiol oder Polyester auf der Basis von Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure, oder deren Mischungen und Polytetramethylenglykol (PTHF). A particularly preferred polyester is polycaprolactone. Also preferred are the Polyesteroie from the following group: copolyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or mixtures thereof and mixtures of 1,2-ethanediol and 1,4-butanediol, copolyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or their Mixtures and mixtures of 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, polyesters based on adipic acid and 3-methyl-1,5-pentanediol and/or polytetramethylene glycol (polytetrahydrofuran, PTHF). Copolyesters based on adipic acid and mixtures of 1,2-ethanediol and 1,4-butanediol or polyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid, or mixtures thereof and polytetramethylene glycol (PTHF) are particularly preferred.
Ein weiterer wichtiger Bestandteil von mikrozellulärem Polyurethan ist Wasser. Wasser wirkt als Treibmittel. Es kann allein oder mit anderen Treibmitteln eingesetzt werden. Bevorzugt wird Wasser als einziges Treibmittel eingesetzt. Another important component of microcellular polyurethane is water. Water acts as a blowing agent. It can be used alone or with other blowing agents. Water is preferably used as the sole blowing agent.
Dem mikrozellulären Polyurethan können weitere Katalysatoren, Hilfs- und/oder Zusatzstoffe zugesetzt werden, wie sie beispielhaft bereits bei der Polyurethanelastomerzubereitung (v) ausgeführt wurden. Further catalysts, auxiliaries and/or additives can be added to the microcellular polyurethane, as have already been mentioned by way of example for the polyurethane elastomer preparation (v).
Schwingungsentkopplung vibration decoupling
In einer bevorzugten Ausführungsform 23, die alle Merkmale einer der vorherigen Ausführungsformen oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, dämpft die Polyurethanzubereitung (v) Kräfte im Frequenzbereich von 1 Hz bis 30Hz, bevorzugt im Frequenzbereich 8 Hz bis 15 Hz In a preferred embodiment 23, which contains all the features of one of the previous embodiments or one of their preferred embodiments, the polyurethane preparation (v) dampens forces in the frequency range from 1 Hz to 30 Hz, preferably in the frequency range from 8 Hz to 15 Hz
In einer bevorzugten Ausführungsform 24, die alle Merkmale einer der vorherigen Ausführungsformen oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, zeigt die Polyurethanelastomerzubereitung (v) Polyurethanelastomer ein Maximum der Schwingungsentkopplung im Bereich zwischen 30 Hz bis 5000 Hz hat. Dabei wird zur Bewertung der Schwingungsentkopplung die dynamische Verhärtung herangezogen. Die dynamische Verhärtung ist der Quotient der Lagersteifigkeiten bei einer dynamischen und einer quasistatischen Belastung des Lagers, also cd / cs In a preferred embodiment 24, which incorporates all features of any of the previous embodiments or one of their preferred embodiments, the polyurethane elastomer preparation (v) polyurethane elastomer exhibits a maximum of vibration isolation in the range between 30 Hz to 5000 Hz. The dynamic hardening is used to evaluate the vibration decoupling. The dynamic hardening is the quotient of the bearing stiffness for a dynamic and a quasi-static load on the bearing, i.e. c d / c s
Die Lagersteifigkeit bei einer dynamischen Belastung Cd berechnet sich dabei aus der Steigung der Kraft-Weg-Kurve bei einer sinusförmigen Anregung unter einer definierten Vorlas. Die
Lagersteifigkeit bei quasi-statischer Belastung Cs berechnet sich aus der Steigung der Kraft-Weg- Kurve im selben Vorlastpunkt. Siehe hierzu auch Beispiel 2 und Figur 5 The bearing stiffness under a dynamic load Cd is calculated from the gradient of the force-displacement curve with a sinusoidal excitation under a defined preload. the Bearing stiffness under quasi-static load Cs is calculated from the slope of the force-displacement curve at the same preload point. See also Example 2 and Figure 5
Die Lagersteifigkeit cd berechnet sich aus der Steigung der Kraft-Weg-Kurve bei einer sinusförmigen Anregung, bevorzugt mit einer Anregungsamplitude von 0,1 mm. Die Lagerdämpfung D wird als Verlustwinkel, der die Phasenverschiebung des Ausgangssignal (Kraftamplitude) gegenüber dem Eingangssignal (Wegamplitude) bei einer sinusförmigen Anregung mit einer Anregungsamplitude von 0,1 mm angibt, dargestellt. Die Frequenz f stellt die Anzahl der sinusförmigen Anregungen pro Sekunde dar. The bearing stiffness cd is calculated from the gradient of the force-displacement curve with a sinusoidal excitation, preferably with an excitation amplitude of 0.1 mm. The bearing damping D is represented as a loss angle, which indicates the phase shift of the output signal (force amplitude) compared to the input signal (displacement amplitude) with a sinusoidal excitation with an excitation amplitude of 0.1 mm. The frequency f represents the number of sinusoidal excitations per second.
Zur Berechnung der dynamischen Verhärtung wird der Quotient der dynamischen Steifigkeit Cd bei der Frequenz 100 Hz und der statischen Steifigkeit cs für die jeweiligen Belastungsrichtungen berechnet. Die jeweiligen Werte für Cs bzw. Cd. Beispielhaft können diese der Figur 5 bzw. Figur 6 entnommen werden. To calculate the dynamic hardening, the quotient of the dynamic stiffness Cd at a frequency of 100 Hz and the static stiffness c s is calculated for the respective load directions. The respective values for Cs and Cd. These can be taken from FIG. 5 or FIG. 6 by way of example.
Unter geringer dynamischer Verhärtung wird bevorzugt eine dynamische Verhärtung von weniger als 1 ,6, gemessen bei einer Anregungsfrequenz von 100 Hz und einer Anregungsamplitude von 0,1 mm verstanden. Weiter bevorzugt ist eine dynamische Verhärtung unter diesen Bedingungen von weniger als 1 ,5, weiter bevorzugt von weniger als 1 ,4 und besonders bevorzugt von weniger als 1 ,3. Low dynamic hardening is preferably understood to mean dynamic hardening of less than 1.6, measured at an excitation frequency of 100 Hz and an excitation amplitude of 0.1 mm. Dynamic hardening under these conditions is more preferably less than 1.5, more preferably less than 1.4 and particularly preferably less than 1.3.
Verfahren zur Herstellung Method of manufacture
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung und eine Ausführungsform 25 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Lagers gemäß einer der obigen Ausführungsformen bzw. deren bevorzugten Ausführungsformen, wobei der Hohlraum (iii) der Buchse so verschlossen wird, dass der Hohlraum (iii), zumindest teilweise mit der Gießelastomerzubereitung ausgegossen werden kann. Als Gießelastomerzubereitung wird die Zubereitung aller Komponenten der Polyurethanelastomerzubereitung (v) bezeichnet, solange die Aufbaukomponenten noch nicht reagiert haben, d.h. die Zubereitung noch fließfähig ist. Die Gießelastomerzubereitung enthält die Aufbaukomponenten, ggf. zusätzlich mit Katalysator, Hilfsstoff, Zusatzstoff, Carbodiimid oder Mischungen hiervon. Die Gießelastomerzubereitung wird in den Hohlraum (iii) der Buchse (ii) eingebracht, in dem sich das Befestigungselement in seiner endgültigen Position zur Buchse befindet oder in das das Befestigungselement in seiner endgültigen Position zur Buchse eingebracht wird, bevor die Gießelastomerzubereitung zu der Polyurethanelastomerzubereitung aushärtet.
In einer Ausführungsform 26, die alle Merkmale der vorherigen Verfahren oder eines der bevorzugten Ausführungsformen umfasst, werden in dem Hohlraum zwischen Buchse (ii) und Befestigungselement (iv) Formen eingebracht, die nach dem Aushärten der Gießelastomerzubereitung zu der Polyurethanelastomerzubereitung entfernt werden können und so zu Aussparungen in der Polyurethanelastomerzubereitung führen. Another object of this invention and an embodiment 25 is a method for producing a bearing according to one of the above embodiments or their preferred embodiments, wherein the cavity (iii) of the bushing is closed so that the cavity (iii), at least partially with the Casting elastomer preparation can be poured out. The preparation of all components of the polyurethane elastomer preparation (v) is referred to as cast elastomer preparation as long as the structural components have not yet reacted, ie the preparation is still flowable. The casting elastomer preparation contains the structural components, if necessary additionally with a catalyst, auxiliary substance, additive, carbodiimide or mixtures thereof. The cast elastomer composition is introduced into the cavity (iii) of the bush (ii) in which the fastener is in its final position relative to the bush or into which the fastener is placed in its final position relative to the bush before the cast elastomer composition cures to form the polyurethane elastomer composition. In an embodiment 26, which includes all features of the previous methods or one of the preferred embodiments, molds are introduced into the cavity between bushing (ii) and fastener (iv), which can be removed after curing of the cast elastomer composition to the polyurethane elastomer composition and so to Lead gaps in the polyurethane elastomer preparation.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyurethangießelastomers werden die Komponenten des Polyurethangießelastomersystems, auch als Gießelastomerzubereitung bezeichnet, vorzugsweise bei Temperaturen von 30 bis 95 °C besonders bevorzugt 40 bis 95 °C, mehr bevorzugt 55 bis 95 °C und insbesondere bei 85 bis 95 °C vermischt. Diese Mischung wird dann, vorzugsweise in einer Form, zum Polyurethangießelastomer (v) ausgehärtet. Die Formtemperaturen betragen üblicherweise 0 bis 130 °C, bevorzugt 60 bis 120 °C und besonders bevorzugt 80 bis 110 °C. Üblicherweise erfolgt das Vermischen der Komponenten in Niederdruckmaschinen oder Hochdruckmaschinen, bevorzugt in Hochdruckmaschinen. Die Hochdruckmaschine ist vorteilhaft, da die Shore-Härte über Abmischen am Mischkopf in-line eingestellt werden kann. Mit dem Hochdruckverfahren ersparen man sich aufwändige Reinigungen des Mischkopfes. To produce the polyurethane casting elastomer according to the invention, the components of the polyurethane casting elastomer system, also referred to as casting elastomer preparation, are mixed preferably at temperatures of 30 to 95° C., particularly preferably 40 to 95° C., more preferably 55 to 95° C. and in particular at 85 to 95° C. This mixture is then cured, preferably in a mold, to give the polyurethane casting elastomer (v). The mold temperatures are usually from 0 to 130.degree. C., preferably from 60 to 120.degree. C. and particularly preferably from 80 to 110.degree. The components are usually mixed in low-pressure machines or high-pressure machines, preferably in high-pressure machines. The high-pressure machine is advantageous because the Shore hardness can be adjusted in-line by mixing at the mixing head. The high-pressure process saves time-consuming cleaning of the mixing head.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Isocyanatindex bei der Herstellung der Polyurethanelastomerzubereitung (v) 85 bis 130, bevorzugt 90 bis 120, weiter bevorzugt 95 bis 110, weiter bevorzugt 100 bis 103, weiter bevorzugt 101 bis 103 und ganz besonders bevorzugt ist der Isocyanatindex 102. Der Isocyanatindex berechnet sich stöchiometrisch aus dem Verhältnis von reaktiven Isocyanatgruppen des eingesetzten Isocyanates zu den mit der Isocyanatgruppe reaktiven Gruppe des eingesetzten Polyols multipliziert mit 100. In a preferred embodiment, the isocyanate index in the production of the polyurethane elastomer preparation (v) is 85 to 130, preferably 90 to 120, more preferably 95 to 110, more preferably 100 to 103, more preferably 101 to 103, and the isocyanate index is very particularly preferably 102. The isocyanate index is calculated stoichiometrically from the ratio of reactive isocyanate groups of the isocyanate used to the isocyanate-reactive groups of the polyol used, multiplied by 100.
Bevorzugt werden die fertigen Polyurethangießelastomere zur weiteren Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nach dem Entformen bei erhöhten Temperaturen nachgetempert, Das Polyurethangießelastomer (v) wird bevorzugt bei 50 °C bis 120 °C getempert, vorzugsweise bei 60 °C bis 110 °C und insbesondere bei 80 °C bis 100 °C. Diese Temperung erfolgt bevorzugt in einen Zeitraum von 10 bis 24 Stunden. The finished polyurethane casting elastomers are preferably post-cured after demolding at elevated temperatures to further improve the mechanical properties. The polyurethane casting elastomer (v) is preferably cured at 50° C. to 120° C., preferably at 60° C. to 110° C. and in particular at 80° 100ºC to 100ºC. This tempering preferably takes place over a period of 10 to 24 hours.
Verwendung des Lagers use of the warehouse
Das Lager dient insbesondere der Schwingungsentkopplung von Elektromotoren, da insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen die von einem Elektromotor erzeugten Schwingungen gut entkoppeln. Bevorzugt wird das Lager in Fahrzeugen eingesetzt, die einen Elektromotor enthalten. Bevorzugt dient dieser Elektromotor dem Antrieb des Fahrzeugs. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lager auf einen Rahmen befestigt. Der Elektromotor
ist in bevorzugten Ausführungsformen über ein oder mehrere Lager mit dem Rahmen verbunden. Der Rahmen selbst wird in einer bevorzugten Ausführungsform über vier Lager mit der Fahrzeugkarosserie verbunden.
The bearing is used in particular for the vibration decoupling of electric motors, since the preferred embodiments in particular decouple the vibrations generated by an electric motor well. The bearing is preferably used in vehicles that contain an electric motor. This electric motor is preferably used to drive the vehicle. In a preferred embodiment, the bearing is mounted on a frame. The electric motor is connected to the frame via one or more bearings in preferred embodiments. In a preferred embodiment, the frame itself is connected to the vehicle body via four bearings.
Beispiele: Examples:
Beispiel 1 - Herstellung eines Lagers Example 1 - Manufacture of a bearing
Gefertigt wurde ein Lager aus einer äußeren Buchse (ii) mit einem Kragen, einem inneren Befestigungselement verbunden über eine Polyurethanelastomerzubereitung mit zwei durchgängigen Aussparungen (vi) gemäß Figur 7. A bearing was made from an outer bushing (ii) with a collar, an inner fastening element connected via a polyurethane elastomer preparation with two continuous recesses (vi) according to Figure 7.
Die äußere Buchse wurde aus einem 30% Glasfaser verstärktem [6, 6] Polyamid im Kunststoff- Spritzgussverfahren gefertigt. Die äußere Buchse hat einen Außendurchmesser von 74 mm, einen Inndurchmesser von 68 mm und eine Länge von 62 mm. The outer bushing is injection molded from a 30% glass fiber reinforced [6, 6] polyamide. The outer bush has an outside diameter of 74 mm, an inside diameter of 68 mm and a length of 62 mm.
Die äußere Buchse (ii) wurde auf der mit der Polyurethanelastomerzubereitung in Kontakt stehenden Innenfläche mit Perchlorethylen entfettet und mit einem Muldenbandstrahler mit Stahlkies, bis auf eine gemittelte Rautiefe von 25 - 50 pm aufgeraut. The outer bush (ii) was degreased with perchlorethylene on the inner surface in contact with the polyurethane elastomer preparation and roughened with steel grit using a trough belt blaster to an average peak-to-valley height of 25-50 μm.
Anschließend wurde ein Polyurethanhaftvermittler (CILBOND® 45SF) mit einer Schichtstärke von ca. 15 - 25 pm aufgesprüht. Dieser wurde für 10 Minuten bei einer Temperatur von 80 °C getrocknet. A polyurethane adhesion promoter (CILBOND® 45SF) was then sprayed on with a layer thickness of approx. 15 - 25 μm. This was dried at a temperature of 80° C. for 10 minutes.
Für das Befestigungselement wurde eine Aluminiumlegierung EN AW-6082 (AI SilMgMn) mit einer zylindrischen durchgängigen Bohrung verwendet. Das Befestigungselement hat einen Außendurchmesser von 48 mm, einen Inndurchmesser von 22 mm und eine Länge von 65mm.An aluminum alloy EN AW-6082 (AI SilMgMn) with a cylindrical through hole was used for the fastener. The fastener has an outer diameter of 48mm, an inner diameter of 22mm and a length of 65mm.
Das Befestigungselement wurde auf der Außenkontur zunächst mit Perchlorethylen (Per) entfettet und durch Muldenbandstrahlen mit Stahlkies bis auf eine gemittelte Rautiefe von 25 - 50 pm aufgeraut. The fastening element was first degreased on the outer contour with perchlorethylene (Per) and roughened by trough belt blasting with steel grit to an average peak-to-valley height of 25 - 50 μm.
Anschließend wurde der Haftvermittler (CILBOND® 45SF) mittels Sprühens bis zu einer Schichtstärke von 15 - 25 pm aufgetragen. Dieser wurde für 10 Minuten bei einer Temperatur von 80 °C getrocknet. Then the adhesion promoter (CILBOND® 45SF) was applied by spraying up to a layer thickness of 15 - 25 μm. This was dried at a temperature of 80° C. for 10 minutes.
Zur Herstellung des Gießelastomers wurden die A-Komponente (Polyolkomponente) und B- Komponente (Isocyanatkomponente) in den Mengenverhältnissen gemäß der folgenden Tabelle 1 bereitgestellt. To produce the casting elastomer, the A component (polyol component) and B component (isocyanate component) were provided in the proportions shown in Table 1 below.
Die A Komponente wurde zwei Minuten unter Vakuum gut durchmischt und für 30 Minuten zwischen 40 °C und 50 °C gelagert. The A component was mixed well under vacuum for two minutes and stored between 40 °C and 50 °C for 30 minutes.
Zur Herstellung der B-Komponente wurde das Isocyanat-Gemisch gemäß Tabelle 1 unter Stickstoffatmosphäre bei 60 °C vorgelegt und dann das Polytetrahydrofuran (pTHF) basierte Polyol-Gemisch in kleinen Mengen zudosiert. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch auf 80 °C bis 90 °C geheizt und bei dieser Temperatur für zwei Stunden belassen. Die B- Komponente wurde abgekühlt und zwischen 40 °C und 50 °C gelagert.
23 To produce the B component, the isocyanate mixture according to Table 1 was placed under a nitrogen atmosphere at 60° C. and then the polytetrahydrofuran (pTHF)-based polyol mixture was metered in in small amounts. After complete addition, the mixture was heated to 80°C to 90°C and maintained at this temperature for two hours. The B component was cooled and stored between 40°C and 50°C. 23
Direkt vor der Vermischung der A-Komponente und der B-Komponente, wurde die A- Komponente erneut für zwei Minuten unter Vakuum mit einem Mischer homogenisiert. Das Mischungsverhältnis der A- und B-Komponenten wurde entsprechend dem in der Tabelle angegebenen Index eingestellt. Der Index ist das Verhältnis von Isocyanat zu gegenüber dem Isocyanat reaktiven Gruppen, multipliziert mit 100). Directly before the mixing of the A component and the B component, the A component was again homogenized with a mixer for two minutes under vacuum. The mixing ratio of the A and B components was set according to the index given in the table. The index is the ratio of isocyanate to groups reactive with the isocyanate multiplied by 100).
Die A-Komponente wurde mit der B-Komponente vereint, für 30 Sekunden unter Vakuum bei 1750 U/min vermischt und in zwischen 90 °C und 100 °C vorgeheizte Formen gegossen. Nach 60 Minuten wurden die Prüfkörper entformt und für 48 Stunden zwischen. 85 °C und 95 °C getempert. The A component was combined with the B component, mixed for 30 seconds under vacuum at 1750 rpm and poured into molds preheated between 90°C and 100°C. After 60 minutes, the specimens were demoulded and between for 48 hours. Tempered at 85°C and 95°C.
Tabelle 1 - Rezepturen des Gießelastomers
24
Table 1 - Cast elastomer formulations 24
* 50%ige Dispersion von Zeolith A-Partikeln in Rizinusöl, wobei die Zeolith A-Partikel eine Porengröße von 0,3 nm, eine Partikelgröße im Mittel von 5 pm und einen Siebrückstand (0,042 mm-Sieb) von ca. 0,1 % oder weniger haben. * 50% dispersion of zeolite A particles in castor oil, the zeolite A particles having a pore size of 0.3 nm, an average particle size of 5 μm and a sieve residue (0.042 mm sieve) of approx. 0.1% or have less.
** Bei Polycat SA 1/10 der Firma Air Products Chemicals Europe B.V. handelt es sich um ein hitzeaktivierbaresDiazabicycloundecen-bicycloundecen (DBU)). ** For Polycat SA 1/10 from Air Products Chemicals Europe B.V. is a heat-activatable diazabicycloundecene-bicycloundecene (DBU)).
Zur Formung der Polyurethanelastomerzubereitung wurde das Gießwerkzeug auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt. Die äußere Buchse (ii) und das Befestigungselement wurden ebenfalls auf 90°C aufgeheizt. Der Hochdruckmischkopf wurde mit der Auslassdüse an eine Angussbuchse in das Gießwerkzeug geführt. To shape the polyurethane elastomer formulation, the mold was heated to a temperature of 90°C. The outer sleeve (ii) and fastener were also heated to 90°C. The high-pressure mixing head was guided with the outlet nozzle to a sprue bushing in the casting tool.
Nach einer Verweilzeit von 10 Minuten wurden die Gießwerkzeuge entfernt. After a dwell time of 10 minutes, the casting tools were removed.
Beispiel 2 - Vermessung des Lagers Example 2 - measurement of the bearing
Zum Nachweis der Eignung der Zusammensetzung und Konturgebung der Polyurethanelastomerzubereitung für den spezifischen Anwendungsfall wurden die gemäß Beispiel 1 hergestellten Lager sowohl quasistatisch als auch dynamisch geprüft. Dazu wurde das
Lager zunächst in eine Lageraufnahme (viii) gepresst, die der Geometrie des Lagersitzes im Fahrzeug entspricht. To demonstrate the suitability of the composition and contouring of the polyurethane elastomer preparation for the specific application, the bearings produced according to Example 1 were tested both quasi-statically and dynamically. That's what it became Bearing first pressed into a bearing mount (viii), which corresponds to the geometry of the bearing seat in the vehicle.
Die Prüfungen des Lagers wurden mit einer servohydraulischen Prüfmaschine, einer Instron Hydropuls® MHF, durchgeführt. Die Lageraufnahme (viii) mit dem eingepressten Lager (i) wurde dabei über die Halterung (ix) mit dem Kraftaufnehmer der Prüfmaschine (x) verbunden. Das Befestigungselement (iv) wurde bei der axialen Prüfrichtung direkt bzw. bei der radialen Prüfrichtung über die Prüfvorrichtung (xi) mit dem beweglichen Kolben der Prüfmaschine verbunden und in die verschiedenen Raumrichtungen belastet. Bearing tests were performed using a servo-hydraulic testing machine, an Instron Hydropuls® MHF. The bearing mount (viii) with the pressed-in bearing (i) was connected to the force transducer of the testing machine (x) via the bracket (ix). The fastening element (iv) was connected directly to the movable piston of the testing machine for the axial test direction or via the test device (xi) for the radial test direction and loaded in the various spatial directions.
Beispiel 2 a - quasistatische Prüfung Example 2a - quasi-static test
Das Lager wurde zunächst in zwei Setzzyklen mit einer Prüfgeschwindigkeit von 30 mm/min vorbelastet, und anschließend im Messzyklus mit einer Prüfgeschwindigkeit von 10 mm/min zunächst bis zu einer Kraft F = 8kN bei radialer Belastung bzw. F = 3kN bei axialer Belastung belastet und danach bis zu einer Kraft F = -8kN bei radialer Belastung bzw. F = -3kN bei axialer Belastung entlastet. Man nennt das auch „quasistatische Belastung“. Dabei wurde die Auslenkung der Buchse in Folge der Belastung über die aufgebrachte Kraft in unterschiedlichen Richtungen des Lagers mit dem Wegaufnehmer der Prüfmaschine aufgezeichnet und in Form einer Kraft- Weg-Kennlinie ausgewertet. Die Kennlinien wurden dabei um die Aufbausteifigkeit der Prüfmaschine und der Prüfvorrichtung korrigiert. The bearing was first preloaded in two setting cycles with a test speed of 30 mm/min, and then in the measuring cycle with a test speed of 10 mm/min initially loaded up to a force F = 8kN with radial load or F = 3kN with axial load and then relieved up to a force F = -8kN with radial load or F = -3kN with axial load. This is also known as "quasi-static loading". The deflection of the bushing as a result of the load was recorded via the applied force in different directions of the bearing using the displacement transducer of the testing machine and evaluated in the form of a force-displacement characteristic. The characteristic curves were corrected for the structural rigidity of the testing machine and the testing device.
Ergebnisse der Messung des Lagers mit Rezeptur 6 sind in den Figuren 5a) bis 5 c) dargestellt. Die Rezeptur 7 liefert vergleichbar gute Ergebnisse. Results of the measurement of the bearing with formulation 6 are shown in FIGS. 5a) to 5c). Recipe 7 delivers comparably good results.
Beispiel 2b - Dynamische Prüfung Example 2b - Dynamic Check
Die Buchse wurde für die dynamische Prüfung über die Lageraufnahme fixiert und über das Befestigungselement in die verschiedenen Raumrichtungen dynamisch belastet. Das Lager wurde mit einem sinusförmigen Wegesignal mit einer Amplitude von 0,05 mm bei verschiedenen Anregungsfrequenzen im Bereich von 1 Hz bis 200Hz belastet. Die aus der Auslenkung der Buchse resultierenden Kraft wurde mit dem Kraftaufnehmer der Prüfmaschine aufgezeichnet und in Form einer Kraft-Weg-Kennlinie ausgewertet. Aus diesen Kennlinien wurde die dynamische Steifigkeit sowie der Verlustwinkel als Maß für die Dämpfung ermittelt und deren Verlauf über die Frequenz dargestellt. Die Werte für das Lager aus Beispiel 1 sind in Figur 6 dargestellt. For the dynamic test, the bush was fixed via the bearing mount and dynamically loaded in the various spatial directions via the fastening element. The bearing was loaded with a sinusoidal path signal with an amplitude of 0.05 mm at different excitation frequencies in the range from 1 Hz to 200 Hz. The force resulting from the deflection of the bushing was recorded with the force transducer of the testing machine and evaluated in the form of a force-displacement characteristic. The dynamic stiffness and the loss angle were determined from these characteristic curves as a measure of the damping and their progression over the frequency was shown. The values for the bearing from Example 1 are shown in FIG.
Zur Berechnung der dynamischen Verhärtung wurde nun der Quotient der dynamischen Steifigkeit cd bei der Frequenz 100 Hz und der statischen Steifigkeit cs für die jeweiligen Belastungsrichtungen berechnet. Die jeweiligen Werte für cs bzw. Cd können der Figur 5 bzw. Figur
6 entnommen werden. Die Lager weisen in der Belastungsrichtung x eine dynamische Verhärtung von 1 ,21 , in der Belastungsrichtung y von 1 ,18 und in der Belastungsrichtung z von 1 ,22 auf. Die dynamische Verhärtung liegt demnach in allen Belastungsrichtungen deutlich im besonders bevorzugten Bereich von weniger 1 ,3.
To calculate the dynamic hardening, the quotient of the dynamic stiffness c d at a frequency of 100 Hz and the static stiffness c s was calculated for the respective load directions. The respective values for c s and Cd can be found in FIG. 5 and FIG 6 can be removed. The bearings have a dynamic hardening of 1.21 in the x loading direction, 1.18 in the y loading direction and 1.22 in the z loading direction. The dynamic hardening is therefore clearly in the particularly preferred range of less than 1.3 in all load directions.
Bezugszeichen: References:
(i) Lager (i) Warehouse
(ii) äußere Buchse (ii) outer bushing
(iii) Hohlraum (iii) cavity
(iv) Befestigungselement (iv) Fastener
(v) kompakte Polyurethanelastomerzubereitung (v) compact polyurethane elastomer formulation
(vi) durchgängige Aussparung (vi) continuous recess
(vii) teildurchgängige Aussparung (vii) partial recess
(viii) Lageraufnahme (viii) Storage
(ix) Halterung (ix) Bracket
(x) Prüfmaschine (x) testing machine
(xi) Prüfvorrichtung (xi) Testing Device
Hinweise: Hints:
Mechanischen Eigenschaften, wenn definierbar, können aufgenommen werden.
Mechanical properties, if definable, can be included.
Claims
1 . Lager zur Schwingungsdämpfung (i) umfassend eine Buchse (ii), die einen Hohlraum (iii) umgibt, und ein Befestigungselement (iv), das sich in diesem Hohlraum (iii) befindet, wobei sich in dem Hohlraum eine kompakte Polyurethanelastomerzubereitung (v) befindet, die die äußere Buchse (ii) mit dem Befestigungselement (iv) verbindet dadurch gekennzeichnet, dass 1 . Vibration damping mount (i) comprising a bushing (ii) surrounding a cavity (iii) and a fastener (iv) located in said cavity (iii), in which cavity a compact polyurethane elastomer composition (v) is located that connects the outer sleeve (ii) to the fastener (iv), characterized in that
Polyurethanelastomer in der Polyurethanelastomerzubereitung (v) das Reaktionsprodukt ist aus den folgenden Aufbaukomponenten a. einem Diisocyanat b. einem Polyesterdiol, einem Polyetherdiol, oder einer Mischung hiervon c. einem Kettenverlängerer und die Zubereitung gegebenenfalls weiterhin mindestens eine der folgenden Komponenten enthält d. Katalysator e. Hilfsstoff f. Zusatzstoff Polyurethane elastomer in the polyurethane elastomer preparation (v) the reaction product is made up of the following structural components a. a diisocyanate b. a polyester diol, a polyether diol, or a mixture thereof c. a chain extender and the preparation optionally also contains at least one of the following components d. catalyst e. excipient f. additive
2. Lager gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Buchse (ii) und der Polyurethanelastomerzubereitung (v) oder zwischen der Polyurethanelastomerzubereitung (v) und dem Befestigungselement (iv) oder zwischen der Polyurethanelastomerzubereitung (v), der Buchse (ii) und dem Befestigungselement (iv) ein Haftvermittler befindet. 2. Bearing according to claim 1, characterized in that between the bushing (ii) and the polyurethane elastomer preparation (v) or between the polyurethane elastomer preparation (v) and the fastening element (iv) or between the polyurethane elastomer preparation (v), the bushing (ii) and the fastener (iv) is an adhesion promoter.
3. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse achsensymmetrisch ist. 3. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the bushing is axisymmetric.
4. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement auf der Achse der achsensymmetrischen Buchse liegt. 4. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening element lies on the axis of the axisymmetric bushing.
5. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethanelastomerzubereitung in dem Hohlraum der Buchse nicht gleichmäßig verteilt ist. 5. Bearing according to any one of the preceding claims, characterized in that the polyurethane elastomer composition is not evenly distributed in the cavity of the bush.
6. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethanelastomerzubereitung eine Aussparung enthält.
Lager gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung mikrozelluläres Polyurethan enthält Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesterdiol und das Polyetherdiol linear sind, und bevorzugt aus Monomeren bestehen, die zwischen 4 und 20 Kohlenstoffatome umfassen, weiter bevorzugt 4 bis 10 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 4 bis 7 Kohlenstoffatome. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyetherdiol Polytetrahydrofuran (PTHF) und das Polyesterdiol Polycaprolacton ist. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbaukomponenten Diisocyanat, Polytetrahydrofuran und Kettenverlängerer sind. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanelastomer weiterhin ein Carbodiimid enthält, das bevorzugt auf einem Diisocyanat basiert. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanelastomer eine dynamische Verhärtung von weniger als 1 ,3 aufweist. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanelastomer eine Härte von 62 bis 72 Shore A aufweist. Verfahren zur Herstellung eines Lagers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, a. dass der Hohlraum (ii) der Buchse (ii) so verschlossen wird, dass der Hohlraum (iii) zumindest teilweise mit dem Polyurethanelastomer (v) ausgegossen werden kann, die Ausgangskomponenten miteinander, ggf. zusätzlich mit einem Katalysator, Hilfsstoff, Zusatzstoff, Carbodiimid, oder Mischungen hiervon, zu eine Gießelastomer vermischt werden,
b. und dieses Gießelastomer in den Hohlraum der Buchse eingebracht wird, in dem sich das Befestigungselement in seiner endgültigen Position zur Buchse befindet oder in das das Befestigungselement in seiner endgültigen Position zur Buchse eingebracht wird, bevor das Gießelastomer zu dem Polyurethanelastomer aushärtet.
6. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the polyurethane elastomer preparation contains a recess. Bearing according to the preceding claim, characterized in that the recess contains microcellular polyurethane. Bearing according to any one of the preceding claims, characterized in that the polyester diol and the polyether diol are linear and preferably consist of monomers containing between 4 and 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, more preferably 4 to 7 carbon atoms. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the polyether diol is polytetrahydrofuran (PTHF) and the polyester diol is polycaprolactone. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the structural components are diisocyanate, polytetrahydrofuran and chain extenders. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the polyurethane elastomer also contains a carbodiimide, preferably based on a diisocyanate. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the polyurethane elastomer has a dynamic hardening of less than 1.3. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the polyurethane elastomer has a hardness of 62 to 72 Shore A. A method of manufacturing a bearing according to any one of claims 1 to 13, characterized in that a. that the cavity (ii) of the bushing (ii) is closed in such a way that the cavity (iii) can be at least partially filled with the polyurethane elastomer (v), the starting components together, optionally additionally with a catalyst, auxiliary material, additive, carbodiimide, or mixtures thereof, are mixed to form a cast elastomer, b. and introducing said cast elastomer into the cavity of the bushing in which the fastener is in its final position relative to the bushing or into which the fastener is placed in its final position relative to the bushing before the cast elastomer cures to form the polyurethane elastomer.
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