DE-102024129641-A1 - Selbstschmierendes Gleitmaterial sowie Gleitlager daraus

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitmaterial 2, umfassend eine Matrix, umfassend mindestens 30 Gew.-% Polyimid (4) und 4 Gew.-% bis 40 Gew.-% Lithopone.

Inventors

• Tobias Larem
• Norbert Fleischhacker
• Oliver Muench

Assignees

• FEDERAL-MOGUL WIESBADEN GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241014

Claims (15)

1. Gleitmaterial (2), umfassend eine Matrix, umfassend mindestens 30 Gew.-% Polyimid (4) und 4 Gew.-% bis 40 Gew.-% Lithopone (6), bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% Lithopone (6), und weiter bevorzugt 15 Gew.-% bis 22 Gew.-% Lithopone (6).
2. Gleitmaterial (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Lithopone BaSO 4 ZnS (6), einen ZnS Gehalt zwischen 10 und 70 Gew.-%, bevorzugt zwischen 20 und 60 Gew.-% und weiter bevorzugt zwischen 25 und 35 Gew.-% ZnS, Rest BaSO 4 , aufweist, wobei das Lithopone (6) ebenfalls zwischen 0,02 bis 2 Gew.-% ZnO enthalten kann.
3. Gleitmaterial (2) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass es weiter MoS 2 (8) in der Matrix aus Polyimid (4) umfasst, bevorzugt in einer Menge zwischen 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% MoS 2 (8), bevorzugt 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% MoS 2 (8), und weiter bevorzugt 35 Gew.-% bis 45 Gew.-% MoS 2 (8).
4. Gleitmaterial (2) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass in dem Gleitmaterial (2) in der Matrix aus Polyimid (4) ein Verhältnis zwischen MoS 2 (8) und Lithopone (6) zwischen 2,5/1 bis 1,5/1, bevorzugt zwischen 2,3 bis 1,7 zu 1 und weiter bevorzugt zwischen 2,1 und 1,9 zu 1 vorliegt.
5. Gleitmaterial (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass es PFAS-frei ist.
6. Gleitmaterial (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei das Lithopone (6) das in der Matrix Polyimid (4) eingebettet ist, eine Partikelgröße zwischen 0,3 bis 10µm, bevorzugt zwischen 0,5 und 6µm, und weiter bevorzugt zwischen 1 und 3µm aufweist.
7. Gleitmaterial (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6 , wobei das MoS 2 das in der Matrix Polyimid (4) eingebettet ist, eine Partikelgröße zwischen 0,5 bis 30µm, bevorzugt zwischen 1 und 20µm, und weiter bevorzugt zwischen 2 und 12µm aufweist.
8. Gleitschicht, umfassend ein Gleitmaterial (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 .
9. Gleitlager (10, 12, 14), umfassend ein Gleitmaterial (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder eine Gleitschicht gemäß Anspruch 8 .
10. Gleitlager (12, 14) gemäß Anspruch 9 , wobei die Gleitschicht gemäß Anspruch 8 eine Dicke zwischen 15 und 500µm, bevorzugt zwischen 20 und 350µm, und weiter bevorzugt zwischen 30 und 180µm aufweist.
11. Gleitlager (12, 14) gemäß Anspruch 10 , wobei bei dem Gleitlager (12, 14) die Gleitschicht auf ein herkömmliches Lagermaterial (16), bevorzugt eine Lagerbronze (16), weiter bevorzugt eine poröse Lagerbronze (16) aufgetragen ist.
12. Gleitlager (12, 14) gemäß Anspruch 11 , wobei die poröse Lagerbronze (16) eine gesinterte Lagerbronze ist.
13. Gleitlager (12, 14) gemäß Anspruch 11 oder 12 , wobei das Lagermaterial (16) eine poröse Lagerbronze ist und eine Porengröße aufweist, die mindestens doppelt so groß ist wie eine Dicke der Gleitschicht.
14. Gleitlager (12, 14) gemäß Anspruch 11 , 12 oder 13 , wobei das herkömmliche Lagermaterial (16) auf eine Tragstruktur (18) aus Eisen, bevorzugt Stahl, aufgetragen ist.
15. Gleitlager (12, 14) gemäß Anspruch 14 , wobei die Tragstruktur (18) eine Dicke zwischen 0,5 bis 2mm aufweist, die poröse Lagerbronze eine Dicke zwischen 300 und 400µm aufweist, und die Gleitschicht eine Dicke zwischen 30 und 150µm aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitmaterial, bei dem Lithopone in einer Matrix aus Polyimid eingebettet sind. Durch einen Zusatz von Lithopone zu einer Matrix aus Polyimid wird eine verbesserte Trockenlauffähigkeit erreicht. Dieses Gleitmaterial ermöglicht es, Gleitlager mit verbesserten Eigenschaften und insbesondere ohne perfluorierte und polyfluorierte Alkylverbindungen, sogenannte PFAS, herzustellen, die auch unter der englischen Bezeichnung „perfluoroalkyl or polyfluoroalkyl substances“ bekannt sind. Der Hauptvorteil besteht dabei in der Vermeidung der PFAS, die sehr stabile Verbindungen oder zumindest sehr stabile Abbauprodukte umfassen, die zudem zumindest teilweise im Verdacht stehen, krebserregend oder umweltschädlich zu sein. Es sind bereits verschiedene Gleitmaterialien wie Polytetrafluorethen (PTFE) bekannt. Im Bereich von geschmierten Gleitlagern sind die bekannten Lagerbronzen sowie verschiedene selbstschmierende Sinterlager bekannt. Je nach Größe und zu erwartender Belastung und einer Möglichkeit, das Lager zu schmieren, kann ein Fachmann auf verschiedene Gleitlagertypen zurückgreifen. Es ist wünschenswert, ein Gleitlagermaterial zur Verfügung zu haben, das möglichst gute Nass- und Trockenlaufwerte aufweist. Es ist weiterhin wünschenswert, bei der Herstellung, während der Betriebszeit und auch bei einer Entsorgung oder Wiederverwertung eines Gleitlagers möglichst wenig Schadstoffe einzusetzen oder freizusetzen. Es ist weiterhin wünschenswert, ein Gleitlagermaterial zur Verfügung zu haben, das einen geringen Reibungskoeffizienten, eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturbelastungen und eine gute Formbarkeit auf sich vereinigt. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gleitmaterial bereitgestellt, bei dem in einer Matrix (im Wesentlichen) aus Polyimid und 4 Gew.-% bis 40 Gew.-% Lithopone eingebettet sind, wobei der Anteil des Polyimids im Gleitmaterial mindestens 30 Gew.-% ausmacht. In einer bevorzugten Ausführungsform des Gleitmaterials enthält dieses zwischen 10 Gew.-% und 30 Gew.-% Lithopone. In einer zusätzlichen Ausführungsform des Gleitmaterials beträgt der Anteil der Lithopone zwischen 15 Gew.-% und 122 Gew.-%. In dieser grundlegenden Ausführungsform des Gleitmaterials umfasst es mindestens 30 Gew.-% Polyimid sowie Lithopone als Festschmierstoff, der die Gleitreibung im Vergleich zu einem reinen Polyimid deutlich verringern kann. Der Begriff „Matrix“ wird hier als ein Basismaterial verstanden, in dem andere Bestandteile, wie hier das Lithopone, eingebettet sind. Lithopone ist als Weißpigment mit Anteilen aus Bariumsulfat bzw. Baryt (BaSO4) und Zinksulfit bzw. Sphalerit oder Zinkblende (ZnS) bekannt und wird auch als „Pigment White 5“ gehandelt. Die Lithopone wird hier jedoch nicht wegen seiner Färbeeigenschaften, sondern wegen seiner Eigenschaften als Trockenschmiermittel eingesetzt. Die Bezeichnung Polyimid bezeichnet hier einen Polyimid-Werkstoff, wie er mit einer vernünftigen Reinheit unter einer Beachtung wirtschaftlicher Randbedingungen hergestellt werden kann, wobei kleinere Anteile an unbeabsichtigten Komponenten toleriert werden können. Die Grundauslegung des Materials ist auf die Verwendung von Lithopone als Schmiermittel in einer Gleitschicht gerichtet. Das Basismaterial der Matrix ist hier Polyimid, wobei das Basismaterial überwiegend Polyimid umfasst, bevorzugt jedoch aus Poyimid sowie unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Der Begriff „unvermeidbare Verunreinigungen“ ist hier auch im wirtschaftlichen Sinne zu verstehen. Weitere Komponenten können in die Matrix eingebettet sein. Das Gleitmaterial kann Lithopone mit einem ZnS-Gehalt zwischen 10 und 70 Gew.-% aufweisen, wobei das BaSO4 sowie unvermeidbare Komponenten den Rest bilden. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Gehalt ZnS zwischen 20 und 60 Gew.-% beträgt, mit BaSO4 sowie unvermeidbare Komponenten als Rest. Es wird beispielsweise ein Gehalt von 0,02 bis 2 Gew.-% ZnO (Zinkoxid) als aus wirtschaftlichen Gründen unvermeidbar angesehen. Je nach dem Gehalt an Zinksulfid werden verschiedene Arten von Lithopone unterschieden, wobei mit steigendem Zinksulfid-Gehalt (ca. 10 % bei Gelbsiegel bis ca. 60 % bei Silbersiegel) dabei auch dessen Helligkeit zunimmt. Lithopone mit einem Zinksulfid-Gehalt von etwa 30 % wird beispielsweise als „Rotsiegel“ und Lithopone mit einem Zinksulfid-Gehalt von etwa 40 % bei Grünsiegel bezeichnet. Bei einer weiteren Ausführungsform des Gleitmaterials weist die Matrix weiter eingebettetes Molybdändisulfid (MoS2) auf, wobei das MoS2 in einer Menge zwischen 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% MoS2 in dem Gleitmaterial vorhanden ist, wobei sich der Rest durch Lithopone und Polyimid und eventuellen weiteren Zusatzstoffen zu 100 Gew-% addiert. Es ist ebenfalls vorgesehen, einen Gewichtsanteil zwischen 30 Gew.-% und 50 Gew.-% MoS2 in dem Gleitmaterial einzusetzen, wobei sich auch hier die Summe der Bestandteile zu 100 Gew.-% addieren. In einer weiteren beispielhaften Ausführungs