Kunststoff-auf-Kunststoff-Verschleiß verstehen: Designprinzipien & Schmierstrategien

Verschleiß von Kunststoff an Kunststoff

Beim Design von Kunststoff-auf-Kunststoff-Lagern, Wellen, Getrieben oder anderen beweglichen Teilen muss die spezifische Polymerkombination sorgfältig gewählt werden. Selbst Polymeren, die von Natur aus gut schmieren, können sich beim Paaren miteinander völlig anders verhalten.

Kunststoffe und die Naturgesetze

Im Gegensatz zu starren Metallen folgen Kunststoffe nicht den konventionellen Reibungsgleichungen. Diese Nicht-Starrheit führt zu unerwarteten Ergebnissen, wenn Kunststoffe an Metall oder gegeneinander gleiten. Beispielsweise ist Reibung nicht proportional zur Last; sie steigt typischerweise mit Geschwindigkeit, und der statische Reibungskoeffizient ist niedriger als der dynamische Wert.

Viskoelastische, niedrig-modulare Materialien

Wenn zwei viskoelastische, niedrig-modulare Kunststoffe interagieren, kann das Verschleißverhalten inkonsistent sein. Das vorhersehbarste Muster entsteht, wenn derselbe Thermoplast auf sich selbst läuft – obwohl diese Konfiguration eine sehr hohe Verschleißrate erzeugt, es sei denn, Betriebstemperaturen und -drücke werden extrem niedrig gehalten. In reinen Kunststoffsystemen kann Verschleiß durch kristalline Verstärkungen oder Paarung dissimiler Polymere gemildert werden. Wenn nur eine einzige Verbindung machbar ist, integrieren Sie ein internes Schmiermittel wie PTFE zu 15–20 Gew.-%.

Verschleiß an beweglichen Oberflächen

Verschleiß neigt dazu, zu steigen, wenn dissimile unreinforced Harze paaren. Ähnliche Trends zeigen sich, wenn geschmierte (unverstärkte) Harze auf sich selbst oder andere geschmierte Harze treffen. Hinzufügen von Verstärkungsfasern erhöht meist Verschleiß gegen einen unverstärkten Partner, aber Verstärkung beider Oberflächen kann den Gesamtverschleiß senken. Glasfaser-Composites zeigen generell niedrigere Verschleißfaktoren als Carbonfaser-Composites, da Glasfasern härter sind als Carbonfasern.

Schmierung von Composites mit PTFE

Einbringen von PTFE in Composites reduziert Verschleiß drastisch für sowohl ähnliche als auch dissimile Paarungen. Während der initialen Einlaufphase transferiert ein dünner PTFE-Film auf die Gegenlauffläche, creando eine PTFE-auf-PTFE-Lagerbedingung, die Verschleiß an sowohl beweglichen als auch stationären Teilen senkt. Dieser Ansatz mildert auch den Verschleißimpact von Glasfasern auf der Gegenfläche.

Silikonfluid in Thermoplasten

Zugabe von Silikonfluid zu thermoplastischen Composites ergibt Verbindungen mit niedrigeren Verschleißfaktoren als unreinforced Harz, allerdings noch höher als PTFE-geschmierte Mischungen. In Kunststoff-auf-Kunststoff-Anwendungen ist die Wahl von Paaren mit vergleichbaren Verschleißfaktoren Paaren mit großen Disparitäten vorzuziehen, sofern der Gesamtverschleiß innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt.

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