DE1794176A1 - Formmassen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Formmassen und Verfahren zu deren HerstellungInfo
- Publication number
- DE1794176A1 DE1794176A1 DE19681794176 DE1794176A DE1794176A1 DE 1794176 A1 DE1794176 A1 DE 1794176A1 DE 19681794176 DE19681794176 DE 19681794176 DE 1794176 A DE1794176 A DE 1794176A DE 1794176 A1 DE1794176 A1 DE 1794176A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- resin
- polytetrafluoroethylene
- polyimide
- weight
- polyimide resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
- C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08L79/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
Nach der Erfindung erhält man eine Polyimid-Polytetrailuoräthylen-Harzmasse,
die zu Lagern mit ungewöhnlich niedrigem Reibungswiderstand verarbeitet werden kann,
Fluorkohlenstoffpolymere sind bekannte Materialien, Materialien, wie Polytetrafluoräthylenharze, die nachfolgend als
TIE-Harze bezeichnet werden, erreichten weitverbreitete Verwendung
auf Anwendungsgebieten, auf denen hohe Temperaturen, di—elektrische und chemische Widerstandsfähigkeit erforderlich
sind. Auch wurden TPE-Harze bereits für Lager verwendet,
doch erfolgten solche Anwendungen eher nach Wunsch als aufgrund der Erfordernisse. Wenn reines Polytetrafluoräthylen
1098U/U19
als Lager oberfläche oder als Stab,· der sich in Anlage zu
einer Lageroberflache bewegt, benutzt wird, erfolgt eine
zu schnelle Abnutzung, um eine solche Anwendung wirtschaftlich
zu rechtfertigen,
Polglich wurden in der Vergangenheit TFE-Harze mit Füllmaterialien
versehen, um die Abnutzungseigenschaften zu verbessern und die Verwendung von TFE als Lagermaterial zu erleichtern,
Beispiele von Füllmaterialien sind Silicate, wie Glim-φ
mer, Talcum, Aluminiumsilicate und Glas. Außerdem wurde die Verwendung von Silicaten in Kombination von Materialien, wie
Molybdän, Silber und anderen Metallen zur Verstärkung von TI1E
versucht und ergab eine Verbesserung. Die USA Patentschrift ES. 26 088 beschreibt eine Reihe von Füllmaterialien zur Verbesserung
der Abnutzungseigenschaften von Teflon.
Polyimidharze sind.allgemein seit einiger Zeit bekannt, obwohl
in jüngerer Zeit eine Reihe unterschiedlicher Formen von Polyimidharzen entwickelt wurde. Meistens können PoIy-
™ imidhärze geformt werden, doch öie können nicht mit Erfolg
als Lageroberflachen benutzt werden. Wenn Polyimidharze als
lagermaterialien verwendet werden, bieten sie im wesentlichen
keinen Schutz gegen übermäßige Abnutzung und Deformation.
Sie Polyimide sind jedoch auf elektrischen Anwendungsgebieten
und für andere Zwecke brauchbar.
Fach der vorliegenden Erfindung kann eine Masse, die TFE-Harz
und Polyimidhars enthält, verwendet werden, einen Form-
1093U/H19
ling mit außergewöhnlicher Widerstandsfähigkeit gegen Reibungsabnutzung
herzustellen, und ist daher als trockenes Lagermaterial zufriedenstellend, selbst wenn es gegen weiche
Metalle, wie Messing, anliegt. Biese ungewöhnliche synergictische
Wechselbeziehung zwischen dem TFE-Harz und dem PoIyimidharz
ist um so überraschender, da keine der Komponenten alleine, weder das TFE-Harz noch das Polyimidharz, zufriedenstellende
Lagerwiderstandsfähigkeit besitzt, speziell wenn gegen ein solches Lager ein weiches Metall, wie Messing, bewegt
wird.
Die vorliegende Erfindung umfaßt demnach auch ein Verfahren
zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit von ΤΙΈ-Harzen.
Das Polytetrafluoräthylen, das zur Verwendung nach dieser Erfindung
herangezogen werden kann, kann anfänglich in irgendeiner Form, wie beispielsweise als Harzpulver, Wachs, als
Pasern uaw,, vorliegen. Auch Teloraere von Polytetrafluoräthylen
können nach der Erfindung als Polytetrafluoräthylen verwendet werden. Polytetrafluoräthylen erhält man nach herkömmlichen
Methoden, beispielsweise durch Polymerisation von Tetrafluoräthylen unter Druck und unter Verwendung freier
Radifcalkatalysatoren, wie von Peroxiden oder Persulfaten.
Representative Verfahren zur Herstellung von Polytetrafluoräthylenharzen
sind in der USA Patentschrift 2 393 967 beschrieben.
Polyimidharze werden allgemein durch Umsetzung eines primären Mamins mit einer aromatischen fetracarbonsäure,
einem Anhydrid oder Ester hiervon gewonnen, wobei eine
10984 4/U 19
lineare Polyamidsäure gebildet wird, die bei nachfolgendem Erhitzen in das Polyimid umgewandelt wird. Die Reaktionsfolge kann unter Bezugnahme auf die Umsetzung, von Pyromellitsäure
mit Tetramethylendiamin leichter verstanden werden. Die Reaktionsstufen sind folgende:
Stufe I - Bildung von Polyamidsäure
HOOO
+NH9- (0H0). - NH0
2 2'4 2
HN -
HNOC HOOC
GOOH
- (OE0)
2
Stufe II - Umwandlung von Polyamidsäure zu Polyimid
Im allgemeinen besitzen die nach der vorliegenden Erfindung
brauchbaren Polyimide die Strukturformel
N-R1
OG
y® *
CO
109844/-U19
BAD
worin R eine Gruppe "bedeutet, die einen aromatischen Ring
enthält, welcher wenigstens einen Benzolring "besitzt. Bevorzugte
Gruppen R sind die folgenden:
Phenyl
Naptfhthyl
Diphenyl
oder
worin R2 - Q - , - S - , - O - , - SO2 - , - R5 - , - O - R5
0
und - 0 - R^ - 0 - bedeutet, worin R^ ein gesättigter aliphatlscher
Kohlenwasserst off rest mit 1 "bis etwa 6 Kohlenstoffatomen
ist, wie - CH2 - und GH* - OH - OH,.
Im allgemeinen kann R irgendein vierwertiger aromatischer
Rest mit "tenzoiden ungesättigten Bindungen sein. Die Tier
Carbonylgruppen sind vorzugsweise direkt angefügt, so daß sie Kohlenstoffatome aromatischer Ringe voneinander trennen.
Die Diaminkomponente der Polyimide kann irgendein Dlamin sein,
das in der Technik als "bei der Herstellung von Polyimiden
1Q9-8U/U19
"brauchbar bekannt ist. Is ist bekannt, daß die erwünschten
Bndeigenschaften die Natur des zu verwendenden Amins beeinflussen. Im allgemeinen ist in gewissem Maße jedes primäre
Polyamin brauchbar. Das Amin kann aromatisch oder aliphatisch sein. Unter den aliphatischen Aminen sind die Diaminoalkane
mit wenigstens 4 Kohlenstoffatomen in der Kette, die die Aminogruppen voneinander trennt, bevorzugt, wobei der Alkanteil
des Moleküls eine Gesamtzahl von 4 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen besitzt, wie beispielsweise Tetramethylendiamin
und Hexamethylendiamin· Aromatische Diamine können ebenfalls verwendet werden, einschließlich der Phenylendiamine, wie .
Metaphenylendiamin, verschiedener Haphthylendiamine und primärer Amine der allgemeinen Formel
worin IL - O - , - S -, - SO« - , - H - , - Si - ,
-0-Si-O- , -O-P-O- ,und -
sein kann, wobei jede Gruppe Hc eine niedermolekulare Alkylgruppe
mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeuten kann.
Das Polymerisationsverfahren zur Bildung der Polyamidsäuren ist bekannt und bildet nicht einen ieil dieser Erfindung.
1098U/U19
BAD ORIGINAL
Im allgemeinen wird die gewünschte Tetracarbonsäure bzw. das
Anhydrid oder der Ester mit einem primären Polydiamin in einem geeigneten Lösungsmittel ausreichend lange und bei einer erwünschten
Temperatur für die Bildung der Polyamidsäure umgesetzt. Die Polyamidsäure ist allgemein in dem verwendeten
Lösungsmittel löslich oder , wenn nicht, in ein oder mehreren anderen Lösungemitteln löslich.
Das Molekulargewicht der Polyamidsäure und folglich des endgültigen Polyimide kann stark variieren, je nach den Reaktionsbedingungen und den erwünschten Endeigenschaften. Die
bevorzugten Polyamidsäuren besitzen eine Brookfield-Viskosität
im Bereich von etwa 100 - 5.000 Centiprise als 15 Gewichts-
#ige Lösung in Dimethylacetamid und N-Methylpyrrolidon in
einem Mischungsverhältnis von 1:1 be1250C.
Das Polyimid kann aus der Polyamidsäure gebildet werden, indem
man der Polyamidsäure Hitze zuführt, beispielsweise durch Erhitzen der Lösung von Polyamidsäure in einem Lösungsmittel
oder durch Erhitzen der trockenen festen Polyamidsäure. Eine Zeit von wenigstens etwa 5 - etwa 30 Minuten bei einer Temperatur
von wenigstena etwa 204° C (400° F) und vorzugsweise
zwischen etwa 316 und 371° 0 (600 - 700° F) ist allgemein ausreichend
für die Umwandlung der Polyamidsäure in das Polyimid. Bei niedrigeren leaktionstemperaturen und auch für größere
Molekulargewichte und, falls erwünscht, für erhöhte Quervernetzung sind natürlich längere Zeiten erforderlich,
1098U/1419
Manchmal werden auch andere Verfahren für die Umwandlung von
Polyamidsäure in Polyimid angewendet, wie "beispielsweise die chemische Behandlung mit einem Dehydratisierungsmittel entweder
alleine oder in Kombination mit einem tertiären Amin als Katalysator. Weitere Einzelheiten von Verfahren zur Herstellung
unterschiedlicher Polyimid- und Polyamidsäureharze kann man aus der Literatur entnehmen, wie "beispielsweise aus
den USA Patentschriften 3 190 856, 3 105 775, 3 179 635, 2 421 024, 3 037 966, 2 710 853, 3 179 634, 2 731 447 und
2 712 543.
Es gibt verschiedene Methoden, die zur Bildung brauchbarer
Massen von TEE-Harzen und Polyimid verwendet werden können. Bei einer Methode kann ein Polyimidharz entweder direkt wahrem!
der Herstellung oder durch Pulverisieren zu einer Teilchengröße
von etwa 10-80 Micron, vorzugsweise zwischen etwa 70 und 80 Micron, fein· verteilt und anschließend mit einem
geeigneten TFE-Harz vermischt werden, das ebenfalls in feinteiliger
Porm vorliegt und eine Teilchengröße zwischen etwa 5iund 50 Micron, vorzugsweise zwischen 25 und 40 Micron, besitzt.
Eine geeignete Mischmethode sollte angewendet werden, um
Homogenität zu gewährleisten. Beispielsweise kann das feinteilige TPE-Harz und das feinteilige Polyimidharz in trokkener
Porm bei Raumtemperatur vermischt und umgewälzt werden,
um ein· ziemlich, gleichförmiges Gemisch zu erhalten. Danach,
ist es allgemein erwünscht, das Gemisch in eine Pulverisier-
1098U/U19
maschine, wie eine Hammermühle, zu geben, um die Harzkomponenten zu vermählen und weiter zu vermischen und so Homogenität
zu gewährleisten. In der Praxis erwies es sich als erwünscht, das TFl-Polyimidgemisch durch eine Hammermühle mit
einem 3 mm Sieb (die öffnungen haben einen Durchmesser von
3 mm - 1/8 Zoll) zu schicken. Ideale Ergebnisse erreicht man, wenn man das Gemisch durch die Hammermühle viermal schickt.
Eine alternative Mischmethode ist die, daft Polyimidharz unter
Rühren zu einer wässrigen Suspension von TEE-Harz zuzusetzen, um die Bildung einer homogenen Dispersion zu bewirken. Dann
kann die Ausfällung von Feststoffen durch die Zugabe eines nicht-wässrigen Lösungsmittels,,wie Azeton, verursacht werden.
Das so erhaltene Gemisch kann filtriert, gewaschen und getrocknet werden, um ein für das Formen geeignetes homogenes
Material zu liefern. Natürlich kann auch in Umkehrung der obigen Methode das Polyimidharz dispergiert und das feinteilige
TEE-Harz zugesetzt werden.
Das erhaltene Gemisch von Polyimid- und TEE-Harzen ist ei»
jedoch ein sehr brauchbares Produkt und"besitzt außerordentliche
Verschieißbeständigkeit bei der Verformung zu einer
Lageroberflache. Diese Brauchbarkeit ist größer als die
Brauchbarkeit irgendeines Polyimidharzes oder TEE-Harzes
alleine. Jedoch muß das Gemisch weniger als 50 Gewichts-^
Polyimidharz und umgekehrt mehr als 50 Gewichts-$ TEE-Harz
enthalten, um zu gewährleisten, daß die Masse eine kontinuierliche
TEE-Phase oder -Matritze besitzt. In der Praxis
.... 1Q98U/U19
wurde gefunden, daß ein Gemisch von 80$ TFS-Harz und 20$
Polyimid die erwüns elite st e Zusammensetzung eines Materials für die Verwendung in Lagern liefert.
Zusätzlich, können auch Füllstoffe während der Vermischung
zugesetzt werden, um dem Geraisch Eigenschaften zu verleihen, die beim Zusatz dieser Füllstoffe zu Harzmassen normalerweise
erwartet werden. Allgemein sollten nicht mehr als etwa 15 Gewichts-^ des Gemisches aus solchen anderen Füllstoffen bett stehen, die beispielsweise Graphit, Glaöfasern, Metalloxide,
Glimmer, !Dalkum, Bronze, Kupfer, Aluminium, Silber, Molybdän,
"Fiberfrax" usw. sein können.
Dnizch sorgfältige Kontrolle der Mengenverhältnisse, relativen
Teilchengrößen, des Homogenitätsgrades und der Herstellungsbedingungen können nach dieser Erfindung Massen hergestellt
werden, die, optimale Lagereigenschaften besitzen.
Bei der vorliegenden Erfindung, gemäß der die TFE-Harze ab- ■
™ riebbeständiger gemacht werden, werden IFE-Harze durch die
Einarbeitung von etwa 5-40 Gewichts-^, vorzugsweise von
wenigstens 10$ lind idealerweise von 20$, Polyimidharzen,
während das Polytetrafluoräthylen als kontinuierliche Phase oder Matrix beibehalten wird, verbessert. DAS !EFE-Harz und
das Polyimidharz können direkt in trockener Form miteinander vermischt werden, oder das Polyimidharzpulver kann mit einer
wässrigen Dispersion^, von TFS-Harzteilchen vermischt werden.
109844/1419 \
χ ;; - - -■ - - ; .-,■■ ■■ ■■■■/; ,;■ . ."-
Die Teilchengrößen und relativen Schüttvolumina sollten so
sein, daß das TFE als die kontinuierliche Phase oder Matritze
beibehalten wird, wie "beispielsweise durch Verwendung relativ
kleiner TFE-Harzteilchen.
Die Massen nach der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, am formlinge unterschiedlicher Typen herzustellen.
Die Hauptbrauchbarkeit der Massen ist 3ed°ch offenbar diejenige
ftt* leger und Lager oberflächen. Jedoch können aus
diesen Materialien auch andere brauchbare formlinge gewonnen ^
werden. Die Fonnmethode sollte dem Fachmann für das Formen von Polymermaterialien auf der Hand liegen. Eine repräsentative
Methode zur Herstellung von lagern ist die folgendes
Eine etwa 30 cm (12 Zoll) lange Stahlform wird verwendet, um
eine Schnecke oder einen kleinen Bolzen vorzufonnens der
letztlich zu einem Lager verformt wird. Der Boden der Form enthält einen Endstopfen von 2,5 cm (1 Zoll) Längeβ Die Fora
wird mit der pulverisierten Masse nach dieser Erfindung gefüllt. Ein Stopfen Ton 2,5 cm (1 Zoll) wird lose auf das %
obere Ende gesetzt s sind eine Treibstange wird installiert, um
dasunter-Druck-Setzen des Bolzens zu erleichtern. Die Form
wird dann unter einen Druck von etwa 422 kg/cm (6.000 Psi)
gesetzt, um den Bolzen vorzuformen. Anschließend wird die Form in einen Ofen gegeben, der auf 371° C (700° F) vorer-
h±t%t wurde. Die Form wird in dem Ofen drei Stunden gehalten,
während-welcher Zeit der Ofen auf der Temperatur von 371° 0
(700° F) gehalten wird, Dann wird die Form aus dem Ofen
1098U/U19
entfernt, und ein Druck von 211 kg/cm2 (3*000 Psi) wird aufgebracht,
während man die Form und den Bolzen abkühlen läßt.
Der Formling wird dann auf die erwünschte Größe geschnitten, gedreht und gebohrt.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung
der Erfindung und enthalten bevorzugte Ausführungsformen.
Beispiel^ 1-4
In jedem der folgenden Beispiele war das Ausgangsiiaterial zur
Herstellung des Polyimide eine im Handel erhältliche Polyamidsäure
in der Form einer Polyamidsäure-Lackmasse. Die PoIyamidsäure
wird durch Umsetzung von Benzophenontetracarbonsäureanhydrid
mit 4,4l~0xydianilin in N-Methylpyrrolidon als
Lösungsmittel nach dem Verfahren der USA Patentschrift 3 190 856 hergestellt.
Das Polyimidharz wurde aus dem im Handel erhältlichen Lack
bereitet, indem man das Material in einen Vakuumreaktor goß, 711 mm (28 inch) Vakuum aufbrachte, dann Luft in den'Reaktor
einströmen ließ, um ein Vakuum von 457 min' (18 Zoll) zu erhalten,
und ein Vakuum von 457 mm (18 Zoll) aufrecht erhielt.
Der Beaktor wurde etwa 16 Stunden auf 107 - 121° 0 (225 250°
F) erhitzt, worauf man das Material durch eine Oumberland-Mahleinrichtung
unter Verwendung eines 3 mm Siebes schickte. Das Material wurde dann unter einem Vakuum von
u^·^,,..,. 109844/1419
-"■■&Z; -. BAD ORIGINAL.
380 mm (15 Zoll) auf 107 - 121° C zusätzliche acht Stunden
erhitzt und in vier Durchgängen durch eine Mikropulverisiereinrichtung mit einem 0,8 mm Sieh vermählen. Danach
wurde das Material an der Luft hei 218°.0(425° F) etwa eine Stunde getrocknet, um alles Lösungsmittel zu entfernen. Nach
vollständiger Entfernung des Lösungsmittels wurde die Temperatur 15 Minuten auf 357° C (675° F) gesteigert, um eine Umwandlung
der Polyamidsäure in die Polyimidform zu gestatten.
Das Polyimidprodukt wurde dann durch die Mikropulverisierainrichtung
mit einem 0,8 mm Sieh hindurchgeschickt.
Eine Reihe von Zusammensetzungen wurde mit unterschiedlichen
Mengen von TFE-Harz und Polyimidharz "bereitet. Bei der Herstellung
von Gemischen von TFE-Harz und Polyimidharz wurden die ausgewählte Menge an Polyimidharz, wie oben hergestellt,
und die ausgewählte Menge an TFE-Harz, in jedem Falle ein handelsübliches, feingemahlenes TFE-Pulver mit einer Teilchengröße
von etwa 30 Micron, hei Raumtemperatur miteinander vermischt und gerommelt, um ein ziemlich gleichförmiges Gemisch
zu ergehen. Danach wurde das Gemisch in einer Pulverisiermaschine pulverisiert, um es zu vermählen, und das TFE
mit dem Polyimidharz weiter zu vermischen. Die speziell hergestellten Gemische sind in Tahelle I nachfolgend aufgeführt.
Lager und andere Testformen wurden dann aus dem Pulver durch
Druckformungsmethoden gewonnen, bei denen ein hei Luft* arbeitender
Stempel eine Pulverbeschickung abwärts in eine Form preßt. Verschiedene physikalische Tests wurden mit dem Form-
1098U/H19
ling nach den in Tabelle I angegebenen Methoden durchgeführt,
und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I aufgeführt.
Der in Tabelle I angegebene !Reibungskoeffizient wurde in der
Weise bestimmt, daß man die spezielle Hasse in eine Testhülse
mit einem Innendurchmesser von 12 vm (1/2 Zoll), einem Außendurchmesser von 17 mm (11/16 Zoll) und einer länge von
12 mm (1/2 Zoll) einformte und die Hülsen^ passend in Aluminiumgehäuse
mit einem AußSndurchmesser von 50 mm (2 Zoll) einsetzte und auf diese Weise ein Testieger mit der Lageroberfläche
aus einer in Tabelle I aufgeführten Hasse bildete·
Das Testlager wurde dann auf eine 12 um -Welle aufgebracht,
die von einem Motor mit variierbarer Geschwindigkeit angetrieben wurde. Diese Welle wurde auf einen maximalen Anzeigebetrieb
außerhalb 0,025 mm (0,001 Zoll) eingestellt. Das Lager wurde belastet, indem man ein Gewicht aufgab, das mit
einem Draht verbunden war, welcher um die But am Umfang des Aluminiumgehäuses verlief, Reibungskraft wird dann mit Hilfe
eines Brabender-Dynomometers gemessen. Bei den Standardver-φ
suchen wurden Proben eine Stunde bei einem Druckgeschwindigkeit swert von 2.000 unter Verwendung einer Belastung von etwa
7 kg/cm2 (100 Psi) bei einer Wellenoberflächengeschwindigkeit
von etwa 6 m (20 Fuß) je Minute betrieben. Der anfängliche
Abstand auf dem Lager betrug zwischen 0,076 und 0,152 mm
(0,003 - 0,006 Zoll). Der Reibungskoeffizient wird dann nach ' Beendigung des Versuches berechnet. !Natürlich ist das Lager
um so wertvoller, je niedriger der Reibungskoeffizient ist.
10984 4/1419
BAD ORIGINAL
Bei der Bestimmung des Abnutzungsfaktors K, der in labelle I
aufgeführt ist, wurden das gleiche Lager, Gehäuse und die gleiche Welle verwendet wie bei dem Reibungsversuch. Eine
Druckgeschwindigkeit von 10.000 wurde bei einer Belastung von etwa 5 kg/cm (45 Psi) angewendet, und eine Wellenoberflächenge
schwindigke it von 66 m 3e Minute wurde benutzt. Das Wellenmaterial
bestand aus einer Bohrstange von e3ner Härte von B85 bis 90 Rockwell. Bei der Berechnung des Abnutzungsfaktors 1
wurde der Gewichtsverlust nach dem Betrieb während eines bestimmten
Zeitraumes bestimmt, um die radiale Abnutzimg unter
Verwendung der Formel R = W 4 d χ Α zu berecÄen. W ist der
Gewichtsverlust, A ist die projektierte Fläche und d die
Dichte. E wird dann mit Hilfe der Formel
berechnet, worin P der Druck in Pfund pro Quadratscil auf die
projektierte Fläche, in öieseis Fall 1,6 mf (1/4 Qoa£ratzoll)v
¥ die Geschwindigkeit in Fuß je Minute und S die Zeit in Stunden
bedeutet* Abn&t&ungsversuclie liefert währsni wenigstens
150 Stunden·
Die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse zeigen die überraschenden
Vorteile, die man nach der vorliegenden.Erfindung
erhält« So konnten Bageroberfläclien aus reines Pelyimid
(Beispiel 1) oder"reinem IFE-Harz (Beispiel 4} "£leM. während
der .für den Tarsuch notwendigen Zeit verwendet "^ssaeri* Me
reine Poljimidlageroberflache, Beispiel 1 f ire^SEg'fes in neEiger
109844/1418
alB 5 Minuten Betriebszeit und führte zu einem ernsthaften
Festfressen des VersuchsZylinders infolge der Abwesenheit
einer zufriedenstellenden Lageroberflache. Die Verwendung
der reinen TFE-Lageroberflache wurde nach 15 Minuten unterbrochen,
da auch sie an dem Punkt des Versagens angekommen war und jede weitere Benutzung zu einem Pestfressen geführt
hätte, für das Polyimidharzlager,konnte überhaupt kein Abnutzungsfaktor
berechnet werden, während für das ΤΙΈ-Harzlager
ein Abnutzungsfaktor Über 50.000 roh geschätzt werden konnte. Wenn jedoch TFE-Harz mit unterschiedlichen Mengen
Polyimid unter genau den gleichen Bedingungen verwendet wurde,
erhielt man viel niedrigere Abnutzungsfaktoren»
In ähnlicher Weise erhielt man einen überraschend niedrigen
fieibuagskoeffizienten für eine Masse aus IPl mit Polyimid.
1098U/H19 ·»<*««.
Polyimidharz, Gewicht st eile
TEE-Harz, Gewichtsteile
Spezifisches Gewicht (ASiDM D792-60T)
Zerreißfestigkeit, Teg/cm (psi) (ASTM 1708-59T)
Dehnung, 56
(ASTM 1708-591)
(ASTM 1708-591)
Defonnierung unter Belastung, $
(ASTM D 621-59, Höd,) "bei HO
kg/cm2 nach 24 Stunden "bei Eaumtemperatur
Eeilaungskoeffizient
Eeilaungskoeffizient
Abnutzungsfaktor K nach 150
Stunden, Druckgeschwindigkeit = 10.000 "bei Eaumtemperatux
Tabelle I | 2 | 3 | 4 | .. |
1 | 20 | 10 | 0 | |
100 | 80 | 90 | 100 | 1 • -α I |
0 | 1.89 | 2*10 | 2.16 | |
1.40 | .174 | ,281 | ||
1 \S15 | 200 | 300 | 1794 | |
3.0 | 0.19 | 0.24 | HbenDäßiges Abblättern |
|
0.4 0.52 |
30 | 50 | unterbrochen nach 15 Minuten |
|
Versagen innerhalb 5 Minuten |
||||
Beispiele" 5 - 13
Zur Erläuterung der Brauchbarkeit der Gemische nach der Erfindung
als lageroberflächen für die Verwendung in Lagern im Zusammenhang mit Weichmetallen, wie Messing, wurden verschiedene
TFE-Massen mit Polyimidharz wie in den Beispielen
1-4 hergestellt, wobei das Polyimidharz das gleiche war,
wie es dort verwendet wurde. Wenn Füllstoffe zugesetzt wurden, wurden sie gleichzeitig mit dem 5rockenvermisehen des
TEE und Polyimidharzes zugegeben. Die Mengenverhältnisse
der Bestandteile.sind in !Tabelle II aufgeführt. Bei der
Berechnung des Abnutzungsfaktors, der in Tabelle II angegeben
ist, war das bei den Versuchen zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten und des Abnixtzungsfaktors verwendete
Wellenmaterial Messing, und bei der Berechnung des Abnutzungsfaktors wurde eine Druckgeschwindigkeit von 5.000 bei einer
Belastung von etwa 1,6 kg/cm (23 Bsi) angewendet, wobei die Wellenoberflächengeschwindigkeit 66 m je Minute (220 Fuß je
Minute) ausmachte. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt.
109844/U19
Bei Messingwelle
Bei atitel ^E-Harz
üeispiex Gewichtsteile Gewichtsteile
Polyimidharz JSJ8Sg"' Reibungsko- Abnutzungs- ^f^g j!*
n«Jr.^»<,a "einher- effizilnt ..faktor e versuch
n«Jr.^»<,a "einher- effizilnt ..faktor e versuch
100
6 | 90 | 10 | -* |
7 | 90 | 10* . | |
8 | 80 | 20 | «Mt |
9 | 60 | 40 | - |
10 | 0 | 100 | |
11 | 85 | O | 15 Teile Graphit |
12 | 75 | 10 | 15 Teile Graphit |
13 | 75 | 0 | 25 Teile Glasfaser |
Blätterte für eine Verwendung zu stark
ab - K größer als 50.000
35 gut
1 gut
0,18 2 gut
0.26 20 gut
Versagte innerhalb von 5 Minuten unter übermäßigem "Festfressen der Welle
0,20 200
0.25
gut gut
Versagte innerhalb von 5 Minuten unter starkem Festfressen der Welle
* Enthält 15 Gewichts-?6 einer ü?FE~Wachsmasse
Aus Ta"belle II ist wiederum unmittelbar ersichtlich, daß
eine Zusammensetzung von TFE mit Polyimidharz zu merklich
unterschiedlichen Ergebnissen gegenüber jenen.Ergebnissen
führt, die man mit TFE oder Polyimidharζ fileine für Lager
örhaTfc. So blättern die TFE-Harzlageroberflachen für eine
"Verwendung zu stark ab, und reines Polyimidharz versagte
meist unmittelbar nach Inbetriebnahme. Im Gegensatz dazu ergab eine Masse mit TfE als kontinuierlicher Phase mit
Polyimid darin eingearbeitet gute Ergebnisse. Offensichtlieh
dient das Polyimid nicht nur als Füllstoff für das TFE-Harz,
da die bloße Zugabe eines Füllstoffes, wie im Falle von Glasfasern, zu einem schnellen Versagen der Lageroberfläche
führte.
Beispiele 14 - 18
Die Beispiele 14 - 18 erläutern die Abnutzungseigenschaften von TFE mit darin eingearbeiteten Polyimid gegenüber mit Glas
und Graphit gefüllten TFE-Kontrollproben· Wie aus Tabelle
III ersichtlich, wurden drei TFE-Massen auf Abnutzung untersucht. Die drei Massen waren: TFE mit 2Ö# darin eingelagertem
Polyimid, TFE mit 25# Glasfüllstoff und TFE mit 15#
Graphitfüllstoff. Jede der Versuchsproben war eine Hülse,
die aus Stäben von 19 mm (3/4 Zoll) Durchmesser geformt 'wurde,
wobei diese Stäbe bei 562 kg/cm2 (8,000 Psi) vorgeformt
und unter Verwendung eines Standard SPI-Zyklus gesintert
worden waren. Die drei Massen wurden auf Wellen aus Messing,
Aluminium, Aluminium (nach Martin hartbesohlchtet), rost-,freiem
Stahl 315 und einer Bohrstange angeordnet. In jedem
'"""'■'■"*>
109844/1419
Fall wurde der Druckgeschwindigkeitsfaktor von einem Minimum
•zu einem Maximum gesteigert, und die K-Faiktoren (Abnutzungsfaktoren)
und Wellenbedingungen wurden bei verschiedenen Druckgeschwindigfceitshöhen geprüft» Wie in Tabelle III zu
sehen, zeigen die Ergebnisse der Beispiele die Überlegenheit von Teflon mit darin eingearbeitetem Polyimid gegenüber mit
Glas oder Graphit gefülltem OJFE,
1098U/U19
Art der Welle Druckgeschwin- digkeit |
2000 5000 10000 20000 |
10000 15000 20000 . |
20? | !Dabelle III | gut gut |
Füllstoffart | 155t Graphit K Welle |
gut * WN |
I N) ro I |
|
Messing | 2000 5000 10000 20000 |
K | » Polyimid | gut etwas fest gefressen |
25# Glas K Welle |
200 gut Versager* mm mm |
gut | |||
Aluminium | Aluminium 10000 (nach Martin 20000 hartheschiohtet) |
3 • 300 |
Welle | Versager* MW M MM MK |
200 | gut | 179 | |||
—* O |
Bostfreier Stahl 316 · |
«M «-» gut etwas fest gefressen |
Versager* | 130 | ||||||
CD CP -j» *-* CO |
8 gut 180 etwas fest gefressen Versager* |
3 gut Versager* |
180 | |||||||
7 8 |
9 gut Versager* |
|||||||||
7 120 |
||||||||||
!Fortsetzung Tabelle III
Art äer Welle Druckgeschwin-
digkeit
20g Polyimid E Welle
Glas
K Welle
15# Graphit K Welle
Bohrstange
10000
20000
20000
30
70
70
gut gut
gut Versager*
60
gut
* "Versager" "bedeutet, daß das leger und die Welle stark festfraßen. Dies erfolgte gewöhnlich in weniger als einer Stunde der Versuchszeit.
Zur Bestimmung der Wirkung der Teilchengröße des in den TEE-Massen
eingearbeiteten Polyimidmaterials wurden Versuche unter
Verwendung von Polyimid mit Teilchengrößen von 100 Maschen (149 Micron) und TFE mit Teilchöngrößen von 200 Maschen (74
Micron) durchgeführt, wobei die ΤΙΈ-Massen 20$ Polyimid darin
eingearbeitet besaßen. Die ΤΙΈ-Massen wurden aus Stäben von
19 mm (3/4 Inch) zu Hülsen verformt, wobei die Stäbe bei 562 kg/cm (8000 Psi) vorgeformt und unter Verwendung des Standard
SPI-Zyklus versintert worden waren. Die. Versuche zeigen,
daß die Abnutzungsfaktoren von TFE-Maseen mit 20$ Polyimid
besser sind, wenn Teilchengrößen von 200 Maschen (74 Micron) verwendet werden. Tabelle IV erläutert die Ergebnisse des
Versuches.
Beispiel 19 20
Durchschnittliche Teil- 100 Maschen 200 Maschen chengröße (149 Micron) (74 Micron)
30 5
Zustand der Welle gut gut
Die vorliegende Erfindung liefert ausgezeichnete Lagermassen'
für Weichmetalle, wie Messing. Bis zu dieser Erfindung besaß die Technik keine zufriedenstellenden, bei hohen Temperaturen
arbeitenden nicht geschmierten Lagerraaterialien für die Ver-
1098AA/U19
wendung zusammen mit Weichmetallen, wie Messing. Es ist
leicht zu verstehen, daß in vielen Pällen die Verwendung
einer geschmierten Lageroberfläche nicht erwünscht ist* Bis
heute aber gab es praktisch keine Alternative für die Verwendung geschmierter Lager für Oberflächen in Lagerkontakt
mit Weichmetallen.
Ähnlich zufriedenstellende Lagermassen erhält man unter Verwendung
von Mischungen von Tetrafluoräthylenharz und den linearen polymeren, mit Amid modifizierten Polyamiden der
USA Patentschrift 3 179 635 einschließlich des im Handel erhältlichen Produktes, das als Westinghouse AI-131 bezeichnet
wird und wohl das nach den Beispielen 1 und 2 des genannten USA Patentes hergestellte Produkt ist. Zufriedenstellende
Ergebnisse wurden ebenfalls mit Polyimidmischungen erhalten, in denen das Polyimid Monsanto RX-268 und Monsanto SS-6720
ader Amoco AI-.11 war.
Außer diesen speziellen Polyimidharzen können auch irgendwelche
bekannten Polyimidharze, die in der Technik bekannt
und beschrieben sind, verwendet werden, da es offenbar nicht
die Hatur des Gesamtmoleküles, sondern vielmehr die Anwesenheit
der Imidgruppen ist, die «ti den überraschenden Ergebnissen
nach der vorliegenden Erfindung führt.
109844/U 19
Claims (13)
1. Formmasse, gekennzeichnet durch einen Gehalt an PoIytetrafluoräthylen
und Polyimidharz, wobei das Polytetrafluoräthylen die kontinuierliche Phase ist.
2. Formmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen
Gehalt von 80 Gewichts-fo Polytetrafluoräthylen und ?0
Gewichts-$ Polyimidhars.
3. Verfahren zur Verbesserung der AbriobbeständigkeIt von
Polytetrafluoräti^lenharz, dadurch gekennzeichnet, daß
man in das Polytetrafluoräthylenharz etwa 5-40 Gewichts-
fo Polyimidharz einarbeitet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Polytetrafluoräfthylenharz in feinvertsilte. Porra
bringt, ein Polyimidharz in feinverteilter Porm bereitet,
die beiden feinverteilten Harze in einem Gowichtsver-
W - hältnis von etwa 5 - 40 Gewichts-^ Polyiraidharz und 95
bis 60 Gewichtε~>ί Polytebrafluoräthylenhars homogen
raiteinander vermischt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man'ein Mengenverhältnis von 80 Gewichts-^ Polytetrafluoräthylen
und 20 Gewichts-^ Polyimidharz verwendet.
109844/T4T9
6« Verfahren nach Anspruch 5» dadurch go\?.mizelohnet, daß
man das Polyimidharz bis zu einer ^teilchengröße zwischen
10 und 80 Micron pulverisiert, bevor man vermischt, und
ein Polytetrafluoräthylenharc mit Teilchengrößen zwischen
5 und 5C Micron verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,, daß
man Pol3rimidharz mit Ueilchengrößen zwischen 70 und 80
Micron und Polytetrafluoräthylen mit Teilchengrößen zwischen
20 und 4C Micron, verwendet.
•3, Verfahren nach Anspruch /\ - 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Pol3rtetrafluoräthylen und Polyiraidharz durch
Vermischen in einer Hammermühle homogenisiert und pulverisiert.
9. Verfahren nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß
man PolytetrafluorathjOLen-harz in einer wässrigen Lösung
suspendiert, zu dieser wässrigen Suspension.'von PolytetraflUDräthylanhars
Polyimidharz in einem Mengenverhältnis
von etwa 5 - 40 Gewichts-^ Polyimidharz, bezogen auf die
Gesamtmenge an Polyimidharz und Polytetrafluoräthylen,
zusetzt, das Gemisch unter Bildung 3iner homogenen Dispersion
durchrührt und die Feststoffe aus der wässrigen Suspension durch Zugabe einer nicht-wässrigen Lösung ausfällt.
108844/U19 <*****"
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ^an eine Menge von 20 Gewichts-^ Polyiiaidhars, bezogen
auf die Gesamtmenge an Polyimidhars und Polytetrafluorethylen,
verwendet. ■
.11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet,
daß man Polytetrafluoräthylen in einer Teilchengröße
zwischen 5 und 50 Micron und Polyimidhars mit einer Tsilchengröße
zwischen 10 und 80 Micron verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht-wässrige Lösung zur Ausfällung der
Feststoffe aus der wässrigen Lösung Aceton verwendet.
Feststoffe aus der wässrigen Lösung Aceton verwendet.
13. Verfahren nach Anspruch 9-12, dadurch gekennzeichnet,
daß man anschließend den Niederschlag von der wässrigen Suspension ahfiltriert, wäscht und trocknet.
BAO OHiGWAU 109844/ U19
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US66967467A | 1967-09-22 | 1967-09-22 | |
US75952768A | 1968-09-12 | 1968-09-12 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1794176A1 true DE1794176A1 (de) | 1971-10-28 |
DE1794176B2 DE1794176B2 (de) | 1974-10-03 |
DE1794176C3 DE1794176C3 (de) | 1975-05-28 |
Family
ID=27100162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681794176 Expired DE1794176C3 (de) | 1967-09-22 | 1968-09-19 | Formmasse und deren Verwendung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE721224A (de) |
DE (1) | DE1794176C3 (de) |
FR (1) | FR1580077A (de) |
GB (1) | GB1236948A (de) |
NL (1) | NL154245B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113621210A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-09 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6436135B1 (en) | 1974-10-24 | 2002-08-20 | David Goldfarb | Prosthetic vascular graft |
DE3045844C2 (de) * | 1980-12-05 | 1986-01-02 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Dauerwärmebeständiger, Fluorkohlenwasserstoffpolymere enthaltender Formkörper |
KR100466355B1 (ko) * | 1996-07-31 | 2005-06-16 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 폴리테트라플루오로에틸렌함유혼합분체,이를함유하는열가소성수지조성물및그성형체 |
-
1968
- 1968-09-19 DE DE19681794176 patent/DE1794176C3/de not_active Expired
- 1968-09-20 GB GB4488268A patent/GB1236948A/en not_active Expired
- 1968-09-20 FR FR1580077D patent/FR1580077A/fr not_active Expired
- 1968-09-20 BE BE721224D patent/BE721224A/xx not_active IP Right Cessation
- 1968-09-23 NL NL6813577A patent/NL154245B/xx not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113621210A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-09 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用 |
CN113621210B (zh) * | 2021-08-27 | 2022-05-03 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1580077A (de) | 1969-08-29 |
NL154245B (nl) | 1977-08-15 |
DE1794176B2 (de) | 1974-10-03 |
DE1794176C3 (de) | 1975-05-28 |
GB1236948A (en) | 1971-06-23 |
BE721224A (de) | 1969-03-03 |
NL6813577A (de) | 1969-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2449656C2 (de) | Stabile, fließfähige, form- und härtbare Masse, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung | |
DE2729825C2 (de) | Vernetzter aromatischer Polyimidkunststoff | |
DE2319089C2 (de) | ||
DE2707491A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer stabilen dispersion von polymerteilchen | |
DE2448596A1 (de) | Schlagfeste abs-harzmasse | |
DE2048608B2 (de) | Glimmerverstärkter Kunststoff und seine Herstellung | |
DE1954878B2 (de) | Verfahren zur herstellung von formkoerpern auf der basis von imidgruppen enthaltenden polykondensaten | |
DE2122735A1 (de) | Thermoplastisches Polymergemisch | |
DE60220866T2 (de) | Fällungsverfahren zur Herstellung von Pulverbeschichtungen aus Polyvinylidenfluorid und nach diesem Verfahren hergestellte Beschichtungen | |
EP0280221A2 (de) | Polyamidgranulat mit äusserer Hülle | |
DE1794176A1 (de) | Formmassen und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE69022538T2 (de) | Verfahren und Zusammensetzung zur Herstellung von spröden Kautschukballen. | |
DE1494588A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von zu elastomeren Faeden verspinnbaren Loesungen von linearen Polyurethanmischpolymerisaten | |
DE69211650T2 (de) | Polymerzusammensetzung | |
DE3024781A1 (de) | Polymermischung, diese enthaltende loesung und aus der loesung hergestellter film | |
AT283545B (de) | Verfahren zur Herstellung von Lösungen von Acrylpolymeren in einem organischen Lösungsmittel | |
DE2460472A1 (de) | Verfahren zur herstellung von polyesterimid-pulvern | |
DE2754058A1 (de) | Verfahren zur herstellung von wasserquellbaren polymerisaten | |
DE3111815C2 (de) | ||
DE4100912A1 (de) | Verfahren zur herstellung hochmolekularer polyamide | |
DE1256886B (de) | Polyamidpigmentmasse | |
DE1908468B2 (de) | Homogene spritzfaehige mischungen von polyamiden und polyolefinen | |
DE1694485A1 (de) | Polymere Zusammensetzungen | |
DE1165861B (de) | Verfahren zur Herstellung N-alkylierter Polymethacrylsaeureimide | |
DE1769992B2 (de) | Verfahren zur herstellung thermoplastischer massen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |