DE1594392C3

DE1594392C3 - Verfahren zur Herstellung von Fest-Schmiermitteln

Info

Publication number: DE1594392C3
Application number: DE65D46584A
Authority: DE
Inventors: Takahisa Kato; Atsuo Katsushima; Yutaka Hyogo Kometani
Original assignee: Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1965-02-23
Publication date: 1979-03-01
Also published as: DE1594392A1; DE1594392B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fest-Schmiermitteln oder Trockcn-Schmiermitteln. Die Schmiermittel werden nach den in den Ansprüchen beanspruchten Verfahren hergestellt. Sie 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.

Polytetrafluoräthylenwachse 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.

Die US-PS 24 96 978 beschreibt die Herstellung von Polytctrafluoräthylenwachsen mit scharfen Schmelzpunkten im Bereich von 320 bis 327°C. Mit Schmelzen solcher Wachse können poröse Materialien, wie Keramikkörper, poröse Kohleartikel und Metalle getränkt werden. Die Wachse haben gute chemische, elektrische und wasserabstoßende Eigenschaften, was sie zum Überziehen von Festkörpern und insbesondere auch zum Imprägnieren von porösen Feststoffkörpcrn nützlich macht, um ihnen erhöhte Wasserfestigkeit, erhöhte Gebrauchsfähigkeit als Elektroisoliermittel und erhöhte chemische Beständigkeit zu verleihen. Ein Verfahren zur Herstellung von Fest-Schmiermitteln aus den Wachsen mit scharfen Schmelzpunkten im Bereich

-, von 320-327⁰C gemäß US-PS 24 96 978 und aus porösen Feststoffkörpern, die mit diesen Wachsen in bestimmter Weise getränkt sind, läßt sich der US-PS 24 96 978 nicht entnehmen noch wird es nahegelegt.

Die FR-PS 13 55 167 beschreibt die Umwandlung von

κι Polytetrafluoräthylen durch thermische Zersetzung im Bereich von 535-865°C in ein »PTFE-Wachs«. Dieses Wachs wird fein vermählen und dann mit einem bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen sinternden Metallpulver vermischt. Die Sintertemperatur der Metallpulver liegt insbesondere unterhalb 550⁰C. Als geeignete PTFE-Wachse werden solche des Schmelzbereichs von 310 —315°C beschrieben. Aus der innigen Pulvermischung von Metall und PTFE-Wachs werden unter beträchtlichem Druck Formkörper hergestellt, die dann bei Temperaturen unter 535°C gesintert werden. Bei dieser Verfahrensweise werden Raumkörper erhalten, die nur eine beschränkte mechanische Festigkeit aufweisen. s

Gemäß der Erfindung werden die festen Schmierstof- ■■

2^r) fe 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.

jo Unter einer »transparenten Flüssigkeit« aus Polytetrafluoräthylenwachsen ist eine transparente Schmelze oder eine transparente Lösung des jeweiligen Polytetrafluoräthylenwachses in einem Lösungsmittel zu verschen.

vs 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 ,

4^r> mechanischen Reibung abgenutzt ist, wenn der Gegen- { stand als Lager oder für andere Zwecke, bei denen hohe Schmierfähigkeit erforderlich ist, verwendet wird. Ferner wurde festgestellt, daß die eingebrachten Polytetrafluoräthylenwachse eine zusammenhängende

ο« schmierende Schicht bilden, die auf der Rcibungsfläehe des Gegenstandes eine hohe Schmierfähigkeit dadurch aufweist, daß das Wachs unter der Einwirkung der mechanischen Reibung sich ausbreitet bzw. in den schmelzflüssigen Zustand übergeht.

γ·, 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, klarpn Flüssigkeit. Sie können ferner in Lösungsmitteln, z. B. niedrigmolekularen Chlortrifluoräthylenpolymcrcn eines Molekulargewichts von 500 bis 2000, Benzotrifluorid, Monochlorbenzotrifluorid oder Dichlorbenzotrifluo.'id, gelöst weden, 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, s 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 Poren oder Hohlräumen des festen Materials entfernt wird, ι ο dringen die Polytetrafluorethylene, die ein Molekulargewicht von mehr als 1 000 000 haben, nicht in Poren ein, deren Durchmesser kleiner ist als die in der Suspension enthaltenen Teilchen. Ferner bilden sie, wenn sie durch Schmelzen in die Poren gelangen, keine i^r> zusammenhängende Schicht, falls sie in Form einer Suspension aufgebracht werden. Da ferner ihr Klebvermögen schlecht ist, werden diese Harze unter der Einwirkung der mechanischen Reibung leicht von der Unterlage abgeschält. Unter der Einwirkung der Reibung schmelzen und zerfließen diese Harze außerdem nicht, so daß sie eine unterbrochene Schicht auf der Reibungsfläche der Unterlage bilden, indem sie sich zu länglichen klumpigen Substanzen anhäufen. Die in der Dispersion vorhandenen Stabilisatoren oder Disper- 2^r> giermittel üben einen nachteiligen Einfluß auf die Schmierfähigkeit und das Wasserabweisungsvermögen des erhaltenen Schmierstoffs aus. In jedem Fall üben diese Harze mit Molekulargewichten von mehr als 100 000 nur kurzzeitig die gewünschte Schmierwirkung aus.

Polytetrafluoräthylenwachse mit einem Molekulargewicht von 700 bis 100 000 können nach verschiedenen bekannten Methoden hergestellt werden. Beispielsweise kann Tetrafluoräthylen mit einem Telogen in s~> Gegenwart oder Abwesenheit eines freie Radikale bildenden Initiators erhitzt werden. Geeignete Tclogcne für dieses Verfahren sind Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Äthylentetrachlorid, Trichlortrifluoräthan, Chloroform, Äthylenteirachlorid, Trichlortrifluoräthan, 4<> Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Tetrachlordichloräthan und ähnliche Halogenalkane, Halogenalkene und Halogenfluoralkane, die allein oder in Mischung verwendet werden können. Ferner können Gemische der vorstehend genannten verschiedenen 4^r> Telogene mit 0,5 bis 30 Gewichtsprozent einer oder mehrerer der folgenden Verbindungen verwendet werden: Aliphatische Kohlenwasserstoffe und ihre Derivate mit einer Kohlenstöff-Wasscrslol'fbindung, z. B. Isobutan, Methylcyclohexan, flüssiges Paraffin und ^r>o ähnliche Alkane und Cycloalkane, Dimcthyläther, Tetrahydrofuran, Äthylendioxyd, Dioxan und andere aliphatische Äther, Trimethylamin, Triäthylamin und andere aliphatische Amine, Methanol, Isopropanol, Cyclohexanol und andere aliphatische Alkohole, Ät- ^r>^r> hylmercaptan, Dimethyldisulfid und andere schwefelhaltige Verbindungen, Acetaldehyd, Propionaldehyd und andere aliphatische Aldehyde, Aceton, Methyläthylkcton, Cyclohexanon und andere aliphatische Ketone, Äthylacetat, Äthylacetacetat und andere aliphatische t>o Ester, Isomilchsäure und andere aliphatische Carbonsäure, Dimcthylsulfonamid, Diäthylsulfid und andere phosphorhaltige Verbindungen, Dimethylformamid und andere aliphatische Amide sowie Dimethyldichlorsilan, Polysiloxan und ähnliche aliphatische siliciumhaltige Verbindungen. Als freie Radikale bildende Initiatoren eignen sich für dieses Verfahren Benzoylperoxyd, Di-t-butylperoxyd, Azobisisobutyronitril, Diisopropylperoxydicarbonat, t-Butylperbenzoat und ähnliche organische Peroxyde und Azoverbindungen.

Nach einem anderen bekannten Verfahren können die gemäß der Erfindung verwendeten Polytetrafluoräthylenwachse durch Pyrolyse von hochmolekularen Polytetrafluoräthylenen bei Temperaturen von etwa 350⁰C oder darüber in Gegenwart oder Abwesenheit eines Alkalisalzes, wie Kaliumnitrat, hergestellt werden.

Nach einem anderen vorgeschlagenen Verfahren werden die gemäß der Erfindung verwendeten Polytetrafluoräthylenwachse wie folgt hergestellt: Die Flüssigphase eines Tetrafluoräthylens wird in Gegenwart wenigstens eines der oben als Telogene genannten Fluoralkane der Einwirkung ionisierender Strahlen ausgesetzt. Diese Telomerisierungsreaktion verläuft nicht nur bei normaler Temperatur, sondern auch bei Normaldruck, Überdruck oder Unterdruck. Das als Telogen verwendete Fiuoralkan wird zweckmäßig in einer Menge von 1 bis 20 Mol pro Mol des eingesetzten Tetrafluoräthylens verwendet. Durch Verwendung eines der obengenannten aliphatischen Kohlenwasserstoffe und deren Derivaten mit einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung in Verbindung mit einem Fiuoralkan ist es möglich, die Telomerisation in erheblichem Maße zu steuern, wobei vorteilhaft Telomere mit einem Molekulargewicht von 20 000 oder darunter gebildet werden. In diesem Fall wird der aliphatische Kohlenwasserstoff oder sein Derivat dem Reaktionssystem in äquimolekularer Menge oder in weniger als der molaren Menge, bezogen auf das eingesetzte Tetrafluoräthylen, verwendet. Als ionisierende Strahlen eignen sich für dieses Verfahren «-Strahlen, /i-Strahlen, y-Strahlen, Röntgenstrahlen, Elektronenstrahl und Neutronen, die in einer Dosis von 10² r/Std. bis 10" r/Std. bei einer Gesamtdosis von 10* r bis 10^M r emittiert werden. Ein Initiator wird bei diesem Verfahren nicht verwendet.

Nach einem weiteren vorgeschlagenen Verfahren werden die gemäß der Erfindung verwendeten Polytetrafluoräthylenwachse wie folgt hergestellt: Einem Reaktionsturm wird kontinuierlich eine Lösung eines freie Radikale bildenden Initiators in einem Telogen in Verbindung mit überschüssigem Tetrafluoräthylengas unter einem Druck von 1 bis 15 kg/cm² zugeführt. Im Verlauf dieser Reaktion wird vom Kopf des Reaktionsturms ein Gemisch abgezogen, das die gebildeten Telomeren, überschüssiges und nicht umgesetztes Tetrafluoräthylen und überschüssiges Telogen enthält. Durch Kondensation werden die gebildeten Telomeren als Dispersion in überschüssigem Telogen von dem nicht umgesetzten Tetrafluoräthylen isoliert. Dieses kontinuierliche Verfahren hat den Vorteil, daß sich die Reaktionsbedingungen und die Molekulargewichtsverteilung der gebildeten Telomeren leicht steuern lassen. Die Reaktion verläuft ohne jegliche Handhabungsschwierigkeiten oder technische Schwierigkeiten. Bei diesem Verfahren werden das gleiche Telogen und der gleiche Initiate¹ wie bei der vorstehend genannten Telomerisierungsmethode verwendet. Es ist zu bemerken, daß die vorstehend genannten Verfahren nur als Beispiele für die Herstellung der gemäß der Erfindung verwendeten Polytetrafluoräthylenwachse beschrieben wurden.

Die Polytetrafluoräthylenwachse mit Molekulargewichten von 700 bis 100 000 werden zur Bildung der für die Zwecke der Erfindung gewünschten Schmelze oder Lösung auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 320°C erhitzt. Temperaturen unterhalb dieses Bereichs genügen nicht, um durch Schmelzen oder Auflösen die

gewünschte transparente Flüssigkeit zu bilden. Eine trübe Schmelze oder Lösung dringt nicht genügend in die Poren des Substrats ein, so daß die Zwecke der Erfindung nicht erreicht werden. Das gleiche ist der Fall bei hochmolekularen Polytetrafluoräthylenwachsen und -harzen, die in Form von Dispersionen verwendet werden. Wenn dagegen Temperaturen oberhalb von 320⁰C zum Schmelzen oder Auflösen verwendet werden, setzt eine Zersetzung der verwendeten Wachse ein, oder das verwendete Lösungsmittel verdampft.

Als poröse Materialien eignen sich für die Zwecke der Erfindung Sintermetalle, Schaumglas, Glasfasern, Asbestgewebe, Bimsstein und andere Materialien, die sich während des Imprägnierens nicht zersetzen oder deformieren.

^v Gemäß der Erfindung werden die porösen Materialien der vorstehend genannten Art in der beschriebenen Weise in eine homogene transparente Flüssigkeit, die aus einem geschmolzenen Polytetrafluoräthylenwachs oder einer Lösung dieses Wachses in einem Lösungsmittel besteht, bei einer Temperatur von 200 bis 32O⁰C getaucht. Die porösen Materialien werden so lange bei diesen Temperaturen in der Flüssigkeit gehalten, bis diese gleichmäßig in alle Poren auf Grund der Kapillaranziehung eingedrungen ist. Nach ausreichender Tauchzeit nimmt man den Feststoff aus dem Gefäß und läßt ihn auf Raumtemperatur abkühlen. Ein Schmierfilm überzieht nunmehr fast sämtliche Poren sowie die Oberfläche des Feststoffs. Zur Erleichterung des Eindringens der Wachse in die Poren oder zur Verkürzung der Tauchzeit wird die Luft aus dem porösen Material unter vermindertem Druck entfernt. Es ist auch möglich, zu diesem Zweck erhöhten Druck auf die Flüssigkeit einwirken zu lassen. Der Tauchvorgang kann wiederholt werden, wenn nicht genügend Wachs eingedrungen ist. Es ist zweckmäßig, das gegebenenfalls verwendete Lösungsmittel abzudampfen. Es gibt jedoch Fälle, in denen dieses Abdampfen je nach der Verwendung des Schmiermittels nicht erforderlich ist. Beispielsweise hat ein niedermolekulares Chlortrifluoräthylenpolymers, das einen Schmelzpunkt um etwa 60°C hat und bei Raumtemperatur in Form eines Wachses vorliegt, ausgezeichnete Schmierfähigkeit, so daß dieses als Lösungsmittel verwendete Polymere nicht abgedampft zu werden braucht. Andere niedrigmolekulare Chlortrifluoräthylenpolymere, Benzotrifluorid, Monochlorbenzotrifluorid oder Dichlordifluorid, die bei Raumtemperatur flüssig sind, können bei Verwendung als Lösungsmittel geringe Nachteile aufweisen und beispielsweise in der Anfangsphase ihres Gebrauchs klebrig sein oder mit steigender Temperatur verdampfen. Die Anwesenheit dieser Verbindungen als Lösungsmittel beseitigt oder verschlechtert jedoch nicht unbedingt in wesentlichem Umfange die Schmierfähigkeit der verwendeten Wachse, so daß diese Verbindungen nicht unbedingt verdampft werden müssen, wenn sie als Lösungsmittel verwendet werden.

Die Menge der zum Imprägnieren des porösen Materials verwendeten Wachse variiert innerhalb weiter Grenzen, nämlich von einer monomolekularen Schicht, die lediglich die Oberfläche der Poren bedeckt, bis zu einem Umfange, bei dem sämtliche Poren mit Wachs ausgefüllt sind, da die Wachse mit dem Fortschreiten der anschließenden mechanischen Reibung durch Schmelzen zerfließen und die Reibungsoberfläche bedecken.

Die gemäß der Erfindung hergestellten festen Schmierstoffe werden in die gewünschte Form geschnitten. Es ist auch möglich, das noch nicht getränkte Material in die gewünschte Form zu bringen.

Wie bereits erwähnt, können die gemäß der Erfindung hergestellten festen Schmierstoffe für die ) verschiedensten Zwecke verwendet werden, bei denen hohe Schmierfähigkeit erforderlich ist, z. B. als Lager, Druckscheibe, Packungen u.dgl. Wenn beispielsweise das Material als Lager für eine mit hoher Tourenzahl bewegte antreibende Welle verwendet wird, wirkt die

ίο Lagermasse, die die genannten Polytetrafluoräthylenwachse enthält, als festes Schmiermittel, das in der Anfangsphase der Drehung, in der konventionelle flüssige Schmiermittel kein ausreichendes Schmiervermögen für die Grenzschmierung usw. aufweisen, ausgezeichnete Schmierwirkung und geringen Reibungskoeffizienten aufweist. Mit der fortgesetzten Drehung wirkt diese Lagermasse als flüssiges Schmiermittel mit ausgezeichneter Schmierwirkung ebenso wie die üblichen flüssigen Schmiermittel, da sie durch die anschließend gebildete Reibungswärme schmilzt.

Beispiel 1

Ein Gemisch von Polytetrafluoräthylen eines Moleku- r largewichts von 2 000 000 und Kaliumnitrat wurde etwa 20 Minuten bei 450⁰C pyrolyiert, wobei ein Polytetrafluoräthylenwachs vom Mo.ekulargewicht 1800 und vom Schmelzpunkt 270⁰C gebildet wurde. Das so hergestellte Wachs wurde auf 280 bis 290°C erhitzt. In die gebildete transparente Schmelze wurde ein Sintereisen einer Dichte von 5,5g/cm^J 10 Minuten bei dieser Temperatur gelegt. Man ließ dann das Gefäß auf Raumtemperatur abkühlen, wobei das gewünschte feste Schmiermittel erhalten wurde, das mit dem Polytetrafluoräthylenwachs in einer Menge von etwa 28 Gewichtsprozent imprägniert war. Bei Verwendung als Plattenlager ohne Verwendung von Schmieröl zeigte dieses Schmiermittel während eines Dauerversuchs von 10 Tagen keinerlei Anzeichen von Anfressung. Das Produkt hatte ferner ausgesprochen gute Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit.

Beispiel 2

Tetrafluoräthylen wurde mit Tetrafluorkohlenstoff telomerisiert, wobei ein Polytetrafluoräthylenwachs mit ( einem Molekulargewicht von 20 000 und einem Schmelzpunkt von 320°C erhalten wurde. Bei 300°C wurden 100 g des Wachses mit 200 g eines niedermolekularen Chlortrifluoräthylenpolymeren vom Schmelzpunkt 80⁰C gemischt. In die erhaltene transparente Lösung wurde bei 300⁰C eine Sinterbronze einer Porosität von etwa 35% für eine Dauer von 10 Minuten getaucht. Nach Abkühlenlassen auf Raumtemperatur wurde ein Feststoff erhalten, der mit der Lösung in einer Menge von etwa 30 Gewichtsprozent imprägniert war. Die Masse wurde 3 Stunden bei 250⁰C und einem Druck von 1 mm Hg in einem Exsiccator gehalten. Der so behandelte Feststoff enthielt etwa 10 Volumprozent Polytetrafluoräthylenwachs und etwa 5 Volumprozent niedrigmolekulares Chlortrifluoräthylenpolymers. Bei Verwendung als Lager zeigte das Material fast die gleichen ausgezeichneten Eigenschaften, wie sie im Beispiel 1 genannt wurden.

Beispiel 3

1 Gewichtsieil eines Polytetrafluoräthylcnwachses vom Molekulargewicht 15 000, hergestellt durch Pyrolyse auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, wurde bei

290 bis 300⁰C mit 1 Gewichtsteil eines niedermolekularen Chlortrifluoräthylenpolymeren vom mittleren Molekulargewicht 2000 gemischt. In die erhaltene 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:

Erfindungsgemäße Probe

Vergleichsproben

Nach 1 Monat
Nach 2 Monaten

Nach 3 Monaten

Keine Veränderungen festgestellt

Keine Hitzebildung. Kein Verschleiß durch Reibung an der Rührerweile und Packung

Keine wesentlichen Veränderungen Ungewöhnliche Belastung des Rührermotors in der Anfangsphase des Betriebs

Mehr oder weniger starke ungewöhnliche
Erhitzung. Starker Verschleiß an der
Berührungsfläche von Rührerwelle und
Packung

Starker Gasaustritt. Deutlicher Verschleiß von Rührerwelle und Packung

Beis pi el 4

Ein Gemisch von 500 g Polytetrafluoräthylenwachs vom Molekulargewicht 880 und vom Schmelzpunkt 230⁰C, hergestellt durch Pyrolyse auf die im Beispiel 1 beschriebenen Weise, und 500 g Dichlorbenzotrifluorid wurde mit einer Glasfaserschnur in einen 1-l-Autoklav gegeben, der unter langsamem Rühren 30 Minuten bei 50°C gehalten wurde. Nach Abkühlung auf Raumtem- jo peratur wurde die Schnur aus dem klebrigen Gemisch genommen und 12 Stunden bei 150⁰C 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 Packungsmaterial ausgezeichnete Säure-, Wärme- und Chemikalienbeständigkeit. Beispie 15

1. Herstellung von Prüfkörpern

Mit Wasserstoff reduziertes Kupferpuiver, 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 850⁰C in Wasserstoff gesintert. Auf diese Weise wurden vier gesinterte Ringe erhalten, die eine Porosität von etwa 52% hatten.

50

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 380⁰C gesintert wurde.

c) Polytetrafluoräthylenwachs vom Schmelzpunkt 27O⁰C wurde durch Erhitzen auf 300⁰C geschmolzen. In das transparente schmelzflüssige Wachs wurde das poröse Material getaucht und 10 Minuten bei 300⁰C 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 27O⁰C wurde bei 270⁰C in einem Niederpolymeren von Trifluorchloräthylen in einer solchen Menge gelöst, daß eine 25%ige Lösung erhalten wurde, in die das poröse Material 10 Minuten bei der gleichen Temperatur (270⁰C) getaucht und dann auf Raumtemperatur gekühlt wurde. Nach dem Herausnehmen des Materials aus der Lösung wurde es 5 Stunden bei 200⁰C 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.

Reibungskoeffizient =

'DW

65 T = Drehmoment, D = Durchmesser der Welle, W = Last.

909 609/11

ίο

Tabelle 1
Reibungskoeffizient

UpM	Umfangs	Umfangs	Belastung	Prüfkörper	2	3	4
	geschwindigkeit	geschwindigkeit			0,16	0,10	0,12
	m/Sek.	m/Sek.	kg/cm²	1	0,18	0,09	0,13
20	0,0367	5	0,18	0,17	0,11	0,14
		10	0,21	0,17	0,07	0,10
		15	0,21	0,17	0,09	0,09
20	0,0917	5	0,19	0,18	0,07	0,09
		10	0,18	0,29	0,09	0,09
		15	0,21	0,26	0,12	0,15
100	0,183	5	0,30	0,22	0,10	0,12
		10	0,32	0,21	0,10	0,09
		15	0,33	0,20	0,08	0,12
470	0,860	5	0,31	0,22	0,12	0,10
		10	0,29	0,22	0,09	0,12
		15	0,35	0,29	0,12	0,08
710	1,30	5	0,32	0,27	0,15	0,12
		10	0,32		0,12	0,21
		15	0,35	nicht meßbar	0,09	0,15
1380	• 2,53	³I			0,23	0,15
		10	nicht meßbar
		15 J
Tabelle 2
Temperaturanstieg (⁰C)
UpM	Belastung	Prüfkörper	2	3	4

	kg/cm²	1

0,0917

0,183

0,860

1,30

2,53

5 10 15

3 10 15

15	5	3
24	10	10
32	14	12
28	21	12
34	26	19
42	38	19
73	59	35
121	111	45
150	138	53
119	86	48
149	125	95
151	140	102
mehr als 150°	C in 5 Minuten nach	151

dem Start des Motors. Entwicklung 178
von weißem Rauch, Versuch 171

abgebrochen

"45

102

175

177

195

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist folgendes ersichtlich:

a) Die mit dem Polytetrafluoräthylenharz 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 1380UpM 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 1380UpM 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 PolytetrafluoräthyJenhar/ imprägniert waren.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fest-Schmiermitteln, die in inniger Mischung mit einer porösen Feststoffmatrix ein Polytetrafluoräthylenwachs eines Molekulargewichts von 700 bis 100 000 enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgebildeter fester poröser Werkstoff bei Temperaturen von 200 bis 320" C mit einer klaren homogenen Schmelze oder Lösung des Polytetrafluoräthylenwachses durchdringend getränkt, das Lösungsmittel gegebenenfalls abgedampft und das imprägnierte Material auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polytetrafluoräthylenwachse eines Molekulargewichts von 700 bis 20 000 in den vorgebildeten porösen Feststoff eingearbeitet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polytetrafluoräthylenwachs mit einem Schmelzpunkt zwischen 200 und 320⁰C eingesetzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß in den vorgebildeten porösen Feststoff die Lösung eines Polytetrafluoräthylenwachses in einem niedermolekularen Chlortrifluoräthylenpolymeren eines Molekulargewichts von 500 bis 2000, Benzotrifluorid, Monochlorbenzotrifluorid und/oder Dichlorben/.otrifluorid — gelöst bei Temperaturen von 200 bis 320⁰C — eingearbeitet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgebildete poröse Feststoffmatrix Sintermetalle, Schaumglas, Glasfasern, Asbestfasern oder Bimsstein verwendet werden.