DE1594392B2

DE1594392B2 - Feste schmiermittel und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE1594392B2
Application number: DE1965D0046584
Authority: DE
Inventors: Yutaka Hyogo Katsushima Atsuo Kato Takahisa Osaka Kometani, (Japan)
Original assignee: Daikin Kogyo K K , Osaka (Japan)
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1965-02-23
Publication date: 1973-04-26
Also published as: DE1594392C3; DE1594392A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf feste Schmiermittel und ein Verfahren zur Herstellung von festen Schmiermitteln oder Trockenschmiermitteln. Die Schmiermittel gemäß der Erfindung bestehen aus einem geformten festen Substrat, in das ein Polytetrafluoräthylenwachs eines Molekulargewichts von 700 bis 000 eingearbeitet ist. Diese Schmiermittel können für Zwecke, bei denen hohe Schmierfähigkeit erforderlich ist, in die verschiedensten Formen gebracht werden, z. B. in die Form von Lagern, Druckscheiben, Packungen u. dgl.

Polytetrafiuoräthylenwachse wurden bisher als Schmiermittel verwendet, indem sie als wäßrige Dispersion auf die Oberfläche des jeweiligen Materials aufgetragen wurden. Bei dieser Methode wird jedoch das verwendete Wachs als Folge der mechanischen Reibung leicht von der Oberfläche des Gegenstandes abgetragen, weil das Wachs lediglich an der Oberfläche der Unterlage haftet, so daß diese ihre Schmierwirkung nur kurzzeitig behält.

Gegenstand der Erfindung sind feste, geformte Schmierstoffe, die lange Zeit ihre Schmierwirkung bewahren und durch die verteilende Wirkung bzw. den

ίο schmelzflüssigen Zustand als Folge der mechanischen Reibung eine zusammenhängende schmierende Oberfläche aus einem Polytetrafluoräthylenwachs auf der Reibungsoberfläche der Unterlage bilden.
Die festen Schmierstoffe gemäß der Erfindung werden hergestellt, indem man in ein poröses festes Material bei erhöhter Temperatur eine transparente Flüssigkeit aus einem Polytetrafluoräthylenwachs eines Molekulargewichts von 700 bis 100 000 einarbeitet und dann das erhaltene Material auf Raumtemperatur abkühlen läßt. Unter einer »transparenten Flüssigkeit« aus PoIytetrafluoräthylenwachsen ist eine transparente Schmelze oder eine transparente Lösung des jeweiligen Poly- ₍'~ tetrafluoräthylenwachses in einem Lösungsmittel zu verstehen.

Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß beim Eintauchen eines porösen Materials in eine transparente Flüssigkeit, die durch Schmelzen eines Polytetrafluoräthylenwachses oder durch Auflösen dieses Wachses in einem bestimmten Lösungsmittel gebildet wird, die Flüssigkeit ohne Rücksicht darauf, wie winzig die Poren sind, gleichmäßig in sämtliche Poren des Materials eindringt, so daß der erhaltene Schmierstoff ein hohes Schmiervermögen bewahrt, bis das poröse Material selbst durch die Wirkung der mechanisehen Reibung abgenutzt ist, wenn der Gegenstand als Lager oder für andere Zwecke, bei denen hohe Schmierfähigkeit erforderlich ist, verwendet wird. Ferner wurde festgestellt, daß die eingebrachten PoIytetrafluoräthylenwachse eine zusammenhängende schmierende Schicht bilden, die auf der Reibungsfläche des Gegenstandes eine hohe Schmierfähigkeit dadurch aufweist, daß das Wachs unter der Einwirkung der mechanischen Reibung sich ausbreitet bzw. in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. i

Die gemäß der Erfindung verwendeten Polytetrafluoräthylenwachse müssen ein Molekulargewicht haben, das 700 bis 100 000, vorzugsweise 1000 bis 20 000, beträgt. Wenn die Wachse dieses Molekulargewichts erhitzt werden, schmelzen sie unter Bildung einer transparenten, klaren Flüssigkeit. Sie können ferner in Lösungsmitteln, z.B. niedrigmolekularen Chlortrifluoräthylenpolymeren eines Molekulargewichts von 500 bis 2000, Benzotrifluorid, Monochlorbenzotrifluorid oder Dichlorbenzotrifluorid, gelöst werden, wobei ebenfalls die gewünschte transparente Flüssigkeit in Form einer Lösung gebildet wird. Die Viskosität dieser transparenten Flüssigkeit ist verhältnismäßig niedrig, so daß sie auch in die winzigsten Poren eindringen kann. Wachse, deren Molekulargewicht unter 700 liegt, haben eine so schlechte Schmierfähigkeit, daß sie für die Zwecke der Erfindung nicht brauchbar sind, während Wachse, deren Molekulargewicht über 100 000 liegt, nicht in Form einer Schmelze oder Lösung verwendet werden können.

Diese hochmolekularen Substanzen können nur in Form einer Suspension eingesetzt werden. In diesem Fall ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile. Ohne Rücksicht darauf, wie vollständig die Luft aus den

3 4

Poren oder Hohlräumen des festen Materials entfernt Nach einem anderen vorgeschlagenen Verfahren wird, dringen die Polytetrafluoräthylene, die ein Mole- werden die gemäß der Erfindung verwendeten PoIykulargewicht von mehr als 1 000 000 haben, nicht in tetrafluoräthylenwachse wie folgt hergestellt: Die Poren ein, deren Durchmesser kleiner ist als die in der Flüssigphase eines Tetrafluoräthylens wird in Gegen-Suspension enthaltenen Teilchen. Ferner bilden sie, 5 wart wenigstens eines der oben als Telogene genannten wenn sie durch Schmelzen in die Poren gelangen, keine Fluoralkane der Einwirkung ionisierender Strahlen zusammenhängende Schicht, falls sie in Form einer ausgesetzt. Diese Telomerisierungsreaktion verläuft Suspension aufgebracht werden. Da ferner ihr Kleb- nicht nur bei normaler Temperatur, sondern auch bei vermögen schlecht ist, werden diese Harze unter der Normaldruck, Überdruck oder Unterdruck. Das als Einwirkung der mechanischen Reibung leicht von der io Telogen verwendete Fluoralkan wird zweckmäßig in Unterlage abgeschält. Unter der Einwirkung der Rei- einer Menge von 1 bis 20 Mol pro Mol des eingebung schmelzen und zerfließen diese Harze außerdem setzten Tetrafluoräthylens verwendet. Durch Verwennicht, so daß sie eine unterbrochene Schicht auf der dung eines der obengenannten aliphatischen Kohlen-Reibungsfläche der Unterlage bilden, indem sie sich zu Wasserstoffe und deren Derivaten mit einer Kohlenlänglichen klumpigen Substanzen anhäufen. Die in der 15 stoff-Wasserstoff-Bindung in Verbindung mit einem Dispersion vorhandenen Stabilisatoren oder Disper- Fluoralkan ist es möglich, die Telomerisation in erhebgiermittel üben einen nachteiligen Einfluß auf die lichem Maße zu steuern, wobei vorteilhaft Telomere Schmierfähigkeit und das Wasserabweisungsvermögen mit einem Molekulargewicht von 20 000 oder darunter des erhaltenen Schmierstoffs aus. In jedem Fall üben gebildet werden. In diesem Fall wird der aliphatische diese Harze mit Molekulargewichten von mehr als 20 Kohlenwasserstoff oder sein Derivat dem Reaktions-100 000 nur kurzzeitig die gewünschte Schmierwirkung system in äquimolekularer Menge oder in weniger als aus. der molaren Menge, bezogen auf das eingesetzte

Polytetrafluoräthylenwachse mit einem Molekular- Tetrafluoräthylen, verwendet. Als ionisierende Strahlen

gewicht von 700 bis 100 000 können nach verschiedenen eignen sich für dieses Verfahren α-Strahlen, ^-Strahlen,

bekannten Methoden hergestellt werden. Beispiels- 25 y-Strahlen, Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen und

weise kann Tetrafluoräthylen mit einem Telogen in Neutronen, die in einer Dosis von 10² r/Std. bis

Gegenwart oder Abwesenheit eines freie Radikale bil- 10⁸ r/Std. bei einer Gesamtdosis von 10³ r bis 10⁹ r

denden Initiators erhitzt werden. Geeignete Telogene emittiert werden. Ein Initiator wird bei diesem Ver-

für dieses Verfahren sind Tetrachlorkohlenstoff, ChIo- fahren nicht verwendet.

roform, Äthylentetrachlorid, Trichlortrifluoräthan, Di- 30 Nach einem weiteren vorgeschlagenen Verfahren

chlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Tetrachlor- werden die gemäß der Erfindung verwendeten PoIy-

dichloräthan und ähnliche Halogenalkane, Halogen- tetrafluoräthylenwachse wie folgt hergestellt: Einem

alkene und Halogenfluoralkane, die allein oder in Reaktionsturm wird kontinuierlich eine Lösung eines

Mischung verwendet werden können. Ferner können freie Radikale bildenden Initiators in einem Telogen

Gemische der vorstehend genannten verschiedenen 35 in Verbindung mit überschüssigem Tetrafluoräthylen-

Telogene mit 0,5 bis 30 Gewichtsprozent einer oder gas unter einem Druck von 1 bis 15 kg/cm² zugeführt,

mehrerer der folgenden Verbindungen verwendet wer- Im Verlauf dieser Reaktion wird vom Kopf des Reak-

den: Aliphatische Kohlenwasserstoffe und ihre Deri- tionsturms ein Gemisch abgezogen, das die gebildeten

vate mit einer Kohlenstoff-Wasserstoffbindung, z. B. Telomeren, überschüssiges und nicht umgesetztes

Isobutan, Methylcyclohexan, flüssiges Paraffin und 40 Tetrafluoräthylen und überschüssiges Telogen enthält,

ähnliche Alkane und Cycloalkane, Dimethyläther, Durch Kondensation werden die gebildeten TeIo-

Tetrahydrofuran, Äthylendioxyd, Dioxan und andere meren als Dispersion in überschüssigem Telogen von

aliphatische Äther, Trimethylamin, Triäthylamin und dem nicht umgesetzten Tetrafluoräthylen isoliert,

andere aliphatische Amine, Methanol, Isopropanol, Dieses kontinuierliche Verfahren hat den Vorteil, daß

Cyclohexanol und andere aliphatische Alkohole, 45 sich die Reaktionsbedingungen und die Molekular-

Äthylmercaptan, Dimethyldisulfid und andere schwe- gewichtsverteilung der gebildeten Telomeren leicht

felhaltige Verbindungen, Acetaldehyd, Propionaldehyd steuern lassen. Die Reaktion verläuft ohne jegliche

und andere aliphatische Aldehyde, Aceton, Methyl- Handhabungsschwierigkeiten oder technische Schwie-

äthylketon. Cyclohexanon und andere aliphatische rigkeiten. Bei diesem Verfahren werden das gleiche

Ketone, Äthylacetat, Äthylacetacetat und andere 50 Telogen und der gleiche Initiator wie bei der vor-

aliphatische Ester, Isomilchsäure und andere aliphati- stehend genannten Telomerisierungsmethode verwen-

sche Carbonsäuren, Dimethylsulf onamid, Diäthyl- det. Es ist zu bemerken, daß die vorstehend genannten

sulfid und andere phosphorhaltige Verbindungen, Di- Verfahren nur als Beispiele für die Herstellung der ge-

methylformamid und andere aliphatische Amide sowie maß der Erfindung verwendeten Polytetrafluoräthylen-

Dimethyldichlorsilan, Polysiloxan und ähnliche ali- 55 wachse beschrieben wurden.

phatische siliciumhaltige Verbindungen. Als freie Die Polytetrafluoräthylenwachse mit Molekular-Radikale bildende Initiatoren eignen sich für dieses gewichten von 700 bis 100 000 werden zur Bildung der Verfahren Benzoylperoxyd, Di-t-butylperoxyd, Azo- für die Zwecke der Erfindung gewünschten Schmelze bisisobutyronitril, Diisopropylperoxydicarbonat, t-Bu- oder Lösung auf eine Temperatur im Bereich von tylperbenzoat und ähnliche organische Peroxyde und 60 200 bis 32O⁰C erhitzt. Temperaturen unterhalb dieses Azoverbindungen. Bereichs genügen nicht, um durch Schmelzen oder

Nach einem anderen bekannten Verfahren können Auflösen die gewünschte transparente Flüssigkeit zu

die gemäß der Erfindung verwendeten Polytetrafluor- bilden. Eine trübe Schmelze oder Lösung dringt nicht

äthylenwachse durch Pyrolyse von hochmolekularen genügend in die Poren des Substrats ein, so daß die

Polytetrafluoräthylenen bei Temperaturen von etwa 65 Zwecke der Erfindung nicht erreicht werden. Das

35O⁰C oder darüber in Gegenwart oder Abwesenheit gleiche ist der Fall bei hochmolekularen Polytetra-

eines Alkalisalzes, wie Kaliumnitrat, hergestellt wer- fluoräthylenwachsen und -harzen, die in Form von

• den. Dispersionen verwendet werden. Wenn dagegen lern-

5 6

peraturen oberhalb von 320⁰C zum Schmelzen oder hohe Schmierfähigkeit erforderlich ist, z. B. als Lager, Auflösen verwendet werden, setzt eine Zersetzung der Druckscheiben, Packungen u. dgl. Wenn beispielsverwendeten Wachse ein, oder das verwendete Lö- weise das Material als Lager für eine mit hoher Tourensungsmittel verdampft. zahl bewegte antreibende Welle verwendet wird, wirkt

Als poröse Materialien eignen sich für die Zwecke 5 die Lagermasse, die die genannten Polytetrafluorder Erfindung Sintermetalle, Schaumglas, Glasfasern, äthylenwachse enthält, als festes Schmiermittel, das in Asbestgewebe, Bimsstein und andere Materialien, die der Anfangsphase der Drehung, in der konventionelle sich während des Imprägnierens nicht zersetzen oder flüssige Schmiermittel kein ausreichendes Schmierdeformieren, vermögen für die Grenzschmierung usw. aufweisen,

Gemäß der Erfindung werden die porösen Mate- io ausgezeichnete Schmierwirkung und geringen Rei-

rialien der vorstehend genannten Art in der beschrie- bungskoeffizienten aufweist. Mit der fortgesetzten

benen Weise in eine homogene transparente Flüssig- Drehung wirkt diese Lagermasse als flüssiges Schmier-

keit, die aus einem geschmolzenen Polytetrafluor- mittel mit ausgezeichneter Schmierwirkung ebenso wie

äthylenwachs oder einer Lösung dieses Wachses in die üblichen flüssigen Schmiermittel, da sie durch die

einem Lösungsmittel besteht, bei einer Temperatur 15 anschließend gebildete Reibungswärme schmilzt,
von 200 bis 320°C getaucht. Die porösen Materialien

werden so lange bei diesen Temperaturen in der Beispiel 1
Flüssigkeit gehalten, bis diese gleichmäßig in alle

Poren auf Grund der Kapillaranziehung eingedrungen Ein Gemisch von Polytetrafluoräthylen eines Moleist. Nach ausreichender Tauchzeit nimmt man den 20 kulargewichts von 2 000 000 und Kaliumnitrat wurde Feststoff aus dem Gefäß und läßt ihn auf Raumtempe- etwa 20 Minuten bei 450⁰C pyrolysiert, wobei ein ratur abkühlen. Ein Schmierfilm überzieht nunmehr Polytetrafluoräthylenwachs vom Molekulargewicht fast sämtliche Poren sowie die Oberfläche des Fest- 1800 und vom Schmelzpunkt 27O⁰C gebildet wurde. Stoffs. Zur Erleichterung des Eindringens der Wachse Das so hergestellte Wachs wurde auf 280 bis 290⁰C in die Poren oder zur Verkürzung der Tauchzeit wird 25 erhitzt. In die gebildete transparente Schmelze wurde die Luft aus dem porösen Material unter vermindertem ein Sintereisen einer Dichte von 5,5 g/cm³ 10 Minuten Druck entfernt. Es ist auch möglich, zu diesem Zweck bei dieser Temperatur gelegt. Man ließ dann das Gefäß erhöhten Druck auf die Flüssigkeit einwirken zu lassen. auf Raumtemperatur abkühlen, wobei das gewünschte Der Tauchvorgang kann wiederholt werden, wenn feste Schmiermittel erhalten wurde, das mit dem PoIynicht genügend Wachs eingedrungen ist. Es ist zweck- 30 tetrafluoräthylenwachs in einer Menge von etwa mäßig, das gegebenenfalls verwendete Lösungsmittel 28 Gewichtsprozent imprägniert war. Bei Verwendung abzudampfen. Es gibt jedoch Fälle, in denen dieses als Plattenlager ohne Verwendung von Schmieröl Abdampfen je nach der Verwendung des Schmier- zeigte dieses Schmiermittel während eines Dauervermittels nicht erforderlich ist. Beispielsweise hat ein suchs von 10 Tagen keinerlei Anzeichen von Anniedermolekulares Chlortrifluoräthylenpolymeres, das 35 fressung. Das Produkt hatte ferner ausgesprochen gute einen Schmelzpunkt um etwa 6O⁰C hat und bei Raum- Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit,
temperatur in Form eines Wachses vorliegt, ausge- _ .
zeichnete Schmierfähigkeit, so daß dieses als Lösungs- Beispiele
mittel verwendete Polymere nicht abgedampft zu wer- Tetrafluoräthylen wurde mit Tetrafluorkohlenstoff den braucht. Andere niedrigmolekulare Chlortrifluor- 40 telomerisiert, wobei ein Polytetrafluoräthylenwachs äthylenpolymere, Benzotrifluorid, Monochlorbenzo- mit einem Molekulargewicht von 20 000 und einem trifluorid oder Dichlordifluorid, die bei Raumtempe- Schmelzpunkt von 320⁰C erhalten wurde. Bei 300⁰C ratur flüssig sind, können bei Verwendung als Lö- wurden 100 g des Wachses mit 200 g eines niedersungsmittel geringe Nachteile aufweisen und beispiels- molekularen Chlortrifluoräthylenpolymeren vom weise in der Anfangsphase ihres Gebrauchs klebrig sein 45 Schmelzpunkt 8O⁰C gemischt. In die erhaltene trans- oder mit steigender Temperatur verdampfen. Die An- parente Lösung wurde bei 300⁰C eine Sinterbronze Wesenheit dieser Verbindungen als Lösungsmittel be- einer Porosität von etwa 35% für eine Dauer von seitigt oder verschlechtert jedoch nicht unbedingt in 10 Minuten getaucht. Nach Abkühlenlassen auf wesentlichem Umfange die Schmierfähigkeit der ver- Raumtemperatur wurde ein Feststoff erhalten, der wendeten Wachse, so daß diese Verbindungen nicht 50 mit der Lösung in einer Menge von etwa 30 Gewichtsunbedingt verdampft werden müssen, wenn sie als prozent imprägniert war. Die Masse wurde 3 Stunden Lösungsmittel verwendet werden. bei 25O⁰C und einem Druck von 1 mm Hg in einem Die Menge der zum Imprägnieren des porösen Exsiccator gehalten. Der so behandelte Feststoff entMaterials verwendeten Wachse variiert innerhalb hielt etwa 10 Volumprozent Polytetrafluoräthylenweiter Grenzen, nämlich von einer monomolekularen 55 wachs und etwa 5 Volumprozent niedrigmolekulares Schicht, die lediglich die Oberfläche der Poren bedeckt, Chlortrifluoräthylenpolymeres. Bei Verwendung als bis zu einem Umfange, bei dem sämtliche Poren mit Lager zeigte das Material fast die gleichen aus-Wachs ausgefüllt sind, da die Wachse mit dem Fort- gezeichneten Eigenschaften, wie sie im Beispiel 1 schreiten der anschließenden mechanischen Reibung genannt wurden,
durch Schmelzen zerfließen und die Reibungsober- 60 _...,„
fläche bedecken. Beispiel 3

Die gemäß der Erfindung hergestellten festen 1 Gewichtsteil eines Polytetrafluoräthylenwachses

Schmierstoffe werden in die gewünschte Form ge- vom Molekulargewicht 15 000, hergestellt durch

schnitten. Es ist auch möglich, das noch nicht ge- Pyrolyse auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise,

tränkte Material in die gewünschte Form zu bringen. 65 wurde 290 bis 300⁰C mit 1 Gewichtsteil eines nieder-

Wie bereits erwähnt, können die gemäß der Erfin- molekularen Chlortrifluoräthylenpolymeren vom mitt-

dung hergestellten festen Schmierstoffe für die ver- leren Molekulargewicht 2000 gemischt. In die erhaltene

schiedensten Zwecke verwendet werden, bei denen transparente Schmelze wurde eine Asbestpackung

für eine Dauer von 30 Minuten getaucht. Die Packung war anschließend mit 50% des verwendeten Wachses imprägniert.

Zum Vergleich wurde ein gleiches Asbestmaterial mit einem Schmieröl imprägniert und an der Oberfläche

mit Graphit überzogen. Die beiden Proben wurden als Packung für die Rührerwelle eines Autoklavs aus nichtrostendem Stahl verwendet und dann für die Polymerisation von Chlortrifluoräthylen in Masse eingesetzt. Folgende Feststellungen wurden gemacht:

	Zeit	Erfindungsgemäße Probe	Vergleichsproben
Nach	1 Monat	Keine Veränderungen festgestellt	Ungewöhnliche Belastung des Rührer
			motors in der Anfangsphase des Betriebs
Nach	2 Monaten	Keine Hitzebildung. Kein Verschleiß durch	Mehr oder weniger starke ungewöhnliche
		Reibung an derRührerwelle undPackung	Erhitzung. Starker Verschleiß an der
			Berührungsfläche von Rührerwelle und
			Packung
Nach	3 Monaten	Keine wesentlichen Veränderungen	Starker Gasaustritt. Deutlicher Verschleiß
			von Rührerwelle und Packung

Beispiel 4

Ein Gemisch von 500 g Polytetrafluoräthylenwachs vom Molekulargewicht 880 und vom Schmelzpunkt 230° C, hergestellt durch Pyrolyse auf die im Beispiel 1 beschriebenen Weise, und 500 g Dichlorbenzotrirluorid wurde mit einer Glasfaserschnur in einen 1-1-Autoklav gegeben, der unter langsamem Rühren 30 Minuten bei 50⁰C gehalten wurde. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde die Schnur aus dem klebrigen Gemisch genommen und 12 Stunden bei 150° C in einem Exsiccator gehalten. Das Substrat war nun mit etwa 300 Gewichtsprozent des verwendeten Wachses imprägniert. Das Glasfasermaterial wurde dann als Packung für einen Autoklav verwendet, in dem die Telomerisation von Chlortrifluoräthylen und Sulfurylchlorid durchgeführt wurde. Hierbei zeigte das Pakkungsmaterial ausgezeichnete Säure-, Wärme- und Chemikalienbeständigkeit.

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Beispiel 5
1. Herstellung von Prüfkörpern

Mit Wasserstoff reduziertes Kupferpulver, das ein Sieb einer Maschenweite von 149 μ passierte und auf einem Sieb einer Maschenweite von 88 μ zurückgehalten wurde, wurde in einer Form unter einem Druck von 775 kg/cm² zu einem Ring von 45 mm Außendurchmesser, 35 mm Innendurchmesser und 20 mm Länge kalt gepreßt. Der Ring wurde 1 Stunde bei 850° C in Wasserstoff gesintert. Auf diese Weise wurden vier gesinterte Ringe erhalten, die eine Porosität von etwa 52% hatten.

a) Das vorstehend beschriebene Material wurde 10 Minuten unter vermindertem Druck in eine 55%ige wäßrige Dispersion von Polytetrafluoräthylenharz getaucht, das einen Erweichungspunkt von 327° C hatte. Auf diese Weise wurde eine 45%ige Imprägnierung mit dem Harz erzielt. Das Material wurde dann 20 Minuten bei 380° C gesintert, wodurch ein Prüfkörper erhalten wurde.

b) Das poröse Material wurde auf die unter a) beschriebene Weise fünfmal nacheinander in die gleiche Dispersion von Polytetrafluoräthylenharz getaucht und getrocknet, wobei 62%ige Imprägnierung erzielt wurde, worauf das Material 20 Minuten bei 380° C gesintert wurde.

c) Polytetrafluoräthylenwachs vom Schmelzpunkt 27O⁰C wurde durch Erhitzen auf 300° C geschmolzen. In das transparente schmelzflüssige Wachs wurde das poröse Material getaucht und 10 Minuten bei 300° C darin gehalten, worauf es der Abkühlung bei Raumtemperatur überlassen und aus dem erstarrten Wachs genommen wurde. Das erhaltene Material enthielt 85 Volumprozent Wachs.

d) Polytetrafluoräthylenwachs vom Schmelzpunkt 270° C wurde bei 270° C in einem Niederpolymeren von Trifiuorchloräthylen in einer solchen Menge gelöst, daß eine 25%ige Lösung erhalten wurde, in die das poröse Material 10 Minuten bei der gleichen Temperatur (270° C) getaucht und dann auf Raumtemperatur gekühlt wurde. Nach dem Herausnehmen des Materials aus der Lösung wurde es 5 Stunden bei 200° C unter einem Druck von 20 mm Hg gehalten. Auf diese Weise wurde eine Imprägnierung von 45 Volumprozent Polytetrafluoräthylenwachs erhalten.

2. Prüfung

Der vorstehend beschriebene Prüfkörper wurde sicher an einem Halter befestigt, der mit einem Bremshebel mit Drehmomentmesser versehen war. In den Prüfkörper wurde eine Stahlwelle von 35 mm Durchmesser eingesetzt, die an einem Ende von einem Kugellager gehalten und über das andere Ende mit einem Motor über einen Drehzahlmesser verbunden war. Die Welle wurde durch den Halter in der nachstehend genannten Weise belastet. Anschließend wurde die Welle mit den unten angegebenen Geschwindigkeiten gedreht. Das durch die Drehung im Halter erzeugte Drehmoment sowie der Temperaturanstieg des Prüfkörpers wurden gemessen. Die Reibungskoeffizienten wurden nach der nachstehend genannten Gleichung berechnet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben.

¹T

Reibungskoeffizient =

DW

T = Drehmoment, D — Durchmesser der Welle,

W = Last.

309 517/431

Tabelle Reibungskoeffizient

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UpM	Umfangs geschwindigkeit	Belastung	1	Prüfkörper	3	4
	m/Sek.	kg/cm²	0,18 ·	2 ■ ■·""■	0,10	0,12
20	0,0367	5	0,21	• 0,16	0,09	0,13
		10	0,21	0,18	0,11	0,14
		15	0,19	0,17	0,07	0,10
20	0,0917	5	0,18	0,17	0,09	0,09
		10	0,21 ·	0,17 . :... .	: 0,07	0,09
		15	0,30	0,18 , :	';- o,o9	0,09
100	0,183	5	0,32·--::-" ·	,^,29 ":'.Λ	0,12	0,15
		10	0,33' c-,,.	0,26 --	0,10	0,12
		15	- O,3l."'^a-^J ·■	0,22 ..	0,10	0,09
470	0,860	5	• 0,29" '"'	• 0,21	0,08	0,12
		10	0,35	0,20	0,12	0,10
		15	0,32	0,22	0,09	0,12
710	1,30	5	0,32	0,22	0,12	0,08
		10	0,35	0,29	0,15	0,12
		• 15		0,27	0,12	0,21
1380 .	2,53	3	nicht meßbar		0,09	0,15
		10		nicht meßbar	0,23	0,15
		15

Tabelle Temperaturanstieg (° C)

* UpM	Umfangs geschwindigkeit	Belastung	Prüfkörper	1	2	3	4
	m/Sek.	kg/cm²	15	5	3	3
50	0,0917	5	24	10	10	5
		10	32	14	12	14
		15	28	21	12	11
100	0,183	5	34	26	19	19
		10	42	38	19	23
		15	73	59	35	38
470	0,860	5	121	111	45	39
		10	150	138	53	58
		15	119	86	48	45
710	1,30 · .	5	149	125	95	102
		10	151	140	102	98
		15	mehr als 150°C in 5 Minuten nach	151	175
1380	2,53	3	dem Start des Motors. Entwicklung	178	177
		10	von weißem Rauch, Versuch ab	171	195
		15	gebrochen

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist folgendes ersichtlich:

a) Die mit dem Polytetrafiuoräthylenharz imprägnierten Prüfkörper 1 und 2 zeigten verhältnismäßig hohe Reibungskoeffizienten, die mit zunehmender Drehzahl anstiegen.

b) Bei den Prüfkörpern 1 und 2 war ferner der Temperaturanstieg sehr erheblich. Er verstärkte sich mit zunehmender Drehgeschwindigkeit, und bei 1380 UpM fand Festfressen statt, so daß der Versuch abgebrochen werden mußte.

c) Im Gegensatz hierzu zeigten die mit dem Polytetrafluoräthylenwachs imprägnierten Prüfkörper 3 und 4 niedrigere Reibungskoeffizienten. Mit steigender Drehzahl wurde kein nennenswerter Anstieg des Reibungskoeffizienten festgestellt. Ferner war der Temperaturanstieg viel geringer, und die Prüfkörper waren bei 1380 UpM noch durchaus brauchbar. Die Prüfkörper 3 und 4, die mit dem Polytetrafluoräthylenwachs imprägniert waren, widerstanden somit weit schärferen Beanspruchungen als die Prüfkörper 1 und 2, die mit dem Polytetrafluoräthylenharz imprägniert waren.

Claims

Patentansprüche:

1. Feste Schmiermittel, bestehend aus festem porösem Material, in das ein Polytetrafluoräthylenwachs eines Molekulargewichts von 700 bis 100 000 eingearbeitet ist.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, bestehend aus festem porösem Material, in das ein Polytetrafluoräthylenwachs eines Molekulargewichtes von 1000 bis 20 000 eingearbeitet ist.

3. Verfahren zur Herstellung von festen Schmiermitteln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen von 200 bis 320⁰C in ein poröses Material eine Polytetrafiuoräthylenwachse vom Molekulargewicht 700 bis 100 000 enthaltende transparente Flüssigkeit vorzugsweise durch Eintauchen in die homogene klare Schmelze oder Lösung des Wachses eingearbeitet und das erhaltene Material anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze eines zwischen 200 und 32O⁰C schmelzenden Polytetrafluoräthylenwachses vom Molekulargewicht 700 bis 100 000 eingearbeitet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das feste poröse Material eine Lösung von Polytetrafluoräthylenwachsen vom Molekulargewicht 700 bis 100 000 eingearbeitet wird, die durch Auflösen der Wachse in niedermolekularem Chlortrifluoräthylenpolymeren eines Molekulargewichts von 500 bis 2000, Benzotrifluorid, Monochlorbenzotrifiuorid und/ oder Dichlorbenzotrifluorid bei Temperaturen von 200 bis 320⁰C erhalten worden ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel nach Einarbeiten einer Lösung eines Polytetrafluoräthylenwachses in das feste poröse Material entfernt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polytetrafiuoräthylenwachse vom Molekulargewicht 100 bis 20 000 verwendet werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als festes poröses Material Sintermetalle, Schaumglas, Glasfasern, Asbestfasern und Bimsstein verwendet werden.