DE10121284A1 - Schmiermittelzusammensetzung - Google Patents

Schmiermittelzusammensetzung

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DE10121284A1
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Johann Berthold
Dirk Loderer
Jochen Muehlemeier
Dieter Sohn
Norbert Geheeb
Franz Willert
Johann Egbers
Harald Meisel
Klaus Baalmann
Peter Kenter
Jean-Georges Schmitt
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Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
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Abstract

Es wird eine Schmiermittelzusammensetzung beschrieben, die ein Polyurethan und einen Schmierstoff enthält. Als Schmierstoffe kommen verschiedene Schmierfette und Schmieröle in Frage. Die Schmiermittelzusammensetzung kann leicht durch Vergießen an die Schmierstelle gebracht oder zu Formteilen verarbeitet werden. Die Schmiermittelzusammensetzung zeichnet sich durch hervorragende dauerhafte Selbstschmiereigenschaften und eine hohe Temperaturbeständigkeit aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstschmierende Schmiermittelzusammensetzung auf der Basis eines Polyurethans und eines Schmierstoffes.
Im Maschinenbau besteht häufig ein Bedarf an Werkstoffen für Gleit- und Lagereinrichtungen mit selbstschmierenden Eigenschaften. Diese Werkstoffe sollen im Betrieb nach Möglichkeit für die gesamte vorgesehene Lebensdauer der Lager- oder Gleitelemente ein Schmiermittel möglichst gleichmäßig abgeben. Erstrebenswert ist, daß diese Werkstoffe eine ausreichende Festigkeit besitzen und auch den beim Betrieb der Vorrichtungen herr­ schenden hohen Temperaturen standhalten.
Es ist bekannt, für derartige Zwecke Werkstoffe auf der Basis von Polyolefi­ nen bereitzustellen, wobei die Polyolefine mit einem Schmierfett oder einem Schmieröl vermischt sind. So beschreibt DE-OS 29 13 781 einen Schmier­ stoff, der aus einem Gemisch aus hochmolekularem Polyethylen und einem Schmierfett besteht. In DE-OS 28 30 136 ist ein selbstschmierender Werkstoff beschrieben, der aus Polymethylpenten im Gemisch mit einem Schmieröl besteht. In WO-96/26978 wird eine selbstschmierende Zusammensetzung beschrieben, die aus einem überwiegenden Anteil bestimmter thermoplasti­ scher Polymere und einem untergeordneten Anteil eines Schmiermittels besteht. Als thermoplastische Polymere kommen Polyamide, Polyester, Polyphenylensulfid, Polyoxymethylen, Polyolefine, Styrolpolymere und Polycarbonate in Frage.
Zu den Nachteilen dieser bekannten Werkstoffe gehören ihre teilweise unzureichende Temperaturbeständigkeit und die mangelnde Gießfähigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen selbstschmierenden Werkstoff auf Kunststoffbasis bereitzustellen, der den im Betrieb von entsprechenden Vorrichtungen herrschenden hohen Temperaturen standhält und leicht durch Gießverfahren an die Schmierstelle gebracht werden kann.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich Polyurethane in günstiger Weise mit verschiedenartigen Schmierstoffen vermischen lassen und dabei Werkstoffe entstehen, die besonders günstige selbstschmierende Eigen­ schaften besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Schmiermittelzusammensetzung, die
  • a) ein Polyurethan und
  • b) einen Schmierstoff enthält.
Bei der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung kann es sich um ein porenfreies, kompaktes oder um ein geschäumtes Material handeln.
Die in der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung enthaltende Schmierstoffmenge beträgt, bezogen auf das fertige Material etwa 1 bis 70 Massen-% und insbesondere etwa 10-60 Massen-%.
Als Schmierstoffe kommen folgende Produkte in Frage:
  • 1. Mineralöle, synthetische Kohlenwasserstofföle, Esteröle, Polyglykolöle, Alkylphenyletheröle, Siliconöle, perfluorierte Polyetheröle oder Gemische davon.
  • 2. Schmierfette, bestehend aus mindestens einem der unter 1. aufgeführten Öle und einem Konsistenzgeber, z. B. einer Metallseife, einer Metall­ komplexseife, einem Harnstoffverdicker, einem Silicatverdicker oder einem Pulver aus Polytetrafluorethylen oder anderen Kunststoffen.
  • 3. Schmierwachse auf der Basis von Kohlenwasserstoff-, Ester, Amid- oder Copolymerwachsen, native Wachse (z. B. Montan- oder Bienenwachs) oder Gemische davon.
  • 4. Schmierstoffe gemäß den vorstehenden Abschnitten 1 bis 3 unter Zusatz eines festen Schmierstoffes und/oder öllöslicher Additive.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung wird in an sich üblicher Weise ein Polyurethan durch Umsetzung einer Polyolkom­ ponente (A-Komponente) mit einer Isocyanatkomponente (B-Komponente) hergestellt, wobei diese Umsetzung in Gegenwart eines Schmierstoffes erfolgt. Dabei kann der Schmierstoff entweder der A-Komponente zugegeben werden oder als dritte Komponente bei der Verarbeitung mittels einer Misch- und Dosieranlage zugeführt werden.
Die A-Komponente des Polyurethans besteht im wesentlichen aus Poly­ etherdiolen oder Polyesterdiolen, wobei übliche Zusätze zur Steuerung der mechanischen und chemischen Eigenschaften des Systems zugegeben werden. Die B-Komponente besteht aus einem Isocyanat oder einem sogenannten Präpolymer, das durch Umsetzung eines Diols mit einem Isocyanat erhalten worden ist. Als Isocyanate kommen die üblichen aliphatischen und aromatischen Isocyanate in Frage. A-Komponente und die B-Komponente werden in einem bestimmten Mischungsverhältnis miteinander vermischt, wobei das Mischungsverhältnis von der in der A-Komponente vorhandenen Anzahl der OH-Gruppen und der in der B-Gruppe vorhandenen Anzahl der NCO-Gruppen abhängt.
Die erfindungsgemäße Schmiermittelzusammensetzung eignet sich generell zur Befüllung von Gleit- oder Wälzlagern oder Schmierstoffdepots an Linearführungen oder für ähnliche Anwendungen. Die Schmiermittelzusammensetzung ist gegenüber herkömmlichen Ölen und Fetten insbesondere deswegen vorteilhaft, weil sie das Eindringen von Verunreinigungen verhindert und hohen Beschleunigungskräften ohne Schmierstoffverlust widersteht. Dabei zeichnet sich die Schmiermittelzusammensetzung durch eine besonders hohe Temperaturbe­ ständigkeit aus und kann problemlos durch Gießen verarbeitet werden.
Die Schmiermittelzusammensetzung kann somit auf zweierlei Arten ver­ arbeitet werden:
  • 1. Direktbefüllung von Lagern, Schmierstoffdepots oder dergl. mit einer Misch- und Dosieranlage und anschließendes Aushärten.
  • 2. Herstellung von vorgefertigten Formteilen, die an die Schmierstelle verbracht werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammen­ setzung und der daraus hergestellten Formteile besteht in einer "stick-slip­ freien" Führung bei niederen Gleitgeschwindigkeiten. Auch wird der Austritt von Schmiermittel weitgehend verhindert, so daß Verschmutzungen der Umgebung verhindert werden können. Dies ist insbesondere für Anwendungen in der der Textil- und Lebensmittelindustrie von Bedeutung.
Ein weiterer Vorteil der Schmiermittelzusammensetzung besteht darin, daß sie keine mineralischen Bestandteile, wie Molybdänsulfid, Graphit oder dergl. enthält, die häufig zu Rückstandsbildungen neigen und nur unter Schwierig­ keiten entfernbar sind.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Rezepturbeispielen erläutert.
Beispiel 1 Polyolkomponente (A-Komponente) für ein kompaktes Material
Bei Raumtemperatur werden die folgenden Bestandteile miteinander vermischt:
10 g Sylosiv A4 (Molekularsiebpulver; Fa. Grace),
80 g Terathane 650 (Polyetherglykol, MG etwa 650, OH-Zahl 175; Fa. DuPont) und
10 g 1,4-Butandiol (OH-Zahl 1245).
10 g dieser Mischung werden mit 5 g eines mit Additiven versetzten synthetischen Kohlenwasserstofföls vermischt. Durch Zugabe von 9,5 g der B- Komponente (vergl. das nachstehende Beispiel 3) und anschließendes intensives Vermischen wird die Mischung ausgehärtet.
Beispiel 2 A-Komponente für ein geschäumtes Material
Bei Raumtemperatur werden die folgenden Bestandteile miteinander vermischt:
89,8 Terathane 650 (Polyetherglykol, MG etwa 650, OH-Zahl 175; Fa. DuPont),
10,0 g 1,4-Butandiol (OH-Zahl 1245) und
0,2 g Wasser.
10 g dieser Mischung werden mit 10 g eines mit Additiven versehenen synthetischen Kohlenwasserstofföls vermischt. Durch Zugabe von 10 g der in Beispiel 3 genannten B-Komponente und durch intensives Vermischen wird die Mischung ausgehärtet.
Beispiel 3 Isocyanatkomponente (B-Komponente)
69,99 g Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat werden bei 80°C geschmolzen. 0,01 g Benzoylchlorid wird eingerührt. Sodann werden 30 g Terathane 1000 (Polyetherglykol, MG etwa 1000, OH-Zahl 115; Fa. DuPont) zugegeben. Das Gemisch wird 2 Stunden bei 80°C gerührt und ist dann einsatzbereit. Bei dieser B-Komponente handelt es sich also um eine Polyurethanpräpolymer, welches durch Vermischen mit der A-Komponente aushärtet.
Nachstehend sind Anwendungen der Schmiermittelzusammensetzung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, die folgendes zeigen:
Fig. 1a und 1b ein Wälzlager; und
Fig. 2 eine Laufrollenführung mit Laufrollen und Schmier- und Abstreifeinheit.
Im folgenden werden beispielhafte Anwendungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1a, 1b und 2 dargestellten Beispiele aus der Wälzlagertechnik bzw. der Lineartechnik detaillerter erklärt. Die Figuren zeigen insbesondere den Fall, bei dem mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellte Formteile vorgefertigt und dann an eine Schmierstelle verbracht werden.
Fig. 1a und 1b zeigen jeweils im Aufriß ein Radiallager 10 mit einem Innenring 11, einem Außenring 12, Lagerkugeln 13 und einem zweiteiligen Formteil 14a und 14b, wobei Fig. 1a zur deutlicheren Darstellung die Einzelteile des Radiallagers 10 zeigt, während Fig. 1b einen zusammengebauten Zustand des Radiallagers 10 zeigt. Die beiden Teile 14a und 14b des Formteils sind derart vorgesehen, daß sie die Lagerkugeln 13 voneinander trennen und sind jeweils aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt.
Fig. 2 zeigt als Beispiel aus der Lineartechnik eine Laufrollenführung 20, wobei eine Schmier- und Abstreifeinheit 21 an einer Umgebungskonstruktion befestigt ist. Die Schmier- und Abstreifeinheit 21 besteht aus einem Gehäuse 21a, in welchem ein Abstreifer 21b steckt. Das Gehäuse 21a ist vorzugsweise ein Kunststoffgehäuse. Der in dem Gehäuse 21a steckende Abstreifer 21b wird durch eine Feder an die Laufbahn der Laufrollenführung gedrückt. Herkömmlicherweise ist der Abstreifer beispielsweise ein Schmierfilz, der durch eine Gehäusebohrung mit Öl getränkt wird. Dieser Abstreifer 21b kann jedoch vorteilhafterweise aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt werden, wodurch die oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.

Claims (10)

1. Schmiermittelzusammensetzung, enthaltend
  • a) ein Polyurethan und
  • b) einen Schmierstoff.
2. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es sich beim Schmierstoff um ein Mineralöl, ein syn­ thetisches Kohlenwasserstofföl, ein Esteröl, ein Polyglykolöl, ein Alkylphenyletheröl, ein Siliconöl, ein perfluoriertes Polyetheröl oder um Gemische davon handelt.
3. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es sich beim Schmierstoff um ein Schmierfett handelt, das aus einem oder mehreren der Öle gemäß Anspruch 2 und einem Kon­ sistenzgeber besteht.
4. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es sich beim Konsistenzgeber um eine Metallseife, eine Metallkomplexseife, einen Harnstoffverdicker, einen Silicatverdicker oder ein Pulver aus Polytetrafluorethylen oder einem anderen Kunststoff handelt.
5. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es sich beim Schmierstoff um ein Schmierwachs auf der Basis eines Kohlenwasserstoff-, Ester-, Amid- oder Copolymerwachses, eines nativen Wachses oder eines Gemisches davon handelt.
6. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Festschmierstoff und/oder öllösliche Additive enthalten sind.
7. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Direktbefüllung von Lagern, Schmierstoffdepots oder dergl.
8. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Formteilen zum Verbringen an eine Schmierstelle.
9. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Formteil ein Lagerkugeln trennendes Formteil (14a, 14b) eines Radiallagers (10) ist.
10. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Formteil ein Abstreifer (21b) bei einer Laufrollenführung (20) ist.
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