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PATENTANSPRÜCHE
1. Stoffmischung für Antifriktionsmaterialien auf der Grundlage von-synthetischem Harz und Polytetrafluoräthylen, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Bestandteile enthält: 36 bis 48 Gew.-Teile Epoxybindemittel 42 bis 44 Gew.-Teile Glasgewebe oder Glasfasern
8 bis 22 Gew.-Teile Polytetrafluoräthylen mit einem
Kristallisationsgrad von 0,60 und einer Teilehengrösse von 0,3 bis
1,5 mm3.
2. Stoffmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Epoxybindemittel wie folgt zusammensetzt:
Epoxyharz mit einem Molekulargewicht von 360 bis 470 und einer Epoxygruppenzahl von 20 Gew.-%, sowie auf 100 Gew.-Teile des Harzes 20 Gew.-Teile Dibutylphthalat als Weichmacher und 10 bis 12 Gew.-Teile eines Polyäthylenpolyamins als Härter.
3. Verwendung der Stoffmischung nach Anspruch 1 zur Herstellung von ausgehärteten Antifriktionsmaterialien, die bei einem spezifischen Druck bis. zu 400 kp/cm2 bei einer Gleitgeschwindigkeit bis zu 0,1 m/s in einem Wasser- bzw.
Ölmedium ihre Festigkeitswerte nicht verlieren, welche in Form von Formkörpern vorliegen oder eine Beschichtung auf Gleitlagerteilen bilden, durch Härtung der Stoffmischung gemäss Anspruch 1.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung mit Härtungsmittel durchgeführt wird.
5. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung ohne Härtungsmittel durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stoffmischung für Antifriktionsmaterialien auf der Grundlage von synthetischem Harz und Polytetrafluoräthylen.
Man kennt eine grosse Anzahl von Antifriktionsmaterialien, und zwar auf metallischer als auch auf nichtmetallischer Grundlage.
Zu den am meisten verbreiteten Materialien für Reibungsbaugruppen, beispielsweise in Hydroturbinen, gehören Bronze und Kunstholzschichtstoffe.
Mit der Zunahme der spezifischen Beanspruchungen bei den Reibungsbaugruppen von Hydroturbinen entsprechen die genannten Materialien nicht den Anforderungen an einen zuverlässigen Betrieb, und sie können auch überhaupt nicht ohne Schmiermittel betrieben werden.
Bekannt ist ebenfalls eine Reihe von Polymermaterialien auf Basis von Polyamid-, Phenolformaldehyd- und anderen Kunstharzen.
Sie fanden jedoch für Baugruppen von Hydroturbinen keine breite Verwendung, da sie die Gesamtheit der erforderlichen Eigenschaften nicht aufweisen; sie sind nicht geeignet, in den Baugruppen mit spezifischen Drücken von 250 bis 400 kp/ cm2 betrieben zu werden; sie besitzen keine Wasser- und Ölbeständigkeit, keinen niedrigen Reibungskoeffizienten beim Betrieb ohne Schmierung in Wasser bzw. in Mineralöl sowie keine Tropenbeständigkeit.
So besitzen die Materialien auf Basis von Polyamiden und Phenolharzen keine ausreichende Wasserbeständigkeit; die Materialien auf Basis von Polytetrafluoräthylen besitzen keine ausreichende Druckfestigkeit (Belastungsfähigkeit).
Es ist bekannt, dass Materialien auf Basis von glasfaserverstärkten Epoxydharzen hohe Festigkeitswerte und eine grosse Wasserbeständigkeit aufweisen; diese Materialien besitzen jedoch keine zufriedenstellenden Gleiteigenschaften.
In diesem Zusammenhang wurde das Ziel gestellt, ein solches polymeres Material zu finden, welches zu gleicher Zeit eine gute Wasserbeständigkeit, hohe Festigkeitswerte sowie Gleiteigenschaften beim Betrieb, insbesondere in Reibungsbaugruppen bei einem spezifischen Druck bis zu 400 kp/cm2 bei einer Gleitgeschwindigkeit bis 0,1 mis im Wasser- bzw.
Ölmedium besitzt.
Das genannte Ziel wurde durch Entwicklung einer Stoffmischung für Antifriktionsmaterial erreicht, welche erfindungsgemäss die folgenden Bestandteile enthält: 36 bis 48 Gew.-Teile Epoxybindemittel 42 bis 44 Gew.-Teile Glasgewebe oder Glasfasern
8 bis 22 Gew. -Teile Polytetrafinoräthylen mit einem
Kristallisationsgrad von 0,60 und einer Teilchengrösse von 0,3 bis 1,5 mm3.
Als Epoxydbindemittel wird bevorzugt Epoxydharz mit einem Molekulargewicht von 360 bis 470 und einer Anzahl von Epoxydgruppen von 20 Gew.-% unter Zugabe von 20 Gewichtsteilen Dibutylphthalat als Plastifizierungsmittel und gegebenenfalls 10 bis 12 Gewichtsteilen eines Polyäthylenpolyamins als Härtungsmittel pro 100 Gewichtsteile Harz verwendet.
Das Polytetrafluoräthylen befindet sich in der Stoffmischung in Form von Teilchen mit einer Korngrösse von 0,3 bis 1,5 mml,5 mm3.
Die Körnung der Teilchen wird in dem genannten Bereich in Abhängigkeit von den Abmessungen der Arbeitsoberfläche der Reibungselemente gewählt.
Die Stoffmischung wird zweckmässig durch mechanisches Vermischen der genannten Komponenten in den genannten Proportionen zubereitet.
Die erfindungsgemässe Stoffmischung eignet sich zur Herstellung von gehärteten Antifriktionsmaterialien, die in Form von Formkörpern erhalten werden, man kann aber auch aus ihnen eine Schicht auf Gleitlagerteilen herstellen. Die Härtung kann mit oder ohne einem Härtungsmittel durchgeführt werden. Das gehärtete Material behält bei einem spezifischen Druck bis zu 400 kp/cm2 und bei einer Gleitgeschwindigkeit bis zu 0,1 mis in einem Wasser- bzw. Olmedium seine Festigkeitswerte bei. Die gehärteten Materialien eignen sich insbesondere als Gleitlagerteil bei einem spezifischen Druck von 250 bis 100 kp/cmz und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,004 bis 0,1 m/s.
Dementsprechend bildet das Antifriktionsmaterial einen gehärteten glasfaserverstärkten Epoxydkunststoff mit eingesprengten Polytetrafluoräthylenteilchen.
Das vorgeschlagene Material ist für den Betrieb von Gleitlagerteilen ohne Schmierung sowie bei Schmierung mit Wasser und Turbinenöl geeignet.
Die Härtung der Stoffmischung obengenannter Zusammensetzung kann wie üblich bei Raumtemperatur bzw. bei einer Erwärmung auf 100 bis 1500C durchgeführt werden.
Die Zubereitung der Stoffmischung und ihre Härtung können praktisch mit der Fertigung von Erzeugnissen verbunden werden.
Zur Erfindung gehören Erzeugnisse, die aus diesem Material hergestellt sind, bzw. Erzeugnisse, auf deren Reibungsfläche das genannte Antifriktionsmaterial aufgetragen ist.
Zu solchen Erzeugnissen können Gleitlager, Einlagen, Leitvorrichtungsauflagen, Büchsen und Auflagerringe gehören.
Das genannte Antifriktionsmaterial wurde auf einem Laborprüfstand, der die Arbeit echter Gleitlagerteile in Form von Büchsen bei einem spezifischen Druck von 250 bis 400 kp/ cm2 und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,005 mis ohne
Schmiermittel sowie unter Bedingungen der Schmierung mit Wasser oder mit Mineralöl imitiert, geprüft.
Der Reibungskoeffizient stieg während 50 Stunden des Betriebes des Prüfstandes nicht über den Wert von 0.06 an, während bei der Prüfung von Bronze unter Zugabe eines dickflüssigen Schmiermittels in der gleichen Zeit bei den anderen analogen Bedingungen der Beginn der Zerstörung der Arbeitsoberfläche zu beobachten war.
Die Versuchsmuster eines Gleitlagers aus diesem Material wurden unter den Betriebsbedingungen während einer längeren Zeit geprüft und zeigten hohe Gleiteigenschaften bei praktisch vollständigem Fehlen von Verschleiss.
In Abhängigkeit von den Abmessungen und der Form der
Erzeugnisse sind zwei technologische Hauptfertigungsverfah ren vorgesehen:
1. Pressen von Glasgewebe bzw. Glasfasern, die mit dem genannten Epoxydbindemittel getränkt sind, das die Teilchen des obenerwähnten Polytetrafluoräthylens enthält.
2. Durchtränken von Glasgewebestreifen mit Epoxydbinde mittel, das die genannten Polytetrafluoräthylenteilchen enthält und nachfolgendes Aufkleben des Materials auf die jeweilige
Reibungsoberfläche.
Zu einem besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden Beispiele angeführt.
Beispiel 1
Man nimmt 40 Gewichtsteile Epoxydbindemittel, 42
Gewichtsteile Glasgewebe und 18 Gewichtsteile Polytetra fluoräthylen mit einer Teilchenkorngrösse von 1 mm3.
Die Komponenten werden innig vermischt, in eine entspre chende Pressform gebracht, bei einem spezifischen Druck von
500 kp/cm2 gepresst und in dieser Pressform 24 Stunden lang bei Raumtemperatur gehalten.
Zur Beschleunigung der Härtung kann die Pressform mit dem in ihr befindlichen Material auf 100 bis 150ob erwärmt werden.
Auf diese Weise wurden Büchsen mit einem Durchmesser bis 200 mm für Lager der Leitvorrichtung von Hydroturbinen sowie Auflagerringe für Lager hergestellt.
Beispiel 2
Man nimmt 48 Gewichtsteile Epoxydbindemittel, 40 Gewichtsteile Glasgewebe in Form von Streifen und 12 Gewichtsteile Polytetrafluoräthylen mit einer Teilchenkorngrösse von 0,5 mm3.
Die Glasgewebestreifen werden mit einem Epoxydbindemittel getränkt, das Polytetrafluoräthylenteilchen enthält, wonach man es auf die vorbereitete Reibungsoberfläche des jeweiligen Erzeugnisses fortlaufend aufträgt.
Die Härtung der Stoffmischung wird 24 Stunden lang bei Raumtemperatur vorgenommen. Bei der Härtung der Schicht klebt das Material an die Reibungsfläche des Erzeugnisses an.
Auf diese Weise wurde eine 3 mm dicke Antifriktionsmaterialschicht auf die Reibungsfläche von Hydroturbinenlager mit einem Durchmesser bis 400 mm aufgetragen.
Die Materialdichte gemäss Beispiel 1 betrug etwa 1,6 g/ cm3, die Druckfestigkeit etwa 1200 kp/cm2, und gemäss Beispiel 2 entsprechend ca. 1,4 g/cm3 bzw. ca. 1000 kp/cm2.
Wie aus den Beispielen zu ersehen ist, können die Herstellung der Stoffmischungen für Antifriktionsmaterialien, ihre Härtung sowie die Fertigung von Erzeugnissen daraus in einem technologischen Prozess durchgeführt werden.
Das gemäss Beispiel 1 und 2 gewonnene Material wurde in Gleitlagern bei einem spezifischen Druck von 250 bis 400 kp/ cm2 und einer Geschwindigkeit von 0,004m/s geprüft. Der Reibungskoeffizient ohne Schmiermittel überschritt den Wert von 0,06 nicht.
Die Gleitlager mit dem auf die Reibungsoberfläche aufgetragenen Antifriktionsmaterial können in Leitvorrichtungen von Hydroturbinen grosser Leistung, bzw bis zu 700 MW, eingesetzt werden.
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PATENT CLAIMS
1. Mixture of substances for anti-friction materials based on synthetic resin and polytetrafluoroethylene, characterized in that it contains the following components: 36 to 48 parts by weight of epoxy binder 42 to 44 parts by weight of glass fabric or glass fibers
8 to 22 parts by weight of polytetrafluoroethylene with a
Degree of crystallization of 0.60 and a particle size of 0.3 to
1.5mm3.
2. Mixture of substances according to claim 1, characterized in that the epoxy binder is composed as follows:
Epoxy resin having a molecular weight of 360 to 470 and an epoxy group number of 20% by weight, and, per 100 parts by weight of the resin, 20 parts by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer and 10 to 12 parts by weight of a polyethylene polyamine as a hardener.
3. Use of the mixture of substances according to claim 1 for the production of cured anti-friction materials, which at a specific pressure up to. to 400 kp / cm2 at a sliding speed of up to 0.1 m / s in a water resp.
Oil medium does not lose its strength values, which are in the form of shaped bodies or form a coating on sliding bearing parts, by hardening the mixture of substances according to claim 1.
4. Use according to claim 3, characterized in that the curing is carried out with a curing agent.
5. Use according to claim 3, characterized in that the hardening is carried out without hardening agents.
The present invention relates to a composition for anti-friction materials based on synthetic resin and polytetrafluoroethylene.
A large number of anti-friction materials are known, both on a metallic and a non-metallic basis.
The most widely used materials for friction assemblies, for example in hydraulic turbines, include bronze and synthetic wood laminates.
With the increase in the specific stresses on the friction assemblies of hydraulic turbines, the materials mentioned do not meet the requirements for reliable operation, and they cannot be operated at all without lubricants.
A number of polymer materials based on polyamide, phenol-formaldehyde and other synthetic resins are also known.
However, they have not found widespread use for assemblies of hydraulic turbines, since they do not have all the required properties; they are not suitable to be operated in the assemblies with specific pressures of 250 to 400 kp / cm2; they have no water and oil resistance, no low coefficient of friction when operated without lubrication in water or in mineral oil and no tropicality.
The materials based on polyamides and phenolic resins do not have sufficient water resistance; the materials based on polytetrafluoroethylene do not have sufficient compressive strength (load capacity).
It is known that materials based on glass fiber reinforced epoxy resins have high strength values and great water resistance; however, these materials do not have satisfactory sliding properties.
In this context, the aim was to find such a polymeric material which at the same time had good water resistance, high strength values and sliding properties during operation, particularly in friction assemblies at a specific pressure of up to 400 kp / cm2 at a sliding speed of up to 0.1 mis in the water resp.
Owns oil medium.
The stated aim was achieved by developing a substance mixture for anti-friction material which, according to the invention, contains the following components: 36 to 48 parts by weight of epoxy binder 42 to 44 parts by weight of glass fabric or glass fibers
8 to 22 parts by weight. Polytetrafinoräthylen with a
Degree of crystallization of 0.60 and a particle size of 0.3 to 1.5 mm3.
The epoxy binder used is preferably epoxy resin with a molecular weight of 360 to 470 and a number of epoxy groups of 20% by weight with the addition of 20 parts by weight of dibutyl phthalate as plasticizer and optionally 10 to 12 parts by weight of a polyethylene polyamine as hardening agent per 100 parts by weight of resin.
The polytetrafluoroethylene is in the mixture in the form of particles with a grain size of 0.3 to 1.5 mml, 5 mm3.
The grain size of the particles is selected in the range mentioned depending on the dimensions of the working surface of the friction elements.
The mixture of substances is expediently prepared by mechanically mixing the stated components in the stated proportions.
The mixture of substances according to the invention is suitable for the production of hardened anti-friction materials which are obtained in the form of moldings, but they can also be used to produce a layer on plain bearing parts. The curing can be carried out with or without a curing agent. The hardened material retains its strength values at a specific pressure of up to 400 kp / cm2 and at a sliding speed of up to 0.1 mis in a water or oil medium. The hardened materials are particularly suitable as a sliding bearing part at a specific pressure of 250 to 100 kp / cmz and a sliding speed of 0.004 to 0.1 m / s.
Accordingly, the anti-friction material forms a hardened glass fiber reinforced epoxy plastic with polytetrafluoroethylene particles embedded in it.
The proposed material is suitable for the operation of plain bearing parts without lubrication and when lubricated with water and turbine oil.
The curing of the substance mixture of the above-mentioned composition can be carried out as usual at room temperature or when heated to 100 to 1500C.
The preparation of the substance mixture and its hardening can practically be combined with the manufacture of products.
The invention includes products made from this material, or products to the friction surface of which said anti-friction material is applied.
Such products can include plain bearings, liners, guide device supports, bushings and support rings.
The above-mentioned anti-friction material was tested on a laboratory test stand, which allows real sliding bearing parts in the form of bushes to work at a specific pressure of 250 to 400 kp / cm2 and a sliding speed of 0.005 mis without
Lubricants as well as imitated under conditions of lubrication with water or with mineral oil.
The coefficient of friction did not rise above the value of 0.06 during 50 hours of operation of the test stand, while when testing bronze with the addition of a viscous lubricant, the beginning of the destruction of the work surface could be observed at the same time under the other analogous conditions.
The test samples of a plain bearing made of this material were tested under the operating conditions over a long period of time and showed high sliding properties with practically complete absence of wear.
Depending on the dimensions and the shape of the
Two main technological manufacturing processes are envisaged for products:
1. Pressing of glass fabric or glass fibers that are impregnated with the epoxy binder mentioned, which contains the particles of the above-mentioned polytetrafluoroethylene.
2. Impregnation of glass fabric strips with epoxy binding medium, which contains the polytetrafluoroethylene particles mentioned and subsequent gluing of the material on the respective
Friction surface.
For a better understanding of the invention the following examples are given.
example 1
Take 40 parts by weight of epoxy binder, 42
Parts by weight of glass fabric and 18 parts by weight of polytetrafluoroethylene with a particle size of 1 mm3.
The components are intimately mixed, placed in a corresponding mold, at a specific pressure of
500 kp / cm2 and kept in this mold for 24 hours at room temperature.
To accelerate the hardening, the mold with the material in it can be heated to 100 to 150ob.
In this way, bushes with a diameter of up to 200 mm for bearings in the guide device of hydraulic turbines and bearing rings for bearings were produced.
Example 2
48 parts by weight of epoxy binder, 40 parts by weight of glass fabric in the form of strips and 12 parts by weight of polytetrafluoroethylene with a particle size of 0.5 mm 3 are used.
The glass fabric strips are impregnated with an epoxy binder containing polytetrafluoroethylene particles, after which it is continuously applied to the prepared friction surface of the respective product.
The mixture of substances is cured for 24 hours at room temperature. When the layer hardens, the material sticks to the friction surface of the product.
In this way, a 3 mm thick anti-friction material layer was applied to the friction surface of hydraulic turbine bearings with a diameter of up to 400 mm.
The material density according to example 1 was about 1.6 g / cm3, the compressive strength about 1200 kp / cm2, and according to example 2 correspondingly about 1.4 g / cm3 or about 1000 kp / cm2.
As can be seen from the examples, the preparation of the substance mixtures for anti-friction materials, their hardening and the manufacture of products from them can be carried out in a technological process.
The material obtained according to Examples 1 and 2 was tested in plain bearings at a specific pressure of 250 to 400 kp / cm2 and a speed of 0.004 m / s. The coefficient of friction without lubricant did not exceed 0.06.
The slide bearings with the anti-friction material applied to the friction surface can be used in guide devices of hydraulic turbines of high power or up to 700 MW.