Wenn Glasfasern in technische Kunststoffe eingearbeitet und anschließend in spritzgegossenen Zahnrädern verwendet werden, hat dies einen positiven oder negativen Einfluss auf die Verschleißfestigkeit des Zahnrads?
Wenn Sie die Verschleißfestigkeit von PA66 erhöhen möchten, stehen Ihnen zahlreiche verschleißfeste Additive zur Verfügung. Der Einsatz von Glasfasern zur Verbesserung der Verschleiß- und Ermüdungslebensdauer von PA66 ist eine falsche Entscheidung und führt zu negativen Ergebnissen.
Die folgenden verschleißfesten Additive bieten eine hervorragende Leistung bei der Verbesserung der Verschleiß- und Ermüdungslebensdauer von PA66:
1. Polytetrafluorethylen (PTFE)
Polytetrafluorethylen (PTFE) wurde 1938 von DuPont erfunden. PTFE weist eine minimale Haftung an praktisch allen Substanzen auf und verfügt über inhärente selbstschmierende Eigenschaften, was es zu einer Standardwahl für Antihaftbeschichtungen macht. Eine klassische Anwendung von PTFE ist die Beschichtung von Antihaftpfannen.
PTFE-Mikropulver ist ein speziell als Additiv formulierter Typ, der unter den Anti-Reibungs-Additiven einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Bei der Reibung bildet PTFE-Mikropulver einen Schmierfilm auf Bauteiloberflächen. Es gilt als optimales verschleißfestes Additiv für Hochlastanwendungen. Die am besten geeigneten PTFE-Zugabemengen betragen 15 % für nichtkristalline Kunststoffe und 20 % für kristalline Kunststoffe.
PTFE-Mikropulver kann in technischen Kunststoffen, Beschichtungen, Tinten, Farben, Schmiermitteln, Filmen, Gummi und anderen Materialien eingesetzt werden und verbessert die Eigenschaften des Grundmaterials, wie zum Beispiel:
1) Verschleißfestigkeit, Reibungsfestigkeit und Kratzfestigkeit
2) Leicht zu reinigende Eigenschaften
3) Antihafteigenschaften
4) Schmiereigenschaften (zur technischen Kunststoffmodifikation)
5) Anti-Reibungs- und Anti-Verschleiß-Eigenschaften
2. Molybdändisulfid
Molybdändisulfid (MoS₂) ist ein schwarzes Pulver mit metallischem Glanz und einem fettigen Gefühl bei Berührung. Als lebenswichtiger Festschmierstoff eignet er sich besonders für Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen und trägt daher den Titel „überragender Festschmierstoff“. Im Bereich technischer Kunststoffe wird es vor allem als Verschleißschutzadditiv in Nylonkunststoffen eingesetzt.
Nylon 66 + MOS2 (grau-schwarz): Im Vergleich zu reinem Harz weist Nylon 66/Molybdändioxid eine erhöhte Steifigkeit, Härte und Dimensionsstabilität auf, obwohl die Schlagfestigkeit verringert ist. Der Kornbildungseffekt von Molybdändisulfid verbessert die Kristallstruktur und erhöht dadurch sowohl die Tragfähigkeit als auch die Verschleißfestigkeit. Weit verbreitet in Zahnrädern, Lagern, Dichtungen, Schiebern und ähnlichen Bauteilen.
3. Graphit
Graphit besitzt eine einzigartige gitterartige chemische Struktur. Diese besondere Anordnung ermöglicht es Graphitmolekülen, mühelos und mit minimaler Reibung aneinander zu gleiten. Diese verschleißfeste Eigenschaft erweist sich in wässrigen Umgebungen als besonders wichtig. Daher dient Graphit als ideales verschleißfestes Additiv für zahlreiche Unterwasseranwendungen, wie zum Beispiel in Wasser getauchte Gehäuse, Laufräder und Dichtungen.
4. Polysiloxan
Polysiloxan-Flüssigkeit ist ein wanderndes Anti-Verschleiß-Additiv. Bei der Einarbeitung in Thermoplaste wandert dieses Additiv langsam an die Bauteiloberfläche und bildet dort einen durchgehenden Schutzfilm. Polysiloxane weisen einen breiten Viskositätsbereich auf. Je niedriger die Viskosität, desto flüssiger wird das Polysiloxan, was eine schnellere Migration zur Teileoberfläche ermöglicht und so für Verschleißfestigkeit sorgt. Eine zu niedrige Viskosität erhöht jedoch die Flüchtigkeit, was zu einer schnellen Migration und Freisetzung aus dem Teil führt.
Wenn Glasfasern in technische Kunststoffe eingearbeitet und anschließend in spritzgegossenen Zahnrädern verwendet werden, hat dies einen positiven oder negativen Einfluss auf die Verschleißfestigkeit des Zahnrads?
Glasfaserverstärktes Nylon 66 wird wie folgt hergestellt:
Nehmen wir als Beispiel das gängigste mit 30 % Glasfasern verstärkte, modifizierte PA66 auf dem Markt. Wir wissen, dass 30 % aus Glasfasern bestehen, aber sind die restlichen 70 % ausschließlich PA66? Nein, die restlichen 68,5 % sind PA66-Chips, 1 % ist ein Verträglichkeitsvermittler (mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes POE oder mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes EPDM oder mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes PP oder Maleinsäureanhydrid-Copolymer-Verträglichkeitsvermittler) und 0,5 % bestehen aus Haftvermittlern, primären thermischen Stabilisatoren (Hauptantioxidantien), sekundären thermischen Stabilisatoren (Hilfsantioxidantien), Schmiermitteln, UV-Stabilisatoren usw.
Warum werden glasfaserverstärktem PA66 1 % Verträglichkeitsvermittler und 0,1–0,2 % Haftvermittler (hauptsächlich Silan-Haftvermittler in der Nylonmodifikation) zugesetzt?
Dies liegt daran, dass Glasfaser ein anorganisches Material ist, während Nylon ein organisches Material ist. Eine einfache Mischung aus rein organischen und rein anorganischen Materialien weist eine schlechte Bindung auf, was zu einer rein physikalischen Mischung führt. Kompatibilisatoren und Haftvermittler sorgen teilweise für eine chemische Bindung und verbessern vor allem die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeformbeständigkeit. Sie bieten auch Vorteile bei der Verschleißfestigkeit, da die anorganische Glasfaser in spritzgegossenen Funktionsteilen zum Abrieb neigt. Verträglichkeitsvermittler und Haftvermittler erleichtern die chemische Bindung zwischen Harz und Glasfasern und verlangsamen dadurch den Verschleiß der Glasfasern.
Dies erklärt, warum glasfaserverstärktes PA66 bei gleicher Erfüllung der Drehmomentanforderungen in Getriebeanwendungen eine überlegene Verschleißfestigkeit im Vergleich zu Standard-PA66 aufweist.
Hat die Einarbeitung von Glasfasern in technische Kunststoffe für spritzgegossene Zahnräder einen „positiven“ oder „negativen“ Einfluss auf die Verschleißfestigkeit des Zahnrads?
Sollte Ihr Getriebe ein hohes Drehmoment erfordern und einem starken Temperaturanstieg ausgesetzt sein, erweist sich Glasfaser als vorteilhaft für die Verschleißfestigkeit des Getriebes und übt einen positiven Effekt aus.
Rein im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit ist es jedoch bei ausreichendem Getriebedrehmoment vorzuziehen, die Menge der hinzugefügten Glasfasern zu minimieren.
Im Hinblick auf den Temperaturanstieg in der Getriebeübertragung müssen wir auch ein weit verbreitetes Missverständnis vermeiden: dass die Zugabe von mehr Glasfasern zur Erhöhung der Wärmeformbeständigkeit zu einer besseren Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit führt.
In Wirklichkeit ist dies nicht der Fall. Wärmeformbeständigkeit und Wärmestandfestigkeit sind unterschiedliche Beurteilungen. Viele Materialien (einschließlich glasfaserverstärktem PA66 usw.) weisen hervorragende Wärmeformeigenschaften, aber eine schlechte Wärmestandfestigkeit auf. Denn die Wärmestandfestigkeit von verschleißfesten Kunststoffen hängt in erster Linie vom Polymer selbst ab, wobei Glasfasern zwar eine Rolle spielen, aber keine dominierende Rolle spielen.
