DE3810626A1 - Maschinenelement - Google Patents
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Classifications
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- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Erfindung betrifft ein Maschinenelement zur thermischen Steuerung
der Reibungskraft enthaltend eine flüssigkristalline Phase, dadurch
gekennzeichnet, daß die flüssigkristalline Phase mindestens eine
Verbindung der Formel I enthält
R¹-A-(Z¹A¹) l -(Z²A²) m -(Z³A³) n -R² (I)
worin
R¹ und R²
jeweils eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe mit 1 bis
18 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen
durch -O-, -CO-, -CHOH-, -CHCN-, -OOC-, -COO-, -CH=CH- und oder -C≡C-
ersetzt sein können, eine Perfluoralkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen,
worin auch eine oder zwei CF₂-Gruppen durch -O-, -CHF-, -CH₂-
und/oder -CHOH- und/oder eine CF₃-Gruppe durch -CF₂H- oder -CH₂OH-
ersetzt sein können,
R² auch H, F, Cl, -CN oder -COOH,
A, A¹, A², A³ jeweils unsubstituiertes oder durch ein bis zwei CN-Gruppen, F- oder Cl-Atome substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N-Atome ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei CH₂-Gruppen durch O-Atome oder CHF- oder CF₂-Gruppen ersetzt sein können und 1,4-Bicyclo[2.2.2]octylen,
Z¹, Z², Z³ jeweils -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OOC-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -CH=CH-, -C≡C- oder die Einfachbindung und
l, m, n jeweils 0 oder 1
bedeuten, und Maschinenelemente, die Mischungen aus Verbindungen der Formel I enthalten, sowie Maschinenelemente, die als Mischungs komponenten eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthalten, und die Verwendung der Verbindung der Formel I als Komponenten flüssig kristalliner Phasen für thermisch steuerbare Maschinenelemente.
R² auch H, F, Cl, -CN oder -COOH,
A, A¹, A², A³ jeweils unsubstituiertes oder durch ein bis zwei CN-Gruppen, F- oder Cl-Atome substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N-Atome ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei CH₂-Gruppen durch O-Atome oder CHF- oder CF₂-Gruppen ersetzt sein können und 1,4-Bicyclo[2.2.2]octylen,
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l, m, n jeweils 0 oder 1
bedeuten, und Maschinenelemente, die Mischungen aus Verbindungen der Formel I enthalten, sowie Maschinenelemente, die als Mischungs komponenten eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthalten, und die Verwendung der Verbindung der Formel I als Komponenten flüssig kristalliner Phasen für thermisch steuerbare Maschinenelemente.
Die Bewegung fester Körper innerhalb von Maschinen sowie die Bewegung
einer Maschine gegenüber einer festen Unterlage werden mitbestimmt
durch die Reibung, die zwischen den beteiligten Körpern jeweils anzu
setzen ist. Dabei ist grundsätzlich zu unterscheiden, ob die Körper
aufeinander gleiten oder aufeinander abrollen. Die Größe der Gleit
reibung ist davon abhängig, ob die Körper direkt aufeinander gleiten
oder vollständig durch ein Schmiermittel voneinander getrennt sind. Im
ersten Fall spricht man von trockener, im zweiten von flüssiger Reibung.
Eine sog. halbflüssige Reibung tritt auf, wenn der Schmierfilm nicht
vollständig ausgebildet ist. Gleitreibung erfolgt grundsätzlich auch
in Wälzlagern zwischen den abrollenden Wälzkörpern und ihren Führungs
elementen. Es ist elementar, die Reibungsverluste in Lagern durch die
Wahl eines geeigneten Schmiermittels gering zu halten. Es sind heute
eine Vielzahl flüssiger Schmierstoffe - zumeist sind es organische
Verbindungen - in Gebrauch. Ebenso elementar ist es, durch Auswahl der
Werkstoffe für eine hohe Reibungskraft zu sorgen, wenn ein Kupplungs-
oder Bremsvorgang ermöglicht werden soll.
Seit etwa 40 Jahren gibt es Bemühungen, die Viskosität von Schichten
aus kolloidalen Lösungen zwischen festen Körpern durch ein angelegtes
elektrisches Feld zu verändern. So ist es beispielsweise möglich,
zwischen einer weitgehend reibungsverlustfreien Bewegung und einer
Brems- bzw. Kupplungswirkung zu entscheiden. Diese Arbeiten werden
unter dem Begriff Elektrorheologie zusammengefaßt (J. E. Stangroom,
Electrorheological Fluids, Phys. Technl. Bd. 14, S. 290-296 (1093)).
Manche organischen Verbindungen gehen beim Erwärmen nicht direkt von
der kristallinen in die isotrop-flüssige Phase über, sondern durch
laufen innerhalb eindeutig begrenzter Temperaturbereiche eine oder
mehrere zusätzliche Phasen. Diese Phasen haben anisotrope physikalische
Eigenschaften, wie es bei Kristallen beobachtet wird, lassen sich aber
zugleich wie gewöhnliche isotrope Flüssigkeiten bewegen. Die von
länglich geformten Molekülen gebildeten Phasen werden auch als rod
like ode calamitische Phasen bezeichnet. Anders als in der völlig
ungeordneten isotropen Phase herrscht hier eine Fernordnung der Orien
tierung. In den nematischen Phasen bisher bekannter niedermolekularer
Verbindungen können die Moleküle frei um ihre Längsachse rotieren.
Eng verwandt mit der nematischen ist die cholesterische Phase, die von
optisch aktiven langgestreckten Molekülen gebildet wird oder die durch
Zugabe von optisch aktiven Verbindungen zu nematischen Verbindungen
erhalten wird. Für die voliegende Erfindung sind cholesterische
Phasen im Begriff der nematischen Phase eingeschlossen. Durch inter
molekulare Wechselwirkungen können parallel ausgerichtete stäbchen
förmige Moleküle zu Schichten zusammengefügt und diese mit jeweils
gleichen Abständen im Raum angeordnet werden. Diese Schichtstruktur
ist typisch für die smektische Phasen. Es können verschiedene
smektische Phasen auftreten, die sich durch die Anordnung ihrer
Bausteine innerhalb der Schichten unterscheiden. Die Schwerpunkte der
Moleküle innerhalb einer Schicht können statistisch (z. B. bei der
smektischen A- und der smektischen C-Phase (abgekürzt SA- und SC-
Phase)) oder regelmäßig (z. B. bei der SB-Phase) angeordnet sein. Die
Bezeichnung der Phasen erfolgt etwa in der Reihenfolge ihrer Entdeckung.
Man kennt heute die smektischen Phasen SA bis SK. Die Merkmale solcher
calamitischer Phasen sind beschrieben (G. W. Gray, J. W. Goodby,
Smectic Liquid Crystals, Leonard Hill, Glasgow, 1984). Die Verwendung
von organischen Materialien mit thermotropen flüssigkristallinen
Phasen als Schmiermittel für Laufwerke von Uhren wurde bereits ver
sucht, allerdings wurden keine Phasenänderungen zur Steuerung von
Reibungskräften beschrieben (EP 00 92 682).
Herkömmliche Schmierstoffe sind zur Steuerung der Reibungskraft
zwischen zwei gegeneinander beweglichen festen Körpern wenig geeignet,
weil keine einfache Möglichkeit bekannt ist, durch Einwirkung eines
äußeren Einflusses ihre Viskosität schnell und reversibel zu verändern.
Auch die elektrorheologischen Flüssigkeiten sind bisher nicht einsetz
bar, weil sie zur Sedimentation neigen. Ferner unterliegen die beweg
ten Maschinenteile einem Abrieb. Allgemein ist die Realisierung hoher
elektrischer Feldstärken zwischen beweglichen, elektrisch leitenden
Maschinenteilen ohne Kurzschlüsse nicht einfach.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, in technisch einfacher
Weise die Änderung der zwischen zwei gegeneinander bewegten festen
Körpern innerhalb eines Maschinenelements wirksamen Reibungskraft zu
ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß zwischen die
gegeneinander beweglichen Körper eines Maschinenelements eine fluide
Schicht aus einer Verbindung der Formel I oder einer Mischung von
Verbindungen der Formel I oder einer Mischung, enthaltend mindestens 5
Gewichtsprozent an Verbindungen der Formel I, gebracht wird und durch
Erniedrigung der Temperatur der fluiden Schicht ein Übergang von einer
isotropen oder nematischen Phase in eine smektische Phase oder von
einer smektischen Phase in eine andere smektische Phase bzw. durch
Erhöhung der Temperatur ein Übergang von einer smektischen Phase in
eine nematische oder isotrope Phase (abgekürzt mit N und I) oder von
einer smektischen Phase in eine andere smektische Phase herbeigeführt
wird. Typische Phasenübergänge, die in solchen Maschinenelementen
herbeigeführt werden, sind: N-SA, N-SB, N-SC, I-SA, I-SB, I-SC, SA-SB,
SA-SC und SB-SE. Erschwert wird die Aufgabe dadurch, daß sich die
Reibungskräfte, die sich in kompliziert strömenden, anisotropen Medien
einstellen, nicht vorausberechnen lassen und nicht angebbar ist,
welche der zahlreichen Viskositätskoeffizienten ausschlaggebend sind.
Es wurde gefunden, daß sich erfindungsgemäße Maschinenelemente mit
Verbindungen der Formel I oder Mischungen von Verbindungen der Formel
I oder Mischungen, enthaltend mindestens 5 Gewichtsprozent an
Verbindungen der Formel I, herstellen lassen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Maschinenelement enthaltend
eine oder mehrere Verbindungen der Formel I zur thermischen Steuerung
der Reibungskraft. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwen
dung der Verbindungen der Formel I als Komponenten flüssigkristalliner
Phasen zur thermischen Steuerung der Reibungskraft in Maschinenele
menten.
Eingeschlossen in der vorliegenden Erfindung sind Maschinenelemente,
die sich mehrfach abgestufte Änderungen der Reibungskraft zunuzte
machen, wenn bei steigender oder fallender Temperatur in der fluiden
Schicht mehrere Phasenumwandlungen hintereinander durchlaufen werden.
Durch Auswahl der eingesetzten Verbindungen und die Wahl ihrer Anteile
in Mischungen können Phasenfolge und Temperaturintervalle der Phasen
in weiten Temperaturbereichen eingestellt werden. Typische Phasen
abfolgen sind N-SA-SB, I-SA-SB, I-SC-SB, I-SA-SC-SB, N-SA-SC-SB und
SA-SC-SG.
Ebenfalls eingeschlossen in der vorliegenden Erfindung sind Maschinen
elemente, deren fluide Schichten aus Verbindungen oder Mischungen aus
Verbindungen bestehen, die sog. Reentrant-Phasen bilden, also bei
Temperaturerhöhung z. B. die Phasenabfolge N-SA-N oder I-SA-N
durchlaufen, wobei der Existenzbereich z. B. der SA-Phase oberhalb des
Temperaturintervall einer nematischen Phase liegt. Die Existenz
solcher Flüssigkristalle ist beschrieben (L. Longa, W. H. de Jeu,
Phys. Rev. A26, 1632 (1982)).
Die Bedeutung der Abkürzungen R¹, R², A, A¹, A², A³, Z¹, Z², Z³, l, m
und n ist die oben aufgeführte und wird im gesamten Text beibehalten.
Die ringförmigen Strukturelemente der Formel I A, A¹, A² und A³
werden wie folgt vereinfacht: PE steht für eine 1,4-Phenylengruppe, CY
für eine 1,4-Cyclohexylengruppe und BO für eine
1,4-Bicyclo[2.2.2.]octylengruppe.
Die Verbindungen der Formel I umfassen also Verbindungen der Teil
formeln Ia, Ib, Ic, Id:
R¹-A-R² (Ia)
R¹-A-Z¹-A¹-R² (Ib)
R¹-A-Z¹-A¹-Z²-A²-R² (Ic)
R¹-A-Z¹-A¹-Z²-A²-Z³-A³-R² (Id)
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel Ib. In den Formeln
Ib, Ic und Id bedeuten die Gruppen Z¹, Z² und Z³ vorzugsweise Einfach
bindungen, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -COO- oder -OOC-.
Die Verbindungen der Formel Ia umfassen die der bevorzugten Teilfor
meln Iaα und Iaβ.
R¹-PE-R² (Iaα )
R¹-CY-R² (Iaβ )
Formel Ib umfassen die der bevorzugten Teilformeln Ibα bis Ibγ:
R¹-PE-Z¹-PE-R² (Ibα )
R¹-CY-Z¹-CY-R² (Ibβ )
R¹-BO-Z¹-BO-R² (Ibγ )
Darunter sind die Verbindungen der Teilformel Ibβ besonders bevorzugt.
Die Verbindungen der Formel 1c umfassen die der bevorzugten Teil
formel 1cα bis 1cε:
R¹-PE-Z¹-PE-Z²-PE-R² (1ca )
R¹-CY-Z¹-PE-Z²-PE-R² (1cβ )
R¹-CY-Z¹-CY-Z²-PE-R² (1cγ )
R¹-CY-Z¹-CY-Z²-CY-R² (1cδ )
R¹-PE-Z¹-CY-Z²-PE-R² (1cε )
Darunter sind die Verbindungen der Teilformel Icβ und 1cε besonders
bevorzugt.
Die Verbindungen der Formel 1d umfassen die bevorzugten Teilformeln
Idα bis Idδ:
R¹-PE-Z¹-PE-Z²-PE-Z³-PE-R² (1dα )
R¹-CY-Z¹-PE-Z²-PE-Z³-PE-R² (1dβ )
R¹-CY-Z¹-PE-Z²-PE-Z³-CY-R² (1dγ )
R¹-CY-Z¹-CY-Z²-CY-Z³-CY-R² (1dδ )
Darunter sind die Verbindungen der Teilformel Idβ besonders bevorzugt.
Die Reste R¹ und R² in den Teilformeln der Formel I sind vorzugsweise
Alkyl, Alkyloxy oder Perfluoralkyl, für R² sind außerdem die
Carbonitrilgruppe und ein Fluoratom bevorzugt.
A, A¹, A² und A³ sind vorzugsweise CY, PE oder BO. Die Alkylreste in
den Resten R¹ und R² können unverzweigt oder verzweigt sein.
Vorzugsweise sind sie unverzweigt und bedeuten Methyl, Ethyl, Propyl,
Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl,
Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl oder Octadecyl.
Die Perfluoralkylreste in den Resten R¹ und R² der Teilformeln der
Formel I können unverzweigt oder verzweigt sein. Vorzugsweise sind sie
unverzweigt und bedeuten Trifluormethyl, Pentafluorethyl,
Heptafluorpropyl, Nonafluorbutyl, Undecafluorpentyl, Tridecafluorhexyl,
Pentadecafluorheptyl, Heptadecafluoroctyl, Nonadecafluornonyl,
Heneicosafluordecyl, Tricosafluorundecyl oder Pentacosafluordodecyl.
Die Verbindungen der Formel I sind teilweise noch nicht beschrieben.
Sie werden nach allgemein bekannten Methoden hergestellt. Sie sind
beispielsweise der Reihe Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie,
Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, zu entnehmen.
Verbindungen der Formel I können eines oder mehrere asymmetrische C-
Atome enthalten. In diesem Fall werden von der Formel I neben optisch
aktiven Enantiomeren auch Enantiomerengemische und Racemate umfaßt.
Die ansich stabilen Verbindungen der Formel I können zur Verlangsamung
von Autoxidationsreaktionen, die bei Luftzutritt in bei hohen Tem
peraturen betriebenen Maschinenelementen stattfinden, bis zu 1 Ge
wichtsprozent eines Antioxidants, wie Hydrochinon oder 2,6-Di-tert.-
butyl-4-methylphenol enthalten.
Die erfindungsmäßigen Mischungen nach Anspruch 2 enthalten zwei bis
15, vorzugsweise 2 bis 5 Verbindungen der Formel I.
Die erfindungsmäßigen Mischungen nach Anspruch 3 enthalten 5 bis 99,9
Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 99 Gewichtsprozent einer oder
mehrerer Verbindungen der Formel I. Die zusätzlichen Komponenten
solcher Mischungen können cyclische und nichtcyclische
Kohlenwasserstoffe, die einen bis fünf gleiche oder verschiedene Reste
aus der Gruppe
-OH, -F, -Cl, -CN,
enthalten oder unsubstituiert sind, flüssigkristalline Haupt- oder
Seitenkettenpolymere (beschrieben von H. Finkelmann in Thermotropic
Liquid Crystals, John Wiley & Sons, New York 1987, S. 145-170) oder
die o. g. Antioxidantien sein.
Günstig für die Anwendung von Verbindungen der Formel I und ihren
Mischungen in dem erfindungsmäßigen Maschinenelement ist die Tat
sache, daß die Übergänge zwischen verschiedenen flüssigkristtallinen
Phasen sowie zwischen flüssigkristallinen Phasen und der isotropen
Phase mit nur geringen zeitlichen Verzögerungen erfolgen. Metastabile
Phasen durch Unterkühlung, wie sie beim Übergang von der flüssigen zur
kristallinen Phase nichtmesomorpher Verbindungen auftreten, können also
ausgeschlossen werden, wenn die Anordnung oberhalb der Kristalli
sationstemperatur betrieben wird. Diese Temperatur kann durch
Verwendung von eutektischen oder nichteutecktischen Mischungen von
Verbindungen mit flüssigkristallinen Phasen ausreichend tief eingestellt
werden. Ein weiterer günstiger Aspekt ist, daß bei den Phasenübergängen
isotrop - flüssigkristallin oder flüssigkristallin - flüssigkristallin
im Vergleich zu den Schmelzenthalpien nur geringe Übergangsenthalpien
anzusetzen sind.
Die Wahl der Wärmezu- bzw. Wärmeabfuhr hängt von der Funktion der
erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb einer Maschine ab. Die
Übertragung von Wärmeenergie von der Oberfläche der metallischen oder
nichtmetallischen gegeneinander beweglichen Körper auf die fluide
Schicht kann durch Konvektion mittels einer Flüssigkeit oder einem Gas
erfolgen. Möglich ist ferner die Wärmezufuhr durch elektrische
Widerstandsheizung, durch elektromagnetische Wellen, wenn mindestens
einer der gegeneinander beweglichen Körper transparent ist, oder durch
ein elektrisches Wechselfeld zwischen zwei elektrisch leitenden Körpern
erfolgen. Die Abführung von Wärmeenergie aus der fluiden Schicht kann
durch eine Kühlflüssigkeit oder ein Gas erfolgen. Auch die Abführung
durch Wärmestrahlung allein ist möglich. Darüberhinaus kann in
besonderen Fällen Wärmeenergie durch Peltier-Elemente abgeführt werden.
Wird in der unterhalb der jeweiligen Umwandlungstemperatur befind
lichen Schicht ausreichende Reibungswärme erzeugt und dabei für eine
schlechte Wärmeabführung gesorgt, so erfolgt die Phasenumwandlung ohne
Heizung.
Die in der flüssigkristallinen Masse eines erfindungsmäßigen Maschinen
elements auftretenden Reibungskräfte hängen von der Ausrichtung der
Moleküle gegenüber der Richtung der Bewegung der festen Körper des
Elementes ab. Diese Ausrichtung kann durch Vorbehandlung der Körper
oberflächen durch Reiben in einer Vorzugsrichtung oder durch
Aufbringen einer dünnen Schicht aus einem organischen oder anor
ganischen Material beeinflußt werden.
Das erfindungsmäßige Maschinenelement kann als Kupplung, Bremse,
mechanische Überlastungssicherung, hydraulisches Dämpfungselement oder
Element zur hydraulischen Kraftübertragung (die beiden letzteren
Maschinenelemente lassen sich unter dem Begriff hydraulische Vorrich
tung zusammenfassen) verwendet werden. Ebenso ist eine Verwendung als
Gleitlager mit einer für den vorgesehenen Anwendungszweck einstellbaren
Abhängigkeit der Verlustreibung von der Temperatur möglich. Dies ist
besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Einsparung von mechanischer
Energie, weil bei niederen Drehfrequenzen in einem Radial- oder
Axiallager eine hohe effektive Viskosität und somit eine niedrigere
Übergangsdrehfrequenz n ü von der halbflüssigen Reibung zur flüssigen
Reibung gewählt werden kann. Wird die Drehfrequenz erhöht, so kann
die Temperatur durch die Reibungswärme allein oder durch zusätzliche
Zuführung von Wärmeenergie soweit angehoben werden, daß ein Übergang
zu einer Phase mit einer niedrigeren effektiven Viskosität erfolgt.
Die Zusammenhänge zwischen Reibungsverlust, Viskosität und n ü sind
bekannt (R. Stribeck, VDI-Zeitschr. Bd. 46, S. 1341 (1902).
Die vorliegende Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise die
Herbeiführung einer Änderung der zwischen zwei gegeneinander bewegten
festen Körpern wirksamen Reibungskraft. Ein erfindungsmäßiges Ma
schinenelement zeichnet sich durch besonders einfachen und störungs
unanfälligen Aufbau aus und benötigt keine, den Verschleiß fördernde
kolloidalen Lösungen. Ferner läßt sich mit ihm eine beträchtliche
Energieeinsparung erzielen. Die Verbindung der Formel I und die mit
ihnen hergestellten Mischungen sind hierzu wegen ihrer Stabilität und
der Möglichkeit, mit ihnen innerhalb weiter Temperaturbereiche
geeignete Phasenübergänge einzustellen, hervorragend geeignet.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu
begrenzen. Das Reibungsmoment (Reibungskraft · Hebelarm) ist dasjenige
Drehmoment in N · m, das aufgewendet werden muß, um eine bestehende
Drebewegung aufrechzuerhalten. Seine Bestimmung erfolgt über die
Messung der Verlustleistung in der dem Fachmann bekannten Weise.
Ein Maschinenelement (Fig. 1), dessen Funktion wahlweise die eines
Gleitlagers oder die einer effektiven Bremse sein kann, besteht aus
einer ummantelten und temperierbaren Schliffhülse (1) aus Duranglas
und einer auf einer Länge von 70 mm geführten Welle (2) mit einem
Durchmesser von 10 mm, ebenfalls aus Duranglas (Hersteller Schott
Glaswerke, Mainz). Die Welle wird über ein Stück dickwandigen Gummi
schlauch mit einem Antriebsaggregat verbunden (in Fig. 1 nicht auf
geführt), das mit einer Meßvorrichtung ausgestattet ist, die die auf
das Maschinenelement entfallende Verlustleistung in Abhängigkeit von
der Drehfrequenz der Welle zu messen gestattet. (4) ist eine Haltevor
richtung. Vor Inbetriebnahme werden die getrennten Schliffelemente mit
heißer Luft erwärmt und mit einer ausreichenden Menge von
trans, trans-4-Ethoxy-4′-butyl-bicyclohexyl
(Übergang SB nach isotrop bei 51°C)
bestrichen, so daß sich beim Zusammenführen ein luftblasenfreier Film auf der gesamten Reibungsfläche bildet. Durch den Mantel wird Paraffinöl mit einer Temperatur von 56°C geleitet und die Welle mit 1 Hz gedreht. Das Reibungsmoment der Gleitvorrichtung ergibt sich zu 4 · 10-4 N · m. Nun wird Paraffinöl mit einer Temperatur von 44°C mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 ml · s-1 eingespeist. Nach 30 s wird ein Reibungsmoment von 2 · 10-1 N · m gemessen. Nach Anheben der Öltemperatur auf 56°C stellt sich der ursprüngliche Wert des Rei bungsmomentes wieder ein. Analog werden verwendet (Angabe der Temperaturen, die zur Änderung des Reibungsmomentes durchlaufen werden müssen in °C):
(Übergang SB nach isotrop bei 51°C)
bestrichen, so daß sich beim Zusammenführen ein luftblasenfreier Film auf der gesamten Reibungsfläche bildet. Durch den Mantel wird Paraffinöl mit einer Temperatur von 56°C geleitet und die Welle mit 1 Hz gedreht. Das Reibungsmoment der Gleitvorrichtung ergibt sich zu 4 · 10-4 N · m. Nun wird Paraffinöl mit einer Temperatur von 44°C mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 ml · s-1 eingespeist. Nach 30 s wird ein Reibungsmoment von 2 · 10-1 N · m gemessen. Nach Anheben der Öltemperatur auf 56°C stellt sich der ursprüngliche Wert des Rei bungsmomentes wieder ein. Analog werden verwendet (Angabe der Temperaturen, die zur Änderung des Reibungsmomentes durchlaufen werden müssen in °C):
| trans, trans-4-Methoxy-4′-pentyl-bicyclohexyl | |
| 29 | |
| trans, trans-4,4′-Dipentyl-bicyclohexyl | 110 |
| trans, trans-4-(2-Cyanoethyl)-4′-pentyl-bicyclohexyl | 30/109 |
| trans, trans-4-(2-Cyanobutyl)-4′-pentyl-bicyclohexyl | 80 |
| 4,4′-Dipentyl-bipenyl|52 | |
| 4-Heptyl-4′-propyl-biphenyl | 51 |
| 4-Hexyl-4′-hexyloxy-biphenyl | 68/84 |
| 4′-Octyloxy-biphenyl-4-carbonsäureethylester | 88/96/112 |
| 4-Pentyl-4′-(propinyl-1)-biphenyl | 83 |
| 4′-Decyl-biphenyl-4-carbonsäure | 247 |
| 1,2-Bis[trans-4-pentylcyclohexyl)ethan | |
| 109 | |
| 1,2-Bis[trans-4-ethylcyclohexyl]ethan | 29 |
| 4,4′-Diethyl-bicyclo[2.2.2]octan |
| 209 |
| 4-trans-(4-Pentylcyclohexyl)-2-hydroxyethyl-benzol|59/73 |
| 4-Hexylphenyl-4-trifluormethoxybenzoat | |
| 110 | |
| 4-Heptadecafluoroctylphenyl-4-cyanophenylbenzoat | 145 |
| 1,2-Bis[4-butylphenyl]cyclohexan | |
| 107 | |
| 1,2-Bis[4-dodecylphenyl]cyclohexan | 109 |
trans-1,4-Bis[4-pentylphenoxymethyl]cyclohexan
| 4,4′-Bis[trans-4-pentylcyclohexyl]biphenyl|247/275 |
Ein Gemisch aus 64,5 Gewichtprozent 4,4′-Dipentyl-bicyclo[2.2.2]octan
und 35,5 Gewichtsprozent 1,2-Bis[trans-4-pentylcyclohexyl]ethan hat
eine Übergangstemperatur von 168°C zwischen einer SB- und einer I-
Phase und kann in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise zur thermi
schen Änderung des Reibungsmomentes herangezogen werden.
Ein Gemisch aus 42,2 Gewichtsprozent 4′-Hexyloxy-biphenyl-4-carbonitril
und 57,8 Gewichtsprozent 4-(trans-4-Oxtylcyclohexyl)-1-(2-cyano=
ethenyl)benzol durchläuft beim Abkühlen die Phasenfolge N-SA-N.
In einem Maschinenelement nach Beispiel 1 wird unterhalb von 19°C
ein kleineres Reibungsmoment gemessen als oberhalb dieser Temperatur.
Claims (4)
1. Maschinenelement zur thermischen Steuerung der Reibungskraft ent
haltend eine flüssigkristalline Phase, dadurch gekennzeichnet, daß die
flüssigkristalline Phase mindestens eine Verbindung der Formel I
enthält
R₁-A-(Z¹A¹) l -(Z²A²) m -(Z³A³) n -R² (I)worin
R¹ und R² jeweils eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -CO-, -CHOH-, -CHCN-, -OOC-, -COO-, -CH=CH- und oder -C≡C- ersetzt sein können, eine Perfluoralkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, worin auch eine oder zwei CF₂-Gruppen durch -O-, -CHF-, -CH₂- und/oder -CHOH- und/oder eine CF₃-Gruppe durch -CF₂H- oder -CH₂OH- ersetzt sein können,
R² auch H, F, Cl, -CN oder -COOH,
A, A¹, A², A³ jeweils unsubstituiertes oder durch ein bis zwei CN-Gruppen, F- oder Cl-Atome substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N-Atome ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei CH₂-Gruppen durch O-Atome oder CHF- oder CF₂-Gruppen ersetzt sein können und 1,4-Bicyclo[2.2.2]octylen,
Z¹, Z², Z³ jeweils -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OOC-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -CH=CH-, -C≡C- oder die Einfachbindung und
l, m, n jeweils 0 oder 1
bedeuten.
R¹ und R² jeweils eine unsubstituierte oder substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -CO-, -CHOH-, -CHCN-, -OOC-, -COO-, -CH=CH- und oder -C≡C- ersetzt sein können, eine Perfluoralkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, worin auch eine oder zwei CF₂-Gruppen durch -O-, -CHF-, -CH₂- und/oder -CHOH- und/oder eine CF₃-Gruppe durch -CF₂H- oder -CH₂OH- ersetzt sein können,
R² auch H, F, Cl, -CN oder -COOH,
A, A¹, A², A³ jeweils unsubstituiertes oder durch ein bis zwei CN-Gruppen, F- oder Cl-Atome substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N-Atome ersetzt sein können, 1,4-Cyclohexylen, worin auch eine oder zwei CH₂-Gruppen durch O-Atome oder CHF- oder CF₂-Gruppen ersetzt sein können und 1,4-Bicyclo[2.2.2]octylen,
Z¹, Z², Z³ jeweils -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OOC-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -CH=CH-, -C≡C- oder die Einfachbindung und
l, m, n jeweils 0 oder 1
bedeuten.
2. Maschinenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich bei der flüssigkristallinen Phase um ein Gemisch mehrerer Ver
bindungen der Formel I handelt.
3. Maschinenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
flüssigkristalline Phase aus einem Gemisch besteht, dessen Gesamt
anteil an Verbindungen der Formel I mindestens 5 Gewichtsprozent
beträgt.
4. Verwendung der Verbindungen der Formel I nach Anspruch 1 als
Komponenten flüssigkristalliner Phasen thermisch steuerbarer
Maschinenelemente.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007055554A1 (de) | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Nematel Gmbh & Co. Kg | Schmiermittel |
-
1988
- 1988-03-29 DE DE19883810626 patent/DE3810626A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007055554A1 (de) | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Nematel Gmbh & Co. Kg | Schmiermittel |
| WO2009065785A3 (de) * | 2007-11-21 | 2009-11-12 | Nematel Gmbh & Co. Kg | Schmiermittel |
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