SE444449B - Vattenhaltigt smorjmedel innehallande molybdendisulfid, grafit och ett bindemedel - Google Patents

Description

790-8922-3 _ het närvarande iden mängd av 0,6 - 12 % och viktförhållandet. kiseldioxid till natrium~ och/eller kaliumoxid är högre än ca _1,5 och lägre än ca 4. Halten hydroxietylcellulosa ligger i allmänhet mellan 0,2 och 3 %. Smörjmedelskompositionen kan förutom de angivna huvudingredienserna även innehålla små kvantiteter av en biocid och ett skumdämpande medel.

Ovannämnda vattenhaltiga smörjmedel qer_förvisso en nöjaktig smörjninq åt arbetsstycken men de uppvisar fördelen_ att liksom alla smörjmedel som innehåller silikat ej nöjaktigt häfta vid det stycke som de avser att smörja, varför den smörj- effekt som kan uppnås endast är av begränsad varaktighet. I Genom den tyska patentskriften 1 815 829 är kända sta- bila vattenhaltiga smörjmedel lämpade för_beredning av torra filmer och dessa smörjmedel består av en_vattenlösninq av ett alkalimetallsilikat och ett alkalimetallignosulfonat som dis- persionsmedium, ett finfördelat filmsmörjmedel_som dispers fas och eventuellt ett vätmedel. Filmsmörjmedlet är företrädesvis molyhdendisulfid och/eller grafit med en medelpartikelstorlek understigande ca 1 /um. Det vattenhaltiga dispersionsmediet in- nehåller i allmänhet ca 30 - 40 viktdelar vatten, ca 30 - 40 viktdelar alkalimetallsilikat, företrädesvis som natrium- eller kaliumsilikat, och 0,25 - 5 viktdelar alkalimetallignosulfonat, såsom kalium- eller natriumlignosulfonat, och i allmänhet är ca 25 - 35 viktdelar torrt, fast smörjmedel dispergerat i den- na fas. Eventuellt kan också vätmedel finnas närvarande. En föredragen komposition innehåller ca 35 viktdelar vatten, ca 35 viktdelar alkalimetallsilikat, ca 30 viktdelar filmsmörj- medel, ca 0,5 delar alkalimetallignosulfonat och ca 0,1 delar vätmedel. I ' I jämförelse med de förstnämnda, vattenhaltiga smörj- medlen har ovan beskrivna smörjmedelskomposition fördelen av god stabilitet men liksom alla smörjmedel som innehåller sili- kater finns en betydande nackdel nämligen att den erhållna smörjmedelsfilmen ej häftar vid på ett nöjaktigt sätt mot un- derlaget. Den smörjmedelseffekt som kan uppnås är därför av begränsadlvaraktighet.

Målet för uppfinningen var därför att försöka ta fram ett nytt vattenhaltigt smörjmedel, som uppvisar en smörjmedelse 7908922-3 effekt som är jämförbar eller bättre än hos kända vattenhaltida smörjmedel men som har en avsevärd längre varaktig smörjmedels- effekt, Ett sådant vattenhaltiqt smörjmedel skall även-vara~ A ,miljövänligt och ej uppvisa oangenäm lukt, dvs det får ej inne- hålla organiska lösningsmedel eller ämnen med oangenäm lukt, de bör vara lätta att anbringa på ett sätt lämpat för industri- ell massproduktion och de bör torka snabbt. V Detta uppnås med en vattenhaltig smörjmedelskomposi- tion enligt uppfinningen-om detta smörjmedel som bindemedel in- nehåller ett hårt akrylharts som torkar i luft.

Det vattenhâltiga smörjmedlet enligt uppfinningen består väsentligen av . . I . _ _ 0 a) 60 - 80 viktprocent, isynnerhet 65 - 75 viktprocent, vatten, I _ , V b) 15 - 30 viktprocent isynnerhet 18 -_25 viktprocent, av en kombination av molybdendisulfid med en medel- partikelstorlek av 1-5 /um och grafit med en medel- partikelstorlek under 5/um i ett viktförhållande mel- lan 1,5 : 1 och 2,5 : 1, c) 5 - 10 viktprocent, isynnerhet 6 - 8 viktprocent, av ett bindemedel som är en hård, lufttorkande polv- mer av en alkylester av metakrylsyra eller akrylsyra, där alkylgrunpen innehåller 1-4 kolatomer, allt räk- nat på den sammantagna vikten av (a), (b) och (c) d) 0,1 - 2 viktprocent, isynnerhet 0,4 - 0,8 viktpro- cent, av ett disperger och/eller vätmedel, räknat på vikten av komponenterna a), b) och c) och e) eventuellt 0,1 -01 viktprocent, isynnerhet 0,3 - I 0,7 viktprocent, av andra, konventionella tillsatser, I räknat på vikten av komponenterna a), b) och c).

Ett särskilt föredraget vattenhaltigt smörjmedel inne- håller molybdendisulfid och grafit i ett viktförhållande av ca 2 : 1.

Som ytterligare tillsatser e) som kan finnas närvarande i smörjmedlet enligt uppfinningen kan nämndas e 1) en konsistens- givare, e 2) en rostinhibitor, e 3) ett konserveringsmedel och/ eller e 4) en skumdämpande tillsats.

Kornstorleken på den i det vattenahaltiga smörjmedlet 79os922èz använda molybdendisulfiden har en viss betydelse. Det vatten- haltiga smörjmedlet bör företrädesvis uppvisa ett pH mellan- 9 och 10 och detta värde påverkas bl a av partikelstorleken hos den använda molybdendisulfiden. Sålunda ger t ex mikro- fin molybdendisulfid ett pH-värde som är alltför lågt och man* får härvid ett smörjmedel med alltför låg lagringsbeständiq- het och som samtidigt ger ökad korrosionsriskl Den molybdenf« disulfid, som ingår i smörjmedlet enligt uppfinningen, skall därför ha en medelpartikelstorlek (uppmätt medelst sedimen- tationsanalys enligt Andreasen) understigande 5/um och_isynner- het en medelpartikelstorlek mellan 1 och 4/um. Den moly dendi- sulfid, som försäljes under varubeteckningen “Molyform 40" ("fine“) och som beskrives i broschyrer från Hermann C.Starck, Berlin med kodnumren 671-26 och_671~211 har visat sig särskilt lämpliga. I _ I' Partikelstorleken på den i smörjmedlet ingående grae fiten har också visat sig ha en viss inverkan på smörjmedlets egenskaper. Den använda grafiten skall sålunda företrädesvis ha en partikelstorlek (uppmätt med Fisher Sub-Sieve Sizer) under- stigande 5/um och större delen grafit bör ha en.partikelstor- lek understigande 2/um. Den grafit som saluförs under varu-- nämnetKropfmühl Pudergraphit Ultrafeinmahlung 2 (UV 2 - 99¿5/ 99,9) av Graphitwerk Korpfmühl AG,München, har_visat sig särf skilt 'lämplig. Som akrylharts närvarande som bindemedel c) i det vattenhaltiga smörjmedlet enligt uppfinningen används ett rent akrylharts. Ett sådant akrylharts kan vara en polymer el- ler sampolymer av akrylsyra, metakrylsyra eller C1-CÄ-alkyl~ estrar av dessa. En polymer huvudsakligen uppbyggd av butyl- akrylatmonomer föredras speciellt som akrylharts.

De i det vattenhaltiga smörjmedlet enligt uppfinningen ingående akrylhartsen används optimalt i form av akrylharts- I dispersioner i vatten, eftersom dessa former möjliggöra en lik- formig och stabil fördelning av akrylhartset i ett sådant vat- tenhaltigt smörjmedel. Rena akrylhartsdispersioner marknads- förda av Röhm GmbH, Darmstadt under varubenämningen "Plextofšl har bl a visat sig lämpliga i samband med uppf nningen och ®D 540" visat sig särskilt lämplig. Denna produkt är en vattendispersion av bland dessa har produkten med namnet "Plextol -7908922-3 5 ett rent akrylharts på basis av en polymer av akrylsyrabutyl- estrar. Sådana produkter beskrivs exempelvis i de broschyrer, som sprids av företaget Röhm GmbH, Darmstadt med kodnumren 30/274/2947 och 40/176/3952.

Den.i akrylhartsdispersionen ingående mängden vatten måste självfallet tas i beaktande vid beredning av smörjmed- let enligt uppfinningen. Ovan angivna mängd vatten (med av- seende på den procentuella sammansättningen av de föredragna_ smörjmedlen enligt uppfinningen) inbegriper följaktligen det vatten som redan finns närvarande i motsvarande Vattenhaltiga Aakrylhartsdispersion. De i sådana vattenhaltiga akrylhartsdis- persioner ingående disperger och/eller vätmedlen kan helt eller delvis ersätta disperger och/eller vätmedel närvaran- de i de vattenhaltiga smörjmedlen som komponent d). Detta in- nebär att med användning av lämpliga akrylhartsdispersioner kan man i förekommande fall bortse från en tillsats av kompo- nenten d). ' Som komponent d) kan man i princip använda vilka som. helst konventionella disperger och/eller vätmedel, som på ett nöjaktigk sätt dispergerar och/eller väter de i komposi- tionen ingående komponenterna. Som disperger och/eller vät- medel d) har ett ammoniumsalt av en lågmolekylär polyakryl- syra visat sig särskilt lämpligt, såsom ett salt som försäl- jes av Hoechst AG, Frankfurt under varunamnet "Dispergier- mittel PA 30" och som finns beskrivet i företagets broschyr med koanumret G 1018 (1,75). “ I smörjmedlet enligt uppfinningen kan en konventionell konsistensgivare ingå. Föredragna konsistensgivare är sådana som uppvisar god stabilitet i vatten och som ej är pH-beroende och som medför en tidsförskjutning i förtjockningseffekten, så att denfullständiga förtjockningseffekten först uppnås ef- ter avslutad framställning av det vattenhaltiga smörjmedlet, t ex efter en omröringstid av ca 1 timma. En sådan konsistens- givare gör det möjligt att på ett enkelt sätt framställa smörj- medlet och kräver endast ringa energiâtgâng. Som konsistensgi- vare för ifrågavarande ändamål lämpar sig alla kända, vatten- lösliga organiska, naturliga eller syntetiska konsistensgivare och isynnerhet konsistensgivare på basis av polysackarider. En 7908922-se f' 6 sådan konsistensgivare saluförs av företaget G;M. D ger & Co; Ritterhude, Västtyskland under varunämnet "Kelzan " och be- skrivs i detalj i detta företags(ššoschyr I/550. Genom att an- vända ca 0,5 viktprooent "Kelzan viskositet av ca 220 cP och ett sådant smörjmedel kan utan__ problem lagras i mer än 12 månader.4“ ' Ü fås ett smörjmedel med en Smörjmedlet enligt uppfinningen kan som ytterligare tillsatskomponenter även innehålla en rostinhibitor och_därmed D i princip vilket som helst material som kan anses lämpat för detta ändamål. Lämpliga vattenlösliga komplexa föreningar med en övervägande andel organiskt nitrit ooh halvorganiska mine- ralsalter av olika aminföreningar har visat sig särskilt gynn- samma och ett sådant material kan exempelvis erhållas från G.H. Erbslöh Co., Düsseldorf under varubenämningen "Korrosion- inhibitor 562". Denna produkt fär helt löslig i vatten och ger i form av en 10-procentig vattenlösning ett pH-värde av ca M 8,5. Halten nitritjoner i produkten uppgår till ca 17 %-medan den totala halten aktiva substanser är ca 70 - 80 %. De pro-p dukten ingående aminföreningarna är huvudsakligen-långkedjiga aminer, som till övervägande del är närvarande i form av mine- ralsalter, A “ A Ett konventionellt konserveringsmedel kan också finnas närvarande i smörjmedlet enligt uppfinningen. För-detta ända- mål lämpar sig i princip alla konventionella konserveringsme- del. En produkt på basis av 1-(5-klorallyl)-5,5;?-triaza-1- -azonia-adamantanklorid har visat sig särskilt lämplig och den- na förening kan erhållas från Dow Chemical Europe SA, Horgen,A Schweiz under varunamnet "Dowícil<:)75" och beskrivs íššmpelvis i broschyrer från the Dow Company med namnet "Dowioil 75"..

Slutligen.kan smörjmedlet enligt uppfinningen även in- nehålla konventionella skumdämpningsmedel i syfte att undvika alltför kraftig utveckling av skum när smörjmedlet användes och härvid har ett triglyceridpolyoxietylenkondensat visat sig särskilt lämpligt. En sådan produkt marknadsföres exempelvis av G.N. Langer & Co., Ritterhudei Västtyskland under varu- namnet "Glocem D 20" och beskrivs närmare i företagets broschyr I/504. i A Smörjmedlet enligt uppfinningen kan föreligga i hög- 79¶08922~3 7. koncentrerad form, exempelvis- i form av ett kondensat med en I total vattenhalt av endast ca 55 - 45_viktprocent.-Detta le- der till underlättad lagring och vid transport av smörjmed- , let och koncentratet kan överföras i rätt koncentration på V platsen för användningen genom spädning med önskad mängd vat-A ten. " _ . A »A _ Det vattenhaltiga smörjmedlet enligt uppfinningen kan anbringas på konventionellt sätt genom sprutning,“doppning eller anbringande pà annat sätt på den metallyta, som skall förses med en smörjmedelsfilm och som dessförinnan lämpligen avfettats på lämpligt sätt. Efter kortvarig torkning i luft erhålles på kort tid en torr smörjmedelsfilm, sem är särskilt lämplig för smörjning av maskindelar, som kommer under höga' tryck, Smörjningsegenskaperna hos ddznya vattenhaltiga smörj- medlet kan emellertid förbättras genom konventionell ytförbe- _ handling av metallytan som skall smörjas, t ex genom fosfate- ring, sandblästring eller anodisering av metallytan. Å De utomordentligt gynnsamma egenskaperna hos det vat- tenhaltiga smörjmedlet enligt uppfinningen kan tillskrivas an- vändningen av ett lufttorkande (det innebär att hartset har en lägsta filmbildningstemperatur vid rumstemperatur, dvs ca 2100) hårt akrylharts och sålunda ett specifikt organiskt bindemedel, medan man enligt känd teknik använt oorganiska - bindemedel för detta ändamål, nämligen huvudsakligen vatten- lösliga metallsilikat, vilket exempelvis framgår av den ameri- kanska patentskriften 5 079 204; Ett smörjmedel framtaget på basis av innehållet i nämnda amedkanska patentskrift är t ex det som förekommer på marknaden under varnbenämningen "Molykote(É)X-15" och detta smörjmedel innehåller i likhet med smörjmedlet enligt föreliggande uppfinning en fast smörj- medelskombination av finfördelad molybdendisulfid och finför- delad grafit men här föreligger dessa två komponenter i ett viktförhållande till varandra av 10 : 4. Jämförelseförsök mel- lan ett vattenhal 'gt smörjmedel enligt uppfinningen och smörj- medlet "Nnlykote X-15" har visat att det förstnämnda är vida överlägset det senare i sina egenskaper som smörjmedel och i andra avseenden, som är väsentliga för ett smörjmedel.

Uppfinningen belyses närmare nedan i anslutning till 7908922~5 I” några utföringsexempel.

Exemgel 1 V _ För framställning av BOOO g av ett Smörjmedel enligt uppfinningen blandades i en porslinskvarn (kapacitet 5 kg) till hälften'fylld med porslinskulor av olika storlek 195 g (6,5 viktprooent) finfördelad grafit (UF 2-99,5/99,9), 59 (15,0 viktprocent) finfördelad molybdendisulfid ("Molyform 40" ("fine") ), 1800 g (60 viktprocent) destillerat vatten, 15 g~ (0,5 viktprocent)'dispersions~ och/eller vätmedel på basis av ett ammoniumsalt av en lågmolekylär @olyakrylsyrae("Disper- giermittei RA 50") och 9,9 g (0,5 viktpro ïšínt) konsistensgi- vare på basis av en polysackarid (VKelzan ¿).-Det hela blanda- des samman och maldes sedan under ca 20 timmar i porslinskvar- nen. Därefter överfördes innehållet från porslinskvarnen tilll en i förväg vägd plastbehållare rymmande 5“kg och här silades det material bort, som nötts av porslinskulorna. Därefter väga des behållaren tillsammans med sitt innehåll för bestämning av det totala utbytet av flytande smörjmedel. Eventuell materialf förlust (vattenförlust), som ägt rum under malningsprocessen; kompletterades genom tillsats av motsvarande kvantitet vatten tills vågen visade på 2,409 g.

Därefter omrördes 156 g (5,2 viktprocent) destillerat vatten med 15 g (0,5 viktprocent) av ett konserveringsmedel på basis av 1-(5-klorallyl)-5,5,7-1-azonia-adamantanklorid 1 ("Dowicil 75") tills konserveringsmedlet helt löste upp. Det sålunda erhållna koncentratet sattes under noggrann omröring A till den i porslinskvarnen erhållna produkten. Under ytterli-- gare omröring (över en sikt för bortfiltrering av eventuellt förekommande hårda gryn av bindemedlet) blandades det hela med- 405 g (15,5 viktprocent) av en vattendispersion innehållande 50 viktprocent akrylharts tjänstgörande som bindemedel, vilket utgjordes av en polymer av i huvudsak butylakrylat ("Plextol® D 540") och det hela omrördes därefter. Polybutylakrylatet upp~ visade följande filmegenskaper bestämda enligt DIN 55445: lägsta filmbiidningstemperatur ca 21°c; aragnàiifasthet (drag- hastighet 100 mm/min) 12, N/mm2, brottöjning (draghastighet floo mm/min.) 250 %, skjuvmoaui G aobc - soon/mmg.

Den sålunda erhållna kompositionen blandades efter nog- 7903922-3 9 i à grann sammanblandning och fortsatt omröring med 15 g (Q,5 vikt- procent) rostinhibitor på basis av en konventionell vattenlös~ ' lig komplex förening med en övervägande andel organiskt nitrit och halvorganiska mineralsalter av olika aminföreningar ' I ("Rostinhibitor 562") och med 1,0 viktprocent flytande tri- glyceridpolyoxietylenkondensat som skumdämpare ("Glocem D 20") och sålunda erhållet vattenhaltigt smörjmedel fick stå i ytter- ligare en dag. Det på detta sätt framtagna vattenhaltiga smörj- medlet innehöll totalt 71,95 viktprocent vatten och sålunda en torrsubstanshalt av 28,05 viktprocent. Den var klar för direkt användning i denna form._ ' Exempel 2 l För att jämföra smörjmedelsegenskaperna och andra fysi- kaliska egenskaper utfördes jämförande studier mellan dézvat- tenhaltiga smörjmedlet framäfšllt enligt exempel 1 och det väl~ kända smörjmedlet "Molykote X~15". De erhållna resultaten framgår av efterföljande tabell. _ '_ Av värdena i tabellen framgår att det vattenhaltiga smörjmedlet enligt uppfinningen är vida överlägset det kända smörjmedlet i många avseenden och härvid kan särskilt nämnas värdena uppmätta i LFW-4-maskinen, som låg sex gånger högre, och det faktum att brukstiden ökade med ca 1/5. 7908922-3 10 mv Ammømfimav:pwnwfløcmpmmnmwflflnwmfl w oà om ñnwpøqflav wqflq@nm>n« Hmw »MHN ..mv . om i¿^m@p§uHsv Uflp nsvmmwmëmpwadn nøvmnwmämßwamh ^oov_HswmHmmamw .. _. :_ uwflflnxnov mm mv Ånwpøqfiav Üflpmxøup omm w . omm N ^Na@\wMv wqfinßmmfimßamflnwpma. . , . upmfimmmmpwwp =Mmu mv ppflqwaonmw H ow 1 om ^aø\v Mmfinopwfimmflpnwm ooo Qom, , ooo om ^>H«>v flHMm«e1«|smH v fløflamxo _ pmflflnw fimflwannwam :mflum m WFOMLWHOMQ? H H w ß M H

Claims (4)

7903922-3 71 Eetentštaxj

1. Vattennaltigt smörjmedel avsett att efter torkning bilda en torr smörjmedelsfilm; k ä n n e t'e c k n a t av-att det väsentligen består av d (a) 60“- 80 viktprocent vatten , (b) 15 - 30 viktprocent av en kombination av molybdendisulfid med en medelpartikeletorlek av 1 -A5 /um och grafit med 'um, 1 ett vixuförnal- en medelpartikelstorlek under 5 I lande mellan 1.5:l och 2.5:1, A _ (c) 5 ~ 10 viktprocent av ett bindemedel. sem är en hård. ilufttorkande polymer av en alkylester av metakrylsyra eller akrylsyra. där alkylgruppen innehåller 1 - 4_kq1¿A atomer.a11t räknat på den sammantagna vikten av (a), (B) och (0). _ ' _>,n (d) 0.1 - 2 viktprocent av ett disperger- och/eller vätmede1§ räknat på vikten av (a). (b) och (C) samt ( (e) eventuellt 0.1~- 1 viktprocent av andra konventionella tillsatser. räknat på vinten av (a). (b) och (c). V

2. Smörjmedel enligt krav 1. k äun n e t e c k n att av att bindemedlet (c) är po1ybuty1akry1at.' _

3. Smörjmedel enligt krav 1 eller 2. k ä nun e t e c k n a t av att viktförhållande molybdensulfid till grafit i kompo~ nenten (b) är ca 2:1. _ ' '

4. Medel för användning vid tillverkning av smörjmedlet enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att det utgöres av ett smörjmedelskoncentrat av komponenterna (b) - (e), där vattnet föreligger i en mängd av 35 - 45 viktprocent. räknat på vikten av kompønenterna.(a) - (d). ..... .. _ _.. _ . ..........._,...-.w----.-