DE2318108A1

DE2318108A1 - Abriebbestaendiges material mit geringer reibung und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE2318108A1
Application number: DE2318108A
Authority: DE
Inventors: Robert Glen Rudness
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1972-04-12
Filing date: 1973-04-11
Publication date: 1973-10-18
Also published as: GB1420010A; CH575047A5; ATA321473A; JPS4914702A; DE2318108B2; AU5436373A; BR7302594D0; BE798094A; DK142152B; NO141425C; AR202624A1; IT983011B; AT334191B; SE387385B; DE2318108C3; DK142152C; NO141425B; FR2179973A1; NL7305077A; FR2179973B1

Description

4. April 1973 Gze'/raU

UNION CARBIDE CORPORATION, 270 Park Avenue, New York,

N.Y. 10017, U.S.A.

Abriebbeständiges Material mit geringer Reibung und Verfahren zur Herstellung

Die Erfindung betrifft abriebbeständiges Material mit geringer Reibung und ein Verfahren zur Herstellung dieses Materials. Insbesondere betrifft die Fyfindüng zusammengesetztes, abriebbeständige© Material mit geringer Reibung, das als Werkstoff für einige Teile an Maschinen zur Papierherstellung benötigt wird. Im einzelnen besteht das Material aus einem unterschiedlich geformten, metallischen oder nichtmetallischen Substrat mit einer Aussenschicht aus weitgehend einheitlich angeordneten qhäroid oder s^ärisdä geformten Teilchen, mit einer Korngröße von ungefähr 1,65 mm und feiner, teilweise eingebettet in einer Matrix, die mit dem Substrat verbunden ist, ao das3 eine im wesentlichen glatte Oberfläche entsteht, ohne irgendwelche scharfen Erhebungen. Das Substrat kann auch aus den einheitlich angeordneten Teilchen bestehen, so dass insgesamt ein homogenes Material vorliogt.

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Die Papierindustrie ist ein Beispiel für einen Hauptabnehmer -vcn großen Mengen an textlien Geweben für die Maschinen zur Papierherstellung. Die sogenannten "Filze", die bei der Papierherstellung verwendet werden,, werden in zwei Hauptkategorien eingeteilt; nämlich in feuchte und Press-Filze, die als kontinuie?.-liehe Bänder verv-ondet werden, um das dampfende Papiergewebe aus dem feuchten Abschnitt zu dem Trocken-Abschnitt zu transportieren und die Entfernung des Wassers aus dem Gev'ebe zu unterstützen. Während das Papiergewebe von den Filzen fortbewegt wird, läuft es gleichzeitig durch die Druckwalzen, die das Wasser durch den Filz abfließen lassrn. Ein guter Filz muss das Wasser gut abfließen lassen. Entsprechende gewebte Filze wurden traditionsgemäß a\is Wolle oder Stahl hergestellt, ;;;f'och wurden in jüngeren Jahren in der Papierindustrie auch Nylon- oder Polyesterfasern verwendet, wegen ihrer größeren Beständigkeit und höheren Lebensdauer.

Im Anschluss an die Entfernung des Wassers aus dem Papiergewebe mittels mechanischer Einrichtungen folgt der tatsächliche Trocken-Prozess, bei dem die restliche Feuchtigkeit durch Verdampfen entfernt wird. In dieser Verfahrensstufe halten durchlässige Trocken-Filze das Papiergewebc oder -blatt in engem Kontakt mit den rotierenden, dampfbeheizten Trockentrommeln, Diese Filze werden jetzt gewöhnlich aus gesponnenem oder fadenförmigem Nylongarn, Polyestergarn oder irgendeinem anderen geeigneten synthetischen Garn hergestellt. Mit höheren Maschinengeschwindig-

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keiten und höheren Trocknungstemperaturen entstand ein Bedarf nach verbessertem Gewebe für die endlosen Bänder, v/omit gleichzeitig ein Bedarf entstand nach verbesserten Werkstoffen für diejenigen Teile der Papierherstellungsmaschinen, die mit solchen Bändern in Berührung kommen.

Es wurden nicht nur Trocknungsgewebe aus synthetischen Pasern hergestellt, die im Trockenabschnitt verwendet werden, sondern auch solche Gewebe, die im trockenen und im feuchten Abschnitt verwendet werden können. Bei der Installation von Papiermaschinen wurde eirß deutlich verlängerte Lebensdauer und eine verbesserte Trocknungswirkung erzielt, es bestand jedoch weiterhin ein Bedarf nach langer belastbaren Werkstoffen für solche Papiermaschinen; derartige Werkstoffe erfordern gute Abriebbeständigkeit, wobei sie gleichzeitig bei der Berührung mit dem Gewebe gute Verträglichkeit zeigen mussten, um den Abrieb des Gewebes auf ein Minimum herabzusetzen. Werkstoffe mit diesen Eigenschaften werden für solche Maschinenteile wie etwa die Leitbleche, die Abdeckungen der Saugkasten und Papierformungseinrichtungen benötigt, wobei zu beachten ist,dass diese Maschinenteile in Berührung mit den endlosen, sich bewegenden Bänden _aus Gewebe bestehen, und gleichzeitig mit V/asser, mit Schleifmittel, die der Holzaufschlämmung unbeabsichtigt zugesetzt wurden, und anderen Schleifmitteln, die verwendet werden, um die Holzaufschlämmung anzufärben oder undurchsichtig zu machen, in Berührung kommen. Die Gewebebänder, die in Einzelfällen eine Breite von über 7t5 m aufweisen, erfordern ziemlich große und manchmal recht komplexe Maschinenteile, mit denen

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sie in Eingriff stehen, wie etwa Leitbleche, deren Herstellung ziemlich schwierig und kostspielig ist, wenn vorhandene Materialien dafür verwendet werden.

Keramische Materialien besitzen hohe Abriebbeständigkeit und wurden deshalb in großem Umfang für Maschinenteile verwendet, die mit den endlosen Gewebebändemin den Pspierherstellungsmaschinen in Berührung komrnei. Keramische Teile sind Jedoch bruchempfindlich, können nicht repariert werden, wenn sie aufgerauht oder zerbrochen sind ; darüber hinaus,ist es schwierig, solchen keramischen Teilen eine Oberfläche mit geringer Reibung zu geben. Um die mechanische Festigkeit uid die Nachteile hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Oberfläche zu kompensieren, ist die Textilindustrie auf die Verwendung solcher Maschinenteile übergegangen, die aus metallischen Substraten bestehen, welche mit einer Aussenschlcht aus keramischem Material überzogen sind. Obwohl diese überzogenen metal Iisch?η Teile ausreichend bruchfest sind, eignen sie sich nicht so gut, wie die rein keramischen Teile, da die aufgesprühte oder sonstwie niedergeschlagene keramische Aussenschicht

gewöhnlich zu rauh und zackig ist, für die Anwendung .be£

Papierherstellungsmaschinen, insbesondere dann, wenn sie in Berührung mit den endlosen Faserbändern an Papierherstellungsmaschinen kommen, dann führen die rauhen Kanten zu einem sehr starken Abrieb und zum Zerreißen der Bänder, Darüber hinaus kann ähnlich wie bei den festen keramischen Maschinenteilen die überzogene Oberfläche nicht mehr repariert werden, wenn sie aufgerauht oder zerbrochen ist* Der Ersatz der Bänder ist sehr kostspielig und benötigt Zeit,

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was wiederum die Gesamtkosten des Verfahrens erhöht. Versuche die niedergeschlagene äussere Keramikschicht durch Abrieb zu glätten, führten zu Oberflächenteilen mit geringer Reibung, wenn diese Teile jedoch der Belastung in einer Papiermaschine ausgesetzt werden, dann wird die Oberflächenschicht sehr rasch abgetragen, was wiederum den Reibungskoeffizienten zwischen dem Werkstück und dem sich bewegenden Gewebeband.erhöht . Es wurde daher vorgeschlagen, die niedergeschlagenen Keramikschichten nur für so kurze Zeit mit einem Schleifmittel in Berührung zu bringen, damit lediglich die scharfen Erhebungen geglättet werden, die von Teilchen herrühren, die über die Oberfläche des Überzugsmaterials hinausragen. Obwohl damit ein verbessertes überzogenes Maschinenteil hergestellt werden kann, sind bislang keine handelsüblichen Mittel erhältlich, durch die gewährleistet ist, dass lediglich die hervorragenden Erhebungen durch Abschleifen entfernt werden, und dass diese Entfernung zu einer abgerundeten Oberfläche der herausragenden Teilchen, anstatt einer flachen Oberfläche an deren äussersten Erhebungen führt. Darüber hinaus legt der Verschleiß von fertiggestellten Ober-'.dächen lediglich wieder rauhe scharfe Teilchenspitzen frei, die vorher unterhalb der Oberfläche eingebettet waren, was wiederum zu einem sehr starken Abrieb der sich bewegenden Gewebebänder führt, die damit in Berührung stehen.

Ein weiterer Fortschritt wurde erzielt mit der Herstellung von chromierten metallischen Teilen, die eine "mattierte" Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, die an die Oberfläche von gewöhnlichen Orangen erinnert. Obwohl diese ehr 'erten

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Oberflächen geeignet sind für Oberflächen mit geringer Reibung, wie sie für Textilmaterialien brauchbar sind, sind Teile mit solchen Oberflächen teuer herzustellen und zeigten kein hohes Maß an Abriebbeständigkeit.

Andere Gegenstände, mit einem abriebbeständigen Überzug, der durch verschiedene Hochtemperatur-Flamm-Sprühverfahren aufgebracht worden war, oder auch durch Schock-Wellen-Plattierung, oder durch Lichtbogen-Sprühtechniken, wurden im weiten Umfang in der Textil- und Papierindustrie verwendet. Obwohl durch Flamm-Sprüh-Techniken aufgebrachte Überzüge für viele Anwendungsbereiche in der Textilindustrie gewöhnlich gut geeignet sind, ist das einheit^» liehe Niederschlagen eines Überzugs auf einer komplexen Oberflächenausbildung schwierig zu erreichen, da-die meisten Sprühverfahren begrenzt sind auf die geradlinige Bewegung, welche die Teilchen bei der Herstellung des Überzugs ausführen. Darüber hinaus erfordern auch die Flaram-Sprüh-Verfahren komplexe Verfahrensschritte bei ihrer Anwendung, was die Anwendung sogar noch teurer macht,als die Chroffiierungsverfahren.

In einer parallelen Anmeldung (USSN 116, 180) wird ein Material mit einer Oberfläche aus teilweise eingebetteten sphärischen Körpern beschrieben, das für die Anwendung in der Textilindustrie vorgesehen ist. Die vorliegende Anmeldung ist im wesentlichen auf ein zusammengesetztes Material gerichtet, das für Maschinenteile an Papierherstellungsmaschinen vorgesehen ist, bei denen der Abrieb

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des Gewebes, das gegen diese Teile reibt, und die Leichtigkeit der Reparatur solcher Teile, von Bedeutung ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft zusammengesetzte Materialien mit einer abriebbeständigen Oberfläche, die geringe Reibung aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Materialien. Insbesondere betrifft die Erfindung solche zusammengesetnten Materialien, die zumindest eine äussere Schicht aus hochverdichtev, einheitlich ausgerichteten glatten sphäroid bi^s sphärisch geformten abriebbeständigen Teilchen die herausragen aus einer Matrix, die fest mit einem metallischen oder nichtmetallischen Substrat verbunden ist, wodurch die glatte Oberflächenbe- , schaffenheit gebildet wird. Wenn das Substrat die gleiche Zusammensetzung aufweist, wie die einheitlich ausgerichteten Teilchen/Öann besteht die einzige Anforderung darin, dass die äussere Oberfläche eine glatte Oberflächenbeschaffenheit aufweist.

Zu den kennzeichnenden Merkmalen der sphäroiden Teilchen gehört, dass sie abriebbeständig sind, dass sie eine Oberflächenrauhheit unter 70 Mikro-Zoll-RMS (quadratischer Mittelwert, wie er auf Seite 16 des Surface Texture Bulletin ASA B 46.1, der American Society of Mechanical Engineers, New York, New York 1962, definiert ist) aufweist, mit dem besonderen Gewebematerial verträglich ist, mit dem die Oberfläche bei der vorgesehenen Anwendung in Berührung kommen soll, wie etwa Nylon, Polyester, Acryl usw., und dass die Teilch/eine Korngröße von ungefähr 1,65 mm und weniger aufv/eisen. Vorzugsweise liegt die Oberflächenrauhheit zwischen

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ungefähr 1 und ungefähr 10 RMS, und bevorzugt werden solche Teilchen verwendet, die aus einer Mischung von Teilchen mit Korngrößen zwischen ungefähr 0,5l· und ungefähr 0,29 mm bestehen mit Teilchen mit einer Korngröße von mm und feiner. Diese beiden Korngrößen werden bevorzugt, da die kleineren Teilchen die Lücken auffüllen können, die gewöhnlich zwischen sich berührenden größeren Teilchen bestehen, wodurch eine glatte Oberfläche erhalten wird, die im wesentlichen aus den Teilchen bestehen. Wo Maschinenteile hergestellt werden, die eine scharfe Führungskante besitzen, wie si.e etwa bei Leitblechen vorhanden ist, dort können die Teilchen mit der kleineren Korngröße sehr gut verwendet "werden, um solch eine Kante herzustellen, da die größeren Teilchen oft nicht gut in die scharfe Ecke der Kante passen. Deshalb fällt es auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung, wenn ein Teil eines Maschinenteils im wesentlichen aus Teilchen mit einer Korngröße von 0,05mm und feiner besteht, während der restliche Teil des Maschinenteils im wesentlichen aus größeren Teilchen mit einer Korngröße zwischen ungefähr0^- und ungefähr0,29mm besteht. Yfeiterhin fällt es unter die vorliegende Erfindung, Teilchen mit unterschiedlichen Korngrößen und Eigenschaften zu verwenden, innerhalb des oben abgegrenzten Kangrößenbereichs.j, solange die Oberflächenrauhheit der Teilchen weniger als 70 Mikro-ZoIl-RMS beträgt. Der spezielle Anwendungsbereich für den herzustellenden Maschinenteil bestimmt die optimale Korngröße der zu verwendenden Teilchen.

Die abriebbeständigen Teilchen müssen in eine sphäroide' bis sphärische Form zu bringen sein, so dass nach der einheitlichen Ausrichtung and teilweisen Einbettung in

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eine Matrix aus einem geeigneten Bindemittel die herausragenden Segmente zu einer glatten Oberflächenbeschaffenheit führen, die weitgehend frei von rauhen Kanten ist. Wenn daraufhin ein Gewebe, wie etwa ein endloses Gewebeband v*ie es in der Papierindustrie verwendet wird, über derartige Oberflächen gezogen wird, dann kommt das Gewebe mit den glatten, herausragenden, abriebbeständigen Teilchen in Berührung, wodurch der Abrieb des Gewebes größtenteils vermindert wird, infolge der geringen Reibung, die zwischen den sich berührenden Oberflächen auftritt. Da zusätzlich, wie unten beschrieben wird, die verwendeten Teilchen aus Metallteilchen bestehen, besitzt eine derartige Oberfläche gute Abriebbeständigkeit und ist daher besonders gut geeignet, um dem Abrieb zu widerstehen, der durch Wasser, Chemikalien, Sand, und/oder Schleifmittel verursacht wird, die durch das Gewebeband hindurch auf die Oberfläche gelangen.

Zu den geeigneten abriebbeständigen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung gehören Metalloxide, Metallcarbide, Metallboride, Metallnitride und Metallsilizide in beliebigen Kombinationen oder Mischungen. Beispiele für Metalloxide sind etwa Verbindungen wie Aluminiumoxid (Al₂O.,), Siliziumdioxid (SiO₂), Chromtrioxid (Cr₂O,) Hafniumdioxid (HfO₂), Berylliumoxid (BeO), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Zirindioxid (Sn0_?), Magnesiumoxid (MgO), Yttriumoxid (Y₂O₅), Dioxide der seltenen Erden, und Titandioxid (TiO₂) in allen beliebigen Mischungen. Zu den geeigneten Metallcarbiden gehören Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B^C), Hafniumcarbid (HfC), Niobcarbid (NbC), Tantalcarbid (TaC), Titancarbid (TiC), Zirkoncarbid (ZrC), Molybdäncarbid (Mo₂C), Chrom-

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carbid (Cr₃C₂) und Wolframcarbid (WC). Zu den geeigneten Metallboriden gehören Titanborid (TiB₂), Zirkonbörid (ZrB₂), Niobborid (NbB₂), Molybdänborid (MoB₂), Wolframborid (WB₂), Tantalborid (TaB₂) und Chroraborid (CrB). Zu den geeigneten Metallnitriden gehören Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (Si₃N₄), Titannitrid (TiN), Zirkonnitrid (ZrN), Hafniumnitrid (HfN), Vanadinnitrid (VN), Niobnitrid (NbN), Tantalnitrid (TaN) und Chromnitrid (CrN). Zu den . geeigneten Suiziden gehören Molybdänsilizid (MoSi₂), Tantalsilizid (TaSi₂), Wolframsilizid (WSi₂), Titansilizid (TiSi₂), Zirkonsilizid (ZrSi₂), Vanadinsilizid (VSi₂), Niobsilizid (NbSi₂), Chromsilizid (CrSi₂) und Borsiliz-id (B₄Sip). Aus Gründen der Übersichtlichkeit und Anschaulichkeit wird die Erfindung hauptsächlich auf die Verwendung von Teilchen aus Aluminiumoxid als abriebbeständige Teilchen gerichtet, obwohl irgendein* beliebiges der oben aufgeführten Teilchen mit Erfolg erfindungsgemäß verwendet werden kann.

Die Matrix oder Bindemittelschicht kann aus einem beliebigen Material bestehen, das sich mit dem metallischen oder nichtmetallischen Substrat fest verbindet _K und das in der Lage ist, die teilweise eingebetteten, runden, abriebbeständigen Teilchen darin sicher festzuhalten. Zu solchen Materialien gehören thermoplastische oder in der Wärme aushärtende Harze, Gummi, keramische Materialien, Glas und Metall, in allen und beliebigen Mischungen .Die Dicke dieser Bindemittelschicht sollte zumindest ungefähr die Hälfte des Durchmessers der Teilchen mit der größten Korngröße betragen, oder der mittleren Korngröße entsprechen, so dass

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ein sicheres Verankern der Teilchen in der Bindemittelschicht gewährleistet ist. Diese Anforderung an die Dicke der äusseren Schicht besteht nicht, wenn das abriebbeständige Material unter Druck geformt, oder gegossen wird zu einem homogen zusammengesetzten Material aus Teilchen, die mit dem Bindemittel vermischt sind. Das einzige Erfordernis an dieses zuletzt genannte abriebbeständige Material besteht darin, dass es zumindest 35 Volimenpro ent an abriebbeständigen Teilchen und bevorzugt über ungefähr 50 Volumenprozent an abriebbeständigen Teilchen enthält.

Bekannte Kopplungsmittel, wie auch Klebe-Unterstützungsmlttelf wie etwa Silane und Silikone können ^u dem Gemisch aus Teilchen und Bindemittel hinzugefügt werden, um die Bindungsfestigkeit zwischen den Teilchen und dem Bindeijaittel in dem fertigen zusammengesetzten Material zu verstärken* wodurch sich ein festeres zusammengesetztes Material ergibt, Beispielswelse gehören zu den sehr gut für diesen Zweck geeigneten Kopplungsmitteln Vinyltriäthoxysilan, Beta-(3 *4-Epoxycyclohexyl)-Äthyltrimethoxysilan, Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacebxysilan, Gamma-Aminbpropyltriäthoxysilan, N-Beta-(Ami,noäthyl)-Gamma-Aminopropyltrimethoxysilan oder ähnliche Kopplungsmittel. Für den vorliegenden Zweck ist ein Anteil an Kopplungsmitteln bis ungefähr 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Teilchen, sehr gut geeignet.

Ein Verstärkungsmittel, das ist ein Mittel aus gedehnten Fasern und/oder fein verteilten Füllstoffen, deren Festigkeit und/oder Elastizitätsmodul größer, ist, als die Festigkeit

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oder die Elastizität des Bindemittels, können ebenfalls zugesetzt werden,um eine festere, formbeständigere Struktur zu erhalten. Faserartige Materialien, wie etwa geblasene Glasfasern, einfädrige Glasfasern, zerhackter Stahldraht und ähnliche faserartige Materialien, oder feinverteilte Füllstoffe, wie etwa Siliziumdioxid und ähnliche Materialien in einem.Anteil bis zu 60 Volumenprozent sind für diesen Zweck besonders gut geeignet. Wenn dem zusammengesetzten Material sowohl ein Kopplungsmittel wie ein Verstärkungcmittel zugesetzt werden, dann kann das erstere in einem Anteil bis zu 2 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Teilchen und des Verstärkungsmittels zugesetzt werden.

Wenn ein Substrat verwendet wird, dann kann dieses entweder aus reinem Metall, aus einer Legierung auf Metallbasis, oder aus einem Kunststoff bestehen. Metalle v,ie etwa Stahl, Aluminium, Kupfer, Bronze, Titan, und Monel-Legierung (Waren-zeichen für eine Legierung, die gewöhnlich 67% Nickel, 28?6 Kupfer, 1 bis 2% Mangan, 1,9 bis 2,5% Eisen enthält) sind für diesen Zweck gut geeignet. Ein Bindemittel, wie etwa eine Schürt aus thermoplastischem oder in der Wärme aushärtendem Harz mit einer Schichtdicke zwischen ungefähr 0,0025 und 0,025 mm kann zu Beginn auf dem Substrat durch übliche Maßnahmen, wie etwa Aufsprühen, Aufmalen, Eintauchen oder dergleichen aufgebracht werden. Wenn erforderlich, kann das überzogene Substrat anschließend ausreichend erwärmt werden, um das Bindemittel in klebrigen Zustand überzuführen, so dass die abriebbeständigen Teilchen, nachdem sie auf die Oberfläche aufgestreut wurden, teilweise in dem Bindemittel eingebettet werden und aus-

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ie zwischen ungefähr 0,54

O,Q5 ;efähr um / mm und

reichend stark festgehalten werden, um der Schwerkraft zu widerstehen. Die genaue Teilchengröße der verwendeten Teilchen ist abhängig von dem Verwendungszweck des Maschinenteils, das hergestellt werden soll.

Bevorzugt werden Teilchen mit zwei unterschiedlichen Korngrößen für die Herstellung von zusammengesetzten Teilen für Maschinenteile an Papierherstellungsmaschinen verwendet, wobei die Korngrößenbereiche und ungefähr 0,29mm liegen, bzw. ungefähr feiner sind. Somit kann durch Aus^rahl der Teilchen hinsichtlich Korngrößen und Eigenschaften die Dichte der . Teilchen in der äusseren Oberflächenschicht des zusammengesetzten teils geregelt werden, so dass eine einheitlich glatte Oberfläche erhalten wird, die hervorragend für die Anwendung bei ra^ierhstEtellungsmaschinen geeignet ist.

Die abriebbeständigen Teilchen mit. ausgewählten Korngrößen können auf verschiedenen Wegen auf das klebige Bindemittel aufgebracht und darin eingebettet werden, etwa indem die Teilchen auf die mit Klebemittel überzogene Oberfläche aufgestreut werden, oder indem der mit Bindemittel überzogene Teil in eine beschränkte Zone, welche diese Teilchen enthält, eingetaucht wird. Wenn Teilchen mit verschiedenen Korngrößen verwendet werden, dann sollten die größeren Teilchen zuerst aufgebracht werden, und anschließend die kleineren Teilchen, welche die Zwischenräume zv/isehen den größeren sich berührenden Teilchen ausfüllen können. Wie bereits oben gesagt, führt dies zu einer größeren Teilchen-

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dichte auf der Oberfläche, wodurch eine Oberfläche mit glatter Oberflächenbeschaffenheit und ausgezeichneter Abriebbeständigkeit erhalten wird, die ideal geeignet ist, in Verbindung mit synthetischen Geweben. Nachdem die aufverankerte Teilchen einheitlich in der Matrix eingebettet sind, kann das Teil leicht geschüttelt werden, um nicht gesicherte Teilchen davon zu entfernen. Der mit den eingebetteten Teilchen überzogene Teil kann anschließend unter geeigneten Bedingungen ausgehärtet werden, um die Teilchen fest an ihren eingebetteten Positionen zu verankern und ferner, um das Klebemittel mit dem Substrat fest zu verbinden. Dies führt zu einer glatten abriebbeständigen Oberfläche mit geringer Reibung, die ideal geeignet ist für Maschinen zur Papierherstellung.

Um die abriebbeständigen Teilchen noch fester mit der Matrix zu verbinden, kann auf der Oberfläche des Materials eine zweite Bindemittelschicht aufgebracht werden, um weitgehend vollständig alle Lücken oder Zwischenräume auszufüllen, die zwischen benachbarten Teilchen bestehen können. Zur Aufbringung dieser zweiten Bindemittelschicht wird bevorzugt ein verdünntes Harz oder ähnliches mit geringer Viskosität verwendet, das vor allem über Capillarkräfte die Zwischenräume weitgehend vollständig auffüllen kann, während gleichzeitig keine überschüssige Klebemittelschicht auf der Oberfläche der herausragenden Teilchen aufgebracht wird. Es ist zweckmäfJig für diese Anwendung ein verdünntes Harz mit einer Viskosität unter ungefähr 100 Centipdse zu verwenden. Die anfängliche Bindemittelschicht und/oder die

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zweite Anwendung des Bindemittels sollen bevorzug|_udie Zwischenräume zwischen benachbarten,, Teilchen bis/einer Höhe von zumindest ungefähr einer solchen Ebene ausfüllen, die definiert ist,durch eine Parallele zu der Oberfläche

die
des Substrate und/alle Schwerpunkte benachbarter Teilchen enthält, so dass eine feste Verankerung der eingebetteten Tollchen innerhalb des Bindemittels gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäß hergestellten Materialien können jede beliebige fOrm aufweisen, von relativ geraden Segmenten bis zu komplexen gekrümmten Segmenten, wie sie gewöhnlich an Maschinenteilen für Papierherstellungsmaschinen auftreten. Öer -Reibungskoeffizient für solche zusammengesetzten Materialien» wie sie bei der Papierherstellung verwendet werden, soll zwischen ungefähr 0,,17 und ungefähr 0,35, bevorzugt um 0,20 liegen (der Reibungskoeffizient soll hier in diesem Sinne verstanden werden, wie er von H.G.Howell et al, in Friction in Textiles, Seite 42, Textile Book Publishers, Inc., N.Y. 1959 beschrieben ist). Von ganz wesentlicher Bedeutung bei der Herstellung von zusammengesetzten Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Auswahl von Teilchen, welch? eine Öberflächenrauhheit von weniger als ungefähr 70 Mikro-Zoll RMS aufweisen, und eine Korngröße von ungefähr 1,65mm und weniger. Darüber hinaus soll die aus diesen Teilchen gebildete Oberfläche des Maschinenteils mit dem Gewebe verträglich sein, das bei Durchführung des Verfahrens damit in Berührung kommt, so dass der Abrieb des Gewebes bei einem Minimum gehalten werden kann. -

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Eine der wesentlichen Methoden zur Herstellung der erfindungsgemäßen zusammengesetzten Materialien besteht darin, nach üblichen Verfahren 'die ausgewählten glatten Teilchen zu vermischen_} zumindestens mit 35 Volumenprozent eines in der Wärme aushärtenden Harzes oder einem ähnlichen Material und anschließend das zusammengesetzte Material durch eine geeignet geformte Düse unter entsprechendem Druck und bei geeigneter Temperatur zu extrudieren. Auf gleiche Weise besteht eine andere wesentliche Methode darin, die zusammengesetzte Mischung in eine ausgehöhlte Form zu bringen, um nach bekannten Verfahren ein Maschinenteil herzustellen. Für die Anwendung an Pap-ierherstellungsmaschinen muss die Form so lang sein, wie das verwendete Gewebeband breit ist, und in einigen Maschinen, wie etwa bei den Fourdrinier-Maschinen kann die Breite des Gewebebandes bis zu ungefähr 7,5 m betragen.

Wie bereits oben festgestellt, besteht ein Verfahren zur Herstellung einer abriebbeständigen Oberfläche mit geringer Reibung auf einem metallischen oder nichtmetallischen Substrat mit geraden oder komplex geformten Konturen darin, das Substrat mit einer dünnen Schicht eines Bindemittels zu überziehen, welches ein Kopplungsmittel und/oder ein Verstärkungsmittel enthalten kann oder nicht, durch irgendein bekanntes Verfahren, wie etwa Eintauchen, Auftragen / oder Besprühen. Eine besonders gut geeignete Klasse von Bindemittel, obwohl nicht die einzige erfindungsgemäß geeignete Klasse, sind die in der Wärme aushärtenden Harze und die thermoplastischen Harze, welche in einer Dicke von

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ungefähr 0,0025 bis ungefähr 0,025 mm aufgetragen werden soll/. Zu den geeigneten Bindemitteln gehören etwa Polyamide, Polybenzimidazole, Polycarbonate, Polyester, Polyäther, Polyolefine, Polyacrylate, Polyacetale,, Polysulfone, Polyurethane, Epoxy- und Glasmassen, die besonders gut als erste Schicht auf dem Substrat verwendet werden können, daneben sind jedoch auch andere Bindemittel gut geeignet. In Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Harzschicht wird das mit; Harz überzogene Substrat erwärmt oder für ausreichende Zeit bei entsprechender Temperatur gehalten, um das Harz in klebrigen Zustand überzuführen, so dass eine . Oberfläche erhalten wird, die etwas an die klebrige Oberfläche eines gewöhnlichen Fliegenfängers erinnert. Diese Oberflächenschicht sollte eine geeignete Dicke und Klebrigkeit aufweise», damit die aufgebrachten Teilchen darauf haften, und nicht unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten fallen, wenn die Oberfläche frei in der offenen Atmosphäre rait der entsprechenden Oberfläche nach unten gehalten wird. Anschließend werden glatte, sphäroid bis sphärisch geformte,abriebbeständige Teilchen mit einer ausgewählten Korngröße auf die klebrige Oberfläche des Substrats duirph irgendeine beliebige .Technik aufgebracht, wie etwa durch Aufstreuen der Teilchen auf das mit Harz überzogene Substrat. Von dem mit Harz überzogenen Substrat wird anschließend ein Überschuss und/oder die nur lose haftenden Teilchen entfernt, so dass eine einschichtige Schicht aus verdichteten und einhatlich ausgerichteten glatten Teilchen zurückbleibt, die aus der Harzschicht herausragen. Wenn es gewünscht wird, kann eine Säiicht aus Teilchen mit kleinerer Korngröße als solche,die bereits in

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dem Harz eingebettet ist,jetzt aufgebracht werden,. welche die Zwischenräume zwischen benachbarten Teilchen ausfüllen kann. Nachdem diese zweite Teilchenschicht aufgebracht ist, wird jeglicher Überschuss und/oder lose anhaftende Teilchen wiederum entfernt. Das zusammengesetzte Material wird anschließend auf eine solche Temperatur und für eine ausreißende Zeitdauer erwärmt, um vollständig auszuhärten und/ oder das Harz anderweitig zu behandeln, um die Teilchen fest in der Harzmatrix zu verankern. Die genaue Temperatur und die Zeitspanne, die für das Aushärten und/oder für die Behandlung des Harzes erforderlich sind, hängen von dem besonderen ausgewählten Harz ab. Wenn die Teilchen vollständig in der harzigen Schicht eingebettet sind, kann eine abschließende Oberflächenbehandlung, wie etwa eine Behandlung mit dem Sandstrahlgebläse, eine Vibrationsbearbeitung, oder eine Oberflächenbearbeitung durch Bürsten erforderlich sein, um den Überschuss des Harzes von den Oberflächen der Teilchen zu entfernen, so dass die glatte Oberfläche der Teilchen freigelegt wird, wodurch eine abriebbeständige Oberfläche mit geringer Reibung gebildet wird. Bei gewissen Anwendungsfällen kann die Oberflächenreibung zwischen dem zusammengesetzten Material und einem zweiten Material, wie etwa einem synthetischen Gewebe, geeignet sein, um einen Überschuss an Harz zu entfernen, der an den Teilchen kleben kann, wodurch die Notwendigkeit für eine abschließende Oberflächenbehandlung entfällt.

Die genaue Größe der abriebbeständigen Teilchen, die erforderlich sind, um eine Oberfläche mit geringer Reibung zu schaffen, welche abriebbeständig ist und für den Kontakt

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mit Gewebe vorgesehen ist, wie es in der Papierindustrie verwendet wird, ist in etwa begrenzt durch eine Korngröße von 1/65 Dna und weniger, wobei Teilchen

mit einer Korngröße zwischen ungefähr 0,54mm und 0,29 min vermischt mit solchen Teilchen, die eine Korngröße von 0,05 mm und feiner aufweisen, bevorzugt werden.

Es fällt ebenfalls unter die vorliegende Erfindung, dass mehr als eine Schicht von abriebbeständigen Teilchen auf einem Substrat aufgebracht wird, um eine Oberfläche mit geringer Reibung zu schaffen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine zweite harzige,Schicht auf die Oberfläche aus eingebetteten Teilchen aufgebracht wird und anschließend darauf zusätzliche Teilchen aufgemacht werden, wobei die neuen Teilchen'die gleichender eine andere Korngröße als die Teilchen der ursprünglichen Schicht aufweisen können. Dieser* Vorgang kann wiederholt werden, um eine vielschichtige Oberfläche jeder gewünschten Dicke zu erzeugen, wobei die abschließende Schicht Teilchen mit einer solchen Korngröße enthält, die dem vorgesehenen Verwendungszweck des zusammengesetzten Materials entspricht.

Es fällt ferner unter die vorliegende Erfindung, eine Schicht aus einer Mischung von Teilchen und Bindemittel mit oder ohne Kopplungsmittel und/oder Verstärkungsmittel in eine Gussform einzubringen, anschließend darauf ein Bindemittel wiederum mit oder ohne Kopplungsmittel und/oder Verstärkungsmittel anzubringen, um ein heterogenes zusammengesetztes Material herzustellen. Die Dicke der Schicht aus eingebetteten Teilchen und die keine Teilchen enthaltende Schicht kann

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variieren in "Abhängigkeit von den besonderen Anwendungen, die für das Zusammengesetzte Material vorgesehen sind.

Wie bereits oben festgestellt, fällt es ebenfalls unter die vorliegende Erfindung, ein homogenes Material bereitzustellen, dap aus abriebbeständigen Teilchen besteht, die einheitlich in einem Bindemittel mit oder ohne Kopplungsmittel und/oder Verstärkungsmittel dispergiert sind. Dieses Material kann hergestellt werden durch einheitliches Vermischen der Zusätze und anschließende .Verarbeitung nach bekannten Form- oder Guss-Techniken, um vorbestimmte Formen zu erhalten, wie oben angeführt. Der fertiggestellte Teil kann anschließend mit einem Sandstrahlgebläse behandelt oder anderweitig bearbeitet werden, um jeglichen Überschuss an Bindemittel, wenn gewünscht, zu entfernen, so dass die glatten runden Oberflächen der abriebbeständigen Teilchen freigelegt werden, wodurch eine Oberfläche mit geringer Reibung gebildet wird.

Das erfindungsgemäß erhaltene fertiggestellte Material besitzt zumindest eine äussere Schicht aus hochverdichteten, einheitlich ausgerichteten , abriebbeständigen, sphäroid bis sphärisch geformten, glatten Teilchen, die teilweise in einer Matrix eingebettet sind, wobei die glatten Oberflächen der Teilchen freigelegt sind. Die sphäroid· bis sphärisch geformten Teilchen in dieser abriebbeständigen Oberfläche besitzen eine spezifische Korngröße und eine solche Glattheit, die mit den Gewebematerialen verträglich sind,mit denen das zusammengesetzte Material in Berührung kommen soll. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Materials wird ein ganz ausserordentlicher Fortschritt dadurch erzielt,

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dass Sprünge und Risse in der Oberfläche des Materials
leicht repariert werden können. Ganz im Gegensatz dazu muss bei den bekannten keramischen oder anderen Oberflächen aus niedergeschlagenen Materialen mit geringer Reibung das
Material verworfen werden, wenn es Risse oder Sprünge aufweist, da es nicht repariert werden kann. Zusätzlich entstehen an dem erfindungsgemäßen Material bei Beschädigung keine scharfen Spitzen auf der Oberfläche, da das Material aus glatten Teilchen besteht. Ein aus der Oberfläche eines vielschichtigen zusammengesetzten Materials entferntes Teilchen leg?/efn¹Snderes glattes Teilchen frei, ohne dass irgendeine scharfe Spitze entsteht. In gleicher Weise werden beim Abrieb des zusammengesetzten Materials lediglich wieder glatte Teilchen freigelegt.

Beispiele *

Aluminiumoxidteilchen mit unterschiedlichen Korngrößen von 0,03mm und feiner wurden hergestellt, indem Aluminiumpulver, wie es für die Herstellung von Einkristallen verwendet wird, unter Schmelzen durch einen Veraeuil-Kristallwachstuws-Brenner geführt wird. Die Teilchen zeigten eine weitgehend sphärische Form und wurden in unterschiedliche Korngrößenbereiche ausgesiebt. Sphäroid geformte Aluminiumoxidteilchen, die eine Korngröße von über 0,05min aufwiesen, wurden von der Diamonite Corporation, Division of the U.S. Tile
Company, erhalten. Diese Teilchen wurden jedoch einer
Polier-Stufe unterworfen, um die Oberflächenrauhheit auf
einen Wert unter 70 Mikro-Zoll RMS zu bringen.

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Beispiel 1

Eine Mischung aus 50 Volumenprozent sphärisch geformter Aluminiuraoxidteilchen mit einer Korngröße von 0,54 mm bis 0,49mm (erhalten von der Diamonit Corporation) und 50 Volumenprozent eines in der Wärme aushärtenden Pulvers (bekannt als Lucit-Pulver und handelsüblich erhältlich unter der Bezeichnung Typ 1385 AB Transoptic Mounting Powder von der Beuhler Ltd. Company) wurde in eine Form gebracht, auf 138°C erwärmt und für 10 Minuten einem Druck von 420 Kilopond/cm ausgesetzt. Die Form hatte einen Durchmesser von 2,5 cm und eine Länge von 2,9 cm. Nach der Anwendung des Drucks für 10 Minuten bei erhöhter Temperatur wird die Form auf Raumtemperatur abgekühlt und das geformte Teil aus der Form entnommen. Das zylindrisch geformte Teil mit einem Durchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 2,9 ^r2 zeigte eine Oberfläche aus sphäroiden Aluminiumoxidteilchen, die einheitlich in dem Harz dispergiert waren. »^

Beispiel 2

Eine Mischung aus 50 Volumenprozent sphärisch geformter

Titancarbidteilchen mit einer Korngröße von 30 mm bis .Mkron

40 mm/und 50 Volumenprozent bei Erwärmung aushärtendem Pulver (bekannt als Lucit-Pulver und erhältlich unter der Bezeichnung Type 1385 A B Transoptic Mounting Powder von der Beuhler Ltd., Co.) wurde in eine Form gebracht, auf

ο P

138 C erwärmt und für 10 Min. einem Druck von 420 kg/cm ausgesetzt. Die Form hatte einen Durchmesser von 2,5 cm und wies eine Länge von 2,9 cm auf. Nachdem der Druck für 10 Minuten bei erhöhter Temperatur angewandt worden war, wurde die Form auf Raumtemperatur abgekühlt und das geformte Teil aus der Form

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herausgenooHDen. Das zylindrisch geformte Teil mit einem Durchmesser von 2,5 cn und einer Länge von 2,9 cm zeigte eine Oberfläche aus sphäroiden fitancarbidteilchen, die einheitlich in dem Harz dispergiert waren. Die Oberfläche wurde für zwei Minuten an einer langnoppigen metallografisehen VeXIe mit einem Durchmesser von 30 cm poliert unter Verwendung von Abriebmitteln des Typs Linde "B^tt, die von der Union Carbide Corporation hergestellt wurden. Die Polierstufe entfernt das Harz von der Oberfläche, wodurch die Kugeln, die darin eingebettet waren, frei gelegt werden, wodurch eine glatte Oberfläche erzeugt wird.

Beispiel 3

Eine einschichtige Schicht aus Aluminiumoxidteilchen mit einer Korngröße zwischen 0,5Sbm und 0,4?tnm wurden auf den Boden einer zylindrisch geformten Aushöhlung gebracht, die einen Durchmesser von 3_f2cm aufwies. Ein bei Erwärmung aushärtendes Harzpulver (Lucite Typ 1385 A B Transoptic Mounting Powder) wurde über die oberste Schicht dieser Teilchengeschüttet und anschließend,wie in Beispiel 1 angegeben, ausgeformt. Das geformte Teil bestand aus festem ausgehärtetem Harz mit einer Monoschicht aus Aluminiumoxidkugeln Huf seiner ODörfläche. Die Oberfläche wurde für zwei Minuten an einer langnoppigen metällo-graflochen Welle mit einem Durchmesser von 30 cm poliert, unter Ver-r wehdung von Schleifmitteln des Typs Linde "C¹', die von der Union Carbide Corporation hergestellt wurden. Die Polierstufe entfernte das Harz von der Oberfläche, wodurch Kugeln beigelegt werden, die darin eingebettet waren, wodurch eine

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glatte Oberfläche erzeugt wird die sich glatt anfasste. In einigen Anwendungsfällen mag diese Polierstufe oder Oberflächenbehandlungsstufe nicht notwendig sein, da der natürliche Abrieb durch das Gewebe, das über die Oberfläche läuft, einen kleinen Anteil des Harzes von den Kugeln entfernt, wodurch die glatte Oberfläche der Kugeln freigelegt wird.

BeJfPi el 4

Ein Prototyp-Teil für ein Leitblech an einer Fourdriniermaschine wurde hergestellt, indem metallisches Blech (Aluminium) zu einer weitgehend kanalartig geformten Konfiguration gebogen wurde mit einer Länge von 1G5 cm, einer Breite von 6,3 cm und mit Stegen von 3,2 cm. Die Führungskante an der Oberfläche der Breitseite wurde um etwa 2 von der Oberfläche nach oben gebogen und der daran angebrachte Steg wurde kurvenförmig ausgebildet, um eine aerodynamische Konfiguration zu erhalten. Damit wurde gewährleistet, dass ein Gewebeband oder dergleichen, das über ein solches Leitblech in der Breite von der Führungskante zur Ablaufkante gleitet, einen unterschiedlichen Druck aufbaut, wodurch Flüssigkeit und andere Chemikalien angesaugt werden, die durch das Band hindurch auf das Ablaufsegment der Leitblechoberfläche treten, v/odurch die Holzaufschlämmung oder das Papier auf der Oberseite des Bandes getrocknet werden.

Die Längs-Enden des so geformten Leitbleches wurden mit Aluminiumfolie überzogen (Typ Reynolds Wrap, erhalten von Reynolds Aluminium Co.) um eine geschlossene, kanalartige Form mit einet' öffnung an der Oberseite zu bilden. 500 gr

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sphäroider Aluminiumoxidteilchen mit einer Korngröße von 0,59 mm MsO,49 ram wurden zu 600 gr eines. Epoxyharzes hinzugefügt, das kommerziell von der Ciba Corp. unter der Bezeichnung Araidite 502 erhältlich ist. Die Mischung wurde langsam gemischt, wobei die Teilchen in der Weise zugesetzt wurden, dass die Bildung von Blasen in der Mischung auf ein Minimum herabgesetzt wurde. Das Epoxyharz war sehr viskos und wenn Blasen gebildet wurden, dann stiegen diese an die Oberfläche. Der Mischung wurden 60 gr flüssiger Epoxyharz-Härter, kommerziell erhältlich vcn· der Ciba Corp. unter der Bezeichnung Araidite 951 zugesetzt und die Mischung weiter vermischt, und anschließend in die Leitblech-Form gegossen. Ein zusätzlicher Ansatz von 600 gr Araidite 502 und 60 gr Araidite 951 wurden gemischt und auf die Oberseite der ersten Mischung gegosgen. Die zusammengesetzte Mischung wurde für 24 Stunden sich selbst überlassen. Innerhalb der ersten 2 bis 4 Stunden wurde die große Masse an Epoxyharz heiß infolge der exothermen Reaktion während der Polymerisation. Die sphäroiden Teilchen sanken auf den Boden der Form und als Endprodukt wurde ein Teil erhalten mit einer oberen Oberfläche aus sphäroiden Teilchen mit einer speziellen Korngröße, die in einer Epoxyharz-Matrix eingebettet waren.

Beim Aushärten erfolgte eine leichte Verwerfung infolge der unterschiedlichen Schrumpfung zwischen der Epoxyharz- ^chicht mit den sphärischen Kugeln und der Schicht aus reinem Epoxyharz. Das hergestellte zusammengesetzte Teil war jedoch ausreichend biegsam, um in die gewünschte Form ausgerichtet zu werden.

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Beispiel 5

Eine Leitblech-Form wurde nach den Angaben in Beispiel 4 hergestellt, jedoch mit der Abweichung, dass die Form aus Stahl maschinell hergestellt wurde. Die Aushöhlung hatte eine Länge 43,4cm, eine Breite von 6,3 cm und eine Tiefe von 3,6 cm. In diese Aushöhlung vurde ein "T"-förmiger Kern eingebracht, so dass das geformte Teil eine "T"~förmige Aussparung aufweisen kann. Die Oberfläche der Form wurde gereinigt und mit Fluoroglide eingesprüht einem Ablösemittel aus Fluorkohlenstoff, das kommerziell von der Chemplast Inc. erhältlich ist. Die Form wurde zusammengebaut und eine kleine Vibratormaschine daran angebracht, welche die Form in Schwingungen von 60 hz versetzen kann.

Eine Mischung aus 250 gr R8-2038 Hysol-Harz, 28 gr H2-3416 Hysol-Härter (beide kommerziell erhältlich von der Dexter Corp.. Hysol-AbEllung), 3 Tropfen von LS-46 Silikon-Befeuchtungsmittel von der Union Carbide und 356 gr Aluminiumoxid-Kugeln von der Diamonite·-Products Co. mit einer Korngröße von 0,54 bis 0,29mm wurde hergestellt und in die Form gegossen, während diese vibrierte_t Eine zweite Mischung aus 250 gr RS-2038 Hysol-Harz, 20 gr.H2-34i6 Hycol-Härter und 3 Tropfen LS-46 Silikori-Befeuchtungsmittel wurde hergestellt und 200 gr dieser Mischung auf die oberste Schicht der ersten Mischung in der vibrierenden Form gegossen. Der "T'^:-förmige Kern wurde in das Epoxyharz eingetaucht und an den Enden der Form befestigt. Nacb/lem Aushärten für 24 Stunden bei Raumtemperatur wurde das zusammengesetzte Material herausgenommen und zeigte eine gute, für ein Leitblech geeignete Form mit guter Teilchenverteilung. An der Oberfläche waren einige Luftblasen zu erkennen und einige Teile der Führungskante.

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Beispiel 6

Für dieses Beispiel wurde das zu einem Leitblech geformte Werkstück mit ^aT^H-förtBigem Kern nach Beispiel 4 verwendet. Die Oberfläche der Form wurde gereinigt und mit einem Fluorkohlenstoff angesprüht vom Typ MS~122 der Miller-Etephenson-Company. Eine Mischung aus 250 gr R8--2G38 Hysol-Harz und 20 gr H2--3416 Hysol-Härter wurde für 15 Minuten gerührt. An die Form wurde ein 60 hz-Vibrator angebracht und die Epoxyharzmischung in die Form gegossen und daran anschließend 350 gr Aluminiumoxid-Teilchen mit einer Korngröße vonO,59/bis 0,49mm auf die oberste Schicht der Epoxyharzmischung gegossen. Der "T"-förmige Kern wurde in die Form eingetaucht und anschließend eine zweite, wie oben hergestellte Epoxyharzmischung in die Form eingebracht zwischen der inneren Oberfläche der Form und dem "T"-förmigen Kern. Die Misch-ng wurde in der Form für 24 Stunden bei Raumtemperatur ausgehärtet und anschließend das zusammengesetzte Material aus der Form entfernt. Das hergestellte Leitblech hatte eine Oberfläche mit einer guten Teilchenverteilung, jedoch war die Teilchendiehte an der Oberfläche geringer als bei dem entsprechenden Werkstück nach Beispiel 5. Auch zeigte die Oberfläche des Leitblechs weniger Blasen als die Leitblechoberfläche nach Beispiel 5.

Beispiel 7

Die Oberflächen einer Form mit inneren Abmessungen von 7,5 cm auf 2,5 cm bei einer Höhe von 1,9 cm wurden gereinigt und mit MS-122 Fluoro-Kohlenstoff eingesprüht. An der Form wurde ein 60-hr-Vibrator angebracht und 16,6 gr Alurainiumoxidteilchen,mit einer Korngröße von 0,54 bis 0,29 mm in die Form gegossen. 9,8 gr Aluminiumoxidteilchen mit dner

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Korngröße von mm und weniger wurde in die Form und auf die erste Teilchenschicht aufgebracht, während die Form vibrierte. Eine Mischung aus 30 gr Hysol-Harz R8--2308, 3,3 gr Hysol-Härter H2-3416, 22 Tropfen A-186 Silan-Kopplungsmittel (erhältlich von der Union Carbide Corporation) und 0,78 gr blaues Pigment (Evercoat Typ) wurde für 10 Minuten gerührt und anschließend in die Form gegossen» Die Mischung wurde in der Form bei Raumtemperatur ausgehärtet und anschließend das zusammengesetzte Werkstück daraus entfernt. Die Oberfläche des Werkstücks zeigte eine gute Teilchenverteilüng, wobei die kleineren Teilchen teilweise die Zwischenräume zwischen den größeren Teilchen ausfüllten. Ähnliche zusammengesetzte Materialien wurden auch mit Chromoxid-Teilchen, Wolframcarbid-Chrom-Nickel-Teilchen, Wolframcarbid-Kobalt-Teilchen und Chromcarbid-Nickel-Chrom-Teilchen hergestellt. Ϋ/ie in den oben genannten Beispielen »ar euch die Teilchenverteilung an der Oberfläche dieser zusammengesetzten Materialien gut.

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Claims

- 29 Patentansprüche

1.) Zusammengesetztes Material für die Verwendung im Kontakt mit synthetischen Geweben, wie sie bei der Papierherstellung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche aus hochverdichteten, weitgehend einheitlich ausgerichteten, sphäroid bis sphärisch geformten, abriebbeständigen Teilchen besteht, die in einer Matrix eingebettet sind, wobei die Teilchen, eine Korngröße von ungefähr 1,65 mm und weniger auf v/eisen, mit einer Oberflächenrauhheit unter.ungefähr 70 Mikro-ZoIl-RMS, wobei die Teilchen so angeordnet sind, dass ihre Oberflächen frei liegen, so dass eine einheitliche glatte Oberfläche »M.t geringer Reibung und Abriebbeständigkeit gv-bildet wird.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abriebbestandigen Teilchen in dem Material verteilt sind.

3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Substrat enthält, mit zumindest einer äusseren Schicht aus in einer Matrix eingebetteten abriebbestandigen Teilchen.

k. Material nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Metall, Metall-Legierungen oder Kunststoff besteht; dass die abriebbeständigen Teilchen zumindest aus einem der folgenden Materialien bestehen,, ·

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Metalloxide, Metallcarbide, Metallboride, Metallnitrid3 oder Metallsilizide; und dass die Matrix zumindest aus einem der folgenden Materialien besteht, nämlich Harz,

Gummi
keramisches Material, Glas/oder Metalle =

5. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abriebbeständigen Teilchen zumindest aus einem der folgenden Materialien bestehen, nämlich Metalloxide, Metallcarbide, Metallboride, Metallnitride und Metallsilizide, und wobei die Matrix zumindest aus einem der folgenden Materialien besteht, nämlich Gummi, Kunstharz, keramisches Material, Gläser und Metalle.

6. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen Korngrößen zwischen ungefähr 0,54 mm und ungefähr 0,29 mm u^d ungefähr 0,05's.mm und weniger aufweisen, und d-.ss die Oberflächenrauhheit der Teilchen zwischen ungefähr 1 und ungefähr 10 Mikro-Zoll-RMS liegt.

7. Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen Korngrößen zwischen ungefähr 0,54 mm und ungefähr 0,29 mm, und Korngrößen von ungefähr 0,05 mm und weniger aufweisen, und dass die Oberflächenrauhheit der Teilchen zwischen ungefähr 1 und ungefähr 10 Mikro-Zoll-RMS liegt.

8«, Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet., dass der Matrix zumindest ein Kopplungsmittel und/oder ein Verstärkungsmittel zugesetzt wird.

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9. Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrix zumindest ein Kopplungsmittel und/oder ein "Verstärkungsmittel zugesetzt wird.

ΊΟ. Verfahren zur Herstellung eines Materials mit abriebbeständiger Oberfläche, die aus sphäroid bis sphärisch geformten, abriebbeständigen Teilchen besteht, die teilweise in einer Matrix eingebettet sind und Korngrößen von ungefähr 1,65 mm und weniger aufweisen, mit einer Oberflächenrauhheit für die Teilchen von weniger als 70 Mikro-Zoll-RMS, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Stufen umfasst:

a) Aufbringen auf zumindest einem Teil einer Oberfläche eines Substrats zumindest eine Schicht eines BinfOmittels, in ,dem*-abriebbeständige Teilchen einheitlich verteilt und zumindest teilweise eingebettet sind; und

b) Behandlung der Bindemittelschicht mit den eingebetteten Teilchen,um diese Teilchen ausreichend fest darin zu verankern, so dass eine abriebbeständige Oberfläche mit geringer Reibung gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich für den Fall, dass die Oberfläche der in der äusseren Schicht des Materials verteilten Teilchen mit einem Überschuss an Bindemittel überzogen sind, an die Verfahrensstufe b) die Verfahrensstufe c) anschließt: c) Behandlung der Oberfläche des Materials, um zumindest -einen Teil der Oberfläche der in der äusseren Schicht eingebetteten Teilchen freizu-309842/0534 - 32 -

legen, so dass eine einheitlich glatte Oberfläche gebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensstufe a) das Bindematerial zuerst auf dein Substrat aufgebracht und anschließend behandelt wird, um das Bindemittel in klebrigen Zustand überzuführen,

worauf zumindest eine Schicht abriebbeständiger Teilchen aufgebracht wird in solcher Weise, dass die Teilchen auf der Oberflächenschicht zumindest teilweise in der klebrigen Bindemittelschicht eingebettet werden«

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht aus Teilchen mit Korngrößen zwischen, ungefähr 0,54 ms und 0,29 mm auf dem Substrat aufgebracht wird, daraufhin.eine zweite Schicht aus Teilchen mit Korngröß°r. von. 0,05 mm und weniger aufgebracht wird, so dass die kleineren Teilchen die Zwischenräume zwischen den größeren. Teilchen ausfüllen können.

14» Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,, dass für den Fall, dass die Oberfläche der auf der äusseren Schicht des Materials aufgebrachten Teilchen

^& sich

mit überschüssigem Bindemittel überzogen ist, /an die Verfahrensstufe b) die Verfahrensstufe c) anschließt: c) Behandlung der Oberfläche des Materials, um zumindest einen Teil der Oberfläche der in der äuseeren Schicht eingebtbeten Teilchen freizulegen, um eine einheitlich glatte Oberfläche zu erzeugen.

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15. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Verfahrensstufe b) die folgende Stufe an schließt:

c) Aufbringen zumindest einer Bindemittelschicht auf die Oberfläche von aufgebrachten Teilchen in einer solchen Menge, die ausreicht, um die Zwischenräume zwischen benachbarten Teilchen ' zumindest bis zu einer solchen Ebene auszufüllen, die parallel zu dem Substrat verläuft und alle Schwerpunkte benachbarter Teilchen umfasst; und

d) Behandlung der aufgebrachten Bindemittelschicht bei einer Temperatur und für eine ausreichende Zeitspanne,um die Teilchen fest auf der Oberfläche des Substrats zu verankern, wodurch eine einheitlich gewellte Oberfläche erhalten wird.

I6_e Verfahren zur Herstellung eines Material* mxt einer abriebbeständigen Oberfläche, die aus sphäroid bis sphärisch geformten, abriebbeständigen Teilchen besteht, die teilweise in eine Matrix eingebettet sind, wobei¹ die Teilchen Korngrößen von 1,65 min und weniger, und eine Oberflächenrauhheit von weniger als 70 Mikro-Zoll-RKS aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Stufen umfasst:

a) Vermischen der abriebbeständigen Teilchen mit einem Bindemittel, um ein homogenes zusammengesetztes M&terial zu erhalten, das zumindest 35 Volumenprozent der abriebbeständigen Teilchen enthält;

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b) Einbringen dieses zusammengesetzten Materials in eine Form; und

c) Behandlung der Form mit dem zusammengesetzten Material bei einer ausreichenden Temperatur und unter ausreichendem Druck, damit das zusammengesetzte Material die Konfiguration der Aushcmlurjpin der Form annimmt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung aus Verfahrensstufe a) zumindest ein Kopp- ^ngsmittel und/oder ein Verstärkungsmittel zugesetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an oie Verfahrensstufe b) und vor der VerfahrensBtufe c) die folgende Verfahrensstufe eingefügt wird:

b¹) Aufbringen einer Bindemittelschicht, die

keinerlei abriebbeständige Teilchen enthält auf die zusammengesetzte Bindemittel-Teilchen-Schicht in der Form.

.19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel in Verfahrensstufe b¹) ein Verstärkungsmittel zugesetzt wird.

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