IMPREGNATED CARBON SLIDING BODY WITH IMPROVED SLIDING PROPERTIES

Abstract: 1. Impregnated carbon sliding body with improved sliding properties characterized thereby that the carbon sliding body contains polymerized triethyleneglycoldimethacrylate in its pores.

Description: Imprägnierter Kohlegleitkörper mit verbesserten Gleiteigenschaften Die Erfindung betrifft einen impragnierten Kohle- gleitkörper mit verbesserten Gleiteigenschaften. Imprägnierte Kohlegleitkörper sind z.B. Kohlebürsten für elektrische Maschinen, Kohlegleitrin6e für Gleitringdichtungen und Kohlelager. Kohlegleitkörper aus Kohlenstoff und Graphit werden haufi mit verschiedenen ort;nischen oder anorganischen Substanzen zur Ver besserung der Gleiteienschaften imprägniert. In einigen Fällen, wie z.B. den Gleitringen, ist die vollständige Abdichtung der Poren Ziel der Imprägnierung. Aus der DE-OS 10 91 218 ist es bekannt, Kolebürsten Illit einen Gemisch eines nicht gesättigten Polyester- harzes mit einen, mit dem Polymer copolymerisierbaren Arylvinylmnomer, z.B. Styrolmnomer zu imprägnieren. So imprägnierte Kohlebürsten können jedoc nicht bei erhöhter Temperatur eingesetzt werden. Die mit einem Abbindekntalysator versetzte lmprägnierflüssigkeit ist nicht lagerfühig. Aus der DE-PS 19 26 126 ist ein Verfahren zum Innprägnieren und/oder Abdichten von metallguügegen ständen bekannt, das zur lmprägnierung monomere Ester der Aletharcrylsäure und/oder Acrylsliure mit mehrwertigem Alkohol einzeln oder im Gemisch verwendet und in Abwesenheit eines Polymerisationskatalysator durch Erwärmung aushärtet. Das 1niprägnierittel kann beispielsweise Triiithylenelykoldimettlacrylat sein. In der DE-OS 25 20 529 wird ein Imprägnierverfahren zur Anwendung bei porösen Metallteilen beschrieben, das von polymerisierbaren, monomeren Acrylsäureestern ausgeht. Die Reinigung der Oberfläche mit einer wässrigen Lösung eines Tensids sowie die Ausharturag mit Milfe von Peroxyverbindungen sind Kennzeichen des Verfahrens. Die mprägnierlösung ist nicht lagerfähig. Allgemein ist die Yerwendung von Phenolharzen zur Impraf,nierung von Kolllegleitkör)crn bekannt. Abg,eseher von den Uniweltproblenien, die bei der Verarbeitung von Phenolharzen gegeben sind, gibt es verschiedene Be triebsbedingungen für die Eigenschaften phenol harzimprägnierter Kohlegleitkörper nicht optimal sind. Beispielsweise neigen diese bei Stossbelastung leicht zu Abplatzungen. Aufgabe der Erfindung ist es, einen imprägnierten¯ Kohlegleitkörper mit verbesserten Gleiteigenschaften zu schaffen, der obengenannton Nachteile nicht aufweist. Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Kohlegleit- körper, der in seinen Poren polymersiertes Triäthylenglykoldimethacrylat enthält. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit Tri äthylenglykoldimethacrylat imprägnierte Kohlegleitkörper bei erhöhten Betriebstemperaturen wesentlich bessere Gleiteigenschaften als mit Ihenolharz impräg- nierte Kohlegleitkörper zeigen. Ein Grund hierfür liegt offensichtlich darin, dass das Triäthylenglykol- dimethacrylat bei erhöhter Temperatur sehr elastisch wird, obwohl es bei Raumtemperatur glasiiart ist. Die besseren Gleiteigenschaften der Kohlegleitkörper mit Triäthylenglykoldimethacrylat finden ihren Ausdruck in den wesentlich niedrigeren Verschleisswerten gegen über herkömmlichen Imprägnierungen. Ein weiterer Vorteil der Imprägnierung von Kohlegleitkörpern mit Triäthylenglykoldimethacrylat liegt darin, dass das Imprägnierverfaren relativ einfach und kostengünstig durchzuführen ist. Triäthylenglykoldimethacrylat ist ein dünnflüssiges Monomer, das bei erhöhter Temperatur zu einem unschmelzbaren, unlöslichen Kunststoff polymerisiert, also ein Duroplast darstellt. Das Mono- mer wird ausschliesslich durch eine Temeraturbehandlunf, in Abwesenheit eines Polymerisationskatalysators ause- härtet. Hierdurch ist eine unbegrenzte Lagerfähiglceit des Imprägniermittels gegeben. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, wahlweise zur Beschleunigung der Polymerisation einen Härter dem Monomer zuzumischen. Die Imprägnierung erfolgt nach der üblichen Vakuum Druck-Eletllode. Die Oberflächenreinigung der imprägnierten Teile wird in wasser und/oder Spiritus vorgenommen. Die Aushärtung erfolgt unter Druck bei 150 OC über 15 Stunden. Eine liärtung bei Normaldruck ist wegen starken lmprägniermitielaustritts nicht möglich. Da während der Polymerisation keine Abspaltprodukte ge- bildet werden, ist die Porenbildung gering und die Abdichtungsquote nach der ersten Imprägnierung hoch. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass Triäthylen glyko@dimethacrylat im Gegensatz zu Phenolharzen nicht toxisch ist, keine Geruchsbel..stigung hervorruft und sich problemlos entsorgen lässt, da es im Spülwasser durch Erwärmung oder Zugabe vn Rärtern ausgehärtet und somit schadlos deponiert werden kann. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Beispiel zur Herstellung erfindungsgemässer Kohlegleitkörper angegeben. Kohlenstoffkör1 > er mit den Abwessungen 194 x 130 x. 10 mm wurden in einem Imprägnierkorb aus Lochblech auf Abstand gesetzt und in einem evakuierbaren Druckbehälter wihrend 30 Minuten bei ca. 20 mbar evakuiert. Danach wurde das Imprägniermittel, monomeres Tri äthylenglykoldimethacrylat, kopfseitig in den lmprägnier- ke-sel eingesaugt, bis die zu imprägnierenden Kohlen- stoffkörper vollstandig vom lmprägniermittel bedeckt waren. Hierauf wurde der Imprtignierkessel belüftet. Mittels Pressluft wurde ein Druck von ca. 5 bar aufgebracht und über eine Zeit von etwa 2 stunden ge- halten. Der Imprägnierkorb wurde sodann aus dem Kessel iieraus- genommen und etwa 15 Minuten über der Imprägnier flüssigkeit aufgebängt, so dass das Imprägniermittel abtropfen konnte. Anschliessend wurden die imprägnierten Teile in Leitungswasser unter starker Bewegung des Imprägnier a:utes gespült. An ebrieni zweiten Bebälter wurde in Spiritus gespült. Nach Lufttrockung über Nacht wurden die imprägnierten Kohlenstoffkörper in einen Druckkessel hei 5 bar während 8 Stunden auf eine Temperatur von 150 C aufgeheizt und bei dieser Temperatur weitere 7 Stunden gehalten. Die anschliessend entnommenen Kohlenstoffkörper waren durchimprägniert und zeigten an der Oberfläche keine auagetretenen Imprägniermittelreste. Erfindungsgemäss imprägnierte Kohlegleitkörper finden Anwendung als Kohlebürsten, Kohlelager und Kohlegleit ringe. In Versuclien wurde ermittelt, dass mit Triäthylen glykoldimethacrylat imprägnierte Kohlenstofflager im Vergleich zu phenolharzimpränierten Kohle lagern einen 40 . 50 zur niedrigeren VerschleiL aufwiesen. in einen anderen Versuch wurden erfindungsgemäss imprägnierte Kohlegleitringe auf einer Hochdruckanlange getestet (V = 5m/s, T = 30 atü). Das Ergebnis war positiv zu bewerten, dagegen brachten phenolharzim prignierte Ringe unter gleichen Vcrsuchsbedingungen mangelhafte Ergebnisse. Kohlebürsten für Universalmotoren wurden mit Triäthy- lenglykoldimethycrylat imprägniert und in Laufverstichen Getestet. Es konnte besonders bei mecanisch sehr unruhig laufenden Motoren - auch bei stark unrunden Kollektoren bzw. vorstehenden Lamellen - eine Verbesserung der Hiirstenlebensdauer um 40 - 50 % gegen- titer nicht imprägnierten Bürsten bei gleichzeitig besserer hommutatorschonung ermittelt werden. Diese Untersuchungen zeigen, dass erfindungsgemäss imprägnierte Kohlebürsten auf Universalmotoren ein elastischeres Laufverhalten bei grösserer Verschleiss festigkeit zeigen als unbehandelte Kohlebürsten, während phenolharzimprägnierte Kohlebürsten ein spröderes Verhalten zeigen.

Claims: P a t e n t a n s p r ü c h e Imprägnierter Kohlegleitkörper mit verbesserten Gleiteigenschaften, d a d u r c h E e k e n n z e i c h n e t , dass der Kohlegleitkörper in seinen Poren polymerisiertes Triäthylenglykoldimethacrylnt enthält.

Inventors: DIEGELMANN, WINFRIED, GOTZE, BURKHARD, DR. DIPL.-PHYS., SAUER, KARL-HEINZ, ING.-GRAD., SCHARDT, GUNTER, ING.-GRAD., Götze, Burkhard, Dr. Dipl.-Phys., Schardt, Günter, Ing.-grad.
Applicants: SCHUNK & EBE GMBH
Application year: 1979
Main classification: C08J5
IPC codes: C08J5, F16C33, H01R39