DE3914887A1 - Gleitmittel zur herabsetzung der reibung zwischen gummi und metall - Google Patents
Gleitmittel zur herabsetzung der reibung zwischen gummi und metallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gleitmittel zur Herabsetzung
der Reibung zwischen Gummi und Metall.
Auf verschiedenen technischen Gebieten kommen Metall
oberflächen mit Gummioberflächen derart in Berührung,
daß zwischen ihnen ein Schlupf auftritt, der zu einer
unerwünschten Erhitzung des Gummis bzw. Kunststoffs und
dadurch auch zum Versagen des Gummiteils führen kann,
z. B. bei über Metallführungsrollen laufenden Gummibän
dern. Durch Gleitmittel lassen sich diese Schwierigkei
ten vermindern oder beseitigen.
An solche Gleitmittel sind unterschiedliche Anforderun
gen zu stellen. Sie müssen über einen möglichst großen
Temperaturbereich eine hohe Viskosität aufweisen; sie
dürfen nicht zu fließfähig sein und müssen genügend
stark am Gummi haften, um eine Gleichverteilung des
Gleitmittels auch bei längeren Betriebszeiten zu ge
währleisten. Darüberhinaus sollen sie auch noch die
folgenden Eigenschaften besitzen: einen ausreichenden
Temperatureinsatzbereich, insbesondere von -35°C bis
150°C; eine kurzfristige Hochtemperatur (HT)-Stabilität
bis ca. 200°C; eine ausreichende Verträglichkeit mit der
Gummimischung, d. h. sie müssen gegenüber einer Gummimi
schung ausreichend inert sein, damit keine Quellung oder
Schrumpfung des Gummimaterials eintritt; sie dürfen
nicht hygroskopisch
sein, müssen toxikologisch unbedenklich sein, eine aus
reichende Alterungsstabilität, in der Regel bis zu 10
Jahren, aufweisen, und müssen haftfest, dauerelastisch,
pastös, nicht fließend und absolut silikonfrei sein;
daneben sollen die Gleitmittelzusammensetzungen auch noch
eine problemlose Förder- und Dosierbarkeit, z. B. über
Zentralbeschichtungsanlagen bis zu 300 bar Förderdruck,
gewährleisten.
Aus dem Stand der Technik sind Gleitmittel zur Verminderung
der Reibung zwischen Gummi und Metall auf der
Basis Polyglykol und/oder Polyglykolether bekannt; da
neben enthalten diese Zusammensetzungen noch Netzmittel,
Verdickungsmittel, und gegebenenfalls weitere Additive.
Ein Nachteil dieser bekannten Zusammensetzungen ist es, daß
sie nicht alle an derartige Gleitmittel gestellten An
forderungen gleichzeitig auf zufriedenstellende Weise
erfüllen. Von den bekannten Gleitmitteln hat sich des
halb keines allgemein durchgesetzt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
verbessertes Gleitmittel bereitzustellen, das alle ge
forderten Anforderungen gleichzeitig in zufriedenstellen
der Weise erfüllt.
Diese Aufgabe wird mit einem Gleitmittel gelöst, das ein
Netzmittel, Polyglykol und gegebenenfalls amorphes SiO2
enthält, und dadurch gekennzeichnet ist, daß es 30 bis
40 Gew.-% eines nichtionischen Netzmittels, 40 bis 55
Gew.-% eines flüssigen, wasserunlöslichen, Ethylenoxid
einheiten und Propylenoxideinheiten enthaltenden Poly
glykols, 5 bis 20 Gew.-% eines Verdickungsmittels und
0,2 bis 2 Gew.-% eines organischen Amins enthält.
Zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Gleitmittels sind
Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.
Als erfindungsgemäßes wasserunlösliches, Ethylenoxid- und
Proßylenoxideinheiten enthaltendes Polyglykol wird vor
zugsweise ein solches verwendet, das 25 bis 75 Mol-%
Ethylenoxideinheiten und 75 bis 25 Mol-% Propylenoxid
einheiten enthält.
Als Netzmittel kann erfindungsgemäß jedes geeignete und
mit den übrigen Gleitmittelkomponenten kompatible nicht
ionische Netzmittel eingesetzt werden. Vorzugsweise ist
das erfindungsgemäß verwendete nichtionische Netzmittel
ein Alkylarylpolyglykolether, und insbesondere ein Nonyl
phenylpolyethylenglykol mit durchschnittlich 8 Ethylen
oxideinheiten im Molekül.
Die die Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Gleit
mittelzusammensetzung bildenden fluiden Komponenten
Polyglykol und nichtionisches Netzmittel sollen dabei
ein zur Erzielung der gewünschten Konsistenz der Gleit
mittelzusammensetzung geeignetes Molekulargewicht bzw.
Viskosität aufweisen.
Ein erfindungsgemäß eingesetztes organisches Amin kann
ein, zwei oder drei organische Reste am Stickstoffatom
enthalten. Die organischen Reste können aliphatische,
cycloaliphatische, aliphatisch-aromatische und/oder aro
matische Reste sein, und enthalten vorzugsweise 1 bis 20,
insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatome pro organischem
Rest. Ein organischer Rest kann auch durch einen oder
mehrere Substituenten, wie insbesondere z. B. Alkylgruppen
mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen oder OH-Gruppen, substi
tuiert sein. Das organische Amin kann sich von Mono-,
Di- oder auch Polyaminen ableiten. Als erfindungsgemäß
besonders bevorzugte organische Amine sind zu nennen
das Triethanolamin oder das Di-β-Naphthylphenylendiamin.
Als Verdickungsmittel kann erfindungsgemäß jedes geeig
nete, mit den übrigen Gleitmittelkomponenten kompatible
Verdickungsmittel verwendet werden, das zusammen mit den
übrigen Komponenten die gewünschte Konsistenz der Gleit
mittelzusammensetzung ergibt, wie z. B. übliche organische
natürliche, abgewandelte oder vollsynthetische Ver
dickungsmittel (z. B. Carboxymethylcellulose, Vinylpoly
mere, Stärke, Cellulosederivate, usw.) oder anorganische
Verdickungsmittel (z. B. Kieselsäuren, Tonmineralien, usw.) .
Vorzugsweise wird als Verdickungsmittel ein hochdisperses
amorphes SiO2 und/oder Lithiumseife verwendet, und ins
besondere ein Gemisch aus Li-Seife mit 3 bis 4 Gew.-%
amorphem SiO2; als Li-Seife wird insbesondere Li-12-
Hydroxystearat verwendet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die
Schmiermittelzusammensetzung als weiteren Bestandteil
ein Wachs, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 5
Gew.-%. Als Wachs wird insbesondere ein solches mit einem
Tropfpunkt von größer als 100°C eingesetzt, und in erster
Linie Bis-C14-22-alkoyldiamide, wie z. B. Bis-stearoyl
palmitoyl-ethylendiamin (Hechst-Wachse C der Hoechst AG,
Frankfurt/Main) mit einem Tropfpunkt von ca. 140°C.
Die erfindungsgemäße Gleitmittelzusammensetzung kann auch
noch weitere, in derartigen Zusammensetzungen übliche
Bestandteile enthalten, wie z. B. Antirostmittel, Anti
oxidantien, Korrosionsschutzmittel, usw. Der Gehalt an
solchen Bestandteilen liegt in der Regel in dem für solche
Bestandteile üblichen Bereich, und vorzugsweise nicht über
ca. 5 Gew.-%, insbesondere nicht über 2 Gew.-%.
Als Antioxidantien werden erfindungsgemäß vorzugsweise
Phenole, Hydrochinone, Brenzcatechine und/oder aromati
sche Amine, die durch eine oder mehrere sterisch hindern
de Gruppen substituiert sind, eingesetzt, wie z. B. das
Di-tert.-butylphenol.
Erfindungsgemäß können auch zwei oder mehrere gleicharti
ge Komponenten verwendet werden, z. B. ein Gemisch aus
zwei oder mehreren organischen Aminen.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann durch Mischen
der Komponenten auf für derartige Mischungen an sich be
kannte Weise hergestellt werden. Vorzugsweise wird das
fluide Polyglykol vorgelegt, in das die anderen Bestand
teile unter Mischen eingebracht werden; die Reihenfolge
der Zugabe ist dabei nicht kritisch. Vorzugsweise erfolgt
das Mischen unter Wärmen, in der Regel bis auf ca. 200°C;
danach wird die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen
gelassen.
Das auf vorstehend beschriebene Weise hergestellte Gleit
mittel weist eine pastenförmige Konsistenz und ein äußerst
günstiges rheologisches Verhalten auf. Auf Grund des
strukturviskosen Verhaltens ergeben sich geringere Scher
kräfte, wodurch die Reibung zwischen Gummi und Metall
nochmals reduziert wird. Die erfindungsgemäße Gleitmittel
zusammensetzung weist den erforderlichen Temperaturein
satzbereich von -35°C bis +150°C auf, und eine kurz
fristige Hochtemperatur (HT)-Stabilität bis 200°C. Sie
zeigt eine zufriedenstellende Verträglichkeit mit den
üblichen Gummimischungen (bei denen es sich in der Regel
um Naturkautschuk (NR), Butylkautschuk (IIR), Styrol-buta
dien-kautschuk (SBR), Halogenbutylkautschuk oder Gemische
davon handelt) (es tritt
keine Quellung oder Schrumpfung der Gummimischung auf),
läßt sich problemlos fördern und dosieren (z. B. über
Zentralbeschichtungsanlagen bis zu einem Förderdruck von
300 bar), ist hinsichtlich der Toxizität unbedenklich,
zeigt eine Alterungsstabilität von bis zu 10 Jahren;
ist ausreichend haftfest und dauere plastisch und auf
Grund der pastosen Konsistenz statisch nicht fließend.
Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird somit ein
Gleitmittel bereitgestellt, das neben einer hervorragen
den Gleitmittelfunktion (Verringerung der Reibung zwi
schen Gummi und Metall, wie z. B. Stahl oder Aluminium)
auch die übrigen an ein derartiges Gleitmittel gestellten
Anforderungen gemäß der Aufgabenstellung der vorliegenden
Erfindung gleichzeitig und in zufriedenstellendem Maße
erfüllt.
Zur Verringerung einer Reibung zwischen der Gummiober
fläche und dem Metall wird die erfindungsgemäße Zusammen
setzung auf den beim Betrieb mit dem Metall in Berührung
kommenden Teil des Gummibauteils in einer ausreichenden
Menge in dünner Schicht aufgetragen; die Schichtdicke
beträgt dabei in der Regel
0,1 bis 0,8 mm. Beispielsweise wird die Zusammensetzung
in einer Menge von 50 bis 300 g zwischen einer Radfelge und einem
Reifen aufgetragen. Das Auftragen kann mit Hilfe von dafür geeigneten
üblichen Hilfsmitteln erfolgen, z. B. mittels Pinsel, Spachtel,
eines Sprühgeräts, und insbesondere mittels einer auto
matischen Beschichtungsanlage.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb auch ein Verfahren
zur Verringerung der Reibung zwischen Gummi und Metall,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erfindungsge
mäße Gleitmittelzusammensetzung zwischen die Gummi- und
die Metalloberfläche im Kontaktbereich in dünner Schicht
aufgebracht wird.
Geeignet ist dieses Verfahren z. B. zur Verringerung der
Reibung bei Transportbändern oder am Handlauf von Roll
treppen.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher
erläutern. Wenn nicht
anders angegeben, beziehen sich vorstehend und nachstehend
Prozentangaben auf Gewichtsprozent, und Temperaturangaben
auf die Celsius-Skala.
Zusammensetzung des Gleitmittels | |
Alkylphenylpolyglykolether mit 8 Mol Ethylenoxid | |
37,66 Gew.-% | |
Ethylenoxid-propylenoxid-monobutylether | 53,22 Gew.-% |
amorphes Siliciumdioxid | 7,47 Gew.-% |
Triethanolamin | 0,65 Gew.-% |
N,N′-Di-β-naphthyl-p-phenylendiamin | 1,00 Gew.-% |
Mit dieser Zusammensetzung wurden an einem Gummiprüf
körper die folgenden Tests durchgeführt:
- a) Einfluß der Quellung auf die Shore-Härte A: Nach einer Einwirkungszeit von 14 Tagen bei 80°C zeigte sich eine Abnahme von Shore A von 51 (Ausgangshärte) auf 50.
- b) Volumenquellung: (in %) Bei 80°C wurde nach 7 Tagen eine Volumenquellung von -1,5, und nach 14 Tagen von -1,4 gemessen.
- c) Gewichtsquellung: (in %) Bei 80°C wurde nach 7 Tagen eine Gewichtsquellung von -0,8, und nach 14 Tagen von -0,8 festgestellt.
Zum Vergleich wurde für eine Gleitmittelzusammensetzung
gemäß der DE-OS 36 18 998 der Einfluß der Quellung (gemäß
a)) untersucht. Dabei ergab sich nach 7 Tagen bei 80°C
eine Abnahme von Shore A auf unter 40.
Zusammensetzung des Gleitmittels | |
Alkylphenylpolyglykolether mit 8 Mol Ethylenoxid | |
30,7 Gew.-% | |
Ethylenoxid-propylenoxid-monobutylether | 43,3 Gew.-% |
Li-Seife (Li-12-Hydroxystearat) | 20 Gew.-% |
N,N′-Di-β-naphthyl-p-phenylendiamin | 1,0 Gew.-% |
Bis-stearoyl-palmitoyl-ethylendiamin | 5,0 Gew.-% |
Mit dieser Gleitmittelzusammensetzung wurde bei den Tests
a), b) und c) gemäß Beispiel 1 mit mit der Gleitmittel
zusammensetzung des Beispiels 1 vergleichbare gute Ergeb
nisse erhalten.
Claims (13)
1. Gleitmittel zur Verminderung der Reibung zwischen
Gummi und Metall, enthaltend Netzmittel, Polyglykol
und gegebenenfalls amorphes SiO2, dadurch
gekennzeichnet, daß es 30 bis
40 Gew.-% eines nichtionischen Netzmittels, 40 bis
55 Gew.-% eines flüssigen, wasserunlöslichen,
Ethylenoxideinheiten und Propylenoxideinheiten
enthaltenden Polyglykols,
5 bis 20 Gew.-% eines Verdickungsmittels und 0,2
bis 2 % eines organischen Amins enthält.
2. Gleitmittel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyglykol 25 bis 75 Mol-% Ethylenoxidein
heiten und 75 bis 25 Mol-% Propylenoxideinheiten
enthält.
3. Gleitmittel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das nichtionische Netzmittel ein Alkylarylpoly
glykoläther ist.
4. Gleitmittel nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß es als organisches Amin Triethanolamin oder/und
Di-β-Naphthylphenylendiamin enthält.
5. Gleitmittel nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Alkylarylpolyglykoläther ein Nonylphenyl
polyethylenglykol mit durchschnittlich 8 Ethylen
oxideinheiten im Molekül ist.
6. Gleitmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verdickungsmittel hochdisperses, amorphes
SiO2 oder/und eine Li-Seife ist.
7. Gleitmittel nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Li-Seife Li-12-Hydroxystearat ist.
8. Gleitmittel nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verdickungsmittel aus Li-Seife und 3 bis 4
Gew.-% amorphem SiO2 besteht.
9. Gleitmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß es 0,5 bis 5 Gew.-% eines Wachses enthält.
10. Gleitmittel nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß es ein Wachs mit einem Tropfpunkt von größer
100°C enthält.
11. Gleitmittel nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wachs ein Bis-C14-22-alkoyldiamid ist.
12. Gleitmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß es ein Antioxidan s enthält.
13. Verfahren zur Verringerung der Reibung zwischen Gummi
und Metall, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Gleitmittel
nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zwischen die Gummi-
und Metalloberfläche in deren Kontrastbereich in dünner
Schicht aufgebracht wird.
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