DE2016040A1

DE2016040A1 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE2016040A1
Application number: DE19702016040
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Hori; Toshikatsu Ishikawa
Original assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Current assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1970-04-03
Publication date: 1971-10-14
Also published as: GB1215903A; JPS49964B1; DE2016040B2; US3607747A

Description

DB. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWlLTB

D-8000 MPNCHEN 80 · MARIA-THERESIA-STRASSE 6 . TELEFON (0811)441061

1. NIPPON CARBON COMPANY LIMITED, Tokyo/Japan

2. TAMOTSU HORI, Kyoto Gity/Japan

Schmiermittel

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmiermittelverbesserer, insbesondere auf einen Schmiermittelverbesserer, der hauptsächlich aus Graphitfluorid besteht.

Die derzeitigen Schmiermittel sollen kühlen, anti-korrodierend wirken und eine äußerste Druckbeständigkeit verleihen sowie den Abrieb verhindern. So werden beispielsweise die bekannten Schmiermittel nur schwierig in Wasser gelöst und haften dadurch zufriedenstellend auf der reibenden Oberfläche, die mit Wasser gespült wird. Auf diese Weise werden sie durch das Wasser nicht hinweg gespült.

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Sie haben zwar eine äußerst gute Wasserbeständigkeit, besitzen jedoch nur eine schlechte Wärmebeständigkeit.

Neuerdings ist die Forderung nach einem Schmiermittel erhoben worden, das dazu geeignet ist, über einen längeren Zeitraum ohne ein Wechseln eingesetzt zu werden. Hierzu wurde der Zusatz von verschiedenen Verbesserern vorgeschlagen. Als solche Verbesserer sind beispielsweise feste anorganische Stoffe, wie natürlicher Graphit, Molybdändisulfid etc. bekannt. Die mit diesen anorganischen Substanzen versetzten Schmiermittel sind jedoch nicht immer mit den für ein Schmiermittel geforderten Eigenschaften versehen worden. Die mit den oben genannten anorganischen Stoffen versetzten Schmiermittel sind nämlich schwarz gefärbt, wodurch die zu schmierende Oberfläche und die Oberfläche der drehenden Teile verschmutzt werden.

Es wurde nun gemäß der Erfindung gefunden, daß hinsichtlich der genannten Gesichtspunkte ein Schmiermittel, das mit Graphitfluorid versetzt ist, wesentlich bessere Eigenschaften aufweist.

Die verwendeten Schmiermittel entsprachen den Nummern 0 bis 6 NLGI (U.S. Grease Association) hinsichtlich ihrer Konsistenz. Gemäß der ASTM D 217-52T besitzen sie bei 25⁰C eine Durchdringung (mm) von etwa 85 bis 385. Sie sind ferner hinsichtlich der Art der Seife folgendermaßen klassifiziert»

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Kalziumseife- Scnmiermitteel

Mischseifen- Sehmi ermittel lathiumseifen-Sehiniermitfcel Bar iums elf en-Sönmi ermi tt;el

Die Basis dieser Schmiermittel ist

Als weirtere syntbetisehe-Schmiermittel werden ifceifefee in Betracht gezogen^ die aus Bentonite Silicagel, JöajxfervphthalQcyanin öder Mlylharnstoff und einer i^pund3bage aus SiIioönSl oder Diesteröl iaestehen.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht,, sind als anorganische Schmiermittelverbesserer, die zu Schmiermitteln zugegeben werden sollen, Graphit und Moiybdänsulfid -empfohlen worden:. Dies geschah aus dem Grund, weil Graphit und Molybdändisulf id ohne vö-teres auf einem Metall toaften und 'daher bei Verwendung dieser anorganischen Stoffe als Schmiermittel, insbesondere bei deren Verwendung in Pulverform ein sehr" guter Schmiermitteleffekt erhalten werden kann,. 35s wurde ferner ,in Betracht gezogen, daß sich auch bei der Verwendung dieser Stoffe als Verbesserer ein ausge;zeichne"t^er Schmiermittel effekt ausbildet. .■,■·■_..

Im Gegensatz hierzu besitzt das Graphitfluorid nicht die Eigenschaft, daß es auf Metall ohne weiteres haftet, so daß

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bei Verwendung von Graphitf luorid ä.s pulverförmiges Schmiermittel im Vergleich zu Molybdändisulfid hinsichtlich seiner Eigenschaften unterlegen ist.

Figur -1 stellt ein Diagramm dar, das den Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors von pulverförmigem Molybdändisulf id (A) und von pulverförmiger!! Graphit fluor id (B), gemessen mit einem Soda's Vierkugel-Testgerät (Hüllen-Typ) zeigt. Gemäß Figur 1 is€ der Reibungsfaktor des Molybdändisulf ids bis zu einem sehr hohen Druck stabil, während der Reibungsfaktor des Graphitfluorids nicht in einem solchen breiten Druckbereich, wie bei Molybdändisulfid stabil ist.

Man hat daher bis jetzt angenommen, daß das Molybdänsulfid am besten als pulverförmiges Schmiermittel und als Schmiermittelverbesserer geeignet ist und hat dieses häufig als Zusatzstoffe zu Schmiermitteln eingesetzt. Im Gegensatz dazu ist die Wirkung einer Zugabe von Graphitfluor id niemals festgestellt worden. Graphitfluorid wurde auch bisher weder als pulverförmiges Schmiermittel, noch als Verbesserer eingesetzt und wurde bis Jetzt auch nicht technisch hergestellt und in den Handel gebracht.

Bei der Zugabe von Graphitfluorid hat sich jedoch ein überraschender Effekt, der in der Figur 2 dargestellt ist, ergeben.

Die Figur 2 zeigt den Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors eines Faserschmiermittels (C), das mit 10 Gew.-% pulverförmigem Molybdändisulfid versetzt worden war, eines

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Faserschmiermittels {υ), das mit 10 Qew.-% im Handel als Schmiermittel für hohe -Temperaturen erhältlichem "MolybdändisulfId versetzt worden war und eines Faserschmiermittels (E)j das mit 10 Gew. -% Graphitfluorid versetzt worden war.

Wie bereits ausgeführt, wurden die Faserschmiermittel (C) und (e) durch Zusatz von 10 Gew.-%. des höchst reinen Molybdändisulfids mit einer mittleren Korngröße von weniger als 0,5 /U und durch Zusatz von Graphitfluorid zu einem handelsüblichen Faserschmiermittel mit einer Konsistenz bei 25°C von 250-20 und einem Tropfpunkt von mehr als 13O⁰C hergestellt. Das Faserschmiermittel (D) war ein übliches Schmiermittel für hohe Temperaturbeständigkeit. Es hatte eine Konsistenz von 265 und enthielt 10 Gew.-% Molybdändisulfid. Als Ergebnis dieser Versuche hat sich ein synergistischer Effekt ergeben, der aus dem Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors des pulverförmigen Molybdändisulfids und des pulverförmigen Graphitfluorids gemäß Figur 1 in keiner Weise vorhersehbar war.

Der Grenzdruck des Schmiermittels (C-), das mit 10 Gew..-%

Molybdändisulfid versetzt ist, beträgt nämlich 7 kg/cm und derjenige des handelsüblichen Schmiermittels (D), das bereits mit 10 Gew.-% Molybdändisulfid versetzt ist, ist 12 kg/cm². Dagegen ist das Faserschmiermittel (E), welches einen Zusatz von 10 Gew.-^ Graphitfluorid hat, innerhalb eines weiten Druckbereichs stabil. ,

In diesem Fall beruht der Unterschied zwischen den Schmiermitteln (C) und (D) auf dem folgenden Grund. Das Schmier-

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mittel (D) ist zusätzlich zu dem Molybdändisulfid noch mit einer weiteren dritten Komponente, wie Stearinsäure, Laurinsäure, Diesteröl und Siliconöl (der Methyl- und Phenylreihen) versehen, wodurch die Wirkung des Molybdändisulf ids durch die dritte Komponente verstärkt wird. Aus dem Resultat der Versuche gemäß Figur 2 ergibt sich, daß die Wirkung des Zusatzes von Graphitfluorid wesentlich höher ist als diejenige des Zusatzes von Molybdändisulfid. Es ist fernerhin möglich, Molybdändisulfid, Graphit, Wolframsulfid, Bleioxid, Bornitrit und ähnliche Stoffe zusammen mit Graphitfluorid als weitere Komponenten einzusetzen.

Es wurde weiterhin gefunden, daß Graphitfluorid die oben beschriebene Wirkung zeigt, wenn es gewöhnlichen flüssigen Schmierölen, wie Spindelöl, Maschinenöl, Hydrauliköl, Getriebeöl, Motoröl etc. zugesetzt wird. Es hat sich schließlich noch herausgestellt, daß bei getrennter Herstellung einer Lösung von Graphitfluorid und bei Zugabe dieser Lösung zu einem handelsüblichen Schmieröl vor dem Gebrauch ähnliche ausgezeichnete Wirkungen erhalten werden können.

Die nachstehend noch folgenden Beispiele 6 bis 9 sind Ausführungsformen davon. Aus Beispiel 6 wird ersichtlich, daß das Resultat in der Testvorrichtung ausgezeichnet ist. Die Beispiele 7 bis 9 belegen, daß das Graphitfluorid für Motoröle, Getriebeöle und Schneideöle eingesetzt werden kann. Graphitfluorid ist weiterhin für Spindelöl, Eismaschinenöl, Dynamoöl, Turbinenöl, Maschinenöl, Schiffsmotorenöl, Dieselmotorenöl, Zylinderöl, Achsenöl, Kompressoröl und dergleichen geeignet. Die mit Graphitfluorid

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versetzten öle zeigen die Wirkung des Graphitfluorids ohne weiteres, wenn, ,die auf die·öle ausgeübte Last größer wird. Graphitfluorid kann somit als Verbesserer für extreme Drücke bezeichnet werden. : . · ■ '

Die Herstellung der: Hauptkomponente des anorganischen,. Graphitfluorids mit; hohem Molekular gewicht,-das gemäß . der Erfindung' als Verbesserer■eingesetzt werden'kann;. ist in der Brit.:Patentschrift 1,.0.49".582 und in der USA-Patentschrift J.397.087 beschrieben. Graphitfluorid wird durch Umsatz von* Kohlenstoff oder Graphit mit. Fluor, ■ Halogenfluorid bzw. einem Gemisch dieser Stoffe oder einem Gemisch dieser Stoffe mit einem inerten Gas oder einer höheren .Fluorverbindung bei Temperaturen von unterhalb 550⁰C gebildet. Graphitfluorid besitzt folgende .. -. Konfiguration: Fluor ist zwischen die Schichten des Gitter-' gefüges von Graphit oder Kohlenstoff eingeschoben und ist mit einem restliehen Valeneelektron. des Kohlenstoffatoms in einer· covalenten Bindung chemisch gebunden* Die Formel kann -als (CF)n- angegeben werden.. Das Molverhältnis des . Kohlenstoffs zu Fluor.1st vollständig 1:1. Die Verbindung ist farblos oder stellt ein weißes festes Pulver dar.■

Graphitfluorid ist eine anorganische hochmolekulare Substanz, und. erweicht oder brennt daher bei hohen Temperaturen nichts was im Gegensatz zu beispielsweise Äthylente traf luor id .steht.. Graphitfluorid ist bis zu Temperaturen von 55O⁰C bei Atmosphärendruck beständig. Graphitfluorid hat eine Dichte von 2,00 bis 2,70. Es ist gegenüber Chemikalien,·· wie Säuren, Alkalien und dergleichen korrosiqnsfest, sowie hoch temperaturbeständig und weist schließlich, einen hohen elektrischen Widerstand auf.

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Wenn pulverförmiger Kohlenstoff oder Graphit vollständig mit Fluor umgesetzt wird, dann kann pulverförmiges Graphit- fluorid erhalten werden. Wenn der pulverförmige Kohlenstoff oder der pulverförmige Graphit mit einer ungenügenden Menge von Fluor umgesetzt wird, dann wird die Reaktion auf dem halben Wege abgebrochen und das Graphitfluorid wird nur an der Oberflächenschicht gebildet. Der innere Teil bleibt als Kohlenstoff oder Graphit zurück. Selbst wenn jedoch nur die Oberflächenschicht zu Graphitfluorid umgewandelt worden ist, dann haben die Schmiereigenschaften nur zu der Oberflächenschicht Beziehung, so daß es " keine Wirkung hat, wenn der angewendete Druck niedrig ist. Die Schmiereigenschaft des Graphitfluorids auf der Oberflächenschicht ist nämlich sehr hoch, so daß, wenn nicht besonders hohe Drücke zur Anwendung kommen, der Film aus dem Graphitfluorid nicht bricht. Aber selbst wenn der Film aus dem Graphitfluorid aufbricht, dann besitzt der Innenteil aus Kohlenstoff immer noch Schmiereigenschaften.

Graphitfluorid ist gewöhnlich pulverförmig, doch ist es vorzuziehen, wenn es als Schmiermittelverbesserer eingesetzt werden soll, die durchschnittliche Korngröße des Graphitfluorids auf weniger als 10/U einzustellen. Der " Grund hierfür liegt darin, daß es vorzuziehen ist, die durchschnittliche Korngröße des Graphitfluorids so gering wie möglich, wie im Falle von Molybdändisulfid zu machen, um das Graphitfluorid gut in dem Schmiermittel zu dispergieren.

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Nachstehend sollen einige Erörterungen zu der Zugabe des . Graphitfluorids zu dem Schmiermittel gemacht werden. Das Graphitfluorid kann in herkömmlicher Weise zugesetzt werden. Graphitfluorid kann in'der gleichen Weise wie im Falle der Herstellung eines Schmiermittels durch die Zugabe von Molybdändisulfid zugesetzt werden. Im anderen Falle kann es auch zu dem bereits hergestellten Schmiermittel, z.B. einem im Händel erhältlichen Schmiermittel zugesetzt werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, physikalische Mittel anzuwenden, wie beispielsweise ein Rühren oder ein geeignetes Erhitzen oder ein Dispergiermittel einzusetzen. Es ist jedoch nicht immer notwendig, diese Mittel einzusetzen»

Nunmehr soll die Beziehung' der zugegebenen Menge des Graphitfluorids erörtert werden. ■

Zum ersten soll der Einfluß der oberen Grenze der Menge des zugesetzten Graphitfluorids erläutert werden.

Die Figur 3 zeigt den Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors, wie er durch Vergleichsversuche mit einem Faserschmiermittel allein und einem mit Graphitfluorid versetzten Schmiermittel erhalten wird. Die Versuche wurden unter Verwendung einer SODA Vierkugel-Testvorrichtung durchgeführt.. In der Figur 3 ist der Grenzdruck ein Öldruck von 3*5 kg/cm² bei dem Faserschmiermittel allein (F), während der Grenzdruck des Faserschmiermittels (G) ein Öldruck von 6 kg/cm². Bei dem Schmiermittel (G) handelt es sich um ein solches, das durch Zusatz von 3 Gew.-% Graphitfluorid zu dem Schmiermittel (F) erhalten wurde. Der Grenzdruck eines

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Schmiermittels (ε), bei welchem 10 Gew.-^ Graphitfluorid zu dem Schmiermittel (F) gegeben wurde, wird bis zu einem Öldruck*von 20 kg/cm² (Last pro Kugel: 4θ5 kg/cm²) nicht gefunden. Dieser Umstand ist überraschend und zeigt, daß das Graphitfluorid sehr ausgezeichnete Eigenschaften als Verbesserer besitzt.

Ferner wird die Eigenschaft eines Schmiermittels, das mit einem Verbesserer versetzt worden war, im allgemeinen durch den Verbesserer und auch durch die Eigenschaft der Grundlage oder des Schmiermittels selbst verbessert. Zum Beweis dieser Tatsache wird als Grundlage eines Schmiermittels ein Stauffer-Fett mit einer Konsistenz bei 25⁰C von 250-15 und einem Tropfpunkt von mehr als 90⁰C verwendet. Mit diesem Stauffer-Fett allein und einem mit Graphitfluorid versetzten Stauffer-Fett wurden entsprechende Vergleichsversuche durchgeführt, deren Ergebnisse in Figur 4 zusammengestellt sind.

Aus der Figur 4 geht hervor, daß bei dem Stauffer-Fett

allein (H) ein Öldruck von 4,5 kg/cm der Grenzdruck ist. Bei dem Stauffer-Fett (I), das aus dem Fett (H) bestand, zu dem j5 Gew.-^ Graphitfluorid zugesetzt worden war, lag der Grenzdruck bei 7,5 kg/cm . Bei dem Fett (J), das aus dem Fett (H) und einem Zusatz von 10 Gew.-% Graphitfluorid bestand, war der Grenzdruck ein Öldruck von 11 kg/cm . Bei dem Fett (K), bei welchem zu dem Fett (H) 25 Gew.-^ Graphitfluorid zugesetzt worden war, steigt der Grenzdruck beträchtlich an. Es wurde festgestellt, daß der Grenzdruck im Verhältnis zu der zugesetzten Menge des Graphitfluorids anstieg.

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Aus den Versuchsergebnissen der Figuren 3 und 4 wird ersichtlich,., daß bei Zunahme des Graphitfluoridgehaltes der Grenzdruck erhöht wird und daß ein verbessertes <s Sehmiermittel mit einem hohen Grenzdruck erhalten werden kann. Unter Berücksichtigung der kosten des Graphitfluorids ist es jedoch ausreichend, Graphitfluorid im oberen Bereich von etwa 50 bis 6o Gew*-# zuzusetzen.

Nunmehr soll die untere Grenze des Graphitfluoridzüsatzes erörtert werden. Hinsichtlich der unteren Grenze wurden Messungen unter Verwendung der in Figur 5 gezeigten Testvorrichtung durchgeführt. In dieser Testvorrichtung ist ein befestigter Ring 1 aus Gußstahl direkt mit einem (nicht gezeigten) Motor verbunden. Der Ring 1 wird auf einer Stahlplatte 2 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5»5 m/sec. in der Weise in Umdrehung versetzt, daß der Ring mit der Platte 2 entlang einer Strecke von

2 "

etwa 1 cm in Kontakt kommt. Auf das eine Ende der Platte wird eine Last j5 aufgebracht. Diese Last 3 übt auf den Ring 1 über einen Auflagepunkt 4 einen Berührungsdruck aus, wodurch die Eigenschaften eines Schmiermittels 5 gemessen werden können. Unterhalb der Berührungsfläche ist ein Thermopaar 6 vorgesehen, wodurch die auf die Rotation des Rings 1 gegen die Platte 2 zurückzuführende Temperatursteigerung gemessen werden kann.

Figur 6 zeigt die bei Verwendung der in Figur 5 gezeigten Testvorrichtung erhaltenen Ergebnisse hinsichtlieh des Druck-Reibungs-Faktors, wenn die Menge des zugesetzten Graphitfluorids verringert wird. Aus Figur 6 geht hervor, daß bei steigendem Zusatz des Graphitfluorids die Wirkung, wie bei den Figuren 3 und 4,verbessert wird.

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Dartiber hinaus konnte bei Drücken von mehr als 10 kg/cm selbst dann, wenn die zugegebene Menge sehr gering, beispielsweise etwa 0,5 Gew.-% betrug, bestätigt werden, daß die Wirkung sich augenscheinlieh von der jenigen. eines Schmiermittels ohne Zusatz von Graphitfluorid unterschied. Demgemäß tritt die Wirkung der Zugabe selbst dann auf, wenn die zugegebene Menge des Graphitfluorids sehr gering ist. Es wurde gefunden, daß die Zugabe von Graphitfluorid für Schmiermittel für extreme Drücke besonders wirksam ist.

In Anbetracht der Tatsache, daß der Reibungsfaktor eines Lagers und dergleichen vom FV-Wert abhängt, wurden Versuche über die Abhängigkeit des PV-Werts von der zugegebenen Menge durchgeführt.

Die Figur 7 zeigt die bei Verwendung der Testvorrichtung gemäß Figur 5 erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich der Beziehung der Menge des zugesetzten Graphitfluorids zu dem Ansteigen der Temperatur auf Grund des Rotationskontakts

bei PV-Werten von 8o, 40 und 20 kg-m/cm see.

Aus den Ergebnissen wird ersichtlich, daß je größer der PV-Wert ist, desto höher der Einfluß der Menge des zugesetzten Graphitfluorids ist. Bei größeren FV-Werten ergibt die Zugabe einer sehr geringen Menge, wie von etwa 0,5 Gew.-^ eine erhebliche Wirkung. Die Wirkung des Graphitfluorids wird daher, in dem Maß wie die Belastung im Lager und dergleichen größerylst, erheblicher, wobei ersichtlich wird, daß das mit Graphitfluorid versetzte Schmiermittel für extreme Drücke gut geeignet ist.

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Darüber hinaus wurde bei. Bestimmung der-unteren Grenze durch.präzise Messungen-festgestellt, daß.-die Wirkung . · von 0,05 Gew.-^ an auftritt. '" . - " . .- -·.. .

Zusätzlich zu den hierbeschriebenenÄnwendungszwecken kann das Graphitfluorid gemäß der vorliegenden Erfindung auch für die nachstehenden Mischungen .eingesetzt werden:--

1. ■■.-■" Pasten, wie sie durch Compoundieren von Mineralölen, Pflanzenölen und tierischen ölen,, entweder für .sieh ■; oder im Gemisch mit Graphitfluorid und einem Stabilisator erhalten werden. (Derartige Pasten- sind für die Verhinderung des Brennens von Schrauben sowie für das Packen und für die Schmierung bei'Läufern und anderen drehenden Flächen geeignet.)

2. , Pasten, wie sie durch Compoundieren von PoIyalkylenglykol mit Graphitfluorid und einem Stabilisator erhalten·werden. (Diese.Pasten sind für die Verhinderung des Brennens und für die Schmierung von üblichen drehenden Flächen geeignet und außerdem für die Bewirkung einer Schmierung von hoch erhitzten Teilen von mehr als 200 C und von Kautschuk, Kunststoffen und· dergleichen einsetzbar.)

3. Pasten, wie sie durch Compoundieren von hochreinem SiI iconöl mit Graphi.tfluorid und einem Stabilisator erhalten· werden. (Beide Eigenschaften des Graphitfluorids und des Siliconöle werden beibehalten und das Mittel ist daher für die Schmierung von Teilen in optischen Maschinen,-. Präzisionsmaschinen, Flugzeugen und dergleichen geeignet,;).

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4·· Aerosole, die aus den oben unter 1 Ms j5 genannten Pasten in Behältern erhalten werden. (Hierdurch werden die Eigenschaften der Pasten verbessert und die Klebkraft erhöht sich. Ferner können pastenähnliche Filme in Teilen, die nur schwer erreichbar sind, ohne weiteres erhalten werden.)

5· Vollständig kolloidale Dispersionen von fein verteiltem Graphitfluorid von weniger als 1 ,u und von verschiedenen Stabilisatoren in hochreinem Schmieröl. (Diese Produkte sind für die allgemeine Schmierung bei Getriebeölen, hydraulischen ölen und dergleichen geeignet. Sie werden zum Einlaufenlassen von neuen Maschinen bevorzugt. Bei Verwendung dieser Produkte als Schneidöle wird die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert und die Präzision der Behandlung der Produkte wird gesteigert.)

6. Kolloidale Dispersionen von Graphitfluorid in flüssigem Polyalkylenglykol. (Solche Produkte sind für die Schmierung von Förderer und von Ketten, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden und von Lagern bei Temperaturen von mehr als 250⁰C geeignet.)

7. Kolloidale Dispersionen von Graphitfluorid zusammen mit einem organischen Bindemittel auf Vinylbasis und einem organischen Epoxy-Bindemittel in einem flüchtigen Lösungsmittel, bei welchem das flüchtige Lösungsmittel vor der Verwendung durch Trocknen oder durch Erhitzen entfernt wird und ein Oberflächenfilm aus Graphitfluorid gebildet wird. (Diese Produkte sind dazu geeignet, auf Teilen, wo die aufgebrachte Last gering ist, jedoch kein öl oder Fett verwendet werden kann, einen getrockneten Film zu bilden.)

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8... Die oben unter 5· Ms? genannten kolloidalen Dispersionen werden; in ein poröses Element, wie eine gesinterte Legierung hineinimprägniert.* wodurch; öllose Elemente (Lager*Kollektoren etc:.?) mit Ul imprägniert werden«' ,

9. Spraymischungen vom Freon-Typ,, "bei welchem die oben unter 5 bis 7 genannten kolloiden Dispersionen in einen Aerosol-Behälter gebracht werden., (Solche Produkte sind für Teile* die sonst nur schwierig erreichbar sind,, geeignet·)· . .

10. Stick-artige und andere feste Schmiermittel* die erhalten werden, wenn Graphitfluorid mit bestimmten , Bindern, wie hohem Fettalkohol oder Wachs verfestigt wird. (Solche Produkte sind für die Schmierung von drehenden Teilen von verschiedenen Präzisionsmaschinen und insbesondere für trockene Schmierungen geeignet»)

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Ein Faserschmiermittel Nr. 250 mit einer Konsistenz von 250-20 bei 25⁰C und einem Tropfpünkt von 130°G (hergestellt von DAIDOYUSHI K.K., Flaggenfarben-Medium-Faserschmiermittel) wurde jeweils mit 10 Gew.-% Molybdändisulf id mit einer durchschnittlichen Korngröße von ^weM&fg als 0,5/U (hergestellt von der NIHON MOLYBDENUM KÄGAKÜ/K.K«, Pulver A) und mit dem oben beschriebenen Graphitfluorid

(Formel (CF)n, durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 10 ax) versetzt. Das erhaltene Gemisch wurde unter allmählichem Erhitzen gründlich gerührt.

Als Vergleichsprobe wurde in getrennter Weise ein Schmiermittel, das 10 Gew.-% Molybdändisulfid enthielt und das eine Konsistenz von 265 hatte (hergestellt von SUMITOMO KINZOKU KOZAN K.K., Warenzeichen: MOLYTHERM, für Hochtemperaturzwecke) hergestellt.

Der Test wurde nach einem Standard-Verfahren unter Verwendung der in Figur 10 gezeigten SODA Vierkugel-Testvorrichtung durchgeführt.

Gemäß Figur 10 ist die Testvorrichtung mit einem Probenbehälter 7 versehen, welcher drei stationäre Kugeln und eine rotierende Kugel 9 enthält. Letztere ist auf einer Linie angeordnet, die durch das Zentrum der stationären Kugeln 8 geht und steht mit der oberen Fläche dieser drei Kugeln 8 in Berührung. Die stationären Kugeln 8 werden gegen eine Auflage 10 für die stationären Kugeln gehalten, die am Boden des Probebehälters 7 durch eine Haltevorrichtung 11 für die stationären Kugeln vorgesehen ist. Die rotierende Kugel 3 wird durch einen Halter 12 für eine rotierende Kugel gehalten, welcher am unteren Ende der Drehachse Y$ angeordnet ist. Der Probenbehälter 7 wird durch eine Stütze 14· für den Probehälter 7 durch ein Drucklager 15 unterstützt und an der Stütze 14 durch einen festen Bolzen 16 befestigt. Die Stütze 14 ist an ihrer Peripherie mit einem Anzeigegerät 17 für den Torsionswinkel versehen und ist an eine Torsionsstange 18, die an einer nicht gezeigten Basis befestigt ist, angeschlossen«

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Bei der Durchführung des Tests wird die zu untersuchende Probe 19 in den Probenbehälter 7 eingefüllt und die Drehachse 135 angetrieben, wodurch die rotierende Kugel in
Rotation versetzt wird. Sodann wird auf die rotierende
Kugel 9 eine Last aufgelegt, wobei an dem Anzeigegerät
17 als Funktion der Reibungskraft ein Torsionswinkel
abgelesen wird.

Die Last wurde allmählich von 0 kg/cm mit einer Ge-

o
schwindigkeit von 0,5 kg/cm in jeder Minute durch einen Öldruck aufgelegt. Die Reibungskraft wurde diskontinuierlich bestimmt. Sie wurde als Brenn-Last bezeichnet. Die Festigkeit des Ölfilms wurde bestimmt.

Es wurde bei folgenden Versuchsbedingungaigearbeitet;

Umdr ehungs ge s chwindi gke i t der Kugel:

Testkugel:

Belastungsgeschwindigkeit:

Temperatur t

200 Upm

1,9 cm-Kugeln für Kugellager (SUT-2) aus Qualitätsstahl

O>5 kg/cm² (.0-20 kg/cm²) pro Minute

Raumtemperatur

Bei diesem Test wurden die in Figur 2 gezeigten Ergebnisse erhalten. Es wurde weiterhin gefunden, daß selbst bei Vermischung des Graphitfluorids mit herkömmlichen bekannten pulverförmigen Verbesserern die Wirkung des Zusatzes des Graphitfluorids niemals in nachteiliger Weise beeinflußt wurde. .

Beispiel 2

Zwei Faserschmiermittel wurden dadurch hergestellt, daß j5 und 10 Gew.-^ des beschriebenen Graphitfluorids zu dem Faserschmiermittel Nr. 250 (hergestellt von DAIDO YUSHI K.K.) gegeben wurden. Die beiden Mischungen wurden gründlich gerührt, wobei allmählich erhitzt wurde. Schließlich wurde das oben beschriebene Faserschmiermittel für sich allein eingesetzt. Diese drei Schmiermittel wurden gemäß dem Verfahren des Beispiels 1 untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Figur J5 darge- ψ stellt.

Beispiel

Schneid-Schmiermittel Nr. 250 mit einer Konsistenz bei 25⁰C von 250^15 und einem Tropfpuntk von mehr als 90⁰C (hergestellt von DAIDO YUSHI K.K., Orangefarben-Mediumschmiermittel) und ein durch Zugabe des oben beschriebenen Graphitfluorids zu dem obigen Schneidschmiermittel hergestelltes Schmiermittel wurden gemäß Beispiel 1 untersucht, wodurch die Ergebnisse der Figur 4 erhalten wurden.

Beispiel 4

Ein handelsübliches Schmiermittel (Warenzeichen: HIGHTEMP GREASE Nr. 3, Asche: 7,2 $>, Wassergehalt: 0, Mineralöl: 85 %_t Flammpunkt des Mineralöls: 276⁰C, Viskosität des Mineralöls bei 100⁰C: 31) und vier Schmiermittel, die

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0,5, 2, 5 und 10 Gew.-% Graphitfluorid enthielten, wurdenä hergestellt. Diese Schmiermittel wurden unter Verwendung der in Figur 5 gezeigten Testvorrichtung untersucht, wobei die Rotation in jedem Punkt eine Stunde betrug. Die erhaltenen Ergebnisse.sind in den Figuren 6 und 7 zusammengestellt.. " ■"''■■ ' ·

Beispiel 5 '·

2 Gew.-% Graphitfluorid wurden zu einem handelsüblichen Faserschmiermittel gegeben; das erhaltene Gemisch wurde gerührt. Zur Bestätigung der Wirkung der Zugabe des Graphitfluorids wurde das handelsübliche Faserschmiermittel und ein Faserschmiermittel, welches 2 Gew.-% Molybdändisulfid.. enthielt, hergestellt. Als Testvorrichtung wurde der Getriebekasten einer elektrischen Säge (100 V, 12 A),hergestellt von PET, welche bei totaler Belastung von 5«500 bis 22.000 Upm variieren konnte, eingesetzt, weil das Getriebe eines derartigen Getriebekastens nicht nur Reibungshitze erzeugt, sondern auch eine hohe Hitze freisetzt, die auf den Schlag auf die ineinander.greifenden Teile zurückzuführen ist. Dabei wurden die in Figur 8 dargestellten Ergebnisse erhalten.In Figur 8 zeigt die Abszisse die Belastung der Maschine und, die Ordinate zeigt die Temperatur des Schmiermittels in der Nähe des Getriebes. Das Faserschmiermittel allein (L) fließt bei 120°C in einer Last von 1.000. W, das mit 2 Gew.-$> Molybdändisulfld (M) versetzte Schmiermittel fließt bei 120⁰C in 1.200 W, d.h. bei der Gesamtlast. Hierzu im Gegensatz liegt bei dem mit 2 % Graphitfluorid (N) versetzten Schmiermittel die Schmiermitteltemperatur oberhalb 100⁰C bei der Gesamtlast von 1.200 W.

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Das Schmiermittel erweicht nur etwas und fließt nicht.

Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, daß der Yerbesserer gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich aus Graphitfluorid besteht, so daß das mit diesem Verbesserer versetzte Schmiermittel einen stabilen und niedrigen Reibungsfaktor innerhalb eines breiten Bereichs sowie eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit bei extrem hohen Drücken besitzt. Es ist daher zweckmäßig, Graphitfluorid Schmiermitteln für Lager, gleitenden Oberflächen und dergleichen, die unter strengen Bedingungen betrieben werden, zuzusetzen.

Beispiel 6

Als Basisöl wurde SAE Nr. ;5O versetzt. Bei einer Probe (θ) wurde das öl verwendet. In einer weiteren Probe (P) wurde dieses öl mit 2 Gew.-^ des weißen pulverförmigen Graphitfluorids als Verbesserer versetzt. Diese beiden Proben wurden mittels dem Vierkugeln-Reibungstestgerät gemäß der JISK 2517 (ein Vierkugel-Belastungswiderstandstestverfahren für Petroleumprodukte) untersucht, um die Reibungsvariierung zu bestimmen. (Die Variierung des Reibungsfaktors kann durch Variierung des Torsionswinkels bestimmt werden.) Die erhaltenen Ergebnisse sind in Figur 9 dargestellt.

Probe: Grenzdruck unter Belastung

Basisöl allein: 4,5 kg Mit Zusatz von 2 Gew.-^
Graphitfluorid: 6,5 kg

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Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Wirkung der Zugabe von Graphitfluorid hoch ist.

Beispiel 7

Ein handelsübliches Motorenöl (als Automobilöl, Maschinenöl, Motoröl und dergleichen bezeichnet) gemäß JISK 2216 Nr. 3 (Schmieröl für Landmaschinen) wurde in einem Automobil verwendet. Das Automolbil wurde 37.600 km gefahren. Das Motoröl dunkelte nach einer durchschnittlichen Strecke von 3.000 km. Ih dem öl wurden Schlacken, wie Wasser, Schwefel, Metallpulver, Sand, Kohlenstaub festgestellt. Die Schmiereigenschaften gingen verloren, so daß. das öl ausgetauscht werden mußte. Auf der anderen Seite brachte das gleiche Motoröl, welches mit 3 Gew.-^ Graphitfluorid versetzt worden war, nach einer Betriebsstrecke von 10.000 km keine Schwierigkeiten mit sieh. Es wurde auch keine Verunreinigung des Öls festgestellt.

Beispiel 8

Ein Getriebe eines 1,5 Tonnen Mischgeräts vom Warner-Typ zum Verkneten von Kohlenstoff, das an einen 60 PS-sechspoligen und dreiphasigen Wechselstrom-Motor angeschlossen worden war, hatte ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis von 20:1. Im Getriebekasten wurde SAE Nr. 90 Getriebeöl verwendet. Auf der anderen Seite wurde dieses Getriebeöl mit 5 Gew.-%Graphitfluorid versetzt. Dieses Getriebeöl wurde im Getriebekasten eingesetzt. Dabei ergab sich, daß hinsichtlich des Abriebs des Lagers und des Getriebes die Dauerhaftigkeit 3 bis 5 mal im Vergleich zu einem öl ohne Zusatz von Graphitfluorid verbessert wurde.

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Beispiel 9

Zur Herstellung einer schmalen Schraube wurde ein Schneid-81 (JIS K 2241) eingesetzt. In diesem Fall war der Abrieb des Schneidwerkzeugs groß. Wenn ein Schneidöl, das 1,5 Gew.-% Graphitfluorid enthielt, verwendet wurde, dann war der Abrieb des Schneidwerkzeugs gering. Die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs wurde um etwa 13 % verbessert. Darüber hinaus wurde die Präzision des Werkzeugs verbessert. Die Leistung wurde um 30 % erhöht.

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Claims

P a t e η t a ns pr ü c h e

1. Schmiermittel, dadurch g e k e η η ζ, e i c h net, daß es eine Schmiermittelgrundlage und ein hochmolekulares anorganisches Graphitfluorid mit der Formel (CF)n als "Verbesserer enthält.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,05 bis 6o Gew.-# Graphitfluorid, bezogen auf die Schmiermittelgrundlage, enthält.

3. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch g e -kennzeichnet, daß die Schmiermittelgrundlage ein Fett ist.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelgrundlage ein flüssiges öl ist.

5. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch g e -

di kennzeichnet, daß es ferner Molybdän&ulfid, Graphit, Wolframsulfid, Bleioxid, Bornitrid, Stearinsäure, Laurinsäure und/oder Siliconöl enthält.

6. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbesserer im wesentlichen aus einem Reaktiionsprodukt mit der allgemeinen Formel (CF)n zusammengesetzt ist.

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- 2h -

7· Schmiermittel nach Anspnch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbesserer Graphit ist, der mit einem Reaktionsprodukt mit der allgemeinen Formel (CP)n beschichtet ist.

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