JPH11315838A - 滑り層材料および多層材料 - Google Patents
滑り層材料および多層材料Info
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Abstract
たは鉛化合物に使用することなく、より高い負荷を掛け
ることができる程に改良する滑り層材料の提供。 【解決手段】 マトリックスとしてPTFEまたはPT
FEと他の弗素系熱可塑性樹脂との組合せを含有する滑
り層材料は、PTFEまたはPTFEと他の弗素系熱可
塑性樹脂との混合物を基準として10〜50容量%であ
る少なくとも1種類の粉末状ポリアラミドを含有する。
かゝる滑り層材料よりなる滑り層を有する多層材料にも
関する。
Description
TFEまたはPTFEと260℃以上の融点の他の弗素
系熱可塑性樹脂との組合せを含有する滑り層材料、特に
軸筒に関する。本発明は更に請求項2の上位概念に従う
滑り層材料、その用途、およびこの滑り層材料が使用さ
れる多層材料にも関する。
受材料は1−、2−または3−層多層材料として公知で
ある。即ち、完全合成樹脂軸受、外側の金属製支持体お
よびその上に直接的に適用されたまたは接合された合成
樹脂を持つ軸受、内部に金属製編製物を持つもの並びに
金属製支持体、焼結した多孔質金属層およびその上およ
びその孔中に形成された被覆層より成る軸受が公知であ
る。これらのすべての軸受は殆ど、潤滑物質の使用が不
可能であるかまたは望ましくない分野で使用されてい
る。それ故にそれらは運転状態でさえこれらの潤滑物質
を自由に使用できる必要がある。
荷のもとで冷間流動する傾向が無視できる程度であるこ
と、非常に良好な熱伝導性であることおよびこれに関連
して、あり得る明らかに高いpv−値を伴う点で相違し
ている。しかしながら完全合成樹脂物質も特定の場合
に、例えば費用の点で有利であり得る。
えばPTFE、FEP等または他の合成樹脂、例えばP
EEKをベースとする滑り層と区別できる。最後に挙げ
たこれらの両方の群はその機能において相違していなけ
ればならない。PTFE−ベース材料の場合にブロンズ
−中間層が滑り層の“活性”成分でありそしてフィラー
と同様に作用するが、他の合成樹脂物質はこれをアンカ
ーとしてしか利用していない。これらの合成樹脂材料は
金属製裏当て材(Metallruecken) に対して十分に高い親
和性を持って真の二層材料の製造をも可能とし、その際
にこのものを接着層によって設けてもよい。ここでは活
性の滑り面自体の上で熱硬化性−または熱可塑性樹脂が
ブロンズの役割を果たす。
塑性樹脂シートより成る軸受材料または合成樹脂中に組
み入れられており同様に金属裏当て材に接合されていて
もよいしまたは側部の金属裏当て材がなくとも使用でき
る金属製編製物を有するものは公知である。
熱可塑性樹脂、例えばPTFEをベースとする三層材料
は一般的に使用できかつ容易に製造できると見なされて
いる。製造工程で合成樹脂分散物によって均一なPTF
E/フィラー−ペーストを製造しそして支持体材料の上
にロール掛けした後にPTFEを十分に焼結することに
よって最終的多層材料が製造される。
ーの一部は鉛、および潤滑剤の存在下でも使用できる同
様な能力の材料を生じる二硫化モリブデンである。
ス節約型滑り軸受を使用して構造的な問題を解決する努
力をした場合には、それの負荷上限を確実に注意しなけ
ればならない。何故ならば鉛またはMoS2 を単独で含
む上記の材料の場合にはその軸受けは平均的な負荷範囲
および速度範囲(0.5〜100MPaおよび0.02
〜2m/秒)において2MPa m/秒より小さいpv
−値にある。
01号明細書およびドイツ特許出願公開(A1)第19
506684号明細書から、フィラーとしてPbOを使
用することによって高性能物質も製造できるが、鉛の様
な衛生上問題のある物質を使用することはますます認め
られなくなってきている。食品加工工業においてはいず
れにしてもそれらは排除されている。
料においてフィラーとしてポリ−(p−フェニレンテレ
フタルアミド)を使用できることは確かにしばしば開示
されているが、しかしながら例外なしに例えば英国特許
(A)第2291879号明細書における様に繊維の状
態である。
は、PTFEマトリックス中に組み入れられる特に小繊
維状の種類の繊維が記載されている。この繊維の状態は
PTFEマトリックス中に均一に混入する場合に問題が
あり、加工時に適当な特別な装置を必要とする。かゝる
繊維は更に、肺に入る様な成分を含有しており発癌作用
がある恐れがあるという欠点を有する。
物として埋め込まれ、そしてそうしなければ柔らかいP
TFEマトリックスの破壊および腐蝕を和らげる。
維と交換可能でそしてそれ故に、特定の性質を得るため
明らかに必ずしも必要とされない要素としてアラミド繊
維が、例えばWO 97/03299または英国特許
(A)第2177099号における様に再三再四姿を表
している。
本質的根拠は、繊維の長手方向への特に高い分子配向並
びにそれぞれ個々の硬直な紐状分子の物理的に強い並行
結合(Parallelverknuepfung)関係に基づく並外れた機械
的特性、即ち非常に高い抗張力およびE−モジュールに
ある。 本発明の課題は、製造工程を変更することな
く、かつ油の存在下に摩擦値に悪影響を及ぼすことなく
高い耐摩耗性および耐剥離性を有する多層材料を提供す
ることである。
FEの上述の長所を有する材料を、鉛または鉛化合物に
手をつけることなしに、より高い負荷を掛けることがで
きる程に改良する滑り層材料を提供することである。
一の態様によれば、滑り層が少なくとも1種類の粉末状
ポリアラミドを含有していることおよびその割合がPT
FEまたはPTFEと他の弗素系熱可塑性樹脂との混合
物およびポリアラミドの合計量を基準として10〜50
容量%である、滑り層材料によって解決される。
材料が上述と別の合成樹脂よりなるマトリックス材料中
に混入され、その際にマトリックス材料の割合が全滑り
層材料の合計量を基準として60〜95容量%である。
マトリックス材料はPPS、PA、PVDF、PSU、
PES、PEI、PEEKおよび/またはPIでもよ
い。
荷安定性をPTFEをベースとする固体滑剤組成物を含
む滑り層にて著しく向上するのに、ポリアラミド粉末、
好ましくはポリ−(p−フェニレンテレフタルアミド)
(PPTA)および/またはポリ−(p−ベンズアミ
ド)(PBA)の粉末を添加するのが適していることが
判った。
m/秒以上のpv−値を平均的な負荷−および−速度
範囲において達成できる程に改善できた。
Aの性質の研究で、有利な性質を達成するために混合物
が10〜50容量%のPPTAおよび50〜90容量%
のPTPFEを含有していなければならないことが判っ
た。混合物が10〜30容量%のPPTAを含有してい
る場合に特に有利な性質が達成される。他のポリアラミ
ドについてもこれらの性質を確認できた。
べきであり、<50μmであるの有利である。
質的な改善は達成されない。しかしながらポリアラミド
成分の範囲内では別の適当な成分を使用してもよい。そ
の際にPTFEまたはPTFEと他の弗素系熱可塑性樹
脂との混合物、ポリアラミドおよび他の成分の合計量を
基準としてポリアラミドの割合は10容量%を下回らな
いことが有利である。これらの他の成分には例えば熱硬
化性樹脂または高温熱可塑性樹脂、例えばポリイミドま
たは−アミドイミド、他の固体滑剤、例えばチッ化硼素
または二硫化モリブデン、顔料、例えばコークスまたは
酸化鉄、繊維、例えばグラファイト−またはアラミド繊
維、または硬質物質、例えば炭化硼素またはチッ化珪素
がある。
可塑性樹脂としてはPFA、FEPおよび/またはEP
Eが適している。その割合は最高でもPTFEと同じで
あるべきである。
マトリックス材料と一緒に、PTFEまたはPTFEと
他の弗素系熱可塑性樹脂が混入されている滑り層材料を
有利に使用するのが中実合成樹脂滑り要素としてのその
ものである。
び本発明の滑り層を有している。支持体層は、多孔質の
焼結層を上に適用されている金属製裏当て材であっても
よい。滑り層材料は焼結層を覆いそして多孔質の孔の少
なくとも一部を充填している。
明の滑り層のある三層材料は、例えば支持体金属、例え
ば鋼鉄または銅−またはアルミニウム合金の上に0.0
5〜0.5mmの厚さの層のブロンズが、20〜45%
の空隙容積を有する様に焼結されておりそしてブロンズ
自体の組成が5〜15%の錫および場合によっては15
%までの鉛を含有する様に構成されている。次いで合成
樹脂混合物を、多孔質の孔が完全に充填されそして用途
次第で0〜50μmの厚さの上塗り層が生じる様に多孔
質の下地にロール掛けによって適用する。次いでこの物
質を熱処理に付し、その際に含まれるPTFEが焼結さ
れ、最終的なロール掛け段階で目的の多層体を必要な最
終寸法で製造される。
製物または−格子状物よりなり、これらは滑り層材料で
覆われている。編製物または格子状物の間隙の少なくと
も一部分には滑り層材料が充填されている。
合成樹脂よりなるマトリックス材料を有しかつPTFE
またはPTFEと他の弗素化熱可塑性樹脂との組合せが
添加されている滑り層材料は支持体層に直接的に載せる
ことができる。
よび表によって詳細に説明する。
限界荷重グラフでありそして図2は例13および14の
摩耗深さグラフである。
の際にフィラーが均一な分布状態となる様にフィラーを
混入したPTFE−分散物によって行なう。この場合
に、後の塗布工程に必要な性質を有するペースト状物質
が生じる。
脂混合物の製造:10Lの水、25gのラウリル硫酸ナ
トリウム、組成に相応する量のPPTA粉末、他の成分
および34kgの35%濃度PTFE分散物を20分、
強力に攪拌する。その後に1kgの20%濃度硝酸アル
ミニウム溶液を添加する。凝集を行なった後に1Lのト
ルエンをこの混合物中に攪拌混入しそして溢れでる液体
を除く。
の群の上記のすべての例はこの様にして製造できる。そ
れ故に以下において合成樹脂混合物の組成だけを記載す
る。
PTFE/MoS2 またはPTFE/Pbをベースとす
る標準的材料よりも摩擦値並びに耐摩耗性に関して明ら
かに優れている。
更しそして1.25mmの鋼鉄、0.23mmのブロン
ズおよび0.02mmの合成樹脂上塗り層よりなる三層
材料の試料を製造する。これらの試料についてピン/ロ
ール(Stift/Warze) −摩擦測定器によって0.78cm
2 の試料にて0.52m/秒の初期速度および17.5
MPaの負荷下に摩耗率を測定し、標準的材料と比較す
る。80容量%のPTFEおよび20容量%のPbより
なる合成樹脂滑り層を有する多層材料を標準物として使
用する。
ために、表1にピン/ロール−摩擦測定器からの摩擦値
および摩耗率と一緒に記載した材料組成を試験する。図
2に結果をPPTAを使用しまたは使用せずにグラフで
比較し、PPTAを含有する材料がいずれの場合にもよ
り良好に切断されることを実証している。
ら、本発明の滑り層材料がプラスの性質を失うことなく
他の成分と組み合わせることができることが判る。この
添加物によって別の改善が可能である。
試験した。ピン/ロール試験台による相応する結果を表
3に掲載する。本発明の効果を生じさせるためにPPT
Aに構造的に類似する他の物質も適していることが明ら
かになる。
22mmの円筒状物を製造し、回転する試験装置中で可
能な限界荷重を測定する。限界荷重としては、0.07
5m/秒の速度のもとで13.5kmの走行距離(Laufs
trecke) が達成される出来るだけ高い荷重を意味する。
破壊の判断基準は温度の著しい上昇である。
いは4.5MPaのpv−値に相当しそして図1に対照
物質と比較して示してある。
に熱可塑性樹脂マトリックスを有する試験体をポリアラ
ミド粉末を含まない匹敵する組成物(例No.13)と
比較して示している。50時間後の摩耗を60MPaの
荷重のもとで評価する。この場合にも本発明の添加物の
プラスの影響を認めることができる。
設けられる多孔質焼結骨格中の代わりに、金属製編製物
または−格子状物中に入れ込むことができ、これによっ
て薄い肉厚のフィルム状材料が得られる。
ばダンパー中の棒状の案内円筒状物として用いることも
可能である。ここではPTFE/Pb−滑り層を持つ標
準物質と比較して改善された摩耗値が確認できる。これ
を摩擦値との関係で表4に示す。この表は80mm(ス
トローク)および0.5Hzのランプ作用に基づく30
時間の試験プログラムに基づいている。摩擦値はダンパ
ー用ピストンロッドに対して1000Nで20mm/秒
にて液滴潤滑下に測定する。
は,PTFEを含有する本発明の混合物を熱可塑性樹脂
マトリックス中に混入し、次いでことを任意の方法で、
例えばブロンズ中間層を持つまたは持たない金属製裏当
て材に載せるかまたは完全合成樹脂部材を製造して滑り
要素に加工することよりなる。この場合、熱可塑性樹脂
の割合は60〜95容量%、好ましくは70〜90容量
%内で変更できる。
/PPTA−混合物がフィラーとして混入された組成物
を粉末として混合し、鋼鉄/ブロンズ−下地の上に散布
し、溶融しそしてロール掛けする。しかし、混合物を溶
融コンパウンド化によって製造してもよい。ここでは例
えばPPS−コンパウンドの摩擦特性への影響を利用す
るが、有利な他の熱可塑性樹脂、例えばPES、PA、
PVDF、PSU、PEEK,PEI等または熱硬化性
樹脂をマトリックスとして使用することもできる。表5
は本発明による効果を実証するためにPTFEおよびP
TFE/PPTAを含有するPPS−コンパウンドの摩
擦−および摩耗値を示している。これらの値は軸受円筒
状物のために上述した他の試験条件で測定されている。
正確な組成および測定値は同様に表5に示す。
荷重グラフでありそして
る。
Claims (15)
- 【請求項1】 マトリックス材料としてPTFEまたは
PTFEと260℃以上の融点の他の弗素系熱可塑性樹
脂との組合せを含有する滑り層材料、特に軸筒におい
て、その割合がPTFEまたはPTFEと他の弗素系熱
可塑性樹脂との混合物およびポリアラミドの合計量を基
準として10〜50容量%である少なくとも1種類の粉
末状ポリアラミドを含有していることを特徴とする、上
記滑り層材料。 - 【請求項2】 PTFEまたはPTFEと260℃以上
の融点の他の弗素系熱可塑性樹脂との組合せが混入され
たPTFE不含の合成樹脂よりなるマトリックス材料を
有する滑り層材料、特に軸筒において、その割合がPT
FEまたはPTFEと他の弗素系熱可塑性樹脂との混合
物およびポリアラミドの合計量を基準として10〜50
容量%である少なくとも1種類の粉末状ポリアラミドを
含有していることおよびマトリックス材料の割合が滑り
層材料全体を基準として60〜95容量%であることを
特徴とする、上記滑り層材料。 - 【請求項3】 マトリックス材料がPPS、PA、PV
DF、PSU、PES、PEI、PEEKおよび/また
はPIである請求項2に記載の滑り層材料。 - 【請求項4】 ポリアラミドの割合がPTFEまたはP
TFEと他の弗素系熱可塑性樹脂との混合物およびポリ
アラミドの合計量を基準として10〜30容量%である
請求項1〜3のいずれか一つに記載の滑り層材料。 - 【請求項5】 ポリアラミドがポリ−(p−フェニレン
テレフタルアミド)および/またはポリ−(p−ベンズ
アミド)である請求項1〜4のいずれか一つに記載の多
層材料。 - 【請求項6】 ポリアラミド粉末の粒度が<100μm
である請求項1〜5の何れか一つに記載の多層材料。 - 【請求項7】 ポリアラミド粉末の粒度が<50μmで
ある請求項1〜6の何れか一つに記載の多層材料。 - 【請求項8】 弗素系熱可塑性樹脂がPFA、FEPお
よび/またはEPEでありそしてその割合が最高でPT
FEのそれと同じである請求項1〜5のいずれか一つに
記載の多層材料。 - 【請求項9】 ポリアラミドの一部が他の成分に交換さ
れており、PTFEまたはPTFEと他の弗素系熱可塑
性樹脂との混合物、ポリアラミドおよび他の成分の合計
量を基準としてポリアラミドの割合が10容量%を下回
らない請求項1〜8のいずれか一つに記載の滑り層材
料。 - 【請求項10】 他の成分が硬質物質、顔料、繊維材
料、固体潤滑剤、熱硬化性−または高温熱可塑性樹脂よ
り成る群の1種類以上である請求項9に記載の滑り層材
料。 - 【請求項11】 少なくとも1種類の支持体層および請
求項1〜10のいずれか一つに記載の滑り層材料よりな
る多層材料。 - 【請求項12】 支持体が金属製裏当て材であり、金属
製裏当て材の上に多孔質焼結層が設けられており、滑り
層材料が焼結層を覆いそして焼結層の少なくとも1部の
孔を充填している請求項11に記載の多層材料。 - 【請求項13】 支持体層が金属製編製物または−格子
状物よりなりそして滑り層材料が金属製編製物または−
格子状物を覆いそして金属製編製物または−格子状物の
少なくとも一部の間隙を充填している請求項11に記載
の多層材料。 - 【請求項14】 支持体層および請求項2〜10のいず
れか一つに記載の滑り層材料よりなる滑り層を有する多
層材料において、滑り層材料が支持体層の上に直接的に
載せられている、上記多層材料。 - 【請求項15】 請求項2〜10のいずれか一つに記載
の滑り層材料を中実合成樹脂滑り要素として用いる方
法。
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