CH335790A - Härtbare Mischung zum Erzeugen von festen, trocken schmierenden Filmen auf Werkstoffoberflächen, die einer Reibung unterworfen sind - Google Patents

Description

  
 



  Härtbare Mischung zum Erzeugen von festen, trocken schmierenden Filmen auf Werkstoffoberflächen, die einer Reibung unterworfen sind
Die vorliegende Erfindung betrifft eine härtbare Mischung zum Erzeugen fester, trocken schmierender Filme auf Werkstoffoberflächen, speziell Metalloberflächen, die einer Reibung unterworfen sind.



  Diese Filme sollen als abriebfeste, trockeneDauerschmierung besonders für mechanische Teile dienen, die nicht zu einem geschlossenen Schmiersystem gehören, und gleichzeitig diese Teile vor Korrosion schützen.



   Bekanntlich stellt die Schmierung von Werk  stoffoberflächen,    zum Beispiel von Metallteilen, die einer Reibung unterworfen sind, ein heikles Problem dar, wenn dieselben nicht in einem geschlossenen Schmiersystem angeordnet werden können und gleichzeitig eine starke Verschmutzungsgefahr der Teile durch grössere Partikel, wie Erde, Sand, Späne und dergleichen, besteht. Da derartige Partikel auf einem üblichen   Schmierfilm    leicht kleben bleiben, so würde hierdurch infolge Verkratzung durch die haftenden Partikel eine raschere Abnützung der Gleitflächen als ohne Schmierung stattfinden, und man musste daher bisher in solchen Fällen auf eine Schmierung verzichten.



   Dieser Fall liegt beispielsweise bei gewissen Waffenteilen, wie Patronenhülsen, Patronengurten, speziell von Flabgeschützen, Geschützverschlüssen, gleitende Flächen aller Art an Geschützen usw. vor, wo die betreffenden Teile beim militärischen Gebrauch häufig mit sandigem oder erdigem Grund in Kontakt kommen. Trotzdem durch Schmierung bedeutend verbesserte Schusskadenzen möglich sind, musste hier aus den oben erwähnten Gründen bei der feldmässigen Benützung von der Verwendung üblicher Schmiermittel abgesehen werden.



   Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, diese Schwierigkeiten   zu- überwinden,    indem man auf die der Reibung unterworfene Werkstoffoberfläche die erfindungsgemässe Mischung auftragen und aushärten lässt. Diese Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein feinverteiltes Sulfid eines Metalles der Gruppe VI des periodischen Systems, welches Sulfid in Form von Schichtgitterkristallen vorliegt, welche zum Beispiel dem hexagonalen System angehören können, und in welchen die von Metallatomen besetzten Gitterebenen zwischen von Schwefelatomen besetzten Gitterebenen liegen, in einem flüssigen bis zähflüssigen organischen Medium suspendiert enthält, welches mindestens ein härtbares Kunstharz enthält.



   Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen härtbaren Mischung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein feinverteiltes Sulfid eines Metalles der Gruppe VI des periodischen Systems, welches Sulfid in Form von Schichtgitterkristallen vorliegt, welche zum Beispiel dem hexagonalen System angehören können, und in welchen die von Metallatomen besetzten Gitterebenen zwischen von Schwefelatomen besetzten Gitterebenen liegen, zusammen mit einem flüssigen bis zähflüssigen organischen Medium, das mindestens ein härtbares Kunstharz enthält, in einer Misch- und Mahlvorrichtung bis zur völligen Benetzung der Metallsulfidteilchen bearbeitet, so dass eine homogene Suspension entsteht.



   Das genannte Metallsulfid ist vorzugsweise Molybdändisulfid, wobei die Teilchengrösse zweckmässig 7   will    nicht übersteigt. Ferner kann man auch Wolframdisulfid verwenden. Das Sulfid ist in der Mischung zweckmässig in Mengen zwischen 0,1 und 300 Gewichtsprozent härtbaren Kunstharzes anwesend.  



   Als härtbare Kunstharze eignen sich die nach dem Aushärten fest auf der Unterlage haftende, zähe Filme ergebenden Vertreter dieser Gruppe. Besonders gut eignen sich Epoxydharze, insbesondere   Äthoxylinharze,    zum Beispiel ein Kondensationsprodukt von   2,2'-bis-(p-Hydroxy-phenyl-propan    und Epichlorhydrin oder härtbare Kondensate von Epichlorhydrin mit andern mehrwertigen Phenolen oder mehrwertigen Alkoholen, wie Glycerin oder Äthylenglykol. Indessen eignen sich auch die zur Lackherstellung geeigneten Typen der bekannten Formaldehydkondensationsharze, wie Phenol-,   Kresol-Harn    stoff- und Melaminharze, sowie ferner gewisse ungesättigte härtbare Polyester.



   In gewissen Fällen kann als organisches Medium zur Herstellung der Metallsulfidsuspension ein unverdünntes härtbares Harz von flüssiger bis zähflüssiger Konsistenz dienen. Dies ist z. B. bei einigen Typen von Epoxydharzen mit honigartiger Beschaffenheit der Fall sowie speziell bei den Gemischen von flüssigen ungesättigten Polyestern aus Maleinsäureglykolester, Allyldiglykoläther usw. mit monomerem Styrol, die kalt oder bei mässiger Temperatur (80 bis   100"C)    nach Zusatz organischer Peroxyde (zum Beispiel Benzoylperoxyd) aushärten und die im Handel unter Markennamen, wie  Atlac ,  La  minac >  > ,     Paraplex ,  Selectron  usw., erhältlich sind.



   Meistens ist es indessen erforderlich, das härtbare Kunstharz mit einem geeigneten polaren organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zu verdünnen, bevor man darin das Sulfid suspendiert.



  Solche Lösungsmittel sind zum Beispiel Alkohole, wie   Äthanol,    Isopropanol, n-Butanol, Diäthylenglykol, ferner   Äthylenglykolmonoäthyläther    (Cellosolve), Diäthylenglykolmonoäthyläther (Carbitol), Dioxan, Aceton, Methyläthylketon, Isophoron, Essigester,   Äthylendichlorid    und andere sowie Mischungen derselben. Man kann auch direkt die im Handel erhältlichen Kunstharzlacklösungen verwenden.



   Beispiele solcher Lacklösungen für die vorzugsweise verwendeten   Äthoxylinharze    sind im Handel unter den Markennamen   Aaraldit-Lack ,   Suparal  Lack ,     Cat-A-Lac ,  Epon ,  C-8 ,  Devran  usw. erhältlich. Diese Lacke können entweder durch Hitze oder durch Zusatz geeigneter Härter, insbesondere anorganische und organische Säuren und deren Anhydride kalt ausgehärtet werden. Die bekannte hohe Abriebfestigkeit, Zähigkeit, Biegefestigkeit, Haftfestigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit der mit diesen Produkten erzielbaren Oberflächenüberzüge bleiben auch bei den mit den beschriebenen neuen Mischungen erhältlichen, trocken schmierenden Filmen auf der Basis von   Sithoxylin-    harzen im vollen Umfang erhalten, so dass man Schmierfilme von hervorragender Dauerhaftigkeit, auch unter grösster Beanspruchung erhält.



   Beispiele von geeigneten Lacklösungen auf der Basis von härtbaren Phenoplasten sind Lösungen der sogenannten Resole in Alkoholen, Aceton oder Cellosolve, wie zum Beispiel  Bakelit  (eingetragene Marke), BV 1600 (Lösungsmittel   Äthanol)    oder   Bakelit  BV 17656 (Lösungsmittel Cellosolve), die bei 130 bis   1900 C    ausgehärtet werden können. Man kann ferner auch von Novalacklösungen ausgehen, die durch Zusatz von Hexamethylentetramin in den härtbaren Resolzustand übergeführt werden können.



   Als Lacklösungen auf der Basis von Aminoplasten kommen zum Beispiel alkoholmodifizierte   Harnstofformaldehyd- und    Melaminformaldehydvor kondensate, meist in n-Butanol gelöst, in Frage.



  Diese Typen härten bei 120 bis   160 C    aus; durch Zusatz saurer Härter kann die Härtungszeit und -temperatur herabgesetzt werden.



   Um die gleichmässige Verteilung des Metallsulfides, zum Beispiel des Molybdändisulfides, zu fördern und die erhaltene Suspension zu stabilisieren, setzt man dem organischen Medium, in dem man das Sulfid suspendiert, zweckmässig ein Dispergiermittel zu. Letzteres ist vorzugsweise ein Alkalisalz einer höheren Fettsäure, zum Beispiel ein Alkalistearat oder -oleat, zu. Dieser Zusatz verbessert ausserdem auch noch die Schmiereigenschaften des aus dem erfindungsgemässen Gemisch erzeugten, gehärteten Films.



   Beispiel 1
750 g  Araldit-Lack  ( Ciba ) (= Äthoxylin Klarlack), 235 g  Molykote Z Mikrofein    = Mo-    Molybdänsulfidpulver (blättchenförmige, hexagonale Schichtgitterkristalle mit einer grössten Dimension von unter 7 und 15 g Natriumstearat werden zu sammen vermischt und in einer Kugelmühle bis zur vollständigen Benetzung der   MoSO-Teilchen    zu einer völlig homogenen Suspension nassgemahlen.



   Die so erhaltene Suspension kann unbegrenzt lange gelagert werden. Falls man kleinere Teile nach einem Eintauchverfahren behandeln will, lässt sich die Suspension direkt anwenden. Zum Auftragen mit dem Pinsel oder der Spritzpistole muss man die Suspension indessen vorher mit einem geeigneten polaren organischen Lösungsmittel, zum Beispiel niedere Alkohole, Ketone oder Ester, oder einem Gemisch derselben bis zur richtigen, gut streich- oder spritzbaren Konsistenz, verdünnen. In jedem Fall wird der Film nach dem Verdunsten des Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemisches durch Erwärmen gehärtet.



   Beispiel 2
750 g  Cat-A-Lac  (Finch Paint and Chemical Company, Californien, USA) (=   Xithoxylin-Klar-    lack), 235 g  Molykote Z Mikrofein    =    Molybdänsulfidpulver (blättchenförmige, hexagonale Schichtgitterkristalle mit einer grössten Dimension von unter 7   u)    und 15 g Lithiumstearat werden zusammen vermengt und in einem Walzstuhl zu einer völlig homogenen Suspension verarbeitet.



   Die erhaltene Suspension kann analog wie im  Beispiel 1 verwendet werden, ausser dass vor dem Auftragen der Suspension zweckmässig ein saurer   Härter zugesetzt wird und der Film nach dem Verdunsten des Lösungsmittels in der Kälte aushärten gelassen wird.



   Die durch Auftragen und Aushärten der beschriebenen Mischung auf einer Reibung unterworfene Werkstoffoberflächen erzeugten trockenen Schmierfilme erlauben ein Trockenlaufen von mechanischen Teilen bei niedrigsten Reibungskoeffizienten, und zwar noch unter Flächendrucken, die dem Anwendungsgebiet der Hochdruckschmiermittel zuzurechnen sind. Die Nützlichkeit solcher Schmierfilme erhellt zum Beispiel daraus. dass ihre Anwendung bei Geschützen und Geschosshülsen eine Steigerung der Schusskadenzen um 25   o/o    gestattet.

   Die Filme, speziell diejenigen auf Athoxylinbasis, sind ferner hervorragend korrosionsbeständig gegen Lösungsmittel, Säuren und Basen, wie ausgedehnte Versuche bei Geschossen mit dem bekannten standardisierten Salzsprühversuch gezeigt haben. und können daher mit Vorteil die bisher für derartige Teile üblichen Korrosionsschutzmethoden, zum Beispiel Erzeugen galvanischer oder metalloxydischer Schutzschichten, ersetzen.



   Wie oben erwähnt, ist das Anwendungsgebiet solcher Mischungen nicht auf die Waffentechnik beschränkt, sondern ist überall dort von Vorteil, wo gleitende Flächen nicht zu einem geschlossenen Schmiersystem gehören, so gewisse Teile zur Drehmomentübertragung von Flugzeugmotoren, bewegte mechanische Teile aller Art, wie zum Beispiel von Textilmaschinen usw.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Härtbare Mischung zum Erzeugen von festen, trocken schmierenden Filmen auf Werkstoffoberflächen, speziell Metalloberflächen, die einer Reibung unterworfen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung ein feinverteiltes Sulfid eines Metalles der Gruppe VI des periodischen Systems, welches Sulfid in Form von Schichtgitterkristallen vorliegt, in welchen die von Metallatomen besetzten Gitterebenen zwischen von Schwefelatomen besetzten Gitterebenen liegen, in einem flüssigen bis zähflüssigen organischen Medium suspendiert enthält, welches mindestens ein härtbares Kunstharz enthält.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid Molybdändisulfid ist.

   2. Mischung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grösste Dimension der fein verteilten Molybdänsulfid-Blättchen höchstens 7 qc beträgt.

   3. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid in einer Menge zwischen 0,1 und 300 Gewichtsprozent des härtbaren Kunstharzes anwesend ist.

   4. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz ein Epoxydharz ist.

   5. Mischung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxydharz ein Athoxilinharz, zum Beispiel ein härtbares Kondensationsprodukt von 2,2-Bis-(hydroxyphenyl)-propan mit Epichlorhydrin, ist.

   6. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Medium als Verdünner ausserdem ein oder mehrere polare organische Lösungsmittel enthält.

   7. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Medium ausserdem ein Dispergiermittel gelöst enthält.

   8. Mischung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel ein Alkalisalz einer höheren Fettsäure ist.

   9. Mischung nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel ein Alkalistearat ist.

   10. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Medium ausserdem einen Härter enthält.

   11. Mischung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Härter eine Säure oder eine säureliefernde Verbindung ist.

   PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung einer Mischung gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein feinverteiltes Sulfid eines Metalles der Gruppe VI des periodischen Systems, welches Sulfid in Form von Schichtgitterkristallen vorliegt, in welchen die von Metallatomen besetzten Gitterebenen zwischen von Schwefelatomen besetzten Gitterebenen liegen, zusammen mit einem flüssigen bis zähflüssigen organischen Medium, das mindestens ein härtbares Kunstharz enthält, in einer Misch- und Mahlvorrichtung bis zur völligen Benetzung der Metallsulfidteilchen bearbeitet, so dass eine homogene Sus- pension entsteht.

   UNTERANSPRÜCHE 12. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Verdünnung ein polares organisches Lösungsmittel zusetzt.

   13. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Fördern der Homogenisierung ein Dispersionsmittel zusetzt.

   14. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und Mahlvorrichtung eine Kugelmühle ist.

   15. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und Mahlvorrichtung ein Walzstuhl ist.