DE1544921C3

DE1544921C3 - Formmasse zur Herstellung von Gleitelementen

Info

Publication number: DE1544921C3
Application number: DE1544921A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Chem. Dr. 6230 Frankfurt Roeber; Ulrich Van Dipl.-Chem. Dr. 6233 Kelkheim Spankeren
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1965-10-09
Filing date: 1965-10-09
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE1544921A1; GB1123358A; DE1544921B2; FR1496337A; SE325416B

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Formmasse aus Mischungen von Polyacetalen und Kreide zur Herstellung von Gleitelementen, z. B. Lagerbuchsen, Lagerschalen und Gleitführungen, mit verbesserter Abriebfestigkeit.

Die bisher bekannten Lager aus Polyacetalen zeigen gute Gleiteigenschaften, genügen aber nicht immer den an sie gestellten Anforderungen in bezug auf Abriebverhalten und Lebensdauer. Es ist von anderen thermoplastischen Kunststoffen her bekannt, durch Zusatz von Molybdänsulfid die Gleiteigenschaften des Materials zu verbessern. Das Zumischen von Molybdänsulfid zu Polyacetalen führt aber zu einer Beeinträchtigung der Thermostabilität des Materials, die eine einwandfreie Verarbeitung zu Formkörpern sehr erschwert.

Die Erfindung betrifft nun den aus dem Patentanspruch ersichtlichen Gegenstand.

Die durch die erfindungsgemäße Verwendung erhältlichen Gleitelemente, z. B. Lagerschalen, Lagerbuchsen und Gleitführungen, besitzen gute Gleiteigenschaften und verbesserte Abriebfestigkeiten. Die guten Gleiteigenschaften des Polyacetals und die Thermostabilität werden durch den Kreidezusatz kaum beeinflußt.

Die erfindungsgemäß verwendete Formmasse besteht vorzugsweise aus 80 bis 99 Gewichtsteilen eines Polyacetals mit einem Schmelzindex i₂ bei 190⁰C von vorzugsweise 1 bis 10 g/10 Minuten und aus vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsteilen Kreide.

Unter Polyacetalen werden aabei an sich bekannte Homopolymerisate aus Formaldehyd oder Trioxan und vorzugsweise Copolymerisate aus Trioxan mit bis zu 15 Gewichtsprozent Formalen oder Ringäthern, z. B. Diäthylenglykolformal, Dioxolan, Butandiolformal, Äthylenoxyd, Oxacyclobutan oder Tetrahydrofuran, verstanden. Besonders geeignet sind Copolymerisate aus Trioxan und Äthylenoxyd.

Übliche Zusätze, z. B. Stabilisatoren, Farbstoffe, Pigmente und Verarbeitungshilfen, können den Formmassen zugesetzt werden.

Die Wirksamkeit der dem Polyacetal zugesetzten Kreide ist sowohl von der Teilchengröße als auch von der Herkunft (Lagerstätte) und der Aufarbeitung bzw. dem Herstellungsverfahren weitgehend unabhängig, wie aus nachstehender Tabelle zu ersehen ist.

Die Mischung von Polyacetal und Kreide kann nach allen üblichen Verfahren erfolgen. Vorzugsweise werden die beiden Pulver zunächst in einem Intensivmischer gemischt, diese Pulvermischung wird dann granuliert oder direkt verarbeitet. Die Gleitelemente können mit Hilfe des Spritzgußverfahrens direkt in der endgültigen Form hergestellt werden, oder es können gepreßte oder extrudierte Formkörper spanabhebend weiterverformt werden.

Die durch die erfindungsgemäße Verwendung erhältlichen Gleitelemente können in vielen Anwendungsfällen schmierungsfrei arbeiten. Sie eignen sich deshalb besonders zum Bau wartungsfreier Gleitlager. Als Gleitpartner eignen sich die üblichen Materialien, vorzugsweise Metall, z. B. Stahl und Bronzen.

Beispiele

Ein Copolymerisat aus Trioxan und 2 Gewichtsprozent Äthylenoxyd mit einem Schmelzindex i₂ (190⁰C) von 9,0 g/10 Minuten, stabilisiert mit 0,5 Gewichtsprozent 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert.-butyl-phenol) und 0,1 Gewichtsprozent Dicyandiamid, wurde mit den in der Tabelle angegebenen Mengen verschiedener Kreidesorten in einem schnellaufenden Mischer bei Raumtemperatur vermischt. Die Kreide war zum Teil vom Hersteller durch Behandlung mit Stearinsäure mit Calciumstearat umhüllt. Die erhaltenen Pulvermischungen wurden mit Hilfe eines Extruders granuliert. Anschließend wurde ein Vollprofil extrudiert, und

J₀ daraus wurden spanabhebend die Prüfkörper hergestellt.

Zur Bestimmung des Abriebverhaltens wurden die Proben mit einer Last von 150 g gegen eine mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ν = 2 m/Sekunde umlaufende Stahlwelle (d = 65 mm), deren Oberfläche vor jedem Versuch mit einem Schmirgelpapier der Körnung 400 abgeschmirgelt wurde, gedrückt. Die Versuchsdauer betrug jeweils 24 Stunden. Die Gleitflächen wurden nicht geschmiert (Trockengleitverschleiß).

Das Abriebverhalten wird durch das volumetrische Verschleißbetragsverhältnis (nach DIN 50 321) gekennzeichnet. Das volumetrische Verschleißbetragsverhältnis W zeigt an, wie sich der Verschleißbetrag des zu prüfenden Werkstoffes zum Verschleißbetrag des als Vergleichswerkstoff eingesetzten Kunststoffes in einem bestimmten Verschleißfall verhält. Als Vergleichswerkstoff wurde das gleiche, ungefüllte Acetalcopolymerisat verwendet.

Die Haftreibung, gemessen bei einer Flächenpressung ρ = lOkp/cm² auf einer polierten, technisch reinen Stahlplatte, und die Gleitreibung, gemessen bei einer Gleitgeschwindigkeit ν - 6,6 m/Sekunde gegen eine polierte Stahlwelle bei einer Flächenpressung ρ = 0 bis 25 kp/cm², waren bei den mit Kreide gefüllten Polyacetal-Proben innerhalb der Fehlergrenze gleich denen des ungefüllten Polyacetals.

Zur Prüfung auf Thermostabilität wird die granulierte Mischung bei 230⁰C unter einem Sauerstoffstrom gehalten und der Gewichtsverlust nach 30 Minuten

eo bestimmt. Dieser Gewichtsverlust in Prozent ist in der Tabelle ebenfalls angegeben. Der Gewichtsverlust der Mischungen liegt etwa im gleichen Bereich wie der des ungefüllten Materials. Mischungen mit nur 0,5 bzw. 2% Molybdändisulfid haben dagegen Gewichtsverluste von

_b5 5,3 bzw. 14,6% in 30 Minuten bei 230°C im Sauerstoffstrom. Die Thermostabilität des Polyacetals wird also bereits durch geringe Molybdändisulfid-Zusätze merklich verschlechtert.

Beispiel Kreide-Typ Gewichtsanteil an Verschleiß- Gewichtsverlust

der Gesamtmischung betragsverhähnis bei 23O⁰C

W in O₂ %/

30 Min.

1 amorphe Champagne-Kreide, Teilchengröße 10% 0,07 2,8 vorwiegend 1 bis 3 μ, keine Teilchen über 8 μ

und unter 0,5 μ, mit Calciumstearat umhüllt

2 wie Beispiel 1 20% 0,06 3,5

3 wie Beispiel 1 30% 0,40 3,9

4 kristalliner Calcit, Teilchengröße vorwiegend 20% 0,04 2,9 5 μ, mit Calciumstearat umhüllt

5 natürliches, trocken vermahlenes und 20% 0,02 3,1 selektioniertes Calciumcarbonat, hergestellt

aus sehr reinem Calcit rhomboedrischer Struktur, mit Calciumstearat umhüllt

6 Schlämmkreide, nicht mit Calciumstearat 20% umhüllt ,

7 kristalliner Calcit, Teilchengröße vorwiegend 2% 5 μ, nicht mit Calciumstearat umhüllt

8 wie Beispiel 7 5%

9 wie Beispiel 7 8% 10*) -

*) Vergleichsversuch mit ungefülltem Acetalcopolymerisat.

0,02	2,6
0,11	2,0
0,07	2,2
0,06	, 2,1
1,00	2,5

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer Formmasse aus 70 bis 99,5 Gewichtsteilen eines Polyacetals mit einem Schmelzindex i₂ bei 190⁰C von 0,5 bis 20 g/10 Minuten und 0,5 bis 30 Gewichtsteilen Kreide zur Herstellung von Gleitelementen.