DE2818184A1 - Low friction laminate material for bushings - contg. polyimide, PTFE and metallic or polymeric additives increasing wear-and dent-resistance - Google Patents
Low friction laminate material for bushings - contg. polyimide, PTFE and metallic or polymeric additives increasing wear-and dent-resistanceInfo
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Abstract
Description
Kavitations- und verschleissfester, hochtempera- Cavitation and wear-resistant, high-temperature
turbeständiger, reibungsarmer Schichtwerkstoff, insbesondere Gleitlagerwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen kavitations- und verschleissfesten, hochtemperaturbeständigen, reibungsarmen Schichtwerkstoff, insbesondere Gleitlagerwerkstoff mit Gehalt an Polyimid, PTFE und ggf. die Kavitations- und Verschleiss festigkeit erhöhenden Zusatzstoffen in seiner Gleitschicht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen von solchem Schichtwerkstoff. Turbo-resistant, low-friction coating material, especially plain bearing material and method for its production. The invention relates to a cavitation and Wear-resistant, high-temperature-resistant, low-friction coating material, in particular Plain bearing material with a content of polyimide, PTFE and possibly cavitation and wear strength-increasing additives in its sliding layer. Further relates the invention to a method for producing such a layer material.
Reibungsarme Gleitwerkstoffe, deren Hauptkomponente ein Fluorkohlenwasserstoff-Polymer, z.B. Polytetrafluoräthylen ist, sind bekannt. Aufgrund des hohen Wärme- ausdehnungskoeffizienten und des geringen Kriechwiderstandes ist jedoch dieser werkstoff nicht für höhere mechanische Belastung geeignet. Es ist zur Vermeidung dieser Nachteile bereits aus DE-AS 11 32 710 bekannt, eine poröse Metallmatrix mit Polytetrafluoräthylen zu tränken. Ein weiterer bekannter Vorschlag (DE-OS 14 94 078) geht dahin, dem Polytetrafluoräthylen Zusatzstoffe wie Blei, Bleioxid oder Graphit beizumischen.Low-friction sliding materials, the main component of which is a fluorocarbon polymer, e.g., polytetrafluoroethylene are known. Due to the high heat expansion coefficient and the low creep resistance, however, this material is not suitable for higher mechanical load suitable. It is already done to avoid these disadvantages DE-AS 11 32 710 known to impregnate a porous metal matrix with polytetrafluoroethylene. Another known proposal (DE-OS 14 94 078) is the polytetrafluoroethylene Mix in additives such as lead, lead oxide or graphite.
Zur Schaffung einer widerstandsfähigen Matrix wird in der DE-OS 20 00 632 Polyimid genannt, in dessen Oberfläch makroskopische Vertiefungen eingeprägt werden, die mit Polytetrafluoräthylen und einem reibungsarmen, feinverteilten Metall (Pb, Sn, Zn, Cd, Ga, In) gefüllt sind.To create a resistant matrix, DE-OS 20 00 632 called polyimide, embossed macroscopic depressions in its surface are made with polytetrafluoroethylene and a low-friction, finely divided metal (Pb, Sn, Zn, Cd, Ga, In) are filled.
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Matrix aus Polyimid mittels einer Walzvorrichtung unter Temperatur bei Verwendung eines Klebstoffes auf Acryl-Epoxid-Basis an einem Metallträger befestigt wird. Der verwendete Klebstoff erlaubt jedoch nicht, die hohe thermische Belastbarkeit des Polyimides vollständig auszunutz n.The disadvantage of this process is that the matrix is made of polyimide by means of a rolling device under temperature when using an adhesive based on acrylic epoxy is attached to a metal support. The glue used however, does not allow the high thermal load capacity of the polyimide completely exploited n.
In der DE-OS 18 15 683 wird ein Gleitlager ohne Schmiermittelbedarf beschrieben, das aus einem porösen, metallischen Lagerwerkstoff, z.B. Sinterbronze, besteht, in den Nuten, Rillen oder andere Vertiefungen eingearbeitet sind z.B. mit PTFE, PI oder anderen Polymeren oder/und mit einem Lagerwerkstoff, wie z.B. Pb, Bronze, usw., ausgefüllt sind. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass die kavitations- und verschleissfeste Eigenschaften der Kunststoffe PTFE und Polyimide nicht vereint werden konnten, und ebenso das Verfahren zur Herstellung der Vertiefungen im porösen, metallischen Gerüst umständlich und aufwendig ist.In DE-OS 18 15 683 a plain bearing without the need for lubricant described, which consists of a porous, metallic bearing material, e.g. sintered bronze, consists, in the grooves, grooves or other depressions are incorporated e.g. with PTFE, PI or other polymers and / and with a bearing material, e.g. Pb, bronze, etc. are filled in. This method has the disadvantage that the cavitation and wear-resistant properties of the plastics PTFE and polyimides could not be combined, as well as the method of making the wells in the porous, metallic framework is cumbersome and expensive.
In der Gruppe der thermisch hochbelastbaren Kunststoffe ni t das RAyimidharz einen besonderen Platz ein. Bei den durch Polykondensation reaktiv hergestellten Polyimiden handelt es sich meist um nicht vernetzbare Kunststoffe.In the group of the thermally highly resilient plastics, the ryimide resin does not a special place. In the case of those produced reactively by polycondensation Polyimides are mostly non-crosslinkable plastics.
Sie besitzen daher meistens keinen Schmelz- oder Erweichungsbereich und verfügen über ein hohes Mass an Formbeständigkeit in der Wärme. Diese Polyimidprodukte, u.a.They therefore usually have no melting or softening range and have a high degree of dimensional stability when exposed to heat. These polyimide products, i.a.
langkettige und auch modifizierte PI-Harze, wie Polyesterimide, Polyamidimide und Polyimidazole, die in organischen Lösungsmitteln löslich sind, werden als Tränkharze und vorwiegend als Drahtisolierlacke verwendet.long-chain and modified PI resins, such as polyesterimides, polyamideimides and polyimidazoles, which are soluble in organic solvents, are used as impregnating resins and mainly used as wire insulating varnish.
In der DE-OS 22 06 400 wird ein lackartiges, in Lösungsmitteln lösbares Polyimid als Bindemittel genannt, wobei dieser Polyimidlack mit Polyimidpulver und anderen Zusatzstoffen, z.B. auch PTFE, gemischt und auf einen Trägerwerkstoff aufgebracht wird. Der in diesem letS>enannten Verfahren hergestellte Schichtwerkstoff muss aber nach dem Fertigungsprozess ausgehärtet und bei den geforderten engen Dickentoleranzen zusätzlich in einem extra Arbeitsgang auf eine definierte Enddicke geschält werden.In DE-OS 22 06 400 is a paint-like, soluble in solvents Polyimide called as a binder, this polyimide varnish with polyimide powder and other additives, e.g. also PTFE, mixed and applied to a carrier material will. The one named in this last> Process produced layer material but must be cured after the manufacturing process and with the required tight thickness tolerances can also be peeled to a defined final thickness in an extra work step.
Ähnlich wie in DE-OS 22 06 400 wird auch in DE-OS 26 30 949 eine Beschichtungsmasse beschrieben, die pulverförmiges PTFE und in organischen Lösungsmitteln gelöstes Polyimidamid enthält. Duroplastisch vernetzbare Polyimide, wie Polybisaleinimide, werden bis jetzt vorwiegend als Formmassaverwendet. Die DE-OS 25 18 041 beschreibt z.B. einen Antifriktionskunststoff-ormteil auf Polyimidbases mit verschiedenen Zusatzstoffen, aus dem u.a. Gleitlagerbuchsen hergestellt werden. Dabei wird die Pressmasse unter Druck verpresst und anschließend gesintert. Eine Reihe der bekannten Polyimide besitzen den Nachteil, dass sie bei erhöhten Temperaturen nicht verarbeitet werden können, da diese Harze durch Unlöslichkeit und Umschmelzbarkeit gekennzeichnet sind, was zur Folge hat, dass diese Harze nicht mit den handelsüblichen kontinuierlichen Kunststoffverarbeitungsvor richtungen zu verarbeiten sind. Deshalb werden diese Harze in Form ihrer Vorstufen, nämlich der Polyamidsäuren, gehandhabt. Einen geformten Gegenstand bzw. die Herstellung eines solchen aus Polyimid aus Pyromellitsäure und einen aromatischen Diamin wird z.B. in der DE-AS 12 84 626 beschrieben. Polyamidsäurepulver wird verdichtet und bei einer Temperatur zwischen 250 und 4000 C zur Sinterung und vollständigen Überführung der enthaltenen Polyamidsäure zu Polyimid unter einem Sinterdruck von 0,14 bis 0,21 N/mm2 erhitzt.Similar to DE-OS 22 06 400, DE-OS 26 30 949 also uses a coating compound described the powdered PTFE and dissolved in organic solvents Contains polyimidamide. Thermosetting crosslinkable polyimides, such as polybisaleimides, are mainly used as molding compounds up to now. DE-OS 25 18 041 describes e.g. an anti-friction plastic molding on polyimide bases with various additives, from which, among other things, plain bearing bushes are made. The molding compound is under Pressure pressed and then sintered. Have a number of the known polyimides the disadvantage that they cannot be processed at elevated temperatures, since these resins are characterized by insolubility and remeltability, what As a result, these resins cannot be used with the commercially available continuous plastics processing methods directions are to be processed. Therefore these resins are used in the form of their precursors, namely the polyamic acids. A molded article or manufacture one made from polyimide made from pyromellitic acid and an aromatic one Diamine is described in DE-AS 12 84 626, for example. Polyamic acid powder is compacted and at a temperature between 250 and 4000 C for sintering and complete Conversion of the contained polyamic acid to polyimide under a sintering pressure of Heated 0.14 to 0.21 N / mm2.
Einem durchschnittlichen Fachmann wird deutlich, dass die in der DE-OS 25 18 041 und in der DE-AS 12 84 626 beschriebenen Verfahreii zur Herstellung reibungsarmer, hochtemperaturbeständiger Gleitlagerkörper aufwendig sind.It is clear to an average person skilled in the art that the DE-OS 25 18 041 and in DE-AS 12 84 626 process described for the production of low-friction, high-temperature-resistant plain bearing bodies are expensive.
Da die Polyamidsäure der Polyimide und Polyamid-Imidharze während der Verarbeitung zyklisieren, entstehen schlecht verdichtete Teile, die nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen.As the polyamic acid of the polyimides and polyamide-imide resins during cyclize during processing, poorly compressed parts are created that only have one have low mechanical strength.
Weitere Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers auf Basis eines Polyimides zusammen mit Zusatzstoffen wie MoS2, Graphit u.a. sind aus US-PS 3,629,103 bekannt, die unter hohem Druck und hoher Temperatur verpresst werden.Further methods for producing a molded body based on a Polyimides together with additives such as MoS2, graphite, etc. are from US Pat. No. 3,629,103 known that are pressed under high pressure and high temperature.
Ausserdem weist die US-PS 3,994,814 auf eine Spritzgusamischung aus einem thermoplastischen Polyimidharz hin, aus dem Lagerelemente geformt werden. Das zugefügte PTFE enthält noch Füllstoffe wie PbO, CdO, TiO2 und MoS2.In addition, US Pat. No. 3,994,814 discloses an injection molding compound a thermoplastic polyimide resin from which bearing members are molded. The added PTFE still contains fillers such as PbO, CdO, TiO2 and MoS2.
Hinweise auf die Herstellung von Formkörpern aus Polyimid unter Druck und Hitze sind ebenfalls aus der DE-PS 11 98 547 bekannt.References to the production of molded articles from polyimide under pressure and heat are also known from DE-PS 11 98 547.
Weiter wird in der DE-AS 22 45 410 die Herstellung einer Formmasse, z.B. Polyimid und ein Füllstoff, wie Graphit oder MoS2, beschrieben. Die Pressung der Formmasse erfolyt bei weniger als 4000 C. Daran schliesst sich ein Verkokungsvorgang an, der zwischen 4000 und 9000C durchgeführt wird.Furthermore, in DE-AS 22 45 410 the production of a molding compound, e.g., polyimide and a filler such as graphite or MoS2. The pressing the molding compound takes place at less than 4000 C. This is followed by a coking process which is carried out between 4000 and 9000C.
Für den durchschnittlichen Fachmann ist erkennbar, dass dieses vorstehend genannte Verfahren nicht geeignet ist, Formstücke serienmässig in grossen Stückzahlen kostengünstig herzustellen.It will be apparent to those of ordinary skill in the art that this above named process is not suitable, fittings in series in large numbers inexpensive to manufacture.
Die als Pressmassen vorliegenden und bekannt gewordenen Polyimide werden ausschliesslich zur Herstellung von Formkörpern durch Pressen und einen nachfolgenden Sintervorgang verwendet, liegen somit als Massivkunststofflager vor, die erfahrungsgemäss nur begrenzt mechanisch belastbar sind.The polyimides which are present as molding compounds and which have become known are used exclusively for the production of moldings by pressing and a subsequent one Used sintering process, are therefore available as a solid plastic bearing, which experience has shown are only able to withstand mechanical loads to a limited extent.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten reibungsarmen Schichtwerkstoff, insbesondere Gleitlagerwerkstoff zu schaffen, der in seiner Gleitschicht einen Gehalt an Polyimid, PTFE und ggf. die Kavitations- und Verschleissfestigkeit erhöhenden Zusatzstoffen aufweist und sich durch verbesserte Verschleissfestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit und vor allem durch eine ausgeprägte Kavitationsbeständigkeit auszeichnet, wie sie z.B. bei Lagerwerkstoffen in Stossdämpfern, Federbeinen oder Hydraulikpumpen mit Nachdruck gefordert wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches, leicht und kostengünstig durchführbares Herstellungsverfahren für derartigen Schichtwerkstoff zu schaffen.In contrast, it is the object of the invention to provide an improved low-friction Layer material, in particular slide bearing material to be created in its sliding layer a content of polyimide, PTFE and possibly the cavitation and wear resistance having increasing additives and improved wear resistance and high temperature resistance and, above all, a pronounced resistance to cavitation characterizes, as they are e.g. with bearing materials in shock absorbers, suspension struts or Hydraulic pumps is demanded with emphasis. It is also an object of the invention a simple, easy and inexpensive manufacturing process for to create such a layer material.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem erfindungsgemässen Schichtwerkstoff eine Polymerlegierung mit einem Gesamtvolumengehalt zwischen 10 und 90% Polyimid, zwischen 10 und 90% PTFE und zwischen 0 und 20% die Kavitations-und Verschleissfestigkeit erhöhenden Zuschlagstoffen ein- oder zweiseitig in einem Rauhgrund eingepresst und in gewünschter Schichtdicke unter Bildung einer einseitige oder zweiseitigen Auflage auf dem Rauhgrund ausgehärtet.In order to achieve this object, in the case of the layer material according to the invention a polymer alloy with a total volume content between 10 and 90% polyimide, between 10 and 90% PTFE and between 0 and 20% the cavitation and wear resistance increasing aggregates pressed into a rough ground on one or both sides and in the desired layer thickness with the formation of a one-sided or two-sided overlay cured on the rough ground.
Durch die Zusammenwirkung dieser Polymerlegierung aus PTFE und Polyimid sowie ggf. die Kavitationsfestigkeit und Verschleissfestigkeit erhöhenden Zusätzen mit der Verankerung dieser Polymer legierung in einem Rauhgrund werden bisher unerreichbare Kavitationsfestigkeit und Verschleissfestigkeit derartiger Schichtwerkstoffe erzielt. Dies ist um so mehr überraschend, als bei den bekannten Lagerwerkstoffen auf der Basis von PTFE und Bleipulver, in eine poröse gesinterte Bronze schicht durch Einwalzen bei 3000 C eingebracht werden, bisher keine ausreichende Kavitationsfestigkeit erzielt werden konnte. Es ist anzunehmen, dass PTFE durch seine antiadhäsive Eigenschaft keine befriedigende Bindung zur porösen Sinterschicht besitzt, d.h. die mechanische Verklammerung der eingewalzten PTFE/Pb-Mischung nicht ausreicht, um bei kavitativer Belastung ausreichende Bindung zwischen dem gesinterten Bronzepulver und der PTFE/Pb-Mischung zu gewährleisten.Due to the interaction of this polymer alloy made of PTFE and polyimide and, if necessary, additives that increase cavitation resistance and wear resistance with the anchoring of this polymer alloy in a rough ground become previously unattainable Cavitation resistance and wear resistance of such layer materials achieved. This is all the more surprising than with the known bearing materials on the Based on PTFE and lead powder, rolled into a porous sintered bronze layer are introduced at 3000 C, has not yet achieved sufficient resistance to cavitation could be. It can be assumed that PTFE is due to its anti-adhesive properties does not have a satisfactory bond with the porous sintered layer, i.e. the mechanical Clamping of the rolled-in PTFE / Pb mixture is not sufficient to prevent cavitation Load sufficient bond between the sintered bronze powder and the PTFE / Pb mixture to ensure.
Dagegen wird bei dem erfindungsgemässen Schichtwerkstoff eine vorzügliche Bindung der Polymer legierung mit dem Rauhgrund erzielt.On the other hand, with the coating material according to the invention, an excellent Bonding of the polymer alloy with the rough ground achieved.
Für die Herstellung des erfindungsgemässen, reibungsarmen, hochtemperaturbeständigen, kavitations- und verschleissfesten Schichtwerkstoffes wird gemäss der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine die Polymerlegierun bildende Mischung in einfacher Weise in den Rauhgrund eingebracht und zugleich verdichtet und im wesentlichen auf die endgültige Schichtdicke gebracht wird, so dass dass unter Wärmeeinwirkung der Polyimidanteil vernetzt und damit das Gemisch in eine Polymerlegierung übergeführt werden kann. Hierzu schlägt die Erfindung vor, durch Einmischen von Polyimid mit einer Korngrösse c 100 Zm allein oder zusammen mit die Kavitations- und Verschleissfestigceit erhöhende Zusatzstoffen in eine wässrige Suspension von PTFE und Ausfällen dieser Suspension eine Polymerlegierung in Form einer pastösen Masse vorzubereiten, diese pastöse Masse in fortlaufendem Herstellungsgang in den Rauhgrund einzudrücken und in gewünschter Dicke auf den Rauhgrund aufzutragen, anschliessend durch Vernetzung des Polyimids unter Wärmeeinwirkung diese Masse zu verfestigen, also in die eigentliche Polymerlegierung überzuführen und darauf den noch warmen Schichtwerkstoff unter Temperaturregelung auf seine endgültige Enddicke zu drücken und erst dann abzukühlen.For the production of the inventive, low-friction, high-temperature-resistant, cavitation-resistant and wear-resistant layer material is according to the invention proposed a method in which one of the polymer alloys educational Mixture introduced into the rough ground in a simple manner and compacted at the same time and is brought to essentially the final layer thickness, so that under the action of heat, the polyimide portion cross-linked and thus the mixture into one Polymer alloy can be transferred. To this end, the invention proposes through Mixing in polyimide with a grain size c 100 cm alone or together with the Cavitation and wear resistance increasing additives in an aqueous Suspension of PTFE and precipitation of this suspension in the form of a polymer alloy To prepare a pasty mass, this pasty mass in a continuous production process to be pressed into the rough ground and applied to the rough ground in the desired thickness, then this mass by crosslinking the polyimide under the action of heat solidify, i.e. convert it into the actual polymer alloy and then the layer material that is still warm to its final final thickness under temperature control to press and only then to cool down.
Es ist ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung, einen hoch-kavitationsbeständigen Gleitlagerwerkstoff in der Weise herzustellen, dass PTFE Gemisch mit Polyimid bzw. PI-Compound, mit metallischen oder bzw. und nicht metallischen Kavitations- und Verschleiss festigkeit erhöhenden Zusatzstoffen wie evtl. synthetischen Polymeren, z.B. Polyamid, insbesondere PA 11, PPS, POM, PETP, PBTB und bzw. oder weitere fluorhaltige Polymere gemischt wird.It is a preferred feature of the invention to have a highly cavitation resistant Manufacture plain bearing material in such a way that PTFE mixture with polyimide or PI compound, with metallic or / and non-metallic cavitation and Additives that increase wear resistance, such as synthetic polymers, e.g. polyamide, especially PA 11, PPS, POM, PETP, PBTB and or or other fluorine-containing polymers are mixed.
Vorzugsweise liegt das Basismaterial PTFE in einer Disperson aus Wasser und Netzmittel vor.The base material PTFE is preferably in a dispersion of water and wetting agents.
Das PTFE weist kugelige Struktur auf und hat eine Korngrösse von 0,1 umbis 1 Zm. Die Dispersion kann 1 bis 70 Gew.% PTFE enthalten, wobei die bevorzugte Feststoffmenge zwischen 20 bis 50 Gew.% liegt.The PTFE has a spherical structure and a grain size of 0.1 to 1 cm. The dispersion can contain 1 to 70% by weight of PTFE, the preferred being Amount of solids between 20 to 50 wt.% Is.
Das Polyimid oder der Polyimid-Compound, in einer Korngrösse <100 um vorliegend, wird allein oder zusammen mit Kavitations- und Verschleissfestigkeit erhöhenden Zusatzstoffen dem PTFE beigemischt. Bezogen auf den Gesamt volumengehalt der fertigen Polymerlegierung, leigt das Polyimid zwischen 10 bis 90% vor. Der Anteil der metallischen und nichtmetallischen Zusatzstoffe beträgt maximal 20 Vol, da bei grösseren Anteilen die Kavitationsbelastbarkeit des Schichtwerkstoffes absinkt.The polyimide or the polyimide compound, with a grain size <100 in order to be present, alone or together with cavitation and wear resistance increasing additives added to the PTFE. Based on the total volume content of the finished polymer alloy, the polyimide weighs between 10 and 90%. The amount of metallic and non-metallic additives is a maximum of 20 vol, since larger proportions the cavitation resistance of the layer material decreases.
Wenn erforderlich, können zusätzlich auch weitere thermisch hochbelastbare und kavitationsbeständige synthetische Polymere, wie z.B. Polysulfone, Polyäthersulfone, PPS und PPO zugegeben werden, um beispielsweise Verschleissfestigkeit oder Erosionsbeständigkeit erhöhende Eigenschaften zu erzeugen. Eine Ausfällung der Dispersion kann durch die üblichen Methoden, z.B. Rühren, Kochen, Zentrifugieren oder Koagulieren erfolgen. Die so erhaltene pastöse Masse kann dann in einen Rauhgrund einge- drückt werden. Dieser Rauhgrund kann beispielsweise eine auf einen 0,5 bis 1 mm dicken metallischen Trägerwerkstoff aufgesinterte Zinnbronze mit einer Dicke von 0,1 bis 0,4 mm sein. Der Trägerwerkstoff, z.B. als Stahl vorliegend, kann, wenn notwendig, vorher ein- oder beidseitig verkupfert werden. Ausserdem kann der Untergrund nur aus einem mit Vertiefungen oder Durchbrüchen versehenen 0,5 bis 2 mm dicken metallischen Trägerwerkstoff bestehen, in die das pastöse Material eingearbeitet wird.If necessary, additional thermally highly resilient and cavitation-resistant synthetic polymers such as polysulfones, polyether sulfones, PPS and PPO are added to, for example, wear resistance or erosion resistance to produce enhancing properties. Precipitation of the dispersion can be caused by the usual methods, e.g. stirring, boiling, centrifuging or coagulating. The paste-like mass obtained in this way can then be incorporated into a rough ground. presses will. This rough ground can, for example, be 0.5 to 1 mm thick sintered tin bronze with a thickness of 0.1 to Be 0.4 mm. The carrier material, e.g. in the form of steel, can, if necessary, be copper-plated on one or both sides beforehand. In addition, the underground can only made of a 0.5 to 2 mm thick metallic material provided with depressions or perforations There are carrier material in which the pasty material is incorporated.
Als Trägerwerkstoff kommen alle bekannten Werkstofflegierungen, z.B. auf Al, Cu, Fe-Basis infrage. Die Vertiefungen können 5 bis 80% der Trägerwerkstoffldicke betragen, in der bevorzugten Ausführung zwischen 10 bis 60%. Die Ausbildung der Vertiefungen kann in allen denkbaren Ausführungen geschehen.All known material alloys can be used as the carrier material, e.g. based on Al, Cu, Fe in question. The recesses can be 5 to 80% of the thickness of the carrier material be, in the preferred embodiment between 10 to 60%. The training of the Deepening can be done in all conceivable designs.
Die Durchbrüche im Trägermaterial können jede geometrische Form annehmen. Vertiefungen und Durchbrüche können entweder regel los oder in festgelegten Anordnungen in das Trägermaterial eingedrückt werden. Der Flächenanteil der Vertiefungen und Durchbrüche soll - bezogen auf den Oberflächenauerschnittdes Trägerwerkstoffes - zwischen 10% und 90% betragen, in der bevorzugten Ausführung zwischen 20% bis 80°X. Die Vertiefungen und Durchbrüche können durch alle bekannten Verfahren hergestellt werden1 z.B. auch Streckmetall.The openings in the carrier material can assume any geometric shape. Depressions and breakthroughs can either be random or in fixed arrangements be pressed into the carrier material. The area proportion of the depressions and Breakthroughs should - based on the surface cutout of the carrier material - between 10% and 90%, in the preferred embodiment between 20% and 80 ° X. The depressions and openings can be produced by all known methods are1 e.g. also expanded metal.
Selbstverständlich ist es auch möglich, Gewebe oder Gelege aus z.B. Polyamid (Kevlar), Polyester, wie PETP oder Glasfasergewebe oder -gelege, sowie sonstige gewebeartig hergestellte synthetische oder metallische Werkstoffe sowie Kombinationen von diesen in beliebiger Maschenweite mit diesem Werkstoff zu füllen, die evtl. mit einem metallischen Trägerwerkstoff verbunden sind.Of course, it is also possible to use fabrics or scrims made of e.g. Polyamide (Kevlar), polyester such as PETP or glass fiber fabrics or scrims, as well other fabric-like synthetic or metallic materials as well as To fill combinations of these in any mesh size with this material, which may be connected to a metallic carrier material.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, einen mit Vertiefungen oder Durchbrüchen versehenen Trägerwerkstoff beidseitig mit diesem Material zu beschichten. Die Schicht dicke über dem Trägerwerkstoff kann beispielsweise zwischen 0 bis 50 Zm, in bevorzugter Ausführung zwischen O bis 20/um, liegen.Another embodiment is one with indentations or to coat the carrier material provided with openings on both sides with this material. The layer thickness over the carrier material can, for example, be between 0 and 50 Zm, in a preferred embodiment between 0 and 20 μm.
Die erfindungsgemässe beidseitige Ausführungsform des Schichtwerkstoffes kann auch aus einer gesinterten Zinnbronze als Trägerwerkstoff bestehen. In diesem Falle wird die bevorzugte Schichtdicke zwischen 5 und 20 Zm liegen.The double-sided embodiment of the layer material according to the invention can also consist of a sintered tin bronze as a carrier material. In this The preferred layer thickness will be between 5 and 20 cm.
Weiter lassen sich auch alle beschriebenen Gewebe oder gewebartigen Ausführungen und Kombinationen als Trägerwerkstoff beidseitig mit einer pastösen Masse beschichten, wobei die geeignete Schichtdicke wiederum zwischen 0 bis 50 Zm , in der bevorzugten Ausführung zwischen 0 bis 20 um liegt.All of the fabrics or fabric-like fabrics described can also be used Versions and combinations as carrier material on both sides with a pasty Coat the mass, the suitable layer thickness again being between 0 and 50 cm , in the preferred embodiment between 0 to 20 µm lies.
Die erfindungsgemässen Schichtwerlostoffe weisen, wie bei Dauerfestigkeitsversuchen auf servohydraulischen Prüfeinrichtungen und Tests in der Praxis festgestellt wurde, bei hoher kavitativer Beanspruchung keine Mangelerscheinungen auf. Durch den Einsatz der hochbelastbaren Polyimid-Pressmasse und der ausgewählten verbessernden Zusatzstoffe wird ein Schichtwerkstoff mit hochqualifizierter Kavitationsbeständigkeit erzeugt.The laminated fabrics according to the invention have, as in fatigue strength tests was determined on servohydraulic test equipment and tests in practice, there are no deficiency symptoms in the case of high cavitative stress. Because of the engagement the heavy-duty polyimide molding compound and the selected improving additives a layer material with a high level of cavitation resistance is produced.
Beispielsweise kommen im Rahmen der Erfindung folgende Rezepturen in Betracht, die naturgemäss auch im Sinne der obigen Darlegungen abgewandelt werden können: Beispiel 1: 40 Vol.% PTFE (Dichte 2,2 g/cm3) 40 Vol.% Polyimid (Dichte 1,3 g/cm3) 30 Vol. MoS2 (Dichte 4,8 g/cm3) Beispiel 2: 50 Vol.% PTFE (Dichte 2,2 g/cm3) 30 Vol. Polyimid (Dichte 1,3 g/cm3) 10 Vol.% Polyphenylensulfid (Dichte 1,3 g/cm3) 10 Vol.% Graphit (Dichte 2,4 g/cm3) Beispiel 3: 50 Vo.% PTFE (Dichte 2,2 g/cm3) 30 Vol.% Polyimid (Dichte 1,3 g/cm³) 20 Vol.% PbO (Dichte 9 g/cm3) Beispiel 4: 3 30 Vol.% PTFE (Dichte 2,2 g/cm3) 50 Vol.% Polyimid (Dichte 1,3 g/cm3) 3 10 Vol.% Homopolyester (Dichte 1,35 g/cm 10 Vol.% Laves-Phase (Dichte 9 g/cm3) Beispiel 5: 40 Vol.% PTFE (Dichte 2,2 g/cm3) 40 Vol.% Polyimid (Dichte 1,3 g/cm3) 3 20 Vol.% Pb (Dichte 11,34 g/cm Beispiel 6: 40 Vol.% PTFE (Dichte 2,2 g/cm3) 60 Vol.% PI (Dichte 1,3 g/cm3).For example, the following recipes come within the scope of the invention into consideration, which are naturally also modified in the sense of the above explanations can: Example 1: 40 vol.% PTFE (density 2.2 g / cm3) 40 vol.% polyimide (density 1.3 g / cm3) 30 vol. MoS2 (density 4.8 g / cm3) Example 2: 50 vol.% PTFE (density 2.2 g / cm3) 30 vol. Polyimide (density 1.3 g / cm3) 10 vol.% Polyphenylene sulfide (density 1.3 g / cm3) 10 vol.% Graphite (density 2.4 g / cm3) Example 3: 50% by volume PTFE (density 2.2 g / cm3) 30% by volume polyimide (density 1.3 g / cm³) 20% by volume PbO (density 9 g / cm3) Example 4: 3 30 vol.% PTFE (density 2.2 g / cm3) 50 vol.% Polyimide (density 1.3 g / cm3) 3 10 Vol.% Homopolyester (density 1.35 g / cm 10 vol.% Laves phase (density 9 g / cm3) Example 5: 40 vol.% PTFE (density 2.2 g / cm3) 40 vol.% Polyimide (density 1.3 g / cm3) 3 20 vol.% Pb (density 11.34 g / cm3 Example 6: 40 vol.% PTFE (density 2.2 g / cm3) 60 vol.% PI (density 1.3 g / cm3).
Anhand schematischer Zeichnungen werden nachfolgend einige AusführungsbeispielFeder Erfindung erläutert: Fig. 1 eine schematische Anordnung in Seitenansicht einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung eines Schichtwerkstoffes in Bandform, insbesondere eines Gleitlager-Schichtwerkstoffes, Fig. 2 bis 8 sind schematische Darstellungen einiger Varianten des erfinderischen Schichtwerkstoffes in Querschnittsform.With the aid of schematic drawings, some exemplary embodiments of the springs are shown below Invention explained: 1 shows a schematic arrangement in side view a plant for the continuous production of a layered material in strip form, in particular of a plain bearing layer material, FIGS. 2 to 8 are schematic Representations of some variants of the inventive layer material in cross-sectional form.
Zu Figur 1, Variante 1: Ein Trägerwerkstoff (1), z.B. bestehend aus einem 0,75 mm dicken, beidseitig verkupferten Stahlband mit einer einseitig 0,3 mm dicken, porösen, gesinterten, zinnhaltigen Kupferlegierungsschicht (vergl. Figur 2) wird konstant von einer Abwickelvorrichtung (2) über eine z.B. als Rollenbahn ausgebildeten Transportvorrichtung (3) einer beispielsweise als Walzenanlage ausgebildeten Beschichtungsvorrichtung zugeführt.To Figure 1, variant 1: A carrier material (1), e.g. consisting of a 0.75 mm thick, copper-plated steel band on both sides with a 0.3 on one side mm thick, porous, sintered, tin-containing copper alloy layer (see Fig 2) is constantly from an unwinding device (2) via a roller conveyor, for example designed transport device (3) of a designed for example as a roller system Coating device supplied.
Eine erfinderische pastöse Masse, z.B. nach Rezeptur Beispiel 1, bestehend aus 40 Vol.% PTFE, 40 Vol.% PI und 20 Vol.% MoS2, wird pausenlos in der Position (5) aufgetragen und anschliessend von den Auftragswalzen (4) in das anschliessend von den Auftragswalzen (4) in das poröse Sintergerüst des Trägerwerkstoffes gedrückt.An inventive pasty mass, e.g. according to the recipe example 1, consisting made of 40 vol.% PTFE, 40 vol.% PI and 20 vol.% MoS2, is continuously in position (5) applied and then from the application rollers (4) into the subsequent pressed by the applicator rollers (4) into the porous sintered structure of the carrier material.
Die erforderliche Auftragsmenge wird durch den Aufpress- druck der Auftragswalzen geregelt.The required application quantity is determined by the press-on pressure the application rollers regulated.
Der mit pastöser Masse gefüllte Trägerwerkstoff wird alsdann zu einer Egalisierwalzanlage (6) weitergeleitet. Beim Egalisieren wird die pastöse Masse soweit verdichtet, daß das Sintergerüst des Trägerwerkstoffes vollständig ausgefüllt ist und die über dem Sintergerüst vorhandene Kunststoffmischung in einer Dicke von etwa 0,01 mm vorliegt.The carrier material filled with pasty mass then becomes one Equalizing roller plant (6) forwarded. When leveling the pasty mass compressed to such an extent that the sintered structure of the carrier material is completely filled and the plastic mixture present over the sintering structure in a thickness of about 0.01 mm.
Als nächster Operationsschritt erfolgt die Aushärtung z.B. in einer induktiv beheizten, temperaturgeregelten Durchlauf-Ofenanlage (7) für diese pastöse Masse bei ca. 3300C bis 3800C, über dem Gelpunkt des PTFE um die Vernetzung des Polyimids durchzuführen.The next step in the operation is curing, e.g. in a inductively heated, temperature-controlled continuous furnace system (7) for this pasty Mass at approx. 3300C to 3800C, above the gel point of the PTFE around the crosslinking of the Polyimide to perform.
Nach Verlassen der Durchlauf-Ofenanlage (7) wird der noch warme Schichtwerkstoff in einer temperaturgeregelten Kalibrierwalzanlage (8) auf seine Enddicke gedrückt-und nachfolgend in einer beispielsweise wasser- oder luftbetriebenen Kühlzone (9) abgekühlt und zum Schluß auf einen Haspel (10) zu einer Rolle aufgewickelt.After leaving the continuous furnace system (7), the layer material is still warm pressed to its final thickness in a temperature-controlled calibration rolling mill (8) and subsequently cooled in a, for example, water- or air-operated cooling zone (9) and finally wound onto a reel (10) to form a roll.
Zu Figur 1, Variante 2: Als Trägerwerkstoff wird z.B. ein 1,5 mm dickes kalottiertes Aluminium-Legierungsband mit 0,5 mm Vertiefungen und ca. 40% Gesamtflächenanteil (ähnlich Figur 4 oder 5) mit einer erfinderischen pastösen Masse nach Rezeptur-Beispiel 4 in die Vertiefungen (28 bzw. 29 gedrückt, zusätzlich mit einer Schicht 25 von 0,01 mm bis 0,015 mm Dicke versehen und bei ca. 3600 C in der induktiv beheizten, temperaturgeregelten Durchlauf-Ofenanlage ausgehärtet.Regarding Figure 1, Variant 2: The carrier material used is, for example, a 1.5 mm thick dome aluminum alloy tape with 0.5 mm recesses and approx. 40% total area (similar to Figure 4 or 5) with an inventive pasty Compound according to recipe example 4 into the depressions (28 or 29 pressed, additionally provided with a layer 25 with a thickness of 0.01 mm to 0.015 mm and at approx. 3600 ° C Cured in the inductively heated, temperature-controlled continuous furnace.
Zu Figur 1, Variante 3: Als Trägerwerkstoff wird z.B. ein ca. 1 mm dickes, unverkupfertes Kohlenstoff-Stahlband (21) konstant von der Abwicklungsvorrichtung (2) der Auftragsvorrichtung (4) zugeführt.Regarding Figure 1, Variant 3: For example, an approx. 1 mm thick, uncoated carbon steel strip (21) constant from the unwinding device (2) fed to the application device (4).
Von einer zweiten Abwicklungsvorrichtung (2a) wird ein Gewebe (26) (z.B. Polyimid) nach Figur 3 ebenso der Auftragsvorrichtung (4) zugeführt.From a second unwinding device (2a) a fabric (26) (e.g. polyimide) according to Figure 3 also fed to the application device (4).
Verfahrenstechnisch wird wie in Variante 1 eine erfinderische pastöse Masse nach Rezeptur-Beispiel 1 in das Gewebe so eingewalzt, dass sich an der Oberfläche nur noch eine überstehende Schicht (25) aus der pastösen Masse von maximal 0,005 mm befindet und wiederum bei einer Ofentemperatur von ca. 3300 C bis 3350 C ausgehärtet wird ( vergl.Fig. 3).In terms of process technology, as in variant 1, an inventive pasty Mass according to recipe example 1 rolled into the fabric so that it is on the surface only a protruding layer (25) of the pasty mass of a maximum of 0.005 mm and cured again at an oven temperature of approx. 3300 C to 3350 C. (see Fig. 3).
Zu Figur 1, Variante 4: Als Trägerwerkstoff wird ein mit z.B. quadratischen Durchbrüchen (ähnlich Figur 6) versehenes, ca. 0,8 mm dickes Aluminium-Legierungsband (30) von der Abwickelvorrichtung (2) der Auftragsvorrichtung (4) zugeführt, mit einer erfinderischen pastösen Masse nach Rezeptur-Beispiel (2) in die Durchbrüche (31) gefüllt und gleichzeitig eine beidseitige gleichmässige Überzugsschicht (25) in einer Dicke von 0,005 bis 0,02 mm gebildet.Regarding Figure 1, Variant 4: The carrier material used is, for example, a square 0.8 mm thick aluminum alloy strip provided with openings (similar to FIG. 6) (30) fed from the unwinding device (2) to the application device (4), with an inventive pasty mass according to the recipe example (2) in the breakthroughs (31) filled and at the same time an even coating layer (25) on both sides formed in a thickness of 0.005 to 0.02 mm.
Die Ofentemperatur beträgt ca. 3600 C zum Aushärten.The oven temperature is approx. 3600 C for hardening.
Zu Figur 1, Variante 5: Analog Variante 4 wird diesmal als Trägerwerkstoff jedoch ein poröses, zinnhaltiges, kupferlegiertes Sinterband (33), wie z.B. in Figur 7, in einer Dicke von etwa 0,3 mm zugeführt. Stattdessen kann auch ein Gewebeband (36) oder Gelegeband entsprechender Dicke zugeführt werden (Figur 8).Regarding FIG. 1, variant 5: Analogous to variant 4, this time the carrier material however, a porous, tin-containing, copper-alloyed sintered belt (33), as for example in FIG 7, fed in a thickness of about 0.3 mm. Instead, a fabric tape can also be used (36) or laying tape of appropriate thickness are fed (Figure 8).
Gemäss Figur 2 ist ein Stahlband 21 auf einer.Seite mit einer Verkupferungsauflage 22 versehen. Auf dieser Verkupferungsauflage 22 ist ein Sintergerüst 23 aus zinnhaltiger Kupferlegierung angebracht. Das Stahlband 21 kann beispielsweise 0,75 mm und das Sintergerüst 23 0,3 mm dic sein. Das Sintergerüst 23 ist mit einer Polymerlegierung 24 voll ausgefüllt, wobei diese Polymerlegierung 24 noch eine Auflageschicht 25 von beispielsweise 0,01 mm Dicke über dem Sintergerüst 23 bildet.According to FIG. 2, a steel strip 21 is on one side with a copper plating 22 provided. On this copper plating 22 is a sintering framework 23 made of tin-containing Copper alloy attached. The steel band 21 can, for example, 0.75 mm and that Sinter framework 23 0.3 mm thick. The sintering frame 23 is with a Polymer alloy 24 completely filled, with this polymer alloy 24 still having an overlay layer 25 of for example 0.01 mm thickness over the sintering frame 23 forms.
Während im Beispiel der Figur 2 das den Rauhgrund darstellende Sintergerüst 23 über die Verkupferungsauflage 22 fest mit dem Stahlband 21, d.h. dem Trägerwerkstoff, verbunden ist und somit die Polymer legierung 24 mehr oder weniger zum Ausfüllen des Sintergerüstes 23 dient, wird im Beispiel der Figur 3 eine feste Verbindung an der Grenzfläche zwischen Stahlband 21 und Polymerlegierung 24 geschaffen. Der Rauhgrund ist in diesem Beispiel in Form eines Gewebes 26 oder Geleges aus Polyamidfasern, Polyesterfasern wie PETP oder Glasfasern in die Polymer legierung eingebettet und zwar im Bereich der Grenzfläche zwischen Polymer legierung 24 und Stahlband 21.While in the example of FIG. 2, the sintering frame representing the rough ground 23 over the copper plating 22 firmly to the steel strip 21, i.e. the carrier material, is connected and thus the polymer alloy 24 more or less to fill out of the sintering frame 23 is used, a fixed connection is used in the example of FIG created at the interface between steel strip 21 and polymer alloy 24. Of the Rauhgrund is in this example in the form of a fabric 26 or a scrim made of polyamide fibers, Polyester fibers such as PETP or glass fibers are embedded in the polymer alloy and in the area of the interface between polymer alloy 24 and steel strip 21.
Figur 4 zeigt ein Aluminiumband 27 mit Vertiefungen 28, die kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Gemäss Figur 5 ist das als Trägerwerkstoff dienende Aluminiumband 27 mit kalottenförmigen Vertiefungen 29 versehen. In beiden Fällen sind die Vertiefungen 28 bzw. 29 mit Polymerlegierung 24 ausgefüllt. Über dem Aluminiumband 27 ist mit der Polymerlegierung 24 noch eine Auflageschicht 25 geildet, die in diesem Beispiel eine Dicke von 15 bis 20'um haben soll. Die Dicke dieser Auflageschicht 25 kann jedoch in solchem Beispiel bis 50'um betragen.FIG. 4 shows an aluminum strip 27 with depressions 28 which are frustoconical are trained. According to FIG. 5, the aluminum strip serving as the carrier material is 27 provided with dome-shaped depressions 29. In both cases the wells are 28 or 29 filled with polymer alloy 24. Above the aluminum strip 27 is with the Polymer alloy 24 also formed a support layer 25, which in this example should have a thickness of 15 to 20 μm. The thickness of this support layer 25 can however, in such an example, be up to 50 μm.
Im Beispiel der Figur 6 ist ein Aluminiumband 30 mit Durch brechungen 31 vorgesehen. Dieses zugleich als Trägermaterial und Rauhgrund dienende Aluminiumband 30 ist ausser der Füllung seiner Durchbrüche 31 auch auf beiden Seiten noch mit je einer Auflageschicht 25 aus Polymerlegierung 24 versehen.In the example in FIG. 6, there is an aluminum strip 30 with openings 31 provided. This aluminum tape, which serves as both a carrier material and a rough ground 30 is in addition to the filling of its openings 31 on both sides with each provided with a support layer 25 made of polymer alloy 24.
Andere Möglichkeiten für selbsttragende bandförmige Ausbildung des Rauhgrundes sind in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Gemäss Figur 7 ist ein Sinterband 33 aus Zinnbronze vorgesehen, das ebenfalls zugleich Trägerwerkstoff und Rauhgrund darstellt. Dieses Sinterband 33 ist mit Polymerlegierung 24 durchsetzt und auf beiden Seiten mit dieser Polymerlegierung 24 beschichtet, -so dass Auflagen 25 mit Dicke zwischen 5 und 20 )Im bestehen.Other possibilities for self-supporting band-shaped training of the Rough ground are shown in FIGS. 7 and 8. According to Figure 7 is a sintered belt 33 made of tin bronze is provided, which is also at the same time carrier material and rough ground represents. This sintered belt 33 is interspersed with polymer alloy 24 and on both Sides coated with this polymer alloy 24, so that pads 25 with thickness between 5 and 20) Im pass.
Im Beispiel der Figur 8 ist der selbsttragende Rauhgrund durch eine Gewebebahn 36 oder Gelegebahn gebildet, die in ihrem Aufbau gleich der Gewebebahn 26 nach Figur 3 sein kann. Auch diese Gewebebahn 36 ist sollständig mit Polymerlegierung 24 ausgefüllt und an beiden Seiten mit einer Schicht 25 aus Plymerlegierung belegt, wobei die Dicke dieser Schichten wiederum bis zu 50 µm, vorzugsweise bis zu 20'um betragen kann. Beispielsweise können in diesem Fall zwei Schichten von 20'um Dicke vorgesehen sein.In the example of Figure 8, the self-supporting rough ground is through a Fabric web 36 or scrim, which is identical in structure to the fabric web 26 according to FIG. 3 can be. This web of fabric 36 is also intended to be included Polymer alloy 24 filled in and covered on both sides with a layer 25 made of polymer alloy, the thickness of these layers in turn up to 50 μm, preferably up to 20 μm can be. In this case, for example, two layers of 20 μm thickness can be used be provided.
Die Zusammensetzung der Polymerlegierung kann für alle diese Beispiele aus den bereits oben angeführten Beispielen für Rezepturen direkt oder abgewandelt gewählt werden.The composition of the polymer alloy can be used for any of these examples directly or modified from the examples for recipes already given above to get voted.
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