DE1964943A1 - Composite bearing material - Google Patents

Composite bearing material

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DE1964943A1 DE19691964943 DE1964943A DE1964943A1 DE 1964943 A1 DE1964943 A1 DE 1964943A1 DE 19691964943 DE19691964943 DE 19691964943 DE 1964943 A DE1964943 A DE 1964943A DE 1964943 A1 DE1964943 A1 DE 1964943A1
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
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Description

KARL SCHMIDT GMH Frankfurt (Main), 17.12.1969KARL SCHMIDT GMH Frankfurt (Main), December 17, 1969

7107 Neckarsulm DrQ/GKp7107 Neckarsulm DrQ / GKp

Christian-Schmidt-Str. 8/i2Christian-Schmidt-Str. 8 / i2

Prov. Wr. 6341 ESProv. Wr. 6341 ES

Verbundlag erw erkst of fVerbundlag acquired from f

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Verbundlagerwerkstoff "bestehend aus einer auf ein metallisches Stützmaterial aufgebrachten Kunststoff-Laufschicht auf Polyamidbasis sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung,The invention "relates to a composite bearing material "Consists of a polyamide-based plastic running layer applied to a metallic support material as well as a process for its production,

Alle bewegten Maschinenteile müssen geführt oder gelagert sein, um Kräfte übertragen zu können. Dabei werden ein kleiner Ileibungswi der stand und Verschleiß angestrebt, um ein optimales Laufverhalten zu erzielen. Für den Trockenlauf und bei Betriebsbedingungen mit Mangelschmierung haben sich Kunststoffe als besonders geeignet erwiesen, da diese eine gute Verträglichkeit mit dem metallischen Gegenwerkstoff aufweisen.All moving machine parts must be guided or stored to be able to transfer forces. This will be a small one Ileibungswi the stand and wear strived to achieve an optimal To achieve running behavior. For dry running and under operating conditions with insufficient lubrication, plastics have become proved to be particularly suitable, since these have good compatibility with the metallic counter-material.

Diese Üigenschaften haben beispielsweise den Polyamiden eine weit verbreitete Anwendung als Gleitlagerwerkstoffe in der Technik erschlossen. Die handelsüblichen Polyamide zeigen jedoch einen starken Abfall ihrer Festigkeit mit der Temperatur, so daß man mit ihnen höchstens Gleitflächentemperatüren um 50 bis 6O0O beherrschen kann. Infolge dieser vcrgleichsweisen geringen Temperaturbelastbarkeit ist der Eiiisutz von Polyamiden für Temperaturen oberhalb von 60 G nicht geeignet. Sobald diese Beanspruchung überschritten wird, verschlechtert aich das Laufverhalten des entsprochenden Ijagerwerkstoffs beträchtlich, da der Verformungsv/idorstand, stark abfüllt *These properties have opened up a widespread use of polyamides as plain bearing materials in technology, for example. The commercially available polyamides, however, show a sharp drop in their strength with temperature, so that sliding surface temperatures of at most 50 to 60 0 O can be controlled with them. As a result of this comparatively low temperature resistance, the use of polyamides for temperatures above 60 G is not suitable. As soon as this load is exceeded, the running behavior of the corresponding bearing material deteriorates considerably, since the deformation level fills up strongly *

Bekannt ist auch zur Erhöhung der Formhaltigkeit einesIt is also known to increase the dimensional stability of a

10 9827/170210 9827/1702

BAD ORSGlNAl-BAD ORSGlNAl-

Lagers Polyamide auf eine metallische Stützsciaale aufzubringen sowie zwischen der Polyamidschicht und der Stützschale eine poröse Schicht aus kugeligem oder auch spratzigem Bronzepulver aufzusintern und anschließend das poröse Bronzegitter in einem Walzprozeß vollständig mit Polyamid auszufüllen. Auf dieser ausgefüllten Bronzeschicht wird gleichzeitig eine 10 bis 30 pm dicke Laufschicht aus Polyamid aufgebracht (Franssen, H.ί VDI-Z. Vj[O (1968) Nr. 15, Seite 632/636),To apply bearing polyamides to a metallic support sciaale and between the polyamide layer and the support shell, a porous layer made of spherical or spattered material Sinter bronze powder and then the porous bronze grille to be completely filled with polyamide in a rolling process. On this filled bronze layer is at the same time a 10 to 30 pm thick overlay made of polyamide is applied (Franssen, H.ί VDI-Z. Vj [O (1968) No. 15, Page 632/636),

Abgesehen davon, daß die Herstellungskosten für einen derartig aufgebauten Gleitlagerwerkstoff nicht unbedeutend sind, besteht bei der zuletzt genannten Ausführungsform der wesentliche Nachteil darin, daß aufgrund der vergleichsweise geringen Laufschichtdicke über den Spitzen der Bronzeschicht eine spanende Bearbeitung der Laufschicht nur in engen Grenzen möglich ist.Apart from the fact that the manufacturing costs for a plain bearing material constructed in this way are not insignificant are, exists in the last-mentioned embodiment the main disadvantage is that due to the comparatively small running layer thickness over the tips of the bronze layer machining of the running layer only in narrow limits is possible.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des vorstehend aufgeführten Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere einen Metall-Kunststoff-Verbundlagerwerkstoff zu entwickeln, bei dem die Dicke der Kunststoff-Laufschicht mindestens 50 um beträgt und dessen Verformungswiderstand, bei Dauertemperaturen bis 6000C nur unwesentlich abnimmt , so daß ein optimales Laufverhalten bis zu der angegebenen Temperaturgrenze garantiert ist.The invention is now based on the object of eliminating the disadvantages of the prior art listed above and, in particular, of developing a metal-plastic composite bearing material in which the thickness of the plastic running layer is at least 50 μm and its resistance to deformation at continuous temperatures of up to 600 0 C decreases only insignificantly, so that optimal running behavior is guaranteed up to the specified temperature limit.

Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die Lauf schicht aus einem durch Polykondensation von Diestern ungesättigter aliphatischer Dicarbonsäuren mit aliphatischen und/oder aromatischen Diaminen in Gegenwart von N-Methylpyrrolidon gegebenenfalls unterZusatz vernetzend wirkender Stoffe erzeugten Polykondensat, das zumindestens 5 Gewa$ einpolymerisiertes N-Methylpyrrolidon enthält, besteht«This gave up is achieved according to the invention in such a way that the running layer of a unsaturated by polycondensation of diesters of aliphatic dicarboxylic acids with aliphatic and / or aromatic diamines in the presence of N-methylpyrrolidone, optionally with the addition of crosslinking agents polycondensate produced that at least 5 percent a $ copolymerized Contains N-methylpyrrolidone, consists "

- 3 109827/1702 - 3 109827/1702

Die Dicke der Kunststoff -Laufschicht beträgt zweckmäßigerweise "bis zu 200 jum, vorzugsweise "bis zu 120 p,m, insbesondere 50 bis 60 pm. Im Rahmen einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann zur weiteren--"Verbesserung des Lauf verhalt ens die aufgebrachte Kunststoff-Laufschicht Öl von 0,02 bis 0,2 YoI.c/b, vorzugsweise 0,1 YoI.f°t enthalten.The thickness of the plastic running layer is expediently "up to 200 μm, preferably" up to 120 μm, in particular 50 to 60 μm. In the context of a special embodiment of the invention, for further improvement of the running behavior, the applied plastic running layer can contain oil of 0.02 to 0.2 YoI. C / b, preferably 0.1 YoI. F ° t .

Zur Erzielung spezieller G-leiteigenschaften enthält die Kunststoff-Laufschicht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung einen oder mehrere gleiterleichternde Füllstoffe in Mengen von bis zu 50 Vol.$, vorzugsweise 10 bis 40 Vol.$, insbesondere 20 bis 30 Vol.$. Wobei als gleiterleichternde Füllstoffe vorzugsweise Blei, Weißmetall, Bronze, Aluminiumlegier ungen, Silber, Silberlegierungen, Zinklegierungen, Graphit-in einer Körnung von < 33' pm sowie Kunststoffe verwendet werden. Allerdings kann Je nach Art des Füllstoffs der Verformungswiderstand in der Wärme bei Temperaturen von 375 bis 4OQ0C zurückgehen.In order to achieve special sliding properties, the plastic overlay contains, according to a further feature of the invention, one or more slip-facilitating fillers in amounts of up to 50% by volume, preferably 10 to 40% by volume, in particular 20 to 30% by volume. Lead, white metal, bronze, aluminum alloys, silver, silver alloys, zinc alloys, graphite with a grain size of <33 μm and plastics are preferably used as slip-relieving fillers. However, the deformation resistance can go back Depending on the type of filler in the heat at temperatures from 375 to 4OQ 0 C.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundlagerwerkstoffs erfolgt in der Weise, daß das auf die gewünschte Viskosität eingestellte Präkondensat, gegebenenfalls nach Zumisehung eines oder mehrerer gleiterleiGhternder Füllstoffe, auf das metallische Stützmaterial aufgetragen und anschließend in einer ersten Stufe bei einer Temperatur um 15O0G 15 bis~ 60 Minuten sowie in einer zweiten Stufe bei einer Temperatur um 2Ö0°G 20 bis 60 Minuten lang eingebrannt wird«The process for producing the composite bearing material according to the invention is carried out in such a way that the precondensate adjusted to the desired viscosity, if necessary after adding one or more glide-free fillers, is applied to the metallic support material and then in a first stage at a temperature of 150 0 G 15 to ~ 60 minutes and in a second stage at a temperature of around 20 ° G for 20 to 60 minutes «

Zur Herstellung ausgesprochen dicker Laufschichten ist es angebracht, das Präkondensat in mehreren Schichten aufzutragen, wobei die unteren Schichten jeweils nicht bis zur völligen Aushärtung gebrannt werden und die vollständige Aushärtung des gesamten Aufbaus erst beim letzten Einbrenn-Forgang erfolgt. ■For the production of extremely thick running layers is It is appropriate to apply the precondensate in several layers, with the lower layers each not up be fired to fully harden and the complete hardening of the entire structure only with the last baking process he follows. ■

. .. - 4 109827/1702 . BAD. .. - 4 109827/1702. BA D

-A--A-

Zur weiteren Verbesserung des LaufVerhaltens kann die auf das metallische Stützmaterial aufgebrachte Kunststoff-Lauf-' schicht einer Vakuumbehandlung in Öl unterzogen werden, wobei der Kunststoff geringe Ölmengen aufnimmt.To further improve running behavior, the the metallic support material applied plastic barrel ' Layer are subjected to a vacuum treatment in oil, whereby the plastic absorbs small amounts of oil.

Obwohl die aufgebrachte Kunststoff-Laufschicht gut auf der glatten Oberfläche des metallischen Stützmaterials > haftet, .empfiehlt es sich, für extreme Belastungsfälle das Stützmaterial vor Aufbringen der Laufschicht aufzurauhen, waffelartig zu prägen oder mit einer porösen Sinterbronzeschicht zu versehen. s Although the applied plastic overlay adheres well to the smooth surface of the metallic support material, it is advisable for extreme loads to roughen the support material before applying the overlay, emboss it like a waffle or provide it with a porous sintered bronze layer. s

Die auf das metallische Stützmaterial aufgebrachte Kunststoff-Laufschicht ist mechanisch sehr widerstandsfähig, besitzt trotzdem eine hervorragende Zähigkeit und ausgezeichnete Beständigkeit gegen die verschiedensten Agensien. Auch bei hohen Beanspruchungstemperatüren von bis zu 6OQDC behält die Laufschicht weitgehend ihre guten Laufeigenschaften bei. Ein.weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Laufschicht eine spanende Bearbeitung ermöglicht, so daß das gewünschte Fertigmaß durch Drehen oder Fräsen erzeugt werden kann*.The plastic running layer applied to the metallic support material is mechanically very resistant, but still has excellent toughness and excellent resistance to a wide variety of agents. Even at high stress temperatures of up to 60Q D C, the running layer largely retains its good running properties. A further advantage results from the fact that the running layer enables machining so that the desired finished dimension can be produced by turning or milling *.

- 5 Patentansprüche - 5 claims

109827/1702 ÖAD QmGiNAL 109827/1702 ÖAD QmGiNAL

Claims (9)

PATEITANSPRÜCHE ,PARTY CLAIMS, 1) Verbundlagerwerkatoff bestehend aus einer auf ein metallisches Stützmaterial aufgebrachten Kunststoff-Lauf schicht auf Polyamidbasis, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht aus einem durch Polykondensation .von Diestern ungesättigter aliphatischer Dicarbonsäuren mit aliphatischen und/oder aromatischen Diaminen in Gegenwart von H-Methylpyrrolidon gegebenenfalls unter Zusatz vernetzend wirkender Stoffe erzeugten Polykondensat, das zumindest 5 Gew. a/o einpolymerisiertes H-Methylpyrrolidon enthält, besteht,1) Composite bearing material consisting of a plastic overlay based on polyamide applied to a metallic support material, characterized in that the overlay consists of a poly-condensation .von diesters of unsaturated aliphatic dicarboxylic acids with aliphatic and / or aromatic diamines in the presence of H-methylpyrrolidone, optionally with the addition of crosslinking substances produced polycondensate which contains at least 5 wt. a / o copolymerized H-methylpyrrolidone, is, 2) Verbundlagerwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kunststoff-Laufschicht bis zu 200 μΐη, vorzugsweise bis zu 120 pm, insbesondere 50 bis 60 pm beträgt.2) composite bearing material according to claim 1, characterized in that the thickness of the plastic overlay is up to 200 μm, preferably up to 120 μm, in particular 50 to 60 μm. 3) Verbundlagerwerkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht 0,02 bis 0,2 VoI.^, vorzugsweise 0,1 "Vol.# Öl enthält.3) composite bearing material according to claims 1 and 2, characterized in that the overlay contains 0.02 to 0.2 vol. ^, Preferably 0.1 "vol. # Oil. 4) Verbundlagerwerkirtoff nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht einen oder mehrere gleiterleichternde Füllstoffe in Mengen bis zu 50 Vol.^, vorzugsweise TO bis 40 VoI,?f, insbesondere 20 bis 30 VoI,<fo enthält.4) composite bearing material according to claims 1 to 3 » characterized in that the overlay contains one or more slip-facilitating fillers in amounts of up to 50 vol. ^, Preferably to 40 vol.,? F, in particular 20 to 30 vol, <fo . 5) Verbundlagerwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis-4» dadurch gekennzeichne t, daß die gleiterleichternden JjHillötoffe aus Blei, Weißmetall, Bronze, Aluminiumlegierurigon, Silber, Silberlegierungen, Zinfclegierungen, Graphit in einer Körnung von <C 33 pm und Kunststoffen bestehen,5) composite bearing material according to claims 1 to 4 » characterized in that the slip-relieving JjHillötoffe are made of lead, white metal, bronze, aluminum alloy, silver, silver alloys, zinc alloys, graphite in a grain size of <C 33 pm and plastics, . - 6 .:->-- 109827/1702 . - 6 .: -> - 109827/1702 19849431984943 6) Verfahren zur Herstellung des Verbundlagerwerkstoffs nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß'das auf die gewünschte Viskosität eingestellte Präkondensat,' gegebenenfalls nach Zumischung eines % oder mehrerer gleiterleichternder Füllstoffe, auf das metallische Stützmaterial aufgetragen, in einer ersten Stufe bei Temperaturen um 1500C 50 bis 60 Minuten und in einer zweiten Stufe bei Temperaturen um 200°C 30 bis 60 Minuten lang eingebrannt wird,6) Process for the production of the composite bearing material according to claims 1 to 5> characterized in that 'the pre-condensate adjusted to the desired viscosity,' optionally after admixing one% or more slide-facilitating fillers, applied to the metallic support material, in a first stage at temperatures to 150 0 C 50 to 60 minutes and in a second stage at temperatures around 200 ° C for 30 to 60 minutes long is baked, 7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung ausgesprochen dicker Laufschichten das Präkondensat in mehreren Schichten aufgetragen wird, wobei die unteren Schichten jeweils nicht bis zur völligen Aushärtung gebrannt werden und die vollständige Aushärtung des gesamten Aufbaus erst beim letzten Einbrennvorgang durchgeführt wird.7) The method according to claim 6, characterized in that the precondensate is applied in several layers for the production of extremely thick running layers, the lower layers are not burned until completely hardened and the complete hardening of the entire structure is only carried out during the last burn-in process. 8) Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die laufschicht einer Vakuumbehandlung in Öl unterzogen wird.8) Method according to claims 6 and 7, characterized in that the running layer is subjected to a vacuum treatment in oil. 9) Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Stützmaterial vor dem Auftragen des Präkondensats auf seiner zu beschichtenden Oberfläche aufgerauht, waffelartig geprägt oder mit einer porösen Sinterbronzeschicht versehen wird.9) Method according to claims 6 to 8, characterized in that the metallic support material is roughened, waffle-like or provided with a porous sintered bronze layer on its surface to be coated before the precondensate is applied. 109827/1702109827/1702
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