含塑料的自润滑的轴承保持架的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于滚动轴承的含塑料的轴承保持架，其中该轴承保持架至少部分地包含塑料复合物，并涉及一种用于制造这种轴承保持架的方法。
【背景技术】
[0002]轴承保持架，尤其是含塑料的轴承保持架被应用于机械制造的所有领域中并由于通过其能获得重量减轻而具有重要意义。
[0003]除了重量减轻外，塑料保持架相对于金属材料可以另外还具有机械和制造技术的优点。因此含塑料的滚动轴承保持架例如可以是自润滑和可浇铸的。
[0004]作为自润滑轴承中的塑料，尤其可以使用聚四氟乙烯(PTFE)，这是因为它有利的滑动性能。PTFE的特征例如在于低的摩擦系数、化学耐久性和良好的冲击强度。然而，由于其良好的不粘性能，PTFE只能较差地作为填料被结合在其它基体塑料上。一个结果是，PTFE颗粒对于配对体、例如对于滚动体的摩擦，非常容易从周围基体中析出并且因此不再能够用于进一步的润滑作用。另外，用PTFE粉末填充的塑料示出了明显降低的冲击强度，因为裂缝的产生优选在PTFE粉末与塑料基体之间不良附着的界面上出现。
[0005]从DE 102006030836 B4已知一种用于牙科仪器的滚动轴承保持架，该保持架由经辐照处理的PTFE和基体塑料聚酰胺酰亚胺(PAI)构成。PTFE的辐照处理改善了在基体塑料上的结合。
[0006]由该塑料复合物构成的滚动轴承保持架的缺点在于，PAI直接在成型后表现易碎并因此必须在高温下调温更长时间。在中型和重型机械制造中，例如在车辆制造中，就持久性和摩擦性能而言对轴承材料设置了高要求。因此由PAI制成的轴承保持架在该领域中具有局限性，因为用于提供在机械制造中必需的结构稳定性的热处理步骤例如由于更大的轴承尺寸而过于耗费时间且成本密集。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题因此在于，提供一种具有改善的机械和/或摩擦性能的用于滚动轴承的轴承保持架，尤其是用于车辆制造的轴承保持架。
[0008]所述技术问题通过一种用于滚动轴承的含塑料的轴承保持架解决，该轴承保持架至少部分地由塑料复合物制成。为提供改善的机械和摩擦性能，该塑料复合物包括经辐照处理的聚四氟乙烯(PTFE)以及基体塑料，该基体塑料包含聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚邻苯二酰胺(PPA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PESU)、聚甲醛(POM)、聚硫化苯(PPS)、聚丙烯(PP)或者它们的组合。所述技术问题还通过一种用于制造这种轴承保持架的方法解决。
[0009]基体塑料PEEK的特征例如在于高的强度和硬度。此外PEEK还具有非常好的摩擦和滑动性能以及高的耐磨性。本发明人已经出人意料地发现，经辐照处理的PTFE可被非常好地结合在PEEK上，其中PTFE和PEEK的有利特性得以保持。由经辐照处理的PTFE和PEEK构成的塑料复合物的特征例如在于改善的温度和化学耐久性、更高的冲击强度和断裂伸长率以及更小的摩擦系数和更少的磨损。另外，由于塑料复合物更低的脆性，可以取消进一步加工中的热处理步骤。对于基体塑料PA、PPA、PE1、PESU、POM、PPS、PP也显示了类似的属性。
[0010]经辐照处理的PTFE的结合被改善的原因是，在辐照处理期间提供了这样的功能基团，经由该基团可以将否则抗结合的PTFE至少部分地以化学和/或物理方式连接在基体塑料上。将PTFE以化学和/或物理方式结合在基体塑料上可以例如经由共价结合、静电结合、氢键结合、范德华力结合和/或疏水的相互作用来实现。尤其地，表面活性的PTFE具有氟化碳酸基团(-COF基团)、碳酸基团(-C00H基团)和/或全氟烃基，所述基团能够至少部分地结合在基体塑料上，例如以共价的酰基结合或氢键结合的形式至少部分地结合在基体塑料上。
[0011]经辐照处理的PTFE在基体塑料上特别牢固的结合导致了轴承保持架的高的机械和热负荷能力和长的寿命。由此，根据本发明的轴承保持架被开发出在车辆技术中应用的高的速度和负重。
[0012]PTFE的辐照处理优选地通过电子辐照进行。然而，一般而言各种其他类型的PTFE表面活化也是可行的。PTFE电子辐照例如用300-900kGy，优选地用500_700kGy剂量来进行。
[0013]根据优选的实施例，轴承保持架的经辐照化学处理的PTFE在塑料复合物中相对塑料复合物的总质量的份额为I至80质量百分比，优选地5至60质量百分比，和特别优选地10至30质量百分比。
[0014]以该比例，轴承保持架实现了特别有利的摩擦性能，也就是说在低摩擦和少磨损的情况下的良好润滑，而同时基体塑料的比例确保了高的热形状稳定性和机械稳定性。
[0015]根据进一步的有利实施例，塑料复合物中的经辐照处理的PTFE以颗粒形式存在。优选地，在此经辐照处理的PTFE的中位粒度d5。小于等于150 μ m，优选地小于等于100 μ m并且尤其优选地小于等于50 μ m。在该实施例中，塑料复合物中存在经辐照处理的PTFE-颗粒尤其有利的总表面，并且达到了有利摩擦和机械性能。经辐照处理的PTFE的粒度基本上不设下限，只要颗粒不出现团聚并且颗粒可以良好地结合在基体塑料上。
[0016]有利的方式是，PTFE包含至少30%，至少50%，至少70%或至少90%的PTFE-再生材料或完全由PTFE-再生材料构成。使用再生的PTFE-粉末产生降低成本和保护环境的效果，因为可以减少在PTFE的制造或丢弃到环境中时有害健康的全氟化碳的排放。
[0017]在另一个实施方式中，塑料复合物附加地具有增强纤维。适合的增强纤维例如是玻璃纤维、碳纤维以及这些纤维材料的组合。以该方式可以有利地提高本发明的轴承保持架的机械稳定性，以便实现例如尤其能负重的用于车辆技术的车轮轴承。
[0018]本发明的另一方面涉及滚动轴承，包括如上所述的含塑料的轴承保持架。这样的滚动轴承能够以有利的方式应用于机械制造的所有领域。例如可能的是，将本发明的滚动轴承用于车辆技术，例如用作车轮轴承。尤其设置成在有轨车辆如高速列车中用作车轮轴承。
[0019]本发明的另一方面涉及一种用于制造根据前述实施方式的轴承保持架的方法，该轴承保持架尤其用于车轮轴承，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0020]a)辐照处理 PTFE，
[0021]b)将经福照处理的PTFE与基体塑料混料(Compoundierung)，其中基体塑料包括PEEK、PA、PPA、PE1、PESU、POM、PPS、PP 或其组合，
[0022]c)成型轴承保持架。
[0023]由于所选用的基体塑料，因此无需对以该方式制造的轴承保持架进行热力学的后处理，例如借助退火(Tempern)。由此，该轴承保持架在成型和造型之后能直接使用，例如用于滚动轴承。这使得时间和成本的减少。
[0024]辐照处理可以在反应气体的存在下进行。适合的反应气体例如为空气或酸气。在辐照处理时还可以存在吸收剂材料，以便与在辐照期间