Reibung und Verschleiß von Mischungen aus hochtemperaturbeständigen thermoplastischen Kunststoffen

Mike Szameitat

Es werden die thermischen, mechanischen und tribologischen Eigenschaften von Mischungen aus den hochtemperaturbeständigen Kunststoffen PEEK und PEI sowie PEKEKK und PEI untersucht. Zusätzlich werden neben den nichtmodifizierten Mischungen PEEK/PEI-Mischun-gen untersucht, die zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften mit Kohlenstofffasern, PTFE und Graphit modifiziert sind. Es wird dargestellt, wie diese Mischungen hergestellt und verarbeitet werden. Durch thermo-analytische Untersuchungen wird gezeigt, daß die PEEK und PEI im amorphen Bereich homogen mischbar sind. Die gemeinsame Glasübergangstemperatur verschiebt sich mit steigendem PEI-Anteil zu höheren Temperaturen. Die hergestellten Mischungen besitzen eine niedrige Kristallinität. Um die Kristallinität zu steigern und somit die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, wird ein spezielles Temperprogramm entwickelt. Die mechanischen Eigenschaften der Mischungen werden in Abhängigkeit der Temperatur und des PEI-Anteils charakterisiert. Zur Untersuchung der Reibungs- und Verschleißeigenschaften wird ein Stift-Scheibe-Prüfstand entwickelt, mit dem Untersuchungen bis 400°C möglich sind. Dabei kann die Umgebungstemperatur und die Temperatur des metallischen Reibpartners eingestellt werden. Für die Mischungen werden bei Raumtemperatur die optimalen Rauhtiefen des metalllischen Reibpartners bestimmt. Bei optimaler Rauhtiefe werden der Einfluß der Temperatur und des PEI-Anteils auf die tribologischen Eigenschaften untersucht. Die Verschleißeigenschaften werden mit den mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Temperatur verglichen. Mit zunehmendem PEI-Anteil sinkt der Materialpreis der Mischungen. Aber die mechanischen und tribologischen Eigenschaften werden mit zunehmendem PEI-Anteil gemindert. Bei PEI-Anteilen bis zu 20% PEI im PEEK bzw. PEKEKK ist die Minderung dieser Eigenschaften jedoch gering.