DE1404485A1 - Lager und Herstellung desselben - Google Patents

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ
München

24 ο Hovembex* 1959

Kl-177

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und Herstellung des sei bee

JS eir inciting- betrifft ein Material mit geringer Reibung_f das

tür ■:yg'/^;.rflachen eignet, insbesondere ein Material dieser , --al -,Hlchiiis- f&£5örartige Stoffe fest an eine starre Unter- -' ■■■-vi<■>>,■.. Ä2i\ Kisfi.1, wobfti die f@derartige» eins geringe Reibung

äthylööfa8efii gebildet

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ί .-....-.'ieitiu hart'M - Stofi'vsii gebiläet unfl im allgemeinen .■'■;i«5 "Λ··>ϊ·!;:πί.fir"-;-z±'. srtlchsv' taxey !längt von der Auf·= '·"":■ u"·.·:■·; wiiLBS S-";höJ"i sf*i'-v;."i;"T,->i£i.xijifj ««"ίΐβοΐΐβϊΐ den aich be-=

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e geschwindigkeit der sieh bewegenden feile hoeh ma einen Sehmiermittelfilm aufreuhtaueriiai-ten,, steö diese r angööiessen. Wenn solche System© eine 2«it Isng; inaktiv sind, nei^i der Ölfilm ernst Weglaufen xraa ißt die Reitmng s« Beginn sehr stark_o Biea ist Thescmders störend, wenn die rela·= t-iren Beviigungtm OBEilli«2-ei:i«Xs, interMii'Stiev-eno οα?^£- miy-ß^el-jiiäuöi^; erioXgen-. Es gibt such viele AviwerKkmgBaw&ißke, bei welchen die Lagerfläche einer häufige« SchHicirang nicht ksm.-gänglich ist, bei v/eloheü thermische euer andere Bedingungen die Verwendung herkömmlicher Schmiermittel unmöglich machen und bei walchen die Gegenwart von Schaiiermitüoln zur Yerunreinigung von Stoffen führen kann» welche "fem den sich been '.['eilen fflanipuliex·!; 'werden,,

(im li<u ScK^tierungBprobleuiB aw Türmei,awn_s hat r^n ^ogevirV/An^e Äatifi'iktionslager TsrWOVul^t,, b<-ji ^el^neu '-zv^ischen den sieb. bewegenden Teilen Kugeln oder Walken fiin^afligt oind.. Diese Lsi gar sir.i'1 kostspielig und stehen aiöht xli? all® Lagerf oTüimt zur Verfügung,, Man hat auöh Lager aus porösen, mit Sehmier-mittel imprägnierten Stoffen -«'erwenflet. In einigen Fällen sißd für -äsn Betrieb mit wenig oüer ol«^e Sohaiiei-uii^; aun ^inüth^T^m ^ö-iv^^ate Lager verwendet worclön, ^v m aiaaen Ha^afr.' v^hi-n ßilch F^Iy-

r-ze, (\=;nen 3in holier <Jluix^pa4 iini »in. [;«-

»mti -zur ~-'jHiotmi.-^J!A.tm unreh iai.i.tftr. !i'iUBSo

ο bad c~:g;;:;.l

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Ψ&ηη mm Polytetrafluoräthylen zu Fasergut verspinnt und reckt, üo ergibt das Hara eine viel höhere Beständigkeit gegen ä^en lcaltew Fluss < > Aus diesen IPa-sera hergestellte Faserprodukte sind rl>:- livtpiex-flfivh'm Ioinend e.vschienen_s müssen aber zur AufrechtftrhRlir-v.ufe ihrer Form von einer starren unterlage oder einem 'k-ibä'-icr gfis3t,titst werden» Solch© Unterlagen oder Gehäuse werden ^öViiiLiyJ.ioli Ton Metall oder forage* pressten Harsmassen gebildet, und ißaii hat- noch keinen einfachen Weg gefunden»' eine Bindung awisöhen Polytetrafluoräthylenfasermaterialien und einem Lagergehäuse auszubilden, die so dauerhaft ist, dass sie eine Trennung, eine Faltenbildung (winkling) und ein ^erreissen verhindert♦

).)r',e Erfindung stellt ein für hochbelastbare mechanische Lager i^ißignetes Material mit geringer Oberflächenreibung zur Verfü-■!tiiigv riss »ißh leicht au Lagern verarbeiten lässt_o Sie stellt ^cItGr ein Lager zur Verfügung, das selbst bei seltener Schmierung einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist und ferner bei hoher Belastung und geringer Geschwindigkeit zufriedenstellend arbeitetο Sie ermöglicht ferner die Bildung einer Fläche mit Fasern aus orientiertem Polytetrafluoräthylen, die fest an eine Unterlage gebunden sind, auf einem einfachen Wege mit geringen Kosten* Weitere Vorteile und Zweckangaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung»

äeiaäss der Erfindung ist ein nichtgewebt.es Fasermaterial aus Po iytetraf3 üi-;r#thy!entfasern an eine starre Unterlage gebunden i'T'A ei ic ι.·* a Tcinchtgebilds &u einem Lager geformt, dessen

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Eagerfläehe bildende Schicht aus Polytetrafluorethylen besteht und ein spezifisches Gewicht von mindestens 0,5 und eine Härte nach Barcol von mindestens 10 hat* Das starre Unterlageteil kann auch in die gewünschte Lagerform vorgeformt un^ das nichtgewebte Polytetrafluoräthylenfaaermaterial in dieser Form an das starre Unterlageteil gebunden worden sein. Die erstgenannte Methode wird, wenn die Unterlage verformbar ist, bevorzugt, da sie die Herstellung einer grossen Fläche des Schichtgebildes erlaubt, die man dann vor der Herstellung eines Lagers auf jede gewünschte Grosse oder Form schneiden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Lager gerichtet, das mit wenig oder keiner Schmierung lange Zeit bei hoher Belastung zu arbeiten vermag. Bei diesem Lager ist ein nichtgewebtes Fasermaterial aus Polytetrafluoräthylen durch Nadelung mit einem Fasersubstrat verbunden derart, dass eich zahlreiche Polytetrafluoräthylenfasern des Polytetrafluoräthylenfasermaterials in das Substrat erstrecken» Dabei sind Faeerteile dee Polytetrafluoräthylenfasermaterials, welche dem Substrat benachbart sind, mit einem das Substrat durchdringenden Kleber umgeben, während die vom Substrat abgewandte Fläche des Polytetrafluoräthylenfasermateriale» von Kleber und von Substratfasern frei ist. An die dem Polytetrafluoräthylenfasermaterial abgewandte Substratfläche iet eine starre Unterlage gebunden. Die Polytetrafluoräthylen-Lagerflache hat eine Barcol-Härte von mindestens 10 und ein spezifisches Gewicht von mindestens

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Q₉ ¹J* Ein solchem Körper wird av/eökmässig hergestellt, indem itv-in -sine faser-artige bzv7_o --baitige Grundlage {nachfolgend ium·,; fasergrünölrg® ) mit einem Bindeharz imprägniert» der Faser- grunülage ein niehtgewebtee Vlies aus Polytetrafluoräthylenfasern überlagert, einigen der PolytetrafXuoräthylenfasern durch zwangsläufige Orientierung Lager erteilt, in denen sie sich senki-echt zur Vliesebene und unter Vereinigung der beiden Schichten In die Fasergrundlage erstrecken, und das Gebilde ,intei;' Anwendung von Wärme und Druck su einem festen dichten ■-ϊ'τ·*:·«:· verifürmt nmi verdichtet_o Bei der Verformungs- und Ver-■"■i'ht-xH^öbc.'i:! uKllung wird &&m Ftasergebilcls gewöhnlich die für

üa.H fertigt; Lager gewünschte Form erteilt, wobei gleichzeitig eins Vereinigung mit dem starren Gehäuse oder der starren Unt,e:r"¹rige des·. Lagers erfolgen kann,, In diesem Fall wird das voriietormt« Gehäuse oder die "vorgeformte Unterlage mit dem Faserii^biÄfle mit cder ohne Zwischenschicht aus Klebe- oder Bindemate» v^vj.iil ir« 'lie "οϊπι eingesötät unö das Ganr.e einer genügenden Ein- -ίίΊαϊί^ vor: 'Värme und Druek unterworfen, am das Polytetra- ::^jlu».räthylüi:fa£i@rgut mit &e<K Gehäuse zn verbinden und der die laguriiäohe bildenden Polyfratrsfluoräthylensohieht die ge-Dichte un-1 Härte an geben»

.''■■',. « ^T-*ger gewä«S3 der Erfindung ist in der Belohnung dargestellt. l/.u> ^formte lager gemäss der Erfindung weist ein nicht von P^Iytetrafluoräthylim gebildetes Substrat 2 auf, das zwischen

_ . £AD CHiQiNAL

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dem starren Gehäuse 3 und der Polytetrafluoräthylen-Lagerfläche 1 liegt* Die Polytetrafluoräthylenfasem sind dabei in die nicht von Polytetrafluorethylen gebildete Schicht eingebunden, die vorzugsweise ein Fasermaterial ist» und werden fest in dieser gehalten* Wenn als Substrat ein Fasermaterial dient, so kann es ein Gewebe oder Gewirk wie auch ein nichtgewebtes Faserprodukt sein* Ein Polyamidfasersubstrat wird bevorzugt.

Die Fasergrundlage bzw. das Fasersubstrat, das aus nicht von Polytetrafluorethylen gebildeten Fasern aufgebaut ist, kann natürliche oder künstliche Fasern, wie Wolle, Baumwolle, Flachs, Jute, Asbest, Glas- oder andere keramische Fasern, Metallfasern, Fasern aus regenerierter Cellulose, Celluloseestern, Polyamiden, wie Nyloni Polyestern, oder Fasern aus Polymeren oder Mischpolymeren von Vinyl- und Aery!monomeren, wie Acrylnitril, und Polymeren olefinungesättigter Kohlenwasserstoffe enthalten,. Man kann Gemische und Kombinationen der Fasern so auswählen, dass spezielle gewünschte Eigenschaften erzielt werden., Zo B. kann man dem Substrat zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit Metallfasern einverleiben., In den Sonderfällen, in denen alle Substratfasern oder ein wesentlicher Teil derselben thermoplastisch ist, muss das Substrat nicht immer mit einem Bindeharz imprägniert werden, da man bei geeigneten Temperaturen und Drucken die Substratfasern selbst so erweichen kann, aass sie benachbarte Polytetrafluoräthylenfasern des LagerfläehenfaBermaterials umgeben oder zum Eingreifen, bzw* zur Einbindung

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in diefje kommen,, und dann härten kann* um das niehtgewebte* die Oberfläche bildende Polytestrafluoräthylengut fest am Substrat und am Lagergehäuse* zu halten.

Das Substrat kann ein nichtgewebtes Fasergut sein, das in beliebiger bekannter Weise gebildet und gegebenenfalls genadelt worden ist, um es etwas zu verfestigen« Es kann auch ein gewebtes oder gewirktes Material sein und besteht ,dann vorzugsweise nus gesponnenem Stapelfasergarno Das Substrat muss die Fähigkeit haben, die Polytetrafluoräthylenfasern aufzunehmen, die in es eingetrieben werden, und sich mit denselben zu verwickeln und sie fest zu halten« . .

Wenn als Substrat ein Faserprodukt dient, das mit einem Kleberharz Imprägniert ist, so muss das Harz bei der Arbeitstemperatur der Liiger stabil, aber dennoch unter Formpressbedingungen verformbar und befähigt sein, eine gute Bindung zwischen dem Subßtratmaterial und einem starren Unterlageteil zu ergebene Der Kleber- kann ein thermoplastisches Harz oder ein hitzehärtbares Kara tieinο Man kann auch mit Harzgemischen arbeiten, um gute Binduiigs- und Formgebungsbedingungen zu erzielen« Das Harz wird Eweckmäsnig auf das Substrat aus einer Lösung oder Dispersion durch Spritzen, Tauchen oder Aufstreichen aufgetragen, aber man kann es auch als Pulverform oder in sonstiger Weise aufbringen» Es ist wichtig, dass das Harz hauptsächlich auf den Substratfasern verteilt wird und nicht die Räume zwischen den

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Fasern so vollsetzt, dass das Eintreiben der Polytetrafluoräthylenfasern aus der nichtgewebten Oberflächenschicht in das Fasersubstrat ernsthaft gestört wirdο

Ein für die Zwecke der Erfindung geeighetes nichtgewebtes Faserprodukt aus Polytetrafluoräthylen lässt nach irgendeiner der bekannten Methoden des "Garnetting" der Wiederüberführung von Garnen oder grobem Abfall in dem fasrigen Zustand durch Zerfasern, Krempeins, Verblasens der Ablagerung aus flüssigen Medien und dergleichen herstellen» Dieses Faserprodukt wird der harzimprägnierten Fasergrundlage überlagert, welche haupjfer_— sächlich Fasern aus anderem Material als Polytetrafluorethylen enthält, und das Gebilde durch einen Nadelstuhl geführt. Der Nadelstuhl stellt eine bekannte Vorrichtung dar, mit welchex^ eine Anzahl gerauhter Nadeln in das Behandlungsgut getrieben

wird» Die Nadeln treiben einige Folytetrafluoräthylenfasern.,

oder Teile derselben in Lägeη_f in vißloh&n^±^r~BtQh senkrecht zur Fasesgutflache und unter Vereinigung der beiden getrenntes Schichten in die harzimprägnierte Fasergrundlage hinein erstrecken» Im allgemeinen sind mehrere Durchgänge durch den Nadelstuhl erforderlich, um dieses Ergebnis zu erreichen«. Wenn gewünscht, kann man anstelle des nichtgewebten Polytetrafluoräthylenfaserproduktes mit einem losen Vlies solcher Fasern arbeiten, so dass diese eine Nadelbehandlung sowohl zur Bildung des nichtgewebten lagerflächengebildes aus Polytetrafluoräthylen als auch zur Festlegung dieses Gebildes in dem Substratmaterial führt» ■ . *■

■ Rn.98fl ί/ΠΔΔΙ? ■

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•Bisses voluminöse Gebilde wird mit oder Qhae Unterlage- oder Gehäusematerial in eine geeignete Pressform eingebracht* die eine beliebige gewünschte Form haben kann« und der Einwirkung von Wärme und Druek unterworfene Das voluminöse Material wird bei erhöhten Temperaturen stark ''zusammengepresst und in dem Kusainmsrigepressten Zustand au dem festen und dichten Material fixiert,, dessen eine-Fläche im wesentlichen oder vollständig von zusammengepressten Polytetrafluoräthylenfasern und dessen andere Fläche von nieht aus Pölytetrafluoräthylen bestehenden fasern gebildet wirdo

Be i 3 P~li_ jL'l.-_-.-._-l J '-^,

Bin fiiehtgewebtes Faserprodukt aus Polyamidstapelfasern -—(QüaUratmetergewieht 152₉6 g$ Dicke etwa I₉78 mm) wird mit

einer wässrigen Dispersion gleicher ©ewiehtsteile eines "~~ ~PhenoHie*eee ("BRLA 1030", Bakelite Corp.) und eines

^T^G^^oY^Cem&n¹", Du Pont, aus einem Terpolyvon Acrylnitril, Acrylsäurebutylester und Methacryisäure im Genisch mit Phenol~Formaldehyd~Harz) imprägniert.

Iteöh Trocknen in einem Of^n bei ©tfra 93° beträgt die Gesamt-- aufnahme an Harss 5O_s9 bis 67 »8 g/m \ Diesem, imprägnierten Gut wird ein sweites niehtgewebtes Fasermaterial aus Polytetrafluoräthylenfasern (Fadentiter 6 den₉ Stapellänge 3_f8 em, Quadratmetergewicht 271' ₉2. g) überlagert» Das erhaltene Gebilde wird in drei Durchgängerr^Sureh einen Nadelstuhl mit 196_f9 Kadelungen/cm genadelt, wobei die Nadeln von der Polytetrafluoräthylenfaser-Seite aus eindringen« Die Nadelung ergibt -,

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sine mechanische Vereinigung der Fasermaterialien und führt zu einer Gesamtdicke beider von 2_D29 mm» Mit einem 3»5 cm breiten Streifen dieses Materials wird einlagig ein Stahldorn von 2,5 om Durchmesser umgebsnj der Streifen wird mit fünf Windungen ©ines 3₉5 em breiten Streifens sines mit Phenolharz imprägnierten starken Baumwollgewebes (cotton duck) bedeckt_o Der so erhaltene Vorformling wird vom Dorn abgenommen.

Der Vorformling wird nun in.einer Pressform behandelt» die einen zylindrischen Formraum von 3 »18 cm Innendurchmesser und etwa 10,2 om Länge aufweist, mit einem Mitteldorn von 2,54 cm Durch·= messer gleicher länge und zwei zylindrischen Ringen solcher Form versehen ist, dass die Ringe den Ringraum zwischen der Forminnenwand und dem Dorn eng füllen,, sieh in dem Ringrauin in Längsrichtung frei zu bewegen vermögen und sich an jedem Formende über den i'ormraum hinaus erstrecken. Die. Form wird auf 177° vorgeheizt. Man bringt den Vorformling auf den Dorn auf, fügt die beiden Ringe an und übt auf die Ringe 6 Mim einen Druck von 2268 kg (5000 pounds) aus» Beim Entnehmen aus der Form zeigt sich, dass der Vorfomling in Längsrichtung um etwa 2>5 si zu= sainmengepresst, das Polyamidfasergut fest an das harzimpräg=- nierte Baumwollgewebe gebunden ist, das zu einem Lagergehäuse dienendem starren Material erhärtet ist, das Polytetrafluoräthylenfasergut an dem Polyamidfasermaterial festgelegt und die Gesamtdicke der beiden Fasermaterialien auf ungefähr 0,51 mm verringert ist« Die Polytetrafluoräthylenschicht„ welche die Lagerflache bildet, hat ein spezifisches Gewicht von 1,05 und eine Härte von 44.

"■ ·' - ~ 10 - - V- :.-..-;.-...-. 80 9801/0 448

Seehs in dieser Weise hergestellte Lager werden auf einem Prüfstand an Stahlwellen τοπ 2,5 cm Durchmesser bei einer Iagerbelasiimg von 78_S89 kg/cm² und einer Geschwindigkeit von Te6 m/Min» geprüft„ Tor dem Amisseen der Wellen werden auf die Polytetrafluoräthylen-Lagerflache swei !Kröpfen Öl aufgerieben? eine weiters Schmiermittelzufuhr erfolgt nicht» Nach 180stün~ digem Betrieb ergibt sieh ein Reibungskoeffizient von 0,05. Beim Auseinandernehmen aeigt sich, dass die Polytetrafluorethylen- ~, faser-Oberfläche etwas mehr "poliert" worden ist»' Anzeichen für eine Schädigung sind nicht festzustellen,,

_s

Wis in Beispiel 1 wird eine Kombination aus einem harzimpräg-Kierten, nichtgewebten Polyamidfasermaterial und einem nicht-"-gewebten Pelytetrafluoräthylenfasermaterial durch Nadelung hergestellt c Das Paserschichtgut wird mit der imprägnierten PoIy-

auf ein sauberes Stahlblech aufgebracht und ' 6 Min, Behandlung bei 177° und einem Brück von.70_s3 kg/

oar KMsammengepresst und mit dem Stahl verbunden» Durch Ver-

formung aus äeia ?erbundgebilde geschnittener Streifen werden seehs zylindrische Lager von 2,86 χ 2_S54 era hergestellt. Die Ims.enflache des Polytötrafluoräthylenfaeergutes jedes I,ag^ver£3 wird leicht mit Öl überwischt und jedes lager bei einer Lagerbelaatung"von 78_P89 kg/cm und einer Geechwindigkeit von T₅,6 m/Min_e ohne weitere Schmierung an einer 2,5-öm-S^ahlwelle geprüft. Die Prüfung wird 11O Stunden durohgeführt: nach.diesem Zeitraum beträgt'der" . ;

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AL·

Reibungskoeffizient O_sO55 und ist kein Anzeichen für einen Lagerverschleiss festzustellen»

Die Lager gemäss der Erfindung nach Beispiel 1 und 2 werden mit einem kommerziellen ölimprägnierten Bronzelager ähnlicher Grosse verglichen, das man hierzu zu Anfang schmiert und dann an einer Stahlwelle bei einer Belastung von 78,89 kg/cm und einer Geschwindigkeit von 3,4 m/Min«, ohne weitere Schmierung prüft. Nach wenigen Stunden Laufzeit ist der Reibungskoeffizient gleich 0,342,' d_o h_o einem mehr als sechsmal so hohen Wert wie bei den lagern gemäss der Erfindung* Die Temperatur dieses Bronzelagers steigt weiter an und erreicht naöfe.--41 diesen Prüf bedingungen 196°'° Die Lager nach Beispiel 1 arbeiten kontinuierlich bei etwa 52°·

B e i s P ₁J el 3 "" · · ' . -

Wie in Beispiel 1 wird ein faserschichtgut hergestellt ₉ das aus einem nichtgewebten Polyamidfasergut und einem mit ihm durch Nadelung verbundenen nichtgewebten Polytetrafluoräthylenfasermaterial besteht ₉ wobei ,jedoch das Polyamidfasergut vor der Vereinigung mit dem Polytetrafluoräthylenfasermaterial auf dem Nadelstuhl nicht mit Hara imprägniert wird_o Das Schichtgebilde wird unter. Einfügen eines phenolharzlmprägnierten Glasfaser-Flächengebildes und 10 Min„ Pressen des Gebildes bei 177 und 7P,3 kg/cm an ein sauberes Stahlblech gebunden. Dabei wird eine feste Bindung der Polytetrafluoräthyleiifaser unter

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JER.-1 Π - - - -

Bildung einer guten Lagerfläche erhaltene Es wird angenommen, dass dies auf einer Ineinanderwieklung oder «wirrnang der Fasern während des Zusammenpressen und dem- I⁶IIessen des Paserma·= teriais bei diesen Temperatur=- und Druekbedingungen beruht.

JLJL-J s -E—i-Jg-i 4. ' ■ - .

Ein nichtgewebtes Polyamidfasermaterial wird ohne Bindeharz durch Wadelung wie in Beispiel 3 mit einem Polytetrafluoräthylenfasermaterial verbundene Pas Schiehtgebilde wird ohne jeden Harsskieber mit der Polyamidfläche auf ein sauberes Stahl- ^feie©^h=jpi^gebraetoutLJind_das Gebilde 2 Min« bei 70,3 kg/cm und 243° gepresst» Dabei, wird eine gute lagerflache von fest an das Stahlblech gebundenen Polytetrafluoräthylenfasern erhalten.

B & i spi e 1 5 -

Ein Gewebe aus Polyamid-Endlosfadengarnen mit einem Quadratmetergewicht von 78,0 g wird mit einem kommerziellen hitzehärtbaren Kleber imprägniert und luftgetrocknete Auf dieses imprägnierte Material wird ein ungewebtes Fasermaterial aus Polytetrafluoräthylenfasern (laserlänge 1»9 cm, Quadratmetergewicht 271 ρ2 g) aufgebracht und das Gebilde durch dreimalige Hindurchführung auf dem !adelstuhl genadelt * Das erhaltene Gehilö.6·. wird unter Zwisehenfügen einer Folie eines hitzehärtbaren Klebers (Permaeel Sir», 18) und 10 Min„ Pressung bei 70,3 kg/cm tand ">T7^Ö an ein sauberes Stahlblech gebunden.

-13

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Eine ähnliehe Lagerfläche wird in der oben beschriebenen Weise» jedoch unter Austausch des Polyamidgewebes gegen ein Jutesaekgewebe als Fasergrundlage hergestellt«

Wie in Beispiel 2 werden aus Jedem dieser Stoffe Tier Lager hergestellt und bei einer Lagerbelastung won 43*7 kg/cm (622 pounds) und einer Geschwindigkeit von 7,6 m/Ein, an 2,5 Stahlwellen geprüft« Vor der Prüfung werden auf jedes Lager zwei Öltropfen aufgerieben; eine weitere Schmiermittelzufuhr erfolgt, nicht ο Nach 38Qstündigem Betrieb ergeben alle Prüflinge einen Reibungskoeffizienten von 0_s06 und sind alle Prüflinge noch für weiteren Einsatz geeignet«

B e i s Pj. el 6

Auf einem Nadelstuhl werden niehtgewebte Polytetrailuoräthyien Stapelfaserstoffe mit einem Quadratmet&rgewicht von 102» 203 und 271 g hergestellt» Man legt jedes Produkt auf ein Stück. starkes Baumwollgewebe (Quadratmetergewicht 339 g) auf und führt jedes Gebilde mehrmals durch einen Nadelstuhl, wobei die Nadeln nur von der Polytetrafluoräthylenseite her eintreten, bis die beiden Materialien fest vereinigt sind« Die erhaltenen ]?aserschichtg"ebilde werden gesondert an saubere Stahlbleche gebunden, indem man zwischen Baumwollfläehe und Stahl eine Folie eines kommerziellen hitzehärtbaren Klebers (Permacel 18) einfügt und 6 Min., bei 70,3 kg/cm und 177° presst. Aus dem Produkt werden wie in Beispiel 2 zylindriscke (rleitlager ge«=

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leieat mit öl Ütoerwischt und an 2'.5-CEL=3tahlwellen geprüfte Bei dieser Prüfung erhält die Welle eine - oszillierende Bewegung, wobei in jedem Zyklus die Welle in jeder Richtung 30° umläuft * Die Prüfung erfolgt mit 58 „3 Erehsyklen/Mino

einer Lagerbelastung von 78»89 kg/cm * Bine weitere Schmiermittel!« zufuhr erfolgt während der Prüfung nicht« Nach 1 Million Zyklen werden die Lager zerlegt und untersucht. Die lager, die nur 102 g Polytetrafluoräthylehfaser auf den Quadratmeter aufwei- '. sen, aeigen etwas Verschleiße« Die lager mit grösserer PoIytötrafluoräthylenfasermenge befinden sich noch in gutem Zustand für einen weiteren Einsätze

In einer ähnlichen_$ in der Kraftfahrzeugindustrie* zur Be= von Kugelgelenken Terwendeten Prüfung wird eine Yerwenä-

in-500 000'Zyklen bei lagerbelastung von 70,3 kg/em als ausreichend erachtete

Beispiel 7 ■ . ' --.,".

Wie i?i Beispiel 2 wird ein nichtgewebtes Polytetrafluöräthylett-StapeIfasermaterial mit-'einem Quadratmetergewicht von 271»2 g hergestellt. Man imprägniert grobe Baumwollgaze mit einem hiigehärtbaren Harz. (Permacel 1824)» legt das nichtgewebte PoIytetrafluoräthylenmaterial auf die imprägnierte Baumwollgäze auf und führt das Schichtgebilde wie in Beispiel S durch den ITaöelstuiii» Wie in Beispiel 6 wird das Verbuiidfaöeriaterial ein ·

1-5

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TR-.T77

Stahlblech gebunden und ssu Lagern verformte Nach einer Prüfung in 1 Million Zyklen wie in Beispiel 6 befinden sich, die Lager noch in gutem Zustand für den weiteren

Wie in Beispiel 6 wird ein Schichtgebilde aus niehtgewebtaro Polytetraflmoräthylenfaserraatsrial und einem Metallblech her ge«= stellt, wobei man jedoch hier mit einem Messingblech arbeitet. •Ein Streifen doa Söhiqhtgebildes wird durch Wal ssen und Pressen zu einem Iqaatorband einer Hohlkugel geformt„ wobei die Poly= tetrafluoräthylenfaserfläehe 'innen liegt, Die beiusti Streifen·=- enden stossen -aneinander, sind aber nicht angebracht, so dass das Band leicht ausgedehnt werden kamin Zur Herstellung eines Kugelgelenkes wird In das Band eine Stahlkugel eiiägeaetzt und der Aufbau in ein vorgsformtes Gehäuse gepresst-

B s i s ρ i_&_l 9.

Ein Baumwollgewirk (Quadratmetergewioht 169ρ5 g) wird einseitig durch Aufstreieh-en mit einer Lösung eines Phenolharzkiebera in Methyläthylketon (Iiepage Ur., 1825~Zement) Überwogen und durch Yerdampfen des Lösungsmittels .getrocknete Dcis Phenolharz wird in einer Menge von 3:5,9 g/m aufgebrachte Man stellt weiter einen gekrempelten und ins Kreuz gelegten Flor aus Polytetrafltioräthylenfasern mit einem Quadratmetergewicht von 4349O" g/m he?_O-Aus diesem Plor werden Streifen von 33,0 otti

809801/0 445 "*^>Nal

ei .se. gfisehnitteHo !fen ordnet die Streifen parallel 8ö an₉ e&'.sß sie sich toe rühre β txitä führt das erhaltene Gebilde zur Erzeugung eines gleiehwäesigeii leichten Flors der Krempel %u« Vi-M- <:·γ·ϊ^;- 4er- Krempel erhaltene Flor wird star Bildung eines Y.lieses_s =i-'-'=M rf-^:.'öl.r ICrempelf Iors eMelrteii enthält,, mit einem Quadratmeter·= ;■-.?-wi-2..it -;-öii 1'37_S32 g imj Krems gelegt. Das Polytetrafluoräthyleni'i--f-er^:/li.i?K vfird anf di© ntclit üteräogene Seit® des .BeumviC'ilger;\-rfcj fmfgelögt und das gssE.s ¥*iernial c\wreh einen Kaaelstuhl ge·=· tührfeo <ic-8si:in Mädeln cur-cfc die Polyteti-afltioräthylen-Seite si.böri-iiigfrE, Dateei werden 9 in ige der Polytetrafliaoräthyleufasern. von d^.-n Hsäeln in das Bauaiwollgewirl;: getrieben und di<s "beiden SGhifs'nteiA f«et BuaamrasiigefeurideBo Ein Anteil des Produktes wird r^o swisölien ein giäforistee Metallgehäuse",-das eine konkafe Fläch« ItH Form eines Kugelteils aufweist, tand eine Metallkugel g@~ fcrächC₁, fiasfi die kletoerufeerssogene Seite des Gewirks dem Gehäuse sv.ge\'.iandt ist« Man erhitzt "das Gebilde auf die Mär tungs tempera=· tür des Klebers und bringt awisehen- Kugel und Gehäuse Druek ■'&V-- .Simvii/kuagc Dabei ψίνά. die !"aaerkombination: fast an öas CJe= -·^;π-Μ?3 ge'mmcien,. ebne öar;s· ein Rsissen oder eine Faltenbildung fi"'v!;":-ittr die Polvtetrafl:?oräthylensohicht wird s;u einer festen iHiii.s^iJ /Aagerflächö ¥6rfi:'.'3htet_s und das Produkt zeigt ein gutes Vijv-biiitetn als Lager eines Kugelgelenks _β

Ära itjt *virsuoht worden, Lggerfläehen durch Imprägnieren aus l\-jlj'ii^tri'fIworäthylenfasem gewebter Stoffe mit' nitgehärtbaren ö (lui-oh ¥f$-i^swenetmg. lockor gewebter Stoffe aus Poly·=·

die eine Unterlage aus

0 9 3 0 1/0446 BAD OR^iN

11

t ϊ

.wuj. iHit hitEeharfaaren Marsen imprägniert ob Stoffen auf ■«eisen..Das Harz tritt dabei auf der Lagerflache in Erscheinung und wird 211 einem beträchtlichen ¹J!eil der Lagerflächc?. Solche Harze haben bekanntlieh nicht die Mlesaerfriktionse schäften von Polytetrafluorethylen.,

Bei der.Erfindung wird eine Auswanderung des Harzes su der Pölytetrafluoräthylenfaser-Lagerfläche vermiedene Wenn Binde·=· harae Vex-Yrendung finden» verbleiben sie im wesentlichen in dein Substrat und greifen an den Polytetrafluoräthylenfssersegmenien* welche an ias Substrat angrenzen,, und den j eiligen an, welche durch die Iade1stuhlbehandlung in das Fasersubstrat getrieben worden sind-,.

Wie aus ihrem stumpfen GIana hervorgeht» sind die Polytetrafluöräthylenfaserflachen der lager geasäss Beispiel 1 bis 5 nioht hochpoliert wie Lager aus Metall oder förmgeprssstea Harzmassen-·. Die Oberfläche ist deutlieh faserartig, und die Fasern sind-_p wenngleich si© auch fest gusanmieiige presst siiid_r nicht aneinander gebunden,, Durch ein leichtes Aufkratzen mit einer Hadel oder einer Messerklinge kann auf der Fläche laicht ein Paser-fior aufgerichtet werden.

Die Präaision der Lagerfläche wird von der »Sorgfalt bestimmt, mit der die Herstellung und der_Zusammenbau der verschied -Elemente erfolgt« Es stellt jedoch einen grosseü Forteil, de Erfindung·, dar, dass für viele Zweo-lno eine extreme Präzis lon

BAD O

R/ö|_NAL

iiiisgaBgsöberfläohe nicht erforderlich ist ο Die zusammeiige« presste Masse der" Polytstrafluoräthylenfasera "besitzt eine genügende zusätzliche Zusaiihßenpressbarkeit und kann im. anf'äatg=- liebem Einsatz oder "beim "Einlaufen" leicht so deformiert

«lass sie dem mit ihr .ssHsaramenwirkenden Teil entspricht., k fixe· Eiriself'asern sind im Einsatz aur- Y ^formung befähigt* Dii.iS'Vi bex&sK Effekte lassen "sich .an Lagei-ti erkennen"_s die nach (\&m Sinsats Mrrkersueht werden_o Der Teil der Lagerfläche,- der ß&n Jlatiptteil des iagerdrackes aufgenommen hat„ hat ein hochpoli©.τΐδΗ imß. glänaenäes Aussehen angenoiiimen, während der Teil_v äevr smr leicht belastet.wurde_s noch sein stumpfes Aussehen bei= hatο Einsselfasern, die.aus den polierten Bereichen -:mTü&& SiM₉ zeigen häufig eine V©rg;ersmng ihres

.g-si-uEdeten Qusx^clmittss in fiiöhtung'auf eine Band= I)i«ee Be:*äliigiiHg äe't Produkte gö?aäes der Erfindung» sieh iis^ Baar-beit^ng im EiRsata In der j@?ieil8 erforöerliehfn W.-ifö-i? nater Bildung won Flächen mit s«hr geringer Reibung «u f'^mif.iTi "uväcl iaanoob ihre gutes. Arbeitseigsnsohafteti "bei sehr· Br.--i"ii'kaB Belt^stiiiigöii bsiKtibehaltenj, stellt ein© ausseargewöhnli^h-.j Bi^erisrt, anu ©inen auseerget»c5.hialiehen Toraiig der fens .Aar« ■ .

v/i eh feige !Faktoren für die Best i3.iiaar.tg der Eignimg eines g-s *>:??>-.-msit fege^B sind sein EinheitslSigsrdruck P (in. ϊ ^;: <?■. -tz-ill, osi »lie Ciey&hwinal^keit Y (in Feet/Minute) ο Das '-ί"-.-^;.·.-"-ν^:; >Β⁴Ά-!*τ,, i'f_s, wes .gewöhnlich »fit&rhalb eines öharsfctör=- 1?·νΐ.;^:?;.·;Τ|..>:-: W^:>yt&?i gehalt©*! ijnvä^Uo Ws«» höhere Cresciiwiiidiiikai ten

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TR-177

Anwendung flnden_p muss der Eiaheitsdruek entsprechend werden, line weitere Beschränkung ergibt sich daraus, dass bestimmte lagerwerkstof£e unabhängig Ton der Geschwindigkeit oberhalb eines bestimmten Druckes oder unabhängig iron der Belastung oberhalb ein@r bestimmten Geschwindigkeit nicht arbeiten* Die Polytetrafluoräthylen-Lagerflächen gemäss der Erfindung "vermögen beim Einsatz mit lediglich -Anfangseehmlerung einen weiten Bereich Von Belastungen, von unterhalb 14 bis am 141 kg/cm bei einem PV von etwa 35000 (einem entsprechenden Wert in kg„in/em . Min» Ton 750) aufzunehmen* Sie zeichnen sich im Vergleich mit anderen G-leitlagerwerkstoffen in ihrer Fähigkeit» bei hohen Belastungen und geringen Geschwindigkeiten za arbeiten, besonders aus» Ein eigenartiges und erwünschtes Merkmal dieser lagerflächen liegt darin, dass die "Anfangsreibung" beim Anlaufen aus Ruhelage nur leicht höher als die Reibung in roller Bswagang istα Sie eignen sieh aus diesem Grunde besonders für Lager, bei denen intermittierende„ oszillierende oder in vielen Richtungen erfolgende Bewegungen auftreten, wie Gleitstück- und Schieberlager, Steuermechanismen oder Kugelgelenke=.

Beim Einsatz mit Toller Schmierung während des Betriebs wire! der Iieistungsbereieh der Lager sehr ausgedehnt und der mit Sicherheit zulässige P?-Faktor auf e-fcrat 550 000 (bzw» 7500) erhöht« Selbst unter diesen Einsatzbedingungeri bieten.die Produkte gemäss der Erfindung wesentliche forteile_p indem die zugeordneteλ Metallteile keine Bolche sorgfältige Härtung und Oberfläcaenbe-

SAD GrUßKAL

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TE-V??

arfeeitung erfordern und die Lager selbst dann einige Zeit weiterarbeiten, wenn die Zufuhr des Schmiermittels unterbrochen wird« wobei eine geringere-Gefahr ernsthafter mechanischer Schäden besteht ο Seitost in bis sur Zerstörung betriebenen Lagern ist bei Polytetrafiuorätlijlenfaser-Lagerflachen nicht das fressen (scoring) toe Wallen beobachtet worden^ wie es für lager auf Basis τοη öliinprägnierier Bronze ©der Harz üblich ist»

Das Cfewieht und die Dichte der Fadengrundlage „■" in welche ein Seil eier Polytetrafluoräthylehfasern getrieben wird, richten sieh nach den 2ta erwartenden 'Elhsatzbeäingungeho Wenn ein Staper.faseraeterial Verwendung findet „'sa-Jcann sein Quadrat·= meißrgßwicht" 102 bis 407 g betragen,, wobei 136 bis; 305 g bevorisuigt werdenο Bei Verwendung eines gewebten oder gewirkten Materials kann das Quadratnietergewicht zwischen 68 und 509 g liegen,, wobei 170 bis 407 g bevorzugt werden. In Sonderfällen können schwerere B'asergrundlagen Anwendung finden«

Das nichtgewebte Polytetrafluoräthylen-Faseröiaterial soll so dünn und leicht wie praktisch möglich sein, um eine wirklieh gute Verarbeitung und eins wirklich gute lebensaalt im Einsatz zu erhaltene Faserstoffe mit einem Qmadratmetergewieht von 102 bis 407 g sind gut geeignet_? und' solche mit 170 bis 271 g werden bevoi^üsgto Die Konstruktion des Lagerma te rials gemäss der Erfin«= dung igt iYi Be^Ug auf die "Verwendung von Polytetrafluoräthylen-=· faaexrn dadurch Wirtschaft!ich, dass ein grosser "Anteil dieser

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Faser direkt in die Arbeitsfläche gebracht wird und nur ein sehr kleiner Teil in der Stützstruktur "untergeht"»

Bs wird angenommen, dass die guten Arbeitseigenschaften der Produkte gemäss der Erfindung aus verschiedenen, ihnen eigentümlichen Merkmalen hervorgehen., Die Arbeitsfläche wird im wesentlichen vollständig von Polytetrafluoräthylenfasern gebildet j ußd die Fasern weisen keine starre Bindung auf ο Darüber·= hinaus vermögen sich die Fasern seilast unter Bildung einer glatten und gleichmässig bedeckten Fläche zn adjustieren,, die von der Konzentrierung in Bündel und "Täler und Hügel" frei ist, wie sie bei Fasergewebeflächen unvermeidbar ist* und die nichtgewebten Fasermaterialien lassen sich leicht in jede gewünschte Form verformen und pressen» Für Gleit- oder gylindrisehe lager ist eine gewebte, gewirkte wie auch nichtgewebte Fasergrundlage verwendbar» Für gekrümmte Fläche, wie die stumpfe sphärische Fläche in einem Kugelgelenk erweist sieh eine nichtgewebte oder gewirkte fasrige Grundlage als überlegen, da sie von der richtungsabhängigen Hemmkraft der Kett- und Schussgarne frei 1st und keine Spesialschneidbehandlung oder Spezialformgebung notwendig ist, um ein Aufreissen oder eine Faltenbildung während der Terfonaung zu vermeiden« Das Eintreiben mindestens einiger Polytetrafluoräthylenfasern in lagen_s in denen sich die Fasern in die Fasergrundlage erstrecken und zwischen diesen befinden, und die anschliessende Xneinanderwicklung bzw. -wirrung der fasern, die man bei der Zusammen-=

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SAD ORIGI

Q O, O Q O A I ο * t *·>

pressung und Verfestigung der vereinigten Pasermaterialien erhält» führt zu einer festen und dauerhaften Bindung der PoIytetrafluoräthylenfaserfläehe an das Substrat* . " ·

Die hier abgegebenen Härtegrade sind die Härtegrade nach Bar-eol_v bestimmt mit dem. "Barsoi Impressor" der Barber=Ooiman Company, Soökford* Ill_os ÜSA„ . .

Bei dem in den Beispielen genannten Hara "BRLA 1030" handelt es sich lam aus 2_J4s6"T3?is-(o3cymethyl)~phenol bestehendes Phenolharze

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Claims (1)

1. Pa t en t a η 3 ρ τ u c h e ο lager mit einem nichtgewebten Pasermaterial aus PoIytetrafluoräthylenj dessen eins Fläche an eine starre Unterlage gebunden ist und dessen andere Fläche die lagerfläohe mit einem spezifischen Gewicht von mindestens 0*5 und einer Bareol-Härte von mindestens 10 bildet*

   2„ lager nach Anspruch 1_{ dadurch gekennzeichnet» dass das niehtgewebte Polytetrafluoräthylenfasermaterial mit d<sr starren Unterlage über ein Pasersubstrats, das nicht aus Polytetrafluoräthylen besteht ₉ verbunden ist und sich eine Vielzahl von Polytetrafluoräthylenfasem des Fasermaterials_P insbesondere infolge einer Nadelungj in das zweitgenannte Pasersubstrat erstrecken=

   3" lager nach Anspruch 1 oder 2_S daduröh gekeEK^eiöhiaet ₅ daas das !Pasersubstrat von einem Kleber durchdrungen ist und der Kleber an das Fasersubstrat angrenzende Faserteile des Polytetrafluoräihylenfasermaterials umgibt, wobei die. dem Substrat abgewandte Fläche des Polytetrafluoräthylenfasermaterials von Kleber und Substratfasern frei ist.,

   Lager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net* dass das Fasersubstratmateriai Polyamid ist.

   ο lager nach einem der Ansprüche 2 bis 4y dadurch gekennsseich= net9 dass das Fasersubstrat ein Gewebe ist,

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   BAD Onl 80 93 01/0A43

   β ο lager nach einem der Ansprüche 2 bis 4* dadurch gekennzeichnet ₈ dass das fasersulbstrat ein Gewirk isto

   7« Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 4» dadurch gefcenn«= seichnet, dass das Fasersubstrat ein niohtgewebtes Fasergut ist,.

   So Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet s, dass die Lagerflache ein spezifisches" Gewicht von mindestens 0_s8 hato

   9ο !'erfahren zur Herstellung eines lagers, dadurch gekennzeichnet ₉ dass man ein nicht gewebtes fasermaterial aus Polytetrafluoräthylen einem nicht aus Polytetrafluoräthylen feestehen=* den Fasersubstrat überlagert _s durch Nadelung des erhaltenen Gebildes unter Ineinandermengung von faeern derselben die lasermaterialien fes$ vereinigt» wobei die dem Faeersubstrat abgewandte Fläche des Polytetrafluoräthylenfasermaterials von nicht aus Polytetrafluoräthylen aufgebauten Fasern freigehalten wird ₉ und das Fasersubstrat an ein starres Unterlage-, teil bindete

   10« Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelung nur von der Seite des Poly te traf luorätliylenfasermaterials aus erfolgt und dass das Fasersubstrat mit einem Bindeharz imprägniert wird«

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