DE3221785A1 - Schichtverbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Schichtverbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt · Bierstadtcr Höhe IS · Postfach SlOS ■ 6200 Wiesbaden 1 · S? (0 6121) 56 20 22
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtverbundwerkstoff mit metallischer Trägerschicht und Gleit- bzw. Reibschicht,
die Kohlenstoff-Kurzfasern als Verstärkungsfasern in einer
aus Kunststoff gebildeten Matrix ggf. zusammen mit die Reib- bzw. Gleiteigenschaften verbessernden Zusätzen enthält.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung von solchem Schichtverbundwerkstoff.
Ein organisches Reibungsmaterial, mit welchem die Funktionsschicht eines Schichtverbundwerkstoffes der eingangs be-
schriebenen Art gebildet werden könnte, ist aus DE-PS 30 16 041 bekannt. Hiernach sollen dem die Matrix einer Reibschicht
bildenden Phenol/Formaldehyd-Harz 15 bis 50 Vol.-% zerkleinerte Kohlenfasern mit einer durchschnittlichen
Länge von 0,2 bis 10 mm und einem durchschnittlichen. Durchmesser von 3 bis 50 um, 7 bis' 20 Vol.-% Stahlfasern und
10 bis 15 Vol.-% Füllstoffe beigemischt sein. Reibschichten, die aus solchem Reibungsmaterial gebildet sind, zeigen
unter dynamischer Last völlig unzureichende Ermüdungsfestigkeit, was auf die Art der Harzmatrix sowie auch auf das
Einbringen von Stahlfasern in die Harzmatrix zurückzuführen sein dürfte.
Aus DE-OS 29 35 205 sind ein Schichtverbundwerkstoff und
ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, bei welchen in die Kunststoffmatrix der gute Gleiteigenschaften aufweisenden
Funktionsschicht Kurzfasern, und zwar u.a. auch
Dlpl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · Bierstadler Höhe 15 · Postfach 5105 · 6200 Wiesbaden 1 · ® (0 6121) 56 20
- ff -
Kohlenstoff-Kurzfasern, zusammen mit Kunststoff-Endlosfasern
eingelagert sind. Die in DE-OS 29 35 2Ο5 beschriebene Herstellungsweise
für solchen Schichtverbundwerkstoff ist kompliziert und aufwendig, nicht zuletzt weil das geordnete
Einbringen von nebeneinanderliegenden Faserbündeln über eine Einführvorrichtung zum Aufstreichrakel immer wieder
zu erheblichen Schwierigkeiten führt. Darüberhinaus hat der aus DE-OS 2 9 35 205 bekannte Schichtverbundwerkstoff zur
Herstellung von Fertigteilen, wie Lagerschalen und Lagerbüchsen,
auch erhebliche Mängel, insbesondere qualitativ sehr große Schwankungen gezeigt. Beim Längsteilen von
Schichtverbundwerkstoff-Bändern gemäß DE-OS 29 35 205 erleiden die Endlosfasern Scherungsbrüche. Beim Stanzen von
Platinen aus solchen Bändern werden die Endlosfasern teilweise
ebenfalls so unkontrolliert gebrochen, daß sie über die Teilfläche der Buchsen oder Lagerschalen hinausragen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Schichtverbundwerkstoff zu schaffen, der die genannten Mängel
der bekannten Schichtverbundwerkstoffe nicht hat, hoch
belastbar, insbesondere thermisch hoch belastbar ist, hohe Ermüdungsfestigkeit, insbesondere auch gegen Hydropulsbelastung
bei hoher Abriebfestigkeit und hoher Bindungsfestigkeit der Funktionsschicht an der Trägerschicht aufweist.
Dabei soll sich solcher Schichtverbundwerkstoff besonders
einfach herstellen lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schichtverbundwerkstoff
der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem die Kohlenstoff-Kurzfasern die alleinige Faserstoffverstärkung
der Reib- bzw. Gleitschicht sind, die Matrix aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Gemisch von
zwei oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen aus der Gruppe der Polyaryläther, Polyarylketone, Polyarylsulfide,
Polyarylsulfone und Polyaryloxide gebildet und auf die aufgerauhte Oberfläche der metallischen Trägerschicht gebunden
ist und die evtl. vorhandenen Zusätze zur Verbesserung der Reib- bzw. Gleiteigenschaften Feststoffteilchen mit Kornfraktion^_
40 um sind.
Die eine Matrix aus einem solchen thermoplastischen Kunststoff oder aus mehreren solcher thermoplastischen Kunststoffen
mit eingelagerten Kohlenstoff-Kurzfasern und Feststoffteilchen
aufweisende Funktionsschicht läßt sich auf die aufgerauhte Oberfläche der Trägerschicht aufschmelzen und dabei
besonders fest an die Oberfläche der Trägerschicht binden und dabei praktisch porenfrei ausbilden. Die Einlagerung
der Kurzfasern ist besonders gleichmäßig und zeichnet sich durch gute Einbindung der Kurzfasern in die Kunststoffmatrix
aus.
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Die Kohlenstof f-Ku.rz.fasern können bevorzugt Graphitfasern
sein, d.h. solche Kohlenstoffasern, die einer zusätzlichen
kombinierten, mechanischen Wärmebehandlung unterworfen sind,! um einen erheblich erhöhten Elastizitätsmodul zu erzielen. ι
Je nach Einsatzart des Schichtverbundwerkstoffes bzw. der
aus ihm hergestellten Werkstücke können Graphitfasern mit
speziell hohem Elastizitätsmodul oder Graphitfasern mit
hoher Dehnbarkeit und Zugfestigkeit vorgesehen sein.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig ein Anteil der Kohlenstoff-Kurzfasern zwischen 20 und 45 Gew.-%
herausgestellt. Vorteilhaft sind Kohlenstoff-Kürzfasern vorgesehen, deren Länge
<_ 1 mm ist und die einen Durchmesser, jj 0,1 mm aufweisen. Besonders zu bevorzugen sind Kohlenstofi
Kurzfasern in einer Lange von 0,04 mm bis 0,2 mm und mit einem Durchmesser von 0,005 mm bis 0,03 mm.
Die Schichtdicke der Reib- bzw. Gleitschicht des erfindungsgemäßen
Schichtverbundwerkstoffes soll bevorzugt maximal 0,10 mm betragen.
Als eine besonders vorteilhafte Kombination mit den Kohlenstoff-Kurzfasern,
hat sich Polyätherätherketon als die Matrix bildender thermoplastischer Kunststoff herausgestellt.
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Im unterschied zu dem aus DE-OS 29 35 205 bekannten Schichtverbundwerkstoff
hat sich bei der Erfindung überraschend gezeigt, daß die Kohlenstoff-Kurzfasern bzw. Graphit-Kurz-,
fasern den Reibwert des Verbundwerkstoffes so absenken, daß die Gleiteigenschaften verbessernde Zusatzstoffe nicht mehr
unbedingt erforderlich sind. Immerhin ist aber durchaus möglich und vorteilhaft, solche Zusatzstoffe, beispielsweise als
Festschmiermittel wie PTFE, Mos« vorzusehen. Man kann auch-Glasmehl
und/oder Glimmer, vorzugsweise synthetischen Glimmer, als Zusätze zur Verbesserung der Reib- bzw. Gleiteigenschaf
ten vorsehen.
Die Trägerschicht des erfindungsgemäßen Schichtverbundwerkstoffs kann wahlweise aus verschiedenstem metallischem
Material bestehen, beispielsweise aus Stahl, Kupferwerkstoff,
beispielsweise CuSn8, Aluminiumwerkstoff, beispielsweise
AlZn5SiCuPb oder entsprechend plattiertem Werkstoff, wie Stahl/Al oder Stahl/Bronze.
Eine besonders vorteilhafte Trägerschicht besteht aus Stahl und ist mit einem aus kugeliger Bronze bestehenden porösen
Sintergerüst auf der die Reib- bzw. Gleitschicht tragenden Oberfläche versehen.
Der erfindungsgemäße Schichtverbundwerkstoff läßt sich in
besonders einfachem Verfahren herstellen,und zwar ausgehend
davon, daß ein Gemisch aus die Matrix bildenden Künststoffteilchen
mit Kurzfasern und ggf. Teilchen aus die Reibbzw. Gleiteigenschaften verbessernden Zusätzen auf eine ;
vorher aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der metallisehen Trägerschicht aufgebracht und unter Ausbildung der
Kunststoffmatrix zur Reib- bzw. Gleitschicht zusammengeschmolzen wird. Das erfindungemäße Verfahren kennzeichnet
sich dadurch, daß fortlaufend auf die mit Mindestrauhtiefe von 50 um Rt aufgerauhte Oberfläche eines die Trägerschicht
bildenden Metallbandes ein Gemisch von Teilchen der Teilchengröße S 100 um aus die Matrix bildendem thermoplastischem
Kunststoff oder Gemisch thermoplastischer Kunststoffe aus der Gruppe der Polyaryläther, Polyarylketone, Polyarylsulfide
Polyarylsulfone und Polyaryloxide zusammen mit Kohlenstoff-Kurzfasern
in einer Länge < lmm und ggf. die Reib- bzw.
Gleiteigenschaften verbessernden Zusätzen aufgestreut und mittels Streubalken oder Rakel zu einer gleichmäßigen
Schicht mit entsprechend der gewünschten Enddicke der zu bildenden Reib- bzw. Gleitschicht vorher bestimmter Dicke
ausgebreitet wird und daß anschließend diese Schicht auf die aufgerauhte Oberfläche des Metallbandes geschmolzen wird.
Das Aufschmelzen der Reib- bzw. Gleitschicht kann unmittelbar nach dem Aufstreuen mittels des Streubalkens oder Rakelbalkens
erfolgen, der dazu auf eine Temperatur von 50 bis 70 K oberhalb der Schmelztemperatur des die Matrix bildenden
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thermoplastischen Kunststoffs gehalten wird. Hierdurch übernimmt der Streubalken bzw. Rakelbalken neben der Erzielung
des geforderten Aufstreumaßes zur Erreichung einer gewünschten Enddicke auch bereits das Aufschmelzen des Kunststoffes
und das Ausrichten der Kurzfasern in Wanderrichtung des
Bandes.
Anschließend an das Aufschmelzen der Reib bzw. Gleitschicht kann vorteilhaft in einem Durchlaufofen durch Beheizen des
gebildeten Schichtverbundwerkstoff-Bandes von der Metallband-Seite
her und durch Halten auf bzw. 50 bis 70 K oberhalb der Schmelztemperatur des die Matrix bildenden thermoplastischen
Kunststoffs in der Reib- bzw. durch das Aufstreuen unvermeidlich enthaltene Luft bis zur Porenfreiheit
dieser Schicht ausgetrieben werden. Das Beheizen des gebildeten Schichtverbundwerkstoff-Bandes im Durchlaufofen
sollte bevorzugt durch Untenheizung oder durch induktive Heizung erfolgen, um dadurch besonders gute Bindungsfestigkeit
der Reib- bzw. Gleitschicht auf der Trägerschicht zu erreichen.
Zur Vermeidung von Schwindungsrissen empfiehlt es sich, das gebildete Schichtverbundwerkstoff-Band nach dem Verlassen
des Durchlaufofens unter Einwirkung von Heißluft auf die Reib- bzw. Gleitschicht langsam abzukühlen.
- 14 -
Das Aufrauhen der zu beschichtenden Oberfläche des die Träger schicht bildenden Metallbandes kann in jeglicher herkömmlicher
Weise erfolgen, beispielsweise durch Schleifen, Bürsten oder Strahlen, beispielsweise Strahlen mit Stahlkies
oder Korund. Eine so mechanisch aufgerauhte Oberfläche sollte bevorzugt vor dem Beschichten mittels alkalischer oder organischer
Kaltreiniger, beispielsweise Perchlorathylen oder Trichloräthylen gereinigt und entfettet werden. Eine andere
bevorzugte Möglichkeit zum Aufrauhen der zu beschichtenden Oberfläche des die Trägerschicht bildenden Metallbandes
besteht im Aufsintern eines Rauhgrundes, beispielsweise eines aus kugeliger Bronze bestehenden porösen Sintergerüstes
.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schichtverbundwerkstoffs
und sein Herstellungsverfahren werden im folgender anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Verfahrensschema; Fig. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schichtverbundwerkstoff in Längsrichtung, d.h. Beschichtungsrichtung mit Vergrößerung
100:1 und
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- 15 -
Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schichtverbundwerkstoff quer zur Beschichtungsrichtung
mit Vergrößerung 100:1.
Ein Band 11 von metallischem Trägerwerkstoff, beispielsweise einseitig verkupfertes Stahlband, mit aufgebrachtem Rauhgrund
aus zu einem porösen Sintergerüst aufgesinterter kugeliger Bronze wird mit Führungsro11en 12 unter einem Pulvertrichter
13 vorbeigeführt, aus welchem ein Pulvergemisch aus Polyatherätherketon mit Teilchengröße «c 100 um mit Graphit-Kurzfasern
mit einer Länge unter 1,0 mm und einem Durchmesser zwischen 0,005 mm und 0,03 mm aufgestreut wird, evtl. leicht
geschlichtet, beispielsweise mit Polyimiden und/oder Polyacryl verbindung en . Das Pulvergemisch wird dadurch vorbereitet,
daß der die Matrix bildende thermoplastische Kunststoff bevorzugt Polyatherätherketon bei Zugabe von flüssigem Stickstoff
auf die genannten Teilchengröße gemahlen wird. Dem so erzeugten Kunststoffpulver werden die Kohlenstoff-Kurzfasern
und ggf. die Reib- bzw. Gleiteigenschaften verbessernde Feststoffteilchen
beigemischt, bevor dieses Pulvergemisch dem Pulvertrichter 13 zugeführt wird.
Unmittelbar hinter dem Pulvertrichter 13 läuft das metallisdhe Trägermaterialband 11 unter einem beheizten Rakelbalken·-.14
hindurch, der auf eine Temperatur zwischen 50 und 70 K über der Schmelztemperatur des jeweiligen die Matrix bildenden
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Kunststoffes, d.h. im vorliegenden Fall des Polyätherätherketons
gehalten wird. Der Rakelbalken bewirkt zunächst ein gleichmäßiges Verteilen des Pulvergemisches über die
gesamte Breite des Tragermaterialbandes 11 in einem gleichmäßigen Aufstreumaß, wie es zur Erreichung der gewünschten
Enddicke der Reib- bzw. Gleitschicht entspricht. Zugleich wird durch den beheizten Rakelbalken der die Matrix bildende
thermoplastische Kunststoff geschmolzen, und die Kohlenstoff-Kurzfasern
werden in Laufrichtung des Trägerschichtbandes 11 ausgerichtet. Das so vorbereitete Schichtverbundwerkstoff-Band
15 gelangt in einen Sinterofen 16, in welchem es von der Metallbandseite her, d.h. durch Unterhitze oder
bevorzugt durch induktive Beheizung auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 70 K oberhalb der Schmelztemperatur
des thermoplastischen Kunststoffs, d.h. des Polyätherätherketons erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wird.
Während dieses Aufheizens im Sinterofen bzw. Durchlaufofen 16 wird - ggf. unter Anwendung von Unterdruck oder Vakuum die
mit dem Aufstreuen des Pulvergemisches unvermeidlich eingelagerte Luft bis zur praktisch völligen Porenfreiheit
der gebildeten Reib- bzw. Gleitschicht ausgetrieben. Nach dem Verlassen des Durchlaufofens bzw. Sinterofens 16 wird
das Band von fertigem Schichtverbundwerkstoff 17 unter Bestreichen der gebildeten Reibr- bzw. Gleitschicht mit
Heißluftstrahlen 18 durch Führungsrollen 19 geleitet und zu einem Wickel oder Rolle 20 aufgewickelt.
-'17 -
In Abwandlung dieses Herstellungsverfahrens kann auch von
einem anderen Trägerwerkstoffband ausgegangen werden, beispielsweise
Kupferwerkstoffband, Aluminiumwerkstoffband oder
plattierten Werkstoffbändern. Das Aufrauhen des Trägerwerkstoffbandes
kann mechanisch erfolgen durch Strahlen (Stahlkies oder Korund), Bürsten oder Schleifen mit Schleifbändern.
In jedem Fall soll aber eine Mindestrauhigkeit von 20 um Rt
erzielt werden. Unmittelbar vor dem eigentlichen Beschichten sollte dann auch ein Reinigungsvorgang mit organischen oder
alkalischen Kaltreinigern vorgesehen werden.
Die in den Figuren 2 und 3 wiedergegebenen Schnitte durch den Schichtverbundwerkstoff 17 zeigen die Trägerschicht 21
aus Stahl, die auf ihrer die Reib- bzw. Gleitschicht 22 tragenden Oberfläche 23 in dünner Schicht 24 verkupfert ist.
Auf die dünne Verkupferungsschicht 24 ist ein Rauhgrund 25
aus kugeliger Bronze als poröses Sintergerüst aufgesintert. Über diesen Rauhgrund 25 ist die eigentliche Reib- bzw.
Gleitschicht geschmolzen, die eine Matrix 26 aus Polyätherätherketon aufweist. Dabei ist diese Matrix 26 in die
Hohlräume des Sintergerüstes 25 eingeschmolzen. In die Matrix 26 sind Graphit-Kurzfasern 27 eingelagert. Figur 2
zeigt diese eingelagerten Graphit-Kurzfasern 27 im Längsschnitt
und deshalb vornehmlich als längliche Gebilde, während Figur 3 die Graphit-Kurzfasern im Querschnitt und
daher punktförmig zeigt.
- 18 -
Außer den Graphit-Kurzfasern könnten in anderen Ausführungs-
beispielen auch noch die Reib- bzw. Gleiteigenschaften ver- '
bessernde bzw. beeinflussende Zusätze in die Matrix 26 eingelagert sein, beispielsweise PTFE-Teilchen, Glasmehl
oder Teilchen aus synthetischem Glimmer u.dgl. mehr.
Anstelle der oben erwähnten Graphit-Kurzfasern können
Kohlenstoffasern verschiedener Art in die Matrix 26 eingelagert sein, beispielsweise Kohlenstoffasern, die aus
Reyon oder Bitumen hergestellt sind. Die im oben beschrie- ; benen Beispiel benutzten Graphit-Kurzfasern sind im wesentlichen
aus Polyacrylnitril hergestellt. Graphitfasern unterscheiden
sich von den übrigen Kohlenstoffasern dadurch, daß sie einem in der einschlägigen Literatur beschriebenen zusätzlichen
Graphitierungsvorgang unter Einfluß von erhöhter Temperatur und mechanischer Belastung unterworfen worden
sind und deshalb einen gegenüber den übrigen Kohlenstofffasern erhöhten Elastizitätsmodul aufweisen. Je nach
Führung des Graphitierungsvorganges können solche Graphitfasern auf speziell hohen Elastizitätsmodul oder auf speziell
hohe Dehnbarkeit bzw. Zugfestigkeit eingestellt werden. Für die in die Matrix 26 einzulagernden Graphitfasern 27
kann dann je nach dem vorgesehenen Anwendungsfall des
Schichtvebbundwerkstoffs zwischen diesen speziell eingestellten Graphitfasern gewählt werden.
Dipl.-Phys. Heinrich Seids -Patentanwalt · Bierstadter Höhe 15 . Postfach 5105 - 6200 Wiesbaden 1 · S? (0 6121>
562022
- 19 -
Mit Stoßdämpferbuchsen, die aus dem oben beschriebenen Schichtverbundwerkstoff geformt worden sind, wurden Versuche
unternommen, die erheblich günstigere Belastungswerte und
wesentlich niedrigere Ausfallquoten als entsprechende Versuche vergleichbaren Stoßdämpferbuchsen aus bekanntem
Schichtverbundwerkstoff ergaben.
Stoßdämpferbuchsen aus oben beschriebenem Schichtverbundwerkstoff und Stoßdämpferbuchsen aus vergleichbarem bekanntem
Schichtverbundwerkstoff wurden bei Versuchen auf einer Hydropuls-Anlage unter folgenden Bedingungen geprüft:
h, = + 40 mm bei 1 Hz
h2 = _+ 8 mm bei 12 Hz
Hub h, wurde hierbei Hub h? überlagert Funktion: Dreieck
h2 = _+ 8 mm bei 12 Hz
Hub h, wurde hierbei Hub h? überlagert Funktion: Dreieck
Geschwindigkeit: h, = 0,16 m/s
h2 = 0,40 m/s
Versuchsdauer: 2 78 Stunden Lastwechsel: h, = 1 Million Hübe
h« = 12 Millionen Hübe Gesamtgleitweg: 320.000 m Seitenbelastung: Während 1 min 690 N
Während 15 s 3.700 N
Die Versuche ergaben mit Stoßdämpferbuchsen aus dem oben
- 20* -
beschriebenen Schichtverbundwerkstoff eine Ausfallquote j unterhalb von 2%. Dagegen zeigten Stoßdämpferbuchsen aus '
Schichtverbundwerkstoff mit in die Matrix eingelagerten
Endlosfasern in 75% aller Fälle Schwingungsrisse.
PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS
6200 Wiesbaden χ · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 · Telefon (o 61 21) 56 20
Postscheck Frankfurt/Main 1810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 306 57X · Nass. Sparkasse 120 040
Wiesbaden, den 07. Juni 1982 G 544 VNR: 107565 S/ha
Glyco-Metall-Werke
Daelen & Loos GmbH
Stielstraße 11 6200 Wiesbaden
Schichtverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Bezugszeichenliste
11 Trägerschichtband
12 Führungsrollen
13 Pulvertrichter
14 Beheizter Rakelbalken
15 vorbereitetes Schichtverbundwerkstoff-Band
16 Durchlaufofen (Sinterofen)
17 Schichtverbundwerkstoff (fertig)
18 Heißluft-Strahlen
19 Führungsrollen
20 Wickel, Rolle
21 metallische Trägerschicht
22 Reib- bzw. Gleitschicht
23 Oberfläche von 21
24 Verkupferungs-Schicht
25 Sintergerüst (Rauhgrund)
26 Matrix
27 Kohlenstoff-Kurzfasern
Claims (18)
1) Schichtverbundwerkstoff mit metallischer Trägerschicht und Gleit- bzw. Reibschicht, die Kohlenstoff-Kurzfasern
als Verstärkungsfasern in einer aus Kunststoff gebildeten Matrix, ggf. zusammen mit die Reib- bzw. Gleiteigenschaften verbessernden Zusätzen, enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kohlenstoff-Kurzfasern (27) die alleinige Faserstoff verstärkung der Reib- bzw. Gleitschicht sind, die
Matrix (26) aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Gemisch von zwei oder mehreren thermoplastischen
Kunststoffen aus der Gruppe der Polyaryläther, Polyarylketone, Polyarylsulfide, Polyarylsulfone und
Polyaryloxide gebildet und auf die aufgerauhte Ober-
Dlpl.-Phys. Heinrich Seids . Patentanwalt -"BierstVdtor Höhe ls'-'PostfachsiOS 6200 Wiesbaden 1 · ®* (0 6121) 5620 22 j
fläche (23) der metallischen Trägerschicht (21) gebunden ;
ist und i
die evtl. vorhandenen Zusätze zur Verbesserung der Reib- :
bzw. Gleiteigenschaften Feststoffteilchen mit einer Korn- ;
fraktion < 40 um sind.
2) Schichtverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenstoff-Kurzfasern (27) Graphit- : fasern sind.
3) Schichtverbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anteil der Kohlenstoff-Kurzfasern (27) in der Reib- bzw. Gleitschicht (22) 20 bis
45 Gew.-% beträgt.
4) Schichtverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kohlenstoff-Kurzfasern
(27) _ 1 mm ist, vorzugsweise 0,04 mm bis 0,2 mm, mit einem Durchmesser <
0,1 mm, vorzugsweise 0,005 mm bis 0,03 mm.
5) Schichtverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der die Matrix (26) bildende thermoplastische Kunststoff Polyätherätherketon ist.
6) Schichtverbundwerkstoff nach^einem der Ansprüche 1 bis 5,
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Dipl.-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt ■ Biefstadter Höhe IS · Postfadi 5105 . 6200 Wiesbaden 1 ■ $? (0 6121) 56 20
dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Schichtdicke der Reib bzw. Gleitschicht (22) 0,10 mm beträgt.
7) Schichtverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze zur Ver-
besserung der Reib- bzw. Gleiteigenschaften Festschmiermittel wie PTFE, MoS2 enthalten.
8} Schichtverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze zur Verbesserung der Reib- bzw. Gleiteigenschaften Glasmehl
und/oder Glimmer, vorzugsweise synthetischen Glimmer, enthalten.
9) Schichtverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
8, gekennzeichnet durch eine Trägerschicht (21) aus Stahl, Kupferwerkstoff, beispielsweise CuSn8, Aluminiumwerkstoff,
beispielsweise AlZn5SiCuPb oder entsprechend plattiertem Werkstoff, wie Stahl/Al oder Stahl/Bronze.
10) Schichtverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Trägerschicht (21) aus Stahl
mit einem aus kugeliger Bronze bestehenden porösen Sintergerüst (25) als Rauhgrund, auf dem die Reib- bzw. Gleitschicht
(22) aufgebracht ist.
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• — 4 — *
11) Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes
ι nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein Gemisch ;
aus die Matrix bildenden Kunststoffteilchen mit Kurz- ;
fasern und ggf. Teilchen aus die Reib- bzw. Gleiteigenschäften verbessernden Zusätzen auf eine vorher aufgerauhte
und gereinigte Oberfläche der metallischen Trägerschicht aufgebracht und unter Ausbildung der
Kunststoffmatrix zur Reib- bzw. Gleitschicht zusammengeschmolzen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
fortlaufend auf die mit Mindestrauhtiefe von 20 um Rt
aufgerauhte Oberfläche eines die Trägerschicht bildenden Metallbandes ein Gemisch von Teilchen der Teilchengröße
< 100 um aus thermoplastischem Kunststoff oder einem Gemisch von zwei oder mehr thermoplastischen
Kunststoffen aus der Gruppe der Polyaryläther, PoIyarylketone,
Polyarylsulfide, Polyarylsulfone und PoIyaryloxide
zusammen mit Kohlenstoff-Kurzfasern in einer
Länge < 1 mi und ggf. die Reib- und Gleiteigenschaften
verbessernden Zusätzen aufgestreut und mittels Streubalken oder Rakel zu einer gleichmäßigen Schicht mit
entsprechend der gewünschten Enddicke der zu bildenden Reib- bzw. Gleitschicht vorher bestimmter Dicke ausgebreitet
wird und daß anschließend diese Schicht auf die aufgerauhte Oberfläche des Metallbandes geschmolzen
wird.
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— 5 —
12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,.daß
das Aufschmelzen der Reib- bzw. Gleitschicht unmittelbar nach dem Aufstreuen mittels des Streubalkens oder
Rakelbalkens erfolgt, der dazu auf einer Temperatur von 50 bis 70 K oberhalb der Schmelztemperatur des die
Matrix bildenden thermoplastischen Kunststoffs gehalten wird.
13) Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend an das Aufschmelzen der Reib- bzw. Gleitschicht in einem Durchlaufofen durch Beheizen des
gebildeten Schichtverbundwerkstoff-Bandes von der Metallband-Seite
her und durch Halten auf bzw. 50 bis 70 K oberhalb der Schmelztemperatur des die Matrix bildenden
thermoplastischen Kunststoffs in der Reib- bzw. Gleitschicht enthaltene Luft bis zur Porenfreiheit dieser
Schicht ausgetrieben wird.
14) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das gebildete Schichtverbundwerkstoff-Band im Durchlaufofen durch üntenheizung oder durch induktive Heizung
beheizt wird.
15) Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadu^h gekennzeichnet,
daß das gebildete Schichtverbundwerkstoff-Band nach dem Verlassen des Durchlaufofens unter Einwirkung von
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Heißluft auf die Reib- bzw. Gleitschicht langsam abgekühlt wird.
16) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufrauhen der zu beschichtenden
5 Oberfläche des Metallbandes durch Schleifen, Bürsten oder Strahlen, beispielsweise Strahlen mit Stahlkies
oder Korund, vorgenommen wird.
17) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch aufgerauhte Oberfläche des Metallbandes
vor dem Beschichten mittels alkalischer oder organischer Kaltreiniger, beispielsweise Perchloräthylen oder
Trichloräthylen, gereinigt und entfettet wird.
18) Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufrauhen der zu beschichtenden oberfläche des Metallbandes durch Aufsintern eines Rauhgrundes,
beispielsweise eines aus kugeliger Bronze gebildeten porösen Sintergerüstes, vorgenommen wird.
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
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Owner name: GLYCO AG, 6200 WIESBADEN, DE |
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| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GLYCO-METALL-WERKE GLYCO B.V. & CO KG, 6200 WIESBA |
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Owner name: FEDERAL-MOGUL WIESBADEN GMBH, 65201 WIESBADEN, DE |
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| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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