KR20010041670A - 평베어링 - Google Patents

평베어링 Download PDF

Info

Publication number
KR20010041670A
KR20010041670A KR1020007009878A KR20007009878A KR20010041670A KR 20010041670 A KR20010041670 A KR 20010041670A KR 1020007009878 A KR1020007009878 A KR 1020007009878A KR 20007009878 A KR20007009878 A KR 20007009878A KR 20010041670 A KR20010041670 A KR 20010041670A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
volume
bearing
flat bearing
lining layer
metal layer
Prior art date
Application number
KR1020007009878A
Other languages
English (en)
Inventor
케네쓰 매클레오드 맥메킨
자넷 존스톤
Original Assignee
수 에이. 그리핀
다나 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 수 에이. 그리핀, 다나 코포레이션 filed Critical 수 에이. 그리핀
Publication of KR20010041670A publication Critical patent/KR20010041670A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201—Composition of the plastic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/203—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining
    • F16C33/206—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining with three layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/208—Methods of manufacture, e.g. shaping, applying coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/16—Fibres; Fibrils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/10—Polyamides derived from aromatically bound amino and carboxyl groups of amino-carboxylic acids or of polyamines and polycarboxylic acids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/02—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/22—Thermoplastic resins comprising two or more thermoplastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/30—Fluoropolymers
    • F16C2208/32—Polytetrafluorethylene [PTFE]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S384/00—Bearings
    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/908—Nylon or polytetrafluorethylene
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof
    • Y10T29/49643—Rotary bearing
    • Y10T29/49647—Plain bearing
    • Y10T29/49668—Sleeve or bushing making
    • Y10T29/4967—Nonmetallic

Abstract

본 발명의 평베어링은 금속 받침, 금속 받침에 결합된 소결된 다공성 금속층 및 다공성 금속층의 구멍으로 침투되고, 소결된 금속층에 덮어씌운 라이닝층으로 이루어진 평베어링에 있어서, 상기 라이닝층이 입자 내마모 충전재 10 ~ 30 부피%, 피브릴화 아라미드 섬유 2 ~ 10 부피% 및 용융 처리가능한 플루오로폴리머 2 ~ 10 부피%를 함유하는 PTFE로 이루어진다. 용융 처리가능한 플루오로폴리머는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 및 모노플루오로알콕시로 이루어진 군의 코폴리머이다. 이와 같은 베어링은 우수한 케비테이션 부식 저항을 나타내며, 통상적으로 받침재료에 적용되는 성분들의 혼합 후에 실시되는 소결 작용의 온도 및/또는 지속시간의 증가에 의해, 상당히 향상된 피로강도를 나타낸다.

Description

평베어링{PLAIN BEARING}
특히, 예를 들면, 댐퍼와 같은 자동차 서스펜션부 및/또는 기어 펌푸와 같이 유체 유동이 심한 곳에서 경험할 수 있는, 저점도 윤활제가 사용되는 고하중 베어링 조건에서는, 피로 강도 및 이와 같은 액체에 대한 내마모성 모두를 나타내는 라이닝 재료로 표면 처리된 베어링을 제공하는 것이 필요하다.
전통적으로 이와 같은 베어링은 작동 환경내의 그들의 물리적 특성에 따라 선택된 하나 이상의 금속 합금 층의 라이닝 재료와 함께 개발되고 있으나, 비용과 환경적 요인 때문에, 베어링 라이닝으로서 베어링 금속의 사용을 피하고, 폴리머 기재 재료를 사용하는 경향이 전개되고 있다.
평베어링은 알려져 있으며, 여기에서 강철 또는 유사한 금속의 받침 스트립 은 그 위에 소결된 청동의 다공성 금속 매트릭스와 비교적 얇은 오버레이 표면을 형성하는 소결된 매트릭스의 틈으로 침투되는 충전재(이하에서는 충전된 폴리머로 칭함)와 혼합하는 저마찰 폴리머 기재 재료로 이루어진 라이닝층 또는 폴리머층이 형성되어 있다.
청동 매트릭스의 틈으로 압착되고 휘발성분을 날려보내기 위해 가열되는 유기 윤활제와 함께 "무쉬(mush)"로서 저마찰 폴리머 기재 재료를 침투시키고, 그것을 소결작용에 의해 응고시키는 것이 알려져 있다. 소위 "드라이 페이퍼(dry paper)"로서 폴리머 기재 재료를 침투시킨다는 것이 또한 알려져 있다.
이와 같이 강화되고 침투된 소결 청동베어링은 윤활유식 베어링 및 윤활 유체가 최소인 건식 베어링 모두에서 사용된다.
폴리테트라플루오로에틸렌(이하 "PTFE"로 칭함)은 양호한 마찰공학적 특성을 가지며, 종종 주폴리머 또는 특정 혼합물이 기본인 경우 "기본" 폴리머로서 평베어링용 라이닝 재료로서 또는 재료 중에 사용된다. 그러나, PTFE는 부드럽고, 약하며, 단독으로 사용될때 용납할 수 없는 높은 마모율을 가지므로, 실용성을 위해 소위 내마모 충전재 및/또는 빠른 마모와 저하중 베어링 강도에 대해 라이닝 재료를 보강하는 다른 재료들의 첨가가 요구된다.
건식 또는 가장자리 윤활식 베어링에서 및 보다 적은 범위의 윤활유식 베어링에서, 마모가 충전된 PTFE의 제거에 직접 관련있는 마찰 부식에 의해 발생되는 반면, 윤활유식 베어링에서는, 제거율이 베어링에 의한 몸체 표면의 거칠음 및 몸체와 베어링의 사이의 동적 및 박리 마찰에 의해 결정되므로, 마모는 충전된 PTFE의 케비테이션 침식을 야기하는 윤활유로 부터 생긴다.
그러나, 피로강도 및 내마모성이 중요한 경우, 이러한 특성 중 어느 하나를 향상시키기 위해 개발되어진 폴리머 조성물은 다른 특성의 악화를 나타낸다는 것이 발견되었다. 즉, 강도를 증가시키기 위해 개발된 PTFE 기재 또는 기타의 폴리머 조성물은 마찰 능력의 감소, 다시 말하면, 마찰계수의 증가와 내마모성의 감소를 수반하였고, 그 반대도 또한 마찬가지였다.
GB-A-2166142호는 이온성 플루오르화물, 특히 플루오르화칼슘과 같이 미분된형태의 충전재에 의해 내마모성이 증대된 PTFE 기재 폴리머 라이닝 베어링이 기재되어 있다.
GB-A-2279998 (WO95/02772)호에는 충전된 PTFE가, 특별히 윤활유식 베어링으로서 고안된 충전 PTFE 침투소결 청동형의 평베어링이 기재되어있다. 상기 특허공보에는, 강도 및 내마모성을 제공하는 충전제 재료와 보강에 관하여 기술계통에 인식된 상황이 요약되었는데, 즉 PTFE에 부착하지 않는 유리 및 아라미드 섬유들의 "평활" 필라멘트 재료의 사용이, 피브릴화 아라미드 섬유(이하 "아라미드 섬유"로 칭함) 및 그 외에 케비테이션 침식에 대해 향상된 마모를 갖는 라이닝 재료를 얻기 위한 미립자 이온성 플루오로화 충전제의 적합성에 집중하기 전에 부적합한 것으로서 고려되어야 한다고 기재하고 있다. 실재로, 유용한 제품을 제공하는 아라미드 섬유의 양은 그 범위가 넓음에도 불구하고, 상기한 특성들 간의 충돌 이외에, 무쉬가 두꺼운 오버레이 이외로는 바르기 힘들도록 끈끈해지고 다루기 힘들어지는 경향을 갖기 때문에, 이와 같은 아라미드 섬유를 상기 범위 상한치에서 사용함으로써 야기되는 제한이 있는 것이 알려졌다.
본 발명은 평베어링에 관한 것이며, 특히 (고)하중 수준 및 저점도 액체 윤활제로 작동하는데 필요한 베어링에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 재료 및 2개의 다른 비교재료의 케비테이션 부식에 대한 상대저항을 나타내는 삼차원 막대그래프이다.
도 2는 도 1과 동일한 재료들에 대한 상대 피로저항 대 하중을 나타내는 막대그래프이다.
도 3은 도 2와 유사하지만, 마모 대 하중을 나타내는 막대그래프이다.
도 4는 도 1과 유사하지만 케비테이션 부식보다는 흐름침식에 대한 상대저항을 나타내는 막대그래프이다.
본 발명의 목적은 소결된 금속 매트릭스로 침투되는 강화된, 충전 PTFE 기재 폴리머의 라이닝층을 갖고, 지금까지보다 높아진 피로강도 및 우수한 액체 내마모성을 갖는 평베어링, 및 이와 같은 베어링의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1면에 따르면, 평베어링은 금속 받침, 받침에 결합된 소결된 다공성 금속층 및 다공성 금속층의 구멍으로 침투되고, 소결된 금속층을 덮어씌운 라이닝층으로 이루어지며, 상기 라이닝층은 입자 내마모성 충전재 10 ~ 30 부피%, 피브릴화 아라미드 섬유 2 ~ 10 부피% 및 용융 처리가능한 플루오로폴리머 2 ~ 10 부피%를 함유하는 PTFE 로 이루어진다.
바람직하게, 용융처리가능한 플루오로폴리머는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌(이하 FEP로 칭함), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르(이하 PFA로 칭함) 및 모노플로오로알콕시(이하 MFA로 칭함)로 이루어진 군의 코폴리머이다. 가장 바람직한 용융 처리가능한 플루오로폴리머는 상기 FEP의 코폴리머이다.
바람직하게, 용융 처리가능한 플루오로폴리머는 라이닝 층에 5 ~ 8 부피%의 양으로 존재하며, 더욱 바람직하게는 7 부피%의 양으로 존재한다. 더우기, 피브릴화 아라미드 섬유는 라이닝 층에 적어도 용융 처리가능한 플루오르폴리머의 50 부피%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
충전재는 폴리머 베어링 재료에 내마모성을 제공하는 것으로 선행기술에 알려진 어떤 입자성 충전재도 가능하다. 편리하게, 충전재는 주로 또는 전적으로 CaF2, MgF2또는 SrF2와 같은 이온성 플루오르화물로 이루어진다. 무기충전재는 15 ~ 20 부피%의 범위의 양으로 라이닝층에 존재하는 것이 바람직하다.
피브릴화 아라미드 섬유는 평균길이가 0.2 ~ 1.0 mm 범위이고, 라이닝층에 3 ~ 5 부피%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
피브릴화 아라미드 섬유와 일반적인 제조방법에 관하여, 본 발명은 상기 GB-A-2279998호를 따른다. 즉, 본 발명에서 사용되는 아라미드 섬유의 평균 길이는 0.2 ~ 1.0 mm이고, 피브릴화(fibrillation) 전의 상기 섬유의 직경은 0.012 ~ 0.015 mm이며, 피브릴화 도(Canadian Freeness로 측정)는 200이다(Du Pont method TM 0894-84, TAPPI-T-227M-58 참조).
제조에 관하여, 및 본 발명의 제 2면에 의해서, 평베어링의 제조방법은 층상 금속받침 스트립을 형성하고, 여기에 다공성 금속층을 소결해서 결합하고, 휘발성 윤활제 중에서 섬유-보강, 충전, PTFE-기재 베어링 재료의 무쉬를 형성하고, 무쉬를 다공성 금속층에 바르고, 무쉬의 일부가 다공성 금속층으로 침투하고 라이닝 층이 다공성 금속층 위를 덮어씌우도록 무쉬를 압착하고, 혼합물을 휘발성 액체 성분이 제거되도록 첫번째 고온으로 가열하고, PTFE 성분의 소결과 베어링 폴리머의 점착을 행하도록 두번째 고온으로 가열하고,
(1) 10 ~ 30 부피% 고형분을 함유하는 입자, 내마모성 충전재의 수성 슬러리, (2) 2 ~ 10 부피% 고형분을 함유하는 피브릴화 아라미드 섬유의 수성 분산물, (3) 2 ~ 10 부피% 고형분을 함유하는 용융 처리가능한 플루오로폴리머의 수용액, (4) PTFE의 수성 분산물인 나머지를 함께 혼합하여 무쉬를 형성하고; 이 혼합물에 윤활제를 첨가하고, 상기 전성 무쉬형을 상기 윤활제로 실행하기 위하여 침전물을 생성하도록 상기 혼합물을 응고시키고, 상기 혼합물을 상기의 휘발성분을 제거하도록 100 ℃ 를 초과하는 첫번째 온도로 가열하고, 상기 혼합물을 340 ~ 420 ℃ 사이의 두번째 온도에서 7초 이상의 가열지속 시간 동안 가열하는 것으로 이루어진다.
상기 성분(1) 내지 (4)는 윤활제를 첨가하기 전에 함께 혼합되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, 일반적인 기술에서와 마찬가지로, "윤활제"라는 용어는 다른 성분의 혼합물 내에서 PTFE의 분포를 돕도록 PTFE의 표면 위에 흡착될 수 있는 물질을 언급하는데 사용된다. 통상적으로, 그리고 편리하게, 이와 같은 윤활제로서 톨루엔을 사용할 수 있다.
혼합물을 무쉬 또는 페이스트로 예비-건조, 즉 주위 온도에서 대부분의 여분 액체의 제거는 원심분리 또는 압착과 같은 기계적 수단에 의해 달성된다.
공정 시간을 최소화하기 위해, 두번째 온도는 400 ~ 420 ℃의 범위이고, 가열 지속시간은 30 ~ 50 초의 범위가 바람직하다. 44 ~ 46 초의 범위가 더욱 바람직하다.
본 발명자들은 상기 범위내의 어느 특정 조성으로 만든 베어링 라이닝의 피로강도는, 고온에서 소결된 경우, 지속시간의 함수로서 증가하는 것을 발견하였다.
얻어진 강도는 지속시간과 온도의 곱이 된다. 즉, 피로강도는 고온에서 짧은 시간에 얻어진다. 이것은, 물론 폴리머의 인지된 열화에 의존하며, 특히 PTFE는 400 ℃ 이상의 온도에서 현저하게 된다. 실제로, 이 이상의 온도, 심지어 450 ℃ 까지의 온도에서도, 이들 재료에 필요한 전형적인 피로강도 요건을 충족시키기 위해 계획된 시간동안, 이러한 열화가 문제가 있는 것으로 발견되지는 않았다.
본 출원인에 의해 채택된 전형적인 제조실행에서, 상기 GB-A-2279998에 따른 베어링은 초기에 실온에서 연속 오븐을 통해 길이 1.5 m의 스트립 형태로 압착되고 약 400 ℃, 진행속도로 3 m/분으로 가열되므로, 라이닝 재료가 약 절반의 거리에서 오븐 온도에 도달한다고 가정하면, 라이닝은 약 15초 동안 400 ℃에서 가열된다.
본 발명자들은 비록 최종처리한 베어링에 필요한 제조과정 및 특성에 부여되는 시간 제한에 따라, 지속시간 및 온도 모두에 관해 상당한 변동을 겪게 되지만, 라이닝의 피로강도를 상당히 증가시키기 위해 상기 지속시간의 3배, 약 45초 동안 상기의 두번째 고온에서 본 발명에 따른 폴리머 기재 베어링 라이닝을 소결하는 것은 실용적이며, 공업적으로, 비용 효과적임을 발견했다. 이와 같은 소결은 진행속도의 감소 및/또는 오븐 길이의 증가에 의해 연속 오븐에서 실시되거나, 또는 더 긴 시간을 쉽게 얻을 수 있을 때 배치 공정에 의해 실행될 수 있다.
라이닝 재료의 무쉬는 최종처리한 베어링에 특정 외관을 제공하기 위해 임의로 안료를 첨가할 수 있다. 안료는 라이닝에 화학적으로 해로운 영향이 없고, 베어링 특성에 물리적으로 해로운 영향이 없으며, 원하는 피로강도를 얻기 위해 선택된 어떠한 지속시간 및 온도에서도 비교적 높은 PTFE 소결 온도에 견딜 수 있는 이러한 목적으로 사용가능 하도록 일반적으로 제조된, 어떤 재료도 가능하다.
GB-A-2196876호에는 FEP(및/또는 PFA)및 납-주석 합금을 마모강도와 내부식성에 대해 보고된 증가를 가져오는 비율로 혼합함에 의해 PTFE-기재 라이닝 폴리머의 케비테이션 저항을 증대시키는 것이 기재되어 있다. 내부-폴리머는, 가벼운 폴리머 성분들 전체에 걸쳐 이와 같은 무거운 성분이 분포할 수 있도록, 납-주석 합금의 작은 입자들의 개별 담체로서 작용하는 입자로서 형성되며, 이것은 다공성 금속기질로 압입되고, 베어링을 생산하기 위해 가열되는 합금-운반 내부 폴리머 입자이다.
FEP(및/또는 PFA)의 존재는 라이닝 재료의 피로강도를 증가시키는 것으로 나타났으나, FEP의 예상되는 장점은 PTFE 보다 높은 마찰계수 및 저점도 윤활제에 의한 빈약한 습윤성에 의해 절충된다. 빈약한 습윤성 및 마찰 특성은 납-주석 합금을 사용함으로써 완화된다.
금속-프리 라이닝층에서는 부드러운 베어링 금속 부재하에 FEP(또는 기타 열처리가능한 플루오로폴리머)의 비교적 약한 마찰 특성의 문제 뿐만 아니라, 상기 간행물에 기재된 특정 입자 형태로서 보다는 이것을 습식 라이닝 무쉬 형태로 사용함에 따라 생기는 어려움이 있다. 특히, 무쉬를 만드는 것은 특별히 끈적끈적하고, 현행 제조 설비에서 공업적 규모로 취급하는 것은 어려움을 발견했다. 이것의 정확한 원인은 명백히 이해되지는 않지만, 시판 중인 플루오로폴리머와 함께 계면 활성제를 사용하는 것 때문이라고 생각된다.
그러나, 본 발명에서 정의한 바와 같은 라이닝은, 금속성분의 사용 없이, 뛰어난 피로강도와 내부식성과 함께 허용가능한 마찰 특성을 갖는다는 것이 발견되었고, 더우기, 열처리 가능한 플루오로폴리머에 대해 적당한 비율(열처리 가능한 플루오로폴리머의 약 절반)의 피브릴화 아라미드 섬유를 가짐으로써, 유기 윤활제와 함께 수성 형태로 이들의 혼합물로부터 생성되는 무쉬는 지나치게 끈적이지 않으므로, 생성된 무쉬의 형태는 쉽게 다룰수 있고, 종래의 장비 및 과정을 사용하여 작업할 수 있다.
다음은 본 발명을 설명하는 실시예이다.
다음과 같은 성분들을 최대 400 ℃까지 내열성을 갖는 안료와 함께 유기 윤활제로서 톨루엔 400 ml로 조절한 실험실 믹서에서 25 ℃에서 20 분간 혼합시켰다.
(1)고형분 PTFE 800 g을 함유하는 PTFE의 분산 수용액 1 리터,
(2)플루오르화 칼슘 292g을 함유하는 물 1 리터의 슬러리,
(3)고형분 2 %를 함유하는 피브릴화 아라미드 섬유(Kevlar RTM)의 수용액 1.45 리터, 및
(4) 고형분 77 g을 함유하는 FEP 분산 수용액 100 ml.
그 후, 500 g/ℓ 농도의 질산 알루미늄 용액 50 ml를 첨가하여 혼합물을 응고 시켰다.
상층액을 따라 버리고, 슬러리를 5분 동안 약 2800 rpm으로 원심기에서 바를 수 있는 무쉬로 예비-건조시켰다. 무쉬를 강철 받침된, 다공성 소결 청동기질의 스트립 위에 바르고, 무쉬를 기질로 침투시키기 위해 압연시켰다. 그 후, 스트립을 복사 가스 가열기 하에서 공기 중에서 건조시켜 무쉬로부터 휘발성 약제를 제거한 후, 스트립을 (두번째 온도) 400 ℃에서 약 2분 동안 가열하였다.
그 후, 스트립을 물로 급냉시킨 후, 예정된 두께로 압연하였다.
이렇게 생산된 라인된 베어링 재료는, 펌푸되는 서비스 액체를 형성하는 저점도 작동유를 칠한 기어 펌푸 내에서 베어링으로서 사용할 때, 상기의 GB-2279998호에 기재되어 있는 재료보다 우수한 피로 저항 및 우수한 내부식성을 나타낸다.
비록 상기의 예가 특별히 FEP에 관한 것이지만, 언급된 기타 용융처리 가능한 플루오르화 폴리머들도 동등하게 가공되고 비길만한 결과를 생성한다.
상기의 실시예에 따른 베어링을 생성하였고, 비교를 위해 다른 재료에 대해 시험하였다. 다른 재료는:"DU", 20 부피%의 납을 함유하는 PTFE-기재 재료; 및, "DP4" 약 20 부피% 플루오르화 칼슘과 2.4 부피% 피브릴화 아라미드 섬유를 함유하는 PTFE-기재 재료였다. 본 발명에 따른 재료는 "DP5"로 명명되었고, 그 조성은 PTFE/ 18 부피%, 플루오르화 칼슘/ 4 부피%, 피브릴화 아라미드 섬유/ 7 부피% FEP였다.
케비테이션 부식에 대한 상대저항을 결정하기 위한 시험을 실시하였다. 시험조건은 20 kHz의 압전변환기에 연결된 진동 증폭 호른의 끝을 시험할 재료의 표면과 가깝게 위치시키는 것을 포함한다. 호른의 진폭은 15 ㎛였고, 시험 지속시간은 30분이었다. 호른 진동은 호른 끝과 재료표면 사이의 틈에 위치하는 시험 오일에 기포를 발생시키며, 기포는 샘플 재료의 표면에서 파열되어서, 케비테이션 부식 손상을 가져온다. 도 1은 본 발명에 따른 재료가 "DU" 표준 재료 의 1 및 "DP4" 재료의 약 2.5와 비교하여 4 이상으로 평가되는 것을 나타낸 것이다.
피로저항 및 내마모 시험을 공지의 "Vulcan"(상표명) 시험 리그를 사용하여 실시하였다. 장치는 시험할 재료의 베어링에서 작동하고 샤프트 속도가 4.81 m/s인 전기 모터에 의해 운전되는 시험 샤프트를 포함한다. 50 Mpa의 하중이 시험 베어링에 수압적으로 적용되며, 하중은 스트레인 게이지(strain gauges)로 측정된다. 계산된 "PV" 율은 240.5 N/mm2× m/s 였고, 오일 온도는 94 ℃ 였다. 피로도는 알려진 표준치와 비교하여 평가하였다. 마모는 최고 부하 지점에서의 마모 자국의 깊이로 측정하였다. 도 2는 본 발명에 따른 재료의 피로정도가 80 및 120 Mpa의 하중에서 2개의 비교시험 재료 중 어느 것 보다도 상당히 낮았고, 140 Mpa에서도 여전히 낮은 것을 나타낸 것이다. 도 3은 본 발명에 의한 재료의 마모가 120 Mpa의 중간 하중에서 2개의 비교 재료보다 상당히 낮은 것을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 재료의 흐름 부식에 대한 우수한 저항을 나타내는 3차원 막대그래프를 나타낸 것이다. 시험은 펌핑오일에 의해 온도 60 ℃, 압력 13.8 Mpa, 20 시간 동안 샤프트와 재료의 베어링 사이의 틈새 0.110 mm를 통한 유속 5 ℓ/분에서 수행했다. 샤프트 마무리는 0.15 Ra ± 0.05 였다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, "DU" 재료는 1로 평가되었고 본 발명의 재료는 약 2로 평가 되었다. 즉, 흐름부식에 대한 저항이 "DU"보다 2배, "DP4"보다 적어도 50 % 우수하다고 평가되었다.

Claims (18)

  1. 금속 받침, 금속 받침에 결합된 소결된 다공성 금속층 및 다공성 금속층의 구멍으로 침투되고, 소결된 금속층에 덮어씌운 라이닝층으로 이루어진 평베어링에 있어서, 상기 라이닝층이 입자 내마모성 충전재 10 ~ 30 부피%, 피브릴화 아라미드 섬유 2 ~ 10 부피% 및 용융 처리가능한 플루오로폴리머 2 ~ 10 부피%를 함유하는 PTFE로 이루어진 평베어링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입자 충전재가 주로 또는 전적으로 이온성 플루오르화물로 이루어진 평베어링.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 충전재가 플루오로화 칼슘인 평베어링.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 무기 충전재가 라이닝층에 15 ~ 20 부피% 범위의 양으로 존재하는 평베어링.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 피브릴화 아라미드 섬유가 0.2 ~ 1.0 mm의 평균길이를 갖고, 라이닝층에 3 ~ 5 부피%의 양으로 존재하는 평베어링.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용융 처리가능한 플루오로폴리머는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌; 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 및 모노플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 코폴리머인 평베어링.
  7. 제 6항에 있어서, 용융 처리가능한 플루오로폴리머가 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머인 평베어링.
  8. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 용융 처리가능한 플루오로폴리머가 라이닝층에 5 ~ 8 부피%의 양으로 존재하는 평베어링.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 용융 처리가능한 플루오로폴리머가 라이닝층에 7 부피%의 양으로 존재하는 평베어링.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 피브릴화 아라미드 섬유가 라이닝층에 적어도 상기 용융 처리가능한 플루오로폴리머의 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는 평베어링.
  11. 실시예를 참조해서 기재한 평베어링.
  12. 층상 금속받침 스프립을 형성하는 단계, 여기에 다공성 금속층을 소결해서 결합하는 단계, 휘발성 윤활제 중에 섬유-보강, 충전, PTFE 기재 베어링 재료의 무쉬를 형성하는 단계, 무쉬를 다공성 금속층 위에 바르는 단계, 무쉬의 일부가 다공성 금속층으로 침투하고, 라이닝층이 다공성 금속층을 덮어씌우도록 무쉬를 압착하는 단계, 휘발성 액체성분을 제거하기 위한 첫번째 고온 및 PTFE 성분의 소결과 베어링 폴리머의 점착을 행하도록 두번째 고온으로 가열하는 단계로 이루어지는 평베어링의 제조방법에 있어서,
    (1)10 ~ 30 부피% 고형분을 함유하는 입자, 내마모성 충전재의 수성 슬러리, (2) 2 ~ 10 부피% 고형분을 함유하는 피브릴화 아라미드 섬유의 수성 분산물, (3) 2 ~ 10 부피% 고형분을 함유하는 용융 처리가능한 플루오로폴리머의 수용액, (4) PTFE의 수성 분산물인 나머지를 함께 혼합해서 무쉬를 제조하고;
    상기 혼합물에 윤활제를 첨가하고, 상기 폴리머와 여액재료의 침전을 생산하도록 혼합물을 응고시키고, 및 상기 전성 무쉬형을 상기 윤활제로 실행하기 위하여 침전물을 예비-건조 시키고;
    상기 휘발성분을 제거하기 위해 100 ℃를 초과하는 상기의 첫번째 온도에서 상기 혼합물을 가열하고; 및
    상기 혼합물을 340 ~ 420 ℃ 사이의 두번째 온도에서 7초 이상의 가열 지속시간 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 평베어링 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 두번째 온도가 400 ~ 420 ℃의 범위인 평베어링 제조방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 가열 지속시간이 30 ~ 50 초 범위인 평베어링 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 가열 지속 시간이 44 ~ 46 초 범위인 평베어링 제조방법.
  16. 제 12 항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 윤활제의 첨가 전에, 혼합기에 상기 수용액을 함께 혼합하는 것으로 이루어지는 평베어링 제조방법.
  17. 제 12항 내지 제 16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 피브릴화 아라미드 섬유가 용융 처리가능한 플루오로폴리머의 적어도 50 부피%의 양으로 제공되는 평베어링 제조방법.
  18. 실시예를 참조해서 기재한 평베어링 제조방법.
KR1020007009878A 1998-03-07 1999-03-03 평베어링 KR20010041670A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9804774.9A GB9804774D0 (en) 1998-03-07 1998-03-07 Plain bearing
GB9804774.9 1998-03-07
PCT/GB1999/000628 WO1999045285A1 (en) 1998-03-07 1999-03-03 Plain bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010041670A true KR20010041670A (ko) 2001-05-25

Family

ID=10828097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007009878A KR20010041670A (ko) 1998-03-07 1999-03-03 평베어링

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6390682B1 (ko)
EP (1) EP1062433A1 (ko)
JP (1) JP2002506176A (ko)
KR (1) KR20010041670A (ko)
CN (1) CN1292852A (ko)
AU (1) AU3263299A (ko)
BR (1) BR9908572A (ko)
GB (2) GB9804774D0 (ko)
PL (1) PL342713A1 (ko)
SK (1) SK12492000A3 (ko)
WO (1) WO1999045285A1 (ko)
ZA (1) ZA991612B (ko)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9817249D0 (en) * 1998-08-07 1998-10-07 Glacier Vandervell Ltd Bearing material
DE10126460A1 (de) * 2001-05-31 2003-02-06 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht
JP4204233B2 (ja) * 2002-01-30 2009-01-07 日立粉末冶金株式会社 焼結含油滑り軸受および建設機械油圧ショベルまたはクレーン
AU2003276073A1 (en) * 2002-10-14 2004-05-04 Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh Sliding bearing material
US7531113B2 (en) * 2004-05-28 2009-05-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Abrasion resistant fluoropolymer compositions containing micropulp
CN100424366C (zh) * 2006-05-30 2008-10-08 嘉兴中达自润轴承工业有限公司 一种具有高孔隙度的多层复合自润滑材料
US20070282044A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Robert John Cavanaugh Concentrated fluoropolymer dispersions stabilized with anionic polyelectrolyte dispersing agents
CN101074702B (zh) * 2007-05-24 2012-03-28 浙江长盛滑动轴承股份有限公司 无铅自润滑轴承及其制作方法
CN201972923U (zh) 2007-10-24 2011-09-14 艾默生环境优化技术有限公司 涡旋机
PL2513504T3 (pl) * 2009-12-18 2017-01-31 Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh Zespół z łożyskami lub pierścieniami osadczymi z warstwami funkcyjnymi
JP5814254B2 (ja) * 2009-12-18 2015-11-17 サン−ゴバン パフォーマンス プラスチックス パンプス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 機能層を有するトレランスリング用のシステム、方法および装置
MX343182B (es) 2010-01-19 2016-10-27 Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh Cojinete excento de mantenimiento con propiedades de compensacion de tolerancias contra desgaste y desalineacion.
BR112013029802B1 (pt) 2011-05-20 2021-01-12 Ggb, Inc. camada deslizante para um rolamento de multicamada
JP5913976B2 (ja) * 2011-12-28 2016-05-11 三井・デュポンフロロケミカル株式会社 フッ素樹脂組成物及び摺動部材
US9206377B1 (en) 2013-02-25 2015-12-08 Leonard P. Warren Solid lubricant blends for use in lubricating compositions
US9494062B1 (en) 2014-10-30 2016-11-15 Leonard P. Warren Method of improving piston ring seal by start-up lubrication
CN104650512B (zh) * 2014-11-28 2018-01-09 浙江歌瑞新材料有限公司 一种使用ptfe和pfa共混物制作的螺杆钻具定子及应用于该定子的含氟材料
AT521246B1 (de) 2018-07-10 2019-12-15 Miba Gleitlager Austria Gmbh Gleitlagerelement
CN108895297A (zh) * 2018-08-04 2018-11-27 芜湖龙兴合金有限公司 一种自润滑轴承润滑剂填涂方法
CN110744062A (zh) * 2019-10-14 2020-02-04 融之航信息科技（苏州）有限公司 一种金属氟塑料衬套生产制作加工工艺
CN110935879A (zh) * 2019-10-14 2020-03-31 融之航信息科技（苏州）有限公司 一种氟塑料与青铜粉的烧结复合工艺
CN110935880A (zh) * 2019-10-14 2020-03-31 融之航信息科技（苏州）有限公司 一种氟塑料金属带烧结工艺
CN110681865A (zh) * 2019-10-14 2020-01-14 融之航信息科技（苏州）有限公司 一种氟塑料金属带的结构
CN111621108B (zh) * 2020-05-14 2022-02-18 浙江长盛滑动轴承股份有限公司 聚合物复合材料及金属基网填充聚合物软带的制备方法
CN113508807B (zh) * 2021-08-05 2022-03-04 信阳农林学院 一种卵巢常温保存液及其保存方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60258297A (ja) 1984-06-05 1985-12-20 Daido Metal Kogyo Kk 耐摩耗性にすぐれた摺動材料
GB8426637D0 (en) 1984-10-22 1984-11-28 Ae Plc Plain bearing
DE3505374A1 (de) * 1985-02-16 1986-08-28 Kolbenschmidt AG, 7107 Neckarsulm Gleitlagerwerkstoff
US4582368A (en) * 1985-05-06 1986-04-15 Ndc Company, Ltd. Dry bearing
US4847135A (en) 1986-01-21 1989-07-11 Kolbenschmidt Aktiengesellschaft Composite material for sliding surface bearings
DE3601569A1 (de) 1986-01-21 1987-07-23 Kolbenschmidt Ag Verbund-gleitlagerwerkstoff
JPS63111312A (ja) 1986-10-29 1988-05-16 N D C Kk 複層軸受ならびのその製造方法
JPH0823033B2 (ja) * 1992-01-17 1996-03-06 大同メタル工業株式会社 複合摺動部材
GB2279998B (en) * 1993-07-14 1997-04-09 T & N Technology Ltd Plain bearing
DE19506684A1 (de) * 1995-02-25 1996-09-05 Glyco Metall Werke Selbstschmierendes Lagermaterial und Gleitlager mit einem solchen Lagermaterial
GB2321675B (en) * 1997-01-29 2000-08-30 Glacier Vandervell Ltd Plain bearing

Also Published As

Publication number Publication date
US6390682B1 (en) 2002-05-21
GB9804774D0 (en) 1998-04-29
EP1062433A1 (en) 2000-12-27
GB2349923A (en) 2000-11-15
SK12492000A3 (sk) 2001-06-11
WO1999045285A1 (en) 1999-09-10
BR9908572A (pt) 2000-11-21
PL342713A1 (en) 2001-07-02
AU3263299A (en) 1999-09-20
GB0019567D0 (en) 2000-09-27
CN1292852A (zh) 2001-04-25
ZA991612B (en) 1999-05-18
JP2002506176A (ja) 2002-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010041670A (ko) 평베어링
RU2207354C2 (ru) Материал для подшипников
US5911514A (en) Plain bearing with polytetrafluoroethylene-based lining
KR100419887B1 (ko) 평베어링재료
CN1105834C (zh) 自润滑轴承
CN102272469A (zh) 多层轴承
JPH11315838A (ja) 滑り層材料および多層材料
JPS62501294A (ja) 改良された複合自己潤滑性軸受
US6289590B1 (en) Method of forming a bearing
US5780396A (en) Sliding member
US20040142181A1 (en) PTFE/polyphenylene sulphide bearing material and method of manufacture
JP4584101B2 (ja) 樹脂系摺動部材及びその製造方法
CZ20003259A3 (cs) Kluzné ložisko a způsob jeho výroby
JPH08165420A (ja) すべり軸受材料
Khoddamzadeh Development of lead-free PTFE based sliding bearing materials

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application