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CN1668814B - 超高分子量的聚乙烯的应用和桥梁滑动支承及其材料 - Google Patents

超高分子量的聚乙烯的应用和桥梁滑动支承及其材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料对于表面压、滑动路程或滑动速度至少具有一个值，该值大于相应的根据EN 1337/第二部分确定和检测的标准值，所述滑动支承材料可承受直至1.5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的表面压。本发明还涉及桥梁滑动支承和滑动支承材料。

Description

超高分子量的聚乙烯的应用和桥梁滑动支承及其材料
技术领域
本发明涉及用于建筑业的滑动支承，特别是提高了负荷和/或使用期限的桥梁滑动支承，其特别地用在高速路段或磁悬浮铁路的桥梁和车行道支座中，本发明还涉及滑动支承的材料及其在这种滑动支承中的应用。
背景技术
用于建筑业，特别是用于桥梁建筑的滑动支承的材料在欧洲标准EN1337/第二部分“滑动元件”中，对于其性能和结构上的预定参数进行了标准化的统一。根据现有技术，热塑性塑料特别是特氟隆(PTFE)常常用作相应的滑动元件的滑动支承材料。这些材料满足相应要求的标准。
然而由于在建筑业，特别是在桥梁建筑物中的技术的进一步发展，对于滑动支承材料在可承受的压力、与周围温度相关的滑动阻力、允许的移动速度以及允许增加的滑动路程和耐磨性等方面的要求都显著提高。这些参数的改变或对于这些参数的已确定的极限值的突破也要求开发其他在结构上更简单和更好的解决方法。
特别是在高速路段，如高速铁路路段以及磁悬浮铁路等的桥梁建筑中在滑动支承材料方面提出了特别高的要求。在这种高速路段的桥梁建筑中，由于在桥上高速行驶的火车而使得支承受到突然增高的和常常出现的负荷。所以为了满足这些要求，必须制备经改善的滑动支承材料。
发明内容
所以本发明的任务是制备一种滑动支承或用于滑动支承的材料，其具有比迄今为止所用的滑动支承材料更好的性能。特别是该滑动支承材料应能保证适合用于高速路段的桥梁支承所必需的性能。
上述任务通过下述方案来解决：
1.超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，所述桥梁滑动支承材料对于表面压、滑动路程或滑动速度至少具有一个值，该值大于相应的根据EN 1337/第二部分确定和检测的标准值，所述桥梁滑动支承材料可承受直至1.5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的表面压。
2.根据上述1的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，所述桥梁滑动支承材料可承受直至3倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的滑动路程。
3.根据上述1或2的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，所述桥梁滑动支承材料可承受直至5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的滑动速度。
4.根据上述1或2的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，所述桥梁滑动支承材料在-35℃下满足根据EN 1337/第二部分的要求。
5.根据上述3的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，所述桥梁滑动支承材料在-35℃下满足根据EN 1337/第二部分的要求。
6.根据上述1或2的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
7.根据上述3的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
8.根据上述4的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
9.根据上述5的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其中，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
10.一种桥梁滑动支承，其中，所述桥梁滑动支承具有作为滑动支承材料的超高分子量的聚乙烯，所述滑动支承材料对于表面压、滑动路程或滑动速度至少具有一个值，该值大于相应的根据EN 1337/第二部分确定和检测的标准值，所述桥梁滑动支承材料可承受直至1.5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的表面压。
11.根据上述10的桥梁滑动支承，其中，所述桥梁滑动支承材料含有用来改善不变形性的填料。
12.根据上述11的桥梁滑动支承，其中，所述用来改善不变形性的填料是玻璃珠和/或玻璃微珠和/或陶瓷微珠。
13.根据上述10或11的桥梁滑动支承，其中，所述桥梁滑动支承材料含有用来改善滑动性能的添加剂。
14.根据上述13的桥梁滑动支承，其中，所述添加剂是碳黑和/或MoS2和/或油。
15.根据上述10的桥梁滑动支承，其中，所述桥梁滑动支承具有以平的或弯曲了的滑动圆盘或滑动板的形式或以导向条纹形式的滑动支承材料。
16.根据上述10的桥梁滑动支承，其中，所述桥梁滑动支承材料具有用来接收润滑剂的润滑剂袋。
17.根据上述15的桥梁滑动支承，其中，所述滑动圆盘或滑动板镶嵌在支座板中。
18.根据上述17的桥梁滑动支承，其中，所述滑动圆盘至少以其厚度的一半嵌入支座板中。
19.用在根据上述11-18任一项的桥梁滑动支承中的由超高分子量的聚乙烯构成的滑动支承材料，其中，用硅树脂润滑油改善所述滑动支承材料的表面区域。
20.根据上述19的滑动支承材料，其中，所述硅树脂润滑油通过加载压力和/或涂抹而添加到所述表面区域。
21.根据上述20的滑动支承材料，其中，所述硅树脂润滑油通过滑动支承的启动而添加到所述表面区域。
22.根据上述19或20或21的滑动支承材料，其中，所述硅树脂润滑油是基于甲基苯基硅酮油的锂皂化的硅油。
23.根据上述19的滑动支承材料，其中，硅树脂润滑油具有下列的性能：
油滴点      根据DIN ISO 2176测定，为＞200℃；和/或
工作锥入度  根据DIN ISO 2137测定，为20-35mm和/或
流压        根据DIN 51805测定，在20℃为＜200hPa；和/或
流压        根据DIN 51805测定，在-40℃为＜1000hPa；和/或
油沉淀      根据DIN 51817测定，在40℃和18小时的时间内为＜1.5％。
24.根据上述23的滑动支承材料，其中，工作锥入度为25-30mm。
25.根据上述24的滑动支承材料，其中，工作锥入度为26.5-29.5。
26.根据上述23的滑动支承材料，其中，油沉淀＜1％。
本发明提出了用超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)作为在建筑业中的支承，特别是桥梁滑动支承，优选用于高速路段的桥梁中的滑动支承材料。根据用不同支承材料的大量的试验而确定，UHMWPE满足用于建筑业的支承，特别是符合上述要求的桥梁滑动支承所必需的性能。由于优选为3-6百万g/mol的非常高的分子量，UHMWPE具有非常高的、实际上是无限高的熔融粘度和具有优越的韧度以及优越的耐切削性和耐磨性。本发明的支承材料已经显示出，其必需的使用参数如可承受的表面压(surface pressure)、与周围温度相关的滑动阻力、允许的移动速度以及允许的滑动路程也远远地超过了工业中所用的已知的滑动支承材料所能够提供的数据。在此将欧洲标准EN 1337/第二部分中所公开的内容和有效的数据以引用的形式全部并入本发明中。本发明的支承材料已经显示出，其使用参数，特别是在低温下，可远远地超过在EN 1337/第二部分中所要求的和相应地所要检测的单个或多个使用参数。
特别是根据本发明的UHMWPE的应用具有相应的使用范围，在该范围中给出了相应的关于表面压、滑动路程、滑动速度和使用温度等的值。这对于滑动支承的设置和使用，如在支承的利用、使用种类(温度)等方面具有优点。因为产品的摩擦随速度和压力而增加，所以其对滑动支承材料的使用期限和从而对滑动支承的使用期限也产生影响。
为了改善滑动支承材料的不变形性，优选地滑动支承材料还可含有填料，其中特别是玻璃纤维、玻璃微珠和陶瓷微珠已经证明是有效的。同样地，在滑动支承材料中还可以添加其他的添加剂以改善其性能，特别是改善其滑动性能。在此特别应用碳黑、MoS2或优选为油。滑动支承材料UHMWPE的滑动性能还可以这样改善，即在滑动支承材料中，其以各种形式，特别是以一种平的或弯曲的滑动圆盘或滑动板形式存在，具有用来接收附加的润滑剂的润滑剂袋(lubrication pockets)。
滑动支承材料也可具有导向条纹的形式。
为了调节完全确定的、经定义的性能，优选将具有不同分子量的各种不同的UHMWPE以相应的份额混合。
具体实施方式
在一个优选的实施例中，本发明的UHMWPE在桥梁滑动支承中用作滑动支承材料。在此滑动支承材料以平的滑动圆盘的形式被镶嵌在一个支座板中，其中滑动圆盘以其厚度的一半嵌入支座板中。根据欧洲标准EN 1337/第二部分的性能试验已经给出，相对于PTFE，UHMWPE允许至少50％的更高的表面压以及在5倍的滑动速度下至少3倍的滑动路程。此外还发现，尽管有上述的更高的负荷，但根据EN 1337/第二部测定，直至使用时间的终点的磨擦值，该负荷也可在直至-35℃的周围温度下保持住。
根据一个优选的实施方案，该方案根据本发明的另一方面也独立地要求保护，并已经证明为特别优选的，即UHMWPE与基于硅树脂润滑油的润滑脂的组合。这种组合作为特别优选的对于使用期限和在此特别对于所要达到的总滑动路程以及耐磨性已经证明是有利的。在此发现，硅树脂润滑油通过压力和/或通过涂抹添加，该添加过程特别在这种滑动支承的启动时实施，由此可能导致皂性的和油性的组成成分的分离，从而有利于相应地改善表面区域。当润滑脂由于滑动支承的负荷而从滑动面去除时，还是能观察到优越的滑动性能或耐磨性。
特别是基于甲基苯基硅酮油的锂皂化的硅油已经证明作为硅树脂润滑油是有利的。然而这是可想象的，即应用其他的硅树脂润滑油，只要其具有一种或多种所需的性能。特别是所用的硅树脂润滑油应具有根据DIN ISO-2176测定的＞200℃，特别为210℃的油滴点(dropping point)；根据DIN ISO2137测定的20-35mm，特别为25-30mm，优选为26.5-29.5mm的工作锥入度；根据DIN 51805测定的在20℃的＜200hPa或在-40℃的＜100hPa的流压以及根据DIN 51817测定的在40℃和18小时的时间内＜1.5％，特别是＜1％的油沉淀。

Claims (26)

1.超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料对于表面压、滑动路程或滑动速度至少具有一个值，该值大于相应的根据EN 1337/第二部分确定和检测的标准值，所述桥梁滑动支承材料可承受直至1.5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的表面压。
2.根据上述权利要求1的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料可承受直至3倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的滑动路程。
3.根据上述权利要求1或2的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料可承受直至5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的滑动速度。
4.根据上述权利要求1或2的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料在-35℃下满足根据EN 1337/第二部分的要求。
5.根据上述权利要求3的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料在-35℃下满足根据EN1337/第二部分的要求。
6.根据上述权利要求1或2的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
7.根据上述权利要求3的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
8.根据上述权利要求4的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
9.根据上述权利要求5的超高分子量的聚乙烯在用作桥梁滑动支承材料中的应用，其特征在于，将硅树脂润滑油与超高分子量的聚乙烯一起使用，用来起始润滑。
10.一种桥梁滑动支承，其特征在于，所述桥梁滑动支承具有作为滑动支承材料的超高分子量的聚乙烯，所述滑动支承材料对于表面压、滑动路程或滑动速度至少具有一个值，该值大于相应的根据EN 1337/第二部分确定和检测的标准值，所述桥梁滑动支承材料可承受直至1.5倍的根据EN 1337/第二部分的最大标准值的表面压。
11.根据权利要求10的桥梁滑动支承，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料含有用来改善不变形性的填料。
12.根据权利要求11的桥梁滑动支承，其特征在于，所述用来改善不变形性的填料是玻璃珠和/或玻璃微珠和/或陶瓷微珠。
13.根据权利要求10或11的桥梁滑动支承，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料含有用来改善滑动性能的添加剂。
14.根据权利要求13的桥梁滑动支承，其特征在于，所述添加剂是碳黑和/或MoS2和/或油。
15.根据权利要求10的桥梁滑动支承，其特征在于，所述桥梁滑动支承具有以平的或弯曲了的滑动圆盘或滑动板的形式或以导向条纹形式的滑动支承材料。
16.根据权利要求10的桥梁滑动支承，其特征在于，所述桥梁滑动支承材料具有用来接收润滑剂的润滑剂袋。
17.根据权利要求15的桥梁滑动支承，其特征在于，所述滑动圆盘或滑动板镶嵌在支座板中。
18.根据权利要求17的桥梁滑动支承，其特征在于，所述滑动圆盘至少以其厚度的一半嵌入支座板中。
19.用在根据权利要求11-18任一项的桥梁滑动支承中的由超高分子量的聚乙烯构成的滑动支承材料，其特征在于，用硅树脂润滑油改善所述滑动支承材料的表面区域。
20.根据权利要求19的滑动支承材料，其特征在于，所述硅树脂润滑油通过加载压力和/或涂抹而添加到所述表面区域。
21.根据权利要求20的滑动支承材料，其特征在于，所述硅树脂润滑油通过滑动支承的启动而添加到所述表面区域。
22.根据权利要求19或20或21的滑动支承材料，其特征在于，所述硅树脂润滑油是基于甲基苯基硅酮油的锂皂化的硅油。
23.根据权利要求19的滑动支承材料，其特征在于，硅树脂润滑油具有下列的性能：
油滴点根据DIN ISO 2176测定，为＞200℃；和/或
工作锥入度根据DIN ISO 2137测定，为20-35mm和/或
流压根据DIN 51805测定，在20℃为＜200hPa；和/或
流压根据DIN 51805测定，在-40℃为＜1000hPa；和/或
油沉淀根据DIN 51817测定，在40℃和18小时的时间内为＜1.5％。
24.根据权利要求23的滑动支承材料，其特征在于，工作锥入度为25-30mm。
25.根据权利要求24的滑动支承材料，其特征在于，工作锥入度为26.5-29.5。
26.根据权利要求23的滑动支承材料，其特征在于，油沉淀＜1％。
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