Rolling Friction and Wear of Organoclay-Modified Thermoplastic Polyurethane Rubbers Against Steel

03/2008 März

The dry rolling friction and wear of thermoplastic polyurethane rubbers (TPU) with and without organoclay modification (incorporated in 5 wt% amount) were studied against steel counterpart using an orbital rolling ball (steel) -on-plate (TPU) (Orbital-RBOP) test rig. The coefficient of friction (COF) and specific wear rate were determined. Organoclay modification improved the resistance to rolling wear prominently for the TPUs of low and slightly for the TPUs of high hardness. The COF decreased for the TPUs of low, but increased for the TPUs of high hardness under the same testing conditions. Increasing normal load was accompanied with increasing specific wear rate and COF for all TPU systems. The wear mechanisms were deduced by inspecting the worn surfaces in scanning electron microscope (SEM) and discussed.

Rollreibung und -verschleiß von mit organophilen Schichtsilikaten modifizierten thermoplastischen Polyurethanen gegen Stahlkörper
Das Rollverschleißverhalten von thermoplastischem Polyurethanen (TPU) mit und ohne Zugabe von organophilen Schichtsilikat (5 Gew.-%) wurde Mithilfe eines Kugel (Stahl)-auf-Platte (TPU)-Prüfstands untersucht. Der Reibungskoeffizient und die spezifische Verschleißrate wurden in Abhängigkeit der Testzeit und der Normalkraftbelastung ermittelt. Die Modifizierung der TPUs mit organophilen Schichtsilikaten hat zu einer reduzierten Verschleißrate geführt. Unter jeweils denselben Testbedingungen reduzierte sich der Reibungskoeffizient durch die Zugabe von Schichtsilikaten im Falle von TPUs mit niedriger Härte und erhöhte sich marginal bei TPUs mit hoher Härte. Bei allen untersuchten TPU-Typen zeigten der Reibungskoeffizient und die spezifische Verschleißrate bei größerer Belastung erhöhte Werte. Die Versagensmechanismen beim Rollverschleiß wurden durch die Untersuchung der Verschleißflächen im Rasterelektronenmikroskop (REM) geklärt.