Steter Tropfen schmiert den Stoff: Wie jede Werkstoffgruppe haben auch Kunststoffe ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Gegen die hohe Reibung gibt es eine Lösung. Sie lautet: Inkorporation ausgewählter Schmieröle in die Polymermasse.
Und nicht nur das – auch die Gefahr der Anlagenverschmutzung durch abtropfendes Schmieröl oder Schmierfett wird unterbunden.
Kunststoffe werden zukünftig in allen Lebensbereichen eine noch stärkere Rolle spielen. Denn im Vergleich zu Metallen bietet diese Werkstoffgruppe enorme Vorteile: Gusspolyamide verfügen über eine hohe Verschleißfestigkeit und sie bestechen durch die gestalterische Freiheit. Denn durch das Gießverfahren lässt sich fast jede beliebige Form und Größe herstellen. Auch sind Gusspolyamidteile weitgehend spannungsfrei. Die geringe Wasseraufnahmefähigkeit dieses Werkstoffes wirkt sich auf die Formstabilität unter wechselnden klimatischen Bedingungen positiv aus – ein nicht zu unterschätzender Vorteil für jeden Exportartikel.
Auch für den Nachteil des Gusspolyamids, die immer noch relativ hohe Reibung, gibt es inzwischen eine Lösung. Sie lautet: inkorporierter Schmierstoff, der gleichmäßig verteilt zum Bestandteil des Werkstoffes wird. Eine solche Werkstoffgruppe mit inkorporiertem Schmierstoff bietet beispielsweise der Xantener Hersteller Schwartz, Spezialist für Form- und Pressteile aus technischen thermo- und duroplastischen Kunststoffen für den Anlagen- und Maschinenbau, mit Lamigamid 319 an. Das gute tribologische Verhalten macht sie für neue Anwendungen interessant, und das ohne Zusatzschmierung. Aber auch bei Anwendungen mit traditioneller Schmierung wirkt das inkorporierte Schmieröl vorteilhaft.
Brennpunkt Reibstelle
Die ansonsten immer noch relativ hohe Reibung des Materials zeigt die Abbildung 1 unten. In dieser sind Reibungswerte verschiedener polymerer Werkstoffe gegenüber gestellt. Für Polyamid wurde unter den gewählten Prüfbedingungen eine Reibungszahl von circa 0,6 ermittelt.
Mit einer Zusatzschmierung lässt sich eine deutliche Reibungsabsenkung erreichen. Für viele Anwendungen ist aber der nachträgliche Schmierstoffauftrag mit einem Mehraufwand verbunden. Außerdem besteht die Gefahr, dass sich, vor allem bei Außenanwendungen, in die nasse, offene Schmierstoffschicht Staub aus der Umgebung einlagert, welcher dann bei einer Gleitbewegung in die Reibstelle gelangt und abrasiv wirkt.
Der inkorporierte Schmierstoff hat den Vorteil, dass im Einsatz an der Reibstelle der notwendige und richtige Schmierstoff vorhanden ist. Gebannt wird auch die Gefahr, dass Fremdstoffe über den klassischen Schmierstoff in die Reibstelle gelangen und darin abrasiv wirken. Dass eine inkorporierte Schmierung bei einem Gusspolyamid deutliche tribologische Verbesserungen bringt, zeigte auch der folgende Modellversuch: Auf einer mit Öl inkorporierten Polyamidplatte glitt eine ½-Zoll-Stahlkugel mit cirka 50 MPa, Pressung nach Hertz gerechnet.
Die Reibungszahl lag während der gesamten Laufzeit, es wurden 28.000 Lastwechsel simuliert, bei einem Wert von f =0,1. Im Vergleich hierzu stellte sich bei einem Gusspolyamid ohne Ölzusatz, unter den gleichen Prüfbedingungen, eine Reibungszahl von f =0,6 ein. Positiv zeigte sich auch das Verschleißverhalten von Polyamid mit inkorporiertem Öl. Die Vermessung nach Versuchsende ergab weder einen messbaren Platten- noch einen Kugelverschleiß. Dagegen stellte sich bei dem geprüften Gusspolyamid ohne Schmierstoffzusatz am Versuchsende ein signifikanter Plattenverschleiß ein.