-
SELBS TSCHMIERENDE ZUS iMMENS ETZUNG UND IHRE VERWENDUNG
-
Priorität: 2. Februar 1976 USA, Ser.No. 640 089 Poliarylensulfid)
wid Poly(phenvlensulfid) ist ein wertvolles Matrixmaterial für Antireibungszusammensetzungen
in selbstschmierenden Lagern. In solchen Zusammensetzungen werden üblicherweise
als Komponenten Poly(arvlensulfid), eine feste Schmiermittelkomponente, ein verstärkendes
Material und eine geringe Menge des teueren Äntimonoxids als Füllstoff verwendet.
-
Antimontrioxid ist der bevorzugte Füller gewesen wegen seiner Verträglichkeit
mit den anderen Komponenten, seiner leichten Zugänglichkeit und seiner doch noch
relativ mäßigen Kosten. Bedauerlicherweise steht aber Antimontrioxid nicht mehr
in so großen Mengen zur Verfügung und seine Kosten sind außerordentlich gestiegen,
so daß es Jetzt zu einem ganz wesentlichen Kostenfaktor in der Formulierung von
solchen Schmiermitteln geworden ist. Es besteht deshalb der Wunsch nach relativ
billigen Materialien, die in der Lage sind, das Antimontrioxid zum Teil oder vollständig
zu ersetzen, wobei Jedoch die sehr vorteilhaften Eigenschaften dieser Schmiermittelzusammensetzungen
erhalten werden sollen, wie ihre Zugfestigkeit, so daß bei der Verwendung zum Schmieren
von Lagern gute Ergebnisse erzielt werden, wie eine niedrige Abnutzung und ein niedriger
Reibungsko.ffizient.
-
Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Füllstoffe vollständig oder teilweise
das bisher als Füllstoff notwendig angesehene Antimontrioxid ersetzen können und
dennoch eine selbstschmierende Zusammensetzung auf Basis von Poly(arylensulfid)
von vorteilhafter Zugfestigkeit, geringen Verschleiß und niedrigen Reibungskoeffizienten
ergeben.
-
Gegenstand der Erfindung ist deshalb eine selbstschmierende Zusammensetzung
enthaltend 30 bis 50 Gew.% eines Poly(arylensulfids) mit einem Schmelzfluß im Bereich
von 25 bis 1000, 15 bis 25 Gew.% eines oder mehrerer festen Schmiermittel aus der
Klasse von Molybdändisulfid, Molybdändiselenid, Wolframdisulfid, Wolframdiselenid,
Graphit und Polytetrafluoräthylen, 15 bis 25 Gew.% eines oder mehrerer verstärkender
Mittel aus der Klasse von Glasfasern, isbestfasern, Kohlenstoffasern, Borfasern
und keramischen Fasern, und 10 bis 20 Gew.% eines Füllstoffs, wobei alle Prozentangaben
sich auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen und die Zusammensetzung
dadurch gekennzeichnet ist, daß der Füllstoff eine wesentliche Menge an Calciumcarbonat,
Titandioxid, Bariumsulfat, hydratisiertes liniiniunsilioat, Ruß rotes Eisenoxid
und/oder Diatomeen-Erde enthält.
-
Die erfindungswesentlichen Füllstoffe können auch in Konbination mit
Antimontrioxid verwendet werden.
-
Die in den selbstschmierenden Zusammensetzungen verwendeten irylensulfidpolymeren
können nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden. Besonders geeignete
Methoden dafür sind in der US-PS 33 54 129 beschrieben. Nach diesen Verfahren wird
mindestens eine polyhalogensubstiünierte Irylverbindung, bei der die Halogenatone
an den Kohlenstoffring gebunden sind, mit einen likalisulfid in einer
polaren
organischen Verbindung bei erhöhter Temperatur umgesetzt. Für die Verwendung in
selbstschmierenden Zusammensetzungen sollen die Arylensulfidpolymeren vor der Wärmebehandlung
bevorzugt eine inhärente Viscosität von mindestens etwa 0,01, insbesondere mindestens
etwa 0,1 bis 0,25, gemessen in 1-Chlornaphthalin bei 20600 bei einer Polymerkonzentration
von 0,4 Gramm pro 100 ml Lösungsmittel haben. Der Schmelzfluß soll bevorzugt mehr
als 2700 Gramm/10 min unter einer Belastung von 5 kg bei 31500 (ASTM D1238-70) und
die Dichte des Polymerisats soll bevorzugt etwa 1,1 bis 1,8 g/cm3 betragen.
-
Die Arylensulfidpolymeren werden einer Wärmebehandlung in Luft oder
einem andern Gas, das molekularen Sauerstoff enthält, bei einer Temperatur von etwa
232 bis 34300 für einen ausreichenden Zeitraum, wie etwa 1-24 Stunden, behandelt,
um ihren Schmelzfluß zu reduzieren und die Zugfestigkeit des fertigen geformten
Produkts zu verbessern.
-
Die wärmebehandelten Polymeren zeigen bevorzugt einen Schmelzfluß
bei 3150C und 5 kg Belastung von etwa 25 bis 100 Gramm/10 min (ASTM Dl 238-70).
Ohne Wärmebehandlung des Polymerisats können die daraus hergestellten Formkörper
zur Rißbildung neigen.
-
Die festen Schmiermittelkomponenten können aus den für diesen Zweck
bekannten Materialien ausgewählt werden, wobei es sich beispielsweise um Molybdändisulfid,
Graphit, Molybdändiselenid, Wolframdiselenid, Wolframdisulfid oder irgendein Polytetrafluoräthylen
allein oder in Kombination handeln kann. Bevorzugt sind zur Zeit Molybdändisulfid,
Graphit und Polytetrafluoräthylen. Der Anteil dieser Komponenten liegt bei etwa
15 bis 25 Gew.% der gessnten Zusaniensetzung. Jedes dieser Materialien steht
in
Qualitäten für die Verwendung als Schmiermittel zur Verfügung; es sollte im wesentlichen
ölfrei sein und sollte ein fein verteiltes pulverförniges Material bilden.
-
Der verwendete Graphit kann entweder von natürlicher oder synthetischer
Herkunft sein. Die Polytetrafluoräthylene sind im Handel unter verschiedenen Bezeichnungen
erhältlich und schließen Homopolynerisate von Tetrafluoräthylen wie Polytetrafluoräthylen
und Copolymerisate von Tetrafluorethylen beispielsweise mit Hexafluorpropylen ein.
-
Die dritte Komponente der selbstschmierenden Zusammensetzung wird
von einem oder mehreren verstärkenden Materialien gebildet, das in einer Gesamtmenge
von etwa 15 bis 25 Gew.% der Zusammensetzung vorliegt. Bei diesen verstärkenden
Material kann es sich um Glasfasern, Asbestfasern, Kohlenstoffasern, Borfasern,
keramische Fasern handeln, wobei diese Fasern allein oder in Kombination vorkommen
können. Die Faserlänge kann in weiten Bereichen schwanken, doch wird zur Zeit eine
Faserlänge nach dem Verschneiden von etwa 1-4 n bevorzugt, Glasfasern sind aus Preisgründen
und wegen der Leichtigkeit der Handhabung bevorzugt, da Glasfasern als glasseidener
Strang eingearbeitet werden und während der Mischvorgänge zerkleinert werden können.
-
Die in den selbstschmierenden Zusammensetzungen nach der Erfindung
vorkommenden Füllstoffe liegen in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 10
bis 20 Gew.% vor und können, wie bereits festgestellt wurde, den bisher bevorzugten
Füllstoff Antimontrioxid einschließen, dessen Kosten Jedoch wesentlich gestiegen
sind. Bei der Erfindung wird Jedoch das Äntimontrioxid teilweise oder bevorzugt
vollständig durch andere Fu 11 stoffe ersetzt. Derartige Piillstoffe sind Calciuocarbonat,
itandioxid, Barinialfat,
hydratisierte Aluminiumsilicate, Ruß, rotes
Eisendioxid, Diatomeen-Erde oder Mischungen solcher Füllstoffe untereinander oder
mit Antimontrioxid. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert möglichst
wenig Antimontrioxid zu benutzen. nas Antimontrioxid kommt deshalb bevorzugt in
Mengen von weniger als 20 Gew.% bis zu O Gew.% der Zusammensetzung vor, wobei ein
oder mehrere der genannten Füllstoffe den Restanteil der Füllstoffe ausmachen. Diese,
für diesen Zweck neuen Füllstoffe können dazu dienen, das Antimontrioxid vollständig
zu ersetzen oder es teilweise oder wesentlich zu ersetzen, so daß beispielsweise
bis zu 90 Gew.% der relativen Füllstoffnenge (18 Gew.% der gesamten Zusammensetzung)
aus diesen neuen Füllstoffen besteht. Bevorzugt sind Füllstoffmischungen, bei denen
das Antimontrioxid in Abhängigkeit von seinen Kosten zu etwa 40 bis 60 Gew.% durch
die, für diesen Zweck neuen Füllstoffe ersetzt ist. Ganz besonders bevorzugt ist
eine vollständige Ersetzung des teueren Antimonoxids durch die genannten billigen,
aber wirksamen Füllstoffe.
-
Die zum Ersetzen des Antimontrioxids verwendeten Füllstoffe sollten
in fein verteilter oder pulvriger Form vorliegen, so daß sie eine Teilchengröße
von etwa 200 Maschen (US-Standard) oder weniger haben.
-
Calciumcarbonat kann sowohl als synthetisches oder natürlich vorkommendes
Material verwendet werden. Es steht im Handel unter verschiedenen Namen zur Verfügung,
wie gepulverter Kalkstein, Marmor, Kreide, Ereideweiß,getällter Kalk und dergleichen.
-
Titandioxid ist unter einer Vielzahl von Namen bekannt wie Titandioxid,
Titanoxid, Titanweiß und kann entweder in der weißen oder in der schwarzen Modifikation
verwendet werden, solange es in fein gepulverter Form vorliegt. Pulverförniges Bariuesulfat
ist ebenfalls unter
verschiedenen Namen bekannt, wie gefälltes Bariumsulfat,
Baryt, Permanentweiß und dergleichen.
-
Unter der Bezeichnung hydratisierte Alumlaiumsilicate wird eine Vielzahl
von natürlichen und synthetischen Materialien zusammengefaßt, die unterschiedliche
Anteile an Al203 und Si02 enthalten. Eine besonders geeignete und leicht zugängliche
Form ist der Pyrophylit, ein natürlich vorkommendes wasserhaltiges Aluminiumsilicat
von verschiedener Farbe, von weiß über gelblich bis braun.
-
Als hydratisierte Aluminiumsilicate sind verschiedene Tone geeignet,
wie Kaolinit, Halloysit und besonders bevorzugt ist Bentonit. Es können auch Materialien
verwendet werden, die diese Tone enthalten.
-
Geeignete Rußtypen, die bei der Erfindung in Betracht kommen, sind
beispielsweise solche, die durch unvollständige Verbrennung oder thermische Zersetzung
von verschiedenen kohlenstoffhalt'igen Quellen entstehen, wie z.B. natürlichem Gas
oder Erdöl. Die hauptsächlich verwendeten Rußtypen sind, Lampenrtiß, Gasruß und
thermischer Ruß. Gegenwärtig wird wegen seiner leichten Zugänglichkeit und wegen
der feinen Verteilung thermischer Ruß und Gasruß mit den ASTM Bezeichnungen N-1
bis N-9 bevorzugt, wobei besonders die mittleren thermischen Rußtypen wie ASTM N-9
bevorzugt sind. Die Graphite sind zwar in den Zusammensetzungen als Schiermittel
geeignet, aber nicht als Füllstoffe.
-
Beispiele für die in der selbstschmierenden Zusammensetzung verwendbaren
roten Eisenoxide sind Eisen-3-oxide bzw. Fe203 von natürlicher oder synthetischer
Art. Auch diese Füllstoffe sind unter verschiedenen Bezeichnungen in Handel erhältlich.
Die Charakterisierung als rotes zeigt an, daß das Eisen im wesentlichen in dreiwertiger
Form vorliegt, und daß das Oxid in wesentlichen vuserfrei ist.
-
Die Diatomeen-Erde ist ein natürlich vorkommendes Material mit einem
hohen Siliciumdioxidgehalt, die beispielsweise als Diatomite und Kieselgur erhältlich
ist.
-
Andere Materialien, die in solchen Zusammensetzungen verwendet werden
können, sind pulverförmige Metalle, solange sie die Eigenschaften der Zusammensetzungen
nich nachteilig beeinflussen.
-
Bei der Herstellung der selbstschmierenden Zusammensetzungen werden
abgewogene Mengen von Jedem der ausgewählten Bestandteile verschnitten oder sorgfältig
gemischt. Das Verschneiden kann in beliebiger geeigneter Weise unter Verwendung
der üblichen Einrichtungen erfolgen. Das Polymere, die Schmiermittelkomponenten,
die verstärkenden Materialien und die Füllstoffe sollten bevorzugt in feinteiliger
Form vorliegen, obwohl das Poly(arylensuliid) häufig in Form von kleinen Tabletten
geliefert und verwendet wird. Die Arylensulfidpolymeren sind im Handel auch in Mischung
mit Glasfasern, wie 20-60 Gew.% Glasfasern, erhältlich. Wenn infolgedessen Glasfasern
als Verstärkungsmittel verwendet werden soll, werden vorteilhafterweise solche Mischungen
der Arylensulfidpolyneren mit Glasfasern verwendet.
-
Gegebenenfalls kann ein inertes Verdünnungsmittel bei dem Vermischen
der Bestandteile verwendet werden, da ein solches Verdünnungsmittel nach der Fertigstellung
der Mischung leicht beispielsweise durch Erwärmen entfernt werden kann und die weitere
Verarbeitung der Mischung nicht stört. Geeignete Verdünnungsmittel sind beispielsweise
halogenierte Kohlenwasserstoffe.
-
Die fertige Mischung wird dann zur Herstellung von Lagern von geeignetem
Typ und Größe verwendet. Man kann die Lager durch Spritzgießen bei erhöhter Temperatur,
z.B. bei 316 bis 399°C, bevorzugt 316 bis 3430C herstellen, wobei Pormtemperaturen
von 38 bis 3900 verwendet werden können.
-
Alternativ kann die gemischte Zusammensetzung zu einem geeigneten
Pulver mit Teilchengrößen im Bereich von etwa 75 bis 300 Maschen (US-Standard) verkleinert
und in einer Form bei Umgebungstemperatur unter erhöhten Kompressionadrücken im
Bereich von 35 bis 350 kg/cm2 verpreßt werden.
-
Es ist ferner auch möglich, daß Arylensulfidpolymere, die feste Schmiermittelkomponente
und den Füllstoff zu einer Vormischung zu verarbeiten und dann in der Verpreßstufe
Glasfasern zuzusetzen. Die Preßverformung ist in der Technik ebenfalls gut bekannt
und ihre Durchführung bereitet für den Fachmann keine Schwierigkeiten.
-
Die Preßmischung wird dann bei dem Preßdruck erwärmt, so daß eine
Temperatur von 316-319°C für einen Zeitraum von etwa 1/2 bis 2 Stunden aufrechterhalten
wird, wobei sich dann der gewünschte Gegenstand bildet.
-
Man läßt dann den Formkörper und die Form langsam auf eine Temperatur
von etwa 66-93°C abkühlen und dann kann der Formkörper aus der Form entnommen werden
und entweder als solcher verwendet oder einer Nachbearbeitung unterworfen werden.
-
Die selbstschmierenden Zusammensetzungen gemäß der Erfindung sind
für die Verwendung zur Herstellung von einer Vielzahl von Formkörpern geeignet,
wie zum Beispiel Achsenlager, Buchsen, Gehäuse von Kugellagern, Kompressorkolben,
eine Vielzahl von Fittings, Abdichtungsringen, Abschlüssen, Auflagen und Verschleißringen.
-
Beispiel 1 Das in den Beispielen verwendete Arylensulfidpolymere
war ein Poly(phenylensulfid), das hergestellt worden war durch Umsetzung von p-Diohlorbenzol
mit einer Mischung, in der Natriumsulfid mit N-aethylpyrrolidon in Beruhrung gebracht
wurde.
-
Das Poly(arylensulfid) war hergestellt worden, indem Lithiumacetat
und N-methylpyrrolidon in den Reaktor gegeben wurde, wonach dehydratisiert wurde,
um etwa vorhandenes Wasser zu entfernen. Natriumsulfid wurde "in situ" hergestellt,
indem äquivalente Mengen von NaHS und Na0H in Wasser unter Verwendung eines geringen
Uberschusses von 0,1 Mol NaOH gegeben wurden. Nachher wurde das Wasser entfernt.
Es wurde dann p-Dichlorbenzol in äquivalenter Menge zu den gebildeten Molen von
Na2S gegeben. Die Reaktionsmischung wurde drei Stunden auf etwa 2040C erwärmt und
dann drei weitere Stunden auf etwa 2OC. Die Reaktionsmasse wurde durch Abdampfen
von etwa der Hälfte der Flüssigkeit konzentriert.
-
Es wurde dann überschüssiges C02-Gas zugegeben, um die Mischung zu
neutralisieren. Die Mischung wurde dann auf 2820C erwärmt und gespült, um das trockne
Poly(phenylensulfid) zu isolieren. Das Polymere wurde gekühlt, verkleinert, mit
Wasser gewaschen und getrocknet und isoliert.
-
Der ursprüngliche Schmelzflußwert betrug 2700, was der Grenze des
Meßinstrumentes entsprach. Das so hergestellte Poly(phenylensulfid) wurde in Luft
auf etwa 2600C für etwa 6 Stunden erwärmt, um den ursprünglichen Schmelzfluß zu
senken. Das so behandelte Poly(phenylensulfid) hat eine Dichte von 1,6 cm3 (ASTM
D-1505-68), und einen Schmelzfluß von 50 g/10 Min (ASTM D-1238-70, 315,50C/10 kg
Last). Dieses Polymere ist ein handelsübliches Produkt der Anmelderin.
-
Es wurde dann das in den folgenden Beispielen verwendete, mit Glasfasern
gefüllte Poly(phenylensulfid) hergestellt, in dem das vorstehende Polymere mit Glasseidensträngen
so verschnitten wurde, daß die Mischung 40 Gew.% Glasfasern von einer Ringe von
1 bis 4 a enthielt und die
erhaltene Mischung wurde wieder tablettiert.
Diese mit Glasfasern gefüllte Mischung ist ebenfalls ein Handelsprodukt der Anmelderin.
Diese glasfaserhaltige Mischung hat eine Dichte von etwa 1,6 g/cm3 und einen Schielzfluß
von etwa 25 g/10 liii unter den vorhin definierten Bedingungen.
-
Alle Lagerproben, deren Zusanensetzung später angegeben wird, wurden
unter Verwendung eines Henschel-;tntensivmischers etwa 3 Min. gemischt, extrudiert
und tablettiert.
-
Es wurden Priiflager durch Spritzgießen bei einer Wasser temperatur
von 316-329°C und einer Pormteiperatur von 660C hergestellt. Die flachen Abschnitte
hatten die Dimensionen von 0,6 x 1,3 x 1,6 es.
-
Diese Prüfabschnitte wurden auf ihre Antireibungseigenschaften unter
Verwendung einer "LFW-1 Lewis Friction Wear Test-Masehine" geprüft. Einzelheiten
dieser Maschine sind in der NASA-SP-5059 Veröffentlichung vor Mai 1966 auf den Seiten
57-59 angegeben. Die IW-1 Maschine wird unter Benutzung eines einzigen Testblocks
verwendet. Es werden mindestens zwei Versuche pro Verschnittprobe durchgeführt und
die Ergebnisse werden zu einer Mittelwert in den folgenden Tabellen zusammengefaßt.
Jede Probe wird bei einer Belastung von 6,8 kg bei zunehienden Geschwindigkeiten
eingeführt, 40 upm für 2 Min. 100 upm für 2 Min.
-
und 190 upm für 2 Min. Es schließt sich daran eine Weiterprüfung unter
strengen Bedingungen bei einer Belastung von 41 kg und 190 upm für 10 Min. an. Es
werden drei Bestimmungen für den Verschleißtest und die Reibungskoeffizienten durchgeführt
und es werden die Mittelwerte ermittelt. Die für die Prüfung verschieden hergestellten
Proben enthielten Jeweile in der fertigen Zusammensetzuq folgende Bestandteile:
Poly(phenylensulrid) 43 Gew.% Glasfasern 20 Gew.% Molybdändisulfid 20 Gew.% Füllstoff
17 Gew.%.
-
Innerhalb jeder Testgruppe der entsprechenden Tabellen ist ein Vergleichsversuch
mit Sb203 allein enthalten, um eine Basis für einen Vergleich für die Versuche aus
dieser Gruppe zu haben. Die entsprechenden Verschleißteste und Reibungskoeffizienten
stellen Mittelwerte von zwei Werten dar. Es wird angenommen, daß der Reibungskoeffizient
weniger als etwa 0,35 betragen sollte.
-
Für reibungslose beziehungsweise selbstschmierende Lager ist der Verschleißtest
bei einer Belastung von 41 kg besonders wichtig, da angenommen wird, daß dieses
ein strenger Test ist. Der Verschleißtest sollte nicht viel über 5 x 10 3 cm hinausgehen,
wobei wesentlich höhere Werte von 7,6 x 10 3 bis 10 x 10'3cm und höher im allgemeinen
einen unzulässigen Verschleiß bedeuten. Was infolgedessen gewünscht ist, ist ein
niedriger Reibungskoeffizient, gekuppelt mit einem niedrigen Verschleiß bei minimaler
Reibung und langer Gebrauchsdauer.
Tabelle I Eigenschaften der
Poly(phenylensulfid) Selbstschmierenden Lagerzusammensetzung Lagerverschleißtest
Versuch Füller Zugfestig- Dehnung Shore- Dichte Verschleiß Reibungskeit % Härte
g/cm³ cm koeffizient kg/cm² 1 Sb2O3 935 0,97 87 1.70 5,1 x 10-3 0,20 2 CaCO3 921
0,89 88 1.95 5,1 x 10-3 0,17 3 TiO2 844 0,86 87 2.00 5,6 x 10-3 0,22 4 BaSO4 893
0,96 87 1.95 5,1 x 10-3 0,23 5 Na2CO3 801 0,85 87 1.92 28,4 x 10-3 0,32 6 Talc 816
0,79 85 1,94 12,2 x 10-3 0,17 7 ZnO 921 0,89 88 2,04 20,3 x 10-3 0,17 8 ZrSiO4 858
0,84 87 1.96 7,6 x 10-3 0,26
Tabelle II Lagerverschleißtest Versuch
Sb2O3 CaCO3 TiO2 BaSO4 Zugfestig- Dehnung Shore- Dichte Verschleiß Heibungskeit
% Härte g/cm³ cm keoffizient kg/cm² 9 17 -- -- -- 1005 0,86 88 2,13 3,8 x 10-3 0,17
10 -- -- 8,5 8,5 949 0,88 88 2,08 3,0 x 10-3 0,205 11 -- 8,5 8,5 -- 927 0,80 87
2,04 4,8 x 10-3 0,195 12 -- 8,5 -- 8,5 970 0,86 88 2,05 2,1 x 10-3 0,18 13 8,5 8,5
-- -- 970 0,82 89 2,05 2,3 x 10-3 0,185 14 -- 17 -- -- 942 0,85 87 2,09 4,1 x 10-3
0,17 15 -- -- 17 -- 928 0,79 89 2,07 3,6 x 10-3 0,245 16 -- -- -- 17 1005 0,94 88
2,07 5,3 x 10-3 0,25
Tabelle III Lagerverschleißtest Versuch Füller
Gew.% Zugfestig- Dehnung Dichte Shore- Verschleiß Reibungskeit % g/cm³ Härte cm
koeffizient 17 Sb2O3 17 991 0,87 2,14 87 3,8 x 10-3 0,16 18 Pyrophyllit¹ 17 928
0,77 2,17 90 3,3 x 10-3 0,205 19 Ruß² 17 830 0,68 1,93 89 3,0 x 10-3 0,22 20 rotes
Eisenoxid 17 886 0,74 1,94 90 3,0 x 10-3 0,205 21 Bentonit 17 865 0,90 1,91 89 4,44
x 10-3 0,26 22 Diatomeen-Erde³ 17 724 0,67 1,98 90 4,1 x 10-3 0,25 1 Parway WA,
handelsübliches hydratisiertes Aluminiumsilicat 2 Thermax 991, Vanderbilt Co., handelsüblicher
mittlerer thermischer Ruß ASTM N-991.
-
3 Super-Floss, John Mansville.
-
In Tabelle I wurde beim Vergleichsversuch 1 nur Antimontrioxid als
Füllstoff verwendet. Bei den Versuchen 2, 3 und 4 gemäß der Erfindung wurde Calciumcarbonat,
Titandioxid bzw. Bariumsulfat verwendet, wobei in jedem Fall ein vollständiger Ersatz
des Antimontrioxids in der gleichen Menge wie bei dem Vergleichsversuch 1 vorgenommen
wurde. Jeder dieser Büllstoffe zeigte einen Reibungskoeffizienten der sehr nahe
demjenigen von Antimontrioxid war, wobei er speziell im Falle des Calciumcarbonats
bei Versuch 2 sogar noch niedriger war. Bei Jedem der Versuche 2, 3 und 4 war der
Verschleißtest befriedigend niedrig und praktisch gleichwertig wie beim Versuch
1 mit Antimontrioxid. Diese guten Ergebnisse sind überraschend, da ein anderes Carbonat,
nämlich Natriumcarbonat bei Versuch 5 sehr schlecht war und ein anderes Oxid, nämlich
Zinkoxid beim Versuch 7 ebenfalls sehr schlecht war.
-
Bei Versuch 5 wurde das leicht zugängliche Natriumcarbonat, bei Versuch
6 Talcum, bei Versuch 7 Zinkoxid und bei Versuch 8 das Zirkonsilicat in den gleichen
Mengen wie bei Versuch 1 benutzt, doch zeigten diese Versuche ein negatives Ergebnis
mit hohen Verschleißwerten und hohen Reibungskoeffizienten.
-
Eine andere Gruppe von Versuchen, deren Ergebnisse in Tabelle II wiedergegeben
werden, enthält den Vergleichsversuch 9 mit Antomontrioxid als Füllstoff. Bei den
Versuchen nach der Erfindung 10, 11 und 12 wurde das Antimontrioxid vollständig
ersetzt und bei Versuch 13 wurde die Hälfte des Antimontrioxids ersetzt. Es ergab
sich, daß der Reibungskoeffizient demjenigen von Versuch 9 ähnlich war und daß beim
Verschleißtest im allgemeinen bessere Werte erhalten wurden und nur geringfügig
höher im Falle der Mischung von Calciumcarbonat und Titandioxid bei Versuch 11 waren.
Bei Versuch 14 wurde Calciumcarbonat allein verwendet, bei Versuch 15 Titandioxid
und bei Versuch 16
Bariumsulfat, wobei durch ein vollständiges
Ersetzen des Antimontrioxids ein befriedigender Verschleißtest und befriedigende
Werte für den Reibungskoeffizienten erzielt wurden.
-
In einer dritten Versuchsserie, die in Tabelle III wiedergegeben wird,
wurde wieder ein Kontrollversuch 17 nur mit Antimontrioxid als Füllstoff durchgeführt.
Aus der Tabelle ist leicht ersichtlich, daß die Ergebnisse von Versuch 18 mit hydratisiertem
Aluminiumsilicat, Versuch 19 mit Ruß, Versuch 20 mit rotem Eisenoxid, Versuch 21
mit Bentonti und Versuch 22 mit Diatomeen-Erde jeweils befriedigende Ergebnisse
hinsichtlich des Reibungskoeffizienten und des geringen Verschleißes ergaben.
-
Versuch 22 mit Diatomeen-Erde als Füllstoff zeigte eine geringe Senkung
der Zugfestigkeit des Polymeren. Die Ergebnisse der Prüfung von Versuch 18 mit Pyrophyllit,
21 mit Bentonit und 22 mit Diatomeen-Erde sind besonders überraschend im Hinblick
darauf, daß mit anderen Silicaten wie Talkum bei Versuch 6 und Zirconsilicat bei
Versuch 8 nur schlechte Ergebnisse erhalten werden.
-
Die Ergebnisse dieser drei Versuchsreihen zeigen, daß in jeder einzelnen
Versuchsreihe Antimontrioxid unter gleichen Bedingungen geprüft wurde, wobei sich
ergab, daß Calciumcarbonat, Titandioxid, Bariumsulfat, hydratisiertes Aluminiumsilicat,
Ruß, rotes Eisenoxid, Diatomeen-Erde oder eine Mischung davon, mit gutem Erfolg
dazu verwendet werden können, um das Antimontrioxid vollständig oder teilweise zu
ersetzen.