DE2000885A1 - Zusammensetzungen fuer bei hoher Temperatur abriebbestaendige Erzeugnisse - Google Patents

Zusammensetzungen fuer bei hoher Temperatur abriebbestaendige Erzeugnisse

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DE2000885A1 DE19702000885 DE2000885A DE2000885A1 DE 2000885 A1 DE2000885 A1 DE 2000885A1 DE 19702000885 DE19702000885 DE 19702000885 DE 2000885 A DE2000885 A DE 2000885A DE 2000885 A1 DE2000885 A1 DE 2000885A1
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  • Braking Arrangements (AREA)
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Description

·»»' · &· & Asemann - Dipl.Phy..R.Holzbauer
. F. Zum»»3»n fun. jfci»cfc*» 2» lifiuiwuMtroße 4/III
se 3476
RHONS-POULENC S.A., Paris/Frankreich
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Zusammensetzungen für bei hoher Temperatur abriebbeständige Erzeugnisse
ssss: sä SESaSSSaSSSSBSS=SSSSSs as SZSIa=SSS=: =xs se
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die zur Herstellung von Erzeugnissen dienen» die bei hoher Temperatur gegen Abrieb beständig sein sollen. Die Erfindung betrifft auch diese Erzeugnisse.
In zahlreichen Industrien werden Gegenstände verwendet, die gleichzeitig einem Abrieb und Erhitzungen, die manchmal beträchtlich sind, ausgesetzt sind.
So sind es in der Kraftfahrzeugindustrie die Brems- oder Kupplungsbeläge, die beträchtlichen Reibungskräften ausgesetzt sind und demzufolge Temperaturen, die oberflächlich mehrere hundert Grad erreichen können.
Diese schweren Arbeitsbedingungen finden sich auch bei Schleifwerkzeugen, wie beispielsweise Schleifscheiben zum Polieren oder Abgraten.
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Die Bürsten von Generatoren oder Elektromotoren und die Lager von Antrieben müssen ebenfalls gleichzeitig Reibung und Erhitzung aushalten.
Die Materialien, aus denen diese Gegenstände bestehen, sollen daher unter anderen Eigenschaften eine grosse Verschleissbeständigkeit und eine erhöhte Wärmestabilität besitzen.
Im allgemeinen werden diese Materialien aus Zusammensetzungen hergestellt, die ein Bindemittel und ein Füllmaterial enthalten, das dazu bestimmt ist, ihnen gewisse besondere Eigenschaften zu verleihen, wie beispielsweise abrasive Eigenschaften, einen erhöhten oder dagegen sehr geringen Reibungskoeffizienten oder elektrische Leitfähigkeit. Andere Zusatzstoffe können ebenfalls in diesen Zusammensetzungen vorhanden sein, die dazu dienen können, die mechanischen Eigenschaften oder die Wärmestabilität zu verbessern, die Dichte zu erhöhen oder auch die Menge an verwendetem Bindemittel herabzusetzen.
Die erfindungagemässen Zusammensetzungen enthalten:
a) 5 bis 95 % eines Bindemittels, das aus einem Prepolymeren besteht, das durch Erhitzen eines Ν,Ν'-Bis-lmids einer ungesättigten Dlcarbonsäure der allgemeinen Formel
M-A-N D (I)
In der D einen zweiwertigen Rest, der eine Kohlenstoff Kohlenstoff -Doppelbindung enthält, und A einen zweiwer tigen Rest mit zumindest 2 Kohlenstoffatomen bedeuten, und eineβ biprimären Diamine der allgemeinen Formel
H2N-B-NH2 (II)
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in der 3 einen zweiwertigen Rest mit nicht mehr als ."5O Kohlenstoffatomen darstellt, auf eine Temperatur zwischen 100 und 2500C für eine Zeitspanne von einigen Minuten bis zu einigen Stunden erhalten ist, und
b) 5 bis 95 % hitzebestandige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe der abrasiven Materialien, der Reibungsiuatprialien, der,Gleitmaterialien und der elektrisch leitenden Materialien gewählt ist.
Unter einem abrasiven Material ist ein Füllstoff zu verstehen, der dazu bestimmt ist, gewissen Zusammensetzungen die Eigenschaft zu verleihen, ein anderes Material zu schneiden, zu polieren oder abzureiben, um dessen Form, Abmessungen oder OberflHchenzustand zu verändern.
Unter einem Reibungsmaterial versteht man einen Füllstoff, der dazu bestimmt -ist, gewissen Zusammensetzungen einen erhöhten Reibungskoeffizienten zu verleihen, wenn diese gegen einen Gegenstand gedrückt werden, ohne Jedoch auf diesen letzteren eine merkliche Schneid- oder Verschleisswirkung auszuüben.
Unter einem GJLeitmaterial ist ein Füllstoff zu verstehen, der dazu bestimmt ist, gewissen Zusammensetzungen einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten zu verleihen, wenn diese gegen einen Gegenstand gedrückt werden.
In den Formeln I und II können die Symbole A und B gleich oder voneinander verschieden sein und einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit weniger als 13 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylenrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen Im Ring· einen heterocyclischen Rest, der zumindest eines der
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Atome 0, N und S enthält, oder einen benzolischen oder polycyclischen aromatischen Rest bedeuten. Diese verschiedenen Reste kennen ausserdem Substituenten tragen, die keine Nebenreaktionen unter den Arbeitsbedingungen ergeben. Die Symbole A und 3 können auch mehrere benzolische oder alicyclische Reste umfassen, die direkt oder durch ein Atom oder eine zweiwertige Gruppe, wie beispielsweise Sauerstoff- oder Schwefelatome, Alkylengruppen mit 1 bis J> Kohlenstoffatomen oder Gruppen -WRj+- , -P(O)R,- , -N=N- , -N=N- ; -CO-O- ,
- CONH-
-NY-CO-X-CO-NY-
-CH-
O-CO-X-CO-0-
- C-
oder
verbunden sind, in denen R,, R^ und Y Jeweils einen Alkyl- reet mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring oder einen benzolischen oder polycyclischen aromatischen Rest bedeuten und X einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit weniger als 13 Kohlenstoffatomen,einen Cycloalkylenrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring oder einen mono- oder polycyclischen Arylenrest darstellt.
Der Rest D leitet sich von einem äthylenischen Anhydrid der allgemeinen Formel
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ab, das beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, sowie Produkte der Diels-Alder-Reaktion zwischen einem Cycladien und einem dieser Anhydride sein kann.
Unter den verwendbaren N,Nl-3is-imiden (I) kann man die folgenden nennen:
N1N1-Äthylen-bis-maleinlmid
N,N*-Hexamethylen-bis-maleinimid N,N1-m-Phenylen-bis-maleinimid
N,N1-p-Phenylen-bis-maleinimid
NfN'-^'-Diphenylmethan-bis-malelnimid Ν,Ν1-4,4»-Diphenylather-bis-maleinimid Ν,Ν1-4,4*-Diphenylsulfon-bis-maleinimid Ν,Ν1-4,4·-Dlcyclohexylmethan-bis-maleinimid Ν,Ν1-α,α1-4,4'-Dimethylencyclohexan-bis-maleinimid Ν,Ν1-m-Xylylen-bis-maleinimid
Ν,Ν1-4,4·-Diphenylcyclohexan-bis-maleinimid
Als Beispiele für verwendbare Diamine (II) kann man die folgenden nennen: 4,4I-Diaminodicyclohexylmethan, 1,4-Diaminocyclohexan, 2,6-Diaminopyridin, m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, 4,4*-Diaminodiphenylmethan, 2,2-Bis-(4-aminophenyl)-propan, Benzidin, 4,4'-Diaminodiphenylather Λ Ä,4!-Diamlnodiphenylsulfid, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, Bis-(4-aminophenyl)-diphenylsilan, Bis-(4-aminophenyl)-methylphosphinoxyd, Bis-(3-aminophenyl)-methylphosphinoxyd, Bis-(4-aminophenyl)-phenylamin, 1,5-Diaminonaphthalin, m-Xylylendiamin, p-Xylylendiamin, 1,1-Bls-(p-aminophenyl)-phthalan und Hexamethylendiamin .
Die Mengen an NjN'-Bis-imid und Diamin werden so gewählt, dass das Verhältnis
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Anzahl von Mol N,N*-Bls-ltnid (i) (m) Anzahl von Mol Diamin (ll)
über 1 und zwischen 1,2 und 50 liegt.
Vorzugswelse verwendet man bei der Erfindung das Reaktionsprodukt von N,Nl-4#4l-Diphenylmethan-bls-maleinlnild mit 4,4I-Diaminodiphenylmethan in einem Verhältnis von Imid zu Diamin zwischen 1,3 und 5·
Die Herstellung dieser Prepolymeren kann In Masse oder in Lösung In Anwesenheit oder In Abwesenheit des Füllstoffs vorgenommen werden. Gegebenenfalls verwendet man als Lösungsmittelmedium ein inertes polares Verdünnungsmittel, wie beispielsweise Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon-(2) und Dimethylacetamid.
Die erflndungsgemäseen Zusammensetzungen enthalten 5 bis 95 £ hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe gewählt 1st, die aus abraslven Materlallen· Reibungsmaterialien, Gleitmaterialien und elektrisch leitenden Materialien besteht.
Die abraslven Materialien liegen im allgemeinen in Form von Körnern vor, deren Härte zwischen 1 und 10 Einheiten der Mohs Härteskala beträgt und deren Grosse zwischen 0,05 und 5 mm liegt. Als Beispiele für solche Materlallen kann man Aluminiumoxyd, Silicium- oder Borcarbid, Korund, Granat, Schmirgel und Diamant nennen. Diese Materialien werden im allgemeinen mit anderen hitzebeständigen Füllstoffen, wie beispielsweise Kryolith, Flussspat, Elsenpyrite, Lithopone, Magnesiumoxyd und Kieselsäure, gemischt. Wenn die Zusammensetzung gleichzeitig ein abrasives Material und einen oder mehrere andere Füllstoffe enthält, so variiert der Mengenanteil
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dieser letzteren in dem Gemisch von Füllstoffen im allgemeinen zwischen 15 und 50 %.
Die Reibungsmaterialien liegen im allgemeinen in Form von Fasern oder Teilchen Vor. Als Beispiele für faserige Materialien kann man die mineralischen Fasern (Asbestfasern, Stahlwolle, Bronzewolie, Glaswolle oder Calciumsilicatwolle) oder auch Fasern, die aus organischen Polymeren stammen, nennen. Als Beispiele für teilchenförmige Materialien kann man Bariumsulfat, Korkpulver, Kieselsäure, Glimmer, Metallteilchen, Bleiglätte, Ton, Calcium- und Zinkoxyd, Baryte, Kieselgur, Zinkpulver, Alundum und Eisenoxyd nennen.
Das am häufigsten verwendete Gleitmaterial ist Molybdändisulf id, und dieses eignet sich besonders in den erfindungsgemässen Zusammensetzungen. Man kann auch Bleisulfid, entflockten Graphit und Bornitrid verwenden.
Die elektrisch leitenden Materialien sind zahlreich. Man kann insbesondere verschiedenste Russsorten oder Metalle (z.B. Elsen, Kupfer, Nickel, Silber, Blei, Chrom, Titan, Wolfram, Aluminium, Platin und Raney-Metalle) oder Metallegierungen (z.B. Nickel-Aluminium) oder auch Verbindungen dieser Metalle mit Metalloiden (z.B. Halogenide, Chalkogenide, Nitride und Carbide) verwenden.
Die durchschnittlichen Abmessungen der verschiedenen teilchenförmigen Füllstoffmaterialien, die in den erfindungsgemassen Zusammensetzungen verwendbar sind, variieren im allgemeinen zwischen 0,001 und 5 nun und vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,5 nun.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Zusammensetzungen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So ist es möglich, die Füllstoffe und das Prepolymere zu mischen. Man kann auch die FUIl-
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stoffe mit den beiden Ausgangsreagentien (imid und Oiamin) mischen und die Reaktion des Imids mit dem Diamin bis zur Erzielung des Prepolymeren vornehmen. Ferner kann das Bindemittel in Form eines Pulvers oder in Lösung vorliegen.
Das Gemisch von Füllstoffen und Verdünnungsmittel, das in einer üblichen Misch- oder Knetvorrichtung hergestellt werden kann, liegt daher entweder in trockenem Zustand oder in Form einer Dispersion der Füllstoffe in der Harzlösung vor.
In beiden Fällen ist es möglich, das Gemisch durch Formung unter Druck zu formen. Im Verlaufe dieses Arbeitsgangs, der im allgemeinen unter Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 200 bis 3500C vorgenommen wird, wird das Prepolymere vollständig' gehärtet.
Die erfindungsgemässen Zusammensetzungen eignen sich insbesondere zur Herstellung von Gegenständen, die dazu bestimmt sind, gleichzeitig' Wärme- und Reibungseinwirkungen aushalten zu können. Sie können so zur Herstellung von Brems- oder Kupplungsbelägen, Lagern von Antrieben und Bürsten für Generatoren oder Elektromotoren dienen. Nach vollständiger Härtung des Polymeren erhält man Gegenstände, die eine grosse Beständigkeit gegen Verschleiss und erhöhte Wärmestabilität, verbunden mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, besitzen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. In diesen Beispielen ist das verwendete Prepolymere durch Umsetzung von NiN'-^^'-Diphenylmethan-bis-maleinimid (I) mit Bis-(4-aminophenyl)-methan (II) in einem Verhältnis von I:II von 2 erhalten. Die Reaktion wird bei 16O°C während 19 Minuten vorgenommen.
Das erhaltene Prepolymere wird anschliessend gepulvert.
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Beispiel 1
Das zu formende Gemisch enthält:
7 kg Korund Nr. 2k.
900, 1200 oder 1500 g des oben beschriebenen Prepolymeren
die für 10 kg erforderliche restliche Menge an Eisenpyrit und Lithopone in gleichen Mengen.
Die verschiedenen Bestandteile werden gemischt, und es werden durch Formung (1 Stunde bei. 2500C unter 200 bar) Stäbe von 125 mm χ 12 mm χ 5 nun hergestellt.
Diese Stäbe werden anschliessend einer Wärmebehandlung an der Luft (24 Stunden bei 2500C) unterzogen. "
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch (Spannweite 100 mm), gemessen bei 250C, ist die folgende:
bei 9 % Prepolymerem (900 g): 800-850 kg/cm bei 12 % Prepolymerem (1200 g): 850-900 kg/cm2 bei 15 % Prepolymerem (1500 g): 900-1000 kg/cm2
Vergleichsweise hat ein Stab, der wie oben angegeben, jedoch ausgehend von einem Gemisch hergestellt ist, das 1500 g Novolak-Harz (aus der Kondensation von Phenol und Formaldehyd in Anwesenheit eines sauren Katalysators stammendes Harz) statt des erfindungsgemässen Prepolymeren enthält, eine Biegefestigkeit bis zum 3ruch von 750 bis 800 kg/cm bei 25°C
Bei gleichem Prozentsatz an Bindemittel haben die erfindungsgemässen Zusammensetzungen daher eine Biegefestigkeit bis zum Bruch, die höher als diejenigen von Zusammensetzungen mit phenolischem Bindemittel ist.
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Beispiel 2
Man formt unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 (25O°C, 200 bar, 1 Stunde) Stäbe von 70 mm χ 12 mm χ 5 mn aus einem Gemisch von Prepolymerem. und feinst zerkleinertem Graphit (1 bis 11 μ).
Die Biegefestigkeit dieser Stäbe bis zum Bruch (Spannweite 50 mm) beträgt bei 25°C:
bei 10 % Graphit in dem Gemisch: 1250 kg/cm bei 15 % Graphit In dem Gemisch: 950 kg/cm2 bei 70 % Graphit in dem Gemisch: 800 kg/cm
Nach 1000 Stunden bei 2500C beträgt die Biegefestigkeit bis
zum Bruch, gemessen bei 25°C, bei 70 % Graphit: 450 kg/cm ·
Beispiel 3
Man arbeitet wie In Beispiel 2, wobei man als Füllstoff Molybdänsulfid, das im Handel unter dem Handelenamen "MoIyguss Typ AP" erhältlich ist, verwendet.
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch von Stäben von 75 mm χ 12 mm· χ 5 mm beträgt bei 25°C:
bei 15 % Molybdänsulfid ) 2
bei 50 * Molybdänsulfid ) 85O"9O° kg/cm
Nach 1000 Stunden bei 2500C beträgt diese Biegefestigkeit
bei 25°C in beiden Fällen 450 bis 500 kg/cm2. I
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Beispiel 4
Man arbeitet wie in Beispiel 2, wobei man als Füllstoff Glasfasern (Handelsname MTissaverreM) (mittlere Länge der Fasern: 3 mm) in einer Menge von 50 % in dem Gemisch verwendet.
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch von Stäben von 70 mm χ 12 mm χ 5 mm, die aus diesem Gemisch geformt sind, beträgt:
bei 250C: 2500 kg/cm2
nach 1000 Stunden bei 250°C (gemessen bei 25°C):
1250 kg/cm2
Beispiel 5
Man stellt wie in Beispiel 2 Stäbe von 70 mm χ 12 mm χ 5 mm aus einem Gemisch her, das 30 % Prepolymeres und 70 % Asbestfaser (im Handel unter dem Handelsnainen "Ferläm 7 D" erhältlich) enthält.
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch beträgt:
bei 25eC: 1000 kg/cm2
nach 1000 Stunden bei 2500C (gemessen bei 25eC):
450 bis 500 kg/cm2
Beispiel 6
Man stellt wie in Beispiel 2 Stäbe von 70 mm χ 12 mm χ 5 mm aus einem Gemisch her, das 50 # Prepolymeres und 50 # Kupferpulver (mittlerer Durchmesser der Teilchen: 50 μ) enthält.
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch dieser Stäbe beträgt bei 25°C! 800 bis 1000 kg/cm2.
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- 12 -Beispiel 7
Ein Gemisch aus j5O g des oben beschriebenen Prepolymeren und 70 g Asbestfasern wird bei 2500C unter 150 bar während 1 Stunde geformt und nach Abkühlen 24 Stunden bei 2500C erhitzt.
Der erhaltene Stab wird zu Parallelepipeden mit Abmessungen von 10 mm χ 10 mm χ 6 mm geschnitten.
Man misst den Reibungskoeffizienten von 6 dieser Parallelepipeden, deren durchschnittliches Stückgewicht 1,397 g beträgt.
Die verwendete Vorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt
Die Welle 1 wird von einem nicht dargestellten Motor gedreht, Diese Welle wird von zwei Kugellagern 2 getragen.
Die beiden Probenhalter J> sind mit Platten 4 verbunden, die auf der Welle 1 aufgekeilt sind und auf dieser Welle verschiebbar sind. Auf Jedem Probenhalter sind drei zu prüfende ReibstUcke befestigt (die drei Reibstücke sind in gleichem Abstand untereinander angeordnet und auf dem Umfang der Scheibe verteilt).
Die Scheibe 5 trägt zu beiden Seiten zwei Reibspuren 6 aus Gusseisen« Die von einem Nadellager 7 getragene Scheibe 5 besitzt die Tendenz, sich unter der Wirkung des Reibungsmoments zu drehen. Sie wird gegen eine Drehung durch einen Draht festgehalten, der mit einem nicht dargestellten elastischen System verbunden ist, das die Messung des Relbungsmoments ermöglicht. Die Last wird mittels einer Feder 8 aufgebracht, die durch eine Schraube 9 zusammengepresst wird.
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Für die Versuche haben die Reibspuren aus Gusseisen einen Durchmesser von 150 mm. Die zu prüfenden Proben weisen
ρ
eine Reibungsfläche von 1 cm auf.
Die lineare Gleitgeschwindigkeit beträgt 7,5 m/sec und der Druck 40 bar.
a) Der erste Versuch ist eine Messung des Reibungskoeffizienten als Funktion der Temperatur.
Man stellt die folgenden Ergebnisse fest:
bei 155°C beträgt der Reibungskoeffizient 0,1 bei 175°C beträgt der Reibungskoeffizient 0,09 bei 2000C beträgt der Reibungskoeffizient 0,075 bei 225°C beträgt der Reibungskoeffizient 0,075 boi 2500C beträgt der Reibungskoeffizient 0,08
Diese Ergebnisse zeigen die grosse Stabilität des Reibungskoeffizienten bis zu 23O0C.
Der zweite Versuch ist eine Messung des Verschleisses des RelbstUcks beim Bremsstoss.
Hierzu dreht man das Ganze mit 7*5 m/sec, stellt dann den Motor ab und bringt die Last plötzlich auf. Der Arbeitsgang wird hundertmal wiederholt.
Der geometrische Verschleiss ( Änderung der Dicke des Reib stücks zwischen dem Beginn und Ende des Versuchs) hat einen durchschnittlichen Wert von 0,03 nun.
Der Gewichtsverlust eines RelbstUcks (Mittel von sechs Prüfkörpern) beträgt 1,33 mg, was einem Verlust unter 0,1 S entspricht.
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Beispiel 8
Man stellt wie In Beispiel 7 Plättchen von 10 mm χ 10 mm χ 7 mm aus einem Gemisch her, das 12,3 g des oben beschriebenen Prepolymeren und 87»7 g eines Oemischs von Füllstoffen enthält, das Asbest (55 Gew.-£), Kupfer (10 Gew.-%), Graphit (5 Gew.-%), Antimonsulfid (3 Gew.-%) und als Rest Metalloxyde (Baryum, Elsen) enthält.
Das durchschnittliche Gewicht der sechs Plättchen beträgt 1.988 g.
Die verwendete Vorrichtung 1st die in Beispiel 7 beschriebene.
a) Messung des Reibungskoeffizienten
Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:
Geschwindigkeit: 8 m/eec
Druck: 16 bar
Temperatur: evolutiv
In der nachfolgenden Tabelle ist die Änderung des Reibungskoeffizienten und der Temperatur als Punktion der Versuchsdauer angegeben. Die Temperatur wird im Inneren der Reibspuren 6 aus Gusselsen 1 mm von der Kontaktfläche ReIbspur/ReibstUck gemessen.
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30 1 2 3 Nach 5 6 7 8 9 10
sec min min min 4 min min min min min mn
min
Rei-
bungs-
koeffi- 0,33 0,38 0,30 0,42 0,38 0,32 0,36 0,40 0,32 0,30
zient 0,38
er
reich
te
Tempe
ratur , 150 250 400 490 590 650 690 730 720 700
•c 550
Diese Ergebnisse zeigen die grosse Stabilität des Reibungskoeffizienten Über einen grossen Temperaturbereich. Es sei bemerkt, dass ein Reibungskoeffizient von 0,30 den üblicherweise angestrebten Wert darstellt (vgl, PERROT, Le freinage des ve'hlcules automobiles sur route, Editions Eyrolles, 1956, Seite 237).
b) Bestimmung des Verschleisses als Funktion der Temperatur
Unter Verwendung der in Beispiel 7 beschriebenen Vorrichtung führt man neue Versuche durch, um den Versohleissverlauf als Punktion der Temperatur zu verfolgen. Diese Versuche werden so durchgeführt, dass-Temperaturen von 350 bis 450 und 55O°C ohne Berücksichtigung der Zeit erreicht werden.
Der Druck beträgt 16 bar und die Geschwindigkeit 8 m/sec. Die Temperatur wird wie unter a) angegeben gemessen.
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In der nachfolgenden Tabelle sind angegeben:
Der gewichtsmässlge Verschleiss eines Prüfkörpers (Mittel von sechs Prüfkörpern): Das Anfangsgewicht eines Prüfkörpers beträgt 1,988 g;
der geometrische Verschleiss eines Prüfkörpers (Mittel von sechs Prüfkörpern): Die Anfangsdicke eines Prüfkörpers beträgt 7 mm;
die zur Erreichung der gewählten Temperatur erforderliche Zeitspanne.
Temperatur 35O°C 45O0C 5500C
gewichtsmässi-
ger Verschleiss
(g)
geometrischer
Verschleiss
(mm)
Zeitspanne		 0,018
0,04
1 min
30 see		 0,044
0,08
2 min
50 see		 0,105
0,18
3 min
15 see
Beispiel 9
Man wiederholt den Versuch von Beispiel 8, wobei man die PrüfbedIngungen der Messung des Reibungskoeffizienten modifiziert.
Versuch a :
Druck: 32 bar Geschwindigkeit: 8 m/sec
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Versuch b :
- 17 -
Druck:16 bar Geschwindigkeit: 16 m/sec
In der nachfolgenden Tabelle ist die Änderung des Reibungskoeffizienten und der Temperatur als Punktion der Versuchsdauer angegeben.
Der Versuch a) wurde nach 3 Minuten abgebrochen. Der Versuch b) wurde nach 5 Minuten abgebrochen.
Versuch a Tempe
ratur		 Versuch b Tempe
ratur
Nach
30 see
Nach
1 min
Nach
2 min
Nach
3 min
Nach
k min
Nach
5 min		 Reibungs
koeffi
zient		 240°C
3700C
50O0C
58O°C		 Reibungs
koeffi
zient		 2000C
46o°c
65O*C
740 0C
76O0C
75O°C
0,33
0,30
0,30
0,30		 0,27
0,25
0,36
0,35
0,33
0,30
Diese Tabelle zeigt ebenfalls die Stabilität des Reibungskoeffizienten und dessen Wert als Funktion der Temperatur.
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- 18 -
Beispiel 10
Man formt Plättchen unter den In Beispiel 7 beschriebenen Bedingungen aus Gemischen mit den folgenden Bestandteilen:
Gemisch a : 80 g.zuvor beschriebenes Prepolymeres
20 g mikronisierter Graphit (Kohlenstoffgehalt: 98 - 99 %, Teilchendurchmesser zwischen 1 und 11 μ)
Gemisch b : 70 g Prepolymeres
30 g mikronisierter Graphit
Gemisch c : 60 g Prepolymeres
40 g mikronisierter Oraphit
Gemisch d : 40 g Prepolymeres
60 g mikronisierter Graphit
Man misst den Reibungskoeffizienten dieser.Plättchen mit Hilfe der in Flg. 2 (Seltenansicht) und Fig. 3 (Vorderansicht) gezeigten Vorrichtung.
Diese Vorrichtung weist eine zylindrische Reibbahn 4 auf, die durch einen nicht dargestellten Motor über Antriebsscheiben (6) gedreht wird. Die Motorwelle lat auf Kugellagern im Reitstock 5 gelagert.
Auf die Reibspur 4 wird ein Reibstück 3 aufgebracht, das an einer beweglichen Konsole 1 befestigt ist, die um eine Achse drehbar ist, die mit der der Reibspur zusammenfällt. Ein Gegengewicht 7 hält die Konsole 1 in der Ruhelage im Gleichgewicht.
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Die durch die Reibung hervorgerufene Tangentialkraft erzeugt ein Moment, das die Tendenz besitzt, die Konsole zu drehen, die über den Arm 8 durch ein RUckstellmoment an einer Drehung gehindert wird, das von einem elastischen System 9 bewirkt wird. Dieses ermöglicht nach Eichung, das Reibungsmoment zu messen.
Ein pneumatischer Arbeitszylinder 2 ermöglicht, eine variable Last auf die in Kontakt befindlichen Teile aufzubringen.
Ein nicht dargestellter elektrischer Widerstand, der mittels Schleifkontakten gespeist wird, ist zur Erhitzung der Reibspur vorgesehen. Die Temperatur wird mittels eines Thermoelements gemessen, das in der Reibspur in einem Abstand von 1 mm von der Kontaktfläche Reibspur/ReibstUck angeordnet ist.
Die Reibspur k weist einen Durchmesser von 120 mm und eine Breite von 50 mra auf.
Die zu prüfenden Prüfkörper 3 haben die Form von rechteckigen Paralleleplpeden, deren eine Seite eine Krümmung mit 60 mm Radius aufweist, der mit dem Radius der Spur identisch ist.
ο Die projizierte Kontaktfläche beträgt 100 mm , wobei die
Reibungsbreite 5 mm beträgt. Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:
Geschwindigkeit: Die Bewegung der Spur ist eine Schwingbewegung mit einer Amplitude von 5-cm und einer Frequenz von 0,25 Hz, was eine durchschnittliche Gleitgeschwindigkeit von 2,5 cm/eec ergibt;
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Druck: Da dlo normalen Laston 70 und 14O dali und die
ρ produzierte Oberfläche der Proben 1 cm betragt, betragt der Druck. 70 und 14O bar;
Temperatur: J)Ie Versuche werden bei 25, 100, 150, 200 und 2 50 "C durchgeführt.
In der nachfolgenden Tabelle ] 1st für einen Druck von 14O bar der V.'t?rt des HeI bungsKoeff izienten der aus den Gemischen a, b, e und d hergestellten Plättchen bei verschiedenen Tempern türen ßezel^t·
Tabelle I
Ausgangs-
gemisch		 Reibunjs:>koef f i ζi ent hol
1000C		 bei
11SO0C		 bei
2000C		 bei
25O0C
a be 1
2<3°C		 0,2n 0,19 0,15 0,10
b 0,21 0,19 0,18 0,14 0,05
C 0,22 ofiu 0,17 0,14 0,04
d 0,21 0,22 0,20 0,08 0,0}
0,24
In der nachfolgenden Tabelle II sind die gleichen Daten für unter einem Druck von 70 bar durchgeführte Versuche angegeben.
C 0 9 £ L, ri I 2 Q 2
BAD ORIQtNAL
20Ü0885
- 21 Tabelle II
Ausgangs-
gemisch		 Reibungskoeffizient bei
25°C		 bei
1000C		 bei
1500G		 bei
2000C		 bei
25O0C
a 0,19 0,18 0,17 0,12 0,05
b 0,20 0,19 0,18 0,11 0,05
C 0,21 0,18 0,18 0,12 0,05
d 0,24 0,20 0,18 0,05 0,05
Die Tabellen I und II zeigen, dass der Reibungskoeffizient rasch abfällt, sobald die Temperatur 1500C überschreitet, um sehr geringe Werte bei 25O°C anzunehmen. Diese Eigenschaft macht die erfindungsgeniässen Zusammensetzungen, die Graphit enthalten, für die Herstellung von selbstschmierenden Kugelpfannen und Lagern besonders gut verwendbar.
Eine Messung des Gewichts der Reibstücke vor und nach dem Versuch zeigt, dass kein Verschleiss des Reibstücks stattgefunden hat.
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Claims (1)

20008öS - 22 -Patentansprüche
1. Zusammensetzungen zur Herstellung von bei hoher Temperatur verschleissbeständigen Erzeugnissen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an:
a) 5 bis 95 ^ eines Bindemittels, das aus einem Prepolymeren besteht, das durch Erhitzen eines Ν,Ν-Bis-imids einer ungesättigten Dicarbonsäure der allgemeinen Formel
CO CO
D M-A-N D
CO CO
in der D einen zweiwertigen Rest, der eine Kohlenstoff-Kohlenstoff -Doppelbindung enthält, und A einen zweiweieigen Rest, der zumindest 2 Kohienstoffatome enthält, bedeuten, und eines biprimären Diamins der allgemeinen Formel
H2N-B-NH2
in der B einen zweiwertigen Rest mit nicht mehr als ^O Kohlenstoffatomen bedeutet, auf eine Temperatur zwischen 100 und 25O°C während einer Zeitspanne von einigen Minuten bis zu einigen Stunden erhalten ist, und
b) 5 bis 95 % hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe der Reibungsmaterialien, Gleitmaterialien, elektrisch leitenden Materialien und abrasiven Materialien gewählt ist.
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2000385
?. Zusr'i.T.iT.en."''t,zunf;en nach Anr-j ruch 1, dadurch gekennzeichnet, da:>s das I ro polymere? das Roaktiomsprodukt von II ,Nβ — b ,'<' ■Oipher.ylri.othan-nis-rTialflninid und 4 ,h* -Oiaminoii phenyl met.hnn in ojnci;; Verhältnis von lir.id zu Diamin zwicchon 1fj5 und l3 IfL.
5· ErzcuKnii?i",e, erhalton duro?. Forn.unj? von Zusamtneneetzun·· gon nach Anspruch 1 oder 2 uni.or Druck und Härtung dos Prepolyneren durch Erhitzen.
0 0 9 " U 9 ' 2 P 2 P
8AD ORIGINAL
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