DE2345460A1 - POLYESTER MOLDING COMPOUNDS WITH IMPROVED SLIDING PROPERTIES - Google Patents
POLYESTER MOLDING COMPOUNDS WITH IMPROVED SLIDING PROPERTIESInfo
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Description
AktiengesellschaftCorporation
Unser Zeichen: O. Z. 30 093 Ks/Wil 67OO Ludwigshafen, 6.9.1973Our reference: O. Z. 30 093 Ks / Wil 67OO Ludwigshafen, September 6, 1973
Polyester-Pormmassen mit verbesserten GleiteigenschaftenPolyester porcelain masses with improved sliding properties
Die Erfindung betrifft Formmassen auf der Basis von Polybutylenterephthalat«, The invention relates to molding compositions based on polybutylene terephthalate «,
Von den linearen aromatischen Polyestern, die thermoplastisch verarbeitbar sind, gewinnt Polybutylenterephthalat, der Poly« ester aus Terephthalsäure und Butandiol-1,4, infolge seiner problemlosen Verarbeitbarkeit eine immer größere Bedeutung.Of the linear aromatic polyesters that can be processed thermoplastically, polybutylene terephthalate, the poly « ester of terephthalic acid and 1,4-butanediol, as a result of it problem-free processability is becoming increasingly important.
Die Spritzgußverarbeitung dieses Polyesters liefert bei niedrigen Formtemperatüren von 30 bis 60°C in rascher Zyklusfolge hochkristalline, dimensionsstabile Formteile. Infolge der großen Kristallisationsgeschwindigkeit auch bei niedrigen Temperaturen treten keine Schwierigkeiten bei der Entformung der Teile auf. Die Formstabilität von Polybutylenterephthalat-Spritzgußteilen ist zudem auch bei Temperaturen um und weit oberhalb der Glastemperatur des Polybutylenterephthalats sehr gut.. Neben diesen Vorteilen zeichnen sich die aus Polybutylenterephthalat hergestellten Spritzgußteile durch hervorragende mechanische Eigenschaften aus» Aufgrund der großen Zähigkeit, Festigkeit und Steifigkeit ergeben sich für Polybutylenterephthalat Anwendungsmöglichkeiten auf den verschiedensten technischen Gebieten, z. B. zur Herstellung von Gleitelementen, wie Quer- und Längslagern, Zahnrädern, Kupplungselementen, Dichtleisten und Rollen.The injection molding of this polyester produces highly crystalline, dimensionally stable molded parts at low molding temperatures of 30 to 60 ° C in rapid cycle sequences. As a result of the great Crystallization rate even at low temperatures, there are no difficulties in demolding the parts. The dimensional stability of polybutylene terephthalate injection molded parts is also at temperatures around and far above the glass transition temperature of polybutylene terephthalate. In addition to these advantages, those made from polybutylene terephthalate stand out Injection molded parts due to excellent mechanical properties from »Due to the great toughness, strength and Rigidity results for polybutylene terephthalate applications in a wide variety of technical fields, z. B. for the production of sliding elements, such as transverse and longitudinal bearings, Gear wheels, coupling elements, sealing strips and rollers.
Das Reib- und Verschleißverhalten von Gleitelementen aus Polybutylenterephthalat befriedigt jedoch in vieler Hinsicht noch nicht. Polybutylenterephthalat verschleißt nämlich beim Gleiten auf Stahl sehr stark. Zudem zeigen diese Gleitelemente "Stick-Slip"-Effekte, d. h. es treten bei der Anwendung in erheblichem Umfang quietschende und knarrende Geräusche durch hohe und stetig wechselnde Haft- und Gleitreibwerte auf, was zu einer erheblichen Belästigung führt und dem Einsatz solcher Gleitelemente entgegensteht.The friction and wear behavior of sliding elements made of polybutylene terephthalate however, it is not yet satisfactory in many respects. This is because polybutylene terephthalate wears out when sliding very strong on steel. In addition, these sliding elements show "stick-slip" effects, d. H. there are a considerable amount of squeaking and creaking noises due to high and Constantly changing static and sliding friction values, which leads to considerable annoyance and the use of such sliding elements opposes.
389/73 509812/0927 /2 389/73 509812/0927 / 2
- 2 ~ O.Z.30 093- 2 ~ O.Z. 30 093
Aufgabe der Erfindung ist es, Porramassen auf Basis von Poly-. butylenterephthalat zu schaffen, die gegenüber reinem Polybutylenterephthalat verbesserte Gleiteigenschaften, vor allem eine höhere Gleitverschleißfestigkeit haben. Aus den Formmassen hergestellte Gleitwerkstoffe sollen kein geräuschverursachendes "Stick-Slip"-Verhalten zeigen und in ihren verarbeitungstechnischen und mechanischen Eigenschaften dem nicht"modifizierten Polybutylenterephthalat möglichst weitgehend entsprechen.The object of the invention is to produce porra masses based on poly. butylene terephthalate compared to pure polybutylene terephthalate have improved sliding properties, especially a higher sliding wear resistance. From the molding compounds Manufactured sliding materials should not show any noise-causing "stick-slip" behavior and their processing technology and mechanical properties correspond as closely as possible to the unmodified polybutylene terephthalate.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit Formmassen auf der Basis von Polybutylenterephthalat, wenn sie , bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen, 0,5 bis 20 Gew.% Graphit enthalten«The object of the invention is achieved with molding compositions based on polybutylene terephthalate, when, based on the total weight of the molding compositions which contain 0.5 to 20 wt.% Of graphite "
Es war überraschend, daß die Gleitreibungseigenschaften und insbesondere die Gleitverschleißfestigkeit des Polybutylenterephthalats durch die Kombination dieses Polyesters mit Graphit wesentlich verbessert werden, weil nämlich das Gleitreibungsverhalten der Kunststoffe von vielen Bedingungen und Einflußgrößen abhängig ist. Über die Gleiteigenschaften eines neuen Werkstoffes und über die Wirksamkeit von Zusätzen, vor allem auf die Verschleißfestigkeit, sind praktisch keine Voraussagen möglich. Reibungs- und Verschleißphänomene sind sehr komplexe Vorgänge, zumal Verschleißrate und Reibungskoeffizient keine Konstanten sind. Sie hängen vielmehr von einer Reihe von Faktoren ab, wie etwa der Härte des Gleitlagerwerkstoffs, der Oberflächenbeschaffenheit des Gleitpartners, von dem mittleren Flächendruck des Lagers, der Temperatur, der zurückgelegten Gleitstrecke, der Geschwindigkeit, u. a. Überraschend war weiterhin, daß durch Polybutylenterephthalat-Formmassen, die nur 2 bis 4 Gew.% Graphit enthalten, bereits eine wesentliche Verbesserung der Verschleißfestigkeit im Vergleich zu nicht modifizierten Polybutylenterephthalat-Formmassen erreicht wird, während bei Formmassen mit einem höheren Graphit-Anteil die Verschleißfestigkeit nur noch geringfügig verbessert wird.It was surprising that the sliding friction properties and in particular the sliding wear resistance of the polybutylene terephthalate are significantly improved by combining this polyester with graphite, because the sliding friction behavior of the plastics is dependent on many conditions and influencing factors. Practically no predictions can be made about the sliding properties of a new material and about the effectiveness of additives, especially on wear resistance. Friction and wear phenomena are very complex processes, especially since the wear rate and coefficient of friction are not constants. Rather, they depend on a number of factors, such as the hardness of the sliding bearing material, the surface properties of the sliding partner, the mean surface pressure of the bearing, the temperature, the sliding distance covered, the speed, etc. It was also surprising that polybutylene terephthalate molding compounds, containing only 2 to 4 wt.% graphite, already a significant improvement in wear resistance compared to unmodified polybutylene terephthalate molding compositions is achieved, while content of graphite, the wear resistance is only slightly improved molding compositions with a higher.
Der Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Formmassen ist Polybutylenterephthalat. Es ist in der Formmasse zu 80 bis 99*5 Gew.$ enthalten. Polybutylenterephthalat ist im Handel erhältlich.The main component of the molding compositions according to the invention is polybutylene terephthalate. It is contained in the molding composition from 80 to 99 * 5 wt. $. Polybutylene terephthalate is commercially available.
509812/0927 /3509812/0927 / 3
- 3 - O.Z. 30 093- 3 - O.Z. 30 093
Es wird beispielsweise durch Umesterung und anschließende Polykondensation von Terephthalsäurealkylestem, die sich von Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ableiten, vorzugsweise Dimethylterephthalat, mit Butandiol-1,4 hergestellt. Die erfindungsgemäßen Formmassen enthalten ein Polybutylenterephthalat, das eine relative Viskosität von 1,3 bis 1,8, vorzugsweise von 1,5 bis 1,7 aufweist. Die relative Viskosität wurde in 0,5^iger Lösung bei einer Temperatur von 250C in einem Phenol/o-Dichlorbenzol-Gemisch im Gewichtsverhältnis 3 : 2 bestimmt.It is produced, for example, by transesterification and subsequent polycondensation of terephthalic acid alkyl esters, which are derived from alcohols having 1 to 8 carbon atoms, preferably dimethyl terephthalate, with 1,4-butanediol. The molding compositions according to the invention contain a polybutylene terephthalate which has a relative viscosity of 1.3 to 1.8, preferably 1.5 to 1.7. The relative viscosity was determined in a 0.5% solution at a temperature of 25 ° C. in a phenol / o-dichlorobenzene mixture in a weight ratio of 3: 2.
Man kann auch ein Polybutylenterephthalat einsetzen, das in geringem Umfang mit anderen Dicarbonsäuren oder Alkoholen modifiziert ist. Als Modifizierungsmittel kommen beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Dicarbonsäuren in Frage, wie Adipinsäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Cyclohexandicarbonsäure oder Isophthalsäure. Als alkoholische Modifizierungskomponenten eignen sich besonders aliphatische und cycloaliphatische Glykole, z. B. A'thylenglykol, Propylenglykol, Hexamethylenglykol oder 1,4-Bis-hydroxy-methyl-eyclohexan. In einzelnen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, geringe Mengen tri- und mehrfunktioneller Vernetzersubstanzen wie Trimethylolpropan oder Trimesinsäure in das Polybutylenterephthalat einzukondensieren. Die Modifizierungsmittel werden in Mengen bis zu 20 MoI^ eingesetzt.You can also use a polybutylene terephthalate, which in a little Scope is modified with other dicarboxylic acids or alcohols. Modifying agents include, for example, aliphatic, cycloaliphatic or aromatic dicarboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, dodecanedioic acid, cyclohexanedicarboxylic acid or isophthalic acid. As alcoholic modification components are particularly suitable aliphatic and cycloaliphatic glycols, z. B. ethylene glycol, propylene glycol, hexamethylene glycol or 1,4-bis-hydroxymethyl-cyclohexane. In individual In some cases it can also be useful to use small amounts of trifunctional and polyfunctional crosslinking substances such as trimethylolpropane or condense trimesic acid into the polybutylene terephthalate. The modifiers are used in amounts up to 20 mol ^ used.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können noch weitere Zusätze, wie Verstärkungsmittel und Füllstoffe, z. B. Glasfasern, Glaskugeln, Asbest, Kreide und Kalk, sowie Farbstoffe, Antistatika, Pigmente, Stabilisatoren gegen thermische und thermooxidative Schädigung sowie Verarbeitungshilfsmittel, die ein störungsfreies Extrudieren und Spritzgießen gewährleisten, in den üblichen Mengen enthalten.The molding compositions according to the invention can also contain other additives, such as reinforcing agents and fillers, e.g. B. glass fibers, glass spheres, Asbestos, chalk and lime, as well as dyes, antistatic agents, pigments, stabilizers against thermal and thermo-oxidative Damage and processing aids that ensure trouble-free extrusion and injection molding in the usual Quantities included.
Die erfindungsgemäßen Formmassen enthalten 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.% Graphit. Die Korngröße des Graphits liegt zwischen 5 und 1000, vorzugsweise zwischen 30 und βΟΟ/um.The novel molding materials contain from 0.5 to 20, preferably 1 to 10 wt.% Graphite. The grain size of the graphite is between 5 and 1000, preferably between 30 and βΟΟ / um.
Die -erfindungsgemäßen Formmassen aus Polybutylenterephthalat und Graphit werden durch intensives Mischen der Komponenten her-The molding compositions according to the invention made from polybutylene terephthalate and graphite are produced by intensive mixing of the components.
509812/0927509812/0927
gestellt. Die Temperaturen, bei denen die Komponenten gemischt werden, liegen im allgemeinen oberhalb des Schmelzpunktes des Polybutylenterephthalats. Für die Herstellung der Mischungen eignen sich die in der Kunststofftechnik gebräuchlichen Vorrichtungen, wie Extruder und Kneter. Vorzugsweise mischt man granulatförmiges Polybutylenterephthalat zunächst trocken mit Graphit, bringt das noch inhomogene Gemisch in einen Extruder ein, in dem es aufgeschmolzen und homogenisiert wird. Die homogene Mischung wird anschließend in ein Wasserbad ausgepreßt und granuliert.posed. The temperatures at which the components are mixed are generally above the melting point of the Polybutylene terephthalate. For making the mixes the devices commonly used in plastics technology, such as extruders and kneaders, are suitable. It is preferable to mix granular polybutylene terephthalate initially dry with Graphite, brings the still inhomogeneous mixture into an extruder, in which it is melted and homogenized. The homogeneous The mixture is then pressed into a water bath and granulated.
Die erfindungsgemäß hergestellten Formmassen werden zur Herstellung von Gleitwerkstoffen verwendet. Unter Gleitwerkstoffen im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen beispielsweise Quer- und Längslager, Zahnräder, Kupplungselemente, Dichtleisten, Rollen, Nocken- und Steuerscheiben verstanden werden. Die aus den erfindungsgemäßen Formmassen hergestellten Gleitwerkstoffe zeichnen sich vor allem durch eine im Vergleich zu Gleitwerkstoffen, die aus nichtmodrifiziertem Polybutylenterephthalat hergestellt werden, wesentlich höhere Gleitverschleißfestigkeit aus. Der Verschleiß ist zudem über einen großen Bereich weitgehend unabhängig von der Rauhigkeit des Gleitpartners und von der Gebrauchstemperatur. "Stick-Slip"-Verhalten tritt nicht auf. Gleitelemente aus den erfindungsgemäßen Formmassen zeichnen sich weiterhin durch gute Notlaufeigenschaften, geringen Wartungsaufwand und damit hohe Betriebssicherheit aus.The molding compositions produced according to the invention are used for production used by sliding materials. Under sliding materials in the context of the present invention, for example, transverse and Longitudinal bearings, gears, coupling elements, sealing strips, rollers, cam and control disks are understood. The from the invention Sliding materials produced by molding compounds are characterized above all by a compared to sliding materials that are made from unmodified polybutylene terephthalate, significantly higher sliding wear resistance. The wear is also largely independent of over a large area the roughness of the sliding partner and the usage temperature. "Stick-slip" behavior does not occur. Sliding elements from the Molding compositions according to the invention are furthermore characterized by good emergency running properties, low maintenance requirements and thus high requirements Operational safety.
Neben den guten Trockenlaufeigenschaften besteht ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gleitlagerwerkstoffe in ihrer guten Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, besonders auch gegenüber herkömmlichen Schmierfetten, ölen und organischen Lösungsmitteln. Besonders geeignet sind die Werkstoffe auch zum Einsatz als Gleitelemente in Gegenwart von Feuchtigkeit und Wasser, da infolge der praktisch vernachlässigbar geringen Wasseraufnahme keine Quellung auftritt.In addition to the good dry running properties, another advantage of the plain bearing materials according to the invention is their good properties Corrosion and chemical resistance, especially to conventional lubricating greases, oils and organic solvents. The materials are also particularly suitable for use as sliding elements in the presence of moisture and water no swelling occurs due to the practically negligible water absorption.
Ein weiterer wesentlicher anwendungstechnischer Vorteil der erfindungsgemäßen Gleitwerkstoffe sind die hervorragenden mechanischen Eigenschaften und die problemlose Verarbeitbarkeit imAnother important application advantage of the invention Sliding materials are the excellent mechanical properties and the problem-free processability in
509812/0927509812/0927
2 34 5 4 62 34 5 4 6
- 5 - O.ζ. 30 093- 5 - O.ζ. 30 093
Spritzguß. Diese Werkstoffe eignen sich somit ausgezeichnet zur Herstellung hochwertiger Gleitlager, von Stirn- und Schraubenrädern, Kupplungselementen, Dichtleisten, Lauf- und Seilrollen, Wälzlagerkäfigen u. a. Gleitelementen.Injection molding. These materials are therefore ideally suited for the production of high-quality plain bearings, spur and helical gears, Coupling elements, sealing strips, rollers and rope pulleys, roller bearing cages and others. Sliding elements.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, Die in den Beispielen angegebene relative Viskosität des Polybutylenterephthalat s wurde in 0,5$iger Lösung bei 250O in einem Phenol/o-Dichlorbenzol-Gemisch im Gewichtsverhältnis 3 ' 2 bestimmt. In den Beispielen angegebene Teile sind Gewichtsteile.The invention is explained in more detail with reference to the following examples. The relative viscosity of the polybutylene terephthalate given in the examples was determined in a 0.5% solution at 25 ° C. in a phenol / o-dichlorobenzene mixture in a weight ratio of 3 ' 2. Parts given in the examples are parts by weight.
3000 g granulatförmiges Polybutylenterephthalat, das eine relative Viskosität von 1,635 hat, werden mit 90 g Graphit einer Korngröße zwischen 30 und ΙβΟ /um intensiv trocken gemischt, in einen Extruder eingebracht, darin bei einer Temperatur von 260°C aufgeschmolzen und homogenisiert. Die homogene Mischung wird in Form von 2,5 mm dicken Strängen in ein Wasserbad extrudiert und granuliert. Das Granulat wird gut getrocknet und im Spritzguß unter optimalen Verarbeitungsbedingungen zu feinkristallinen Probekörpern verarbeitet, aus denen spanabhebend Stifte zur Messung des Gleit- und Verschleißverhaltens hergestellt werden. Das Gleit- und Verschleißverhalten wird entsprechend den Prüfbedingungen, die in der Zeitschrift "Kunststoffe", Band 59 (1969), Seiten 45 bis 50, angegeben sind, ermittelt. Das Gleitverhalten wurde im Trockenlauf (technisch trocken) bestimmt. Gleitpartner der Stifte war eine Stahlscheibe, Für die Versuche galten folgende Daten:3000 g of granular polybutylene terephthalate, which has a relative Has a viscosity of 1.635, 90 g of graphite will produce a Grain size between 30 and ΙβΟ / um intensively dry mixed, in introduced an extruder, melted therein at a temperature of 260 ° C and homogenized. The homogeneous mixture is extruded in the form of 2.5 mm thick strands into a water bath and granulated. The granulate is dried thoroughly and processed by injection molding under optimal processing conditions to form fine crystalline test specimens, from which they are machined Pins for measuring the sliding and wear behavior are produced. The sliding and wear behavior is accordingly the test conditions specified in the journal "Kunststoffe", Volume 59 (1969), pages 45 to 50, are determined. The sliding behavior was determined in a dry run (technically dry). The sliding partner of the pins was a steel disk, The following data applied to the tests:
Stahlscheibe aus l6 MnCr 5 (Werkstoff-Nr. 1.7131 nach DIN 17 007)Steel washer made of 16 MnCr 5 (material no. 1.7131 according to DIN 17 007)
durchschnittliehe Rauhtiefe der Stahlgleitfläche: Ry «= 0,5 /umAverage roughness depth of the steel sliding surface: R y «= 0.5 / µm
Rockwellhärte der Stahlgleitfläche HR„ = 52 bis 56Rockwell hardness of the steel sliding surface HR "= 52 to 56
ρ mittlerer Flächendruck ρ = 85 kp/cm Gleitgeschwindigkeit ν = 0,5 m/sec Gleitflächentemperatur £ p ^40°Cρ mean surface pressure ρ = 85 kp / cm sliding speed ν = 0.5 m / sec sliding surface temperature £ p ^ 40 ° C
509812/0927509812/0927
O.Z. 30 093O.Z. 30 093
Unter diesen Prüfbedingungen wurde ein Gleitreibungskoeffizient von/U = 0,45 und eine Gleitverschleißrate von As = 5/um/km ermittelt. Under these test conditions, a sliding friction coefficient of / U = 0.45 and a sliding wear rate of As = 5 / µm / km were found.
Beispiele 2 bis 4Examples 2 to 4
Entsprechend der in Beispiel 1 geschilderten Arbeitsweise werden unterschiedliche Mengen Graphit in Polybutylenterephthalat eingearbeitet. Die Gleiteigenschaften werden unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen geprüft. In der Tabelle ist die Zusammensetzung der Formmassen sowie die an Prüfkörpern aus den Formmassen ermittelte Gleitverschleißrate und der Gleitreibungskoeffizient zusammengestellt. In accordance with the procedure outlined in Example 1, different amounts of graphite are incorporated into polybutylene terephthalate. The sliding properties are tested under the conditions specified in Example 1. In the table is the composition of the molding compounds as well as the sliding wear rate determined on test specimens from the molding compounds and the coefficient of sliding friction.
schleiß
rate
As Γ/um/knSliding ver
wear
rate
As Γ / um / kn
terephthalat
(Teile)Polybutylene
terephthalate
(Parts)
(Teile)graphite
(Parts)
bungs-
koeffizient
/UM H Non-slip
exercise
coefficient
/ U MH
beispiel■ comparison
example
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHN | Withdrawal |