EP1425348A1 - Schmiermittelzusammensetzung - Google Patents

Schmiermittelzusammensetzung

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EP1425348A1
EP1425348A1 EP02754560A EP02754560A EP1425348A1 EP 1425348 A1 EP1425348 A1 EP 1425348A1 EP 02754560 A EP02754560 A EP 02754560A EP 02754560 A EP02754560 A EP 02754560A EP 1425348 A1 EP1425348 A1 EP 1425348A1
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EP
European Patent Office
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lubricant
lubricant composition
composition according
oil
molded part
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02754560A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Berthold
Dirk Loderer
Jochen MÜHLEMEIER
Dieter Sohn
Norbert Geheeb
Franz Willert
Johann Egbers
Harald Meisel
Klaus Baalmann
Peter Kenter
Jean-Georges Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Original Assignee
Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
INA Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG, INA Schaeffler KG filed Critical Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Publication of EP1425348A1 publication Critical patent/EP1425348A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C10N2040/06—Instruments or other precision apparatus, e.g. damping fluids
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    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/10—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated semi-solid; greasy

Definitions

  • the invention relates to a self-lubricating lubricant composition based on a polyurethane and a lubricant.
  • DE-OS 29 13 781 describes a lubricant which consists of a mixture of high molecular weight polyethylene and a grease.
  • DE-OS 28 30 136 describes a self-lubricating material which consists of polymethylpentene in a mixture with a lubricating oil.
  • WO-96/26978 describes a self-lubricating composition described, which consists of a predominant portion of certain thermoplastic polymers and a minor portion of a lubricant. Suitable thermoplastic polymers are polyamides, polyesters, polyphenylene sulfide, polyoxymethylene, polyolefins, styrofoam polymers and polycarbonates.
  • the object of the invention is to provide a self-lubricating plastic-based material which withstands the high temperatures prevailing in the operation of corresponding devices and can easily be brought to the lubrication point by casting processes.
  • polyurethanes can be mixed with various types of lubricants in a favorable manner and materials are formed which have particularly favorable self-lubricating properties.
  • the invention thus relates to a lubricant composition which contains a) a polyurethane and b) a lubricant.
  • the lubricant composition according to the invention can be a pore-free, compact or a foamed material.
  • the amount of lubricant contained in the lubricant composition according to the invention is, based on the finished material, about 1 to 70% by mass and in particular about 10-60% by mass.
  • lubricants 1. Mineral oils, synthetic hydrocarbon oils, ester oils, polyglycol oils, alkylphenyl ether oils, silicone oils, perfluorinated polyether oils or mixtures thereof.
  • Greases consisting of at least one of the oils listed under 1. and a consistency agent, eg. B. a metal soap, a metal complex soap, a urea thickener, a silicate thickener or a powder of polytetrafluoroethylene or other plastics.
  • a consistency agent eg. B. a metal soap, a metal complex soap, a urea thickener, a silicate thickener or a powder of polytetrafluoroethylene or other plastics.
  • a polyurethane is prepared in a conventional manner by reacting a polyol component (A component) with an isocyanate component (B component), this reaction taking place in the presence of a lubricant.
  • the lubricant can either be added to the A component or added as a third component during processing using a mixing and dosing system.
  • the A component of the polyurethane consists essentially of polyether diols or polyester diols, with customary additives for controlling the mechanical and chemical properties of the system being added;
  • the B component consists of an isocyanate or a so-called prepolymer, which has been obtained by reacting a diol with an isocyanate.
  • the usual ones are isocyanates aliphatic and aromatic isocyanates in question.
  • a component and the B component are mixed together in a certain mixing ratio, the mixing ratio depends on the existing in the A component the number of OH groups present in the B-group Number of NCO groups'.
  • the lubricant composition according to the invention is generally suitable for filling slide or roller bearings or lubricant deposits on linear guides or for similar applications.
  • the lubricant composition is particularly advantageous over conventional oils and greases because it prevents the ingress of contaminants and withstands high acceleration forces without loss of lubricant.
  • the lubricant composition is characterized by a particularly high temperature resistance and can be easily processed by casting.
  • the lubricant composition can thus be processed in two ways:
  • a particular advantage of the lubricant composition according to the invention and the molded parts produced therefrom is that it is "stick-slip-free" at low sliding speeds. Leakage of lubricants is also largely prevented, so that contamination of the environment can be prevented. This is particularly important for applications in the textile and food industry.
  • Another advantage of the lubricant composition is that it does not contain any mineral components, such as molybdenum sulfide, graphite or the like, which often tend to form residues and are difficult to remove.
  • Terathane 650 polyether glycol, MW about 650, OH number 175; Fa.
  • Terathane 650 (polyether glycol, MW about 650, OH number 175; Fa.
  • Fig. 2 is a roller guide with rollers and lubrication and wiping unit.
  • FIGS. 1a, 1b and 2 show in particular the case in which molded parts produced with the composition according to the invention are prefabricated and then brought to a lubrication point.
  • 1a and 1 each show in elevation a radial bearing 10 with an inner ring 11, an outer ring 12, bearing balls 13 and a two-part molded part 14a and 14b, with FIG. 1a showing the individual parts of the radial bearing 10 for a clearer representation, while FIG. 1b shows one assembled state of the radial bearing 10 shows.
  • the two parts 14a and 14b of the molded part are provided in such a way that they separate the bearing balls 13 from one another and are each produced from the composition according to the invention.
  • the lubrication and wiper unit 21 consists of a housing 21 a, in which a wiper 21 b is inserted.
  • the housing 21 a is preferably a plastic housing.
  • the wiper 21b inserted in the housing 21a is pressed against the track of the roller guide by a spring.
  • the scraper is, for example, a lubricating felt which is soaked with oil through a housing bore.
  • this scraper 21b can advantageously be produced from the composition according to the invention, whereby the advantages described above are achieved.

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Abstract

Es wird eine Schmiermittelzusammensetzung beschrieben, die ein Polyurethan und einen Schmierstoff enthält. Als Schmierstoffe kommen verschiedene Schmierfette und Schmieröle in Frage. Die Schmiermittellzusammensetzung kann leicht durch Vergiessen an die Schmierstelle gebracht oder zu Formteilen verarbeitet werden. Die Schmiermittelzusammensetzung zeichnet sich durch hervorragende dauerhafte Selbstschmiereigenschaften und eine hohe Temperaturbeständigkeit aus.

Description

Beschreibung
Schmiermittelzusammensetzung
Die Erfindung betrifft eine selbstschmierende Schmiermittelzusammensetzung auf der Basis eines Polyurethans und eines Schmierstoffes.
Im Maschinenbau besteht häufig ein Bedarf an Werkstoffen für Gleit- und Lagereinrichtungen mit selbstschmierenden Eigenschaften. Diese Werkstoffe sollen im Betrieb nach Möglichkeit für die gesamte vorgesehene Lebensdauer der Lager- oder Gleitelemente ein Schmiermittel möglichst gleichmäßig abgeben. Erstrebenswert ist, daß diese Werkstoffe eine ausreichende Festigkeit besitzen und auch den beim Betrieb der Vorrichtungen herrschenden hohen Temperaturen standhalten.
Es ist bekannt, für derartige Zwecke Werkstoffe auf der Basis von Polyolefi- nen bereitzustellen, wobei die Polyolefine mit einem Schmierfett oder einem Schmieröl vermischt sind. So beschreibt DE-OS 29 13 781 einen Schmierstoff, der aus einem Gemisch aus hochmolekularem Polyethylen und einem Schmierfett besteht. In DE-OS 28 30 136 ist ein selbstschmierender Werkstoff beschrieben, der aus Polymethylpenten im Gemisch mit einem Schmieröl besteht. In WO-96/26978 wird eine selbstschmierende Zusammensetzung beschrieben, die aus einem überwiegenden Anteil bestimmter thermoplastischer Polymere und einem untergeordneten Anteil eines Schmiermittels besteht. Als thermoplastische Polymere kommen Polyamide, Polyester, Polyphenylensulfid, Polyoxymethylen, Polyolefine, Styroipolymere und Polycarbonate in Frage.
Zu den Nachteilen dieser bekannten Werkstoffe gehören ihre teilweise unzureichende Temperaturbeständigkeit und die mangelnde Gießfähigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen selbstschmierenden Werkstoff auf Kunststoffbasis bereitzustellen, der den im Betrieb von entsprechenden Vorrichtungen herrschenden hohen Temperaturen standhält und leicht durch Gießverfahren an die Schmierstelle gebracht werden kann.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich Polyurethane in günstiger Weise mit verschiedenartigen Schmierstoffen vermischen lassen und dabei Werkstoffe entstehen, die besonders günstige selbstschmierende Eigenschaften besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Schmiermittelzusammensetzung, die a) ein Polyurethan und b) einen Schmierstoff enthält.
Bei der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung kann es sich um ein porenfreies, kompaktes oder um ein geschäumtes Material handeln.
Die in der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung enthaltende Schmierstoffmenge beträgt, bezogen auf das fertige Material etwa 1 bis 70 Massen-% und insbesondere etwa 10-60 Massen-%.
Als Schmierstoffe kommen folgende Produkte in Frage: 1. Mineralöle, synthetische Kohlenwasserstofföle, Esteröle, Polyglykolöle, Alkylphenyletheröle, Siliconöle, perfluorierte Polyetheröle oder Gemische davon.
2. Schmierfette, bestehend aus mindestens einem der unter 1. aufgeführten Öle und einem Konsistenzgeber, z. B. einer Metallseife, einer Metallkomplexseife, einem Harnstoffverdicker, einem Silicatverdicker oder einem Pulver aus Polytetrafluorethylen oder anderen Kunststoffen.
3. Schmierwachse auf der Basis von Kohlenwasserstoff-, Ester, Amid- oder Copolymerwachsen, native Wachse (z. B. Montan- oder Bienenwachs) oder Gemische davon.
4. Schmierstoffe gemäß den vorstehenden Abschnitten 1 bis 3 unter Zusatz eines festen Schmierstoffes und/oder öllöslicher Additive.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung wird in an sich üblicher Weise ein Polyurethan durch Umsetzung einer Polyolkom- ponente (A-Komponente) mit einer Isocyanatkomponente (B-Komponente) hergestellt, wobei diese- Umsetzung in Gegenwart eines Schmierstoffes erfolgt. Dabei kann der Schmierstoff entweder der A-Komponente zugegeben werden oder als dritte Komponente bei der Verarbeitung mittels einer Misch- und Dosieranlage zugeführt werden.
Die A-Komponente des Polyurethans besteht im wesentlichen aus Poly- etherdiolen oder Polyesterdiolen, wobei übliche Zusätze zur Steuerung der mechanischen und chemischen Eigenschaften des Systems zugegeben werden; Die B-Komponente besteht aus einem Isocyanat oder einem sogenannten Präpolymer, das durch Umsetzung eines Diols mit einem Isocyanat erhalten worden ist. Als Isocyanate kommen die üblichen aliphatischen und aromatischen Isocyanate in Frage. A-Komponente und die B-Komponente werden in einem bestimmten Mischungsverhältnis miteinander vermischt, wobei das Mischungsverhältnis von der in der A-Komponente vorhandenen Anzahl der OH-Gruppen und der in der B-Gruppe vorhandenen Anzahl der NCO-Gruppen'abhängt.
Die erfindungsgemäße Schmiermittelzusammensetzung eignet sich generell zur Befüllung von Gleit- oder Wälzlagern oder Schmierstoffdepots an Linearführungen oder für ähnliche Anwendungen. Die Schmiermittelzusammensetzung ist gegenüber herkömmlichen Ölen und Fetten insbesondere deswegen vorteilhaft, weil sie das Eindringen von Verunreinigungen verhindert und hohen Beschleunigungskräften ohne Schmierstoffverlust widersteht. Dabei zeichnet sich die Schmiermittelzusammensetzung durch eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit aus und kann problemlos durch Gießen verarbeitet werden.
Die Schmiermittelzusammensetzung kann somit auf zweierlei Arten verarbeitet werden:
1. Direktbefüllung von Lagern, Schmierstoffdepots oder dergl. mit einer Misch- und Dosieranlage und anschließendes Aushärten.
2. Herstellung von vorgefertigten Formteilen, die an die Schmierstelle verbracht werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung und der daraus hergestellten Formteile besteht in einer "stick-slip- freien" Führung bei niederen Gleitgeschwindigkeiten. Auch wird der Austritt von Schmiermittel weitgehend verhindert, so daß Verschmutzungen der Umgebung verhindert werden können. Dies ist insbesondere für Anwendungen in der der Textil- und Lebensmittelindustrie von Bedeutung. Ein weiterer Vorteil der Schmiermittelzusammensetzung besteht darin, daß sie keine mineralischen Bestandteile, wie Molybdänsulfid, Graphit oder dergl. enthält, die häufig zu Rückstandsbildungen neigen und nur unter Schwierigkeiten entfernbar sind.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Rezepturbeispielen erläutert.
Beispiel 1
Polyolkomponente (A-Komponente) für ein kompaktes Material
Bei Raumtemperatur werden die folgenden Bestandteile miteinander vermischt:
10 g SylosivA4 (Molekularsiebpulver; Fa. Grace),
80 g Terathane 650 (Polyetherglykol, MG etwa 650, OH-Zahl 175; Fa.
DuPont) und
10 g 1 ,4-Butandiol (OH-Zahl 1245).
10 g dieser Mischung werden mit 5 g eines mit Additiven versetzten synthetischen Kohlenwasserstofföls vermischt. Durch Zugabe von 9,5 g der B- Komponente (vergl. das nachstehende Beispiel 3) und anschließendes intensives Vermischen wird die Mischung ausgehärtet.
Beispiel 2
A-Komponente für ein geschäumtes Material
Bei Raumtemperatur werden die folgenden Bestandteile miteinander vermischt:
89,8 Terathane 650 (Polyetherglykol, MG etwa 650, OH-Zahl 175; Fa.
DuPont),
10,0 g 1,4-Butandiol (OH-Zahl 1245) und
0,2 g Wasser. 10 g dieser Mischung werden mit 10 g eines mit Additiven versehenen synthetischen Kohlenwasserstoff öls vermischt. Durch Zugabe von 10 g der in Beispiel 3 genannten B-Komponente und durch intensives Vermischen wird die Mischung ausgehärtet".
Beispiel 3
Isocyanatkomponente (B-Komponente)
69,99 g Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat werden bei 80°C geschmolzen. 0,01 g Benzoylchlorid wird eingerührt. Sodann werden 30 g Terathane 1000 (Polyetherglykol, MG etwa 1000, OH-Zahl 115; Fa. DuPont) zugegeben. Das Gemisch wird 2 Stunden bei 80°C gerührt und ist dann einsatzbereit. Bei dieser B-Komponente handelt es sich also um eine Polyurethanpräpolymer, welches durch Vermischen mit der A-Komponente aushärtet.
Nachstehend sind Anwendungen der Schmiermittelzusammensetzung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, die folgendes zeigen:
Fig. 1a und 1b ein Wälzlager; und
Fig. 2 eine Laufrollenführung mit Laufrollen und Schmier- und Abstreifeinheit.
Im folgenden werden beispielhafte Anwendungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1a, 1b und 2 dargestellten Beispiele aus der Wälzlagertechnik bzw. der Lineartechnik detaillerter erklärt. Die Figuren zeigen insbesondere den Fall, bei dem mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellte Formteile vorgefertigt und dann an eine Schmierstelle verbracht werden. Fig. 1a und 1 zeigen jeweils im Aufriß ein Radiallager 10 mit einem Innenring 11, einem Außenring 12, Lagerkugeln 13 und einem zweiteiligen Formteil 14a und 14b, wobei Fig. 1a zur deutlicheren Darstellung die Einzelteile des Radiallagers 10 zeigt, während Fig. 1b einen zusammengebauten Zustand des Radiallagers 10 zeigt. Die beiden Teile 14a und 14b des Formteils sind derart vorgesehen, daß sie die Lagerkugeln 13 voneinander trennen und sind jeweils aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt.
Fig. 2 zeigt als Beispiel aus der Lineartechnik eine Laufrollenführung 20, wobei eine Schmier- und Abstreifeinheit 21 an einer Umgebungskonstruiktion befestigt ist. Die Schmier- und Abstreifeinheit 21 besteht aus einem Gehäuse 21 a, in welchem ein Abstreifer 21 b steckt. Das Gehäuse 21 a ist vorzugsweise ein Kunststoffgehäuse. Der in dem Gehäuse 21a steckende Abstreifer 21b wird durch eine Feder an die Laufbahn der Laufrollenführung geddrückt. Herkömmlicherweise ist der Abstreifer beispielsweise ein Schmierfilz, der durch eine Gehäusebohrung mit Öl getränkt wird.. Dieser Abstreifer 21b kann jedoch vorteilhafterweise aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt werden, wodurch die oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.

Claims

SchmiermittelzusammensetzungPatentansprüche
1. Schmiermittelzusammensetzung, enthaltend a) ein Polyurethan und b) einen Schmierstoff.
2. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Schmierstoff um ein Mineralöl, ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, ein Esteröl, ein Polyglykolöl, ein Alkylphenyletheröl, ein Siliconöl, ein perfluoriertes Polyetheröl oder um Gemische davon handelt.
3. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Schmierstoff um ein Schmierfett handelt, das aus einem oder mehreren der Öle gemäß Anspruch 2 und einem Konsistenzgeber besteht.
4. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Konsistenzgeber um eine Metallseife, eine Metalikomplexseife, einen Harnstoffverdicker, einen Silicatverdicker oder ein Pulver aus Polytetrafluorethylen oder einem anderen Kunststoff handelt.
5. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Schmierstoff um ein Schmierwachs auf der Basis eines Kohlenwasserstoff-, Ester-, Amid- oder Copolymerwachses, eines nativen Wachses oder eines Gemisches davon handelt.
6. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Festschmierstoff und/oder öllösliche Additive enthalten sind.
7. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Direktbefüllung von Lagern, Schmierstoffdepots oder dergl.
8. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Formteilen zum Verbringen an eine Schmierstelle.
9. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Formteil ein Lagerkugeln trennendes Formteil (14a, 14b) eines Radiallagers (10) ist.
10. Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Formteil ein Abstreifer (21b) bei einer Laufrollenführung (20) ist.
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