DE2023708C3

DE2023708C3 - Trockenfilmgleitmittel

Info

Publication number: DE2023708C3
Application number: DE2023708A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Suita Ishida; Hideaki Nishinomiya Kusuno; Nobuatsu Kyoto Watanabe
Original assignee: Nippon Carbon Co Ltd; Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Carbon Co Ltd; Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1973-10-31
Also published as: GB1272717A; DE2023708B2; US3776845A; DE2023708A1; JPS4838667B1

Description

» (kg/cm²) und Geschwindigkeit (m/Min.) definiert,

Die vorliegendeErfindung betrifft eine Beschichtungs- 60 nachfolgend vereinfachend PV-Wert genannt. Je zubereitung für ein Trockenfilmgleitmittel. Dieses größer der kritische PV-Wert ist, um so höher ist die enthält ein synthetisches Harz für einen Überzug, Haltbarkeit des Films des Überzugs. Wenn man daher bzw. einen Anstrich, ferner enthält es wenigstens ein im allgemeinen Kunststoffe bewertet, hat Polytetraherkömmliches Gleitmittel und ein fluoriertes Graphit- fluoräthylen einen kritischen PV-Wert von 22, Nylon pulver. 65 einen von 66, ein Polyimidharz einen von 66, bzw.

Zum Stand der Technik sei folgendes ausgeführt: einen von 530 und ein Acetalharz hat einen kritischen Die deutsche Auslegeschrift 1 272 479 betrifft ein PV-Wert von 66. Weiterhin hat eine Lagerlegierung Trockenschmiermittel für Bobinetmaschinen, das aus einen kritischen PV-Wert von ungefähr 90 000.

3 4

Bei Untersuchungen zur Erhöhung des kritischen fluorierte Graphitfilm zerreißt, tritt keine Schwierig-

PV-Wertes wurde festgestellt, daß die Zugabe von keit auf, weil das Innere aus Graphit gebildet ist,

fluoriertem Graphit zu einer herkömmlichen Gleit- dessen Schmierfähigkeit außerordentlich gut ist. Das

beschichtungs-Zubereitungdie Erhöhung des kritischen Verfahren zur Herstellung von fluoriertem Graphit

PV-WertesderBeschichtungszubereitungzur Folge hat. 5 wird im wesentlichen so durchgeführt, daß man

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher Graphitfiocken mit Fluor oder einem Halogeneine Beschichtungszubereitung für ein Trockenfilm- fluorid bei einer Temperatur von 350 bis 500⁰C unter gleitmittel mit erhöhtem kritischen PV-Wert zur Ver- gewöhnlichem Druck umsetzt, wodurch man einen fügung zu stellen. festen fluorierten Graphit mit hohem Fluoranteil

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung io erhält.

besteht darin eine Beschichtungszubereitung für ein Bei der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis Trockenfilmgleitmittel zu schaffen, das aus 1. einem herkömmliches Schmiermittel zu fluoriertem Graphitsynthetischen Harz für Überzüge bzw. Anstriche, pulver 99,5: 0,5 bis 5: 95 Gewichtsteile, vorzugsweise 2. einem in dem synthetischen Harz dispergierten 70: 30 bis 30: 70 Gewichtsteile. Obgleich der fluorierte Gemisch aus wenigstens einem konventionellen Gleit- 15 Graphit sogar in geringen Mengen gute Eigenschaften material mit einer Partikelgröße bis zu 60 Mikron aufweist, wird der kritische PV-Wert schnell gesenkt, und einem fluorierten Graphitpulver mit einer Partikel- wenn die fluorierte Graphitmenge geringer als 0,5 Gegröße bis zu 60 Mikron besteht, wobei das Verhältnis wichtsteile pro 99,5 Gewichtsteile herkömmliches des herkömmlichen Gleitmittels zu dem fluorierten Gleitmittel wird, und es zeigt sich dann keine Wirkung Ciraphitpulver 99,5:0,5 bis 5:95 Gewichtsteile und 20 des fluorierten Graphits. Weiterhin wird, wenn die das Verhältnis des Gemisches zu dem synthetischen fluorierte Graphitmenge größer als 95 Gewichtsteile Harz 90: 10 bis 10: 90 Gewichtsteile beträgt. pro 5 Gewichtsteile herkömmliches Gleitmittel wird,

Der Trockenfilm der vorliegenden Beschichtungs- der Reibungskoefizient größer als bei dem herkömm-

zubereitung kann als dauerhaftes, festes Gleitmittel liehen Gleitmaterial allein und dies bringt einen

wirken. Wenn daher die Zubereitung bei einer 25 wirtschaftlichen Nachteil.

mechanischen Vorrichtung mit Lagern und gleitenden Das synthetische Harz, das in der vorliegenden

Teilen verwendet wird, benötigt man bei der Vor- Erfindung für den Überzug verwendet wird, muß die

richtung keine ölschmierung mehr. für ein Trockenfilmgleitmittel erforderlichen Eigen-

Im Vergleich zu einer Beschichtungszubereitung, schäften haben wie Hitzewiderstandsfähigkeit, Haft-

die ein herkömmliches Gleitmittel allein enthält, hat 30 fähigkeit auf Substraten u. dgl. Bevorzugt werden für

die vorliegende Beschichtungszubereitung, die ein her- derartige Harze beispielsweise Polyvinylharze, Epoxy-

kömmliches Gleitmittel und ein fluoriertes Graphit- harze und Phenolharze verwendet. Das Verhältnis

pulver enthält, einen wesentlich erhöhten, kritischen Harz zu dem Gemisch des herkömmlichen Gleitmittels

PV-Wert (kg/cm² · m/Min.) ohne einen erhöhten und des fluorierten Graphits liegt im Bereich von

Reibungskoeffizienten. 35 90: 10 bis 10: 90, vorzugsweise 60: 40 bis 40: 60 Ge-

Zu herkömmlichen Gleitmaterialien gehören Molyb- wichtsteilen. Wenn die Harzmenge geringer als 10 Ge-

dändisulfidpulver, Graphitpulver und Polytetrafluor- wichtsteile pro 90 Gewichtsteile des angegebenen

äthylenpulver mit einer Partikelgröße bis zu 60 Mikron. Gemisches wird, wird die Oberfläche des sich er-

Diese können sowohl allein als auch im Gemisch von gebenden Films rauh, und das Gleitmaterial wird zwei oder mehr Komponenten verwendet werden. 40 leicht durch Reiben entfernt. Zusätzlich wird die

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Haftung des Films auf einem Substrat in diesem Falle

fluorierte Graphitpulver wird dadurch hergestellt, schwach, und es ist daher unmöglich, eine länger-

daß man Kohlenstoff oder Graphitpulver mit Fluor dauernde Schmierfähigkeit beizubehalten. Wenn die

umsetzt. Es weist eine Molekularstruktur auf, in der Harzmenge mehr als 90 Gewichtsteile pro 100 Gedie Kohlenstoffatome miteinander durch eine einfache 45 wichtsteile des Gemisches beträgt, werden die Gleit-

Bindung in Form einer hexagonalen Vernetzung ver- materialpartikeln vom Harz völlig abgedeckt mit dem

bunden sind, wobei jedes Kohlenstoffatom ein Fluor- Ergebnis, daß der kritische PV-Wert verringert und

atom aufweist, mit dem es durch eine kovalente die Schmierfähigkeit gleichzeitig gesenkt wird.

Bindung fest verbunden ist. Wenn jedoch diese Re- . 11

aktion mit einer nichtausreichenden Menge Fluor 5° e 1 s ρ ι e

durchgeführt oder die Reaktion bei ihrem Ablauf Epoxyharz mit einem Epoxyäquivalent

unterbrochen wird, wird nur die Oberfläche in von 1900 (Epikote 1007 von Shell) .... 40 g

fluoriertes Graphit umgewandelt, und das Teilchen- Phenolharzlösung (Hitanol 4020 von

innere bleibt wie es ist. Der fluorierte Graphit hat Hitachi Chemical) 30 g

eine hohe elektrische Isolierfähigkeit, ist schwer mit öl 55 Diacetonalkohol 40 g

oder Wasser zu benetzen und widerstandsfähig gegen- Toluol 20 g

über Chemikalien wie Säuren, Alkali u. dgl. Weiterhin Polytetrafluoräthylenpulver mit einer

ist der fluorierte Graphit sehr stabil gegenüber Wärme, Partikelgröße von ungefähr 1 bis unge-

da er erst bei einer Temperatur über 500⁰C zerfällt. fähr 3 Mikron 25 g

Er besitzt eine den herkömmlichen Gleitmaterialien 60 Fluoriertes Graphitpulver (Fluorierung

ähnliche ausgezeichnete Schmierfähigkeit. Sogar dann, 100%) mit einer Partikelgröße von unge-

wenn nur die Oberfläche fluoriert ist, ist die Gleit- fähr 1 bis ungefähr 6 Mikron 25 g

fähigkeit zufriedenstellend, soweit nur ein geringer Gesamt 180 g

Druck verwendet wird. Die Schmierfähigkeit des

fluorierten Graphits auf der Oberflächenschicht ist also 65 Die oben angegebnen Materialien wurden in eine

sehr groß, und es wird daher der fluorierte Graphit- Farbmühle gebracht und ausreichend unter Bildung

film nicht zerrissen, es sei denn, daß ein besonders einer Lösung gemischt, die als Testüberzug verwendet

großer Druck angewendet wird. Sogar dann, wenn der wurde.

2

5
Beispiel 2

Epoxyharz mit einem Epoxyäquivalent

von 1900 (Epikote 1007 von Shell) 40 g

Phenolharzlösung (Hitanol 4020 von

Hitachi Chemical) 30 g

Diacetonalkohol 40 g

Toluol 20 g

Graphitpulver mit einer Partikelgröße von ungefähr 3 bis ungefähr 10 Mikron 25 g Fluoriertes Graphitpulver (Fluorierung 100°/o) mit einer Partikelgröße von ungefähr 1 bis ungefähr 6 Mikron 25 g

Gesamt 180 g

Diese Materialien wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wodurch ma/i einen Versuchsüberzug erhielt.

Beispiel 3

Epoxyharz mit einer Epoxyäquivalenten ao

von 1900 (Epikote 1007 von Shell) .... 40 g Phenolharzlösung (Hitanol 4020 von

Hitachi Chemical) 30 g

Diacetonalkohol 40 g

Toluol 20 %

Graphitpulver mit einer Partikelgröße

von ungefähr 50 Mikron 40 ε

Fluoriertes Graphitpulver (Fluorierung 60°/₀) mit einer Partikelgröße von ungefähr 1 bis ungefähr 6 Mikron 10 g

Gesamt 180 g

Diese Materialien wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt und als Versuchsüberzug verwendet.

Beispiel 4

Epoxyharz mit einer Epoxyäquivalenten

von 1900 (Epikote 1007 von Shell) 40 g

Phenolharzlösung (Hitanol 4020 von

Hitachi Chemical) > 30 g

Diacetonalkohol 40 g

Toluol 20 g

Polytetrafluoräthylenpulver mit einer Partikelgröße von ungefähr 1 bis unge-

fähr 3 Mikron 10 g

Fluoriertes Graphitpulver (Fluorierung 80°/₀) mit einer Partikelgröße von ungefähr 30 Mikron 40 g

Gesamt 180 g

Diese Materialien wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Bildung eines Versuchsüberzugs behandelt.

B e i s ρ i e 1 5

Polyvinylchloridharz (V.A.G.H. von

U.C.C.) 20 g

Dioctylphthalat 3 g

Methylisobutylketon 60 g

Toluol 60 g

Polytetrafluoräthylenpulver mit einer Partikelgrößc von ungefähr 1 bis ungefähr 3 Mikron 10 g

Fluoriertes (iraphilpulvcr (Fluorierung KK)"/,,) mit einer l>; rlikelgrölte von 1 bis

ungefähr 6 Mikron 10 g

Gesamt ] (>5 g

708

Diese Materialien wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zur Bildung eines Testüberzugs behandelt.

Vergleichsbeispiel 1

Epoxyharz mit einer Epoxyäquivalenten von 1900 (Epikote 1007 von Shell) .... 40 g Phenolharzlösung (Hitanol 4020 von

Hitachi Chemical) 30 g

Diacetonalkohol ⁴⁰S

Toluol .···.·· ^20g

Polytetrafluoräthylenpulver mit einer Partikelgröße von ungefähr 1 bis ungefähr 3 Mikron ⁵⁰S

Gesamt - ¹⁸° 8

Diese Materialien wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zur Bildung eines Versuchsüberzugs behandelt.

Vergleichsbeispiel 2

Hitachi Chemical) 30 g

Diacetonalkohol 40 g

Toluol 20 g

Graphitpulver mit einer Partikelgröße von ungefähr 3 bis ungefähr 10 Mikron 50 g Gesamt 180 g

Vergleichsbeispiel 3

Hitachi Chemical) 30 g

Diacetonalkohol 40 g

Toluol 20 g

Gesamt 130 g

Vergleichsbeispiel 4

Polyvinylchloridharz (V.A.G.H. von

U.C.C.) 20 g

Dioctylphthalat 3 g

Methylisobutylketon 60 g

Toluol 60 g

Gesamt 145 g

Diese Materialien wurden in der gleichen Weise wie in Bciipiel 1 zur Bildung eines Versuchsüberzugs behandelt.

Die neun in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhaltenen Überzüge wurden Versuchen zur Messung des Reibungskoeffizienten und des kritischen PV-Werts unterzogen. Man verwendete eine Meßvorrichlung für Reibung der Toyo Measuring Instruments Co. Lld. (EFM-IH). Bei dieser Meßvorrichtung dreht sich der eine der beiden Zylinder, während er sich in Reibung mit dem anderen Zylinder

O 10.73 309 644/300

bei dem festgelegten Querschnitt befindet. Die Reibung wird gleichzeitig folgendermaßen festgelegt: Der befestigte Zylinder ist aus 45 C-Stahl hergestellt, der rotierende Zylinder besteht aus gewöhnlichem Eisen, das mit dem Testiiberzug beschichtet ist, den man gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhielt (Stärke des trockenen Films: 10 bis 15 Mikron). Dieser Film wurde bei 200⁰C 20 Minuten im Falle der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 eingebrannt oder bei Zimmertemperatur 7 Tage im Falle von Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 4 getrocknet.

Die vorliegende Erfindung betrifft demnach ein Trockenfilinschmiermittel, welches ein synthetisches Harz für Überzüge und darin dispergiert, ein Gemisch von wenigstens einem herkömmlichen Schmiermittel mit einer Partikelgröße bis zu 60 Mikron und ein feines, fluoriertes Graphitpulver mit einer Partikelgröße bis zu 60 Mikron enthält, wobei das Verhältnis synthetisches Harz zu Gemisch 90:10 bis 10:90, vorzugsweise 60:40 bis 40:60 herkömmliches Schmiermittel zu fluoriertem Graphitpulver 99,5: 0,5 bis 5 : 95, vorzugsweise 70: 30 bis 30: 70, bezogen auf das Gewicht beträgt.

Die Beschichtungszubereitung hat einen erhöhten, kritischen PV-Wert und im wesentlichen denselben Reibungskoeffizienten wie ein herkömmliches Schmiermittel. Der trockene Film der Beschichtungszubereitung arbeitet als dauerhaftes, festesGleit-bzw.Schmiermittel.

Die erhaltenen Reibungskoeffizienten und kritischen PV-Werte sind in der Tabelle I aufgezeigt.

	Reibungskoeffizient (μ)	minimaler	kritischer
5 _D · · ,		Wert wäh	PV-Wert
Beispiel	bis zum Film	rend der
	riß	Messung
		0,03	530
1	0,17	0,13	160
2	0,13	0,12	140
3	0,13	0,03	250
4	0,20	0,30	10
5	0,40
Vergleichs-		0,04	210
¹⁵ beispiel 1	0,23
Vergleichs		0,12	130
beispiel 2	0,14
Vergleichs		0,52	15
beispiel 3	0,52
^ao Vergleichs		0,60	5
beispiel 4	0,60

Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, daß die vorliegende, fluorierte Graphitpulver enthaltende Zubereitung einen erhöhten kritischen PV-Wert und gleichzeitig einen geringen Reibungskoeffizienten hat und daher eine ausgezeichnete Beschichtungszubereilung für ein Trockenfilm-Gleitmittel ist.

Claims

1 2 sublimiertem Polytetrafluorethylen in Mischung mit Patentansprüche: bekannten organischen und/oder anorganischen Schmiermitteln besteht. Die Verwendung von fluorier-

1. Beschichtungszubereitung für ein Trockenfilm- tem Graphitpulver in Mischung mit den genannten gleitmittel, dadurch gekennzeichnet, 5 Bestandteilen in Trockenschmiermitteln wird dem daß sie aus Fachmann durch diese Literaturstelle nicht nahegelegt.

1. einem synthetischen Harz für überzüge, _T ^Dif ^de»^tsche Auslegeschrift 1 271 «75 bgflft dn

. , , - , , j. . Trockenschmiermittel, das aus Molybdansulnd,

2. einem in dem synthetischen Harz disperg-.erten _Graphit Antimontrioxid, Titandisulfid, Wolfram-Gemisch aus wenigstens einem konventionellen _{l0 d};_{sulfid Wismut} Bleisulfid, Bleioxid, Polyterafluor-Gleitmatenal mit einer Partikelgröße bis zu _{&th kn}' _Magnesiumoxid, Bornitrid, Calciumfluorid, 60 Mikron und einem fluorierten Graphit- _{circondisulfid oder} kolloidalem Silber und einem pulver mit einer Part.kelgröße bis zu 60Mikron 5^,,™^ Prozentsatz eines Kondensationsproduktes ^besteht) aus einem aromatischen Epoxyharz besteht. Auch

wobei das Verhältnis des herkömmlichen Gleit- 15 in dieser Literaturstelle ist die zusätzliche Verwendung

materials zu dem fluorierten Graphitpulver von fluoriertem Graphitpulver im Trockenschmier-

99,5: 0.5 bis 5: 95 Gewichtsteile und das Verhältnis mittel an keiner Steife erwähnt,

des synthetischen Harzes zu dem Gemisch 90: 10 Die britische Patentschrift !»48 898 betrifft ein Lager-

bis 10: 90 Gewichtsteile beträgt. metall, das aus einem Kunstharz oder einem anderen

2. Beschichtungszubereitung gemäß Anspruch 1, 20 nichtmetallischen, selbstschmierenden Material und

dadurch gekennzeichnet, daß sie aus diskreten wärmeleitenden Metallfasern besteht, die

1. einem synthetischen Harz für Überzüge, ™^{l dem} nichtmetallischen Material ein homogenes „ . . , , . , ,. .. . Gemisch bilden. Das nichtmetallische Material kann

2. einem in dem synthetischen Harz dispergieren _{Q hU 0(Jer Molybdändisulfid} dispergiert enthalten Gemisch aus wenigstens einem konventionellen _{a5 und aus Po},_{ytetrafluoratny}i_en bestehen. Obwohl dieser Gleitmatenal mit einer PartikelgroBe bw zu _LiteratursteUe die Verbesserung des P.V.-Wertes zu-60 Mikron und einem fluorierten Graphit- _de ,; _{jst ihr an keiner Stdk die} Verwendbarkeit pulver mit einer Partikelgroße bis zu 60 Mikron _{von fluori};_rtem Graphitpulver zu entnehmen.
^besteht' War somit nach dem Stand der Technik die Ver-

wobei das Verhältnis des herkömmlichen Gleit- 30 wendung von Polytetrafluorethylen, Graphit, Molybmittels zu dem fluorierten Graphitpulver 70: 30 dänsulfid u. a. als Festschmiermittel bekannt, so stand bis 30:70 Gewichtsteile beträgt. dem Fachmann kein Hinweis zur Verfügung, daß

3. Beschichtungszubereitung gemäß Anspruch 1, durch Verwendung eines herkömmlichen Schmierdadurch gekennzeichnet, daß sie aus mittels zusammen mii fluoriertem Graphit eine Er-

1. einem synthetischen Harz für Überzüge, 35 höhung des kritischen P.V.-Wertes erreicht werden _. ., ι. ι- 1. u λ ■ kann, ohne daß '.uerdurch der Reibungskoeffizient

2. einem in dem synthetischen Harz d.spergier en _{erhöht werden würde}

Gemisch aus wenigstens einem konventionellen Herkömmliche Gleitmittel wie Molybdändisulfid-

Gleitmatenal mit einer Partikelgroße bis zu , Graphitpulver oder Polytetrafluoräthylen-

60 Mikron und e.nern fluorierten Graphit- ^J _{ _{die em} ^H _{e Partikelgröße bis 2U 60 Mikron haben)}

pulver mit einer Partikalgroße bis zu 60 Mikron ^_n _a,_{g solche ausge}|_{eichnete Gleit}. _bzw. _Schmier-

^besteh ' fähigkeit auf. Sie zeigen daher, wenn sie auf Teilen, die

wobei das Verhältnis des synthetischen Harzes Gleiteigenschaften besitzen müssen, aufgebracht sind,

zu dem Gemisch der Gleitmittel 60: 40 bis 40: 60 hohe Schmierwirkungen. Jedoch halten diese Schmier-Gewichtsteile beträgt. 45 Wirkungen nicht sehr lange an, und die Oberflächen,

4. Beschtungszubereitung gemäß Anspruch 1, auf die diese Gleitmaterialien aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß als synthetisches werden verunreinigt. Aus diesem Grunde wurden Harz in der Zubereitung ein Epoxyharz, ein Poly- bisher die Schmiermittel in einem synthetischen Harz vinylharz oder ein Phenolharz enthalten ist. dispergiert verwendet. Auf diese Weise erhielt man eine

5. Beschichtungszubereitung gemäß Anspruch 1, 50 Beschichtungszubereitung für ein Trockenfilmgleitdadurch gekennzeichnet, daß als herkömmliches mittel. Jedoch hatte eine solche Beschichtungs-Gleitmittel in der Zubereitung ein Molybdän- zubereitung bisher keinen zufriedenstellenden, kridisulfid, ein Graphit oder ein Polyterafluoräthylen tischen PV-Wert, deshalb eignete sie sich nicht für die enthalten ist. Verwendung unter hoher Belastung. Der kritische

55 Druck-Geschwindigkeitswert ist ein Standardwert

zur Bestimmung der Gleitfähigkeit einer Beschichtungszubereitung für Trockenfilmgleitmittel und der Haltbarkeit des Films und wird als Produkt von Last