DE2000885C3 - Formmassen für bei hoher Temperatur abriebbeständige Erzeugnisse - Google Patents

Description

CO

CO

N — A — N

CO

CO

in der D einen zweiwertigen Rest, der eine K ohlertstofT-Kohienstoff-Doppelbindung enthält, und A einen zweiwertigen Rest, der zumindest 2 Kohlenstoffatome enthält, bedeuten, und eines biprimären Diamins der allgemeinen Formel

H₂N-B-NH₂

in der B einen zweiwertigen Rest mit nicht mehr als 30 Kohlenstoffatomen bedeutet, auf eine Temperatur zwischen 100 und 250°C während einer Zeitspanne von einigen Minuten bis zu einigen Stunden hergestellt worden ist und

5 bis 95% hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe der üblichen Reibungsmaterialien, Gleitmaterialien, elektrisch leitenden Materialien und abrasiven Materialien ausgewählt ist.

2. Formmassen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Prepolymere das Reaktionsprodukt von N,N'-4,4'-Diphenylmethan-bismaleinimid und 4,4'-Diaminodiphenylmethan in einem Gewichisverhültnis von Imid zu Diamin zwischen 1,3 und 5 ist.

b)

45

Die Erfindung betrifft Formmassen, die zur Herstellung von Erzeugnissen dienen, die bei hoher Temperatur gegen Abrieb beständig sind.

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 Bremsoder Kupplungsbeläge, die beträchtlichen Rcibungskräften 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.

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 erfindungsgemäßen Formmassen bestehen aus

a) 5 bis 95% eines Bindemittels, das aus einem Prepolymeren besteht, das durch Erhitzen eines N.N'-Bis-imids einer ungesättigten Dicarbonsäure der allgemeinen Formel

20

35

40

CO

CO

N — A~N

CO

CO

D (I)

in der D einen zweiwertigen Rest, der eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthält, und A einen zweiwertigen Rest mit zumindest 2 Kohlenstoffatomen bedeutet, und eines biprimären Diamins der allgemeinen Formel

H₇N — B — NH,

(ID

in der B einen zweiwertigen Rest mit nicht mehr als 30 Kohlenstoffatomen darstellt, auf eine Temperatur zwischen 100 und 250 C für eine Zeitspanne von einigen Minuten bis zu einigen Stunden hergestellt worden ist und
5 bis 95% hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe der üblichen abrasiven Materialien, der Reibungsmaterialien, der Gleitmatcrialien und der elektrisch leitenden Materialien ausgewählt 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 Oberflüchenzustand /<i 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 letzleren eine merkliche Schneid- oder Verschleißwirkung auszuüben.

Unter einem Gleitmaterial 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 geradketligen oder verzweigten Alkylenrest mit weniger als 13 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylenrcst mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen im Ring, einen heterocyclischen Rest, der zumindest eines der Atome O. N und S enthält, oder einen monocyclischen oder polycyclisv-hen aromatischen Rest bedeuten. Diese verschiedenen Reste können außerdem Siihstitnnnir>n

tragen, die keine Nebenreaktionen unter den Arbeitsbedingungen ergeben. Die Symbole A und B können auch mehrere benzolische oder acyclische Reste umfassen, die direkt oder durch ein Atom oder eine zweiwertige Gruppe, wie beispielsweise Sauerstoffoder Schwefelatome. Alkylengruppen mn 1 bis 3 kohlenstoffatomen oder Gruppen

NR₄-. — P(O)R,-. ■- N

N --, SiR₃R₄

-N = N -. — CO — O

-CONH-, —NY—CO—X-CO-NY— — O — CO — X — C¹O — O —,

CH —

— c

Als Beispiele für verwendbare Diamine (II) kann man die folgenden nennen:

4,4'-Diaminodicyclohexylmeihan,
1,4-Diaminocyelohexan,
2,6-Diaminopyridin,
m- Phenylendiamin,
p- Phenylendiamin,
4,4'-Diaminodiphenylmethan,-2,2-Bis-(4-aminophenyl)-propan.
Benzidin,

4,4'-Diaminodiphenyläther,
4,4'-DiaminodiphenylsuIfid,
4,4'- Diaminodiphenylsulfon,
Bis-(4-aniinophenyl)-diphenylsilan,
Bis-(4-aminophenyl)-methylphosphinoxyd,
Bis-(3-aminophenyl)-methylphosphinoxyd_r
Bis-(4-aminophenyl)-phenylamin,
1,5-Diaminonaphthalin,
m-Xylylendiamin,
p-Xylylendiamin,

l,l-Bis-(p-aminophenyl)-phthalan und
Hexamethylendiamin.

Die Mengen an Ν,Ν'-Bis-imid und Diamin werden so gewählt, daß das Verhältnis

"5

30

verbunden sind, in denen R₃. R₄ und Y jeweils einen Alkylrest 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 Cycloalkylenresl 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

CO

CO

45

ab. das beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Haconsäureanhydrid sowie Produkte der Diels-Alder-Reaktion zwischen einem Cyclodien und einem dieser Anhydride sein kann.

Unter den verwendbaren N.N'-Bis-imiden (I) kann man die folgenden nennen:

Ν,Ν'-Äthylen-bis-malcinimid, N.N'-Hexamethylen-bis-maleinimid, N,N'-m-Phenylen-bis-maleinimid, Ν,Ν'-p-Phcnylen-bis-maleinimid, N.N'-4,4'-Diphenylmelhan-bis-maleinimid, N.N'-4.4'-Diphenyläther-bis-maleinimid, N.N'-4,4'-Diphenylsulfon-bis-maleinimid, N,N'-4,4'-Dicyclohcxylmcthan-bis-malcinimid, N,N'-f(,(i'-4,4'-Dimcthylcncyclohexanbis-maleinimid,

Ν,Ν'-m-Xylylen-bis-maleinimid, N,N'-4,4'-Diphenylcyclohexan-bis-malcinimid.

Anzahl von Mol Ν,Ν'-Bis-imid(I)
Anzahl von Mol Diamin(II)

zwischen 1.2 und 50 liegt.

Vorzugsweise verwendet man bei der Erfindung das Reaktionsprodukt von N.N '^^'-Diphenylmethan-bisrna'.einimid mit 4.4'-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 Lösungsmittel ein inertes polares Verdünnungsmittel, wie beispielsweise Dimethylformamid. N-Melhylpyrrolidon-(2) und Dimethylacetamid.

Die erfindungsgemäßen Formmassen enthalten 5 bis 95% hitzebeständige Füllstoffe, von denen zumindest ein Teil aus der Gruppe gewählt ist, die aus abrasiven Materialien, Reibungsmaterialien, Gleitmatcrialien und elektrisch leitenden Materialien besteht.

Die abrasiven Materialien liegen im allgemeinen in Form von Körnern vor, deren Härte zwischen 1 und 10 Einheiten der Mohs-Härteskala beträgt und deren Größe zwischen 0,05 und 5 mm liegt. Als Beispiele für solche Materialien 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, Eisenpyrite, Lithopone, Magnesiumoxyd und Kieselsäure gemischt. Wenn die Zusammensetzung gleichzeitig ein abrasives Material und einen oder mehrere andere Füllstoffe enthält, so variiert der Mengenanteil dieser letzteren in dem Gemisch von Füllstoffen im allgemeinen /wischen 15 und 50%.

Die Reihungsmateiialien liegen im allgemeinen in Form von Fasern oder Teilchen vor. Als Beispiele für faserige Materialien kann man die mineralischen Fasern (Asbestfasern. Stahlwolle. Uronzewollc. Glaswolle oder Calciiimsilicatwollc) oder auch Fasern, die aus organischen Polymeren stammen, nennen. Als

Beispiele für teilchcnfönnigc Materialien kann man Bariumsulfat. Korkpulver. Kieselsäure, Glimmer. Metalltcilchen. Bleiglätte. Ton. Calcium- und Zinkoxyd, Baryt. Kieselgur. Zinkpulver. Alundum und Hiscnoxyd nennen.

Das am häufigsten verwendete Gleitmaterial ist Molybdändisulfid. und dieses eignet sich besonders in den erfindungsgemäßen Formmassen. Man kann auch Blcisulfid. entflochten Graphit und Bornitrid verwenden.

Die elektrisch leitenden Materialien sind zahlreich. Man kann insbesondere verschiedenste Rußsorlen oder Metalle (/. B. Eisen. Kupfer. Nickel. Silber. Blei. Chrom. Titan. Wolfram. Aluminium. Platin und Rancy-Metalle) oder Metallegierungen (ζ. Β. Nickel-Aluminium) oder auch Verbindungen dieser Metalle mit Metalloiden (/. B. Halogenide. Chalkogenide. Nitride und Carbide) verwenden.

Die durchschnittlichen Abmessungen der verschiedenen teilchenförmigen Füllstoffmalcrialicn. die in den criindungsgemäßen Formmassen verwendbar sind, variieren im allgemeinen zwischen 0.001 und 5 mm und vorzugsweise zwischen 0.01 und 0,5 mm.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So ist es möglich, die Füllstoffe und das Prepolymere zu mischen. Man kann auch die Füllstoffe mit den beiden Ausgangsrcagenzien (Imid und Diamin) mischen und die Reaktion des Imids mit dem Diamin bis /ur Erzielung des Prepolymcren 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 untci Druck zu formen. Im Verlaufe dieses Arbeitsgangs, der im allgemeinen unter Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 200 bis 350 C vorgenommen wird, wird das Prepolymere vollständig gehärtet.

Die erfindungsgemäßen Formmassen 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 Kupplungsbclägen. 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 N,N' - 4,4' - Diphenylmethan - bis - maleinimid(I) mit Bis-(4-aminophenyl)-methan(Ili in einem Verhältnis von 1:11 von 2 erhalten. Die Reaktion wird bei 160 C während 19 Minuten vorgenommen.

Das erhaltene Prepolymere wird anschließend gepulvert.

Beispiel 1

Das zu formende Gemisch enthält

7 kg Korund Nr. 24,

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 weiden durch Formung (1 Stunde bei 250 C unter 20C bar) Stäbe von 125 χ 12 χ 5 mm hergestellt. Diese Stäbe werden anschließend einer Wärmebehandlung an der Luft (24 Stunden bei 250 C) unterzogen.

Die Biegefestigkeit bis zum Bruch (Spannweite 100 mm), gemessen bei 25 C, ist die folgende:

bei 9% Prepolymerem (900 g):

800 850 kg/cm²,
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 Bruch von 750 bis 800 kg cm² 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.

Beispiel 2

Man formt unter den gleichen Bcdineunnen wie im Beispiel 1 (250 C. 200^bar. 1 Stunde) Stäbe von 70 χ 12 χ 5 mm aus einem Gemisch von Prepolymerem und feinstzerklcinertem 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 cm², bei 15% Graphit in dem Gemisch: 950 kg cm², bei 70% Graphit in dem Gemisch: 800 kg cm².

Nach 1000 Stunden bei 250 C beträgt die Biegefestigkeit bis zum Bruch, gemessen bei 25 C. bei 70% Graphit 450 kg cm².

Beispiel 3

Man arbeitet wie im Beispiel 2. wobei man als Füllstoff Molybdänsulfid verwendet.
Die Biegefestigkeit bis zum Bruch von Stäben von 75 χ 12 χ 5 mm beträgt bei 25 C:

bei 15% Molybdänsulfid \
bei 50% Molybdänsulfid ί *°^υ

Nach 1000 Stunden bei 250 C beträgt diese Biegefestigkeit bei 25 C in beiden Fällen 450 bis 500 kg cm².

Beispiel 4

Man arbeitet wie im Beispiel 2. wobei man als Füllstoff Glasfasern (mittlere Länge der Fasern 3 mm) in einer Menge von 50% in dem Gemisch verwendet.

Die Biegefestigkeit bis zum Bruch von Stäben von 70 χ 12x5 mm. die aus diesem Gemisch geformt sind, beträgt:

bei 25 C 2500 kg cm².

nach 1000 Stunden bei 250 C (eemessen bei 25 C) 1250 kg cm².

Beispiel 5

Man stellt wie im Beispiel 2 Stäbe von 70 χ 12x5 mm aus einem Gemisch her. das 30% Prepolymeres und 70'Mi Asbestfaser enthüll.

Die Biegefestigkeit bis /um Bruch betraut:

bei 25 C 1000 kg enr.

nach 1000 Stunden bei 250 C (siemessen hei 25 C) 450 bis 500 kiz cnr.

B e i s ρ i e

I 6

Man stellt wie im Beispiel 2 Stiibe von 70 χ 12x5 mm aus einem Gemisch her. das 50% Prepolymeres und 50% Kupferpulver (mittlerer Durchmesser der Teilchen 50 ;;.| enthält.

Die Biegefestigkeit bis /um Bruch dieser Stäbe beträgt bei"25 ('"XOO bis 1000 kg cnr.

Beispiel 7

Ein Gemisch aus 30 g des oben beschriebenen Prepolymei en und 70 g Asbestfasern wird bei 250 C unter 150 bar während einer Stunde geformt und nach Abkühlen 24 Stunden bei 250 C erhitzt.

Der erhaltene Stab wird zu Parallelcpipeden mit Abmessungen von 10 χ H) χ 6 mm geschnitten.

Man miUt den Reibungskoeffizienten von sechs dieser Parallelepipedcn. deren durchschnittliches Stückgewicht 1.397 g beträgt.

Die verwendete Vorrichtung ist in F i g. 1 gezeigt.

Die Welle 1 wird von einem nicht dargestellten Motor gedreht. Diese Welle wird von zwei Kugellagern 2 getragen.

Die beiden Probenhalter 3 sind mit Platten 4 verbunden, die auf der Welle 1 aufgekeilt sind und auf dieser Welle verschiebbar sind. Auf jedem Probcnhaltcr sind drei zu prüfende Reibslüeke befestigt (die drei Reibstücke sind in gleichem Absland 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 Reibungsmomcnls zu drehen. Sie wird gegen eine Drehung durch einen Draht festgehalten, der mit einem nicht dargestellten elastischen System verbunden ist. das die Messung des Reibungsmoments ermöglicht. Die Last wird mittels einer Feder 8 aufgebracht, die durch eine Schraube 9 zusammengepreßt wird.

Für die Versuche haben die Reibspuren aus Gußeisen einen Durchmesser von 150 mm. Die zu prüfenden Proben weisen eine Reibungsfläche von 1 cm² auf.

Reibungskoeffizient
ErreichtcTemperatur.

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 1Γ5 C beträgt der Reibungskoeffizient 0,1,
bei 175 C beträgt der Reibungskoeffizient 0.09,
bei 200"C beträgt der Reibungskoeffizient 0,075. jo bei 225"C beträgt der Reibungskoeffizient 0,075, bei 250 ¹C beträgt der Reibungskoeffizient 0,08.

Diese Ergebnisse zeigen die große Stabilität des Reibungskoeffizienten bis zu 250" C.
Der zweite Versuch ist eine Messung des Verschleißes des Reibstücks beim Bremsstoß.

Hierzu dreht man den Prüfkörper mit 7,5 m see. stellt dann den Motor ab und bringt die Last plötzlich auf. Der Arbeitsgang wird hundertmal wiederholt.
Der geometrische Verschleiß (Änderung der Dicke des Reibstücks zwischen dem Beginn und Ende des Versuchs) hat einen durchschnittlichen Wert von 0.03 mm.

Der Gewichtsverlust eines Rcibslücks (Mittel von sechs Prüfkörpern) beträgt 1,33 mg. was einem Verlust unter 0.1% entspricht.

Beispiel 8

Man stellt wie im Beispiel 7 Plättchen von 1Ox 10x7 mm aus einem Gemisch her. das 12,3 g des oben beschriebenen Prepolymeren und 87,7 g eines Gemisches von Füllstoffen enthält, das Asbest (55 Gewichtsprozent), Kupfer (10 Gewichtsprozent).

Graphit (5 Gewichtsprozent), Antimonsulfid (3 Gewichtsprozent) und als Rest Metalloxyde von Barium und Eisen enthält.

Das durchschnittliche Gewicht der sechs Plättchen beträgt 1.988 g.

Die verwendete Vorrichtung ist die im Beispiel 7 genannte.

a) Messung des Reibungskoeffizienten
Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:

Geschwindigkeit 8 m see

Druck 16 bar

Temperatur evolutiv

In der nachfolgenden Tabelle ist die Änderung de? Reibungskoeffizienten und der Temperatur als Funktion der Versuchsdauer angegeben. Die Tempcratui wird im inneren der Reibspuren 6 aus Gußeisen 1 mir von der Kontaktfläche Reibspur/Reibstück gemessen

10 min

0,30

	1 min	; nur	^ min	4 min	Nach	6 min	7 min	8 min	9 min
3(1 see	0,38	0.30	0.42	0.38	5 min	0.32	0.36	0.40	0.32
0.33	250	400	490	550	0,38		690	730	720
150				590

bl Bestimmung des Verschleißes
als Funktion der Temperatur

Diese Ergebnisse zeigen die große Stabilität des
Reibungskoeffizienten über einen großen Temperaturbereich. Es sei bemerkt, daß ein Reibungskoeffizient 65
von 0.30 den üblicherweise angestrebten Wert dar- Unter Verwendung der im Beispiel 7 genannte

stellt (vgl. P c r r ο t. Le freinage des vchiculcs auto- Vorrichtung führt man neue Versuche durch, um de mobiles sur route. Editions Eyrollcs. 1956. S 237). Vcrschleißverlauf als Funktion der Temperatur ζ

509 627/13

verfolgen. Diese Versuch·; werden so durchgeführt, daß Temperaturen von 350 bis 450 und 550 C ohne Berücksichtigung der Zeit erreicht werden.

Der Druck beträgt 16 bar und die Geschwindigkeit S m see Die Temperatur wird wie unter al angegeben gemessen.

In der nachfolgenden Tabelle sind angegeben:

der gewicbtsmäßige Verschleiß eines Prüfkörpers (Mittel von sechs Prüfkörpernl: 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.

Tcmpcrjiur 350 C 450 C 55(1 C

Gewichtsmäßiger
Verschleiß (g)

Geometrischer Verschleiß (mm)

Zeitspanne

0.018 I 0.044 ; 0.105

0.04 ' 0.0S ! 0.18

1 min j 2 min 3 min

30 see ■ 50 see : 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 see

Versuch b)

Druck 16 bar

Geschwindigkeit 16 m see

In der nachfolgenden Tabelle ist die Änderung des Reibungskoeffizienten und der Temperatur als Funktion der Versuchsdauer angegeben.

Der Versuch al wurde nach 3 Minuten abgebrochen.

Der Versuch b) wurde nach 5 Minuten abgebrochen.

	Versuch a	Tem	Versuch b	Tem
		peratur _L_CL__		peralut
	Reibungs koeffizient	240	Reibungs koeffizient	200
Mach 30 see	0.33	370	0.27	460
Mach 1 min	0.30	500	0.25	650
Mach 2 min	0.30	580	0.36	740
Mach 3 min	0.30	—	0.35	760
Mach 4 min	—	—	0.33	750
Mach 5 min		0.30

Beispiel 10

Man formt Plättchen unter den im Beispiel 7 beschriebenen Bedingungen aus Gemischen mit den folgenden Bestandteilen:

Gemisch al

SO g zuvor beschriebenes Prepolymers.
20g mikronisiertes Graphit (kohlenstoffgehalt: ίο 9S 99°o. Teilchendurchmesser zwischen 1

und 11 μ).

Gemisch bl

"0 g Prepolymers,
is 30 g mikronisicter Graphit.

Gemisch c)

60 g Prepolymers.

40 g mikronisiertcr Graphit.

Gemisch d|

40 g Prepolymers.

60 g mikronisierter Graphit.

Man mißt den Reibungskoeffizienten dieser Plättchen mit Hilfe der in Fig. 2 (Seitenansicht) 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 Motorwclle ist 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. Hin Gegengewicht 7 hält die konsole 1 in der Ruhelage im Gleichgewicht.

Die durch die Reibung hervorgerufene Tangentialkraft erzeugt ein Moment, das die Tendenz besitzt, die konsole zu drehen, die über den Arm 8 durch ein Rückstellmomenl an einer Drehung gehindert wird, das von einem elastischen System 9 bewirkt wird Dieses ermöglicht nach Fichung.das Rcibungsmomeni zu messen.

Ein pneumatischer Arbeitszylinder 2 ermöglicht eine variable Last auf die in kontakt befindlichen Teile aufzubringen.

Fin nicht dargestellter elektrischer Widerstand, dei mittels Schleifkontakten gespeist wird, ist zur Erhitzung der Reibspur vorgesehen. Die Temperatur wire mittels eines Thermoelements gemessen, das in dei Reibspur in einem Abstand von 1 mm von dei kontaktllachc Reibspur Reibstück angeordnet ist.

Die Reibspur 4 weist einen Durchmesser vor 120 mm und cmc Breite von 30 mm auf.
Die zu prüfenden Prüfkörper 3 haben die Form vor rechteckigen Paraiiclepipeden. deren eine Seite eint krümmung mit 60 mm Radius aufweist, der mit den Radius der Spur identisch ist.

Die projizierte kontaktfiächc beträgt 100 mnr wobei die Reibungsbreite 5 mm beträgt

Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:

Diese Tabelle zeigt ebenfalls die Stabilität des Reibungskoeffizienten und dessen Wert als Funktion der Temperatur.

Geschwindigkeit

Die Bewegung der Spur ist cmc Schvvmgbcwcgunj mit einer Amplitude \on 5 cm und einer Frequenz voi 0.25 H/. was cmc durchschnittliche Glciigeschvvindig keil von 2.5 cm see ergibt

Druck

A'iUS-

gangsgcniisch

a
b
c
d

	Reibungskoeffizient	hei 150 C	bei 200 C
hui 25 C	bei 100 C	0,19	0,15
0,21	0,20	0,18	0.14
0,22	0,19	0.17	0.14
0.21	0,18	0.20	0.08
0,24	0,22

Da die normalen Lasten 70 und 140 daN und die projizicrte Oberfläche der Proben 1 cm² beträgt, betragt der Druck 70 und 140 bar.

Temperatur

Die Versuche weiden bei 25, 100, 150. 200 und 250'C durchgeführt.

In der nachfolgenden Tabelle I ist für einen Druck von 140 bar der Wert des Reibungskoeffizienten der aus den Gemischen a. b, c und d hergestellten Plättchen bei verschiedenen Temperaturen gezeigt.

Tabelle I '5

In der nachfolgenden Tabelle II sind die gleichen Daten für unter einem Druck von 70 bar durchgeführte Versuche angegeben.

Tabelle 11

Ausgangsgemisch

Reibungskoeffizient bei 25 C bei KM)C bei 150"C bei 200 C bei 250 C

0,19
0,20
0,21
0.24

0,18
0,19
0,18
0.20

0,17 0,18 0,18 0,18

0,12 0,11 0,12 0.05

0,05 0.05 0,05 0.03

bei 250 ('	20
0,10
0.05
0,04	25
0,03

Die Tabellen I und Il zeigen, daß der Reibungskoeffizient rasch abfällt, sobald die Temperatur 150^f C überschreitet, um sehr geringe Werte bei 25O°C abzunehmen. Diese Eigenschaft macht die erfmdungsgemäßen 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Paten lansprüche:

1. Formmassen zur Herstellung von bei hoher Temperatur verschleißbeständigen Erzeugnissen, bestehend aus

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