DE1286248B

DE1286248B - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1286248B
Application number: DEG34692A
Authority: DE
Inventors: Pierre Leon Edward St; Owens Robert Stephen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-04-10
Filing date: 1962-04-10
Publication date: 1969-01-02
Also published as: US3280027A; GB1141548A; GB988062A; DE1594450A1

Description

einer Drehbank oder einer Stanzpresse, ferner bei der spanlosen Verarbeitung von Leichtmetall durch Pressen, Strangpressen, Spinnen, Kaltwalzen oder Ziehen.

Es hat sich nun herausgestellt, daß sich ein Schmiermittel, bestehend aus einer Verbindung der Formel:

R' [CR = CH — (CHR)_n — X — R"] R_n + 1 oder
R_n+I [CR = CH — (CHR)„ — X — R"] R'

in der η 0 oder 1, R Wasserstoff oder Fluor, R' Wasserstoff-, Fluor-, Methyl-, Monofluormethyl-, Difluormethyl- oder Trifluormethyl,

X = —O —

S— —C — O

—O—C—O

s —

c—o —

Ii -s —

Il

durch ein Zieheisen hindurch oder bei der span- io die Flächen aus anderen Werkstoffen bestehen, hebenden Bearbeitung von Leichtmetall, etwa in Besonders gilt dies für den Fall, daß eine dieser

Flächen von einem metallischen Werkzeug gebildet wird und dementsprechend beispielsweise aus Stahl, Molybdän, Silber, Kupfer, Beryllium, Wolfram, Magnesium, Titan, Zirkonium, Chrom, Nickel, Kobalt, Aluminium, Zinn oder Legierungen dieser Metalle, wie legierter Stahl, Messing, Magnesium-, Kobalt-, Zink-, Zirkonium-, Beryllium- oder Aluminiumlegierungen besteht. Die Gegenfläche kann aus dem gleichen oder einem anderen Metall oder aus irgendeinem anderen festen Werkstoff bestehen, .beispielsweise Holz, Kunstharz, Schichtstoff, Graphit, mit Graphit durchsetztes Metall, Lagermetall, Metallkarbid oder Metallnitrid.

25 Zu den Verbindungen, die das Schmiermittel nach der Erfindung darstellt, gehören unter anderem: Vinylundecyläther, Vinylundecylsulfid, Vinyhmdecylketon, Vinylundecylcarbonat, Vinylundecylsulfoxyd, Vinylundecylsulfon, Undecylacrylat, Vinyllaurat, 30 Vinyltetradecyläther, Vinylhexydecyläther, Vinyloctadecyläther, Vinyleicosyläther, Vinyltricisyläther, Vinylhexacosyläther, Vinyloctacosyläther, Vinyltriacontyläther, Vinyldotriacontyläther, Vinyltetracontaläther, Vinylpentacontaläther, Vinylhexacontaläther, und R" ein einwertiger, geradkettiger Alkyl- oder 35 l-Methylvinyldodecyläther, Allyldodecyläther, 2-Me-Fluoralkylrest mit wenigstens 11 Kohlenstoffatomen thylallyldodecyläther, Isocrotenyldodecyläther, Cro-

tenyldodecyläther, Allyldodecylsulfid, 2-MethylallyI-tetradecylketon, Crotenylhexadecylcarbonat, Isocrotenyloctadecylsulfoxyd, 2 - Methylallyleicosyl-' 40 sulfon, Hexadecylacrylat, Dodecylmethacrylat, Octadecylvinylacetat, Eicosylcrotonat, Tetradecylisocrotonat, Dodecylangelat, Tricontyltiglat, Vinylstearat, Vinylpalmitat, Allylstearat, Methallylpalmitat, Crotenylbehenat, Isocrotonylcerotat, Vinylmyristat, Do-Neigung des Leichtmetalls zum Fressen verringert 45 decylvinylacetat, 1 - Methylvinyloctadecylsulfid, oder gänzlich beseitigt wird. Bei Verwendung des 1 - Methylallyldocosylketon, Allylhexadecylsulfon, Schmiermittels nach der Erfindung wird nicht nur 2-Methylallyloctadecylsulfoxyd, Crotonylnonadecyldie Schmierwirkung erheblich verbessert, sondern carbonat usw. und die durch Fluor substituierten darüber hinaus auch die Aluminiumfläche bei ihrer Abkömmlinge der genannten Verbindungen, in Bewegung über die Gegenfläche auf Hochglanz 50 denen eines oder mehrere Wasserstoffatome durch poliert, wodurch eine weitere Steigerung der Schmier- Fluor ersetzt worden sind, z. B. Fluorvinyldodecylwirkung des Schmiermittels nach der Erfindung äther, 2 - Fluorallyloctadecylsulfid, Fiuorcrotenylerzielt wird. tricosylcarbonat, 2 - Fluormethylallyleicosylketon,

Die Erfindung eröffnet damit die Möglichkeit, Fluorvinyltetrafluortricosylsulfon, 2 - Fluorallyl-Lager und entsprechende Gleitflächen aus Leicht-. 55 hexafluortriacontylsulfoxyd, Hexadecylfluoracrylat, metall zu fertigen. Bisher war das deshalb nicht Tetradecylfluormethacrylat, 2-FluoralIyImyristat.
möglich, weil aus Aluminium oder Leichtmetall Man bevorzugt die Verwendung von Vinyl-,

bestehende Gleitfiächen zum Fressen neigen. Zwar Allyl- und Crotonylestern der gesättigten Fettsäuren hat man bestimmte Aluminiumverbindungen ent- ' (linearen Carbonsäuren) mit 11 bis 24 Kohlenstoffwickelt, die für Lager bestimmt waren. Die Ver- 60 atomen im Alkylrest der Carbonsäure oder Crotonwendung solcher Legierungen für Lager erfordert säureester der linearen aliphatischen Alkohole mit aber erhebliche Zugeständnisse hinsichtlich des Lager- 11 bis 24 Kohlenstoffatomen, da diese Rohstoffe spiels, der Lebensdauer u. dgl., um einen einwand- leicht erhältlich und leicht darstellbar sind und durch freien Betrieb zu ermöglichen. ihre ausgezeichneten Eigenschaften besonders ge-

Ferner bietet das Schmiermittel die Möglichkeit, 65 eignete Schmiermittel und Zusätze zu bekannten bei der spanlosen Bearbeitung von Leichtmetallen Schmiermitteln darstellen.

durch Ziehen, Spinnen, Strangpressen u. dgl. eine Die vorstehend genannten Stoffe können allein

sehr hochwertige Oberflächenbeschaffenheit zu er- oder in Mischung oder vermischt mit anderen be-

ist, allein oder in Mischung mit natürlichen oder synthetischen Schmierölen oder -fetten zum Schmieren von Metallflächen bzw. zur Metallverformung besonders bewährt.

Besonders gut eignet sich dieses Schmiermittel für ein Leichtmetall, das mindestens 50% Aluminium enthält. Es ergibt sich dabei eine erhebliche Verringerung des Reibungskoeffizienten, so daß die

kannten Schmiermitteln, ζ. B. Mineralölen mit der entsprechenden Viskosität, beispielsweise 25 bis 10 000 SUS, Fetten aus derartigen ölen, Silikonschmiermitteln, Diester- und Polyesterschmiermitteln u. dgl. verwendet werden.

Ein Anteil von nur 0,1 Gewichtsprozent der erfindungsgemäßen Schmiermittel in anderen Schmiermitteln verbessert deren Schmierfähigkeit. Man hat jedoch festgestellt, daß bei einer Aluminiumfläche oder einer Fläche mit einem Aluminiumgehalt von wenigstens 50%, z. B. einer Aluminiumlegierung, die sich relativ zu einer anderen Fläche bewegt, die ebenfalls aus einer Aluminiumverbindung oder aus einem anderen Metall bestehen kann, der Reibungskoeffizient erheblich ist, wenn der Anteil der erfindungsgemäßen monomeren Verbindung wenigstens 10 Gewichtsprozent der gesamten Schmiermittelmischung beträgt.

Die Schmiermittel nach der Erfindung können flüssig oder fest sein. Die festen Verbindungen sind nach der Lösung in Schmierölen fähig, Flüssigkeiten oder Fette zu bilden, die in ihrer Schmierfähigkeit von der Zusammensetzung und der Konzentration abhängig sind. Bei einer geringen Konzentration wird eine Minderung der Viskosität bei einigen der Schmieröle bewirkt.

Um die fettartige Beschaffenheit herzustellen, die von Schmiermittel gefordert wird, können bestimmte, nicht aufrauhende Füllstoffe zugesetzt werden, z. B. Siliciumdioxydgel, Ruß, Diatomeenerde, Molybdän- 30: sulfid, Zinnsulfid, Graphit usw., oder Seifen und ähnliche Stoffe können beigegeben werden, damit eine gelartige Beschaffenheit herbeigeführt wird. Besonders geeignete Seifen sind die Metallseifen, z. B. alkaline Seifen oder Seifen der alkalinen Erden 35: der Fettsäuren. Es können aber auch andersartige Seifen verwendet werden, z. B. Zink-, Zinn-, Bleioder Kupferseifen der Fettsäuren. Eine besonders geeignete Fettmasse kann aus Lithiumstearat und · Lithiumoxystearat hergestellt werden. Derartige Fett- 4°· massen lassen sich nach den bekannten Verfahren herstellen.

Erfindungsgemäß sind außerdem befriedigende Fette hergestellt worden, indem man lediglich die monomeren Verbindungen, ein Schmieröl und eine Seife bei Zimmertemperatur miteinander mischte. Darüber hinaus können Vergießmittel, Stabilisatoren, Inhibitoren u. dgl. mehr den erfindungsgemäßen Verbindungen, falls gewünscht, zugesetzt werden.

50 Beispiel 1

Ein Blättchen aus handelsüblich reinem Aluminium von 2,5 cm Breite und 7,6 cm Länge wurde auf 93°C erwärmt und durch eine Presse von 7,6 mm, die auf eine Temperatur von 127 ⁰C gebracht worden war, unter einem Druck von 4620 kg/cm² stranggepreßt. Vinylstearat wurde vor der Eingabe in die Strangpresse auf die Oberfläche des Blättchens aufgetragen, damit es als Schmiermittel dienen sollte. Das stranggepreßte Aluminium lieferte einen Stab mit einer glatten, spiegelnden Oberfläche. Wurde dieses Beispiel mit dem Unterschied wiederholt, daß ein CH verwendet wurde, das aus 25 Gewichtsprozent Vinylstearat, 25 Gewichtsprozent a-Hexadecylen und 50 Gewichtsprozent eines Mineralöls besteht, das eine Viskosität von 600 SUS besitzt, dann besaß das zum Stab stranggepreßte Aluminium ebenfalls «ine glatte, aber matte Oberfläche.

Wurde dieses Beispiel unter Verwendung eines handelsüblichen Schmiermittels zum Strangpressen von Aluminium wiederholt, dann wurde der Stab beim Strangpressen angefressen, so daß dessen Oberfläche mit verhältnismäßig breiten und tiefen Einkerbungen versehen war.

Beispiel 2

Ein runder Stab aus handelsüblich reinem Aluminium mit einem Durchmesser von etwa 19 mm wurde in eine Drehbank gegeben, bei der die Schneidkraft an der Spitze des Schneidstahls, die Radialkraft am Schneidstahl und der Vorschub gemessen werden konnten, der erforderlich war, um die Oberfläche des Aluminiums entsprechend zu bearbeiten. Der Vorschub betrug 0,25 mm je Umdrehung und die Schnittiefe 2,5 mm. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Probestückes betrug etwa 3 m je Minute. Das verwendete Aluminium besaß eine Brinellhärte von 27,2. Man stellte drei Proben her, von denen eine ohne Schmiermittel verwendet wurde, die zweite unter Verwendung einer handelsüblichen Flüssigkeit beim Aluminiumschneiden und die dritte eine Lösung aus 20 Gewichtsprozent Vinylstearat in einem Mineralölschmiermittel von 300 SUS war. Die Lösung besaß eine Viskosität von 150 SUS. Die Tabelle I führt die Ergebnisse an, die durch die drei wirksam werdenden Kräfte bei den drei Versuchsbedingungen ermittelt wurden, und die durchschnittliche Oberflächenrauhigkeit der Schnittfläche

Tabelle I

Schneiden ...
Vorschubkraft
Radialkraft ..

Oberflächenrauhigkeit .

Ohne
Schmiermittel

Handelsübliches
Schmiermittel

205,5 kg
58,25 kg
50,0 kg

1,95 μ

20% Vinylstearat, gelöst in Mineralöl

103,5 kg
23,35 kg
29,25 kg

1,5 μ

49,35 kg 6,53 kg 7,75 kg

1,1 μ

Diese Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Vinylstearatlösung nicht nur ein Schmiermittel liefert, das eine geringere Kraft beim Schneiden erfordert, sondern auch eine besser polierte Oberfläche liefert.

Beispiel 3

Ein Aluminiumstreifen mit einer Stärke von 0,76 mm und einer Breite von 76,2 mm wurde auf eine Temperatur von 350 bis 400⁰C erwärmt und ausgewalzt, so daß sich eine Stärke von 0,033 mm ergab. Wurde ein Schmiermittel auf wäßriger Grundlage beim Walzen verwendet, dann klebte das Aluminium stellenweise an den Stahlwalzen, so daß das Auswalzen nur schwer möglich war und häufig unterbrochen werden mußte, weil die Walzen gereinigt werden mußten. Wurde indessen Vinylstearat zerschmolzen und auf die kalten Walzen als Schmiermittel aufgetragen, ergab sich ein Aluminiumstreifen mit glatter Oberfläche.

Beispiel 4

Bei Prüfung von Schmiermitteln mit Hilfe eines bekannten Gerätes, bei dem zwei mit ebenen Flächen aneinandergedrückte Prüfkörper relativ zueinander umlaufen und das Reibungsdrehmoment messen

und auf diese Weise der Reibungskoeffizient bestimmt wird, wurden die in der nachstehenden Tabelle II aufgeführten Werte ermittelt. Die Messungen erfolgten bei Zimmertemperatur, falls nichts anderes angegeben ist.

Tabelle II

	Prüfkörper Nr. 1	Prüfkörper Nr. 2	Durchschnitt	Abnutzung der Oberfläche
Schmiermittel	Aluminium	Aluminium	licher Reibungs koeffizient	Zerfressen nach
Polyvinyläther			>0,5	wenigen Sekunden
	desgl.	desgl.		desgl.
N-Allylanilin	desgl.	desgl.	0,5	desgl.
Diallylazelat	desgl.	desgl.	0,5	nur geringe
Allylstearat			0,12	Abnutzung nach
				einer Stunde
	desgl.	desgl.		keine sichtbare
Hexadecylcrotonat			0,10	Abnutzung nach
				einer Stunde
	desgl.	desgl.		nur geringe
Vinylstearat			0,10	Abnutzung nach
				einer Stunde
	desgl.	desgl.		desgl.
2O⁰Aj Vinylstearat			0.12
80»/o SAE-10-Spindelöl
(150 SUS)	desgl.	desgl.		stark zerfressene
20% Methylstearat			0.22	Oberfläche nach
80% SAE-10-Spindelöl				einer Stunde
	gehärteter Stahl.	Aluminium		hochpolierte Ober
Vinylstearat (bei 43 C	60 bis 62 Rockwell	legierung (5°o Si)	0.12	fläche von 0.025
geprüft)				bis 0.5 mm Tiefe;
				Abnutzung nach
				3 Stunden 0.5 bis
				0.76 mm
	Aluminium	Aluminium		nur geringe
Vinylstearat (bei 43 C			0.1	Abnutzung nach
geprüft)				3 Stunden
	gehärteter Stahl.	Aluminium		hochpolierte Ober
47" η Vinvlstearat	60 bis 62 Rockwell	legierung (5"o Si)	0.17	fläche von 0.025
53»o SAE-10-Spindelöl				bis 0.5 mm Tiefe;
				Abnutzung nach
				3 Stunden 0.5 bis
				0.76 mm
	kaltgewalzter Stahl.	desgl.		hochpolierte Ober
47% Vinvlstearat	10 bis 12 Rockwell		0.12	fläche nach
53°-o SAE-10-Spindelöl				3 Stunden
	desgl.	Aluminium		polierte Oberfläche
desgl.			0.12	nach 3 Stunden
	Aluminium	desgl.		geringe Abnutzung
desgl.			0.12	nach 3 Stunden
	kaltgewalzter Stahl.	Aluminium		Abnutzung, ein
SAE-10-Spindelöl	60 bis 62 Rockwell	legierung (5⁰O Si)	0.29	gegrabene zer
				fressene Gebiete
				nach 3 Stunden
	kaltgewalzter Stahl.	Aluminium		desgl.
desgl.	10 bis 12 Rockwell		0.29
	desgl.	kaltgewalzter Stahl.		seringe Abnutzung
SAE-10-Spindelöl		10 bis 12 Rockwell	0.18	nach einer. Stunde

1 286 246

Fortsetzung

Schmiermittel	Prüfkörper Nr. 1	Prüfkörper Nr. 2	Durchschnitt licher Reibungs koeffizient	■	0,40	Abnutzung der Oberfläche
20°/o Vinylstearat	kaltgewalzter Stahl,	kaltgewalzter Stahl,	0,12		geringe Abnutzung
80°/« SAE-10-Spindelöl	10 bis 12 Rockwell	10 bis 12 Rockwell		0,21	nach einer Stunde
SAE-10-Spindelöl	desgl.	Magnesium	0,24		tiefe Spur nach
				sehr unter	einer Stunde
20% Vinylstearat	desgl.	desgl.	0,20	schiedlich	geringe Abnutzung
80% SAE-10-Spindelöl			während	nach einer Stunde
SAE-10-Spindelöl	Kupfer	Kupfer	der ganzen	stark zerfressen
			Prüfung	nach einer Stunde
20% Vinylstearat	desgl.	desgl.	0,56 bis	geringe Abnutzung
80% SAE-10-Spindelöl			>0,68
SAE-10-SpindelöI	Titan	Titan	0,31	stark zerfressen
				und zerfurcht
			0,25	nach einer Stunde
			unbeständig
			0,1

			0,30
20% Vinylstearat	desgl.	desgl.	0,20	geringe Abnutzung
80% SAE-10-Spindelöl
SAE-10-Spindelöl	Phenolschichtstoff	Aluminium		polierte Oberfläche
		legierung (5% Si)	0,10
25⁽⁾/o SAE-10-Spindelöl	desgl.	desgl.		desgl.
75"/(i Vinylstearat
Octylacrylat	Aluminium	Aluminium		zerfressen nach 30 Minuten
Decylacrylat	desgl.	desgl.	0,10	Abnutzung, ein
				gegraben nach
			>0,68	30 Minuten
Dodecylacrylat	desgl.	desgl.		polierte Oberfläche
				nach 30 Minuten;
			>0,68	leichte Furchen
				nach einer Stunde
Octadecylacrylat (geprüft	desgl.	desgl.		geringe Abnutzung
bei 35 C)			>0,68	nach 30 Minuten
Phenyläthylacrylat	desgl.	desgl.		gefressen nach.
				5 Minuten;
			0,17	stark gefurcht
2-ButoxyäthyIacrylat	desgl.	desgl.		gefressen nach
			0,68	2 Minuten;
				stark gefurcht
Decylmethacrylat	desgl.	desgl.		stark gefurcht nach
			sehr unter	Prüfung von
			schiedlich	30 Minuten
Dodecylmethacrylat	desgl.	desgl.	im ganzen	leichte Furchen
			Verlauf der	nach 30 Minuten
Allylbenzoat	desgl.	desgl.	Prüfung	gefressen nach
			0,32 bis	2 Minuten,
			>0,68	stark gefurcht
Allylpelargonat	desgl.	desgl.	stark gefurcht nach "
			Prüfung von
			30 Minuten

809 701/1076

Fortsetzung

10

	Prüfkörper Nr.'l	Prüfkörper Nr. 2	Durchschnitt	Abnutzung der Oberfläche
Schmiermittel	Aluminium	Aluminium	licher Rcibungs koeffizient	leichte Abnutzung
Allylpalmitat			0,16	nach 30 Minuten
	desgl.	desgl.		gefurcht nach
Siliconschmieröl*)			sehr unter	Prüfung von
			schiedlich	60 Minuten
			im ganzen
			Verlauf der
			Prüfung
			0,2 bis
	desgl.	desgl.	>0,68	poliert nach Prüfung
20% Vinylstearat			0,13	von 60 Minuten
80% Siliconschmieröl*)	desgl.	desgl.		nur sehr geringe
12,94% Vinylstearat			0,10	Abnutzung nach
51,76% Mineralöl				60 Minuten
(300 SUS)
35,20% Lithiumoxystearat	desgl.	desgl.		geringe Abnutzung
26% Vinylstearat			0,68	nach 60 Minuten
39% Mineralöl
(300 SUS)
35% Lithiumoxystearat'	desgl.	desgl.		desgl.
10% Vinylstearat			0,13
10% Dodecylacrylat
80% Mineralöl (150 SUS)	desgl.	desgl.		polierte Oberfläche;
13% Vinylstearat			0,07	keine Abnutzung
52% Mineralöl (300 SUS)				nach 60 Minuten
35% Lithiumstearat	desgl.	desgl.		desgl.
26% Vmylstearat			0,08
39% Mineralöl (300 SUS)
35% Lithiumstearat

*) Ein im Handel erhältliches flüssiges Methylphenylpolysiloxan mit 50 Molprozent siliciumgebundenen Phenylresten und 50 Molprozent siliciumgebundenen Methylresten.

Beispiel 5

Unter Verwendung des bekannten Gerätes wurde der Reibungskoeffizient eines Schmiermittels aus SAE-10-Spindelöl unter Verwendung von Prüfkörpern aus Aluminium bestimmt. Die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle III ersichtlich.

Tabelle HI

Anteil des Vinylstearats	durchschnittlicher Reibungskoeffizient
0%	0,40 (schwankend)
10%	0,21-
15%	0,20
20%	0,13
30%	0,13
50%	0,12

Beispiel 6

Unter Verwendung eines Elektromotors mit Lagern aus Weißmetall sowie vier Elektromotoren mit Lagern aus einer Legierung aus 95% Aluminium und 5% Silizium wurden die nachstehend beschriebenen Versuche durchgeführt. Der Motor mit den Lagern aus Weißmetall und ein Motor mit Lagern aus Aluminiumlegierung wurde mit einem üblichen Mineralöl mit einer Viskosität von 150 SUS geschmiert. Die drei verbleibenden Motoren mit Lagern aus Aluminiumlegierung wurden mit dem gleichen Mineralöl geschmiert, dem jedoch 20 Gewichtsprozent Vinylstearat zugesetzt worden waren. Obgleich Vinylstearat bei Zimmertemperatur fest ist, setzt es die Viskosität eines Kohlenwasserstofföls bei Lösung herab. Um die Wirkungen von unterschiedlichen Viskositäten auszuschalten, wurde das Vmylstearat in einem Kohlenwasserstoff mit einer Viskosität von 300 SUS gelöst, so daß die ent-

. standene Lösung eine Viskosität von 150 SUS besaß, d. h. die gleiche Viskosität wie das öl ohne ,den Zusatz von Vinylstearat, das zur Schmierung der beiden anderen Motoren verwendet wurde. Am Ende der Welle des Motors mit den Weißmetallagern und eines der Motoren mit den Lagern aus Aluminiumlegierung, die mit dem Schmieröl unter Zusatz des Vinylstearats geschmiert waren, wurde ein Gewicht an einem Kugellager aufgehängt, so daß ein Lagerdruck von 10,3 kg/cm² in jedem Motor gegeben war. Die anderen drei Motoren hatten einen Lagerdruck von 0,4 kg/cm². Die beiden Motoren mit dem hohen Lagerdruck und einer der Motoren, der unter

⁶S Zusatz von Vmylstearat geschmiert worden war, wurden abwechselnd 30 Minuten betrieben und 10 Minuten abgeschaltet. Die anderen beiden Motoren wurden ohne Unterbrechung betrieben. Nach

2 Minuten versagte der Motor mit den Lagern aus Aluminiumlegierung, die mit dem Mineralöl allein geschmiert waren, wegen Fressen der Lager, das so stark war, daß es unmöglich war, die Welle zur weiteren Drehung frei zu bekommen. Die anderen vier Motoren liefen mehr als 13 750 Stunden ohne Versagen, wobei die drei Motoren, die mit Unterbrechungen liefen, mehr als 20 625 Male angelassen und abgeschaltet wurden.

Wurde an zwei anderen Motoren, einem mit Weißtnetallagern und lediglich mit Mineralöl geschmierten und einem mit Lagern aus Aluminiumlegierung und mit Zusatz von 20% Vinylstearat geschmierten, die Anfangsreibung gemessen, dann stellte man fest, daß der Motor mit den Weißmetalllagern eine Anfangsreibung von 0,6 kg/m besaß, wenn ein Lagerdruck von 22,5 kg durch den Treibriemen ausgeübt wurde, und eine Anfangsreibung von etwa 2,4 kg/m, wenn ein Druck von 33,8 kg ausgeübt wurde. Die entsprechenden Werte für die Lager aus Aluminiumlegierung, die unter Zusatz von Vinylstearat geschmiert worden waren, betrugen 0,28 bzw. 0,56 kg/m, wodurch die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Schmiermittels in der Minderung der Anfangsreibung und auch ihre Fähigkeit, Lager aus einer der üblichen Aluminiumlegierungen zu schmieren, erwiesen ist.

Beispiel 7

Eine gewöhnliche Achse einer Lokomotive aus Schmiedeeisen wurde in eine Drehbank eingespannt und mit einem M-2 Schneidstahl unter Verwendung einer 50%igen Lösung von Vinylstearat in Kerosen abgedreht. Auf diese Weise wurde eine Oberflächengüte von 75 μ erzielt.

Beispiele

Mit dem auch im Beispiel 4 benutzten Gerät wurden unter Verwendung von_ Prüfkörpern Prüfungen durchgeführt, deren Ergebnisse aus der folgenden Tabelle IV ersichtlich sind. Jede Prüfung dauerte eine Stunde.

Tabelle IV

Schmiermittel	Cetan	Durchschnittlicher Reibungskoeffizient	Abnutzung der Oberfläche
	0,21 bis 0,4	gefurcht im Verlauf von
	stark schwankend während	60 Minuten
Pflanzenfett mit einem hohen	der gesamten Prüfung
Gehalt an Glycerylestern der	0,27 bis 0,38	stark gefurcht im Verlauf
ungesättigten Fettsäuren	stark schwankend	von 60 Minuten
20% Butylstearat
80% Cetan	0,14 bei Beginn, nach 20 Minuten	gefurcht im Verlauf von
	schwankend und nach	60 Minuten
	30 Minuten 0,32. Nach
	60 Minuten Ersatz des Schmier
20% Hexadecylcrotonat	mittels durch folgendes
80% Cetan	nach 2 Minuten Absinken des	polierte Oberfläche über der
	Koeffizienten von 0,32 auf 0,13	ursprünglich gefurchten
20% Hexadecylcrotonat	für den Rest der Prüfung
80% Cetan	0,12	polierte Oberfläche
20% Vinylstearat
80% Cetan	0,12	desgl.

Bei den Beispielen 4, 5 und 8, in denen der durchschnittliche Reibungskoeffizient als schwankend angegeben wurde, zeigten die stark unterschiedlichen Ablesungen, daß das Lager zeitweilig klemmt und zeitweilig frei läuft, wodurch eine sehr schlechte Schmierung angezeigt wird. Es soll betont werden, daß die Schmiermittel nach der Erfindung nicht in der Weise versagten. Außerdem beweist das Beispiel 8 die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Schmiermittel, die nachteiligen Folgen der Verwendung eines schlechten Schmiermittels zu beseitigen und die beschädigte Fläche mit etwa gleichem Erfolg wie eine glatte Fläche zu schmieren.

Beispiel 9

Vinylstearat wurde als Schmiermittel für zwei Drahtziehformen verwendet, und etwa 1700 m Aluminiumdraht wurden von 1,55 auf 1,45 mm und dann auf 1,3 mm gezogen. Sehr glatter, glänzender Draht ohne Furchen, Riefen und Splitter wurde erhalten. .

Beispiel 10

Etwa 100 Aluminiumrohlinge von 38-64-6 mm, deren Seite von 38 mm mit Vinylstearat und von der anderen Seite stranggepreßt, so daß Becher mit folgenden Abmessungen entstanden: 38 · 64 ■ 127 mm, deren Wandung 0,6 mm stark war. Die Becher besaßen eine Oberflächengüte von 75 μ und waren hellglänzend, ohne geschwabbelt zu sein. Das Vinylstearat konnte leicht mit einem Trichloräthylen-Entfetter entfernt werden. Wurden ähnliche Becher unter Verwendung von Lanolin und Zinkstearat als Schmiermittel hergestellt, dann betrugen die Oberflächengüten 375 bzw. 140 μ.

Beispiel 11

Mit dem auch in Beispiel 4 benutzten Gerät wurde unter Verwendung eines Prüfkörpers aus kaltgewalztem Stahl mit einer Rockwellhärte von 10 bis 12 und eines Prüfkörpers aus einer Aluminium-

legierung aus 95% Aluminium und 5% Sizilium ein aus 10% Vinylstearat und 90% SAE-Spindelöl bestehendes Schmiermittel geprüft. Bei Aufwendung eines Druckes von 5 kg betrug während einer Prüfdauer von 16 Stunden der Reibungskoeffizient 0,24. Es konnte nur eine geringe Abnutzung beobachtet werden. Anschließend wurde unter Anwendung eines Druckes von 10 kg weitere 2 Stunden geprüft, wobei ein Reibungskoeffizient von 0,14 gemessen wurde. Der Prüfkörper aus der Aluminiumlegierung besaß eine glänzende Oberfläche und zeigte keinerlei Riefen oder Furchen. Bei Verwendung von nur 5% Vinylstearat sowie eines Druckes von 10 kg und 20 kg wurde ein Reibungskoeffizient von 0,15 gemessen. Der Prüfkörper aus der Aluminiumlegierung zeigte nach zweistündiger Prüfung eine glänzende Oberfläche und keinerlei Riefen oder Furchen. Bei Verwendung von 20% Vinylstearat und einem Druck von 10 kg wurde ein Reibungskoeffizient von 0,12 gemessen. Der Prüfkörper aus der Aluminiumlegierung zeigte nach 4Va Stunden keinerlei Riefen oder Furchen und wies eine glänzende Oberfläche auf.

Beispiel 12

Eine Emulsion wurde durch Erwärmen von 15 g Vinylstearat. 1,5 g Triäthanolamin und 2,6 g Stearinsäure bereitet. Nachdem man eine homogene Schmelze erhalten hatte, wurden 100 g Wasser mit einer Temperatur von 100 C langsam unter lebhaftem Rühren zugesetzt. Das Rühren wurde bis zum Abkühlen auf Zimmertemperatur fortgesetzt. Die entstandene Emulsion war beständig und trennt sich auch bei längerem Stehen nicht. Diese Emulsion wurde mit dem auch bei Beispiel 4 benutzten Gerät unter Verwendung von Prüfkörpern aus. Aluminium geprüft. Der anfangliche Reibungskoeffizient betrug 0,3 und sank in etwa 3 Minuten nur auf 0.08. Dieser Wert blieb über mehrere Stunden unverändert. Nach Prüfung beobachtete man nur eine sehr geringfügige Furchenbildung, die wahrscheinlich in den ersten Minuten der Prüfung eingetreten war. ehe die Teile mit dem Vinylstearat überzogen waren.

Beispiel 13

Ein Aluminiumstreifen und ein Streifen aus nichtrostendem Stahl, die beide 25.4 mm breit und 305 cm lang und 1.4 mm stark waren, wurden in Profilwalzen zu Zierleisten mit U-förmigem Querschnitt und mit einer Breite von 16 mm geformt. Die Wandstärke betrug 6.2 mm. Diese Leisten wurden dann zu einem Quadrat mit einer Kantenlänge von 76.2 cm und einem Eckenradius von 2.5 cm gebogen. Bei Verwendung der handelsüblichen Schmiermittel war zur Bildung des U-förmigen Querschnitts erforderlich, daß ein lösliches öl verwendet wurde, das nachfolgend abgewaschen wurde, und daß das Stück in Bienenwachs getaucht wurde, im Ofen getrocknet und dann zu dem Quadrat gebogen wurde. Versuchte man ein lösliches öl für Formen und Biegen zu verwenden, dann verdrehten sich die Ecken. Würde eine Lösung aus 30% Vinylstearat in 70° « Leichtöldestillat. als Naphtha oder Stoddard-Lösungsmittel bekannt, an Stelle der angegebenen Schmiermittel verwendet, dann konnte das Profilwalzen und das Biegen ohne Zwischenschritte mit ein und demselben Schmiermittel durchgeführt werden.

Beispiel 14

Eine Ziehform zum Ziehen eines 1,1 mm starken Streifens aus nichtrostendem Stahl, der. zu einer 10,16cm langen Röhre mit einem Durchmesser von 11,43 cm und einem 6,2 mm breiten Flansch am oberen Ende gezogen wurde, deren Durchmesser in der Mitte schrittweise auf 8,9 cm verringert wurde und dann in einer Entfernung von 1,26 cm vom

ίο unteren Rand auf 8,25 cm verringert wurde und einen Flansch von 3,2 mm am unteren Ende erhielt. Keines der handelsüblichen Schmiermittel fur diesen Zweck würde einen solchen Gegenstand aus der Form liefern. Wurde eine Lösung von 40% Vinylstearat in einem der handelsüblichen Kohlenwasserstoffe als Ziehöl gelöst und als Schmiermittel verwendet, dann konnte man einen derartig geformten Gegenstand leicht herstellen.

Beispiel 15

Versuchte man galvanisiertes Stahlblech von 2,3 mm Stärke an Stelle von gewöhnlichem Stahl der gleichen Stärke bei der Hersteilung einer Motorhaube zu verwenden, die bei großer Feuchtigkeit rostbeständig sein muß, stellte man fest, daß die handelsüblichen Schmiermittel, die sich bei Verwendung von gewöhnlichem Stahl als befriedigend erwiesen, zur Herstellung von Teilen aus galvanisiertem Stahlblech ungeeignet waren, da diese bei dem letzten Ziehvorgang brachen. Diese Motorhaube hatte die Form eines Bechers mit einem Durchmesser von annähernd 15,9 cm und einem Rand von 16 mm Breite am oberen Ende, war 9.25 cm tief und besaß in der Bodenmitte eine Ausbuchtung von 3.8 cm Durchmesser und 2.5 cm Tiefe. Wurde eine Lösung aus 40⁰O Vinylstearat im gleichen Ziehöl bereitet, dann ließ sich die Motorhaube ohne Bruch leicht aus dem galvanisierten Stahlblech ziehen. Die Ziehformen wurden dann mit einem Lösungsmittel ausgewaschen und erneut versucht, das bekannte Ziehöl ohne Zusatz von Vinylstearat anzuwenden. Auch in diesem Fall kam es zum Bruch, der bei Verwendung der Vinylstearatlösung in dem gleichen öl ausgeschaltet wurde.

Beispiel 16

SAE-430-Stahl (nichtrostend) von 0.8 mm Stärke wurde gezogen, so daß ein becherförmiges Teil mit einem Durchmesser von 9.25 cm und einer Tiefe von 16 mm entstand. Bei der Herstellung dieses einfachen Teiles beobachtete man bei einem einzigen Ziehvorgang, daß der untere Rand bei Verwendung eines handelsüblichen Ziehöls riß. aber bei Verwendung einer 25⁰< >igen Lösung von Vinylstearat in dem gleichen Ziehöl war ein geringerer Druck erforderlich, und der Ziehvorgang ließ sich durchführen.

Beispiel 17

Bei der Herstellung eines Schwungrades aus SAE-430-Stahl (nichtrostend) wurden kleine Kegel mit einem Durchmesser von 2.54 cm und einer Tiefe von 1.27 cm unter Verwendung eines handelsüblichen Ziehöls hergestellt. Das erforderte sieben Ziehvorgänge und dreimaligesZwischenglühen. Wurde eine Lösung aus 30⁰O Vinylstearat in dem Ziehöl verwendet, dann konnte die Anzahl der Ziehvorgänge auf zwei herabgesetzt werden, ohne daß ein Zwischengehäuse erforderlich wurde.

Beispiel 18

Ein Aluminiumformstück wurde auf einem Schmirgelband poliert. In einem Fall wurde ein Kohlenwasserstofföl mit großer Viskosität als Schmiermittel und im anderen Fall wurde 100%iges Vinylstearat verwendet. Das Kohlenwasserstofföl mit großer Viskosität ergab eine Oberflächengüte von 100 μ, während das Vinylstearat eine Oberflächengüte von 25 μ ergab.

Beispiel 19

Polyvinylstearat besitzt einen Schmelzpunkt von 47 bis 48 ⁰C, ist aber in geschmolzenem Zustand so viskos, daß es nicht in der gleichen Weise als Schmiermittel wie Vinylstearat verwendet werden kann, das oberhalb seines Schmelzpunktes eine sehr durchsichtige Flüssigkeit darstellt.

Um die Viskosität zu mindern, wurde eine Lösung von 20% Polyvinylstearat in SAE-10-Schmieröl hergestellt, wobei zur Beschleunigung der Lösung erhöhte Temperaturen angewendet wurden. War der Stoff auf Zimmertemperatur abgekühlt, dann entstand aus der Mischling ein fester Block aus einem wachsartigen gelben Stoff im Gegensatz zur flüssigen Lösung, die man mit Vinylstearat erhielt. Selbst eine 10%ige Lösung lieferte bei Zimmertemperatur ein dickes Fett. Um den Reibungskoeffizienten bei 66⁰C zu ermitteln, wurde die iO%ige Lösung unter Verwendung des auch im Beispiel 4 benutzten Gerätes mit Prüfkörpern aus Aluminium geprüft. Der Reibungskoeffizient betrug 0,16, und nach 4 Stunden wies ein Prüfkörper starke Furchen auf, die einer Abnutzung von mehr als 50 μ. entsprechen.

Eine 10%ige Lösung von Vinylstearat in dem gleichen Schmiermittel ist bei Zimmertemperatur flüssig. Um einen Vergleich ziehen zu können, wurde ein Fett von überwiegend gleicher Beschaffenheit wie die Mischung von 10% Polyvinylstearat in dem öl aus 10%Vinylstearat, 55% SAE-20-Schmieröl und 35% Lithiumstearat bereitet. Dieses Fett .besaß bei gleicher Prüfung wie das Polyvinylstearatfett einen Reibungskoeffizienten von 0,07. Nach 4 Stunden zeigte der eine Prüfkörper eine geringfügig polierte Oberfläche ohne Riefen oder Furchen. Diese Prüfungsergebnisse beweisen, daß Polyvinylstearat kein mit dem monomeren Vinylstearat vergleichbares Schmieröl liefert.

Claims

Patentanspruch:

Schmiermittel zum Schmieren von Metallflächen bzw. zur Metallverformung, bestehend aus einer Verbindung der Formel:

R-[CR = CH — (CHR)_n — X — R"]R„ + 1

oder

IW[CR = CH — (CHR)_n — X — R"]R'

in der η 0 oder 1, R Wasserstoff oder Fluor, R' Wasserstoff-, Fluor-, Methyl-, Monofluormethyl-, Difluormethyl- oder Trifluormethyl,

O O

f\

— \J

VJ

Il II Il —o —c —ο s s —

11

und R" ein einwertiger, geradkettiger Alkyl- oder Fluoralkylrest mit wenigstens 11 Kohlenstoffatomen ist, allein oder in Mischung mit natürlichen oder synthetischen Schmierölen oder -fetten.

809701/1076