运转为特征。
[0032] 根据本发明的滑环密封件可经济有效地制备，并且以干运转时低噪声操作为特 征。
[0033] 使用根据本发明的聚合物滑动材料作为位移元件，使得干运转栗低噪声操作成为 可能。
[0034]优选地，根据本发明的聚合物滑动材料具有1.4-1.6g/cm3的低比密度。这是优于 石墨(密度2.2g/cm3)的另一个优点，并且在旋转位移栗中，另外还降低了性能损失，这是由 于降低了作用于摩擦对象的法向力。
[0035] 根据本发明的聚合物滑动材料可通过注模制备，这使具有许多设计可能性的部件 的制备变得简单且具有成本效益。
[0036] 之前用作栗应用中的标准材料的烧结石墨材料因此可被替换为根据本发明的聚 合物滑动材料。因此，聚合物材料可首次用于栗中的滑环密封件，所述滑环密封件在最多约 16巴的轻微到中等负载下操作。
[0037]根据本发明的滑环密封件的干运转摩擦系数比含聚合物材料的能与之相比滑环 密封件的干运转摩擦系数更低，所述能与之相比滑环密封件在添加增强纤维和干润滑剂但 未使用硬质材料粒子、尤其是亚微米陶瓷粒子的情况下制备。
[0038]这种特性改善出人意料，因为陶瓷材料一般具有非常高的干摩擦系数并且不能够 干运转。陶瓷/钢和陶瓷/陶瓷配对件的干摩擦系数>0.5。另一方面，烧结石墨在与钢和陶瓷 配对时具有0.15-0.2的干摩擦系数。可用根据本发明的滑环密封件实现的干摩擦系数低于 0.1，并且因此低于可用石墨与陶瓷或者石墨与钢的标准配对件实现的值。对于本领域技术 人员而言，这种特性改善也是令人惊讶的。
[0039] 根据本发明的滑环密封件的另一个优点是温度在干运转操作中仅略微升高，这对 于保护二级聚合物密封件诸如〇形环是尤其必要的。
[0040] 当干运转时，即使在非常高的负载下，诸如3000RPM的旋转速度和0.6MPa的表面压 力，所研究的根据本发明的聚合物滑动材料的旋转滑环也呈现非常平坦的表面，所述表面 几乎没有磨损迹象。即使在一小时的较长时间使用之后，滑动表面也是平坦的，并且仅显示 出对可靠机械接合的最轻微影响。因此，即使在无液体润滑的连续操作条件下，也能保持极 低摩擦系数。
[0041] 在湿运转条件下，包含作为旋转滑环的根据本发明的聚合物材料以及作为配对环 的Al2〇3陶瓷的根据本发明的滑环密封件的0.015摩擦系数处于所测量的值的中间，并且因 此比由石墨和陶瓷制成的常规滑环密封件的摩擦系数小三分之一。
【具体实施方式】
[0042] 家用和机动车循环栗中所用的在介质中具有高耐化学性的材料，诸如水、油、制动 流体和乙二醇，适合作为用于根据本发明的聚合物滑动材料的聚合物基体材料。此外，聚合 物基体材料应适用于在最大使用温度下连续操作。最大使用温度对于水为140°C，对于油为 220°C。聚合物基体材料的玻璃化转变温度应高于这些温度。出于制造原因，聚合物基体材 料优选地应为可热塑性加工的。此外，聚合物基体材料应具有良好耐压性和高弹性模量，以 便在几乎不变形的情况下吸收机械力。
[0043] 这些要求特别通过高温塑料来满足，所述高温塑料可进行热塑性加工，优选地用 作聚合物基体材料并且包括下列类别的材料:聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚苯硫醚 (PPS)、聚醚砜(PES，PESU)、聚芳砜(PSU，PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺(PA)和液晶聚合 物(LCP)。然而，也可使用不能进行热塑性加工的其他聚合物基体材料，诸如下列材料:聚酰 亚胺(PI)、聚苯并咪挫(PBI)和聚四氟乙烯(PTFE)。这些类别的材料的组合也是可能的。
[0044] 根据本发明的聚合物滑动材料包含填料，所述填料也可称为摩擦助剂。增强粒子、 润滑剂和硬质材料粒子用作填料。
[0045] 增强粒子的功能是在机械上增强聚合物材料。特别地，纤维状粒子诸如碳纤维和/ 或芳纶纤维适合作为增强粒子。增强粒子的添加增加了聚合物材料的弹性模量。随着弹性 模量增加，给定压力下的弹性形变减少，故而由此制备的栗部件诸如旋转滑环的压力吸收 能力以及滑环密封件的承载能力增强。因为它们支持滑动特性并且降低滑环密封件的配对 环处的磨损性，特别优选的是，碳纤维用作用于根据本发明的聚合物滑动材料的机械增强 粒子。
[0046]增强粒子的含量和粒度或纤维长度以一定方式选择，使得得到的刚度和强度值对 于各自设计而言是最佳的。优选地，基于聚合物滑动材料计，增强粒子的含量为1-20重 量％，特别是5-20重量％。
[0047] 优选地，优选地用作增强粒子的纤维诸如碳纤维的长度小于200μπι，因为在配混和 注模期间更长的纤维不稳定。
[0048] 作为用于根据本发明的聚合物滑动材料的硬质材料粒子，可使用碳化硅粒子、碳 化硼粒子、氧化铝粒子、二氧化硅粒子、二氧化锆粒子、氮化硅粒子和金刚石粒子。这些硬质 材料粒子的组合也是可能的。优选地，使用碳化硅、碳化硼、氧化铝和二氧化硅粒子或这些 粒子的组合。
[0049] 优选地，碳化硅粒子用作硬质材料粒子。碳化硅填料具有>9.5Mohs的硬度，因此比 所有天然存在的研磨材料(金刚石除外)更硬。另外，几乎在所有液栗介质中，碳化硅具有非 常好的耐腐蚀性，其远远超过已知聚合物基体材料的耐腐蚀性。
[0050] 含碳化硅填料的形式的另一个优点是碳化硅大于120W/m*K的非常高的热导率，故 而即使在复合材料中，所产生的摩擦热也可有效耗散。
[0051] 因为在加工并与配对环摩擦接触时粗粒陶瓷填料具有高度研磨性，平均粒度(d50) 不大于lym的极细颗粒优选地用作硬质材料粒子。特别优选的情形是硬质材料粒子的平均 粒度(d 5Q)小于Ιμπι(亚微米粒子），并且甚至更优选的情形是其不超过0.8μπι。
[0052] 硬质材料粒子优选地具有2或更低的低纵横比（长度与直径之比）；这对降低磨损 具有有利作用。
[0053]硬质材料的含量可在直到粒子理论堆积密度极限的宽范围内选择。优选地，硬质 材料粒子的含量为1-30重量％;可用这些含量获得聚合物材料的良好机械特性。特别优选 的情形是加入5-20重量％硬质材料粒子，每种情况下均基于聚合物滑动材料计。
[0054]基于聚合物滑动材料计，增强粒子和硬质材料粒子的总含量优选地为2-50重 量％，特别是10-30重量％。
[0055]根据各自应用所需的硬度、刚度和强度来选择增强粒子与硬质材料粒子的混合比 率。
[0056]作为润滑剂，合适的是例如石墨、聚四氟乙烯(PTFE)、氮化硼和二硫化钼(M〇S2)。 也可考虑有机硅油。润滑剂优选地以润滑性粒子的形式使用。
[0057] 润滑性粒子的平均粒度(d5Q)优选地为1-50μηι。
[0058]特别优选的是，石墨粒子与PTFE粒子的组合用作润滑性粒子。
[0059]基于聚合物滑动材料计，润滑剂的总含量优选地为1-40重量％，特别是10-30重 量％。
[0060] 出于加工原因，增强粒子、硬质材料粒子和润滑剂的总含量应不超过70重量％。基 于聚合物滑动材料计，增强粒子、硬质材料粒子和润滑剂的总含量优选地在3与70重量％之 间，特别是在30与50重量％之间。基于聚合物滑动材料计，聚合物基体材料的总含量优选地 为30-97重量％，特别是50-70重量％。
[0061] 相对于硬质材料粒子与增强粒子的总量而言，硬质材料粒子优选的含量为20-90 重量％，特别是40-80重量％。
[0062] 相对于硬质材料粒子与润滑剂的总量而言，硬质材料粒子优选的含量为10-70重 量％，特别是25-60重量％。
[0063]相对于增强粒子与润滑剂的总量而言，增强粒子优选的含量为10-70重量％，特别 是25-45重量％。
[0064] 在一个优选的实施例中，碳纤维、SiC亚微米粒子和润滑剂粒子的组合用作用于根 据本发明的聚合物滑动材料的填料。此处同样地，有利的是将石墨粒子与PTFE粒子的优选 组合用作润滑剂粒子。
[0065] 根据本发明的聚合物滑动材料的弹性模量即刚度为至少7GPa。
[0066] 根据本发明的滑环密封件的旋转滑环和/或旋转配对环包括根据本发明的聚合物 滑动材料。在一个优选的实施例中，根据本发明的滑环密封件的旋转滑环和/或静止配对环 由根据本发明的聚合物滑动材料构造。
[0067] 包括根据本发明的聚合物滑动材料的、根据本发明的滑环密封件的旋转滑环或配 对环的滑