PL195487B1

PL195487B1 - Materiał powłokowy, zwłaszcza na panewki łożyskowe i zastosowanie materiału powłokowego

Info

Publication number: PL195487B1
Application number: PL331667A
Authority: PL
Inventors: Achim Adam
Original assignee: Federal Mogul Wiesbaden Gmbh
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2007-09-28
Also published as: CN1193176C; CZ301623B6; JP5330969B2; SK25899A3; TR199900317A2; KR19990073004A; DE19808540A1; US6376062B1; JP4825340B2; KR100583031B1; PL331667A1; BR9900836A; EP2889330A2; SK285475B6; JP2010047771A; EP2889330A3; CN1234476A; TR199900317A3; RO120666B1; DE19808540B4

Abstract

1. Material powlokowy, zwlaszcza na panewki lozyskowe, zawierajacy material osnowy z PTFE albo z PTFE w polaczeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, przy czym tem- peratura topnienia tworzyw termoplastycznych jest wieksza niz 260°C, znamienny tym, ze zawiera co najmniej jeden poliaramid w postaci sproszkowanej i ewentualnie dalsze skladniki, przy czym zawar- tosc poliaramidu wraz z tymi dalszymi skladnikami w stosunku do calej mieszaniny zlozonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej z dalszymi skladnikami wynosi 10-50% objetosciowo, zas zawartosc samego poliara- midu jest korzystnie nie mniejsza niz 10% objetosciowo. 10. Material powlokowy, zwlaszcza na panewki lozyskowe, posiadajacy material osnowy z two- rzyw sztucznych nie zawierajacych PTFE, w który to material powlokowy wprowadzony jest PTFE lub PTFE w polaczeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, przy czym temperatu- ra topnienia tworzyw termoplastycznych jest wieksza niz 260°C, znamienny tym, ze zawiera co naj- mniej jeden poliaramid w postaci sproszkowanej i ewentualnie dalsze skladniki, przy czym zawartosc poliaramidu wraz z tymi dalszymi skladnikami w stosunku do calej mieszaniny zlozonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sprosz- kowanej z dalszymi skladnikami wynosi 10-50% objetosciowo, zas zawartosc samego poliaramidu jest korzystnie nie mniejsza niz 10% objetosciowo, a ponadto zawartosc materialu osnowy wynosi 60-95% objetosciowo calego materialu powlokowego. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest materiał powłokowy, zwłaszcza na panewki łożyskowe, zawierający jako swój materiał osnowy PTFE lub PTFE połączony z innymi fluoropochodnymi materiałami termoplastycznymi, których temperatura topnienia jest większa niż 260°C. Wynalazek dotyczy również zastosowania materiału powłokowego jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego oraz jako elementu ślizgowego.

Materiały łożyskowe z powłokami na bazie tworzyw sztucznych są znane jako jednowarstwowe, dwuwarstwowe lub trzywarstwowe materiały zespolone: łożyska z tworzyw sztucznych w postaci stałej, łożyska z zewnętrznym podłożem metalicznym i bezpośrednio nałożonymi lub przyklejonymi tworzywami sztucznymi, inne takie łożyska z wewnętrznymi tkaninami z drutu, jak również łożyska trzywarstwowe z metalowym podłożem, spieczoną porowatą warstwą metalu i warstwą pokrycia utworzoną na oraz w porach. Wszystkie te łożyska są zwykle używane w przypadkach, w których stosowanie środków smarowych jest niemożliwe lub niepożądane. Z tego powodu muszą one same dostarczać takie środki smarowe podczas działania.

Materiały wielowarstwowe różnią się od tworzyw sztucznych w postaci stałej np. pomijalną tendencją do płynięcia na zimno pod obciążeniem, znacznie lepszą przewodnością cieplną oraz w związku z tym znacznie większymi możliwymi wartościami pv. Jednakże tworzywa sztuczne w postaci stałej mogą być również w pewnych wypadkach korzystne ze względu na niższy koszt.

Wśród materiałów trzywarstwowych można rozróżnić materiały z powłokami na bazie fluoropochodnych tworzyw sztucznych, takich jak PTFE, FEP itd. oraz materiały z powłokami na bazie innych tworzyw sztucznych, takich jak np. PEEK. Grupy te różnią się sposobem działania: w przypadku materiałów na bazie PTFE pośrednia warstwa brązowa jest aktywnym składnikiem powłoki i działa jako wypełniacz, a pozostałe tworzywa sztuczne wykorzystują ją tylko jako środek kotwiący. Jeżeli istnieje wystarczające powinowactwo wobec metalowego podłoża, te tworzywa sztuczne pozwalają na wytworzenie prawdziwych materiałów dwuwarstwowych, ale mogą być one również nakładane za pomocą kleju. Na samej aktywnej powłoce materiały termoutwardzalne lub termoplastyczne przyjmują wtedy wspierającą rolę brązu.

Znane są również materiały łożyskowe z cienkich warstw fluoropochodnych tworzyw termoplastycznych z wypełniaczem, przyklejane do metalu lub podobnych materiałów z tkaninami drucianymi wprowadzonymi do tworzyw sztucznych, które mogą być przyklejane zarówno do metalowego podłoża, jak też mogą być stosowane bez sztywnego podłoża metalowego.

Aby zapewnić uniwersalne zastosowanie i łatwą produkcję, najkorzystniejszymi materiałami są trzywarstwowe materiały na bazie fluoropochodnych tworzyw termoplastycznych, takich jak PTFE, które wykazują również największe osiągi i odporność temperaturową. W procesie produkcji wytwarza się jednorodne pasty z PTFE i wypełniacza za pomocą zawiesiny tworzyw sztucznych, a gotowy materiał zespolony wytwarza się przez doprowadzenie do końca etapu obejmującego spiekanie PTFE z późniejszym wwalcowaniem go w materiał podłoża.

Najczęściej stosowanymi wypełniaczami do takich materiałów są ołów i dwusiarczek molibdenu, przy czym materiały te zapewniają faktycznie jednakowe osiągi. Wypełniacze te mogą być również używane w obecności środków smarowych.

Jeżeli rozwiązania problemów konstrukcyjnych poszukuje się przez stosowanie nie wymagających konserwacji, oszczędzających miejsce łożysk ślizgowych z powłokami z PTFE, trzeba zwrócić szczególną uwagę na ich górne granice obciążenia, ponieważ w wypadku wymienionych wyżej materiałów zawierających oddzielnie ołów lub MoS2 mają one wartość pv mniejszą niż 2 MPa m/s w zakresie średnich obciążeń i prędkości (0,5-100 MPa i 0,02-2 m/s).

Z opisów DE 41 060 01 A1 i DE 195 066 84 A1 wiadomo, że użycie PbO w charakterze wypełniacza może również dać materiały o większych osiągach, ale stosowanie materiałów takich jak ołów, które potencjalnie mogą szkodzić zdrowiu, budzi coraz większe sprzeciwy. W przemyśle spożywczym zasadność tych sprzeciwów nie budzi wątpliwości.

Chociaż często wspomina się o możliwości stosowania poliamidu p-fenylenotereftalowego w charakterze wypełniacza w samosmarownych materiałach łożyskowych na bazie PTFE, materiał ten jest używany bez wyjątku w postaci włókien, jak np. w opisie GB 2291879 A.

W opisie WO 95/02772 opisano specjalny rodzaj fibrylowanego włókna, które jest wprowadzone w osnowę z PTFE. Ta postać włóknista powoduje problemy z równomiernym wprowadzeniem do

PL 195 487 B1 osnowy z PTFE i wymaga odpowiednich specjalnych urządzeń wytwórczych. Problemem jest również to, że włókna takie zawierają cząstki, które mogą być wdychane, a są podejrzewane o rakotwórczość.

Włókna są zawarte w osnowie w podobny sposób, jak w nieregularnej plecionce z wikliny i chronią dzięki temu miękką osnowę z PTFE, zmniejszając jej pękanie i erozję.

Wielokrotnie wspominane są włókna aramidowe, np. w opisie WO 97/03299 lub (GB 2177099 A jako element neutralny w postaci włóknistej, który może być zastąpiony innymi włóknami, a zatem wyraźnie nie jest istotny dla uzyskania jakiejś określonej właściwości.

Podstawową przyczyną przydatności i stosowania takich włókien są ich wyjątkowe właściwości mechaniczne, bardzo duża wytrzymałość na rozciąganie i moduł sprężystości, które są spowodowane szczególnie dużym stopniem orientacji cząsteczkowej w kierunku wzdłużnym włókien i silnym fizycznym wiązaniem równoległym oddzielnych sztywnych pasm cząsteczkowych.

Celem wynalazku jest uzyskanie materiału powłokowego, który pooprawia wymienione wyżej zalety materiałów zawierających PTFE zwiększając ich obciążalność bez konieczności uciekania się do stosowania ołowiu lub związków ołowiu.

Cel ten osiągnięto za pomocą materiału powłokowego, zwłaszcza na panewki łożyskowe, zawierającego materiał osnowy z PTFE albo z PTFE w połączeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, przy czym temperatura topnienia tworzyw termoplastycznych jest większa niż 260°C, charakteryzującego się tym, że zawiera co najmniej jeden poliaramid w postaci sproszkowanej i ewentualnie dalsze składniki, przy czym zawartość poliaramidu wraz z tymi dalszymi składnikami w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej z dalszymi składnikami wynosi 10-50% objętościowo, zaś zawartość samego poliaramidu jest korzystnie nie mniejsza niż 10% objętościowo.

Korzystnie zawartość poliaramidu w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej wynosi 10-30% objętościowo.

Poliaramidem jest korzystnie poliamid p-fenylenotereftalowy i/lub poli-(p-benzamid).

Wielkość cząstek proszku poliaramidowego jest korzystnie mniejsza niż 100 mm ale korzystniej jest mniejsza niż 50 mm.

Korzystnie fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi są PFA, FEP i/lub EPE, a ich zawartość jest co najwyżej równa zawartości PTFE.

Korzystniej dalsze składniki są jednym lub większą liczbą składników z grup zawierających materiały twarde, pigmenty, materiały włókniste, smary w postaci stałej, tworzywa termoutwardzalne lub wysokotemperaturowe tworzywa termoplastyczne.

Wyżej określony materiał powłokowy znajduje zastosowanie jako powłoki w warunkach bez smarowania zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwą podłoża jest podłoże metalowe, na które nałożona jest ponadto porowata spieczona warstwa, zaś materiał powłokowy przykrywa spieczoną warstwę i wypełnia pory w tej spieczonej warstwie przynajmniej częściowo.

Wyżej określony materiał powłokowy znajduje również zastosowanie jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwa podłoża złożona jest z metalowej tkaniny lub siatki, zaś materiał powłokowy przykrywa tę metalową tkaninę lub siatkę i przynajmniej częściowo wypełnia szczeliny w tej tkaninie lub siatce.

Uzyskanie materiału powłokowego o lepszych właściwościach osiągnięto również za pomocą materiału powłokowego, zwłaszcza na panewki łożyskowe, posiadającego materiał osnowy z tworzyw sztucznych nie zawierających PTFE, w który to materiał powłokowy wprowadzony jest PTFE lub PTFE w połączeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, przy czym temperatura topnienia tworzyw termoplastycznych jest większa niż 260°C, charakteryzującego się tym, że zawiera co najmniej jeden poliaramid w postaci sproszkowanej i ewentualnie dalsze składniki, przy czym zawartość poliaramidu wraz z tymi dalszymi składnikami w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej z dalszymi składnikami wynosi 10-50% objętościowo, zaś zawartość samego poliaramidu jest korzystnie nie mniejsza niż 10% objętościowo, a ponadto zawartość materiału osnowy wynosi 60-95% objętościowo całego materiału powłokowego.

Korzystnie materiałem osnowy jest PPS, PA, PVDF, PSU, PES, PEI, PEEK i/lub Pl.

Zawartość poliaramidu wraz z dalszymi składnikami w stosunku do całej mieszaniny złożonej zPTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu wpostaci sproszkowanej z dalszymi składnikami wynosi korzystnie 10-30% objętościowo.

PL 195 487 B1

Korzystnie wielkość cząstek proszku poliaramidowego jest mniejsza niż 100 mm ale korzystniej jest mniejsza niż 50 mm.

Dalsze składniki są korzystnie jednym lub większą liczbą składników z grup zawierających materiały twarde, pigmenty, materiały włókniste, smary w postaci stałej, tworzywa termoutwardzalne lub wysokotemperaturowe tworzywa termoplastyczne.

Wyżej określony materiał powłokowy znajduje zastosowanie jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwą podłoża jest podłoże metalowe, na które nałożona jest ponadto porowata spieczona warstwa, zaś materiał powłokowy przykrywa spieczoną warstwę i wypełnia pory w tej spieczonej warstwie przynajmniej częściowo.

Korzystnie wyżej określony materiał powłokowy znajduje też zastosowanie jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym materiał powłokowy jest nałożony bezpośrednio na warstwę podłoża.

Wyżej określony materiał powłokowy stosuje się jako element ślizgowy z tworzywa sztucznego w postaci stałej.

Wynalazek opiera się na spostrzeżeniu, że dodanie sproszkowanego poliaramidu, korzystnie poliamidu p-fenylenotereftalowego (PPTA) i/lub poli-(p-benzamidu) (PBA) powoduje znaczne zwiększenie odporności na ścieranie i zdolności przenoszenia obciążenia przez materiały z powłokami zawierającymi kompozycję smaru stałego na bazie PTFE.

Okazało się możliwe zwiększenie osiągów na tyle, że w warunkach bez smarowania, można uzyskać wartości pv powyżej 4 MPa m/s przy średnim obciążeniu i prędkościach.

Badanie właściwości np. dwuskładnikowego systemu PTFE/PPTA, wykazało, że mieszanina musi zawierać 10-50% obj. PPTA i 50-90% obj. PTFE, aby uzyskać wymienione korzystne właściwości. Szczególnie korzystne właściwości uzyskuje się wówczas, gdy mieszanina zawiera 10-30% obj. PPTA. Możliwe było również potwierdzenie tych wyników dla innych poliaramidów. Jak wspomniano wyżej wielkość cząstek stosowanego proszku może wynosić 100 mm, ale korzystnie jest mniejsza niż 50 mm.

Zastosowanie proporcji innych niż według wynalazku nie daje wyraźnego polepszenia wyników w stosunku do stanu techniki. Możliwe jest jednak stosowanie dodatkowych odpowiednich składników w obrębie granic wyznaczonych dla zawartości poliaramidu, przy czym zawartość poliaramidu korzystnie nie spada poniżej 10% obj. w stosunku do całej ilości PTFE lub mieszaniny złożonej z PTFE i innych fluoropochodnych tworzyw sztucznych jak również poliaramidu i dalszych składników. Te dalsze składniki mogą przykładowo być tworzywami termoutwardzalnymi lub wysokotemperaturowymi tworzywami termoplastycznymi, np. poliimidami lub poliamidoimidami, innymi środkami smarowymi w postaci stałej, np. azotkiem boru lub siarczkiem molibdenu, pigmentami, np. koksem lub tlenkiem żelaza, materiałami włóknistymi, np. grafitem lub włóknami aramidowymi, albo materiałami twardymi, takimi jak np. węglik boru lub azotek krzemu.

Jak było już wspomniane, korzystnym zastosowaniem materiału powłokowego zawierającego materiał osnowy z tworzywa sztucznego nie zawierającego PTFE, w którą wprowadzony jest PTFE lub PTFE w połączeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, jest element ślizgowy z tworzyw sztucznych w postaci stałej.

Wspomniany też wyżej zespolony materiał wielowarstwowy może być materiałem trzywarstwowym posiadającym powłokę według wynalazku z materiałem osnowy z PTFE. Jest on przykładowo skonstruowany z warstwy brązu o grubości 0,05-0,5 mm spieczonej na metalu podłoża, takim jak np. stal albo stop miedzi lub aluminium, w taki sposób, że ma objętość porów 20-40%, a w skład brązu wchodzi 5-15% cyny i ewentualnie do 15% ołowiu. W tak przygotowane porowate podłoże zostaje wwalcowana mieszanina tworzyw sztucznych w taki sposób, że pory są całkowicie wypełnione i uzyskuje się powłokę o grubości 0-50 mm zależnie od przeznaczenia. Materiał ten poddaje się następnie obróbce cieplnej, podczas której otrzymany PTFE zostaje spieczony, aby wytworzyć gotowy kompozyt i uzyskać potrzebne wymiary końcowe w ostatnim etapie walcowania.

PL 195 487 B1

Według innego przykładu realizacji warstwa podłoża może być utworzona z tkaniny drucianej lub siatki, która jest przykryta materiałem powłokowym. Szczeliny w tej tkaninie lub siatce są wypełnione przynajmniej częściowo materiałem powłokowym.

Według jeszcze innego przykładu realizacji materiał powłokowy zawierający materiał osnowy z tworzywa sztucznego nie zawierającego PTFE, w którą wprowadzony jest PTFE lub PTFE w połączeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, może również być nakładany bezpośrednio na warstwę podłoża.

Wynalazek jest dokładniej opisany na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres obciążenia granicznego dla porównania przykładów 2 i 7 z materiałem odniesienia, a fig. 2 przedstawia wykres głębokości ścierania dotyczący przykładów 13 i 14.

Można wytworzyć mieszaninę tworzyw sztucznych wykorzystując zawiesinę PTFE, do której są domieszane wypełniacze w taki sposób, że są one równomiernie rozmieszczone w późniejszym produkcie koagulacji. Wytwarzana jest pastowała kompozycja, która ma właściwości wymagane dla późniejszego procesu powlekania.

Wytwarzanie mieszanin tworzyw sztucznych zawierających materiał osnowy z PTFE:

l wody, 25 g siarczanu sodowo-laurylowego, odpowiednie dla tej kompozycji ilości sproszkowanego PPTA i innych składników oraz 34 kg 35% zawiesiny PTFE miesza się energicznie przez 20 minut. Następnie dodaje się 1 kg 20% azotanu glinu. Po koagulacji z mieszaniną tą miesza się 1 l toluenu i odprowadza się oddzielającą się ciecz.

W powyższy sposób można wytwarzać wszystkie wymienione wyżej przykłady z grupy zawierającej systemy trzywarstwowe z powłoką zawierającą osnowę z PTFE. Poniżej zostaną zatem podane tylko składy mieszanin tworzyw sztucznych.

Materiały powłokowe w kompozycjach według wynalazku są znacznie lepsze od standardowych materiałów na bazie PTFE/MoS2 lub PTFE/Pb zarówno z punktu widzenia współczynnika tarcia jak i z punktu widzenia odporności na ścieranie.

Zmieniano kompozycje PTFE i PPTA i wytwarzano próbki opisanych powyżej materiałów trzywarstwowych, które zawierały 1,25 mm stali, 0,23 mm brązu i 0,02 mm powłoki z tworzyw sztucznych. Za pomocą miernika tarcia tarczowo-szpilkowego i próbek testowych 0,78 cm² mierzono prędkości ścierania tych próbek przy prędkości obwodowej 0,52 m/s i pod obciążeniem 17,5 MPa i porównano je z materiałem standardowym. Materiałem standardowym był zespolony materiał wielowarstwowy posiadający powłokę z tworzyw sztucznych zawierającą 80% obj. PTFE i 20% obj. Pb.

Aby jasno przedstawić poprawę parametrów uzyskaną dzięki zastosowaniu wynalazku, badano kompozycje materiałowe wymienione w tabeli 1 wraz ze współczynnikami tarcia i prędkościami ścierania uzyskanymi z testu przeprowadzonego na tarczowo-szpilkowym mierniku tarcia. Na fig. 2 porównano graficznie wyniki otrzymane z PPTA i bez PPTA. Wyniki te świadczą o tym, że materiały zawierające PPTA są lepsze w każdym wypadku.

Wyniki otrzymane dla przykładowych kompozycji 7-11 i porównane w tablicy 2 wykazują, że materiały powłokowe według wynalazku mogą być również łączone z dalszymi składnikami bez utraty pozytywnych właściwości. Rzeczywiście dodanie takich materiałów umożliwia osiągnięcie dalszej poprawy.

Badano ponadto skuteczność poli-(p-benzamidu). Wynik odpowiedniego testu na tarczowoszpilkowym mierniku tarcia przedstawiono w tablicy 3. Widać wyraźnie, że materiały, które mają strukturę podobną do PPTA, nadają się również do realizacji wynalazku.

Z przykładowych kompozycji nr 2, 7 i 14 wykonano panewki o średnicy 22 mm i badano ich zdolność przenoszenia granicznego obciążenia w teście obrotowym. Obciążenie graniczne zdefiniowano jako największe obciążenie, przy którym odległość 13,5 km mogła być przebyta z prędkością 0,075 m/s. Za kryterium niepowodzenia uważano gwałtowne zwiększenie temperatury.

Przy stosowaniu różnych ocen wyniki z przykładów 2 i 7 odpowiadają wartościom pv 4 lub 4,5 MPa m/s i są porównane z materiałem odniesienia na fig. 1.

W tych samych warunkach przeprowadzania testu na fig. 2 porównano przykład 14 i odmianę posiadającą osnowę termoplastyczną o porównywalnym składzie bez proszku poliaramidowego (przykład 13). Ścieranie oceniono po 50 godzinach pod obciążeniem 60 MPa. Również tu widać pozytywny wpływ dodatku proszku poliaramidowego według wynalazku.

Zamiast wprowadzenia w porowatą spieczoną osnowę nałożoną na metalowe podłoże kompozycje według wynalazku mogą być również wprowadzone w metalową tkaninę lub siatkę, przez co uzyskuje się cienkościenny materiał foliowy.

PL 195 487 B1

Oprócz zastosowania w systemach bezsmarowych możliwe jest również użycie w systemach hydraulicznych, np. w tulejach prowadzących tłoczysko w amortyzatorach wstrząsów. Przy takim zastosowaniu zanotowano współczynniki ścierania, które były lepsze niż dla materiału standardowego z powłoką PTFE/Pb. Przedstawiono to w tabeli 4 wraz ze współczynnikami tarcia. Podstawą dla tej tablicy jest program 30-godzinnego testu oparty na funkcji liniowo narastającej ze skokiem 80 mm i częstotliwością 0,5 Hz. Współczynniki tarcia określano stosując tłoczyska amortyzatorów pod obciążeniem 1000 Nz prędkością działania 20 mm/s i ze smarowaniem kroplowym.

Inny możliwy korzystny przykład realizacji wynalazku polega na wprowadzeniu mieszanin PTFE według wynalazku w termoplastyczną osnowę, a następnie obrabianie tej osnowy w dowolny żądany sposób w celu wytworzenia elementu ślizgowego, np. przez nałożenie jej na metalowe podłoże z pośrednią warstwą brązu lub bez niej, albo wytwarzanie litych części z tworzywa sztucznego. Zawartość tworzywa termoplastycznego może być w zakresie 60-95% obj., korzystnie 70-90% obj.

Przykładowo kompozycję wypełnioną mieszaniną PTFE/PPTA według wynalazku mieszano w postaci proszku, rozrzucono na podłożu ze stali/brązu, stopiono i walcowano. Możliwe jest jednak również wytwarzanie mieszanin przez mieszanie materiałów roztopionych. Wpływ na właściwości mieszanki PPS dotyczące tarcia może być tego przykładem, ale jako osnowę można wykorzystywać wiele innych tworzyw termoplastycznych, takich jak PES, PA, PVDF, PSU, PEEK, PEI itd. lub tworzyw termoutwardzalnych.

Aby jasno przedstawić zalety wynalazku, tabela 5 zawiera współczynniki tarcia i ścieranie mieszanin PPS zawierających PTFE i PTFE/PPTA, które zostały określone w warunkach testu opisanych powyżej w odniesieniu do panewek łożyskowych. Dokładne składy i zmierzone wartości są podobnie przedstawione w tabeli 5.

Tabe la 1

Nr przykładu	Skład, % obj.	Ścieranie (mm)	Współczynnik tarcia
0 Odniesienie	PTFE 80, Pb 20	105	0,21
2	PTFE 70, PPTA 30	13	0,17
3	PTFE 75, PPTA 25	25	0,16
4	PTFE 80, PPTA 20	25	0,18
5	PTFE 85, PPTA 15	38	0,20

Tabe la 2

Nr przykładu	Skład, % obj.	Ścieranie (Mm)	Współczynnik tarcia
2 (dla porównania)	PTFE 70, PPTA 30	13	0,17
6	PTFE 70, PPTA 20, MoS2 10	12	0,16
7	PTFE 70, PPTA 20, MoS2 5, BN (azotek boru) 5	10	0,18
8	PTFE 70, PPTA 25, Fe.-O; 5	19	0,18
9	PPFE 70, PPTA 25, SiaN4 5	25	0,16
10	PTFE 70, PPTA 25, włókno C 5	50	0,21
11	PTFE 70, PPTA 25, PI 5	8	0,19

Tabe la 3

Nr przykładu	Skład, % obj.	Ścieranie (mm)	Współczynnik tarcia
2 (dla porównania)	PTFE 70, PPTA 30	13	0,17
12	PTFE 70, PBA 30	16	0,19

PL 195 487 B1

Tabe l a 4

Nr przykładu	Skład, % obj.	Ścieranie (mm)	Współczynnik tarcia
0 Odniesienie	PTFE 80, Pb 20	45	0,023
2	PTFE 70, PPTA 30	15	0,028
7	PTFE 70, PPTA 20, MoS₂ 5, BN 5	12	0,021

Tabe l a 5

Nr przykładu	Skład, % obj.	Ścieranie (mm)	Współczynnik tarcia
13	PPS 80, PTFE 20	17	0,20
14	PPS 80, PTFE 15, PPTA 5	10	0,17
15	PPS 80, PTFE 15, PBA 5	12	0,17
16	PA 11 80, PTFE 20	17	0,16
17	PA11 80, PTFE 15, PPTA 5	7	0,16

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Materiał powłokowy, zwłaszcza na panewki łożyskowe, zawierający materiał osnowy z PTFE albo z PTFE w połączeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, przy czym temperatura topnienia tworzyw termoplastycznych jest większa niż 260°C, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden poliaramid w postaci sproszkowanej i ewentualnie dalsze składniki, przy czym zawartość poliaramidu wraz z tymi dalszymi składnikami w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej z dalszymi składnikami wynosi 10-50% objętościowo, zaś zawartość samego poliaramidu jest korzystnie nie mniejsza niż 10% objętościowo.
2. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość poliaramidu w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej wynosi 10-30% objętościowo.
3. Materiał według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że poliaramidem jest poliamid p-fenylenotereftalowy i/lub poli-(p-benzamid).
4. Materiał według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wielkość cząstek proszku poliaramidowego jest mniejsza niż 100 mm.
5. Materiał według zastrz. 4, znamienny tym, że wielkość cząstek proszku poliaramidowego jest mniejsza niż 50 mm.
6. Materiał według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi są PFA, FEP i/lub EPE, a ich zawartość jest co najwyżej równa zawartości PTFE.
7. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że dalsze składniki są jednym lub większą liczbą składników z grup zawierających materiały twarde, pigmenty, materiały włókniste, smary w postaci stałej, tworzywa termoutwardzalne lub wysokotemperaturowe tworzywa termoplastyczne.
8. Zastosowanie materiału powłokowego określonego zastrz. 1, jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwą podłoża jest podłoże metalowe, na które nałożona jest porowata spieczona warstwa, zaś materiał powłokowy przykrywa spieczoną warstwę i wypełnia pory w tej spieczonej warstwie przynajmniej częściowo.
9. Zastosowanie materiału powłokowego określonego zastrz. 1, jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwa podłoża złożona jest z metalowej tkaniny lub siatki, zaś materiał powłokowy przykrywa tę metalową tkaninę lub siatkę i przynajmniej częściowo wypełnia szczeliny w tej tkaninie lub siatce.
10. Materiał powłokowy, zwłaszcza na panewki łożyskowe, posiadający materiał osnowy z tworzyw sztucznych nie zawierających PTFE, w który to materiał powłokowy wprowadzony jest PTFE lub PTFE w połączeniu z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi, przy czym temperatu8

PL 195 487 B1 ra topnienia tworzyw termoplastycznych jest większa niż 260°C, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden poliaramid w postaci sproszkowanej i ewentualnie dalsze składniki, przy czym zawartość poliaramidu wraz z tymi dalszymi składnikami w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej z dalszymi składnikami wynosi 10-50% objętościowo, zaś zawartość samego poliaramidu jest korzystnie nie mniejsza niż 10% objętościowo, a ponadto zawartość materiału osnowy wynosi 60-95% objętościowo całego materiału powłokowego.
11. Materiał według zastrz. 10, znamienny tym, że materiałem osnowy jest PPS, PA, PVDF, PSU, PES, PEI, PEEK i/lub Pl.
12. Materiał według zastrz. 10, znamienny tym, że zawartość poliaramidu wraz z dalszymi składnikami w stosunku do całej mieszaniny złożonej z PTFE albo PTFE z innymi fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi oraz poliaramidu w postaci sproszkowanej z dalszymi składnikami wynosi 10-30% objętościowo.
13. Materiał według zastrz. 10 albo 12, znamienny tym, że poliaramidem jest poliamid p-fenylenotereftalowy i/lub poli-(p-benzamid).
14. Materiał według zastrz. 10 albo 12, znamienny tym, że wielkość cząstek proszku poliaramidowego jest mniejsza niż 100 mm.
15. Materiał według zastrz. 14, znamienny tym, że wielkość cząstek proszku poliaramidowego jest mniejsza niż 50 mm.
16. Materiał według zastrz. 10 albo 12, znamienny tym, że fluoropochodnymi tworzywami termoplastycznymi są PFA, FEP i/lub EPE, a ich zawartość jest co najwyżej równa zawartości PTFE.
17. Materiał według zastrz. 10, znamienny tym, że dalsze składniki są jednym lub większą liczbą składników z grup zawierających materiały twarde, pigmenty, materiały włókniste, smary w postaci stałej, tworzywa termoutwardzalne lub wysokotemperaturowe tworzywa termoplastyczne.
18. Zastosowanie materiału powłokowego określonego zastrz. 10, jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwą podłoża jest podłoże metalowe, na które nałożona jest ponadto porowata spieczona warstwa, zaś materiał powłokowy przykrywa spieczoną warstwę i wypełnia pory w tej spieczonej warstwie przynajmniej częściowo.
19. Zastosowanie materiału powłokowego określonego zastrz. 10, jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym warstwa podłoża złożona jest z metalowej tkaniny lub siatki, zaś materiał powłokowy przykrywa tę metalową tkaninę lub siatkę i przynajmniej częściowo wypełnia szczeliny w tej tkaninie lub siatce.
20. Zastosowanie, materiału powłokowego określonego zastrz. 10, jako powłoki zespolonego materiału wielowarstwowego zawierającego co najmniej warstwę podłoża i powłokę, przy czym materiał powłokowy jest nałożony bezpośrednio na warstwę podłoża.
21. Zastosowanie materiału powłokowego określonego zastrz. 10, jako elementu ślizgowego z tworzywa sztucznego w postaci stałej.