DE2136601A1 - MATERIAL FOR MANUFACTURING LUBRICANT-FREE SLIDING MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING IT - Google Patents

MATERIAL FOR MANUFACTURING LUBRICANT-FREE SLIDING MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING IT

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DE2136601A1 DE19712136601 DE2136601A DE2136601A1 DE 2136601 A1 DE2136601 A1 DE 2136601A1 DE 19712136601 DE19712136601 DE 19712136601 DE 2136601 A DE2136601 A DE 2136601A DE 2136601 A1 DE2136601 A1 DE 2136601A1
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Description

Material zur Herstellung eines schmiermittelfreien Gleitwerkstoffs und Verfahren zu dessen ErzeugungMaterial for the production of a lubricant-free sliding material and process for its production

Die Erfindung betrifft ein Material zur Herstellung eines schmiermittelfreien Gleitwerkstoffs auf der Basis eines Duroplasts mit eingelagertem gleiterleichternden Füllstoff sowie ein Verfahren zu: dessen Erzeugung,The invention relates to a material for producing a Lubricant-free sliding material based on a thermoset with an embedded filler that facilitates sliding as well as a process for: its production,

In der Praxis sind verschiedene schmiermittelfreie Gleitwerkstoffe zumeist auf Plastbasis im Einsatz, wenn z.Be infolge zunehmender Rationalisierung und Miniaturisierung von Aggregaten die Zufuhr von Schmiermitteln zu Lagerstellen problematisch oder unmöglich ist. In anderen Einsatzgebieten, wie in der Lebensmittel- oder Textilindustrie, kann ein Schmiermittel gleichzeitig die Gefahr einer Verschmutzung des zu verarbeitenden Gutes bedeuten. In der chemischen Industrie ist bei vielen Lagerstellen die Möglichkeit eines Kontaktes mit schmierfilmlösenden Substanzen, wie organischen Lösungsmitteln oder dergleichen, vorhanden. Weiterhin gibt es heute Anwendungen in der Kältetechnik oder Raumfahrt,wie Tiefsttemperaturen, Vakuum oder dergleichen, bei denen die herkömmlichen Schmiermittel völlig versagen. Es handelt sich dabei um echte neue Anwendungsgebiete, bei denen nur schmiermittelfreie, trockenlaufende Lager anwendbar sind. Weitere Vorteile von schmiermittelfreien Gleitwerkstoffen liegen ferner im Erreichen höherer Temperaturgrenzen, bei denen Schmiermittel auf öl- und Fettbasis zum Verdicken, Verharzen und Verkoken neigen und in einem sicheren Lagerbetrieb bei Anwesenheit korrosiver Medien oder aggressiver Atmosphäre,In practice, various lubricant-free bearing materials are usually in plastic base in use, when, for example, e as a result of increasing miniaturization of rationalization and aggregates the supply of lubricant to bearing points is problematic or impossible. In other areas of application, such as in the food or textile industry, a lubricant can also mean the risk of contamination of the goods to be processed. In the chemical industry, there is the possibility of contact with substances that dissolve the lubricating film, such as organic solvents or the like, at many bearing points. Furthermore, there are nowadays applications in refrigeration or space travel, such as very low temperatures, vacuum or the like, in which conventional lubricants fail completely. These are real new areas of application in which only lubricant-free, dry-running bearings can be used. Further advantages of lubricant-free sliding materials are the achievement of higher temperature limits at which lubricants based on oil and grease tend to thicken, harden and coke and in safe storage operations in the presence of corrosive media or an aggressive atmosphere,

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Für diesen Zweck hat sich der Einsatz von Duroplasten, die .in vielen Fällen " gleiterleichternde Zusätze enthalten, bewährt«,For this purpose, the use of thermosets, which. In many cases "contain additives to make sliding easier,"

So ist aus der DT-PS 1 260 234 ein Gleitwerkstoff bekannt, der aus einer Mischung von 20 bis 70 % eines wärmegehärteten Harzes und 30 bis 80 % Polytetrafluoräthylenpulver mit einer Korngröße von 20 bis 70 um besteht.Thus, from DT-PS 1 260 234 a sliding material is known which consists of a mixture of 20 to 70 % of a thermosetting resin and 30 to 80 % polytetrafluoroethylene powder with a grain size of 20 to 70 μm.

Bekannt ist auch ein wartungsfreier Gleitwerkstoff für hochbelastete Gleitlager, bei dem ein aus Kunststoffpulver, r Metallpulver und einem Festkörperschmierstoff bestehendes Gemisch,- in das zusätzlich ein konsistenter bzw. flüssiger Schmierstoff in dispergierter Form eingelagert ist, auf einen metallischen Stützkörper aufgetragen ist. Die Herstellung dieses Gleitwerkstoffes erfolgt so, daß man ein Epoxidharz-Härter-Gemisch 5 bis 10 Minuten bei 200C reagieren läßt, danach den konsistenten bzw« flüssigen Schmierstoff, Festkörperschmierstoff und das Metallpulver als Füllstoffanteil zugibt und mit dem Epoxidharz-Härter-Gemisch intensiv mischt und diese Mischung nach der Verarbeitung aushärtet (DL-PS 60 145).Also known is a maintenance-free sliding material for highly stressed plain bearings, in which a mixture consisting of plastic powder, metal powder and a solid lubricant - in which a consistent or liquid lubricant is also incorporated in dispersed form, is applied to a metallic support body. This sliding material is produced by allowing an epoxy resin-hardener mixture to react for 5 to 10 minutes at 20 ° C., then adding the consistent or «liquid lubricant, solid lubricant and metal powder as a filler component, and intensively with the epoxy resin-hardening agent mixture mixes and this mixture hardens after processing (DL-PS 60 145).

In der GB-PS 1 068 617 ist ferner ein Gleitwerkstoff beschrieben, der aus einem Gemisch von 18 bis 25 % eines metallischen Füllstoffes,. 20 bis 32 % eines Festkörperschmierstoffes, 14 bis 32 % Polytetrafluoräthylen und 21 bis 39 % eines flüssigen Epoxidharzes bestehto Das Gemisch wird unterhalb der Sintertemperatur des Polytetrafluoräthylens gehärtet.GB-PS 1 068 617 also describes a sliding material which is composed of a mixture of 18 to 25 % of a metallic filler. 20 to 32 % of a solid lubricant, 14 to 32 % polytetrafluoroethylene and 21 to 39 % of a liquid epoxy resin consists o The mixture is hardened below the sintering temperature of the polytetrafluoroethylene.

Abgesehen davon, daß eine aus den vorgenannten zum Stand der Technik gehörenden Gleitwerkstoffen auf einen metallischen Stützkörper aufgebrachte Gleitschicht spanend bearbeitet werden muß, ist es nicht möglich, dickere Gleitschichten in einem Verfahrensgang herzustellen, da die Trocknung derartiger Gleitschichten, die in flüssiger Form auf den metallischenApart from the fact that one of the aforementioned sliding materials belonging to the prior art is based on a metallic Support body applied sliding layer must be machined, it is not possible to use thicker sliding layers in one process step, since the drying of such sliding layers, which are in liquid form on the metallic

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Stützkörper durch Aufstreichen, Aufspritzen oder Tauchen . aufgebracht werden, langsam und bei vergleichsweise dünner Schichtdicke durchgeführt werden muß, wenn die Güte der Gleitschicht beeinträchtigende Blasen, Bindungsfehler und Poren vermieden werden sollen. Das Aufbringen einer vergleichsweisen dicken Gleitschicht in mehreren Verfahrensgängen ist aber ausgesprochen umständlich und zeitraubend. Unter dickeren Gleit schichten werden solche mit einer Dicke ^> 150 um verstanden, wie sie für die Verwendung von Gleitlagern erforderlich sind, um bei einer optimal bemessenen Lebensdauer des Gleitlagers eine ausreichende Verschleißtiefe zu gewährleisten. Bei Herstellung von relativ dicken Gleitschichten aus den zum Stand der Technik gehörenden Gleitwerkstoffen besteht beim Auftragen des flüssigen Gleitwerkstoffs außerdem die Gefahr der Entmischung, so daß es im Bereich der Gleitfläche der Gleitschicht zu einer Verarmung der gleiterleichternden Zusätze kommen kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Gleitwerkstoffe besteht darin, daß ihre Verarbeitung im Rahmen der Großserienfertigung wegen der dabei in erheblichen Mengen frei werdenden organischen Lösungsmitteln ausgesprochen schwierig ist.Support body by brushing on, spraying on or dipping . must be applied, must be carried out slowly and with a comparatively thin layer if the quality of the Bubbles, bond defects and impairing sliding layer Pores should be avoided. The application of a comparatively thick sliding layer in several process steps is, however, extremely laborious and time-consuming. Thicker sliding layers are those with a thickness ^> 150 um understood how to use plain bearings are necessary in order to have a sufficient depth of wear with an optimally dimensioned service life of the plain bearing to ensure. When producing relatively thick sliding layers from the sliding materials belonging to the prior art exists when the liquid sliding material is applied there is also the risk of segregation, so that the area of the sliding surface of the sliding layer is depleted slip-lightening additives can come. Another disadvantage of the known sliding materials is that their Processing in the context of large-scale production because of the organic material that is released in considerable quantities Solvents is extremely difficult.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Material zur Herstellung eines schmiermittelfreien Gleitwerkstoffs auf der Basis eines Duroplasts mit darin,eingelagertem gleiterleichternden Füllstoff zu entwickeln, das in jeder beliebigen Schichtdicke und in einem Verfahrensgang auch bei Großserienfertigung - auf einen metallischen Stützkörper aufgebracht oder zu einem Massivlagerwerkstoff verarbeitet werden kann, ohne daß in beiden Fällen eine Nachbearbeitung erforderlich wäre.The invention has therefore set itself the task of developing a material for the production of a lubricant-free sliding material on the basis of a thermoset with a filler incorporated therein which facilitates sliding in any desired layer thickness and in one process step, even in large-scale production - on a metallic support body can be applied or processed into a solid bearing material without reworking in both cases would be required.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem zu Verbund- oder Massivgleitwerkstoffen verarbeitbaren wirbelsinterfähigenThe solution to this problem consists in a fluid-sinterable material that can be processed into composite or solid sliding materials

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Duroplastpulver, dessen einzelne Teilchen den Füllstoff .homogen verteilt enthalteneDuroplast powder, the individual particles of which contain the filler, homogeneously distributed

Die Korngröße des Duroplastpulvers beträgt 100 bis 300 u, vorzugsweise 150 bis 250 u.The grain size of the thermoset powder is 100 to 300 u, preferably 150 to 250 u.

Zweckmäßigerweise beträgt der Füllstoffanteil IO bis 45 vorzugsweise 20 bis 30 Vol.%f wobei der Füllstoff eine Korngröße von 1 bis 30 u, vorzugsweise 10 bis '25 u, auf v/eist»The filler content is expediently 10 to 45, preferably 20 to 30 % by volume, where the filler has a grain size of 1 to 30 u, preferably 10 to 25 u, on v / e »

Wegen seiner ausgezeichneten Gleiteigenschaften kommt als Füllstoff primär Polytetrafluoräthyien in Betracht, das teilweise, vorzugsweise zu 1 bis 15 Vol.%, insbesondere zu 5 bis 10 Vol.?6, durch einen oder mehrere der Füllstoffe Blei, Bronze, Cadmium, Molybdänsulfid, Graphit oder dergleichen ersetzt sein kann.Because of its excellent sliding properties, the primary filler used is polytetrafluoroethylene partially, preferably to 1 to 15% by volume, in particular to 5 to 10 vol.? 6, by one or more of the fillers Lead, bronze, cadmium, molybdenum sulfide, graphite or the like can be replaced.

Als Duroplast kommen für den genannten Zweck vorzugsweise Epoxidharz oder Polyester zur Anwendung.Epoxy resin or polyester are preferably used as the thermoset for the stated purpose.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials wird in der Weise durchgeführt, daß ein Pulvergemisch aus einem unvernetzten Duroplast, einem oder mehreren Füllstoffen und einem Härter unterhalb der Vernetzungstemperatur des warmhärtenden Duroplast, z.B. bei 100 bis 1500C, plastifiziert, homogenisiert sowie gepreßt wird. Anschließend wird das gepreßte Material auf eine wirbelsinterfähige Korngröße zerkleinert. The method for producing the material according to the invention is carried out in such a manner that a powder mixture of an uncrosslinked thermosetting material, one or more fillers and a curing agent below the crosslinking temperature of the heat-curing thermosetting plastic, for example, at 100 to 150 0 C, plasticized, is homogenized and pressed. The pressed material is then comminuted to a particle size suitable for fluidized bed sintering.

Das zerkleinerte Material kann entweder auf einen metallischen Stützkörper, beispielsweise durch Aufschmelzen oder Aufsintern aufgebracht oder durch Pressen und Sintern zu einem Massivgleitwerkstoff verarbeitet werden, Voraussetzung ist in letzterem Falle nur, daß das pulverförmige Material einen vergleichsweise hohen Polytetrafluoräthylen-Gehalt und damitThe comminuted material can either be applied to a metallic support body, for example by melting or sintering applied or processed into a solid sliding material by pressing and sintering, prerequisite is in in the latter case only that the powdery material is a comparatively high polytetrafluoroethylene content and thus

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ORIGINALORIGINAL

eine hohe Schmelzviskosität besitzt»has a high melt viscosity »

Zweckmäßigerweise erfolgt das Plastifizieren, Homogenisieren und Pressen durch Extrudieren des genannten Pulvergemisches·The plasticizing, homogenizing and pressing are expediently carried out by extruding the powder mixture mentioned

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß beliebig dicke Gleitschichten in einem einzigen Verfahrensgang hergestellt werden können und eine nachträglich spanende Bearbeitung dieser Gleitschicht nicht mehr erforderlich ist. Ferner entstehen bei der Verarbeitung zu Verbundoder Massivgleitwerkstoffen keine schädlichen Lösungsmitteldämpfe. Da die Füllstoffe homogen in den einzelnen Teilchen des Duroplastpulvers verteilt sind und eine Entmischung bei der Verarbeitung des Materials zu einem Gleitwerkstoff nicht erfolgen kann, besitzt der aus dem erfindungsgemäßen Material · hergestellte Gleitwerkstoff einen sehr gleichmäßigen Aufbau und weist somit unabhängig von der Verschleißtiefe gleichbleibende Gleiteigenschaften auf« Die mit dem erfindungs-.gemäßen Material hergestellten Gleitschichten sind aufgrund der homogenen Verteilung der sehr feinkörnigen Füllstoffe gegenüber solchen Gleitschichten, die aus einem Duroplast ohne oder mit grobkörnigen, heterogen verteilten Füllstoffen bestehen, weniger spröde, so daß eine mechanische Verformung des Gleitlagers ohne Zerstörung der Bindung zwischen Gleitwerkstoff und dem metallischen Stützkörper erfolgen kann.The advantages achieved with the invention exist in particular in that sliding layers of any thickness can be produced in a single process step and one afterwards machining of this sliding layer is no longer necessary. Furthermore, when processing into composite or Solid sliding materials no harmful solvent vapors. Because the fillers are homogeneous in the individual particles of the thermoset powder are distributed and no segregation during processing of the material into a sliding material can take place, the sliding material produced from the material according to the invention has a very uniform structure and thus has constant wear regardless of the depth of wear Sliding properties on «The sliding layers produced with the material according to the invention are due to the homogeneous distribution of the very fine-grained fillers compared to sliding layers made from a thermoset consist without or with coarse-grained, heterogeneously distributed fillers, less brittle, so that a mechanical deformation the plain bearing can take place without destroying the bond between the sliding material and the metallic support body.

- 6 - ' Patentansprüche- 6 - 'claims

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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1) Material zur Herstellung eines schmiermittelfreien Gleitwerkstoffs auf der Basis eines Duroplasts mit eingelagertem gleiterleichternden Füllstoff, gekennzeichnet durch ein wirbelsinterfähiges Duroplastpulver, dessen einzelne Teilchen den feinkörnigen Füllstoff homogen verteilt enthalten«1) Material for the production of a lubricant-free sliding material based on a thermoset with an embedded filler that facilitates sliding, characterized by a fluidized sinterable thermoset powder, the individual particles of which contain the fine-grained filler homogeneously distributed « 2) Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Duroplastpulver eine Korngröße von 100 bis 300 u, vorzugsweise 150 bis 250 u, besitzt.2) Material according to claim 1, characterized in that the thermoset powder has a grain size of 100 to 300 u, preferably 150 to 250 u. 3) Material nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füll stoff gehalt 10 bis 45 Vol,%, vorzugsweise 20 bis 30 Vol.%, beträgto 3) Material according to claims 1 and / or 2, characterized in that the filling material content from 10 to 45 vol%,%. Preferably 20 to 30 volume amounts, o 4) Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff eine Korngröße von 1 bis 30 u, vorzugsweise 10 bis 25 u, aufweist.4) Material according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the filler has a grain size of 1 to 30 u, preferably 10 to 25 u. 5) Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Polytetrafluoräthylen besteht.5) Material according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the filler consists of polytetrafluoroethylene. 6) Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polytetrafluoräthylen zum Teil, vorzugsweise zu 1 bis 15 Vol.%, insbesondere zu 5 bis 10 Vol.%, durch einen oder mehrere der Füllstoffe Blei, Bronze, Cadmium, Molybdänsulfid, Graphit oder dergleichen ersetzt ist.6) Material according to claim 5, characterized in that the polytetrafluoroethylene in part, preferably 1 to 15% by volume, in particular 5 to 10% by volume, by one or more of the fillers lead, bronze, cadmium, molybdenum sulfide, graphite or the like is replaced. 7) Material nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Duroplast aus Epoxidharz besteht.7) Material according to claims 1 to 6, characterized in that the thermoset consists of epoxy resin. 8) Material nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Duroplast aus Polyester besteht.8) Material according to claims 1 to 6, characterized in that the thermoset consists of polyester. _ 7 _ 209886/1 05_ 7 _ 209886/1 05 9) Verfahren zur Herstellung des Materials nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem unvernetzten Duroplast, dem Füllstoff und dem Härter bestehendes Pulvergemisch unterhalb der Vernetzungstemperatur des v/armhärtenden Duroplastes plastifiziert, homogenisiert sowie gepreßt und anschließend das gepreßte Material auf eine wirbelsinterfähige Korngröße zerkleinert wird.9) Process for the production of the material according to claims 1 to 8, characterized in that a powder mixture consisting of the uncrosslinked thermoset, the filler and the hardener plasticized, homogenized and pressed below the crosslinking temperature of the v / arm-hardening thermoset and then the pressed material a fluidized sinterable grain size is crushed. 10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Palvergemisch in einem Extruder plastifiziert, homogenisiert und gepreßt wird.10) Method according to claim 9, characterized in that the Palver mixture is plasticized, homogenized and pressed in an extruder. 11) Verwendung des Materials nach den Ansprüchen 1 bis 8 zur Herstellung von Verbund- und Massivgleitwerkstoffen,11) Use of the material according to claims 1 to 8 for the production of composite and solid sliding materials, ORiQlNAL INSPECTEDORiQlNAL INSPECTED 209886/10S1209886 / 10S1
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