DE3635276A1

DE3635276A1 - Gleitfaehige harzmasse

Info

Publication number: DE3635276A1
Application number: DE19863635276
Authority: DE
Inventors: Mituharu Morozumi; Masaki Egami
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1987-04-23
Also published as: US4787991A; JPS6291560A; JPH0337586B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzmasse mit Schmiereigenschaften.

Viele der verschiedenen synthetischen Harze, z. B. thermoplastische Harze, wie Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, ABS-Harz und EVA-Harz, sowie Kunststoffe für Konstruktionszwecke mit guter Wärmefestigkeit und ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, wie Polyphenylsulfid (PPS) und modifiziertes Polyphenylenoxid (PPO), haben trotz eines guten Reibungsverhaltens schlechte Selbstschmier-Eigenschaften. Ihre Schmiereigenschaft ist zwar besser als die von Kautschuk oder Gummi, jedoch immer noch wesentlich schlechter als die Tetrafluorethylenharz. Diese Harze können daher nicht als gleitfähige Materialien eingesetzt werden. Um die Schmiereigenschaften dieser synthetischen Harze zu verbessern, hat man verschiedene Methoden angewendet. Beispielsweise wurde ein feines, pulverförmiges, festes Schmiermittel, wie ein Tetrafluorethylenharz, Graphit, Molybdändisulfid oder Bornitrid, ein synthetisches Öl, wie ein Siliconöl oder ein bei Normaltemperatur flüssiges, fluoriertes Öl, ein natürliches Öl, wie ein Mineralöl, oder ein schmierendes Beschichtungsmaterial, umfassend das oben erwähnte Schmiermittel und ein Bindemittel, einem Harz einverleibt oder auf die Oberfläche des Harzes aufgebracht. Bei dem Verfahren der Einverleibung des festen Schmiermittels oder des flüssigen Öls in das Harz treten jedoch Probleme auf. Beispielsweise ist eine einförmige Dispersion der Additive schwierig zu erreichen, und es besteht die Gefahr, daß sich die Eigenschaften des als Substrat dienenden, synthetischen Harzes verschlechtern. Bisher konnte daher keine ausreichende Schmiereigenschaft vermittelt werden. Andererseits ist auch das Verfahren des Aufbringens eines derartigen Schmiermittels auf die Oberfläche des Harzes zur Ausbildung eines Beschichtungsfilms mit Schmiereigenschaften mit Nachteilen behaftet. Beispielsweise hat der aufgebrachte Beschichtungsfilm eine schlechte Abriebfestigkeit und wird leicht abgelöst.

Bei den herkömmlichen, synthetischen Harzen mit verschiedenen ausgezeichneten Eigenschaften besteht somit das Problem, daß sie als Gleitmaterial, bei dem eine niedrige Reibung und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit gefordert wird, nicht geeignet sind.

Die Lösung der obigen Aufgabe gelingt mit der vorliegenden Erfindung. Es wird eine Harzmasse mit Schmiereigenschaften geschaffen, welche 100 Gew.Teile eines synthetischen Harzes, 0,5 bis 20,00 Gew.Teile eines Organopolysiloxans und 0,5 bis 20 Gew.Teile eines fluorhaltigen Elastomeren oder 0,05 bis 7,0 Gew.Teile eines Alkoxysilans umfaßt, wobei mindestens eine der Komponenten Organopolysiloxan, fluorhaltiges Elastomeres und Alkoxysilan eine funktionelle Gruppe aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen im einzelnen erläutert.

Das bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommende, synthetische Harz ist nicht beschränkt. Es kann sich um ein wärmehärtendes oder um ein thermoplastisches Harz handeln. Beispielsweise seien erwähnt: ein Phenolharz, ein Harnstoffharz, ein Melaminharz, ein Melamin-Phenol- Co-Kondensationsharz, ein Xylol-modifiziertes Phenol- Harz, ein Harnstoff-Guanamin-Co-Kondensationsharz, ein Aminoharz, ein Aceto-Guanamin-Harz, ein Melamin-Guanamin- Harz, ein Polyesterharz, ein Diallylphthalatharz, ein Xylolharz, ein Epoxyharz, ein Epoxyacrylatharz, ein Siliconharz, ein Urethanharz, Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, ein Tetrafluorethylen- Hexafluorpropylen-Copolymerisat, ein Tetrafluorethylen- Perfluoralkylvinylether-Copolymerisat, ein Vinylidenfluoridharz, ein Ethylen-Tetrafluorethylen- Copolymerisat, ein Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymerisat, ein Vinylchloridharz, ein Vinylidenchloridharz, ein Polyethylen (niedriger Dichte, hoher Dichte oder mit ultrahohem Molekulargewicht), ein chloriertes Polyolefin, ein Polypropylen, ein modifiziertes Polyolefin, ein durch Feuchtigkeit vernetzbares Polyolefin, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, ein Ethylen- Ethylacrylat-Copolymerisat, ein Polystyrol, ein ABS- Harz, ein Polyamidmethacrylat-Harz, ein Polyacetal, ein Polycarbonat, ein Celluloseharz, ein Polyvinylalkohol, ein Polyurethanelastomeres, ein Polyimid, ein Polyamidimid, ein Ionomerharz, ein Polyphenylenoxid, ein Methylpentenpolymerisat, ein Polyarylsulfon, ein Polyarylether, ein Polyphenylensulfid, ein Polysulfon, ein aromatischer Polyester, ein Polytetramethylenterephthalat, ein Polybutylenterephthalat, ein thermoplastisches Polyesterelastomeres sowie eine Mischung verschiedener Polymersubstanzen.

Im folgenden soll die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Organopolysiloxan-Komponente erläutert werden.

Es kann sich dabei um ein Homopolymeres oder ein Copolymerisat eines Organosiloxans handeln, wie Dimethylsiloxan, Methylphenylsiloxan oder Methyltrifluorpropylsiloxan. Dieses Organopolysiloxan enthält vorzugsweise in seinem Molekül eine funktionelle Gruppe, wie eine Aminogruppe, eine Glycidylgruppe, eine Carboxylgruppe oder eine alkoholische Hydroxylgruppe. Spezielle Beispiele werden nachfolgend angegeben.

Dabei bedeutet R eine Alkylgruppe, x steht für eine ganze Zahl von mindestens 1, m = 50 bis 10 000 und n = 20 bis 50.

Das bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte fluorhaltige Element ist ein Elastomeres, welches mindestens einen Typ von Polymereinheiten eines fluorhaltigen Olefins enthält. Bevorzugt wird ein elastomeres Polymeres, welches mindestens zwei Typen von Polymereinheiten umfaßt. Als solches fluorhaltiges Elastomeres sein erwähnt: ein Zwei-Komponenten-Copolymerisat, wie ein Tetrafluorethylen- Propylen-Copolymerisat, und ein Drei-Komponenten- Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymerisat, umfassend Einheiten mit einem Gehalt an Glycidylether-Gruppen als Reaktionsstellen. ferner seien erwähnt ein Tetrafluorethylen- Perfluoralkylperfluorvinylether-Copolymerisat, ein Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymerisat, ein Vinylidenfluorid-Pentafluorpropylen-Copolymerisat, ein Vinylidenfluorid-Trifluorchlorethylen-Copolymerisat, ein Tetrafluorethylen-Ethylen-Isobutylen-Copolymerisat, ein Ethylen-Hexafluorpropylen-Copolymerisat, ein Tetrafluorethylen- Buten-1-Copolymerisat und ein Tetrafluorethylen- Ethylvinylether-Copolymerisat. In derartigen fluorhaltigen Elastomeren können die jeweiligen Komponenten innerhalb weiter Bereiche ausgewählt werden, solange nur ein elastomeres Copolymerisat erhältlich ist. Beispielsweise seien erwähnt: ein Copolymerisat, umfassend 40 bis 70 Mol-% Tetrafluorethylen und 30 bis 60 Mol-% Propylen; ein Copolymerisat, umfassend 50 bis 90 Mol-% Vinylidenfluorid, 10 bis 50 Mol-% Hexafluorpropylen und 0 bis 30 Mol-% Tetrafluorethylen; ein Copolymerisat, umfassend 30 bis 90 Mol-% Tetrafluorethylen und 10 bis 70 Mol-% Perfluoralkylperfluorvinylether; und ein Copolymerisat, umfassend 50 bis 90 Mol-% Vinylidenfluorid und 10 bis 50 Mol-% Pentafluorpropylen. Derartige fluorhaltige Elsatomere können selbstverständlich zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten von Struktureinheiten und Reaktionsstellen weitere geeignete Struktureinheiten erhalten. So kann z. B. das Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymerisat Struktureinheiten von z. B. Vinylidenfluorid, Ethylen, Isobutylen, Acrylsäure oder deren Alkylester, Hexafluorpropylen, Trifluorchlorethylen, Chlorethylvinylether oder einen Perfluoralkylvinylether enthalten. Die in dem Tetrafluorethylen- Propylen-Copolymerisat enthaltenen Reaktionsstellen sind aufgebaut aus Einheiten, welche Glycidylgruppen enthalten. Unter diesen ist Glycidylvinylether besonders bevorzugt. Als weitere Beispiele seien erwähnt: Glycidylacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure und 2-Chlorethylvinylether.

Die fluorhaltigen Elastomere und die Organopolysiloxane, welche jeweils Reaktionsstellen enthalten, können nach verschiedenen Methoden hergestellt werden. Gewöhnlich werden sie leicht erhalten durch Copolymerisation der oben erwähnten jeweiligen Hauptkomponenten- Struktureinheiten mit geeigneten Reaktionsstellen- Struktureinheiten. Man kann beispielsweise ein fluorhaltiges Elastomeres erhalten, das aus einem Reaktionsstellen- haltigen Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymerisat aufgebaut ist, indem man ein Gemisch der Hauptkomponenten- Monomeren, wie Tetrafluorethylen und Propylen, mit einem Monomeren copolymerisiert, das eine Glycidylgruppe enthält. In ähnlicher Weise kann man ein Reaktionsstellen- haltiges Organopolysiloxan erhalten, indem man eine Hauptkomponente, wie Dimethylsiloxan, mit einem Monomeren copolymerisiert, das eine Aminogruppe, eine Glycidylgruppe, eine Carboxylgruppe oder eine alkoholische Hydroxylgruppe als Reaktionsstelle aufweist. Der Durchschnittswert des Polymerisationsgrades der fluorhaltigen Elastomeren und der Organopolysiloxane kann innerhalb weiter Bereiche variiert werden. Gewöhnlich beträgt jedoch bei den fluorhaltigen Elastomeren das Zahlenmittel des Polymerisationsgrades 50 bis 10 000 und bei den Organopolysiloxanen das Zahlenmittel des Polymerisationsgrades 50 bis 50 000.

Erfindungsgemäß kann der Mengenanteil der Reaktionsstellen in dem fluorhaltigen Elastomeren und dem Organopolysiloxan innerhalb weiter Bereiche variiert werden. Gewöhnlich werden jedoch die Reaktionsstellen-Struktureinheiten in solchen Mengen vorgesehen, daß sie in einem Bereich von 0,01 bis 20,0 Mol-%, vorzugsweise 0,1 bis 5,0 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der die jeweiligen Moleküle aufbauenden Struktureinheiten, liegen. Die Reaktionsstellen, die in dem fluorhaltigen Elastomeren und in dem Organopolysiloxan enthalten sind, eignen sich dazu, durch chemische Reaktionen dreidimensionale, vernetzte Strukturen auszubilden. Falls der Mengenanteil der Reaktionsstellen zu gering ist, können die dabei erforderlichen chemischen Reaktionen kaum ablaufen. Falls andererseits die Mengenverhältnisse zu groß sind, wird die gebildete, vernetzte Struktur zu dicht, und es kommt leicht zu einer Separierung. In beiden Fällen wird es schwierig, ausgezeichnete Eigenschaften zu verwirklichen. Folglich sollten die Mengenverhältnisse der Reaktionsstellen unter Berücksichtigung des durchschnittlichen Polymerisationsgrades des fluorhaltigen Elastomeren und des Organopolysiloxans, der Typen der Moleküle und ihrer Reaktionsstellen, des molaren Mischungsverhältnisses und weiterer Faktoren in zweckentsprechender Weise ausgewählt werden.

Das Alkoxysilan wird bei der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls aus im Handel erhältlichen Kupplungsmitteln ausgewählt. Ein Trimethoxysilan mit Glycidoxygruppen hat sich jedoch als besonders wirksam erwiesen, während andere Alkoxysilane hinsichtlich der Wirksamkeit schlechter sind. Als Trimethoxysilan, welches Glycidoxygruppen enthält, sei γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan als eines der besonders geeigneten Silane erwähnt.

Erfindungsgemäß wird das Organopolysiloxan in einer Menge von 0,5 bis 20,0 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.- Teile des synthettischen Harzes, einverbleibt. Falls das Organopolysiloxan in einer geringeren menge als der genannte Bereich eingesetzt wird, kann hinsichtlich der Verbesserung der Gleiteigenschaften kein ausreichender Effekt erwartet werden. Falls die eingesetzte Menge den oberen Grenzwert übersteigt, kommt es zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des synthetischen Harzes. Der bevorzugte Bereich liegt bei 5 bis 15 Gew.Teilen. Der Grund dafür, daß entweder das fluorhaltige Elastomere in einer Menge von 0,5 bis 20,0 Gew. Teilen oder das Alkoxysilan in einer menge von 0,05 bis 7,0 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile des synthetischen Harzes, einverbleibt wird, ist darin zu sehen, daß bei einer Menge unterhalb der unteren Grenzwerte der jeweiligen Bereiche keine ausreichende Reaktion mit dem Organopolysiloxan erzielt werden kann und das Organopolysiloxan während der Gleitoperation leicht ausblutet und der Reibungszustand zur Instabilität neigt. Falls andererseits die menge den oberen Grenzwert der jeweiligen Bereiche übersteigt, kommt es zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des synthetischen Harzes. Gewöhnlich ist es bevorzugt, daß das fluorhaltige Elastomere innerhalb eines Bereichs von 5 bis 15 Gew.Teilen und das Alkoxysilan innerhalb eines Bereiches von 1 bis 5 Gew.Teilen vorliegt. Beim Vermischen der Komponenten können die drei Komponenten Organopolysiloxan, fluorhaltiges Elastomeres und Alkoxysilan simultan dem synthetischen Harz zugemischt werden. Man erreicht jedoch einen ausgezeichneten Effekt hinsichtlich der Verbesserung der Eigenschaften auch dann, wenn man lediglich das Organopolysiloxan und entweder das fluorhaltige Elastomere oder das Alkoxysilan verwendet.

Das Vermischen der oben erwähnten Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann mittels herkömmlicher Methoden erfolgen. Beispielsweise können das synthetische Harz und die oben beschriebenen verschiedenen Komponenten gesondert eingesetzt oder können gegebenenfalls in einem Lösungsmittel, wie Fluorchlorkohlenwasserstoff, aufgelöst und anschließend mittels einer Mischmaschine, wie einem Henschelmischer, einer Kugelmühle oder einem Taumelmischer, vermischt werden. Anschließend wird das Lösungsmittel gegebenenfalls entfernt und die Mischung in eine Spritzgußmaschine eingespeist oder einem Schmelzextruder mit guter Schmelzmischwirksamkeit zugeführt werden oder kann zuvor unter Verwendung von Heißwalzen, einem Kenter, einem Banburry-Mischer oder einem Schmelzextruder in der Schmelze vermischt werden. Es besteht ferner keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Formverfahren einer derartigen Masse. Unter praktischen Gesichtspunkten kommen insbesondere ein Druckformverfahren (Pressen), ein Extrusionsformverfahren und ein Spritzgußformverfahren in Betracht. Andererseits kann man ein Pulver der Schmelzmischung, die z. B. mittels einer Jetmühle oder eines Gefrierpulverisators pulverisiert wurde, einsetzen, und zwar das Pulver so, wie es anfällt, oder nachdem man es in gewünschte Teilchengrößenfraktionen klassiert hat. Ein derartiges Pulver wird bei der Fließbettbeschichtung oder bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Harzmasse mit Schmiereigenschaften kann zusätzlich zu den oben erwähnten Schmiermitteln, d. h. dem fluorhaltigen Elastomeren und dem Organopolysiloxan, andere Additive enthalten, welche herkömmlicherweise synthetischen Harzen zugemischt werden. Derartige zusätzliche Bestandteile können in Mengen vorliegen, welche die Eigenschaften der gleitfähig ausgerüsteten Harzmasse nicht beeinträchtigen. Als derartige Additive seien erwähnt ein Ausformmittel, ein Flammschutzmittel, ein Mittel zur Verbesserung der Wetterfestigkeit. Diese Additive können gleichzeitig mit den erfindungsgemäßen Schmiermitteln einverleibt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Additive und die Schmiermittel vorzuvermischen oder vor der Einverleibung zu einem Propfocopolymerisat-Elastomeren zu verarbeiten. Ferner können die oben erwähnten Additive mit herkömmlichen festen oder flüssigen Schmiermitteln kombiniert werden. Als derartige Schmiermittel seien erwähnt: ein Tetrafluorethylenharzpulver, Graphit, fluorierter Graphit, Talkum, Bornitrid, Fluoröl, Siliconöl oder andere industrielle Schmiermittel. Diese können je nach dem speziellen Anwendungszweck in geeigneter Weise verwendet werden.

Ferner kann als verstärkendes Material ein herkömmliches Fasermaterial, wie Glasfasern, Kohlenstoffasern, Aluminafasern, Asbest oder Steinwolle, oder ein anorganisches Füllstoffmaterial, wie Glaspulver, Talkum, Ton oder Calciumcarbonat, verwendet werden. Ferner kann man, sofern die Schmiereigenschaften der gleitfähig ausgerüsteten Harzmasse der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden, eine Modifizierung durchführen, und zwar entweder an einem Zwischenprodukt oder an dem Endprodukt, um durch chemische oder physikalische Behandlung eine Verbesserung von Eigenschaften zu erzielen.

Es wird angenommen, daß bei der gleitfähig ausgerüsteten Harzmasse der vorliegenden Erfindung die Koexistenz von Organopolysiloxan und entweder dem fluorhaltigen Elastomeren oder dem Alkoxysilan dazu führt, daß eine Umsetzung unter Bildung einer dreidimensionalen Netzstruktur stattfindet oder daß eine Pfropfreaktion stattfindet in der Weise, daß eine vernetzte Struktur entsteht, wobei die Schmiereigenschaften des Organopolysiloxans feinverteilt ist. Dadurch wird der Reibungskoeffizient klein und dennoch bleibt das Schmiermittel in der Struktur, ohne daß eine Ausblutung aus dem Basismaterial stattfindet. Der niedrige Reibungskoeffizient kann somit auf einem konstanten Niveau gehalten werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert, ohne daß damit eine Beschränkung verbunden ist.

Die bei den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen eingesetzten Ausgangsmaterialien sind wie folgt. Die in eckigen Klammern angegebenen Symbole bezeichnen Abkürzungen.

(1) Polyethylen (Hizex 1300J der Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.) [PE];

(2) Nylon 12 (Diamide L 1640 P der Daicel Chemical Industries, Ltd.) [PA 12];

(3) Nylon 66 (Amilan CM 3001 N der Toray Industries, Inc.) [PA];

(4) Polyacetal (Juracon M 90-02 der Polyplastic K.K) [POM];

(5) Polybutylenterephthalat (Novadur 5010 der Mitsubishi Chemical Industries, Co., Ltd.) [PBT];

(6) Polyphenylensulfid (Ryton P-4 der U.S. Phillipps Petroleum Co.) [PPS];

(7) Polyetherimid (Ultem 1000 der U.S. General Electric Co.) [PEI];

(8) Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymerisat (Aflon COP C-88A der Asahi Glass Company Ltd.) [COP];

(9) Polyimidharz (Polyamide bismaleimide C 183 der Technochemie Co., Westdeutschland [PABM];

(10) Aminogruppen-haltiges Organopolysiloxan

(Viskosität bei 25°C = 3500 mm², Amin-Äquivalent = 2000); chemische Struktur:

(11) Glycidylgruppen-haltiges Organopolysiloxan (Viskosität bei 25°C = 7500 cSt., Epoxy-Äquivalent = 4000): chemische Struktur:

(12) Carboxylgruppen-haltiges Organopolysiloxan (Viskosität bei 25°C = 3000 cSt., Carboxyl-Äquivalent = 3800); chemische Struktur:

(13) alkoholische Hydroxylgruppen-haltiges Organopolysiloxan (Viskosität bei 25°C = 96 CSt., Hydroxyl- Äquivalent = 20); chemische Struktur:

(14) Fluor-haltige Elastomeres [elastomeres Copolymerisat, aufgebaut aus Tetrafluorethylen-Propylen- Glycidylvinylether in einem Molverhältnis von 54 : 43 : 2 mit einer Mooney-Viskosität von 60-ML₁₊₄ (bei 100°C)];

(15) Alkoxysilan (γ-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan, A 187 der Nihon Unika K.K);

(16) Tetrafluorethylenharz (Teflon 7J der Mitsui DuPont Fluorchemical Co., Ltd.);

(17) mittels Feuchtigkeit vernetzbares Polyethylen (moisture crosslinkable polyethylene, Linklon HF 700 N = 95 Gew. Teile und Linklon HZ 051 = 5 Gew.Teile, der Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.).

Beispiele 1 bis 14

Als synthetisches Harz wird Nylon 12 [PA 12] (2) ausgewählt. Zu 100 Gew.Teilen dieses Harzes mischt man Organopolysiloxan (11), (12) oder (13) und fluorhaltiges Elastomeres (14) oder Alkoxysilan (15) als Schmiermittel in den in Tabelle 1 angegebenen Mengenverhältnissen. Das Gemisch wird mittels eines Henschelmischers gründlich vermischt und anschließend in einen Doppelschrauben- Schmelzextruder eingespeist. Die Extrusion, die Granulierung und das Spritzformen werden unter Schmelzmischbedingungen durchgeführt (Zylinder-Temperatur = 190°C, Schneckendrehgeschwindigkeit = 100 U/min) bzw. unter Spritzgußformbedingungen (Zylinder-Temperatur = 210°C, Spritzformdruck = 900 kg/cm². Formtemperatur = 70°C).

Tabelle 1

Die durch Spritzguß erhaltenen Formprodukte umfassen zwei Typen von Probekörpern, d. h. zylindrische Probekörper mit einem Innendurchmesser von 14 mm, einem Außendurchmesser von 23 mm und einer Länge von 13 mm und hantelförmige Probekörper des Typs IV gemäß ASTM- D 638. Die zylindrischen Probekörper werden für die Friktionstests und die hantelförmigen Probekörper für die Zugfestigkeitstests verwendet. Die jeweiligen Testverfahren sind wie folgt.

Friktions- und Abrieb-Testverfahren:

z

Der Reibungskoeffizient wird mit einem Friktions-Testgerät vom Schub-Typ bestimmt, und zwar mit einer Gleitgeschwindigkeit von 10 m/min unter einer Belastung von 10 kg/cm². Der Abrasionskoeffizient wird mittels eines Abrasions-Testgeräts vom Schub-Typ bestimmt, und zwar bei einer Gleitgeschwindigkeit von 32 m/min unter einer Belastung von 3,1 kg/cm². In jedem Fall ist das Gegensubstrat aus Lagerstahl SUJ-2 (abgeschreckt und geschliffenes Finish).

Zugfestigkeits-Testverfahren:

z

Die Zugfestigkeit wird bestimmt unter einer Zugrate von 5 mm bei einem Abstand zwischen den Spannfuttern von 64 mm in einer Atmosphäre von 23±2°C.

Die Testergebnisse der Beispiele 1 bis 14 sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Vergleichsbeispiele 1 bis 11

Wie in den Beispielen 1 bis 14 werden verschiedene Mischungskomponenten in den in Tabelle 3 angegebenen Mischungsverhältnissen zu 100 Gew.-Teilen Nylon 12 [PA 12] (2) als synthetisches Harz-Basismaterial vermischt. Die Probekörper werden unter den gleichen Schmelzmischungsbedingungen und Spritzgußformbedingungen wie in den Beispielen 1 bis 14 hergestellt. Die Tests werden auf die gleiche Weise wie bei den vorstehenden Beispielen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 3

Tabelle 4

Beispiele 15 bis 29

Nylon 12 [PA 12] (2), das in den Beispielen 1 bis 14 verwendet wurde, wird ersetzt durch andere synthetische Harze, wie sie in Tabelle 5 aufgeführt sind. Zu 100 Gew.- Teilen eines derartigen Harzes werden verschiedene Schmiermittel zugemischt. Die Erweichungstemperatur variiert je nach dem verwendeten synthetischen Harz. Die Schmelzmischbedingung und die Spritzgußformbedingungen werden derart eingestellt, daß eine Zusammensetzung mit einförmiger Eigenschaft erhältlich ist. Die Granulierung und das Spritzgußformen werden dann durchgeführt, um ähnliche Probekörper zu erhalten, wie die in den Beispielen 1 bis 14 hergestellten. Die physikalischen Eigenschaften werden bestimmt. Auf eine Beschreibung der einzelnen Granulierungs- und Formbedingungen wird hier verzichtet. Die Schmelzmischbedingungen sind jedoch wie folgt: eine Zylinder-Temperatur von 180 bis 300°C und eine Schnecken-Rotationsgeschwindigkeit von 100 U/min. Die Spritzgußformbedingungen sind wie folgt: Zylinder- Temperatur = 190 bis 315°C, Spritzformdruck = 600 bis 1300 kg/cm² und Formtemperatur = 50 bis 170°C. Bei Beispiel 22 werden die Probekörper in heißes Wasser von 80°C eingetaucht, um eine Vernetzung durch Feuchtigkeit zu bewirken, und anschließend werden die physikalischen Eigenschaften bestimmt.

Tabelle 5

Tabelle 6

Vergleichsbeispiele 12 bis 21

8 Gew.-Teile Tetrafluorethylenharz (16) werden mit jeweils 100 Gew.-Teilen der in den Beispielen 15 bis 29 und den Beispielen 1 bis 14 verwendeten synthetischen Harze vermischt. Die weder fluorhaltiges Elastomeres noch Alkoxysilan enthaltende Zusammensetzung wird zur Herstellung von Testkörpern der gleichen Operation wie in den Beispielen 15 bis 29 unterworfen. Anschließend werden die physikalischen Eigenschaften bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 7 angegeben gemeinsam mit dem Typ des verwendeten synthetischen Harzes. Bei Vergleichsbeispiel 13 wurden jedoch die Probekörper in heißes Wasser von 80°C während 24 h eingetaucht, damit eine Vernetzung durch Feuchtigkeit stattfinden kann. Anschließend wurden die physikalischen Eigenschaften bestimmt.

Tabelle 7

Aus den in den Tabellen 2, 4, 6 und 7 zusammengestellten Meßwerten geht hervor, daß bei einem Vergleich der Beispiele 1 bis 29 mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 21 im Falle der Vergleichsbeispiele eine wesentliche Beeinträchtigung der Zugfestigkeit eintritt (z. B. Vergleichsbeispiele 3, 5 und 7), wenn auch der Reibungskoeffizient und der Abrasionskoeffizient relativ gering sind. Andererseits sind der Reibungskoeffizient und der Abrasionskoeffizient sehr groß (z. B. Vergleichsbeispiele 1, 2, 4, 6, 8 und 21), falls die Zugfestigkeit aufrechterhalten bleibt. In jedem Fall kann man die gewünschte Eigenschaftskombination kaum erzielen. Bei jedem der Beispiele 1 bis 29 sind sowohl der Reibungskoeffizient als auch der Abrasionskoeffizient gering, ohne daß eine Beeinträchtigung der Zugfestigkeit beobachtet wird. Diese Produkte sind somit vollständig zufriedenstellend. Ferner werden die angestrebten Eigenschaften, wie eine niedrige Reibung und eine geringe Abrasion erreicht ohne die Einverleibung harter Füllstoffe, welche herkömmlicherweise eingesetzt wurden. Daher kann eine Beschädigung des gleitenden Gegensubstrats während der Gleitoperation vermieden werden.

Bei einem Formprodukt aus der gleitfähig ausgerüsteten Harzmasse der vorliegenden Erfindung bleiben nicht nur die wesentlichen mechanischen Eigenschaften, die dem als Basismaterial eingesetzten, synthetischen Harz zu eigen sind, erhalten, es werden darüber hinaus auch ausgezeichnete Gleiteigenschaften sowie eine gute Formbarkeit erreicht. Das Material erfüllt somit in zufriedenstellender Weise die drei Eigenschaften Gleiteigenschaft, Formbarkeit und Wirtschaftlichkeit gleichzeitig, was zuvor noch nie erreicht werden konnte. Das erfindungsgemäße Material eignet sich somit für einen weiten Bereich von Anwendungsgebieten, wo Gleiteigenschaften und Nicht-Haftung erforderlich sind. Derartige Anwendungsgebiete sind beispielsweise Lager, Getriebe, Gleitplatten, Walzen, medizinische Instrumente, Gleitflächen von Skiern, Türstöcken, gleitende Beschichtungen oder nichthaftende Beschichtungen. Aufgrund dieser vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten ist die erfindungsgemäße Masse äußerst wertvoll.

Claims

1. Harzmasse mit Schmiereigenschaften, umfassend 100 Gew.Teile eines synthetischen Harzes, 0,5 bis 20,00 Gew.Teile eines Organopolysiloxans und 0,5 bis 20,00 Gew.Teile eines fluorhaltigen Elastomeren oder 0,05 bis 7,0 Gew. Teile eines Alkoxysilans, wobei mindestens eine der Komponenten Organopolysiloxan, fluorhaltiges Elastomeres und Alkoxysilan eine funktionelle Gruppe trägt.

2. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolysiloxan eine Struktureinheit mit einer Aminogruppe aufweist.

3. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolysiloxan eine Struktureinheit mit einer Glycidylgruppe aufweist.

4. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolysiloxan eine Struktureinheit mit einer Carboxylgruppe aufweist.

5. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolysiloxan eine Struktureinheit mit einer alkoholischen Hydroxygruppe aufweist.

6. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorhaltige Elastomere eine Struktureinheit mit einer Glycidylgruppe aufweist.

7. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorhaltige Elastomere ein Zwei-Komponenten- Copolymerisat ist, zusammengesetzt aus Tetrafluorethylen und Propylen, oder ein Drei-Komponenten-Copolymerisat zusammengesetzt aus Tetrafluorethylen, Propylen und Glycidylvinylether.

8. Harzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkoxysilan ein Trimethoxysilan, enthaltend eine Glycidoxygruppe, ist.