DE19852203A1

DE19852203A1 - Schmiermittel mit Feststoffpartikeln einer Teilchengröße unter 500 nm

Info

Publication number: DE19852203A1
Application number: DE19852203A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kuepper; Hans-Oscar Stephan; Giorgio Cortellaro; Juergen Geke
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2000-05-18
Also published as: AU1378400A; WO2000029524A1

Abstract

Schmiermittel, die in einer organischen Matrix dispergierte Feststoffpartikel mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 500 nm enthält. Vorzugsweise enthält es, bezogen auf die Gesamtformulierung, 0,05 bis 30 Gew.-% Feststoffpartikel. Die organische Matrix ist vorzugsweise ausgewählt aus Ölen oder Fetten nativen oder mineralischen Ursprungs, Salzen von Carbonsäuren mit 12 bis 44 C-Atomen, Wachsen und organischen Polymeren. Die Feststoffpartikel sind vorzugsweise ausgewählt aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallnitriden, Metallcarbiden, Metallphosphiden, Metallboriden und Metallsulfiden und sind vorzugsweise mit einer hydrophoben Beschichtung überzogen. Sie können eingesetzt werden zum Schmieren von realtiv zueinander bewegten Teilen, als Umformhilfe, als Kühlschmierstoffe und als Walzölemulsion.

Description

Die Erfindung betrifft Schmiermittel, die nanoskalige Feststoffpartikel enthalten, die in einer organischen Matrix dispergiert sind. Die Erfindung umfaßt Schmiermittel zum Schmieren relativ gegeneinander bewegter Teile wie z. B. Lager und Gelenke, Schmiermittel für Umformprozesse wie beispielsweise Rohr- oder Drahtzug sowie für das Tiefziehen und Kaltfließpressen, Schmiermittel für das Walzen von Metallbändern sowie Kühlschmierstoffe für spanabhebende Metallbearbeitungsvorgänge. Durch die Anwesenheit der nanoskaligen Feststoffpartikel wird die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück zusätzlich verringert. Dabei werden unter "nanoskalig" Feststoffpartikel verstanden, deren Teilchengröße unterhalb von 500 und insbesondere unterhalb von 100 nm liegt.

Bewegen sich zwei Oberflächen und insbesondere zwei Metalloberflächen relativ zueinander, erhitzen sie sich durch Reibung, was zum Beschädigen der Oberflächen und zu Verschweißvorgängen führen kann. Zur Verminderung der Reibung ist es bekannt, Schmiermittel einzusetzen, die in der Regel eine schmierende organische Komponente enthalten. Beispiele sind Fettsäuresalze (Seifen), Öle und Fette nativen und mineralischen Ursprungs, Wachse sowie synthetische Polymere wie beispielsweise Polytetrafluoroethylen. Daneben sind sogenannte Trockenschmiermittel bekannt, die man als solche, bevorzugt jedoch zusammen mit den organischen Schmierstoffen einsetzt. Hierbei handelt es sich in der Regel um schichtförmig aufgebaute Festkörper wie beispielsweise Metallsulfide oder Graphit, die dadurch eine Schmierwirkung entfalten, daß Schichten der Feststoffpartikel relativ zueinander gleiten können. Ein systematischer Überblick über den Aufbau von Schmierstoffen für die Umformung ist beispielsweise enthalten in: Wilfried J. Bartz: "Tribologie und Schmierung in der Umformtechnik", expert verlag, 1987, Seiten 20 bis 59 a.

Schmiermittel sind für ihre jeweilige Verwendung optimiert. Dennoch besteht ein Bedarf, die Schmierwirkung weiter zu verbessern, beispielsweise um die Lebensdauer von Lagern und Gelenken zu erhöhen, höhere Bearbeitungs geschwindigkeiten zu erreichen und die Standzeiten der Werkzeuge (Walzen, Ziehsteine, Werkzeuge zum Schneiden, Bohren und Fräsen) zu verlängern.

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel, das in einer organischen Matrix dispergierte Feststoffpartikel mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 500 nm enthält. Vorzugsweise liegt die mittlere Teilchengröße unter 250 nm, insbesondere unter 100 nm und kann fallweise auch unter 50 nm liegen. Feststoffpartikel, die diesen Kriterien hinsichtlich Teilchengröße genügen, werden im folgenden als "nanoskalige Feststoffe" bezeichnet. Die Teilchengröße ist nach bekannten Methoden bestimmbar, beispielsweise mit Lichtstreumethoden. Die Feststoffpartikel sind vorzugsweise anorganischer Natur und können röntgenkristallin oder röntgenamorph sein.

Welche Mengenanteile nanoskaliger Feststoffpartikel das Schmiermittel enthält, hängt von dessen Aggregatzustand (flüssig, pastenförmig oder nahezu fest) sowie dem angestrebten Einsatzzweck ab. Im allgemeinen wird die Aufgabe der Verringerung der Reibung zufriedenstellend gelöst, wenn das Schmiermittel, bezogen auf die Gesamtformulierung, etwa 0,05 bis etwa 30 Gew.-% Feststoffpartikel mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 500 nm enthält.

Als organische Matrix kommen je nach Anwendungszweck unterschiedliche Substanzgruppen in Betracht. Beispielsweise kann die organische Matrix ausgewählt sein aus Ölen oder Fetten nativen oder mineralischen Ursprungs. Dabei werden unter Ölen oder Fetten nativen Ursprungs solche Öle oder Fette verstanden, die aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen gewonnen werden. Sie stellen in der Regel Glycerin-Fettsäureester dar und können nach ihrer Gewinnung synthetisch modifiziert sein. Öle und Fette mineralischen Ursprungs sind solche, die auf fossilien Rohstoffen wie beispielsweise Erdöl beruhen. Sie können als Hauptkomponenten aliphatische Kohlenwasserstoffe enthalten (z. B. Paraffinöle), sie können jedoch auch auf aromatischen Kohlenwasserstoffen aufgebaut sein wie beispielsweise die naphthenischen Mineralöle. Weiterhin kann die organische Matrix aus sogenannten Seifen bestehen, also aus Salzen von gesättigten oder ungesattigten, linearen oder verzweigten Carbonsäuren mit einer C-Kettenlänge im Bereich von 12 bis 44 C-Atomen, sowie aus den entsprechenden freien Carbonsäuren. Carbonsäuren im C-Kettenlängenbereich von etwa 12 bis etwa 22 werden üblicherweise als Fettsäuren bezeichnet und kommen als Komponente von tierischen oder pflanzlichen Ölen und Fetten vor. Durch Dimerisierung ungesattigter Fettsäuren aus diesem Kettenlängenbereich lassen sich die sogenannten Dimerfettsäuren erhalten, deren C-Kettenlängenbereich etwa von 22 bis 44 reicht. Durch Umsetzung von Fettsäuren oder von Dimerfettsäuren mit Metalloxiden oder Metallhydroxiden lassen sich die entsprechenden Seifen erhalten. Dabei kommen als Metallkomponente für die Seifenbildung insbesondere Oxide und Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen sowie von Zink und Aluminium in Betracht. Als organische Komponente in Schmiermitteln kommen weiterhin Wachse sowie organische (in der Regel synthetische) Polymere wie beispielsweise Polytetrafluoroethylen in Betracht.

Die nanoskaligen Feststoffpartikel in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln sind vorzugsweise ausgewählt aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallnitriden, Metallcarbiden, Metallphosphiden, Metallboriden und Metallsulfiden. Dabei wird im Sinne dieser Auswahl auch Silicium als Metall gezählt, so daß beispielsweise auch Siliciumdioxid, Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid eingesetzt werden können. Weitere Beispiele für geeignete Feststoffpartikel sind TiN, TiO₂, ZrO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄, ZnO, Al₂O₃, WC, Fe₂P, AlOOH, MoS₂, LaB₆, Hydrotalcit und weitere. Einiger dieser Feststoffe sind als Komponenten von Schmiermitteln bereits bekannt. Sie zeigen jedoch verbesserte Wirkung, wenn sie zumindest teilweise in Form von nanoskaligen Partikeln vorliegen. Dabei ist es denkbar, daß in Schichtstruktur vorliegende Feststoffe wie beispielsweise Hydrotalcit oder Molybdänsulfid dadurch schmieren, daß die Schichten innerhalb eines Feststoffpartikels aneinander vorbei gleiten. Bei geometrisch eher isotrop aufgebauten Feststoffpartikeln, die beispielsweise angenähert in Kugelform oder in Form von Polyedern wie Würfeln, Octaedern oder ähnlichen Formen vorliegen können, ist es jedoch auch vorstellbar, daß die verbesserte Schmierwirkung darauf beruht, daß diese Partikel zwischen den aneinander vorbei gleitenden Oberflächen von Werkzeug und Werkstück abrollen und hierdurch die Reibung verringern.

Vorzugsweise sind die Feststoffpartikel mit einer hydrophoben Beschichtung überzogen. Sie werden hierdurch besser in der organischen Matrix dispergierbar. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die organische Matrix flüssig ist, wie es beispielsweise bei Ölen oder den Öltröpfchen einer Öl-in-Wasser-Emulsion der Fall ist. In diesem Fall wird ein Sedimentieren der Feststoffpartikel in der hydrophoben Matrix durch die hydrophobe Beschichtung der Feststoffpartikel verhindert oder verlangsamt. Ist die organische Matrix dagegen pastenförmig oder angenähert fest, können die Feststoffpartikel nicht sedimentieren, so daß eine hydrophobe Beschichtung nicht unbedingt erforderlich ist. Daher können in einer solchen Matrix auch nanoskalige Feststoffpartikel eingesetzt werden, die nicht mit einer hydrophoben Beschichtung überzogen sind.

Unter "hydrophobe Beschichtung" wird eine Beschichtung verstanden, die die Feststoffpartikel wasserabweisend und ölbenetzbar macht. Allgemein kann eine derartige hydrophobe Beschichtung dadurch erzielt werden, daß man die Partikeloberfläche mit Substanzen belegt oder reagieren läßt, die hydrophobe Gruppen wie beispielsweise Alkyl- oder Alkylengruppen tragen. Eine derartige hydrophobe Beschichtung, auch von nanoskaligen Feststoffpartikeln, ist beispielsweise durch die EP-B-636 111 bekannt. Die dort beschriebenen Methoden können generell herangezogen werden, um die Feststoffpartikel für die Herstellung der erfindungsgemäßen Schmiermittel mit einer hydrophoben Beschichtung zu überziehen. Nach der Lehre der EP-B-636 111 kann man dabei allgemein so vorgehen, daß man das unmodifizierte Pulver in Anwesenheit mindestens einer organischen Verbindung mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als 500, die über mindestens eine funktionelle Gruppe verfügt, die mit an der Oberfläche der Pulverteilchen vorhandenen Gruppen reagieren und/oder wechselwirken kann, in Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel dispergiert und darauf hin das Dispergiermittel ggf. ganz oder teilweise entfernt. Dabei können die organischen Verbindungen ausgewählt sein aus aliphatischen, gesattigten oder ungesättigten C₁- bis C₁₂-Monocarbonsäuren, Aminen der Formel R_3-nNH_n, worin n = 0, 1 oder 2 und die Reste R unabhängig von einander Alkylgruppen mit 1 bis 12, insbesondere 1 bis 6, Kohlenstoffatomen darstellen, β-Dicarbonylverbindungen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, modifizierten Alkoholaten und Organoalkoxysilanen. Weiterhin kommen zur hydrophoben Beschichtung in Frage: nichtionische, kationische oder anionische Tenside, Polyether, Polyester, Polyamide und Polyimide, Alkohole, organische Sulfon- oder Phosphonsäuren, Aminosäuren oder Oxocarbonsäuren.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmieren von relativ zu einander bewegten Teilen, wobei man ein Schmiermittel wie vorstehend beschrieben einsetzt. Hiervon können sehr unterschiedliche Anwendungsgebiete betroffen sein. Ein Beispiel ist das Schmieren von relativ zu einander bewegten metallischen und/oder keramischen Oberflächen, wobei die aneinander gleitenden Teile nicht verändert werden sollen. Beispiele hierfür sind Lager oder Gelenke wie beispielsweise Kugellager oder sich ineinander drehende Teile wie beispielsweise Zahn- oder Kegelräder. In diesen Fällen kommt es darauf an, die Reibung zwischen den aneinander vorbeigleitenden Oberflächen zu verringern, so daß möglichst wenig Reibungswiderstand auftritt, möglichst wenig Reibungswärme entsteht und die Oberflächen möglichst wenig beschädigt werden, um die Lebensdauer der Bauteile zu verlängern. Hierzu werden üblicherweise Schmierfette oder Schmieröle eingesetzt, in denen auch Feststoffpartikel wie beispielsweise Grafit oder Molybdensulfid dispergiert sein können. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von nanoskaligen Feststoffpartikeln in diesen Schmierfetten oder Schmierölen wird die Reibung weiter herabgesetzt, so daß weniger Kraft zum Bewegen der Teile erforderlich ist (Energieeinsparung) und die Lebensdauer der Bauteile verlängert wird.

Weiterhin umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Umformen metallischer Teile unter Verwendung eines Umformmittels (Ziehmittels), wobei man als Umformmittel ein Schmiermittel wie oben beschrieben einsetzt. Hierbei geht es also um Prozesse, in denen die Form insbesondere eines metallischen Werkstücks dadurch verändert wird, daß man auf das Werkstück eine Kraft einwirken läßt. Betroffen ist beispielsweise das Kaltfließpressen und das Tiefziehen. Weiterhin wird von diesem Aspekt der Erfindung der Draht-, Stangen- oder Rohrzug umfaßt, bei denen der Querschnitt bzw. die Wandstärke des Werkstücks verringert und das Werkstück selbst verlängert wird. Hierfür werden häufig Schmiermittel eingesetzt, die Fettsäure oder Fettsäureseifen wie beispielsweise Stearinsäure und Stearate enthalten. Weiterhin ist als organische Basis Rindertalg geeignet. Im Stand der Technik ist es bereits bekannt, solchen Umformmitteln anorganische Komponenten wie beispielsweise Borsäure und Borate, Phosphate, Carbonate oder Silicate zuzusetzen. Erfindungsgemäß setzt man nanoskalige Feststoffpartikel ein, die das Umformverhalten deutlich verbessern. Hierdurch kann eine stärkere Verringerung des Querschnitts pro Ziehschritt, eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit und/oder eine Standzeitverlängerung der Ziehsteine erreicht werden. Entsprechendes gilt für Kaltfließpressen und Tiefziehen.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schmieren von relativ zu einander bewegten Teilen oder zum Umformen metallischer Teile unter Verwendung eines Umformmittels setzt man vorzugsweise ein Schmiermittel ein, das nicht weniger als 1, vorzugsweise nicht weniger als 2, jedoch vorzugsweise nicht mehr als etwa 25 und insbesondere nicht mehr als etwa 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Schmiermittels, an nanoskaligen Feststoffpartikeln enthält.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur spanabhebenden Metallbearbeitung unter Verwendung eines Kühlschmierstoffs, wobei man als Kühlschmierstoff ein Schmiermittel einsetzt, wie es vorstehend beschrieben wurde. Für diese Verwendung ist das Schmiermittel vorzugsweise flüssig. Derartige Schmiermittel, die bei spanabhebenden Metallbearbeitungsverfahren wie beispielsweise Schneiden, Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen, Hohnen oder Läppen eingesetzt werden, werden üblicherweise als "Kühlschmierstoffe" bezeichnet. Hierdurch wird ausgedrückt, daß diese Schmiermittel nicht nur zum Schmieren, sondern auch zum Kühlen, d. h. Abführen der bei der spanabhebenden Metallbearbeitung entstehenden Wärme dienen. Dabei kann der Kühlschmierstoff ausschließlich als Ölphase vorliegen. Hierfür ist auch die Bezeichnung "Schneidöl" bekannt. Derartige Schneidöle haben zwar eine besonders gute Schmierwirkung, können jedoch Wärme nicht so effizient abführen wie wasserbasierte Kühlschmierstoffe. Das Schneidöl kann ein paraffinisches oder naphthenisches Mineralöl darstellen. Es kann jedoch auch ein sogenanntes "synthetisches Öl" wie beispielsweise ein Polyolefin oder ein Ester oder Ether darstellen, dessen Moleküle mindestens 8 C-Atome aufweisen. Weiterhin kommen Polyalkylenglykole, Polyalkylenglykolether oder Esteröle natürlichen Ursprungs, die ggf. chemisch modifiziert sein können, in Betracht. Diese Öle können zusätzlich sogenannte EP-Additive ("Extrem-Pressure") wie beispielsweise phosphor- oder schwefelorganische Verbindungen oder halogenierte Kohlenwasserstoffe enthalten. Diese verbessern das Schmierverhalten. Durch das Eindispergieren nanoskaliger Feststoffpartikel, die für diesen Verwendungszweck vorzugsweise eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung tragen, wird die Schmierwirkung weiter verbessert. Hierdurch lassen sich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielen und die Standzeit der Werkzeuge wird verlängert. Für dieses Verfahren setzt man vorzugsweise ein Schneidöl ein, das etwa 0,5 bis etwa 20 und insbesondere etwa 1 bis etwa 10 Gew.- %, bezogen auf die Gesamtformulierung, nanoskalige Feststoffpartikel enthält.

Weiterhin kann der in dem Verfahren zur spanabhebenden Metallbearbeitung eingesetzte Kühlschmierstoff eine Öl-in-Wasser-Emulsion darstellen. Dabei kommen als Ölkomponente diejenigen Substanzen in Frage, die vorstehend als Basis der Schneidöle beschrieben wurden. Solche Öl-in-Wasser-Emulsionen, die auch als "wassergemischte Kühlschmierstoffe" bezeichnet werden, haben gegenüber den Schneidölen den Vorteil einer verbesserten Wärmeabfuhr. In anwendungsfertiger Form enthalten sie üblicherweise etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-% der Ölkomponente. Zusätzlich sind in der Regel Emulgatoren erforderlich, um die Emulsion zu stabilisieren. Um die Korrosionswirkung der Wasserphase zurückzudrängen, werden weiterhin in der Regel Korrosionsinhibitoren wie beispielsweise Ethanolamine oder Fettsäuren mit Kettenlängen von etwa C₆ bis etwa C₁₀ verwendet.

Üblicherweise kommen die wassergemischten Kühlschmierstoffe nicht als solche, sondern als wassermischbare Konzentrate in den Handel. Die Konzentrate enthalten in der Regel etwa 20 bis etwa 80 Gew.-% und insbesondere etwa 30 bis etwa 50 Gew.-% der Ölkomponente, wobei der Rest zu 100% im wesentlichen aus Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren und aus geringeren Mengen an Wasser besteht. Aus diesen Konzentraten wird durch Verdünnen mit Wasser die anwendungsfertige Öl-in-Wasser-Emulsion hergestellt. Dabei verwendet man hierzu in der Regel etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% Konzentrat und etwa 98 bis etwa 90 Gew.-% Wasser. Für die erfindungsgemäße Verwendung enthalten die Konzentrate der wassermischbaren Kühlschmierstoffe, bezogen auf die Gesamtmasse des Konzentrats, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% nanoskaliger Feststoffe, die vorzugsweise eine hydrophobe Oberflächenbelegung aufweisen. Die wasserverdünnte anwendungsfertige Öl-in-Wasser-Emulsion enthält dann, bezogen auf die Gesamtmasse der Emulsion, vorzugsweise etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% der nanoskaligen Feststoffe.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Walzen von Metallbändern, das sowohl die Eigenheiten eines Umformprozesses (Veränderung der Form) als auch einer spanabhebenden Metallbearbeitung (Oberflächenabrieb) aufweist. In dem Verfahren zum Walzen von Metallbändern verwendet man erfindungsgemäß ein Walzöl oder eine Walzölemulsion, wobei man als Walzöl oder als Walzölemulsion ein Schmiermittel einsetzt, wie es vorstehend beschrieben wurde. Dabei kann man ein im wesentlichen wasserfreies einphasiges Öl einsetzen, das vorzugsweise zusätzlich EP-Additive enthält. Walzöle sind üblicherweise auf einer entsprechenden Basis aufgebaut wie die vorstehend beschriebenen Schneidöle. Verwendet man ein einphasiges Walzöl, enthält dieses vorzugsweise nanoskalige Feststoffpartikel in einem Anteil, bezogen auf die Gesamtmasse der Gesamtformulierung, von etwa 0,5 bis etwa 20 und insbesondere von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%.

Außer einem einphasigen Walzöl kann zum Walzen von Metallbändern auch eine Walzölemulsion eingesetzt werden, die entweder eine Öl-in-Wasser-Emulsion oder eine Wasser-in-Öl-Emulsion darstellt. Ähnlich wie bei wassermischbaren Kühlschmierstoffen kommen diese Walzölemulsionen in der Regel als wasserfreies oder wasserarmes Konzentrat in den Handel, das die Ölkomponente, üblicherweise EP-Additive, Emulgatoren und erforderlichenfalls Korrosionsinhibitoren enthält. Hieraus wird durch Verdünnen mit Wasser die anwendungsfertige Emulsion erzeugt. Vorzugsweise enthält die anwendungsfertige Walzölemulsion, bezogen auf die Gesamtmasse der Emulsion, etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% nanoskaliger Feststoffpartikel, die vorzugsweise eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung tragen.

Ausführungsbeispiele

Nanoskalige Feststoffe sind im Handel erhältlich. Sie können beispielsweise hergestellt werden durch Umsetzung, beispielsweise Hydrolyse, Ammonolyse oder Pyrolyse in der Gasphase, durch Elektrolyse oder durch chemische Reaktion in einer Emulsion, wobei die Größe der Emulsionströpfchen die Größe der entstehenden Nanopartikel limitiert. Für den erfindungsgemäßen Zweck werden vorzugsweise nanoskalige Feststoffpartikel eingesetzt, die eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung aufweisen. Diese Beschichtung kann nach einem der Verfahren hergestellt werden, die in der EP-B-636 111 beschrieben sind. Weitere exemplarische Verfahren zum Herstellen der hydrophoben Oberflächenbeschichtung sind:

Beispiel 1 Oberflächenmodifizierung von nanoskaligem Titannitrid

Für die Umsetzung wurden 98 g TiN einer mittleren Teilchengröße von 15 nm (Lieferant: Firma H. C. Starck), 6 g 3-Aminopropyltriethoxisilan und ca. 400 ml n-Octan benötigt. Das Titannitrid wurde unter Luftausschluß in Ethanol eingetragen und gerührt. Das Ethanol wurde abgesaugt und das Pulver noch 2 mal mit 100 ml Ethanol nachgewaschen. Danach wurde es unter Überleitung von Stickstoff trocken gesaugt und für die eigentliche Reaktion eingesetzt. Hierzu wurde es in n-Octan aufgenommen, auf 80°C erwärmt und das noch am TiN anhaftende Ethanol abdestilliert. Zu der auf Raumtemperatur abgekühlten Mischung wurde unter Rühren das in n-Octan gelöste 3-Aminopropyltriethoxisilan zugegeben. Anschließend wurde 5 Stunden am Rückfluß gekocht (Temperatur ca. 115 bis 120°C), der Feststoff abgesaugt, 3 mal mit etwa 100 ml n-Octan gewaschen und über Nacht bei 80°C im Vakuumtrockenschrank getrocknet.

Beispiel 2 Hydrophobiertes Titandioxid

Eingesetzt wurden 11 g TiO₂ einer mittleren Teilchengröße von 30 nm (Lieferant: Fir ma Degussa), 4,3 g Palmitinsäure und 165 ml n-Octan. Die Palmitinsäure wurde in n-Octan unter leichtem Erwärmen (40°C) gelöst und das TiO₂ eingetragen. Danach wurde zum Rückfluß erhitzt (ca. 126°C) und das gebildete Wasser mit Hilfe eines Wasserabscheiders aus dem Reaktionsgemisch ausgetragen. Nach 1,5 Stunden wurde die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur abkühlen lassen, der Feststoff durch zentrifugieren isoliert, mit frischem n-Octan gewaschen, erneut zentrifugiert und bei 90°C im Vakuum getrocknet.

Beispiel 3 Schmiermittel zum Draht- oder Rohrzug

a) Eine Basisrezeptur besteht aus

78,8 Gew.-% Stearinsäure
10,3 Gew.-% NaOH
1,4 Gew.-% KOH
8,6 Gew.-% Natriumtetraborat-Pentahydrat
0,9 Gew.-% Natriumnitrit.

Die Mischung wird zusätzlich mit, bezogen auf die Masse des Endprodukts, 2 bis 10 Gew.-% nanoskaligem Titandioxid (vorzugsweise Anatas) versetzt.

b) Eine Basisrezeptur besteht aus

54,0 Gew.-% Calciumhydroxid
11,0 Gew.-% Calciumsulfat-Dihydrat
35,0 Gew.-% Rindertalg.

Das Gemisch wird zusätzlich mit, bezogen auf die Masse des Endprodukts, 2 bis 10 Gew.-% nanoskaligem Titandioxid (vorzugsweise Anatas) versetzt.

Beispiel 4 Konzentrat eines wassermischbaren Kühlschmierstoffs

Das Beispiel zeigt ein Konzentrat für einen wassermischbaren Kühlschmierstoff zum Einsatz für die spanabhebende Metallbearbeitung. Durch Vermischen von etwa 2 bis etwa 10 Gew.-Teilen Konzentrat mit etwa 98 bis etwa 90 Gew.-Teilen Wasser ist hieraus die anwendungsfertige Kühlschmierstoffemulsion in Form einer Öl-in- Wasser-Emulsion erhältlich.

Basisrezeptur in Gew.-%:

33,5 paraffinisches Mineralöl,
1,0 Oleyl/Cetylalkohol × 10 Mol Ethylenoxid,
4,0 p-Hydroxibenzoesäurepropylester,
2,0 3,5,5-Trimethylhexansäure,
12,0 Dimerfettsäure,
7,0 Fettsauremischung (Hauptkomponente: Ölsäure),
9,0 Kaliumhydroxid,
18,0 Oleyl/Cetylalkohol × 2 Mol Ethylenoxid,
1,0 Diethylenglykolmonobutylether,
2,2 2-Octyldodecylalkohol,
10,3 Ethylenglykolmonophenylether.

Die Basisrezeptur wird mit, bezogen auf die Masse des Endprodukts, 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% eines nanoskaligen Feststoffs vermischt. Vorzugsweise trägt der nanoskalige Feststoff eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung. Beispielsweise kommen die Produkte gemäß Beispielen 1 und 2 in Betracht.

Claims

1. Schmiermittel, das in einer organischen Matrix dispergierte Feststoffpartikel mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 500 nm enthält.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf die Gesamtformulierung, 0,05 bis 30 Gew.-% Feststoffpartikel mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 500 nm enthält.

3. Schmiermittel nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Matrix ausgewählt ist aus Ölen oder Fetten nativen oder mineralischen Ursprungs, Salzen von Carbonsäuren mit einer C-Kettenlänge im Bereich von 12 bis 44 C-Atomen, Wachsen und aus organischen Polymeren.

4. Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffpartikel ausgewählt sind aus Metalloxiden, Metallhydroxiden, Metallnitriden, Metallcarbiden, Metallphosphiden, Metallboriden und Metallsulfiden.

5. Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffpartikel mit einer hydrophoben Beschichtung überzogen sind.

6. Verfahren zum Schmieren von relativ zueinander bewegten Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 einsetzt.

7. Verfahren zum Umformen metallischer Teile unter Verwendung eines Umformmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man als Umformmittel ein Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 einsetzt.

8. Verfahren zur spanabhebenden Metallbearbeitung unter Verwendung eines Kühlschmierstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlschmierstoff ein Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 einsetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschmierstoff ein Schneidöl darstellt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschmierstoff eine Öl-in-Wasser-Emulsion darstellt.

11. Verfahren zum Walzen von Metallbändern unter Verwendung eines Walzöls oder einer Walzölemulsion, dadurch gekennzeichnet, daß man als Walzöl oder als Walzölemulsion ein Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 5 einsetzt.