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Textiles Gleitmaterial - Dokument DE10010867A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10010867A1 20.09.2001
Titel Textiles Gleitmaterial
Anmelder Rökona-Textilwerk GmbH., Wirkerei-Ausrüstung, 72072 Tübingen, DE
Erfinder Krämer, Steffen, 72764 Reutlingen, DE
Vertreter Patentanwalt Dipl.-Ing. Walter Jackisch & Partner, 70192 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 06.03.2000
DE-Aktenzeichen 10010867
Offenlegungstag 20.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2001
IPC-Hauptklasse B32B 27/02
IPC-Nebenklasse B32B 5/26   B32B 5/06   D01F 6/12   D04H 1/46   D04H 1/64   B32B 5/28   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein textiles Gleitmaterial, das als flächiges Laminat (1) mit einer Gleitfläche (2) und einer der Gleitfläche (2) gegenüberliegenden Montagefläche (3) ausgebildet ist. Das Laminat (1) umfaßt zwei textile Laminatschichten (4, 5), wobei die gleitflächenseitige Laminatschicht (4) PTFE-Fasern (6) aufweist. Die montageflächenseitige Laminatschicht (5) ist als Trägervlies (7) ausgebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein textiles Gleitmaterial mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Technik und insbesondere im Automobilbau sind eine Vielzahl von Anwendungen textiler Gleitmaterialien bekannt, bei denen bewegliche Oberflächen beispielsweise eines Drehstabes oder einer beweglichen Fensterscheibe auf einer Gleitfläche gleiten. Die Gleitfläche des Gleitmaterials ist dabei zumindest hauptsächlich durch Fasern aus Polytetrafluorethylen gebildet, im folgenden als PTFE abgekürzt, und unter dem Namen Teflon (Marke der Firma DuPont) wegen seiner guten Gleiteigenschaften allgemein bekannt. Wegen des teuren Rohstoffes und der schlechten Klebbarkeit von PTFE wird dieses häufig in einem textilen Flächengebilde mit einer Gleitseite und einer Montageseite verarbeitet. Dabei ist beispielsweise ein Gewirke aus einem preisgünstigen Material mit PTFE-Fasern durchsetzt und derart bearbeitet, daß möglichst viele PTFE-Fasern an der Gleitseite liegen. Die übliche Verwendung eines Gewirkes hat jedoch den Nachteil, daß dieses wegen seiner Grobmaschigkeit für Klebstoffe oder dgl. durchlässig ist. Daraus ergibt sich bei der Fertigung oder Montage des Gleitmaterials die Gefahr, daß Klebstoff durch die Montagefläche bis in die Gleitseite durchschlägt und dabei die Gleitwirkung der PTFE-Fasern beeinträchtigt.

Im Automobilbau werden beispielsweise Drehstablagerungen aus einem entsprechenden textilen Gleitmaterial gebildet, in dem ein rundgestrickter Polyester-Schlauch auf der der Drehstaboberfläche zugewandten Innenseite mit einer Plattierschicht aus PTFE-Fäden versehen wird. um einen solchen Schlauch wird zu dessen Lagerung eine Gummimuffe vulkanisiert, wobei das Polyester-Gestricke eine Verbindung mit der Gummimischung der Muffe eingeht. Durch die Grobmaschigkeit des rundgestrickten Schlauches erfolgt dabei ein Durchdringen auch der PTFE-Gleitseite durch das Gummimaterial. Dies erfordert ein kostenintensives Nacharbeiten der Gleitfläche. Des weiteren ist zur Verminderung des Durchdringungseffektes eine entsprechend dicke und dichte Ausbildung der Gleitschicht mit intensivem Materialeinsatz von teuren PTFE-Fasern erforderlich.

Des weiteren sind Anwendungen von PTFE-Gleitoberflächen bei Fensterschachtabdeckungen in Automobilen bekannt, wobei eine bewegliche Fensterscheibe an einer solchen Oberfläche gleitend geführt ist. Durch die glatte, ebene Oberfläche der Fensterscheibe kann es dabei zum sogenannten "Glasplatteneffekt" kommen, bei dem durch den Mangel an Lufteinschlüssen zwischen den anliegenden Oberflächen die Haftreibung erhöht wird. Dies kann zum sogenannten "Slip- Stick-Effekt" führen, der durch eine Reibpaarung mit im Vergleich zur Gleitreibung hohen Haftreibung in Verbindung mit einer elastischen Aufhängung mindestens eines der Reibpartner entsteht. Dabei haften zunächst bei einer Reibbewegung die beiden Reibpartner aneinander, bis durch die elastische Aufhängung eine zum Losbrechen der Haftung hinreichend große Spannung aufgebaut ist. Durch den vergleichsweise geringen Gleitreibungskoeffizient in Verbindung mit der in der Elastizität gespeicherten Energie schnellen die beiden Reibpartner eine kurze Distanz aneinander vorbei, bis sie wieder zur Ruhe kommen und erneut Haftung eintritt. Dieser Effekt wird verstärkt durch Feuchtigkeit, durch die sich wechselseitig ein hydraulischer Gleitfilm aufbaut bzw. wieder zusammenbricht, und macht sich beispielsweise in unerwünschten Rattergeräuschen bemerkbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes textiles Gleitmaterial derart weiterzubilden, daß dieses ohne Beeinträchtigung der Gleiteigenschaften billiger herstellbar ist.

Die Aufgabe wird durch ein textiles Gleitmaterial mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.

Durch Ausbildung der montageflächenseitigen Laminatschicht als Trägervlies ist wegen der dichten Faserlage in einem Vlies schon bei geringen Schichtdicken eine hohe Dichtigkeit gegen Durchschlagen von Klebstoff, flüssigem Gummimaterial oder dgl. gegeben. Mit der Materialeinsparung bei der montageflächenseitigen Laminatschicht geht in der Folge auch eine Materialeinsparung bei den kostenintensiven PTFE- Fasern der gleitflächenseitigen Laminatschicht einher, da diese nur nach Gesichtspunkten guter Gleitfähigkeit ausgelegt sein muß, ohne dabei Aspekte der Durchdringung mit aufvulkanisiertem Gummi oder dgl. zu berücksichtigen. Damit entfällt auch die kostenintensive Nachbearbeitung der Gleitfläche. Zur Optimierung der Gleiteigenschaften besteht dabei die gleitflächenseitige Laminatschicht bevorzugt zumindest näherungsweise vollständig aus PTFE-Fasern.

Es hat sich gezeigt, daß sich der Reibungskoeffizient einer Reibpaarung mit PTFE mit steigendem Anpressungsdruck verringert. In einer bevorzugten Ausbildung des Gleitmaterials weisen deshalb die PTFE-Fasern einen mindestens näherungsweise runden Querschnitt auf. In einer weiteren bevorzugten Ausbildung sind die PTFE-Fasern zu Garnen mit einem mindestens näherungsweise runden Querschnitt versponnen. Der bei beiden Varianten gegebene runde Querschnitt erzeugt bei Reibpaarungen punkt- bzw. linienförmige Auflageflächen. Damit geht eine hohe lokale Flächenpressung und entsprechend ein geringer Reibungskoeffizient einher.

Eine hohe Dichtigkeit bei gleichzeitig geringer Dicke der gleitflächenseitigen Laminatschicht läßt sich erzielen, wenn die PTFE-Fasern bezüglich der Laminatebene ungeordnet liegen. Beispielsweise auf dem Wege der Beflockung des Trägervlieses läßt sich dadurch mit geringem PTFE-Einsatz eine Fensterschachtabdeckung für Kraftfahrzeuge oder dgl. bilden. Durch eine derart ausgebildete Fensterschachtabdeckung ist eine Verringerung der Gefahr des Anfrierens der Fensterscheiben gegeben, da Wasser nicht auf den PTFE-Fasern haftet. Des weiteren ist dadurch insbesondere in Verbindung mit einem runden Faserquerschnitt der "Slip-Stick-Effekt" vermeidbar.

Vorteilhaft liegen die PTFE-Fasern in der gleitflächenseitigen Laminatschicht ungeordnet und sind mit dem Trägervlies vernadelt. Dadurch ist einerseits eine gute Bindung der PTFE-Fasern mit dem Trägervlies und auch eine gewisse Bindung der PTFE-Fasern untereinander erzielbar.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften hat die Gleitfläche eine insbesondere in Form von Wellen geprägte Strukturoberfläche. Dadurch läßt sich neben einer weiteren Verringerung des Reibungskoeffizienten durch Erhöhung der lokalen Flächenpressung auch ein Schmutzabstreifungseffekt erzielen. Dazu weisen die Wellen der Strukturoberfläche vorteilhafterweise bei linear bewegten Reibpaarungen einen geradlinigen und bei kreisförmig bewegten Reibpaarungen einen kreisförmigen Verlauf auf.

Durch Bildung des Trägervlieses aus synthetischen Fasern und insbesondere aus PES ist neben einer guten Prägbarkeit des Laminates auch eine gute Klebbarkeit an der Montagefläche sowie eine einfache Tränkung mit Kunstharz zur Formgebung oder Befestigung des Laminates ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Laminataufbau in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Reibpaarung eines PTFE-Garnes mit einer bewegten Oberfläche,

Fig. 3 eine Variante des Laminates nach Fig. 1 mit geprägter Oberfläche,

Fig. 4 die Reibverhältnisse an einem geprägten Laminat bei rotatorischer Bewegung.

Das in Fig. 1 gezeigte textile Flächengebilde ist als flächiges Laminat 1 ausgebildet mit einer Gleitfläche 2 und einer der Gleitfläche 2 gegenüberliegenden Montagefläche 3. Das Laminat 1 ist aus einer gleitflächenseitigen Laminatschicht 4 und einer montageflächenseitigen Laminatschicht 5 gebildet. Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen weitere Laminatschichten zwischen den beiden Laminatschichten 4, 5 angeordnet sind. Die gleitflächenseitige Laminatschicht 4 kann anteilig PTFE-Fasern 6 aufweisen und besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel mindestens näherungsweise vollständig aus PTFE-Fasern 6 mit einem mindestens näherungsweise runden Querschnitt, die bezügl. der Laminatebene ungeordnet liegen und durch Beflockung aufgebracht sind. Die gleitflächenseitige Laminatschicht 4 ist als Trägervlies 4 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in vergrößerter Ausschnittsdarstellung, bei dem die PTFE-Fasern 6 zu einem Garn 8 gesponnen sind, wobei das Garn 8 einen mindestens näherungsweise runden Querschnitt aufweist. Je nach Anwendungsfall kann aus dem Garn 8 ein Gewebe oder ein Gewirke zur Bildung einer gleitflächenseitigen Laminatschicht 4 nach Fig. 1 hergestellt werden. Das Garn 8 bildet mit einem schematisch dargestellten bewegten Teil 13 eine Reibpaarung, wobei das Garn 8 entlang einer Auflagelinie 16 an dem bewegten Teil 13 gleitend anliegt. An der Auflagelinie 16 entsteht durch den Anpreßdruck 17 eine hohe lokale Flächenpressung 18, in dessen Folge der Reibungskoeffizient zwischen dem Garn 8 und dem bewegten Teil 13 gering wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante des Laminats 1 nach Fig. 1 ist die gleitflächenseitige Laminatschicht 4 aus PTFE-Fasern 6 in Form eines Gleitvlieses 9 gebildet. Die Gleitfläche 2 weist dabei eine geprägte Strukturoberfläche 10 in Form von geradlinig verlaufenden Wellen 11 auf. Es können auch Prägemuster in Wabenform, mit stochastisch verteilten Erhebungen oder dgl. vorgesehen sein. Die auf der Seite der Montagefläche 3 liegende Laminatschicht 5 besteht aus einem Trägervlies 7 aus PES-Fasern, wobei das Trägervlies 7 mit einem Kunstharz 12 getränkt ist. Das Gleitvlies 9 ist mit dem Trägervlies 7 vernadelt. Durch das Kunstharz 12 ist das Laminat 1 verfestigt und eine dauerhafte Formbeständigkeit der Strukturoberfläche 10 sichergestellt. An Stelle der PES-Fasern des Trägervlieses 7 können auch andere synthetische Fasern eingesetzt sein.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem drehbar beweglichen Teil 13 am Beispiel eines schematisch dargestellten rechteckigen Balkens. Das bewegliche Teil 13 ist um eine Drehachse 14 in Richtung der Pfeile 15 drehbar, und gleitet dabei auf der Gleitfläche 2 des Laminates 1. Die Gleitfläche 2 weist dabei eine geprägte Strukturoberfläche 10 in Form von Wellen 11 auf, wobei die Wellen 11 einen konzentrisch zur Drehachse 14 kreisförmigen Verlauf haben. Dadurch gleitet das bewegliche Teil 13 auf den Wellenbergen 19 (Fig. 3), die entsprechend der Fig. 2 kreisförmige Auflagelinien 16 bilden. In den kreisförmigen Wellentälern 20 kann dabei Schmutz abgeleitet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Textiles Flächengebilde mit PTFE-Fasern mit einer Gleitfläche (2) und einer der Gleitfläche (2) gegenüberliegenden Montagefläche (3), dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde als flächiges Laminat (1) ausgebildet ist mit zwei textilen Laminatschichten (4, 5), wobei die montageflächenseitige Laminatschicht (5) als Trägervlies (7) ausgebildet ist und die gleitflächenseitige Laminatschicht (4) PTFE-Fasern aufweist.
  2. 2. Gleitmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleitflächenseitige Laminatschicht (4) aus PTFE-Fasern (6) besteht.
  3. 3. Gleitmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Fasern (6) einen mindestens näherungsweise runden Querschnitt haben.
  4. 4. Gleitmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Fasern (6) als Garn (8) mit einem mindestens näherungsweise runden Querschnitt angeordnet sind.
  5. 5. Gleitmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Fasern (6) bzgl. der Laminatebene ungeordnet liegen.
  6. 6. Gleitmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Fasern (6) mit dem Trägervlies (7) vernadelt sind.
  7. 7. Gleitmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (2) eine geprägte Strukturoberfläche (10) aufweist.
  8. 8. Gleitmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturoberfläche (10) in Form von Wellen (11) ausgebildet ist.
  9. 9. Gleitmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (11) einen geradlinigen Verlauf haben.
  10. 10. Gleitmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (11) einen kreisförmigen Verlauf haben.
  11. 11. Gleitmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägervlies (7) aus synthetischen Fasern (8) besteht.
  12. 12. Gleitmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägervlies (7) aus PES besteht.
  13. 13. Gleitmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägervlies (7) mit Kunstharz (12) getränkt ist.






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