DE4028516A1 - Fluorierte schmierstoffe - Google Patents
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Description
Fluorierte Schmierstoffe wie die Perfluorpolyetheröle werden
zur Schmierung von Kunststoffteilen und Goldkontakten verwendet.
Bei Kunststoffen stellen sie das einzig bekannte Schmier
mittel dar, welches bei einmaliger Aufbringung eine dauerhafte
Schmierung gewährleistet. Beispielsweise bei Telefonapparaten
ist eine Schmierung der Wählscheibe erforderlich, um einen
reproduzierbaren Wählvorgang zu gewährleisten. Dieser ist von
der Rücklaufzeit der Wählscheibe abhängig, welche auch nach
20jähriger Benutzungsdauer des Telefonapparates konstant bleiben
muß. Auch Kunststofftastaturen sind einer hohen Reibung
ausgesetzt, die ohne Schmierung zu einem vorzeitigen Verschleiß
und damit zur Funktionsuntüchtigkeit der Tastatur führen kann.
Die Perfluorpolyetheröle sind gegenüber Kunststoffen chemisch
inert und kriechen nicht, da sie auf Kunststoffoberflächen
keinen durchgehenden Film ausbilden. Weitere Anwendung finden
fluorierte Schmierstoffe zur Schmierung von Goldkontakten in
den Steckerleisten elektronischer Geräte, wo sie einen vorzei
tigen Verschleiß bei bis zu 10 000 Steckungen verhindern.
Als Schmierstoff verwendete Perfluorpolyetheröle besitzen zum
Beispiel eine den allgemeinen Strukturformeln A bis E entsprechende
Struktur
wobei die Indizes n bzw. die Summe der Indizes (p+q+r+s)
je nach Anforderung an den Schmierstoff einen Wert von 8 bis
10 annehmen können. Beim Schmierstoff der Struktur E mit den
gemischten Struktureinheiten ist deren Reihenfolge im Gesamt
molekül rein zufällig, so daß einzelne Indizes (p, q, r oder
s) auch 0 sein können. Ein der Struktur A entsprechendes Öl
mit n=8 besitzt einen Siedepunkt von min. 300°C und eine
Viskosität von 40 bis 45 mm² s-1 bei Raumtemperatur. Aufgrund
der hohen Viskosität ist ein direktes Aufbringen des Schmier
stoffes, beispielsweise durch Tauchen oder anderweitiges Auf
tragen in gewünschter und konstanter Schichtdicke nicht möglich.
Auch durch Aufdampfen können die Schmierstoffe nicht
aufgebracht werden (Zersetzung oder thermischer Angriff von
wenig temperaturbeständigen Kunststoffen).
Ein bekanntes Verfahren zur Aufbringung fluorierter Schmier
stoffe A oder B verwendet daher 3 bis 10%ige Lösungen in zum
Beispiel R113 (Trifluortrichlorethan). Nach Eintauchen des zu
schmierenden Teils in die Lösung stellt sich eine der Viskosi
tät der Lösung entsprechende Schichtdicke auf dem Teil ein
(ca. 1 bis 2 µm). Das Lösungsmittel selbst kann aufgrund des
niedrigen Siedepunktes von 47°C leicht abdampfen. Dieser im
Prinzip erwünschte Effekt erfordert jedoch zur Zurückhaltung
des Lösungsmittels in der Apparatur eine intensive Kühlung der
Apparatur bzw. der Abluft. Ein vollständiges Zurückhalten des
Lösungsmittels, welches aufgrund seiner Klimawirksamkeit und
der schädigenden Auswirkung auf die Ozonschicht umweltschäd
lich ist, läßt sich nur mit großem apparativem Aufwand erreichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen fluo
rierten Schmierstoff anzugeben, der sich möglichst ohne
Abdampfverluste aufbringen läßt, kein ozonschädigendes Potential
besitzt, aber dennoch ein hohes Schmiervermögen aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen fluorierten
Schmierstoff mit den allgemeinen Formeln A, B, C, D oder E
entsprechenden Bestandteilen
welcher 2 bis 10 Gewichtsprozent längerkettige Oligomere A, B,
C, D oder E mit n größer gleich 8 bzw. (p+q+r+s) größer
gleich 8 und als restliche Bestandteile zumindest ein kürzerkettiges
Oligomer A, B, C, D oder E (n<8 bzw. (p+q+r+s)
<8) oder deren Monomere (n=0 bzw. p=q=r=s=0) enthält.
Eine weitere Möglichkeit, einen den gestellten Anforderungen
entsprechenden Schmierstoffe herzustellen, besteht darin,
Komponenten der oben angegebenen allgemeinen Formeln A, B, C, D
und/oder E oder Gemische dieser Komponenten in Anteilen von 2
Prozent bis 20 Prozent mit Verbindungen der allgemeinen Formel
F zu vermischen,
wobei x und y unabhängig voneinander 0, 1, 2 oder 3 bedeuten.
Desweiteren kann ein Schmierstoff, der den gestellten Anfor
derungen entspricht, hergestellt werden, indem man Komponenten
der allgemeinen Formel A, B, C, D und/oder E oder Gemische
dieser Komponenten in Anteilen von 2 Prozent bis 20 Prozent
mit Verbindungen der allgemeinen Formel G vermischt,
wobei x=0, 1, 2 bzw. 3 bedeutet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
Beim erfindungsgemäßen Schmierstoff dienen die kürzerkettigen
Oligomere und die Monomere, das heißt die Verbindungen mit der
kürzestmöglichen Kettenlänge, als Lösungsmittel für die länger
kettigen. So weist zum Beispiel das "Monomer" der Verbindung A
(n=0) einen Siedepunkt von ca. 45°C und die Verbindung A mit
n=1 einen Siedepunkt von ca. 95°C, jeweils bei einer Viskosität
von 5 bis 10 mm² s-1 auf.
Desweiteren besitzen die beiden kürzestkettigen Verbindungen
der Formel F mit x, y=0 bzw. x=1 und y=0 Siedepunkte von
130°C bzw. 175°C sowie die Verbindung G mit x=1 einen Siede
punkt von 72°C, jeweils bei Viskositäten zwischen 5 und
10 mm² s-1.
Das bedeutet gegenüber einer Verbindung A mit n=8 (40-45 mm
s-1) eine deutlich verringerte Viskosität und damit eine
einfachere und bessere Verarbeitbarkeit.
Der erfindungsgemäße Schmierstoff läßt sich also in gleicher
Weise wie die bisher bekannte Lösung in R113 verwenden und
aufbringen, weist jedoch gegenüber dieser bekannten Methode
den Vorteil auf, daß die flüchtigeren Bestandteile ungefähr um
den Faktor 3 langsamer abdampfen. Dies erleichtert das Verfahren
zur Aufbringung des Schmierstoffs und ermöglicht dessen
Durchführung in einer Durchlaufanlage. Die flüchtigeren
Bestandteile des Schmierstoffs können leicht vor einem Abdampfen
in die Atmosphäre zurückgehalten und im Verfahren wieder ein
gesetzt werden. Dabei entfalten sämtliche möglichen Verbindungen
der Strukturen A und B die gewünschte Schmierwirkung, so
daß ein anwendungsfähiger Schmierstoff nicht primär von der
Kettenlänge der enthaltenen Oligomere, sondern ausschließlich
von der Viskosität der Oligomeren-Mischung abhängig ist. Es
ist daher nicht erforderlich, ein raffiniertes Perfluorpoly
etheröl (PFPE-Öl) einzusetzen. Vielmehr ist es möglich, eine
bei der Herstellung der PFPE-Öle anfallende natürliche Oligo
meren-Mischung einzusetzen und somit weitere Kostenvorteile zu
erzielen. Die Aufbringung des Schmierstoffes auf ein zu schmie
rendes Teil erfolgt bevorzugt durch Tauchen des Teils in den
Schmierstoff.
Es ist aus Preisgründen sinnvoll, die zurückgewonnenen nieder
molekularen Bestandteile mit höherenmolekularen zurückzumischen,
was in jedem Fall billiger ist, als spezielle Raffinate zu
verwenden. Ein höherer Siedepunkt (zum Beispiel ca. 100°C und
mehr) der niedermolekularen Bestandteile erleichtert die
Zurückgewinnung.
Auch bei Anlagen, die in die Spritzgießfertigung von Kunststoffen
integriert sind und bei denen ein Teil des Mediums abdampft,
ergeben sich Vorteile. Bekannte Anlagen besitzen ein Volumen
von etwa 2 Liter und sind auf ca. 4°C gekühlt, so daß effektiv
nur der Schmiermittelanteil (inklusive abdampfbare Monomere)
übertragen wird. Die gesamten Monomerverluste erreichen so
ihr Minimum.
Werden Apparaturen zur Aufbringung des Schmierstoffes in Spritz
gießanlagen integriert, so kann es notwendig sein, die Monomer
anteile mit Siedepunkten von 130 bis 180°C mit einem Heißluft
gebläse zu entfernen und durch Kondensieren zurückzugewinnen.
Dies insbesondere bei Verwendung von Schmierstoffen, die aus
Gemischen bekannter PFPE-Öle und Verbindungen der allgemeinen
Formeln F und/oder G bestehen. Hierbei ist es ebenfalls nicht
erforderlich, ständig neudestillierte Flüssigkeiten der
Formeln F und/oder G zur Abmischung zu verwenden, vielmehr
erscheint es aus Preisgründen sinnvoll, die durch Kondensation
zurückgewonnenen niedermolekularen Bestandteile mit höhermole
kularen zurückzumischen. Mit entsprechend höherem Aufwand
lassen sich auch niedriger siedende Bestandteile zurückgewinnen
(zum Beispiel Siedepunkt 40 bis 100°C), sofern dies durch
Kostenvorteile flüchtigerer Schmierstoffe wirtschaftlich
erscheint.
Längerkettige Oligomere mit Siedepunkte über 150°C stellen
kein Gefährdungspotential für die Ozonschicht mehr dar. Nied
riger als 150°C siedende Bestandteile des Schmierstoffes können
bei den geringen Schichtdicken unter Nachhelfen durch Aufheizen
schnell abgedampft werden (wenige Minuten). Da diese
niedersiedenden Anteile ebenso vollständig zurückgewonnen und
wieder eingesetzt werden können, wird bei den relativ hohen
Schmierstoffkosten zusätzlich ein Kostenvorteil gegenüber
einem Verfahren erzielt, welches bisher mit einem hohen FCKW
(Fluorkohlenwasserstoff)-Verlust arbeitet.
Der erfindungsgemäße Schmierstoff enthält vorteilhafterweise
längerkettige Oligomere mit 8 bis 10 Zwischengliedern. Das
heißt, Verbindungen A, B, C, D oder E mit 8 kleiner gleich n,
m kleiner gleich 10 bzw. 8 kleiner gleich (p+q+r+s)
kleiner gleich 10.
Der Anteil dieser längerkettigen Oligomere am erfindungsgemäßen
Schmierstoff liegt dabei bevorzugt zwischen 3 und 5 Gewichts
prozent. In diesem Verhältnis wird eine für die Verarbeitung
bzw. die Aufbringung des Schmierstoffes auf zu schmierenden
Teilen günstige Viskosität erhalten.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Schmierstoff,
der nur das chemisch einheitliche PFPE-Öl A enthält.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von 10 Ausführungsbei
spielen näher erläutert.
Tabelle 1 gibt die Zusammensetzungen von 10 geeigneten Schmier
stoffgemischen an, deren Bestandteile mit den Handelsnamen der
Hoechst AG bezeichnet sind.
Die niedrigen Viskositäten der angegebenen Schmierstoffe erlauben
eine problemlose direkte Applikation auf zu schmierende
Kunststoffteile oder Goldkontakte, zum Beispiel durch Tauch
beschichtung.
Das Abdampfverhalten der Schmierstoffe bei 25°C ist ein Tabelle 2
dokumentiert. Die Meßwerte ergeben sich durch Wiegen
einer Probe (5 g Einwaage) nach unterschiedlichen Zeitabständen.
Die Meßwerte zeigen das breite Anwendungsfeld der erfindungsge
mäßen Schmierstoffe auf. Für jeden Anwendungszweck kann ein
geeignetes Schmiermittel gefunden werden, wobei die Auswahl über
die angegebenen Schmiermittelparameter erfolgen kann.
Claims (8)
1. Fluorierter Schmierstoff mit den allgemeinen Formeln A, B,
C, D und/oder E entsprechenden Bestandteilen
welcher 2 bis 10 Gewichtsprozent längerkettige Oligomere A, B,
C, D oder E mit n größer 8 bzw. (p+q+r+s) größer gleich
8 und als restliche Bestandteile kürzerkettige Oligomere A, B,
C, D oder E oder deren Monomere (n=0 bzw. p=q=r=s=0)
enthält.
2. Fluorierter Schmierstoff, bestehend aus
- I) 2 bis 20 Gewichtsteilen einer oder einer Mischung mehrerer Komponenten, welche den allgemeinen Strukturformeln A, B, C, D oder E gehorchen, wobei n bzw. die Summe (p+q+r+s) größer gleich 8 ist und
- II) Verbindungen der allgemeinen Struktur F und/oder G in einem zu insgesamt 100 Gewichtsteilen fehlenden Anteil wobei x, y=0, 1, 2 oder bedeutet.
3. Schmierstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß dessen niedrigst siedende
Bestandteile einen Siedebeginn bei 100°C aufweisen.
4. Schmierstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß dessen niedrigst siedende
Bestandteile einen Siedebeginn bei 150°C aufweisen.
5. Schmierstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß für die länger
kettigen Oligomere gilt: 8 kleiner gleich n kleiner gleich 10
bzw. 8 kleiner gleich (p+q+r+s) kleiner gleich 10.
6. Schmierstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß er 3 bis 5
Gewichtsprozent längerkettige Oligomere enthält.
7. Schmierstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammen
setzung des Schmierstoffs einem natürlichen Oligomeren-Gemisch
entspricht, welches bei der Herstellung der längerkettigen
Oligomeren erhalten wird.
8. Schmierstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß er nur
Monomere und Oligomere der Formel A enthält.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4028516A DE4028516A1 (de) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | Fluorierte schmierstoffe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4028516A1 true DE4028516A1 (de) | 1992-03-12 |
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ID=6413864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4028516A Withdrawn DE4028516A1 (de) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | Fluorierte schmierstoffe |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE4028516A1 (de) |
WO (1) | WO1992004427A1 (de) |
Family Cites Families (5)
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US3665041A (en) * | 1967-04-04 | 1972-05-23 | Montedison Spa | Perfluorinated polyethers and process for their preparation |
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US4523039A (en) * | 1980-04-11 | 1985-06-11 | The University Of Texas | Method for forming perfluorocarbon ethers |
IT1185508B (it) * | 1985-02-14 | 1987-11-12 | Monfefluos Spa | Composizioni lubrificanti aventi migliorate proprieta'di filmatura |
-
1990
- 1990-09-07 DE DE4028516A patent/DE4028516A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-08-28 WO PCT/DE1991/000679 patent/WO1992004427A1/de active Application Filing
Also Published As
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WO1992004427A1 (de) | 1992-03-19 |
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