DD266114A1

DD266114A1 - Verfahren zur herstellung von antispreadschichten auf lagerelementen

Info

Publication number: DD266114A1
Application number: DD30864285A
Authority: DD
Inventors: Armin Ferse; Klaus Lunkwitz; Dietmar Handte; Reimund Herrmann; Guenther Gruebel; Joachim Stauch
Original assignee: Ruhla Uhren Veb K
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1989-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Antispreadschichten auf Lagerelementen, insbesondere auf nichtmetallischen und metallischen Lagerelementen von Uhren und feinwerktechnischen Ausruestungen. Ziel ist es, Antispreadschichten herzustellen, die gegen die Loesungwirkung von Reinigungs- und Schmiermitteln bestaendig sind. Aufgabe ist es, ein Herstellungsverfahren fuer Antispreadschichten zu entwickeln, welches bei Lagerelementen metallischer oder nichtmetallischer Art anwendbar ist und das Kriechen und Spreiten von Schmiermitteln verhindert. Erfindungsgemaess wird ein hoehermolekulares Perfluoralkan mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette aufgedampft oder in Trifluortrichlorethan oder Trifluordibromethan mit einer Konzentration von 0,5 bis 10 g/l geloest und dieser Loesung ein Haftvermittler auf der Basis von Silanen zugesetzt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Antispreadschichten auf Lagerelementen, Insbesondere auf nichtmetallischen und metallischen Lagerelementen von Uhren und feinwerkUichnischen Ausrüstungen.

Charakteristik des bekannten Stande· der Technik

Die DE-PS 3106184 betrifft ein Verfahren zur Schmierung von Gleitstellen, Lagern, Hand- und Winkelstücken und Turbinenlagern mit hohen Drehzahlen. Verwendet werden zwei Schmiermitte', wovon das eine ein Polymer und das andere nin öl, eventuell in Verbindung mit Additiven, ist. Dabei wird auf die Schmierste'.e das Polymer, insbesondere ein Fluorpolymer, sus einer lösung mit 0,1 bis 10% des Polymers aufgebracht und anschließend mit einem polaren öl geschmiert.

Im einzelnen werden die entfetteten Lager und Getriebeteile der Antriebe usw. In eine Lösung eines Kunststoffes, z. B. einer Fluorpolymerlösung, mit einem Masseanteil von 0,1 bis 10% getaucht. Nach Abdunsten des loieht flüchtigen Lösungsmittels verbleibt auf den Flächen der Lager und Getriebe ein Kunststoffilm. Der Kunststoifilm hat die Eigenschaft, nachträglich eingebrachte Schmiermittel zu halten. Für die Herstellung des Kunststoffilme« können bekannte Epilamisierungsmittel verwendet werden. Das Gemisch aus gelöstem Kunststoff und Lösungsmitteln kann darüber hinaus durch Sprühen aufgebracht werden.

Das vorstehend genannte Fluorpolymer ist beispielsweise für die Uhrenindustrie nicht anwendbar, da z. B. Polymerfeinstpulver mit einer Korngröße unter 1 pm mit einem Ultratouraxrührer suspendiert werden kann, aber nach Verdunsten des Lösungsmittels ein flecklgor Überzug entsteht. Weiterhin wird bei den in der feinmechanischen Industria üblichen Reinigungsvorgängen das genannte Fluorpolymer sehr leicht von der Oberfläche abgewaschen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Antispreadschichten herzustellen, die gegen die Lösiingswirkung von Reinigungs- und Schmiermitteln bestlndig sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung von Antispreadschichten zu entwickeln, welches bei Lagerelementen metallischer oder nichtmetallischer Art anwendbar ist und das Kriechen oder Spreiten von Schmiermitteln

verhindert.

Erfindungsgomäß wird dies dadurch erreicht, daß ein höhermolekulares Perfluoralken mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette aufgedampft oder in einer Lösung von Trifluortrichlorethan oder Trifluordibromethan mit einem Haftvermittler auf

der Basis von Silanbn aufgebracht wird. In der Hauptkette der Perfluoralkane sind vorzugsweise zwischen 20 und

TS Kohlenstoffatome vorhanden. Vorteilhaft wird als Haftvermittler Aminopropyltriethoxysiian eingesetzt. Ferner ist es

vorteilhaft, die Perfluoralkane im Lösungsmittel in einer Konzentration von 0,5 bis 10g/l einzusetzen.

Au^fuhrungsbeisplel

Das erfindungsgemBße Verfahren zur Herstellung von Antispreadschichten soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielon näher erläutert werden.

Bisher war die Löslichkeit von Perfluoralkanen nur bis zu einer KettenIBnge von 10-C-Atomen bekannt. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Verfahren zur Herstellung von Antispreadschichten geschaffen, bei dem durch die Verwendung von Perfluoralkanen mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen In der Hauptkette ein für die Uhrenindustrie geeignete ^res Antispread erzeugt wird. Im einzelnen läuft das Verfahren in folgenden Schritten ab:

Als erstes erfolgt die Herstellung des Perfluoralkans nach bekannten Verfahren, z. B. aus dem Perfluoralkan/Perfluoralken-Gemisch des strahlenchemischen Abbaus von Polytetrafluorethylen. Die höhermolekularen Perfluoralkane mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette werden in Trifluortrichlorethan mit einer Konzentration von 0,5 bis 10g/l gelöst. Es können dabei chemisch einheit'iche Substanzen oder Gemische homologer Reihen eingesetzt werden. Dieser Lösung wird ein Haftvermittler auf der Basis von Silanen zugesetzt. Dabei kann es sich beispielsweise um Aminopropyltriethoxysilan handeln. In der Hauptkette der Perfluoralkane sind vorzugsweise zwischen 20 und 25 Kohlanstoffatome vorhanden. Anstelle von Trifluortrichloro'.han wird als weiteres Lösungsmittel Trifluordibromethan eingesetzt. In diese hergestellte Lösung werden im Anschluß die Teile, beispielsweise Lagerelemente von Uhren oder feinwerktechnischen Ausrüstungen getaucht. Ebenso können die Teile mit dieser Lösung besprüht werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Perfluoralkane auf die Teile aufzudampfen. Nach Verdampfen des Lösungsmittels bzw. nach Trocknen der Teile ergeben sich ausgezeichnete Effekte bei der Epilamisierung von Uhrenteilen. Beispielsweise haben die aus dieser Lösung abgeschiedenen Schichten eine Dicke, die irr. nm-Bereich liegt. Damit werden keine Toleranzen der feinwerktechnischen Bauteile gefährdet. Ein besonderes Verfahren zur Fixierung der Überzüge auf don verschiedenen Teilen von Uhron oder feinmechanischen Geräten ist nicht erforderlich. Die Überzüge aus Perfluoralkanen haften durch zusätzlichen Einsatz des Haftvermittlers überraschenderweise auch auf glatten Oberflächen dauerhaft und verleihen ihnen sehr gute oleophobe Eigenschaften. Bei Gleitelementen wird nach Aufbringen der Schicht eine merkliche Verringerung des Reibungswiderstandes erreicht. Ein weiterer überraschender Effekt ist die mögliche Anwendung sowohl bei nichtmetallischen als auch bei metallischen Teilen.

An verschiedenen Beispielen soll die Herstellung von Antispreadschichten nach dam erfindungsgemäßon Vorfahren im Einzelnen erläutert werden:

Beispiel 1

In eine 0,19%i^e Lösung von Perfluoralkanen des Siedebereiches 295⁰C bis 352°C (A C_M bis C₂₅) in Trifluortrichlorethan und einem Haftvermittler, z.B. Aminopropyltriethoxysilan, werden die zu beschichtenden Einzelteile getaucht. Nach Abtropfen und Verdunsten des Lösungsmittels ist die Oleophobschicht auf den glatten Metall-, Glas-, Kristall- oder Plastoberflächen fixiert. Die Oberflfichenspannung der so behandelton Teile liegt unter 1,8 · 10~⁶ N/cm. In Langzeitversuchen bis zu 2 Jahren wurde kein Trockenlaufen von Lagern festgestellt. Auch nach emaligem Waschen mit Trichlorethylen und Ultraschallbehandlung bleibt die Oleophobierungswirkung und bei Gleitelomenten eine Verringung des Reibungswiderstandes erhalten.

Beispiel 2

Eine 0,32%ige Lösung eines Gemisches von Perfluoralkanen des Siedebereiches 225°C bis 300⁰C (ßC,₆ bis C₂₀) in Trifluordibromethan unter Zusatz des Haftvermittlers wurde auf zu beschichtende Teile aus Metall, Glas, Kristall oder Plast gesprüht. Nach Verdunsten des Lösungsmittels beträgt die Oberflächenspannung der so behandelten Teile weniger als 1,85 10'⁽N/cm. In Langzeitversuchen ergaben sich die gleichen guten Ergebnisse wie in Beispiel 1.

Beispiel 3 Perfluoralkane im Siedebereich über 35O⁰C (U größer als Cm) werden auf die ru beschichtenden Einzelteile aufgedampft. Die Überzugsschicht haftet fest auf den Substraten. Die so beschichteten Einzelteile haben eine Oberflächenspannung von »eniger

als 1,8 10~⁶ N/cm. In Langzeitversuchen ergaben sich die gleichen guten Ergebnisse wie in Beispiel 1.

Durch die hergestellte Antispreadschicht wird erreicht, daß die Zur Schmierung aufgebrachten öle nicht völlig Abgestoßen

werden, sondern in den Lagern fixiert bleiben und dort ihre Schmierwirkung entfalten. Weiterhin sind die nach Verdunsten des

Lösungsmittels erzeugten Schichten der Perfluoralkane gegen die Lösungswirkung von Reinigungsmitteln, wie z. B. Trichlorethylen, auch unter Einwirkung von Ultraschall beständig und werden von den zur Schmierung eingesetzten ölen nicht

gelöst.

Aufeinander gleitenden Elementen verleihen die aufgebrachten Schichten sehr gute art:;ddhäsive und Gleiteigenschafton. Die Gleitelemente erhalten dadurch eine Gleitreibungszahl zwischen 0,01 und 0,2. Es besteht kein Unterschied zwischen dem

dynamischen und dem statischen Reibungskoeffizienten. Diese ausgezeichneten Effekte macht man sich z. B. bei der Anwendung in der Schaltmechanik bei der Datumsanzeige von Uhren zunutze. Durch die erzeugten mikroskopisch feinen Schichten erfolgt ohne Anwendung von Schmiermitteln eine hemmungsfreie Schaltung. Beispielsweise verringert sich bei der Datumsschaltung von Uhren die aufgewendete Kraft zur Weiterschaltung der Daiumsscheibe um 60%.

Zusammenfassend ist mit diesem Verfahren und den dadurch im Endeffekt erzougbaren Schichten bei metallischen und

nichtmetallischen Teilen einmal eine Fixierung von Schmiermitteln in Lagern möglich und zum anderen wird der

Reibungswiderstand von Elementen, die ohne Schmierung aufeinander gleiten, herabgesetzt. Die nach dem Verfahren

erzeugten Antispreaclschichten sind besonders in der Uhrenindustrie aber auch bei anderen feinwerktechnischen Ausrüstungen einsetzbar. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß beide vorstehend erläuterten Effekte gleichzeitig in einem Gerät an den entsprechenden Stellen erzielt werden. Die Erzeugung der Schichten kann somit für beide Effekte in einem technologischen

Schritt erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Antispreadschichten für Lagerelemente, insbesondere für nichtmetallische und metallische Lagerelemente von Uhren und feinwerktechnischen Ausrüstungen, gekennzeichnet dadurch, daß ein höhermolekulares Perfluoralkan mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette aufgedampft oder in einer Lösung von Trif luortrichlorethan oder Trifluordibromethan mit einem Ha (Vermittler auf der Basis von Silanen aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeir inet dadurch, daß in der Hauptkette der Perfluoralkane vorzugsweise zwischen 20 und 25 Kohlenstoffatome vorhanden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Haftvermittler Aminopropyltriethoxvsilan eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Konzentration der Perfluoralkane im Lösungsmittel von 0,5 bis 10g/l verwendet wird.