DE1815829A1 - Waesserige Schmiermittelzusammensetzungen,Verfahren zu ihrer Herstellung und Anwendung - Google Patents

Waesserige Schmiermittelzusammensetzungen,Verfahren zu ihrer Herstellung und Anwendung

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Description

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P 2249
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20/Hä
Standard Pressed Steel Comp.,
Jenkintovrn/Pennsylvania, OSA
Wässerige Schmiermittelzusammensetzuagen, Verfahren zu iferer Herstellung und Anwendung
Die Erfindung betrifft wässerige Zusammensetzungen, die ale solche ale Schmiermittel oder aur Herstellung von trockenen Schmierfilmen brauchbar jjind, sowie ein Verfahren zur Horstellung derartiger Zusammensetzungen und zu ihrer Anwendung.
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BAB ORIiSNAl,
In der USA-Patentschrift 3 079 204 sind Lagerkonatruktionen
beschriebt^ die eines damit verbundenen trockenen Schmierfilm UJSfaessiJ5 Der film enthält ein festes Schmiermittel, wi« MblybdändlsulfiA, mit oder ohne eusätslichem Graphit, sowie ein Verbindungsmittel, das aus einem getrockneten, wasserlöslichem' üütalleillkat besteht.
Diese bekannten Zusamenaetsungsn gemää der vorstehend erwähntes Patentschrift bilden ewar brauchbare Sohmierfline, jedooh besltsen die wttseerlgen Susaameneetsungen, aus denen die ?ilne gebildet verder, "bestimmte Haohteile. Die bekannten wässerigen Dispersionen des festen SchBieraittels sind instabil ι d.h., die darin enthaltenen Teilchen neigen sur Jggregatblldung und Klumpenbildung, sowie gegebenenfalls sub Absitzen aus der Dispersion. Die Bildung von Aggregaten erhuht die Viskosität der bekannten Dispersionen, was ihre Anwendung auf su schmierende Oberflächen schwierig »acht. Auf Grund der Yiskoeitätebeschränkungen und der Notwendigkeit einer gleichmäßigen Bewegung, um die suspendierten Teilchen in einer suspendierten Phase su halten, haben diese Zusaonensetsungen als solche geringen Hutzen als flüssige wässerige Schmiermittel, sondern sind auf Anwendungen beschränkt, bei denen ein trockener Schmierfilm gebildet wird.
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Erfindungege&iä@ werden wrbesserte wässerige Zueaomeneetsuagen dieses Typs bargeeteilt, Indem wasserlösliche Alkal !metalllignosulTssmts in wässerige Dispersionen eines festen Schäler· mittelr (eingearbeitet werden» die ein wasserlösliches Alkali-■etallsilikat ale Bindemittel enthalten. Die Anwesenheit des Lir vDsulfonatsalzes erhöht die Stabilität derartiger Dispersionen, vermindert die Neigung sur Eildung von Aggregaten und Klumpen und inhibiert das Absitzen von Feststoffen aus derartigen Dispersionen, Die Viskosität der wässerigen Zusammensetzungen wird in ausgeprägter Weise vermindert» so daß die wässerigen Zusammensetzungen als solche abgesehen von ihrer Verwendbarkelt bei der Herstellung von trockenen Schmierfilmen auch als fluide Schmiermittel von Nutzen sind. Die durch die Eigenschaften der neuen Zusaiiu&ensetssuttgen ermöglichte erhöhte Leichtigkeit der Anwendung macht sie als Schmiermittel für Metallbefestigungsmittel, wie Muttern, Bolzen, Schrauben und dergleichen, besonders nützlich. Sie Zusammensetzungen können in Verbindung mit derartigen Befestigungsmitteln verwendet werden, ua darauf flüssige Sohmifc2-überzüge oder trockene Schmierfilme
Die erfindungsgemäSen Zusammensetzung© schaftlich, da sie die Einarbeitung von festem feinst of fen mit einer Teilchengröße erlauben, die bisher fir die Herstellung von SohmierüherzUgen nicht als geeignet betrachtet worden ist. Da diese Feinstoffe gemäS des Stand der Technik bei Schmleranwendun^en verworfen werden, sind sie besonders billig. Diese i'einstoffe können in geeigneter Weise in die erfindungegemäüeh Zusammensetzungen eingebracht werden, um fluide oder trockene Schmierüberzüge auf Hetallbefestigungemitteln in einer Welse zu bilden, die wirtschaftlich besonders interessant ist.
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Im allgemeinen enthalt die wässerige Dispereionemittelphase der erfindungsgemäöen Schmiermittel etwa 30 bis 40 Qewichteteile Wasser, etwa 30 bis 40 Gewichtsteile eint· Alkalimetallslltkats» vorzugsweise eines Natrium- oder Kaliunailikats, und 0,25 bis 5 Gewichtateile eines Alkalimetallign©eulfonats0 wie Kalium- oder Natriumlignosulfonat* Diese Phase wird verwendet, um etwa 25 bis 35 Gewichteteile eines fetten Schmiermittels su suspendieren. Die SSusammensetsungen können gegebenenfalls Benetzungsmittel enthalten, üb die Dispergierung der festen Sohmiermtttelteilöhen su unteretUteen. line bevoraugte Zusammensetzung enthält etwa 35 Gewichtateile Wasser, etwa 35 Gewichtsteile eines Alkalimetalleilikats (Feststoffe)» etwa 30 Gewichtstelle eines Trockenfilasohaiermititele, etwa 0,5Gewiohtsteile eines Alkaliaetallignosulfonate und etwa O9I Gewiohtoteilc eines Benetsungsmlttels»
Die erfindungsgemäS als Bindemittel verwendeten Alkalimetallsillkate sind Stoffe,wie sie in der bereits erwähnten USA-Patentaohrift 3 079 204 beschrieben sind. Diese Silikate sind im Handel als wässerige Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen erhältlich, worin das Verhältnis von Silikat jbu Alkalimetalloxyd ebenfalls variabel 1st.
Die erflndungsgemäS hauptsächlich verwendeten festen Schmiermittel sind Molybdänsulfid und Graphit, allein oder in Kombination. Jedoch können erfindungsgemäd auch andere bekannte feste Schmiermittel allein oder in Kombination verwendet werden, um wässerige Schmiermittel zu bilden, die für die Bildung von flüssigen oder trockenen Schmierfilmen auf Befeetigungsmitteln geeignet sind. Zu derartigen festen Schmiermitteln gehören Stoffe wie Bleirot, Wolframsulfid und Wolframselenid, Niobdisulfid und dergleichen. Molybdänsulfid ist ein
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ziemlich leicht verfügbares festes Schmiermittel» das für die Verwendung bei der Formulierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besonders geeignet ist» Graphit 1st als Schmier* mittel bevorzugt» wenn die- mit den Zusammensetzungen überzogenen Gegenstände» beispielsweise Befestigungsmittel, bei hohen Temperaturen verwendet werden sollen.
Wie oben bereits erwähnt» können die Teilchengrößen dieser suspendierten festen Schmiermittel in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen viel kleiner sein als sie herkömmlicherweise für die Herstellung von Trockenschmierfilmen für geeignet betrachtet worden sind. Gewöhnlich werden gemäß dem Stand der- * Technik grobe Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser zwischen etwa 5 und 10 m fiix Schmiermittelanwendungen ausgewählt, während feinere TeilchengröSen verworfen werden« Erfinriungsgemäjä werden geeignete Zusammensetzungen gewöhnlich uqter Verwendung von festen Schmiermitteln mit Teilchengröße]! unter 1 /U hergestellt» d.h., mit den sogenannten "Untersieb"-Grüßen. Im allgemeinen variieren die Teilchengrößen von etwa 0,5 bis 1 /U und eine besonders bevorzugte durchschnittliche Teilchengröße für sowohl Molybdändieulfid,als auch Graphit beträgt etwa 0,7 /».
Sie in den erfindungtgem&ßen Zusammensetzungen enthaltenen |
Alkalimetallignosulfonate sind bereits bekannt und in Handel erhältlich, beispielsweise unter dem Handelsnaaen "Warasperse". Diese Stoffe Bind swar bereits bekannt» ihre Struktur ist jedoch kompliziert und nicht genau bekannt* In allgemeinen wer« den die Stoffe aus verbrauchten Weichholz-Sulfltlaugen hergestellt und sind in hohen Maß gereinigte» anionisohe, von Zuckern befreite Produkt··
Benetzungsmittel unterstützen· wenn sie in den erfinduagsgemäflen Zusammensetzungen zusätzlich vorhanden sind, die stabile
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Dispersion der Schmiermittelteilchen und erleichtern insbesondere die Herstellung der Zusammensetzungen. Sine große Vielzahl derartiger Benetzungsmittel ist im Handel erhältlich. Eine bevorzugte Stoffgruppe sind alkoiylierte Alkylphenole, insbesondere äthoxylierte Stoffe, wie sie beispielsweise unter den Warennamen "Triton" und "Tergitol" im Handel erhältlich sind.
Die Art, la der die erfindungsgeiaäflen wässerigen Schmiermittel formuliert sind, ist für Ihre Stabilität kritisch. Es _ ist außerordentlich schwierig, die fein zerteilten festen ^ Schmiermittelteilchen zu suspendieren und in Suspension zu halten. Die Reihenfolge, in der die verschiedenen komponenten der Zusammensetzung formuliert werden, hat einan sehr bedeutenden Einfluß auf die Eigenschaften der sich ergebenden Dispersion. Im allgemeinen werden das Wasser und ein etwaiges verwendetes Benetzungsmittel zuerst vereinigt. Zu dieser Mischung wird das Alkal: metallignosulfonat hinzugefügt, gefolgt von den fein zerteilten festen Schmiermittelteilchen« Nachdem die Teilchen In der wässerigen DLspergie« rungsphase unter Bildung einer stabilen Dispersion gründlich dlsperglert worden sind, kann das Alkalimetallen !Seat-Bindemittel zur Herstellung des Endprodukte hinzugefügt werden«,
Die sich ergebenden flüssigen Zusammensetzungen können als solche als Schmiermittel verwendet werden, beispielsweise durch Anwendung in flüssiger Form auf ein Metallbefestigungi.-mittel, unmittelbar vor der Verwendung des Befestigungsmittels, beispielsweise unmittelbar bevor eine Mutter und eine Schraube au Befestigungszv/ecken in Eingriff gebracht werden«, Alternativ können sie zum Überziehen von Metallbefestigungßmittein, wie Muttern und Bolzen, verwendet werden, wobei ar~
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schließend die Zusammensetzung getrocknet wird, ua Viii« iu entfernen und einen festen, anhaftenden trockenen Schmierfilm auf den Metallteilen iu bilden·
Die erfindungsgemäöen wässerigen flüssiges. 2ueamiiensetzungtn kön:nen durch Oberziehen, Sprühen» Eintauchen oder durch andere herkömmliche Arbeitsweisen auf eine Oberfläche, beispielßweiae die oiuee BefeetlgungeiBittele, auf gebracht wer» den. Wenn das Befestigungemittel mit dem flüssigen Schmier* film darauf nicht unmittelbar verwendet wird, kann ββ getrocknet werden, geeignetermaSea durch Lufttrocknung. An diese Lufttrocknung kann eich eine Ofentrocknung aneohlieQen, um das Silikatbindemittel in dem Film wasserunlöslich lu eichen. Sie Ofentrocknung wird im allgemeinen durchgeführt, indem die überzogenen Teile awei oder mehr Stunden lang auf Temperaturen unter etwa 930C (2000F), beispielsweise etwa 660C (15O0F), und anschließend etwa 2 Stunden lang auf 204 bis 26O0C (400 bis 500QF) erhitzt werden. Die langean» Treck« nung, die allmähliche Verdampfung der Feuchtigkeit aue den Überzügen erlaubt, stellt die Bildung von glatten» blaeenfreien und narbenfreien SohmlermittelfUrnen sicher·
Getrocknete Schmierfilme dieses Typs liegen auf Befeatigungsmitteln geeignetermaßen in einer Dioke von etwa 5,1 /u bis etwa 15,24 /u (0,2 bis 0,6 mil) vor, jedoch ist dieser Wert nicht kritisch und es können Filme bis su 50,8 /u (2 BlX) Dicke gebildet werden. Wenn Gegenstände, wie Befestigung!· : mittel, durch Eintauchen luit einem Schmierfilm übersogen werden, so erzeugen die erfindungBgemäQen Zusammensetzungen im allgemeinen dünnere Filme als unter Verwendung von bekannten Dispersionen eines festen Schmiermittels gebildet werden. Derartige dünne Filme sind von besonderem Xuteen auf Titanbefestigungsmitteln, wo ihre Anwesenheit Abnutzung durch Reibung
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und fressen verhindert·
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung welter veranschaulichen, Jedoch nicht beschränken»
Beispiel 1
Eine Suspension von Kalybdändisulfid wird hergestellt, indem 0,1 Gewichteteile eines polyäthoxyllerten Alkylphenol-Benetzungsmittels ("Triton X-IOO*1) &u 3414 Teilen Wasser gegeben werden. 0,5 Teile Natriumlignosulfonat ("Marasperee H-22") werden hinzugefügt, gefolgt von 30 Teilen technischen Feinstoffen von Molybdändisulfid. Schließlich wird eine wässerige Lösung von Natriumsilikat, die 35 Gewichteteile Feststoffe enthält ("Diamond Alkall Grade 47"), mit der Dispersion vereinigt. Die Silikatlösung hat eine Konzentration von etwa 43 i> und eine Dichte von 1,4Θ g/cm5. Das Verhältnis von SiOg su Na2O beträgt 2,84 : 1.
Die sich ergebende Suspension, wird verwendet» utt Metallbefeetigungsmittel (Bolzen) durch Eintauchen cu überziehen. Manohe Bolzen werden verwendet, während der Schmierüberaug noch flüssig ist. Andere werden luftgetrocknet und dann zuerst auf 660C (1500F) und dann auf 2320O (45O0F) erhitzt, im Wasser abzutreiben und den anhaftenden Molybdändieulfidübersug unlöslich zu machen»
Beispiel 2
0,75 Gewichteteile polyäthoxyliertes Alkylphenol ("Triton X-IOO") werden zu 275 Teilen Wasser gegeben, gefolgt von 3,5 Teilen Natriumlignosulfonat und 176 Teiles Graphitpulver alt
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einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,62 m· Schließlich wird eine wässerige Lösung von Natriumsilikat (Sichte » i»36 g/cnr5, SiO2/Na2O-Verhältnis =3,21 : 1) hinzugefügt, um 245 Gewichtsteile festes Silikat einzubringen.
Die Lösung wird verwendet, um Befestigungsmittel durch Ein·»
tauchen zu Überziehen.
Es können ähnliche Zusammensetzungen hergestellt werden, die Bleirot, Wolframsulfld oder -selenid oder gemischte feste
Schmiermittel, wie Mischungen von Graphit und Molybdändlsulfid, enthalten.

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Iy Stabile wässerige Schmiermittelsusammensetsungen, die tür die Bildung von trockenen Schmierfilmen geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ele eine wässerige Lösung eines Alkalimetalleilikats und eines Alkalimetallignosulfonats ale diapergierende Phase und ein fein »erteiltes Trockenfilmschmiermittel als dispergierte Phase enthalten.
  2. 2. Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» das das fein zerteilte Srockenl'ilmschmiermlttel unter Moljbdlndleulfid und Graphit ausgewählt ist.
  3. 3. Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fein gerteilte Trockenfilmschmiermittel eine durchschnittliche Teilchengröße unter etwa 1 /U besitzt.
  4. 4. Verfahren «ur Herstellung der stabilen wässerigen Schaiermittelarusammensetzungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkalimetallignosulfonat mit Wasser unter Bildung einer wässerigen dispergierenden Phase vereinigt» darin ein fein zerteiltes Trockenfilmschmiermittel diepergiert und dann ein wasserlösliches Alkalimetallsilikat in die wässerige dieperglerende Phase einarbeitet.
  5. 5. Anwendung des Schmiersiittelsusammensetsung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Oberziehen von Befestigungselementen·
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  6. 6. skmmueem^ nach Änepruch 5, dadurch gekennzeichnet, IaB man die Zusammensetzung nach dem Aufbringen ale Überzug auf den Bef et; tigunga elementen unter Bildung eines anhaftenden Xrockenschmierfilmes trocknet«
    7· Anwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusammensetzung zueret lufttrocknet und dann bai einer erhöhten Temperatur im Ofen troctnet, um den anhaftenden Xrockenschmierfila waeserunlöelioh au machen· .
    -11-
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