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Dokumentenidentifikation DE10126462A1 23.01.2003
Titel Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht
Anmelder KS Gleitlager GmbH, 68789 St Leon-Rot, DE
Erfinder Bickle, Wolfgang, 68799 Reilingen, DE;
Schubert, Werner, 69168 Wiesloch, DE;
Storch, Thomas, 68782 Brühl, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 31.05.2001
DE-Aktenzeichen 10126462
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse F16C 33/20
Zusammenfassung Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht, einer darauf aufgebrachten porösen Trägerschicht und einer eine Gleitfläche für einen Gleitparameter bildenden auf PTFE-Basis beruhenden Gleitschicht, wobei das die Gleitschicht bildende Gleitschichtmaterial auch die Poren der Trägerschicht ausfüllt und wenigstens 60 Vol.-% PTFE und 10-25 Vol.-% Zinksulfid umfasst, wobei das Gleitschichtmaterial des Weiteren 2-7 Vol.-% PFA und 3-7 Vol.-% PPSO2 aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht, einer darauf aufgebrachten porösen Trägerschicht und einer eine Gleitfläche für einen Gleitpartner bildenden auf PTFE-Basis beruhenden Gleitschicht, wobei das die Gleitschicht bildende Gleitschichtmaterial auch die Poren der Trägerschicht ausfüllt und wenigstens 60 Vol.-% PTFE und 10-25 Vol.-% Zinksulfid umfasst.

Ein derartiger Gleitlagerverbundwerkstoff ist beispielsweise aus EP 0 232 922 B1 bekannt. Zwar ist dort ein Mindestgehalt von 60 Vol.-% PTFE nicht erwähnt. Die Anmelderin fertigt jedoch seit langem einen Gleitlagerverbundwerkstoff bestehend aus 75 Vol.-% PTFE und 25 Vol.-% ZnS. In der genannten Patentschrift findet sich noch der Hinweis, dass als Füllstoffe zusätzlich 5 bis 40 Vol.-% Aramidfasern, Carbonfasern, Glasfasern enthalten sein können.

EP 0 708 892 B1 offenbart einen nicht gattungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoff, dessen Gleitschichtmaterial PTFE und 2 bis 20 Vol.-% fibrillierter Aramidfasern umfasst. Die Ausführungsbeispiele umfassen neben PTFE noch PPS bzw. PFA bzw. Calciumfluorid in verschiedenen Anteilen. Weitere Hinweise lassen sich dieser Druckschrift nicht entnehmen.

WO 99/45285 offenbart einen nicht gattungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoff, dessen Gleitschichtmaterial PTFE 10 bis 30 Vol.-% eines Metallfluorids, insbesondere Calciumfluorid, und 2 bis 10% fibrillierte Aramidfasern sowie 2 bis 10% eines schmelzbaren Fluorpolymers, FEP, PFA oder MFA, wobei FEP bevorzugt sei, umfassen soll. Konkret offenbart ist ein Ausführungsbeispiel mit 4 Vol.-% Aramidfasern, 7 Vol.- % FEP, 18 Vol.-% CaF, Rest PTFE.

WO 99/01675 offenbart einen Gleitlagerverbundwerkstoff, dessen Gleitschichtmaterial wenigstens 60 Vol.-% PTFE, 15 bis 25 Vol.-% eines metallischen Füllstoffs, vorzugsweise Blei, und insbesondere 8 bis 12 Vol.-% PVDF sowie 1 bis 3 Vol.-% in einer Vorzugsrichtung orientierte Kohlenstofffasern umfasst. Die Verwendung von metallischen Füllstoffen, insbesondere Blei, stößt jedoch zunehmend auf Ablehnung.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gleitlagerverbundwerkstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen hohen Verschleißwiderstand und einen dennoch geringen Reibwert aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoff erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gleitschichtmaterial (10) desweiteren 2-7 Vol.-% PFA und 3-7 Vol.-% PPSO2 aufweist.

Die Erhöhung des Verschleißwiderstands einerseits und die Beibehaltung eines geringen Reibwerts und damit die Erreichung von tribologisch geeigneten Eigenschaften sind in der Praxis gegenläufig zu erreichende Ziele. Beispielsweise hat ein Gleitlagerverbundwerkstoff allein auf PTFE-Basis einen hervorragenden Reibwert, der Verschleißwiderstand ist jedoch nicht zufriedenstellend und kann durch Zugabe von Füllstoffen, beispielsweise metallische Füllstoffe verbessert werden. Durch metallische Füllstoffe wird nämlich die Wärmeabführung verbessert und dadurch die Betriebstemperaturen geringer gehalten, was einen höheren Veschleißwiderstand bedeutet.

Des weiteren ist es - wie eingangs erwähnt - beispielsweise bekannt, zur Erhöhung des Reibwerts faserige Füllstoffe, insbesondere Carbon-Fasern zuzusetzen. Wenn jedoch der Carbon- Faseranteil hoch ist, insbesondere 4 Vol.-% und mehr beträgt, so wird hierdurch zwar der Verschleißwiderstand erhöht, der Reibwert wird aber stark beeinträchtigt. Ferner bringt die Zugabe von faserigen Füllstoffen das Problem mit sich, dass die Fasern nicht ohne weiteres in dem Gleitschichtmaterial gehalten oder verankert werden können und potentielle Ermüdungsstellen darstellen.

Mit der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass optimale Ergebnisse auch ohne den Zusatz von faserförmigen Füllstoffen erzielt werden können. Es wurde festgestellt, dass durch den Zusatz von PPSO2 als abriebfesterer Kunststoff eine Verschleißminderung also eine Erhöhung des Verschleißwiderstands erreicht werden kann. Die Fixierung oder Einbindung der PPSO2-Partikel in die PTFE-Matrix wird durch PFA in hervorragender Weise unterstützt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Gleitschichtmaterial 60 bis 80 Vol.-% PTFE, insbesondere 65 bis 80 Vol.-% PTFE und vorzugsweise 65-75 Vol.-% PTFE.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt der Zinksulfid-Anteil 15 bis 20 Vol.-%.

Vorteilhafterweise ist die mittlere Korngröße der verwendeten Zinksulfid-Partikel, gemessen im Zentrifugenverfahren nach DIN ISO 9001, kleiner als 1 µm, vorzugsweise liegt sie zwischen 0,2 und 0,5 µm.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Anteil des PFA 3 bis 7 Vol.-%, insbesondere 3-6 Vol.-% PFA und vorzugsweise 4-6 Vol.-% PFA beträgt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Anteil des PPSO2 3 bis 6 Vol.-%, vorzugsweise 4-6 Vol.-% beträgt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoffs.

Die Figur zeigt einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht 4 aus Stahl und einer darauf aufgebrachten porösen Trägerschicht 6, vorzugsweise aus einer bleifreien Bronzeschicht, beispielsweise mit 90 Gew.-% Kupfer und 10 Gew.-% Zinn. In die der Stützschicht 4 gegenüberliegende Oberseite 8 der Trägerschicht 6 ist ein Gleitschichtmaterial 10 in die Poren der Trägerschicht 6 eingebracht. Das Gleitschichtmaterial 10 steht geringfügig über die Oberseite 8 der Trägerschicht 6 vor und bildet eine Gleitschicht 12 mit einer Gleitfläche 14 für einen nicht dargestellten Gleitpartner. Das Gleitschichtmaterial 10 weist eine PTFE- Matrix mit wenigstens 60 Vol.-% PTFE und 10 bis 25 Vol.-% Zinksulfid und erfindungsgemäß 2 bis 7 Vol.-% PFA und 2 bis 7 Vol.-% PPSO2 auf.

Eine bevorzugte Zusammensetzung des Gleitschichtmaterials umfasst 60 bis 80 Vol.-% Matrix bildendes PTFE, 10 bis 25 Vol.-% ZnS, 3 bis 7 Vol.-% PFA und 3-7, insbesondere 4-6 Vol.-% PPSO2.

Das Gleitschichtmaterial besteht vorzugsweise aus den vorstehend genannten Komponenten.

Eine bevorzugte beispielhafte Zusammensetzung beträgt 70 Vol.- % PTFE, 20 Vol.-% ZnS, 5 Vol.-% PFA und 5 Vol.-% PPSO2.


Anspruch[de]
  1. 1. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) mit einer metallischen Stützschicht (4), einer darauf aufgebrachten porösen Trägerschicht (6) und einer eine Gleitfläche (14) für einen Gleitpartner bildenden auf PTFE-Basis beruhenden Gleitschicht (12), wobei das die Gleitschicht (12) bildende Gleitschichtmaterial (10) auch die Poren der Trägerschicht (6) ausfüllt und wenigstens 60 Vol.-% PTFE und 10-25 Vol.-% Zinksulfid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (10) desweiteren 2-7 Vol.-% PFA und 3-7 Vol.-% PPSO2 aufweist.
  2. 2. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (10) 60-80 Vol.-% PTFE umfasst.
  3. 3. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial 65-80 Vol.-% PTFE umfasst.
  4. 4. Gleitlagerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial 15-20 Vol.-% Zinksulfid umfasst.
  5. 5. Gleitlagerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial 3-7 Vol.-% PFA umfasst.
  6. 6. Gleitlagerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial 3-6 Vol.-% PPSO2 umfasst.
  7. 7. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial 4-6 Vol.-% PPSO2 umfasst.






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