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Patent Searching and Data


Title:
GEAR WHEEL OF A POLYAMIDE MOULDING COMPOUND
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/121015
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to gear wheels, comprising the polyamide moulding compound (I) or consisting of this polyamide moulding compound, wherein the polyamide moulding compound (I) contains the following components (A) to (C) or is formed by them: (A) 35 to 100% by weight of a mixture formed from the specific polyamides (A1) and (A2); (B) 0 to 60% by weight of at least one filler; (C) 0 to 5% by weight of at least one additive; wherein the proportions by weight of the components (A) to (C) make up to 100% by weight.

Inventors:
STÖPPELMANN, Georg (Gassa Sableun 2, 7402 Bonaduz, 7402, CH)
JANISCH, Andreas (Via Nova 101, 7013 Domat/Ems, 7013, CH)
Application Number:
EP2018/083633
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
EMS-PATENT AG (Via Innovativa 1, 7013 Domat/Ems, 7013, CH)
International Classes:
F16H3/00; B29D15/00; C08G69/26; C08K3/16; C08K5/098; C08K7/14; C08L77/02; C08L77/06; F16H55/06; B29C45/00; C08K3/40
Foreign References:
DE102016224638A12017-06-22
EP2535365A12012-12-19
DE10119235A12001-10-31
US3630098A1971-12-28
US5810686A1998-09-22
US6274074B12001-08-14
DE102011122608A12013-07-04
DE102013220800B32015-04-02
DE102006023656A2006-05-18
Other References:
MASAYA KUROKAWA ET AL: "Performance of plastic gear made of carbon fiber reinforced polyamide 12", WEAR, vol. 254, no. 5-6, 1 March 2003 (2003-03-01), CH, pages 468 - 473, XP055478952, ISSN: 0043-1648, DOI: 10.1016/S0043-1648(03)00020-6
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (Theresienhöhe 11a, München, 80339, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Zahnrad enthaltend die Polyamid-Formmasse (I) oder bestehend aus dieser Polyamid-Formmasse, wobei die Polyamid-Formmasse (I) die folgenden Komponenten (A) bis (C) enthält oder aus diesen gebildet wird:

(A) 35 bis 100 Gew.-% einer Mischung gebildet aus den Polyamiden

(Al) und (A2); wobei

(Al) 50 bis 100 Gew.-% mindestens eines Polyamids enthal tend zu mindestens 50 Mol-%PA X.16-Einheiten, wobei X für ein acyclisches, aliphatisches Diamin mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und 16 für 1,16-Hexadecandisäure steht, ist; und

(A2) 0 bis 50 Gew.-% mindestens eines aliphatischen oder teilaromatischen Polyamids, welches verschieden von Komponente (Al), ist;

wobei die Summe aus (Al) und (A2) 100 Gew.-% ergibt;

(B) 0 bis 60 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(C) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (A) bis (C) auf 100 Gew.-% ergänzen.

2. Zahnrad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

das Zahnrad einen Verzahnungsbereich (1) und einen Kern- oder Scha lenbereich (2) aufweist;

wobei der komplette Verzahnungsbereich (1) oder zumindest ein Teil davon aus der Polyamid-Formmasse (I) besteht, wobei wenn nur ein Teil des Verzahnungsbereichs (1) aus der Polyamid-Formmasse (I) be- steht es bevorzugt ist, dass dieser Teil als Verschleißschicht (3) ausge bildet ist, die sich über die Außenseite des Verzahnungsbereichs (1) er streckt; und

der Kern- oder Schalenbereich (2) entweder die Polyamid-Formmasse (I) oder eine von der Polyamid-Formmasse (I) verschiedene Polyamid- Formmasse (II) enthält oder aus dieser besteht, wobei es bevorzugt ist, dass der Kern- oder Schalenbereich aus der Polyamid-Formmasse (II) besteht.

3. Zahnrad gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine teilkristalline, aliphatische Polyamid (Al) ein C zu N- Verhältnis im Bereich von 10.5 bis 12.5 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 11 bis 12 hat, wobei sich das C/N-Verhältnis der jeweiligen Polyamid-Einheiten aus der Summe der Kohlenstoffatome (C) der Monomere, welche die Polyamid-Einheiten aufbauen, also den Dicarbonsäuren, Diaminen sowie Lactamen und Aminocarbonsäuren, in Bezug auf die Summe der Stickstoffatome (N) in diesen Monomeren, die im Polyamid zu Amidbindungen reagieren können, ergibt.

4. Zahnrad gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Komponente (Al)

aus mindestens einem Polyamid, enthaltend 60 Mol-% oder 80 Mol-% und bevorzugt 100 Mol-% mindestens eine Polyamid-Einheit X.16, wo bei X für ein acyclisches, aliphatisches Diamin mit 4 bis 12 Kohlenstoff atomen und 16 für 1,16-Hexadecandisäure steht, besteht;

oder

ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA1016, PA916, PA516, PA616, PA516/616, PA616/916, PA616/1016, PA616/618 und Mi schungen hiervon;

oder

ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA616, PA516, PA916, PA1016, PA516/616, PA616/1016 und Mischungen hiervon, wobei PA 616 besonders bevorzugt ist.

5. Zahnrad gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass

Komponente (A) aus

50 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 85 Gew.-% Komponente (Al) und 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 40 Gew.-% Komponente (A2) gebildet wird; wobei die Summe aus (Al) und (A2) 100 Gew.-% (A) er gibt; und/oder

der Anteil von Komponente (A) in der Polyamid-Formmasse (I) im Be reich von 47 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 58 bis 79,9 Gew.-% und be sonders bevorzugt von 63 bis 74.9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt gewicht der Komponenten (A) bis (C), liegt, und/oder

der Anteil von Komponente (B) in der Polyamid-Formmasse (I) im Be reich von 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 40 Gew.-% und be sonders bevorzugt von 22 bis 37 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge wicht der Komponenten (A) bis (C), liegt, und/oder

der Anteil von Komponente (C) in der Polyamid-Formmasse (I) im Be reich von 0 bis 3 Gew.-% und bevorzugt von 0,1 bis 2,0 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) bis (C), liegt.

6. Zahnrad gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass Komponente (A2)

ein aliphatisches oder teilaromatisches Polyamid gebildet aus aliphati schen Diaminen mit 4 bis 12, bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, aliphatischen Dicarbonsäuren mit 6 bis 12, bevorzugt 6 bis 10 Kohlen stoffatomen und aromatischen Dicarbonsäuren, insbesondere Terephthalsäure und Isophthalsäure, ist; oder

ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA6, PA46, PA56, PA66, PA6/66, PA69, PA610, PA612, PA96, PA910, PA106, PA109,

PA6T/66, PA6T/6I, PA6T/6I/610, PA6T/6I/612, PA6T/6I/614,

PA6T/6I/616, PA6T/DT (D = 2-Methylpentan-l,5-diamin), PA6T/6I/66, PA6T/6, PA6T/10T, PA9T, PA9T/MT (M = 2-Methyloctan-l,8-diamin), PA10T, PA12T, PA10T/610, PA10T/612, PA10T/614, PA10T/616, PA10T/618, PA10T/916, PA10T/1016 und Mischungen hiervon; oder ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA66, PA610, PA612, PA106, PA6T/6I, PA6T/6I/610, PA6T/6I/612, PA6T/6I/614,

PA6T/6I/616, PA6T/10T, PA10T/610, PA10T/612, PA10T/614,

PA10T/616, PA10T/618, PA10T/1016 und Mischungen hiervon; oder

Komponente (A2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA610, PA612, PA10T/1016, PA10T/612 und Mischungen hiervon.

7. Zahnrad gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente (B) faserförmig oder teilchenförmig ist und bevor zugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, oder Glaskugeln und Mischungen daraus, wobei Glasfasern besonders be vorzugt sind und insbesondere die Glassorte des Glasfüllers (B) ausge wählt ist aus E-Glas, ECR-Glas, S-Glas, A-Glas, AR-Glas, R-Glas und Mi schungen davon.

8. Zahnrad gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente (C) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schmiermitteln, Wärmestabilisatoren, Verarbeitungsstabilisatoren, Oxidationsverzögerern, Verarbeitungshilfmittel, Viskositätsmodifikato ren, Mitteln gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultravio lettes Licht, Gleit- und Entformungsmitteln, Färbemitteln, insbesonde re Farbstoffen und Pigmenten, Keimbildungsmitteln, Weichmachern, anorganischen Pigmenten, organischen Pigmenten und Mischungen davon, wobei Schmiermittel bevorzugt von 0 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,05 bis 2,0 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gew.% und am bevorzugtesten von 0,1 bis 1,0 Gew.-% und Wär mestabilisatoren bevorzugt von 0 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,02 bis 2,0 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) bis (C), enthalten sind.

9. Zahnrad gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyamid-Formmasse (I) eine Bruchfestigkeit bestimmt nach ISO 527 von mindestens 50 MPa, bevorzugt mindestens 80 MPa und besonders bevorzugt mindestens 100 MPa aufweist; und/oder

eine Bruchdehnung bestimmt nach ISO 527 von mindestens 4 %, be vorzugt mindestens 5 % und besonders bevorzugt mindestens 6 % aufweist; und/oder

einen Zug-E-Modul bestimmt nach ISO 527 von mindestens 1000 MPa, bevorzugt mindestens 4000 MPa und besonders bevorzugt mindestens 6000 MPa aufweist; und/oder

eine Charpy-Schlagzähigkeit bei 23°C bestimmt nach ISO 179/2eU von mindestens 60 kJ/m2, bevorzugt mindestens 70 kJ/m2 und besonders bevorzugt mindestens 80 kJ/m2 aufweist; und/oder

einen Abrieb, bestimmt am angussfernen Teil eines ISO-Zugstabs (Typ Al, Masse 170 x 20/10 x4), der mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min bei 23°C über eine Stahlplatte bewegt wird (Auflagefläche 20 x 4 mm2) nach 8 Stunden von maximal 1 mg, bevorzugt von maximal 0,9 mg und besonders bevorzugt von maximal 0,8 mg aufweist.

10. Zahnrad gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass

die Polyamid-Formmasse (II) die folgenden Komponenten (D) bis (F) enthält und bevorzugt aus diesen besteht;

(D) 35 bis 100 Gew.-% mindestens eines aliphatischen oder teil aromatischen Polyamids, bevorzugt gebildet aus aliphatischen Diaminen mit 4 bis 12, besonders bevorzugt 6 bislO Kohlen stoffatomen, aliphatischen Dicarbonsäuren mit 6 bis 12, bevor zugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatischen Dicarbonsäuren, insbesondere Terephthalsäure und Isophthalsäure;

(E) 0 bis 60 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(F) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes; wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (D) bis (F) auf 100 Gew.-% ergänzen.

11. Zahnrad gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

das Polyamid der Komponente (D) ausgewählt ist aus der Gruppe be stehend aus PA6, PA66, PA6/66, PA46, PA56, PA510, PA610, PA612, PA6T/6I, PA6T/66, PA6T/10T, PA9T, PA9T/MT (M = Methyloctan-1,8- diamin), PA10T, PA11/10T, PA12/10T, PA10T/66, PA10T/106,

PA10T/610, PA10T/612 und Mischungen davon;

oder

das Polyamid der Komponente (D) ausgewählt ist aus der Gruppe be stehend aus PA6, PA66, PA6/66, PA6T/6I, PA6T/66, PA6T/10T, PA10T/612 und Mischungen davon, bevorzugt als PA66 oder aus Mi schungen aus PA66 und PA6T/6I;

und/oder

der Füllstoff (E) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gemah lenem Glas, Glasfasern mit rundem Querschnitt, Glasfasern mit fla chem Querschnitt und Mischungen davon.

12. Zahnrad gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

Komponente (D) der Polyamid-Formmasse(ll) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA66 und PA 6I/6T, insbesondere amorphes PA 6I/6T, besonders bevorzugt mit einem Molverhältnis 61 :6T von 70:30 und Mischungen davon, wobei PA66 besonders bevorzugt ist;

und/oder

Komponente (F) der Polyamid-Formmasse(ll) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Calciumstearat, Wärmestabilisatoren, insbe sondere Kupferstabilisatoren und Mischungen hiervon.

13. Zahnrad gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Zahnrad neben dem Verzahnungsbereich (1) und dem Kern- oder Schalenbereich (2) noch eine weitere Schicht (4) aufweist, die bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff ge bi I- det wird, der bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, Polycarbonat, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Acrylnitril- Butadien-Styrol-Copolymerisat, Acrylnitril-Styrol-Copolymer,

Polyolefin, Polyoxymethylen, Polyester, insbesondere

Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polysulfon, PSU, PESU oder PPSU, Polyphenylenether, Polyphenylensulfid,

Polyphenylenoxid, flüssigkristalline Polymere, Polyetherketon, Polyetheretherketon, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid,

Polyetheramid, Polyesteramid, Polyetheresteramid, Polyurethan, ins besondere TPU oder PUR, Polysiloxan, Polyacrylat, Polymethacrylat sowie Mischungen oder Copolymere auf Basis solcher Systeme und Mischungen hiervon.

14. Zahnrad gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass

das Zahnrad von 5 bis 100, bevorzugt 20 bis 80 und insbesondere be vorzugt von 55 bis 66 Zähne aufweist; und/oder

der Modul (Normal-, Stirn-, Axial-) des Zahnrads von 0.1 bis 10 mm, bevorzugt 0,5 bis 5 mm und besonders bevorzugt von 1 bis 3 mm be trägt; und/oder

die Zahnbreite von 1 bis 20 mm, bevorzugt von 2 bis 15 mm und be sonders bevorzugt von 4 bisl2 mm beträgt.

15. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei es sich um ein Mehrkomponenten-Spritzguss- Verfahren oder ein Coextrusions-Verfahren handelt.

16. Verwendung eines Zahnrades gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 in Lagerschalen, Führungsbuchsen, Lagergehäusen für Getriebe, Tür oder Fenstergriffen, Schneckenradgetrieben eines elektrischen Aktua tors in einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs, Komfortantrieben in einem Kraftfahrzeug.

Description:
Zahnrad aus einer Polyamid-Formmasse

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad, enthaltend eine spezifische Polyamid-Formmasse, die eine erhöhte Abriebfestigkeit aufweist, oder beste hend aus dieser Polyamid-Formmasse. Das Zahnrad weist einen Verzahnungs bereich und einen Kern- oder Schalenbereich auf, wobei vorzugsweise der komplette Verzahnungsbereich oder zumindest ein Teil davon aus der spezifi schen Polyamid-Formmasse besteht.

Es ist bekannt, Zahnräder aus Kunststoff in verschiedenen Anwendungsberei chen der Getriebetechnik in Antriebs- und Kraftsträngen einzusetzen. Dabei ist es insbesondere wichtig, dass der Kunststoff eine hohe Abriebfestigkeit aufweist. Die zum Einsatz kommenden Kunststoffzahnräder weisen im Allge meinen eine geringere Fähigkeit auf Leistungen zu übertragen als Zahnräder aus Metall. Dabei werden Kunststoffzahnräder entweder durch Gießverfahren hergestellt, oder die Zahnkonturen der Zahnräder werden aus Halbzeugen herausgearbeitet, z.B. durch Fräsen. Die Formen, die bei Spritzgießverfahren zum Einsatz kommen, weisen dabei im Allgemeinen die schlussendliche Zahn kontur auf, so dass die Zähne nicht weiter bearbeitet werden.

DE 101 19 235 Al betrifft ein Kunststoffzahnrad, umfassend einen Hauptkör perabschnitt und einen gezahnten Abschnitt. Der Hauptkörperabschnitt ist aus einem Verstärkungsfasern enthaltenden Kunstharz hergestellt. Der ge zahnte Abschnitt ist aus einem Kunstharz hergestellt, welches das gleiche wie das Kunstharz des Hauptkörperabschnitts ist, mit dem Unterschied, dass es keine Verstärkungsfasern enthält. Weiterhin wird ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines derartigen Kunststoffzahnrades beschrieben, wobei das Spritzgiessen des Hauptkörper-Ausbildungsschritts bzw. des Zahnabschnitt- Ausbildungsschritts ausgeführt wird, nachdem der Hauptkörperabschnitt bzw. der gezahnte Abschnitt, welcher durch den jeweils anderen des Hauptkörper abschnitt-Ausbildungsschritts bzw. des Zahnabschnitt-Ausbildungsschritts erhalten wird, in einer Form angeordnet wurde. Ein solches zweistufiges Her ste II verfahren für Zahnräder wird auch durch US 3,630,098 offenbart. Zusätz lich wird der Zahnbereich durch Zusätze wie z.B. Molybdänsulfid oder Teflon gleitmodifiziert, so dass solche Zahnräder auch ohne äussere Schmierung be trieben werden können.

Auch US 5,810,686 Bl beschreibt ein Zahnrad bei dem Kern- und Zahnbereich durch unterschiedliche Kunststoffformmassen gebildet werden, wobei nur der Kernbereich faserverstärkt ist.

US 6,274,074 Bl beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades bestehend aus einer harten äusseren Schicht und einer weichen, vibrations dämpfenden Kernschicht in einem einstufigen Co-Injektionsverfahren. Beide Schichten können faserverstärkt sein.

Gemäß DE 10 2011 122 608 Al soll die Genauigkeit der Verzahnung verbes sert werden, wenn die Herstellung des Zahnrades durch Mehrkomponenten- Spritzguss erfolgt, wobei der Mehrkomponenten-Spritzguss derart ausgeführt wird, dass zuerst ein die Zahnradaußenwand bildender Kunststoff in den Hohl raum einer Form eingespritzt wird und darauf direkt folgend ein den Zahnrad kern (das Zahnradinnere) bildender, sich aufblähender Kunststoff in den ver- bliebenen (restlichen) Hohlraum der Form eingespritzt wird.

Eine Variation des genannten Mehrkomponenten-Spritzgussverfahrens be schreibt DE 10 2013 220 800 B3 und zwar derart, dass das Getrieberad mehre re Anspritzstellen auf unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern ausweist. Auch hier wird bevorzugt eine unverstärkte Formmasse für den Kern- oder Zahnbe reich verwendet. In DE 10 2006 0236 568 Al wird konkret Glasfaser verstärktes Polyamid PA66 für den Kernbereich und unverstärktes Polyamid PA66 für den Zahnbereich vorgeschlagen. Wesentlich für die Erfindung scheint zu sein, dass der E-Modul des Kernbereiches höher ist als derjenige des Zahn bereiches, weil dadurch Betriebsgeräusche reduziert werden könnten.

Die vorliegende Erfindung verfolgt die Aufgabenstellung ein Zahnrad mit sehr guter Abriebfestigkeit sowie mechanischer Beständigkeit bereitzustellen. So fern der Kern- und Verzahnungsbereich aus verschiedenen Materialien beste hen, soll zwischen diesen Bereichen auch eine gute Verbundhaftung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch das Zahnrad gemäß Anspruch 1 gelöst, welches die folgenden Merkmale aufweist.

Zahnrad enthaltend die Polyamid-Formmasse (I) oder bestehend aus dieser Polyamid-Formmasse, wobei die Polyamid-Formmasse (I) die folgenden Kom ponenten (A) bis (C) enthält oder aus diesen gebildet wird:

(A) 35 bis 100 Gew.-% einer Mischung gebildet aus den Polyamiden (Al) und (A2); wobei

(Al) 50 bis 100 Gew.-% mindestens eines Polyamids ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyamid, enthaltend zu mindestens 50 Mol-%PA X.16-Einheiten, wobei X für ein acyclisches, aliphatisches Diamin mit 4 bis 12 Kohlenstoffato men und 16 für 1,16-Hexadecandisäure steht, und von PA X.16 verschiedenen teilkristallinen, aliphatischen Polyamiden mit ei nem C zu N-Verhältnis von 10 bis 13, und Mischungen davon, ist; und

(A2) 0 bis 50 Gew.-% mindestens eines aliphatischen oder teilaro matischen Polyamids, welches verschieden von Komponente (Al), ist;

wobei die Summe aus (Al) und (A2) 100 Gew.-% ergibt;

(B) 0 bis 60 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(C) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (A) bis (C) auf 100 Gew.-% ergänzen.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zahnrads werden in den Ansprüchen 2 bis 14 angegeben.

Anspruch 15 betrifft ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Zahnrads und Anspruch 16 betrifft spezifische Verwendungen dieses Zahn rads.

Begriffsdefinitionen

Schreibweisen und Abkürzungen für Polyamide und deren Monomere

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff„Polyamid" (Ab kürzung PA) ein Oberbegriff verstanden, dieser umfasst Homopolyamide und Copolyamide. Die gewählten Schreibweisen und Abkürzungen für Polyamide und deren Monomere entsprechen den in der ISO-Norm 16396-1 (2015, (D)) festgelegten. Die darin verwendeten Abkürzungen werden im Folgenden sy nonym zu den IUPAC Namen der Monomere verwendet.

Mengenangaben

Die Polyamid-Formmassen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die Komponenten (A) bis (C) bzw. (D) bis (F), es gilt dabei die Maßgabe, dass sich die Komponenten (A) bis (C) bzw. (D) bis (F) in Summe auf 100 Gew.-% ergän zen. Die festgelegten Bereiche der Mengenangaben für die einzelnen Kompo nenten (A) bis (C) bzw. (D) bis (F) sind so zu verstehen, dass innerhalb der vor gegebenen Bereiche eine willkürliche Menge für jede der Einzelkomponenten ausgewählt werden kann, sofern die strikte Maßgabe erfüllt wird, dass die Summe aller Komponenten (A) bis (C) bzw. (D) bis (F) 100 Gew.-% ergibt.

C/N-Verhältnis

Das C- zu N-Verhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung gibt das Verhältnis von Kohlenstoffatomen zu Stickstoffatomen im Polyamid an. Dabei werden auch die Kohlenstoffatome und Stickstoffatome, welche an der Bildung der Polyamid-Gruppe beteiligt sind berücksichtigt. Konkret ergibt sich das C/N- Verhältnis der jeweiligen Polyamid-Einheiten aus der Summe der Kohlenstoff atome (C) der Monomere, welche die Polyamid-Einheiten aufbauen, also den Dicarbonsäuren, Diaminen sowie Lactamen und Aminocarbonsäuren, in Bezug auf die Summe der Stickstoffatome (N) in diesen Monomeren, die im Poly amid zu Amidbindungen reagieren können. Enthält ein Polyamid mehrere Polyamideinheiten, wie beispielsweise PA 11/913 (30:70 mol-%), das die PA- Einheiten "11" und "913" umfasst, so werden die C/N-Verhältnisse der einzel nen PA-Einheiten gemäß ihrem Molanteil im Polyamid gewichtet. Für das Bei spiel PA 11/913 (30:70 mol-%) resultiert somit ein C/N-Verhältnis von (0.3 * 11) + 0.7 * (9 + 13) / 2 = 11.

Teilkristalline Polyamide

Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind teilkristalline Polyamide solche Po lyamide, die in der dynamischen Differenz-Kalorimetrie (engl. Differential Scanning Calorimetry, DSC) nach ISO 11357-3 (2013) bei einer Aufheizrate von 20 K/min bevorzugt eine Schmelzwärme von mehr als 4 J/g, besonders bevor zugt von wenigstens 20 J/g, ganz besonders bevorzugt von wenigstens 30 J/g aufweisen.

Polyamid-Formmasse (I)

Komponente (A)

Komponente (A) der Polyamid-Formmasse (I) ist eine Mischung aus den Kom ponenten (Al) und (A2). Komponente (A) ist in der Polyamid-Formmasse in 35 bis 100 Gew.-%, bevorzugt von 47 bis 90 Gew.-%, insbesondere von 58 bis 79,9 Gew.-% und besonders bevorzugt von 63 bis 74,9 Gew.-%, jeweils bezo gen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) bis (C), enthalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Komponente (A) aus 50 bis 90 Gew.-% und bevorzugt 60 bis 85 Gew.-% Kom ponente (Al) und 10 bis 50 Gew.-% und bevorzugt 15 bis 40 Gew.-% Kompo nente (A2) gebildet, wobei die Summe aus (Al) und (A2) 100 Gew.-% (A) er gibt. Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass Komponente (A) ausschließlich aus Komponente (Al) gebildet wird.

Im Folgenden werden die Komponenten (Al) und (A2) näher definiert.

Komponente (Al)

Der Anteil von Komponente (Al) liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 85 Gew.-% und insbeson dere bei 100 Gew. jeweils bezogen auf die Komponente (A).

Weiterhin gilt für die Komponente (Al) respektive das mindestens eine ali phatische, teilkristalline Polyamid dieser Komponente (Al), dass vorzugsweise ein C/N-Verhältnis im Bereich von 10.5 bis 12.5 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 11 bis 12 vorliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht Komponente (Al) aus mindestens einem Polyamid, enthaltend 60 oder 80 Mol-% und insbesondere 100 Mol-% mindestens eine Polyamid-Einheit X16, wobei X für ein acyclisches, aliphatisches Diamin mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und 16 für 1,16- Hexadecandisäure steht. Das bedeutet das mindestens eine aliphatische Poly amid der Kompoente (Al) kann weitere aliphatische Polyamid-Einheiten ver schieden von X16 in Mengen bis zu 40 Mol-% oder bis zu 20 Mol-% enthalten. Bevorzugt handelt es sich bei den weiteren Polyamideinheiten um die Poly amid-Einheiten 610, 612, 614, 618, 1010, 1012, 1212, 1014, 1018, 912, 914 und 918, insbesondere um 612 und 614, solange das oben definierte C/N- Verhältnis eingehalten wird.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei Komponente (Al) um ein aliphati sches Polyamid ausgewählt aus der Gruppe PA516, PA616, PA916, PA1016, PA616/1016, PA616/614, PA616/612, PA616/610, PA616/916, PA916/1016 und PA516/616 oder eine Mischung dieser Systeme oder um die Polyamide PA616, PA616/1016 oder PA1016.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Komponente (Al) aus mindestens einem acyclischen, aliphatischen Polyamid gebildet aus schließlich aus PA-Einheiten X16, wie oben definiert. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist Komponente (Al) ein acyclisches, aliphatisches Polyamid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA11, PA12, PA1010, PA1012, PA1014, PA1016, PA912, PA914, PA916, PA918, PA614, PA516, PA616, PA618, PA516/616, PA616/916, PA616/1016,

PA616/618 und Mischungen hiervon.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist Komponente (Al) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA616, PA516, PA916, PA1016, PA516/616, PA616/1016 und Mischungen hiervon, insbesondere PA616.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die relative Viskosität von Komponente (Al) im Bereich von 1,6 bis 3,0, bevorzugt von 1,7 bis 2,7 und bevorzugt von 1,80 bis 2,40. Die relative Viskosität wird dabei bei 20 °C gemessen nach ISO 307 (2007) in einer Lösung von 0,5 g Polymer in 100 ml m- Kresol.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass Komponente (Al) entweder ein ausgeglichenes Endgruppenverhältnis auf weist, d.h. die Differenz zwischen Amino- und Carboxyl-Endgruppen beträgt höchstens 15 mmol/kg, insbesondere höchstens 10 mmol/kg oder, dass die Amino- oder die Carboxyl-Endgruppen im Überschuss vorliegen, wobei die Konzentration der Aminoendgruppen vorzugsweise im Bereich von 20 bis 120 mmol/kg, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 100 mmol/kg und insbe sondere im Bereich von 30 bis 70 mmol/kg liegt und/oder wobei die Konzent ration der Carboxyl-Endgruppen vorzugsweise im Bereich von 0 bis 120 mmol/kg, bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 mmol/kg und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 80 mmol/kg liegt. Die Differenz zwischen Amino- und Carboxyl-Endgruppen beträgt dabei wenigstens 20 mmol/kg, be vorzugt wenigstens 25 mmol/kg und insbesondere wenigstens 30 mmol/kg. Insbesondere bevorzugt ist ein Aminoendgruppenüberschuss.

Für Zahnräder die nur aus einem Material bestehen ist es bevorzugt, dass Komponente (Al) nicht Polyamid PA12 ist. Eine besonders bevorzugte Kom ponente (Al) für Zahnräder, die nur aus einem einzigen Material bestehen ist Polyamid PA 616, dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass Komponente (A) zu 100 Gew.-% aus Komponente (Al) besteht.

Komponente (A2)

Komponente (A2) ist mindestens ein aliphatisches Polyamid oder teilaromati sches Polyamid, welches von Komponente (Al) verschieden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist Komponente (A2) ein aliphati sches oder teilaromatisches Polyamid gebildet aus aliphatischen Diaminen mit 4 bis 12, bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, aliphatischen Dicarbonsäuren mit 6 bis 12, bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatischen Dicarbonsäuren, insbesondere Terephthalsäure und Isophthalsäure.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist Komponente (A2) aus- gewählt aus der Gruppe bestehend aus PA6, PA46, PA56, PA66, PA6/66, PA69, PA610, PA612, PA96, PA910, PA106, PA109, PA6T/66, PA6T/6I, PA6T/6I/610, PA6T/6I/612, PA6T/6I/614, PA6T/6I/616, PA6T/DT (D = 2-Methylpentan-l,5- diamin), PA6T/6I/66, PA6T/6, PA6T/10T, PA9T, PA9T/MT (M = 2-Methyloctan- 1,8-diamin), PA10T, PA12T, PA10T/610, PA10T/612, PA10T/614, PA10T/616, PA10T/618, PA10T/916, PA10T/1016 und Mischungen hiervon.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass Komponente (A2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PA66, PA610, PA612, PA106, PA6T/6I, PA6T/6I/610, PA6T/6I/612, PA6T/6I/614, PA6T/6I/616, PA6T/10T, PA10T/610, PA10T/612, PA10T/614, PA10T/616, PA10T/618, PA10T/1016 und

Mischungen hiervon.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist Komponente (A2) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA610, PA612, PA10T/1016, PA10T/612 und Mischungen hiervon.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist Komponente (A2) eine relati ve Viskosität von 1,5 bis 2,7, bevorzugt von 1,6 bis 2,4 und besonders bevor zugt von 1,70 bis 2,20 auf. Die relative Viskosität wird dabei bei 20°C gemes- sen nach ISO 307 (2007) in einer Lösung von 0,5 g Polymer in 100 ml m-Kresol. Komponente (B)

Komponente (B) ist ein Füllstoff, der in 0 bis 60 Gew.-% in der Polyamid- Formmasse (I) enthalten ist. Die Füllstoffe können sowohl faserförmig wie teilchenförmig, einzeln oder im Gemisch, vorliegen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist Kom ponente (B) mit 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt mit 20 bis 40 Gew.-% und be sonders bevorzugt mit 22 bis 37 oder 25 bis 35 Gew.-% in der Polyamid- Formmasse (I) enthalten, wobei sich diese Mengenangaben auf die Summe der Komponenten (A) bis (C) bzw. das Gesamtgewicht der Polyamid- Formmasse (I) beziehen.

Die Komponente (B) kann sowohl faserförmige Verstärkungsmittel als auch weitere partikuläre Füllstoffe enthalten. Insbesondere wird bevorzugt, wenn (B) ausschließlich aus faserförmigen Verstärkungsmitteln, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Borfasern, Aramidfa- sern, Basaltfasern und Mischungen davon, besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Poly amid-Formmasse wird die Komponente (B) vollständig aus Glasfasern gebil det.

Die verwendeten Glasfasern besitzen eine Querschnittsfläche, die entweder kreisförmig (oder synonym rund) oder nicht-kreisförmig (oder synonym flach) ist, wobei im letzteren Fall das Abmessungsverhältnis von der Haupt- Querschnittsachse zur Neben-Querschnittsachse mindestens 2, z.B. von 2.5 bis 4.5 beträgt.

Die Verstärkung mit Glasfasern kann mit Kurzfasern (z.B. Schnittglas mit einer Länge von 2 bis 50 mm) oder Endlosfasern (Langglas oder Rovings) erfolgen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erfindungsgemäß eingesetz ten Glasfasern Kurzglasfasern mit einem Durchmesser im Bereich von 6 bis 20 und bevorzugt von 9 bis 12 pm. Die Glasfasern liegen in Form von Schnittglas mit einer Länge von 2 bis 50 mm vor. Insbesondere werden erfindungsgemäß E-und/oder S-Glasfasern verwendet. Es können aber auch alle anderen Glasfa- sersorten, wie z. B. A-, C-, D-, M-, R-Glasfasern oder beliebige Mischungen davon oder Mischungen mit E- und/oder S-Glasfasern eingesetzt werden. Es werden die für Polyamid üblichen Schlichten, wie z. B. diverse Aminosilan- schlichten, verwendet, wobei hochtemperaturstabile Schlichten bevorzugt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die eingesetzten Glasfa sern Langglasfasern (Rovings, Endlosglasfasern). Die als Roving eingesetzten Glasfasern weisen einen Durchmesser von 10 bis 20 pm, bevorzugt von 12 bis 17 pm auf. Insbesondere werden E-Glasfasern verwendet. Neben den bevor zugten E-Glasfasern, werden insbesondere S-Glasfasern eingesetzt, da sie ge genüber den E-Glasfasern eine um 30% höhere Zugfestigkeit besitzen. Es kön nen aber auch alle anderen Glasfasersorten, wie z.B. A-, C-, D-, M, R-Glas- fasern oder beliebige Mischungen davon oder Mischungen mit E- und/oder S- Glasfasern eingesetzt werden.

Bei den flachen Glasfasern, also Glasfasern mit nicht-kreisförmiger Quer- schnittsfläche, werden solche mit einem Abmessungsverhältnis von der Hauptquerschnittsachse zur senkrecht darauf stehender Nebenquerschnitts achse von mehr als 2, bevorzugt von 2.5 bis 4.5, insbesondere von 3 bis 4 be vorzugt eingesetzt. Diese sogenannten flachen Glasfasern weisen eine ovale, elliptische, mit Einschnürung(en) versehene elliptische (sogenannte Kokon oder cocoon-Faser), polygonale, rechteckige oder nahezu rechteckige Quer- schnittsfläche auf. Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der eingesetzten flachen Glasfasern besteht darin, dass die Länge der Hauptquerschnittsachse bevorzugt im Bereich von 6 bis 40 pm, insbesondere im Bereich von 15 bis 30 pm und die Länge der Nebenquerschnittsachse im Bereich von 3 bis 20 pm, insbesondere im Bereich von 4 bis 10 pm liegt. Dabei weisen die flachen Glas fasern eine möglichst hohe Packungsdichte auf, d.h. die Glasquerschnittsflä che füllt ein gedachtes, den Glasfaserquerschnitt möglichst exakt umgeben den Rechteck zu mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % und insbeson dere bevorzugt zu mindestens 85 % aus.

Zur Verstärkung der erfindungsgemäßen Formmassen können auch Mischun gen von Glasfasern mit kreisförmigem und nicht-kreisförmigem Querschnitt verwendet werden, wobei der Anteil an flachen Glasfasern bevorzugtermaßen überwiegt, d.h. mehr als 50 Gew.-% der Gesamtmasse der Fasern ausmacht. Die Glasfasern können mit einer für Thermoplaste, insbesondere für Polyamid geeigneten Schlichte, enthaltend einen Haftvermittler auf Basis einer Amino- oder Epoxysilanverbindung, versehen sein.

Die flachen Glasfasern der Komponente (B) sind dabei z.B. bevorzugt als E- Glasfasern gemäß ASTM D578-00 mit nicht-kreisförmigem Querschnitt aus gewählt, vorzugsweise aus 52 bis 62 % Siliciumdioxid, 12 bis 16 % Aluminium oxid, 16 bis 25 % Calciumoxid, 0 bis 10 % Borax, 0 bis 5 % Magnesiumoxid, 0 bis 2 % Alkalioxide, 0 bis 1.5 % Titandioxid und 0 bis 0.3 % Eisenoxid. Die Glas fasern der Komponente (B) weisen bevorzugt als flache E-Glasfasern eine Dichte von 2.54 bis 2.62 g/cm 3 , einen Zug-E-Modul von 70 bis 75 GPa, eine Zugfestigkeit von 3000 bis 3500 MPa und eine Reißdehnung von 4.5 bis 4.8 % auf, wobei die mechanischen Eigenschaften an Einzelfasern mit einem Durchmesser von 10 pm und eine Länge von 12.7 mm bei 23°C und einer rela tiven Luftfeuchte von 50 % bestimmt wurden.

Die Komponente (B) kann des weiteren Füllstoffe, gegebenenfalls in oberflä chenbehandelter Form enthalten, ausgewählt aus der folgenden Gruppe: Kao lin, calciniertes Kaolin, Talkum, Talk, Glimmer, Silikat, Quarz, Titandioxid, Wollastonit, amorphe Kieselsäuren, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydro xid, Kreide, Kalk, Feldspat, Bariumsulfat, Voll- oder Hohl-Glaskugeln oder ge mahlenes Glas, insbesondere gemahlene Glasfasern, dauerhaft magnetische bzw. magnetisierbare Metallverbindungen und/oder Legierungen, sowie Mi schungen der Elemente aus dieser Gruppe. Besonders bevorzugt als Füllstoff werden Mikroglaskugeln mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 5 bis 100 pm, da diese dem Formteil tendenziell isotrope Eigenschaften verlei hen und damit die Herstellung von Formteilen mit niedrigen Verzug erlauben.

Als Füllstoff können die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen vorzugsweise also einen teilchenförmigen Füllstoff oder eine Mischung aus zwei oder mehr unterschiedlichen Füllstoffen auch in Kombination mit Ver stärkungsstoffen enthalten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Polyamid-Formmasse nach der Erfin dung zeichnet sich dadurch aus, dass die Komponente (B) im Bereich von 15 bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 25 bis 35 Gew.-%, insbesondere bevorzugt in Form von Glasfasern mit nicht-kreisförmigem Querschnitt und einem Abmessungsverhältnis von der Haupt-Querschnittsachse zur Neben-Querschnittsachse im Bereich von 2.5 bis 4.5, vorliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung besteht Komponente (B) ausschliesslich aus einem Glasfüller ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, gemahlenen Glasfasern, Glaspartikeln, Glas-Flakes, Glas-Kugeln, Glas-Hohlkugeln oder aus Kombinationen aus den vorgenannten. Werden als Komponente (B) Glaskugeln oder Glaspartikel aus gewählt, beträgt deren mittlerer Durchmesser 0,3 bis 100 pm, bevorzugt 0,7 bis 30 pm, besonders bevorzugt 1 bis 10 pm.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Glassorte von Komponente (B) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus E-Glas, ECR-Glas, S-Glas, A-Glas, AR-Glas und R-Glas, insbeson dere E- und S-Glas, sowie Mischungen aus diesen Glassorten.

Bei Komponente (B) handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungs form um eine hochfeste Glasfaser oder sogenannte S-Glasfaser. Diese beruht vorzugsweise auf dem ternären System Siliciumdioxid-Aluminiumoxid- Magnesiumoxid oder auf dem quaternären System Siliciumdioxid-Aluminium- oxid-Magnesiumoxid-Calciumoxid, wobei eine Zusammensetzung von 58 bis 70 Gew.-% Siliciumdioxid (Si0 2 ), 15 bis 30 Gew.-% Aluminiumoxid (AI2O3), 5 bis 15 Gew.-% Magnesiumoxid (MgO), 0 bis 10 Gew.-% Calciumoxid (CaO) und 0 bis 2 Gew.-% weitere Oxide, wie z.B. Zirkoniumdioxid (Zr0 2 ), Boroxid (B 2 0 3 ), Titandioxid (Ti0 2 ), Eisenoxid (Fe 2 0 3 ), Natriumoxid, Kaliumoxid oder Lithium oxid (Li 2 0) bevorzugt wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die hochfeste Glas faser eine Zusammensetzung von 60 bis 67 Gew.-% Siliciumdioxid (Si0 2 ), 20 bis 28 Gew.-% Aluminiumoxid (Al 2 0 3 ), 7 bis 12 Gew.-% Magnesiumoxid (MgO), 0 bis 9 Gew.-% Calciumoxid (CaO) sowie 0 bis 1,5 Gew.-% weitere Oxide, wie z.B. Zirkoniumdioxid (Zr0 2 ), Boroxid (B 2 0 3 ), Titandioxid (Ti0 2 ), Eisenoxid (Fe 2 0 3 ), Natriumoxid, Kaliumoxid Lithiumoxid (Li 2 0). Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die hochfeste Glasfaser die nachfolgende Zusammensetzung aufweist: 62 bis 66 Gew.-% Siliciumdioxid (Si0 2 ), 22 bis 27 Gew.-% Aluminiumoxid (Al 2 0 3 ), 8 bis 12 Gew.-% Magnesiumoxid (MgO), 0 bis 5 Gew.-% Calciumoxid (CaO), 0 bis 1 Gew.-% weitere Oxide, wie z.B. Zirko niumdioxid (Zr0 2 ), Boroxid (B 2 0 3 ), Titandioxid (Ti0 2 ), Eisenoxid (Fe 2 0 3 ), Na triumoxid, Kaliumoxid und Lithiumoxid (Li 2 0).

Die hochfesten Glasfasern (S-Glasfasern) weisen bevorzugtermaßen eine Zug festigkeit von wenigstens 3700 MPa, vorzugsweise von wenigstens 3800 oder 4000 MPa, und/oder eine Reißdehnung von wenigstens 4,8 %, vorzugsweise von wenigstens 4,9 oder 5,0 % und/oder einen Zug-E-Modul von mehr als 75 GPa, vorzugsweise von mehr als 78 oder 80 GPa auf, wobei diese Glasei genschaften an Einzelfasern (pristine single filaments) mit einem Durchmesser von 10 pm und eine Länge von 12,7 mm bei einer Temperatur von 23°C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % zu bestimmen sind.

Konkrete Beispiele für diese hochfesten Glasfasern sind S-Glasfasern von Owens Corning mit 995-Schlichte, T-Glasfasern von Nittobo, HiPertex von 3B, HS4-Glasfasern von Sinoma Jinjing Fiberglass, R-Glasfasern von Vetrotex sowie S-l- und S-2-Glasfasern von AGY.

Die oben genannten Glasfasern können in Form von Kurzfasern, bevorzugt in Form von Schnittglas, mit einer Länge im Bereich von 0,2 bis 20 mm, oder in Form von Endlosfasern vorliegen. Weiterhin weisen die Glasfasern bevorzugt eine kreisförmige oder nicht-kreisförmige Querschnittsfläche auf.

Glasfasern mit kreisförmigem Querschnitt, also runde Glasfasern, haben typi scherweise einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 20 pm, bevorzugt im Be reich von 6 bis 17 pm und besonders bevorzugt im Bereich von 6 bis 13 pm. Sie werden bevorzugt als Kurzglasfaser (Schnittglas mit einer Länge von 0.2 bis 20 mm, bevorzugt 2 bis 12 mm) eingesetzt.

Komponente (C)

Die erfindungsgemäße Polyamid-Formmasse (I) enthält 0 bis 5 Gew.-% min destens eines Zusatzstoffes als Komponente (C). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Polyamid-Formmasse (I) 0 bis 3 Gew.-% und bevorzugt 0.1 bis 2.0 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes als Komponente (C).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist Komponente (C) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schmiermitteln, Wärmestabilisatoren, Verarbei tungsstabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, Viskositätsmodifikator, Oxidati onsverzögerern, Mitteln gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultra violettes Licht, Gleit- und Entformungsmitteln, Färbemitteln, insbesondere Farbstoffen und Pigmenten, Keimbildungsmitteln, Weichmachern, anorgani schen Pigmenten, organischen Pigmenten und Mischungen davon.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Polyamid- Formmasse (I) als Komponente (C) mindestens ein Schmiermittel, wobei die ses bevorzugt in einem Anteil von 0 bis 2 Gew.-% , insbesondere bevorzugt von 0,05 bis 2.0 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gew.-% und am bevorzugtesten von 0,1 bis 1,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtge wicht der Komponenten (A) bis (C), enthalten ist.

Hierbei bevorzugt sind AI-, Alkali-, Erdalkalisalze, Ester oder Amide von Fett säuren mit 10 bis 44 C-Atomen und vorzugsweise mit 14 bis 44 C-Atomen, wobei die Metallionen Na, Mg, Ca und AI bevorzugt und Ca oder Mg beson ders bevorzugt sind. Besonders bevorzugte Metallsalze sind Ca-Stearat und Ca-Montanat sowie Al-Stearat. Die Fettsäuren können 1- oder 2-wertig sein. Als Beispiele seien Pelargonsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Marga rinsäure, Dodecandisäure, Behensäure und die besonders bevorzugten Stearinsäure, Caprinsäure sowie Montansäure (Mischung von Fettsäuren mit 30 bis 40 C- Atomen), genannt.

Weiterhin sind aliphatischen Alkohole, die 1- bis 4-wertig sein können, als Schmiermittel bevorzugt. Bevorzugt sind diese Alkohole ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Butanol, n-Octanol, Stearylalkohol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Glycerin, Pentaerythrit und Mischungen dar aus, wobei Glycerin und Pentaerythrit bevorzugt sind.

Außerdem sind aliphatische Amine, die 1- bis 3-wertig sein können, bevorzug- te Schmiermittel. Bevorzugte Amine sind ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus Stearylamin, Ethylendiamin, Propylendiamin, Hexamethylendiamin, Di(6-Aminohexyl)amin und Mischungen hiervon, wobei Ethylendiamin und Hexamethylendiamin besonders bevorzugt sind.

Bevorzugte Ester oder Amide von Fettsäuren sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycerindistearat, Glycerintristearat, Ethylendiamindistearat, Glycerinmonopalmitat, Glycerintrilaurat, Glycerinmonobehenat, Pentae- rythrittetrastearat und Mischungen hiervon.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Polyamid- Formmasse (I) als Komponente (C) mindestens einen Wärmestabilisator, wo bei dieses bevorzugt in einem Anteil von 0 bis 3 Gew.-% , insbesondere bevor zugt von 0,02 bis 2,0 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) bis (C), enthalten ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmestabilisatoren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

• Verbindungen des ein- oder zweiwertigen Kupfers, z.B. Salze des ein- oder zweiwertigen Kupfers mit anorganischen oder organischen Säuren oder ein- oder zweiwertigen Phenolen, die Oxide des ein- oder zweiwertigen Kupfers, oder die Komplexverbindungen von Kupfersalzen mit Ammoniak, Aminen, Amiden, Lactamen, Cyaniden oder Phosphinen, bevorzugt Cu(l)- oder Cu(ll)-Salze der Halogenwasserstoffsäuren, der Cyanwasserstoffsäu- ren oder die Kupfersalze der aliphatischen Carbonsäuren. Besonders be vorzugt sind die einwertigen Kupferverbindungen CuCI, CuBr, Cul, CuCN und Cu 2 0, sowie die zweiwertigen Kupferverbindungen CuCI 2 , CuS0 4 , CuO, Kupfer(ll)acetat oder Kupfer(ll)stearat. Sofern eine Kupferverbin dung verwendet wird, beträgt vorzugsweise die Menge an Kupfer 0,003 bis 0,5, insbesondere 0,005 bis 0,3 und besonders bevorzugt 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Komponenten (A) bis (C).

Die Kupferverbindungen sind handelsüblich bzw. ihre Herstellung ist dem Fachmann bekannt. Die Kupferverbindungen können als solche oder in Form von Konzentraten eingesetzt werden. Unter Konzentrat ist dabei ein Polymer, vorzugsweise gleicher chemischer Natur wie Komponente (A), zu verstehen, welches das Kupfersalz in hoher Konzentration enthält. Der Einsatz von Kon zentraten ist ein übliches Verfahren und wird besonders häufig dann ange wandt, wenn sehr geringe Mengen eines Einsatzstoffes zu dosieren sind. Vor teilhafterweise werden die Kupferverbindungen in Kombination mit weiteren Metallhalogeniden, insbesondere Alkalihalogeniden, wie Nal, Kl, NaBr, KBr, eingesetzt, wobei das molare Verhältnis von Metallhalogenid zu Kupferhalo genid 0,5 bis 20, bevorzugt 1 bis 10 und besonders bevorzugt 3 bis 7 beträgt.

• Stabilisatoren auf Basis sekundärer aromatischer Amine, wobei diese Sta bilisatoren vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 2, bevorzugt von 0,2 bis 1,5 Gew.-% vorliegen,

• Stabilisatoren auf Basis sterisch gehinderter Phenole, wobei diese Stabili satoren vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 1,5, bevorzugt von 0,2 bis 1,0 Gew.-% vorliegen, und

• Phosphiten und Phosphoniten, sowie

• Mischungen der vorstehend genannten Stabilisatoren.

Besonders bevorzugte Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Stabilisato ren auf Basis sekundärer aromatischer Amine sind Addukte aus Phenylendia min mit Aceton (Naugard A), Addukte aus Phenylendiamin mit Linolen, Nau- gard 445, N,N'-Dinaphthyl-p-phenylendiamin, N-Phenyl-N'-cyclohexyl-p- phenylendiamin oder Mischungen von zwei oder mehreren davon.

Als sterisch gehinderte Phenole eignen sich prinzipiell alle Verbindungen mit phenolischer Struktur, die am phenolischen Ring mindestens eine sterisch anspruchsvolle Gruppe aufweisen. Bevorzugte Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Stabilisatoren auf Basis sterisch gehinderter Phenole sind N,N'- Hexamethylen-bis-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propi onamid, Bis- (3,3-bis-(4'-hydroxy-3'-tert-butylphenyl)-butansäure)-glyko lester, 2,1'-

Thioethylbis-(3-(3,5-di.tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propi onat, 4-4'-Butyliden- bis-(3-methyl-6-tert.-butylphenol), Triethylenglykol-3-(3-tert-butyl-4-hydroxy- 5-methylphenyl)-propionat oder Mischungen von zweien oder mehreren die ser Stabilisatoren.

Bevorzugte Phosphite und Phosphonite sind Triphenylphosphit, Diphenylal- kylphosphit, Phenyldialkylphosphit, Tris(nonylphenyl)phosphit, Trilau- rylphosphit, Trioctadecylphosphit, Distearylphentaerythritoldiphosphit, Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, Diisodecylpentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,6-di-tert-butyl-4- methylphenyl)-pentaerythritoldiphosphit, Diisodecyloxypentaerythritol- diphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)pentaerythritoldiphosph it, Bis(2,4,6-tris-(tert-butylphenyl))pentaerythritol-diphosphit , Tristearylsorbi- toltriphosphit, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylendiphosphoni t, 6-lsooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12H-dibenz-[d,g]-l,3 ,2- dioxaphosphocin, 6-Fluoro-2,4,8,10-tetra-tert-butyl- 12-methyl-dibenz[d,g]- 1,3,2-dioxaphosphocin, Bis(2,4-di-tert- butyl-6-methylphenyl)methylphosphit und Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)ethylphosphit. Insbesondere werden bevorzugt Tris[2-tert-butyl-4-thio(2'-methyl-4'-hydroxy-5 , -tert-butyl)-phenyl- 5-methyl]phenyl-phosphit und Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (Hosta- nox° PAR24: Handelsprodukt der Firma Clariant, Basel).

Eine bevorzugte Ausführungsform des Wärmestabilisators besteht in der Kombination von organischen Hitzestabilisatoren (insbesondere Hostanox PAR 24 und Irganox 1010), einem Bisphenol A basiertem Epoxid (insbesondere Epikote 1001) und einer Kupferstabilisierung auf Basis von Cul und Kl. Eine kommerziell erhältliche Stabilisatormischung, bestehend aus organischen Sta bilisatoren und Epoxiden ist beispielsweise Irgatec NC66 von Ciba Spez. GmbH. Insbesondere bevorzugt ist eine Wärmestabilisierung ausschließlich auf Basis von Cul und Kl.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Polyamid- Formmasse (I) als Komponente (C) mindestens einen Viskositätsmodifikator, wobei dieses bevorzugt in einem Anteil von 0.1 bis 5 Gewichtsprozent, bevor zugt in 0.1 bis 3 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt in 0.2 bis 2 Ge wichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) bis (C), vorliegt.

Die erfindungsgemässe Polyamid-Formmasse (I) enthält vorzugsweise des Weiteren einen Viskositätsmodifikator (Komponente C), welcher bei der thermoplastischen Verarbeitung zu einem Molekulargewichtsaufbau durch Kettenverlängerung der Polyamidmolekülen in den Komponenten (Al) und (A2) führt. Eine bevorzugte Variante eines Viskositätsmodifikators ist ein Poly- carbonat in einem säureterminierten Polyamid. Ein solcher Viskositätsmodifi kator ist beispielsweise unter der Bezeichnung Brüggolen ® M 1251 von der Firma Brüggemann Chemical (Deutschland) im Handel erhältlich, wobei es sich um ein Masterbatch aus einem niedrigviskosen Polycarbonat in einem säure terminierten Polyamid 6 handelt. Eine andere bevorzugte Variante eines Viskositätsmodifikators ist ein acrylsäuremodifiziertes Polyethylen hoher Dich te, vorzugsweise mit einem Pfropfgrad im Bereich von 5 bis 6 %. Ein solcher Polymer-Modifikator wird beispielsweise von der Firma Chemtura unter dem Handelsnamen Polybond 1009 vertrieben und weist einen Pfropfgrad von 6 % auf. Ebenfalls können Poly(ethylen-maleinsäureanhydrid)-copolymere ver wendet werden.

Weitere bevorzugte Viskositätsmodifikatoren sind aromatische Polycarbodii- mide, welche z.B. von der Firma Rhein-Chemie (Deutschland) unter dem Na men Stabaxol ® P vertrieben werden. Andere bevorzugte Viskositätsmodifika toren sind acrylsäuremodifizierte lineare Polyethylene niedriger Dichte, wie z.B. das von der Firma OKA-Tec angebotene Okabest ® 2400. Weitere bevor zugte Viskositätsmodifikatoren sind l,l'-Carbonyl-bis-caprolactamate, welche z.B. von der Firma DSM unter dem Namen Allinco ® CBC vertrieben werden, sowie Bisoxazoline, wie z.B. l,4-Phenylen-bis-(2-oxazolin).

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Polyamid-Formmasse (I) als Kompo nente (C) übliche Verarbeitungshilfsmittel wie Stabilisatoren, Oxidationsver zögerer, weitere Mittel gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultra violettes Licht, Gleit- und Entformungsmittel, Färbemittel wie Farbstoffe und Pigmente, Keimbildungsmittel, Weichmacher usw. enthalten.

Als Beispiele für Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren seien Phos- phite und weitere Amine (z.B. TAD), Hydrochinone, verschiedene substituierte Vertreter dieser Gruppen und deren Mischungen in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponenten (A) bis (C) genannt.

Als UV-Stabilisatoren, die im Allgemeinen in Mengen bis zu 2 Gew.-%, bezo gen auf das Gewicht der Polyamid-Formmasse (I), verwendet werden, seien verschiedene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und Ben- zophenone genannt. Es können anorganische Pigmente, wie Titandioxid, Ultramarinblau, Eisenoxid und Ruß und/oder Grafit, weiterhin organische Pigmente, wie Phthalocyanine, Chinacridone, Perylene sowie Farbstoffe, wie Nigrosin und Anthrachinone als Farbmittel zugesetzt werden.

Als Keimbildungsmittel können Natriumphenylphosphinat, Kaolin, Talk, Alu miniumoxid, Alumosilikat, Siliziumdioxid sowie bevorzugt Talkum eingesetzt werden.

Bevorzugte Polyamid-Formmassen (I)

Im Folgenden werden bevorzugte Polyamid-Formmassen (I) angegeben.

Eine bevorzugte Polyamid-Formmasse (I) enthält die folgenden Komponenten

(A) bis (C) und wird besonders bevorzugt aus diesen gebildet:

(A) 47 bis 90 Gew.-% mindestens eines teilkristallinen, aliphatischen Poly amids (Al) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA616, PA1016, PA12 und Mischungen davon;

(B) 10 bis 50 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(C) 0 bis 3 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (A) bis (C) auf 100 Gew.-% ergänzen.

Eine weitere bevorzugte Polyamid-Formmasse (I) enthält die folgenden Kom ponenten (A) bis (C) und wird besonders bevorzugt aus diesen gebildet:

(A) 87 bis 90 Gew.-% mindestens eines teilkristallinen, aliphatischen Poly amids (Al) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA616, PA1016, PA12 und Mischungen davon;

(B) 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(C) 0 bis 3 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (A) bis (C) auf 100 Gew.-% ergänzen.

Weiterhin weist die Polyamid-Formmasse (I) bevorzugt

• eine Bruchfestigkeit bestimmt nach ISO 527 von mindestens 50 MPa, bevorzugt mindestens 80 MPa und besonders bevorzugt mindestens 100 MPa auf; und/oder

• eine Bruchddehnung bestimmt nach ISO 527 von mindestens 4 %, be vorzugt mindestens 5 % und besonders bevorzugt mindestens 6 % auf; und/oder

• einen Zug-E-Modul bestimmt nach ISO 527 von mindestens 1000 MPa, bevorzugt mindestens 4000 MPa und besonders bevorzugt mindestens 6000 MPa auf; und/oder

• eine Charpy-Schlagzähigkeit bei 23°C bestimmt nach ISO 179/2eA von mindestens 60 kJ/m 2 , bevorzugt mindestens 70 kJ/m 2 und besonders bevorzugt mindestens 80 kJ/m 2 auf; und/oder

• einen Abrieb bestimmt am angussfernen Teil eines ISO-Zugstabs (Typ Al, Masse 170 x 20/10 x4), der mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min bei 23°C über eine Stahlplatte bewegt wird (Auflagefläche 20 x 4 mm 2 ) nach 8 Stunden von maximal 1 mg, bevorzugt von maximal 0,9 mg und besonders bevorzugt von maximal 0,8 mg, auf.

Polyamid-Formmasse (II)

Die Polyamid-Formmasse (II) enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungs form die folgenden Komponenten (D) bis (F) und wird besonders bevorzugt aus diesen gebildet.

(D) 35 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 47 bis 80 Gew.-% mindestens eines ali phatischen oder teilaromatischen Polyamids, bevorzugt gebildet aus aliphatischen Diaminen mit 4 bis 12, besonders bevorzugt 6 bislO Koh lenstoffatomen, aliphatischen Dicarbonsäuren mit 6 bis 12, bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatischen Dicarbonsäuren, insbe sondere Terephthalsäure und Isophthalsäure;

(E) 0 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 50 Gew.-% mindestens eines Füll stoffes;

(F) 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 3 Gew.-% mindestens eines Zusatzstof fes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (D) bis (F) auf 100 Gew.-% ergänzen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die relative Vis kosität von Komponente (D) im Bereich von 1,5 bis 3,0, bevorzugt von 1,6 bis 2,7 und bevorzugt von 1,65 bis 2,40. Die relative Viskosität wird dabei bei 20°C gemessen nach ISO 307 (2007) in einer Lösung von 0,5 g Polymer in 100 ml m- Kresol.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Komponente (D) ein aliphatisches Homopolyamid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA66, PA6, PA6I/6T, insbesondere amorph, PA66/6 und Mischungen daraus.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Polyamid der Komponente

(D) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA6, PA66, PA6/66, PA46, PA56, PA510, PA610, PA612, PA6T/6I, PA6T/66, PA6T/DT (D = 2- Methylpentan-l,5-diamin), PA6T/10T, PA9T, PA9T/MT (M = 2-Methyloctan- 1,8-diamin), PA10T, PA11/10T, PA12/10T, PA10T/66, PA10T/106, PA10T/610, PA10T/612 und Mischungen davon.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Polyamid der Komponente (D) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PA6, PA66, PA6/66, PA6T/6I, PA6T/66, PA6T/10T, PA10T/612 und Mischungen davon, bevorzugt als PA66 oder aus Mischungen aus PA66 und PA6T/6I.

Die Komponenten (E) und (F) sind bevorzugt die für Polyamid-Formmasse (I) bereits als Komponente (B) bzw. (C) definierten Stoffe.

Eine bevorzugte Polyamid-Formmasse (II) enthält die folgenden Komponenten (D) bis (F) und besteht bevorzugt aus diesen Komponenten:

(D) 85 bis 100 Gew.-% eines Polyamids ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus PA 66, PA6I/6T und Mischungen daraus;

(E) 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(F) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (D) bis (F) auf 100 Gew.-% ergänzen.

Eine andere bevorzugte Polyamid-Formmasse (II) enthält die folgenden Kom ponenten (D) bis (F) und besteht bevorzugt aus diesen Komponenten:

(D) 45 bis 80 Gew.-% eines Polyamids ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus PA 66, PA6I/6T und Mischungen daraus; (E) 20 bis 50 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;

(F) 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffes;

wobei sich die Gewichtsanteile der Komponenten (D) bis (F) auf 100 Gew.-% ergänzen.

Zahnrad

Das erfindungsgemäße Zahnrad kann ausschließlich aus der oben definierten Polyamid-Formmasse (I) bestehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Zahnrad einen Verzahnungsbereich und einen Kern- oder Schalenbereich auf, wobei der komplette Verzahnungsbereich oder zumindest ein Teil davon aus der Polyamid-Formmasse (I) besteht. Wenn nur ein Teil des Verzahnungsbe reichs aus der Polyamid-Formmasse (I) besteht, ist es bevorzugt, dass dieser Teil als Verschleißschicht ausgebildet ist, die sich bevorzugt über die komplet te Außenseite des Verzahnungsbereichs erstreckt. Der Kern- oder Schalenbe reich enthält entweder die Polyamid-Formmasse (I) oder eine von der Poly amid-Formmasse (I) verschiedene Polyamid-Formmasse (II) oder besteht aus diesen. Es ist dabei insbesondere bevorzugt, dass der Kern- oder Schalenbe reich aus der Polyamid-Formmasse (II) besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Zahnrad neben dem Verzahnungsbereich und dem Kern- oder Schalenbe reich noch eine weitere Schicht auf, die besonders bevorzugt ausgewählt ist aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus Polyamid, Polycarbonat, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Acryl- nitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Acrylnitril-Styrol-Copolymer, Polyolefin, Polyoxymethylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polysulfon (insbesondere des Typs PSU, PESU, PPSU), Polyphenylenether, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid, Flüssigkris talline Polymere, Polyetherketon, Polyetheretherketon, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Polyetheramid, Polyesteramid, Polyetheresteramid, Polyurethan (insbesondere des Typs TPU, PUR), Polysiloxan, Polyacrylat, Polymethacrylat sowie Mischungen oder Copolymere auf Basis solcher Systeme.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass

• das Zahnrad von 5 bis 100, bevorzugt 20 bis 80 und insbesondere be vorzugt von 55 bis 66 Zähne aufweist; und/oder

• der Modul (Normal-, Stirn-, Axial-) des Zahnrads von 0.1 bis 10 mm, bevorzugt 0,5 bis 5 mm und besonders bevorzugt von 1 bis 3 mm be trägt; und/oder

• die Zahnbreite von 1 bis 20 mm, bevorzugt von 2 bis 15 mm und be sonders bevorzugt von 4 bis 12 mm beträgt.

Die Anordnung der einzelnen Bereiche des Zahnrades ist dabei bevorzugt so, dass der Verzahnungsbereich die Außenseite bildet und neben den Zähnen selbst noch einen Abschnitt aufweist an dem die Zähne befestigt sind. Der Kern- oder Schalenbereich ist innen und bevorzugt direkt benachbart zum Verzahnungsbereich angeordnet. Sofern keine weitere Schicht vorhanden ist, bildet der Kern- oder Schalenbereich die innerste Schicht. Ist eine weitere Schicht enthalten, so bildet diese bevorzugt die innerste Schicht. Bei den erfindungsgemäßen Zahnrädern kann es sich um Zahnräder ausge wählt aus der Gruppe bestehend aus geradverzahnten Stirnzahnrädern, in nen- und aussenverzahnten Zahnrädern, schrägverzahnten Zahnrädern, Ke gelzahnrädern, Schneckenzahnrädern und Zahnstangen handeln. Eingeschlos sen sind auch Zahnräder, die am Spritzgussformteil nachträgliche bearbeitete Zähne besitzen, insbesondere solche die eine Schrägverzahnung oder komple xe Verzahnungen aufweisen.

Verfahren

Das erfindungsgemäße Zahnrad kann durch Spritzguss, Coextrusion, Mehr- komponenten-Spritzguss oder durch Fügetechniken, wie Laminieren, Kleben, Schweissen von extrudierten oder spritzgegossenen Halbzeugen hergestellt werden. Bei Zahnrädern die nur aus der Polyamid-Formmasse (I) bestehen ist Spritzguss die bevorzugte Herstellungsmethode. Bevorzugt wird der Gegenstand durch Spritzguss und Mehrkomponenten- Spritzguss hergestellt. Beim Mehrkomponenten-Spritzguss-Verfahren werden die mindestens zwei verschiedenen Polyamid-Formmassen (I) und (II) derart nacheinander in das Werkzeug dosiert, dass sie beide noch thermoplastisch verformbar sind. Dabei kann das Werkzeug über eine oder mehrere Anspritz stellen verfügen. Bevorzugt besitzt das Werkzeug für jede auszubildende Schicht mindestens eine Anspritzstelle. Besonders bevorzugt weist das Werk zeug jedoch nur eine einzige Anspritzstelle auf, über die die verschiedenen Formmassen dosiert werden. Die zuerst dosierte Formmasse bildet dann die äussere Schicht aus.

Verwendung

Das erfindungsgemäße Zahnrad findet Verwendung in Lagerschalen, Füh rungsbuchsen, Lagergehäusen für Getriebe, Tür- oder Fenstergriffen, Schne ckenradgetrieben eines elektrischen Aktuators in einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs, Komfortantrieben in einem Kraftfahrzeug.

Bevorzugt ist die Verwendung in einem Schneckenradgetriebe eines elektri schen Aktuators in einer Servolenkung eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin bevor zugt ist die Verwendung in einem Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug, be sonders bevorzugt einem Schiebedachantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb oder einem Fensterheberantrieb.

Unter einem Komfortantrieb wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfin dung insbesondere ein Fensterheberantrieb, ein Schiebedachantrieb, ein Sitz verstellungsantrieb oder ähnliches verstanden. Derartige Komfortantriebe zeichnen sich dadurch aus, dass das zur Übertragung von Drehmomenten die nende Zahnrad (Getrieberad) in unterschiedlichen Drehrichtungen angetrie ben wird, wobei insbesondere stoßartige Belastungen auftreten können, die von dem Getrieberad aufgenommen und übertragen werden müssen. Beschreibung der Figuren

Die Figuren 1 bis 3 zeigen erfindungsgemäße Zahnräder, die aus mindestens zwei Formmassen (I) und (II) gebildet werden. Diese Zahnräder weisen min destens zwei Bereiche auf, den Verzahnungsbereich (1) und den Kern- oder Schalenbereich (2). Dabei kann, wie in den Figuren 1 und 3 gezeigt, eine Ver- schleissschicht (3) die Oberfläche des Verzahnungsbereiches (1) bilden. Die alternative Ausführungsform, in der der Verzahnungsbereich (1) keine Ver- schleissschicht (3) aufweist wird in Figur 2 gezeigt.

Gemäß Figur 1 bildet die Polyamid-Formmasse (I) lediglich einen Teil des Ver zahnungsbereiches (1), die sogenannte Verschleissschicht (3). Der Kernbereich

(2) und der innere Teil des Verzahnungsbereiches (2) werden durch die Poly amid-Formmasse (II) gebildet. Gemäß Figur 2 weist der Verzahnungsbereich (1) keine Verschleissschicht (3) auf und der gesamte Verzahnungsbereich wird durch die Polyamid-Formmasse (I) gebildet, während der Kernbereich (2) durch die Polyamid-Formmasse (II) geformt wird. Die weitere Schicht (4), ge bildet durch eine weitere Formmasse, verläuft in beiden Fällen konzentrisch zum Kernbereich (2). Figur 3 zeigt ein Zahnrad, welches keine weitere Schicht (4) aufweist.

Bezugszeichenliste:

(1) : Verzahnungsbereich

(2): Kern- oder Schalenbereich

(3): Verschleissschicht

(4): Optionale weitere Schicht

Anhand der nachfolgenden Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Aus führungsformen einschränken zu wollen.

1 Messmethoden

Im Rahmen dieser Anmeldung wurden die folgenden Messmethoden verwen det: Schmelzpunkt (T m ) und Schmelzenthalpie (AH m )

Der Schmelzpunkt und Schmelzenthalpie wurden nach ISO 11357-3 (2013) am Granulat bestimmt. Die DSC (Differential Scanning Calorimetry) Messungen wurden mit einer Aufheizrate von 20 K/min durchgeführt.

Glasübergangstemperatur. T P

Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur T g erfolgte nach ISO 11357-2 (2013) an Granulat mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC). Diese wur de bei jeder der beiden Aufheizungen mit einer Aufheizrate von 20 K/min durchgeführt. Nach der ersten Aufheizung wurde die Probe in Trockeneis ab geschreckt. Die Glasübergangstemperatur (T g ) wurde bei der zweiten Aufhei zung bestimmt. Der Mittelpunk des Glasübergangbereichs, welcher als Glas übergangstemperatur angegeben wurde, wurde nach der Methode "Half Height" ermittelt.

Relative Viskosität. n rPi

Die relative Viskosität wurde gemäß ISO 307 (2007) bei 20°C bestimmt. Dazu wurden 0,5 g Polymergranulat in 100 ml m-Kresol eingewogen, die Berech nung der relativen Viskosität (RV) nach RV = t/t 0 erfolgte in Anlehnung an Ab schnitt 11 der Norm.

Zug E-Modul

Die Bestimmung des Zug-E-Moduls wurde gemäß ISO 527 (2012) bei 23°C mit einer Zuggeschwindigkeit von 1 mm/min an einem ISO-Zugstab (Typ Al, Masse 170 x 20/10 x 4) hergestellt gemäß der Norm: ISO/CD 3167 (2003), durchgeführt.

Bruchspannung und Bruchdehnung

Die Bestimmung von Bruchspannung und Bruchdehnung wurden gemäß ISO 527 (2012) bei 23°C mit einer Zuggeschwindigkeit von 5 mm/min an einem ISO-Zugstab, Typ Al (Masse 170 x 20/10 x 4 mm), hergestellt gemäß der Norm ISO/CD 3167 (2003), durchgeführt.

Schlagzähigkeit nach Charpy

Die Bestimmung der Schlagzähigkeit nach Charpy wurde gemäß ISO 179/2*eU (1997, * 2 = instrumentiert) bei 23°C an einem ISO-Prüfstab, Typ Bl (Masse 80 x 10 x 4 mm), hergestellt gemäß der Norm ISO/CD 3167 (2003), durchgeführt.

Abriebfestigkeit

Der mit einer Last von 34 N beaufschlagte Probenkörper, ein ISO-Zugstab (Typ Al, Masse 170 x 20/10 x 4), wurde mit der angussfernen Seitenfläche (20 x 4 mm) und einer Geschwindigkeit von 3 m/min bei einer Temperatur von 23 °C über eine Stahlplatte hin und her bewegt. Nach 8 Stunden wurde der Abrieb anhand der Gewichtsabnahme des Probenkörpers bestimmt. Bestimmung der Amino- und Carboxyl-Endgruppenkonzentration

Zu 30 mg der Polymerprobe wurden jeweils 1.5 ml CD 2 CI 2 und 0.3 mL Trifluo ressigsäure-Anhydrid zugegeben und die Proben 16 Stunden bei Raumtempe ratur geschüttelt. Die NMR Spektren wurden auf einem Bruker AVANCE-Ill 400 NMR-Spektrometer gemessen. Die chemischen Verschiebungen wurden auf die Signale des Lösungsmittels bei 3.58 ppm H) bzw. 67.57 ppm ( 13 C) refe- renziert. Alle NMR-Experimente wurden unter Verwendung von Bruker Stan- dard-Pulsprogrammen bzw. Parametersätzen aufgenommen ( 1 H und 13 C 90^- Pulse von 11.9 bzw. 10.0 s). 2 Ausgangsmaterialien

Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Materialien wer den in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1: In den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Materialien.

A-EG: Amino-Endgruppen [mmol/kg], C-EG: Carboxyl-Endgruppen [mmol/kg] Tm: Schmelztemperatur, r. V.: relative Viskosität 3 Beispiele und Vergleichsbeispiele

Herstellung der Polyamid-Formmassen

Generell werden zur Herstellung der Polyamid-Formmassen die Komponenten auf üblichen Compoundiermaschinen, wie z.B. ein- oder zweiwelligen Extru- dern oder Schneckenknetern, in der Polymerschmelze gemischt (compoun- diert). Die Komponenten werden dabei einzeln in den Einzug dosiert oder in Form eines Dryblends zugeführt. Werden Zusatzstoffe (Additive) verwendet, können diese direkt oder in Form eines Masterbatches eingebracht werden. Bei einer Dryblend-Herstellung werden die getrockneten Polymer-Granulate und die Zusatzstoffe vermischt. Zur Vermeidung der Feuchtigkeitsaufnahme kann das Mischen unter getrocknetem Schutzgas erfolgen. Die eingesetzten Glasfasern werden über einen Sidefeeder im beabsichtigten Verhältnis in die Polymerschmelze dosiert und im Zylinder der Compoundiermaschine weiter homogenisiert. Die Dosierungen aller Komponenten in den Einzug bzw. Side feeder werden so über elektronisch gesteuerte Waagen eingestellt, dass die gewünschten Mengenverhältnisse Glas - Polymer daraus resultieren.

Die Compoundierung erfolgt bei eingestellten Extruder-Zylindertemperaturen von z.B. 230°C bis 300°C. Vor der Düse kann Vakuum angelegt oder atmosphä risch entgast werden. Die Schmelze wird in Strangform in ein Wasserbad aus getragen und granuliert. Bevorzugt wird zum Granulieren eine Unterwasser granulierung oder eine Stranggranulierung verwendet.

Die somit bevorzugt in Granulatform erhaltene Kunststoff-Formmasse wird anschließend getrocknet und kann nachher durch Spritzguss zu Formkörpern weiterverarbeitet werden. Dies erfolgt über ein erneutes Aufschmelzen des trockenen Granulats in einem beheizbaren Zylinder, Fördern der Schmelze in eine Spritzgussform, in der die Schmelze erstarren kann.

Herstellung der Polyamid-Formmasse (I) und (II) gemäß Beispiel Bl bis B9

Die Formmassen für die Beispiele Bl bis B9 wurden auf einem Zweiwellenex truder der Firma Werner & Pfleiderer Typ ZSK 25 hergestellt. Die Polyamide (Al), (A2) und (D) wurden in den in Tabelle 2 angegebenen Mengenanteilen über Dosierwaagen in den Einzug des Extruders dosiert. Die eingesetzten Füll stoffe wurden über einen Sidefeeder (Zone 6) im beabsichtigten Verhältnis in die Polymerschmelze gefördert und im Zylinder der Compoundiermaschine weiter homogenisiert. Die Temperatur des ersten Gehäuses wurde auf 80°C eingestellt, diejenige der restlichen Gehäuse aufsteigend von 240 bis 260°C für Bl bis B4 sowie B9 und 260 bis 290°C für B5 bis B8. Es wurde eine Drehzahl von 200 U/min und ein Durchsatz von 10 kg/h verwendet und in der dritten Zone vor der Düse im Stickstoffstrom entgast. Die als Strang ausgetragene Polyamid-Formmasse wurde im Wasserbad abgekühlt, granuliert und das er haltene Granulat bei 90 °C im Vakuum bei 30 mbar auf einen Wassergehalt von unter 0.1 Gew.-% getrocknet.

Aus dem erhaltenen Granulat wurden Zugstäbe, Schlagstäbe und UL- Stäbe als Probekörper gespritzt, an denen die in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften bestimmt wurden. Die Prüfkörper wurden auf einer Spritzgussmaschine der Firma Arburg, Modell Allrounder 420 C 1000-250 hergestellt. Dabei wurden aufsteigende Zylindertemperaturen von 250°C bis 270°C für Bl bis B4 sowie B9 und 270 bis 300°C für B5 bis B8 verwendet. Die Werkzeugtemperatur lag jeweils bei 80°C. Die Prüfkörper wurden, sofern nichts anderes angegeben ist, in trockenem Zustand verwendet; dazu wurden sie nach dem Spritzguss min destens 48 h bei Raumtemperatur in trockener Umgebung, d.h. über Silicagel gelagert.

Tabelle 2: Polyamid-Formmassen (I) und (I I zur Herstellung der Zahnräder.

o.B. = ohne Bruch.

Herstellung der Zahnräder

Die Zahnräder ZI bis Z8 mit der in Tabelle 3 angegebenen Geometrie wurden auf einer Spritzguss-Anlage Ferromatik Milacron K85D-S/2F gefertigt, wobei Zahnräder mit unterschiedlicher Formmasse für Kern- und Verzahnungsbe reich durch Mehrkomponenten-Spritzgusshergestellt (ZI bis Z3, Z6 bis Z8) wurden. Dabei wurden die Formmassen für Kern- und Verzahnungsbereich über eine Anspritzstelle in das Werkzeug dosiert und zwar derart, dass die beiden Formmassen noch thermoplastisch verformbar waren. Entweder er folgte die Herstellung der Zahnräder nur mit der Polyamid-Formmassen (I) oder es wurden die beiden verschiedenen Polyamid-Formmassen (I) und (II) nacheinander in das Werkzeug dosiert. Die Polyamid-Formmasse, die die äus sere Schicht im Verzahnungsbereich ausbilden soll (Verschleissschicht (3), Fi gur 3), wird jeweils zuerst in das Werkzeug dosiert. Die umlaufende Ver schleissschicht, gebildet durch die Polyamid-Formmasse für den Verzah nungsbereich, hatte eine Schichtdicke von 0.2 mm. Für alle Versuche ZI bis Z8 betrug die Werkzeugtemperatur 100°C und die Einspritzgeschwindigkeit 20 mm/s. Der Einzug wurde auf 40°C temperiert, für die übrigen Zylinder wurden aufsteigende Zylindertemperaturen von 240°C bis 260°C für die Formmassen Bl bis B4 sowie 270 bis 290°C für die Formmassen B4 bis B8 verwendet. Die Plastifizierung der Formmassen erfolgte mit einer Standard 3-Zonenschnecke. Für die Zahnräder Z4 und Z5 wurde nur eine Formmasse (Formmasse (I)) in das Werkzeug dosiert.

Tabelle 3: Zahnrad-Geometrie.

Test der Zahnräder

Verwendet wurde ein vereinfachter Prüfaufbau, der eine schlagende und schleifende Verschleissbewegung imitiert, ähnlich wie sie bei der Wälzbewe gung im Eingriffsbereich der Zähne auftritt. Dazu wurde ein plangeschliffener Stahl-Bohrer mit einem Kopf der Dimension 2x10 mm mit einer Kraft 75 N gegen die Zahnradseite (auf einem Radius von 70 mm von der Zahnradmitte aus) gedrückt. Dabei wurde der Bohrer von einem Hilti Bohrhammer TE-30M AVR wie folgt angetrieben: Drehzahl = 240 Upm, Schlagzahl = 1800 min 1 , Ein zelschlagenergie: 3.3 J. Beurteilt wurde die Eindringtiefe sowie die Verbund haftung nach einer Versuchszeit von 16 Stunden.

Tabelle 4: Beispiele und Vergleichsbeispiele.

Eindringtiefe des Bohrers: -: > 0.10 mm; +: 0.05 bis 0.10 mm; ++: < 0.05 mm Verbundhaftung der Schichten im Kontaktbereich des Bohrkopfes, beurteilt wird die Fläche an denen sich die Schichten getrennt haben: -: > 50%; +: 10 bis 50%; ++: weniger als 10% der Fläche, n.a. = nicht anwendbar.

4 Diskussion der Ergebnisse

Bei den nicht erfindungsgemäßen Zahnrädern ZI und Z2, welche die Poly amid-Formmasse nicht enthalten wurde eine sehr große Eindringtiefe von mehr als 0.10 mm beobachtet. Für die erfindungsgemäßen Zahnräder Z3 bis Z6 und Z8 hingegen wurde nur eine geringe Eindringtiefe von zwischen 0.05 bis 0.10 mm und für Z5 und Z8 sogar kleiner als 0.05 mm beobachtet. Die Ver bundhaftung war für alle Zahnräder gut.

Nur Zahnräder deren Verzahnungs- oder Kernbereich aus der Polyamid- Formmasse (I) gebildet wurde, zeigten sowohl eine gute Verbundhaftung als auch eine sehr gute mechanische Beständigkeit, ausgedrückt durch die Ein- dringtiefe.