[0001] Die Erfindung betrifft ein Schmierfett, das eine erhöhte Scherstabilität aufweist,
sowie seine Verwendung zum Schmieren der Oberflächen von Gleitpartnern. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines tribologischen Systems unter Verwendung
des Schmierfetts, sowie ein Tribologisches System, das das Schmierfett enthält.
Stand der Technik
[0002] Schmierstoffe sind wesentliche Bestandteile vieler industrieller Prozesse, bei denen
sich zwei oder mehr Oberflächen in engem Kontakt bewegen. Das Anwendungsspektrum für
Schmierstoffe ist sehr breit und umfasst unter anderem Kfz-Schmiermittel, Schmiermittel
für Zweitakt- und Viertakt-Benzinmotoren, Schmiermittel für Dieselmotoren, Gasmotorenöle,
Gasturbinenöle, Automatikgetriebeflüssigkeiten, Getriebeöle usw.
[0003] Schmierstoffe können als Schmieröle oder als Schmierfette ausgebildet sein. Industrielle
Schmieröle umfassen unter anderem industrielle Getriebeöle, pneumatische Werkzeugschmierungsmittel,
Hochtemperaturöle, Luft- und Gaskompressoröle für alle Arten von Kompressoren, Werkzeugmaschinenöle,
Textilöle, Dampfturbinenöle, Hydraulikflüssigkeiten, Papiermaschinenöle, Lebensmittelmaschinenöle,
Dampfzylinderöle, Metallbearbeitungsflüssigkeiten zum Metallschneiden, Metallwalzen,
Metallziehen, Metallschmieden und Metallprägen. Schmierfette umfassen zusätzlich zum
Schmieröl noch einen oder mehrere Verdicker.
[0004] Schmierfette beinhalten in der Regel eine Vielzahl von Substanzen (z.B. Additive,
Verdicker, Öle, Hilfsstoffe, Polymere) zur Regulierung der Schmierfetteigenschaften
und Anpassung der Schmierfettwirkung am Bauteil.
[0005] Schmierfette werden oft zur Schmierung von Lagern eingesetzt.
[0006] Lager sind Maschinenelemente zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile. Maschinenelemente
sind Bauteile, die in unterschiedlichen Maschinen und Geräten jeweils gleiche oder
ähnliche Funktionen erfüllen und daher immer wieder in gleicher oder ähnlicher Form
vorliegen. Lager können bezüglich des Freiheitsgrades der möglichen Bewegung unterschieden
werden, und zwar in Radiallager, Axiallager, Radialachslager und Linearlager. Lager
können auch bezüglich des Wirkprinzips unterschieden werden. Bei Linearlagern berühren
sich die sich gegeneinander bewegenden Bauteile direkt, bei Wälzlagern berühren sich
die sich bewegenden Bauteile nicht direkt sondern sind durch Wälzkörper getrennt.
Wälzlager können Rollenlager oder Kugellager sein. Rollenlager können als Nadellager,
Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager und Pendelrollenlager vorliegen. Lager werden
bei der Herstellung in der Regel mit einer Schmierfettfüllung versehen, die durch
geeignete Dichtelemente im Lager bzw. in der Führung gehalten wird.
[0007] Ein wesentliches Kriterium von Schmierfetten ist ihre Scherstabilität. Scherstabilität
ist eine von der Strukturstabilität abgeleitete mechanische Größe. Scherende Belastung
führt zu einer meist irreversiblen Zerstörung bzw. Veränderung des Schmierfetts. Die
Scherstabilität gibt die Widerstandsfähigkeit der Schmierfett-Konsistenz gegen scherende
Belastung an. Eine geringe Scherstabilität äußert sich in einer hohen bzw. schnellen
Abnahme der Konsistenz des Schmierfetts bei scherender Belastung.
[0008] Die Folgen von Konsistenzerniedrigung sind negative Effekte auf die Schmierfilmdicke,
Tragfähigkeit und die Zunahme von Verschleiß am Bauteil sowie eine Verringerung der
Lebensdauer des Schmierfetts und der geschmierten Bauteile.
[0009] Zur Erhöhung der Scherstabiltät wird in der Praxis derzeit auf modifizierte Herstellprozesse
oder auf spezielle scherstabile Verdickerkonzepte zurückgegriffen, die zu einer Erhöhung
der Grundölviskosität bei Fetten führen.
[0010] So werden zur Einstellung einer hohen Grundölviskosität bei Fetten beispielsweise
hochviskose Grundöl-Komponenten eingesetzt.
[0011] Die Verwendung spezifischer Additive zur Verbesserung der Scherstabilität ist in
der Praxis dagegen nicht üblich. Deren Existenz wäre jedoch wünschenswert, da hierdurch
die bestehenden Herstellprozesse und Schmierfettkonzepte beibehalten und auch Grundöle
mit einer niedrigen Grundviskosität eingesetzt werden könnten.
[0012] Es ist bekannt in Schmierfetten Polymere einzusetzen. Diese dienen in der Regel der
Verbesserung des Viskositäts/Temperatur-Verhaltens, der Steigerung von Viskosität
und dem Haft-Verhalten (Tackifier) oder auch zur Verdickung.
[0013] Aus der
DE 10 2017 222 515 A1 ist eine Fettzusammensetzung bekannt, die Polyamid-Oligomere als Verdicker enthält.
[0014] EP 17050209 B1 und
EP 1721959 A2 beschreiben die Verwendung von Mikrogelen als Träger von Additiven z.B. in Schmierfetten
und als Rheologie-Additiv.
[0015] EP 1099717 A1 beschreibt die Verwendung von sternförmigen Polymeren zur Verbesserung des Viskositätsindexes
von Schmierfetten.
[0016] WO 2012/055821 A1 beschreibt die Verwendung von Polymerfasern als Verdicker für Schmierfette.
[0017] EP 079559701 A1 beschreibt die Kombination von Polymeren mit Schmelzpunkten von >200 °C mit Co- und
Homopolymeren von Propylen als Verdicker.
[0018] EP 1730256 B1 beschreibt funktionalisierte Polymere als Verdickerbestandteil.
[0019] US 8975218 B2 beschreibt die Kombination von zwei Polymeren (Ethylen-Propylen-Copolymer mit Styrol-Isopren-Copolymer)
in einem Lithiumseifenfett zur Reduktion der Ölabscheidung bei hohen Temperaturen.
[0020] EP 0942063 B1 beschreibt die Kombination einer Polyolefinkomponente, wie Polypropylen, mit einer
Kautschukkomponente als Verdicker für Schmierfette.
[0021] Keine der genannten Druckschriften bietet ein Konzept zur Erhöhung der Scherstabilität
von Schmierfetten mittels einer Additivierung.
[0022] Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde ein Schmierfett bereitzustellen, das
eine hohe Scherstabilität aufweist und bei dessen Herstellung bestehende Herstellprozesse
und Schmierfettkonzepte beibehalten werden können.
[0023] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schmierfett enthaltend
- a) 50 Gew.% bis 95,8 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Grundöl,
- b) 4 Gew.% bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Verdickungsmittel, ausgewählt aus Harnstoffverdickern, Metallkomplexseifen, insbesondere
Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen
der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen
und Gemischen hiervon,
- c) 0,2 Gew.% bis 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein teilkristallines Polyalphaolefin mit mindestens einem Schmelzpeak, gemessen anhand
DIN EN ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10°C und einem Kristallinitätsgrad von 15% bis
45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt
wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins anhand DIN
EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird.
[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett
- a) 50 Gew.% bis 92 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Grundöl,
- b) 4 Gew.% bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Verdickungsmittel ausgewählt aus Harnstoffverdickern, Metallkomplexseifen, insbesondere
Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen
der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen
und Gemischen hiervon,
- c) 0,2 Gew.% bis 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein teilkristallines Polyalphaolefin mit mindestens einem Schmelzpeak, gemessen anhand
DIN EN ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10°C und einem Kristallinitätsgrad von 15% bis
45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt
wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins anhand DIN
EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird,
- d) 0,5 Gew.% bis 43 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein von b) und c) verschiedenes Additiv, insbesondere wenigstens einen Festschmierstoff
(d1), wenigstens ein weiteres Verdickungsmittel (d2) und/oder wenigstens einen Hilfsstoff
(d3).
[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Schmierfett
- a) 50 Gew.% bis 92 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Grundöl,
- b) 4 Gew.% bis 20 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Verdickungsmittel, ausgewählt aus Harnstoffverdicker, Metallkomplexseifen, insbesondere
Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen
der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen
und Gemischen hiervon,
- c) 0,2 Gew.% bis 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein teilkristallines Polyalphaolefin mit mindestens einem Schmelzpeak, gemessen anhand
DIN EN ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10°C und einem Kristallinitätsgrad von 15% bis
45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt
wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins anhand DIN
EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird,
- d) 0,5 bis 43 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens ein
von b) und c) verschiedenes weiteres Additiv umfassend
d1) 1 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
einen Festschmierstoff, und/oder
d2) 1 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein weiteres Verdickungsmittel, vorzugsweise ausgewählt aus Aluminiumeinfachseifen,
Calciumsulfonaten, Bentoniten, amorphe Kieselsäure, hydrophobierte amorphe Kieselsäure,
Silikaten, Polyimiden und Gemischen hiervon, und/oder
d3) 0,5 Gew.% bis 23 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
einen Hilfsstoff, vorzugsweise ausgewählt aus Antioxidantien, Korrosionsschutzmittel,
Hochdruckadditive, Verschleißschutzmittel, Metalldesaktivatoren, insbesondere Buntmetalldesaktivatoren,
beispielsweise Chelatbildner, Pourpoint-Verbesserer, VI Verbesserer, Radikalfänger,
UV-Stabilisatoren, Reaktionsschichtbildner, Haftverbesserer, Verbesserer der elektrischen
Leitfähigkeit, Additive zur Reduktion der Ölabscheidung und Gemische hiervon.
Teilkristallines Polyalphaolefin c)
[0026] Erfindungsgemäß weist das Schmierfett teilkristallines Polyalphaolefin mit einem
Kristallinitätsgrad von 15% bis 45% auf. Zur Bestimmung des Kristallinitätsgrads des
teilkristallinen Polyalphaolefins wird zunächst die Schmelzenthalpie des teilkristallinen
Polyalphaolefins anhand DIN EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und die erhaltene Schmelzenthalpie
durch 2,93 J/g dividiert.
[0027] Der Wert 2,93 J/g ergibt sich aus der Schmelzenthalpie von 100% kristallinem Polyethylen
(UHMWPE). Die Kristallinität des teilkristallinen Polyalphaolefins wird also auf 100%
kristallines Polyethylen bezogen. Die Schmelzenthalpie von 100% kristallinem Polyethylen
kann anhand der ASTM F 2625-10 (2016) bestimmt werden. Hierbei erhält man eine Schmelzenthalpie
von 293 J/g. Für die Bezugnahmen der Kristallinität des teilkristallinen Polyalphaolefins
auf 100% kristallines Polyethylen (UHMWPE) wird die anhand DIN EN ISO 11357-3:2018
ermittelte Schmelzenthalpie des Polyalphaolefins durch die Schmelzenthalpie von 100%
kristallinem Polyethylen, d.h. durch 293 J/g dividiert, und mit 100 multipliziert.
Dies entspricht einer Division durch 2,93 J/g.
[0028] Das erfindungsgemäße teilkristalline Polyalphaolefin weist mindestens einen Schmelzpeak,
gemessen anhand DIN EN ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10°C auf. Hierdurch unterscheidet
es sich von den herkömmlichen als Grundölen verwendeten Polyalphaolefinen.
[0029] Erfindungsgemäß wurde überraschend gefunden, dass es die Verwendung eines teilkristallinen
Polyalphaolefins mit einer Kristallinität von 15% bis 45% in Kombination mit einem
Verdickungsmittel ausgewählt aus Harnstoffverdicker, Metallkomplexseifen, insbesondere
Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen
der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen
und Gemischen ermöglicht, die Scherstabilität von Schmierfetten zu verbessern. So
wurde in praktischen Versuchen überraschenderweise gefunden, dass die erfindungsgemäß
verwendeten Verdickungsmittel in Kombination mit dem teilkristallinen Polyalphaolefin
zu einer signifikant erhöhten Scherstabilität führen, während die Kombination einer
Calciumseife als Verdickungsmittel mit teilkristallinem Polyalphaolefin zu keiner
Verbesserung sondern im Gegenteil zu einer Verschlechterung der Scherstabilität führt.
[0030] Ohne sich auf einen Mechanismus festzulegen wird vermutet, dass der beobachtete scherstabilitätsverbessernde
Effekt dadurch zustande kommt, dass teilkristalline Polyalpaolefine mit einem Kristallisationsgrad
von 15% bis 45% in Kombination mit den ausgewählten Verdickungsmitteln strukturgebende
Eigenschaften erzeugen oder bereits im Schmierfett vorhandene strukturgebende Eigenschaften
verbessern können.
[0031] Es wird weiter vermutet, dass Polyalpaolefine mit einem Kristallisationsgrad außerhalb
des beanspruchten Bereichs keinen scherstabilitätserhöhenden Effekt haben, da sie
keine Wechselwirkungen mit den Verdickungsmitteln eingehen. So scheinen Polyalpaolefine
mit einem Kristallisationsgrad unterhalb von 15 % vor allem Wechselwirkungen mit dem
Grundöl aber nicht mit den Verdickungsmitteln einzugehen und Polyalpaolefine mit einem
Kristallisationsgrad oberhalb von 45 % weder mit dem Grundöl noch mit dem Verdickungsmittel
signifikante Wechselwirkungen einzugehen.
[0032] Bevorzugte teilkristalline Polyalpaolefine weisen einen Kristallisationsgrad von
20 % bis 35 % auf, bestimmt indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins,
anhand DIN EN ISO 11357-3:2018, ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird.
[0033] Geeignete teilkristalline Polyalphaolefine umfassen Oligomere und/oder Polymere von
α-Olefin. Teilkristalline Polyalphaolefine mit einer Kristallinität von 15% bis 45%
können beispielsweise hergestellt werden durch Oligomerisation oder Polymerisation
eines Ausgangsmaterials umfassend α-Olefin und internes Olefin. Der Kristallinitätsgrad
kann dabei, wie dem Fachmann bekannt ist, beispielsweise durch geeignete Auswahl der
Ausgangsmaterialien, insbesondere der Kettenlänge der eingesetzten Alphaolefine, ihrer
Mengenverhältnisse, der Katalysatoren und/oder der Reaktionsbedingungen eingestellt
werden.
[0034] Erfindungsgemäß einsetzbare teilkristalline Polyalphaolefine sind auch kommerziell
verfügbar, beispielsweise unter dem Markennamen Vybar
® 260 oder Vybar
® C-6112. Teilkristalline Polyalphaolefine, wie Vybar
® 260, werden auch in der
US 2004/0040200 A1 und in der
US 4 224 204 A beschrieben. Das erfindungsgemäß eingesetzte teilkristalline Polyalphaolefin mit
einer Kristallinität von 15 % bis 45 % kann lediglich eine einzige Art teilkristallines
Polyalphaolefin oder verschiedene Arten teilkristalliner Polyalphaolefine enthalten.
Dabei können sich die verschiedenen Arten teilkristalliner Polyalphaolefine in ihrer
Kristallinität unterscheiden - sofern diese für jede Art 15 % bis 45 % beträgt (bestimmt,
indem die Schmelzenthalpie des Polyalphaolefins anhand DIN EN ISO 11357-3:2018 (April
2019) ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird). Die verschiedenen teilkristallinen
Polyalphaolefine können sich auch in anderen Parametern, beispielsweise Molekulargewicht,
Kettenlänge und/oder Verzweigungsgrad unterscheiden.
[0035] Wie oben dargelegt, kann das teilkristalline Polyalphaolefin hergestellt werden durch
Polymerisation oder Oligomerisation eines Olefin enthaltenden Ausgangsmaterials umfassend
α-Olefin und/oder internes Olefin.
[0036] Das zur Herstellung des teilkristallinen Polyalphaolefins verwendbare Olefin (α-Olefin
und/oder internes Olefin) weist vorzugsweise mindestens 14 Kohlenstoffatome auf. Vorzugsweise
weist das Olefin 14 bis 50 Kohlenstoffatome, bevorzugt von 14 bis 44, noch bevorzugter
von 14 bis 30, noch bevorzugter 16 bis 50 Kohlenstoffatome, noch bevorzugter von 16
bis 44, noch bevorzugter von 16 bis 30 und insbesondere von 20 bis 24 Kohlenstoffatome
auf.
[0037] Das α-Olefin kann die Struktur RCH=CH
2 oder R
2C=CH
2 aufweisen. Dabei sind die Reste R unabhängig voneinander bevorzugt Alkyl mit 14 bis
50 Kohlenstoffen. Bevorzugt enthält das Ausgangsmaterial α-Olefin der Struktur RCH=CH
2. Geeignetes α-Olefin umfasst zum Beispiel 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen,
1-Heptadecen, 1-Octadecen, 1-Nonadecen, 1-Eicosen, 1-Docosen und 1-Tetradocosen. Normalerweise
werden Gemische dieser Substanzen verwendet. Das α-Olefin kann linear oder verzweigt
sein.
[0038] Das Olefin kann mit den verschiedensten Verfahren, beispielsweise durch Polymerisieren
von Olefinen wie Ethylen in Gegenwart von Katalysatoren vom Ziegler-Typ hergestellt
werden.
[0039] Ein internes Olefin weist mindestens eine Doppelbindung innerhalb des Moleküls auf.
Beispiele sind β-Olefine oder γ-Olefine.
[0040] Das Ausgangsmaterial kann auch weitere übliche Komponenten für polymerisierbare Zusammensetzungen,
beispielsweise Polymerisationskatalysatoren, aufweisen.
[0041] Die Polymerisation des Olefin enthaltenden Ausgangsmaterials kann mit einem herkömmlichen
Verfahren durchgeführt werden, sofern ein teilkristallines Polyalphaolefin mit einer
Kristallinität von 15% bis 45% erhalten wird. Geeignete Verfahren umfassen radikalische
Polymerisation (unter Verwendung herkömmlicher radikalischer Verfahren wie thermischer
Zersetzung, Photoinitiierung, elektrochemischer Initiierung usw. und unter Verwendung
chemischer radikalischer Initiatoren wie Azo- oder Diazoverbindungen, Peroxide oder
Hydroperoxide etc.), Koordinationspolymerisation etc.
[0042] Ein besonders bevorzugtes teilkristallines Polyalphaolefin weist eine Säurezahl nach
ASTM D664-18e1 von 10 mg KOH/g bis 120 mg KOH/g, bevorzugt von 40 mg KOH/g bis 100
mg KOH/g, auf. Die Säurezahl ist auf Säuregruppen zurückzuführen, die im Polyalphaolefin
enthalten sind. In praktischen Versuchen haben sich solche teilkristalline Polyalphaolefine
als besonders wirksam erwiesen.
[0043] Ein besonders bevorzugtes teilkristallines Polyalphaolefin ist ein Gemisch von mindestens
zwei verschiedenen teilkristallinen Polyalphaolefinen, wobei mindestens ein teilkristallines
Polyalphaolefin eine Säurezahl nach ASTM D664-18e1 von 10 mg KOH/g bis 120 mg KOH/g,
bevorzugt von 40 mg KOH/g bis 100 mg KOH/g, aufweist und mindestens ein anderes teilkristallines
Polyalphaolefin eine Säurezahl nach ASTM D664-18e1 von unter 10 mg KOH/g aufweist.
[0044] Ein besonders bevorzugtes teilkristallines Polyalphaolefin, ist Vybar
® C-6112
®, erhältlich von Baker Hughes Incorporated (Baker Petrolite Polymers Division).
[0045] Ein erfindungsgemäß bevorzugtes teilkristallines Polyalphaolefin weist ein Molekulargewicht
Mn, gemessen nach DIN 55672-1:2016-03 von mehr als 2500 g/mol, beispielsweise von
2500 g/mol bis 37000 g/mol, noch bevorzugter von 2500 g/mol bis 5600 g/mol, insbesondere
von Mn 3000 g/mol bis Mn 5600 g/mol auf.
[0046] Bevorzugt ist das teilkristalline Polyalphaolefin bei Raumtemperatur (20°C) wachsartig.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das teilkristalline Polyalphaolefin
einen Erstarrungspunkt nach DIN ISO 2207:1983-12 zwischen 60°C und etwa 90°C. Ferner
kann die Viskosität des teilkristallinen Polyalphaolefins bei 100°C zwischen 30 cPs
und 1800 cPs, vorzugsweise bei 100°C zwischen etwa 80 und 220 cPs, gemessen nach ASTM
D3236-15(2021) liegen.
[0047] Die Menge des teilkristallinen Polyalphaolefins liegt vorzugsweise im Bereich von
1 Gew.% bis 25 Gew.%, noch bevorzugter im Bereich von 3 Gew.% bis 20 Gew.%, insbesondere
im Bereich von 3 Gew.% bis 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts.
Verdickungsmittel b)
[0048] Erfindungsgemäß weist das Schmierfett wenigstens ein Verdickungsmittel b) auf ausgewählt
aus Harnstoffverdicker, Metallkomplexseifen, insbesondere Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen,
Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen der Elemente der ersten Hauptgruppe des
Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen und Gemischen hiervon.
[0049] Bevorzugte Verdickungsmittel b) sind ausgewählt aus Harnstoffverdicker, Lithiumkomplexseifen,
Lithiumeinfachseifen und Gemischen hiervon.
[0050] Verdickungsmittel sind feste, in den Grundölen nahezu oder völlig unlösliche Substanzen
(unlösliche Feststoffe), die verdickend wirken. Durch den Zusatz von Verdickungsmitteln
können aus Schmierölen Schmierfette hergestellt werden. Schmierfette sind Zusammensetzungen,
die eine (bei Raumtemperatur 20°C) flüssige Phase und Feststoffe enthalten. Die Konsistenz
von Schmierfetten lässt sich anhand eines standardisierten Messverfahrens in Form
der sogenannten Walkpenetration nach DIN ISO 2137 (2020) ermitteln. Die Walkpenetration
wird nach dem Walken des Schmierfetts in einem Fettkneter bzw. Schmierfettwalker mit
Hilfe eines Penetrometers gemessen als die Eindringtiefe eines Standardkonus unter
definierten Bedingungen. Die Zuordnung der gemessenen Konuspenetration zu einer definierten
NLGI-Klasse (NLGI = National Lubricating Grease Institute) erfolgt dann nach DIN 51818
(1.12 1981). Erfindungsgemäße Schmierfette weisen bei der Messung nach DIN ISO 2137
(2020) bevorzugt eine Walkpenetration von 85 bis 475, noch bevorzugter von 220 bis
400 Konuspenetration in 0,1 mm auf.
[0051] Bevorzugt beträgt der Anteil des Verdickungsmittels b), bezogen auf das Gesamtgewicht
des Schmierfetts von 6 Gew.% bis 18 Gew.%, noch bevorzugter von 8 Gew.% bis 15 Gew.%.
Harnstoffverdicker
[0052] In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett einen Harnstoffverdicker.
Vorteilhaft an Harnstoffverdickern ist, dass sie auch bei hohen Anwendungstemperaturen
verwendet werden können. Bevorzugt ist der Harnstoffverdicker ein Reaktionsprodukt
von organischen Mono-, Di-, Tri- und/oder höherfunktionellen Isocyanaten mit aliphatischen
und/oder aromatischen Mono-, Di-, Tri- und/oder höherfunktionellen organischen Aminen
und/oder Gemische hiervon.
[0053] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Harnstoffverdicker ein alkylierter und/oder
arylierter (Oligo)Harnstoff. Bevorzugte Harnstoffverdicker sind die Reaktionsprodukte
aus wenigstens einem Diisocyanat mit wenigstens einem Amin, ausgewählt unter Monoaminen,
Polyaminen und Mischungen davon. Bevorzugt ist das Diisocyanat ausgewählt unter 2,4-Diisocyanatotoluol,
2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4`-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4`-Diisocyanatophenylmethan,
4,4'-Diisocyanatodiphenyl, 4,4`-Diisocyanato-3-3`-dimethylphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan
und Mischungen davon.
[0054] Vorzugsweise ist das Amin ausgewählt aus Monoaminen der Formel R
a2N-R
b, Diaminen der Formel R
a2N-R
c-NR
a2 und Mischungen davon, wobei
- Ra
- unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff, linearem oder verzweigtem C1-C22-Alkyl und C6-C14-Aryl,
- Rb
- unabhängig ausgewählt ist aus linearen oder verzweigten C1-C22-Alkyl- und C6-C14-Arylresten,
- Rc
- eine zweiwertige verbrückende Gruppe ist, die vorzugsweise aus C1-C22-Alkylen und C6-C14-Arylen ausgewählt ist.
[0055] Ein bevorzugter Harnstoffverdicker ist ein Reaktionsprodukt aus wenigstens einem
Diisocyanat, vorzugsweise 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan,
2,4'-Diisocyantodiphenylmethan, 4,4'-Diisocyanatodiphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyldiphenyl,
4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan, die einzeln oder in Kombination verwendet
werden können, mit einem Amin oder Diamin der allgemeinen Formel (H
2N)
xR
d, wobei x = 1 oder 2 ist, und R
d ein C
6-C
14-Aryl-, C
1-C
22-Alkyl-, C
3-C
22-Cycloalkyl- oder C
1-C
22-Alkylenrest ist, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
[0056] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Harnstoffverdicker ein Reaktionsprodukt
aus einem Diisocyanat, vorzugsweise 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol,
4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan 2,4'-Diisocyantodiphenylmethan, 4,4'-Diisocyanatodiphenyl,
4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyldiphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan,
die einzeln oder in Kombination verwendet werden können mit einem Amin der allgemeinen
Formel (H
2N)
1R
e, wobei R
e ein C
6-C
14-Aryl-, C
1-C
22-Alkyl-, C
3-C
22-Cycloalkyl- oder C
1-C
22-Alkylenrest ist, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
[0057] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Harnstoffverdicker ein Reaktionsprodukt
aus 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol und/oder 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan,
bevorzugt einer Mischung von 2,4-Diisocyanatotoluol und 2,6-Diisocyanatotoluol oder
bevorzugt einer Mischung von 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
oder bevorzugt von 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan mit einem Amin der allgemeinen
Formel (H
2N)
1R
e, wobei R
e ein C
6-C
14-Aryl-, C
1-C
22-Alkyl-, C
3-C
22-Cycloalkyl- oder C
1-C
22-Alkylenrest ist, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
Metallkomplexseifen und Metalleinfachseifen der Elemente der ersten Hauptgruppe des
Periodensystems
[0058] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett als Verdickungsmittel
b) Metallkomplexseifen und/oder Metalleinfachseifen, wobei die Metalleinfachseifen
Metalleinfachseifen der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems sind.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind dabei Calciumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen,
Lithiumkomplexseifen, Lithiumeinfachseifen und/oder Gemische hiervon.
[0059] Geeignete Metallkomplexseifen können erhalten werden durch Reaktion einer Metallbase
(wie ein Hydroxid, Alkoholat, Oxid oder Carbonat) mit
e) mindestens einer aliphatischen Monocarbonsäurekomponente, ausgewählt aus ungesättigten
oder gesättigten C10-C32-Monocarbonsäuren oder ungesättigten oder gesättigten C10-C32-Hydroxy-Monocarbonsäuren und Derivaten, der genannten C10-C32-Monocarbonsäuren und C10-C32-HydroxyMonocarbonsäuren, bevorzugt deren Ester und Mischungen und
f) mindestens einem Komplexierungsmittel.
[0060] Bevorzugte Ester sind für die Komponente e) und f) unabhängig voneinander Methylester
und/oder Triglyceride. Bevorzugte Metallbasen sind Metallhydroxide, vorzugsweise Lithiumhydroxid,
Calciumhydroxid und/oder Metallalkoholate, vorzugsweise Aluminiumalkoholate.
[0061] Die aliphatische Monocarbonsäurekomponente e) ist vorzugsweise ausgewählt aus gesättigten
oder ungesättigten C
12-C
22-Monocarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
12-C
22-Hydroxymonocarbonsäuren und deren Ester und Mischungen. Insbesondere sind die Monocarbonsäuren
und Hydroxymonocarbonsäuren e) ausgewählt aus Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure,
Stearinsäure, Arachidinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Linolsäure,
Arachidonsäure, Behensäure, Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, vorzugsweise 12-Hydroxystearinsäure,
17-Hydroxystearinsäure, 2-Hydroxytetradecansäure, 3-Hydroxytetradecansäure, 2-Hydroxyhexadecansäure,
3-Hydroxyhexadecansäure, Sebazinsäuremonostearylamid, Terephthalsäuremonostearylamid,
deren Ester, , insbesondere Methylestern und/oder Triglyceriden und deren Mischungen.
[0062] Weiter besonders bevorzugt enthält die Carbonsäurekomponente e) ein Gemisch verschiedener
Carbonsäuren und/oder deren Estern.
[0063] Das Komplexierungsmittel f) ist vorzugsweise ausgewählt aus gesättigten oder ungesättigten
C
1-C
3-Monocarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
2-C
36-Dicarbonsäuren, bevorzugt C
4-C
36-Dicarbonsäuren, insbesondere C
2-C
16-Dicarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
4-C
60-Tricarbonsäuren, vorzugsweise C
4-C
36-Tricarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
6-C
60-Carbonsäuren mit 4 oder mehr Carbonsäuregruppen, vorzugsweise mit 4 Carbonsäuregruppen,
gesättigten oder ungesättigten C
2-C
8-HydroxyMonocarbonsäuren, C
4-C
36-Arylcarbonsäuren, deren Ester, insbesondere deren Methylester und/oder Triglyceride,
anorganischen Säuren, insbesondere Borsäure, Phosphorsäure und Organophosphorsäuren
und Gemischen davon.
[0064] Weiter bevorzugt ist das Komplexierungsmittel f) ausgewählt aus gesättigten oder
ungesättigten C
1-C
3-Monocarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
2-C
36-Dicarbonsäuren, bevorzugt C
4-C
36-Dicarbonsäuren, insbesondere C
2-C
16-Dicarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
4-C
60-Tricarbonsäuren, vorzugsweise C
4-C
36-Tricarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C
6-C
60-Carbonsäuren mit 4 oder mehr Carbonsäuregruppen, vorzugsweise mit 4 Carbonsäuregruppen,
gesättigten oder ungesättigten C
2-C
8-HydroxyMonocarbonsäuren, C
4-C
36-Arylcarbonsäuren, deren Ester, insbesondere deren Methylester und/oder Triglyceride,
und Gemischen davon.
[0065] Als Dicarbonsäuren f) eignen sich insbesondere Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure,
3-tert.-Butyladipinsäure sowie deren Ester und Gemische. Besonders geeignet als Komponente
f) sind auch Hydroxybenzoesäuren, z. B. Salicylsäure, 3-Hydroxybenzoesäure, 4-Hydroxybenzoesäure,
2-Hydroxy-4-hexylbenzoesäure, 2,5-Dihydroxybenzoesäure, 2,6-Dihydroxybenzoesäure,
4-Hydroxy-4-methoxybenzoesäure. Als C
1-C
3-Monocarbonsäure eignet sich insbesondere Milchsäure, Essigsäure und/oder Propionsäure.
[0066] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, ist das Komplexierungsmittel f) ausgewählt
aus aliphatischen C
1-C
3-Monocarbonsäuren, aliphatischen C
4-C
36-Dicarbonsäuren, aliphatischen C
4-C
36-Tricarbonsäuren, C
4-C
36-Arylcarbonsäuren, deren Estern, insbesondere deren Methylester und/oder Triglyceride,
und Gemischen hiervon.
[0067] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform, ist das Komplexierungsmittel
f) ausgewählt aus Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Salicylsäure, Benzoesäure;
Azelainsäure, Sebazinsäure, Korksäure, Terephthalsäure, Dodecandisäure, höherfunktionalen
Carbonsäuren mit 3 oder mehr, vorzugsweise 3 bis 4 Carbonsäuregruppen, wobei die Anzahl
an Kohlenstoffgruppen 6 bis 60 betragen kann, bevorzugt Zitronensäure und Trimersäuren,
deren Estern, insbesondere deren Methylester und/oder Triglyceride, und Gemischen
hiervon.
[0068] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform, ist das Komplexierungsmittel
f) ausgewählt aus Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Salicylsäure, Benzoesäure,
Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure deren Estern, insbesondere deren Methylester
und/oder Triglyceride, und Gemischen hiervon.
[0069] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform, ist das Komplexierungsmittel
f) ausgewählt aus Azelainsäure, Sebacinsäure, deren Estern, insbesondere deren Methylester
und/oder Triglyceride, und Gemischen hiervon.
[0070] Bevorzugte anorganische Säuren f) sind Borsäure, Phosphorsäure und Organophosphorsäure.
[0071] Die aliphatische Monocarbonsäurekomponente e) und das Komplexierungsmittel f) können
unabhängig voneinander weitere Funktionalitäten, vorzugsweise alkoholische Hydroxidgruppen
und/oder Säureamidgruppen aufweisen, mit der Maßgabe dass die Monocarbonsäurekomponente
e) höchstens eine Säuregruppe oder Estergruppe aufweist.
[0072] Besonders bevorzugte Metallkomplexseifen können erhalten werden durch Reaktion von
einer Metallbase ausgewählt aus Lithiumhydroxid, Calciumhydroxid und/oder Metallalkoholaten,
vorzugsweise Aluminiumalkoholaten, mit
e) mindestens einer aliphatischen Monocarbonsäurekomponente, ausgewählt aus ungesättigten
oder gesättigten C10-C23 Monocarbonsäuren, vorzugsweise Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, insbesondere 12-Hydroxystearinsäure,
Palmitinsäure, Ölsäure, Sebazinsäuremonostearylamid, Terephthalsäuremonostearylamid,
deren Estern, insbesondere deren Methylester und/oder Triglyceride, und Gemischen
hiervon, und
f) mindestens einem Komplexierungsmittel, ausgewählt aus Essigsäure, Propionsäure,
Milchsäure, Salicylsäure, Benzoesäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure
deren Estern, insbesondere deren Methylester und/oder Triglyceride, und Gemischen
hiervon.
[0073] Metallkomplexseifen werden bevorzugt ausgehend von Gemischen verschiedener Säuren
und/oder deren Estern hergestellt, da die technisch verfügbaren Produkte in der Regel
derartige Gemische enthalten.
[0074] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Metallkomplexseife hergestellt
durch Reaktion einer Metallbase mit
e1) mindestens einer aliphatischen Monocarbonsäurekomponente ausgewählt aus ungesättigten
oder gesättigten C10-C32-Monocarbonsäuren, deren Estern, insbesondere Methylestern und/oder Triglyceriden
und/oder Gemischen, und
e2) mindestens einer von e1) verschiedenen aliphatischen ungesättigten oder gesättigten
C10-C32 Monocarbonsäure, vorzugsweise Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, insbesondere 12-Hydroxystearinsäure,
Palmitinsäure, Ölsäure, Sebazinsäuremonostearylamid und/oder Terephthalsäuremonostearylamid,
deren Estern, insbesondere Methylestern und/oder Triglyceriden und Gemischen, und
f) mindestens einem Komplexierungsmittel ausgewählt aus ungesättigten oder gesättigten
C4-C36 Dicarbonsäuren, vorzugsweise Azelainsäure, Sebazinsäure, Korksäure, Terephthalsäure,
Dodecandisäure, mindestens einer ungesättigten oder gesättigten höherfunktionalen
Carbonsäuren mit 3 oder mehr, vorzugsweise 3 bis 4 Carbonsäuregruppen, wobei die Anzahl
an Kohlenstoffgruppen 6 bis 60 betragen kann, wie bevorzugt Zitronensäure und Trimersäure,
deren Estern, insbesondere Methylestern und/oder Triglyceriden und Gemischen.
[0075] Vorteilhaft an der Verwendung von Lithiumkomplexseifen ist, dass sie dem Schmierfett
hohe Tropfpunkte, eine gute Wasserbeständigkeit und weite Einsatztemperaturbereiche
verleihen können. Mithin enthält das Schmierfett in einer bevorzugten Ausführungsform
Lithiumkomplexseifen.
[0076] Bevorzugte Lithiumkomplexseifen enthalten Lithium-12-Hydroxystearat in Kombination
mit Dilithiumazelat und/oder in Kombination mit Dilithiumsebacat. Ganz besonders bevorzugt
ist die Metallkomplexseife eine Lithiumkomplexseife, die Lithiumsalze von 12-Hydroxystearinsäure
kombiniert mit Azelainsäure oder Sebacinsäure, insbesondere 12-Hydroxystearinsäure
kombiniert mit Azelainsäure aufweist.
[0077] In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett Aluminiumkomplexseifen
und/oder Calciumkomplexseifen. Bevorzugte Aluminiumkomplexseifen enthalten Aluminiumstearat
und Aluminiumbenzoat. Bevorzugte Calciumkomplexseifen enthalten Calciummonostearylsebacat
in Kombination mit Calciumsebacat.
Metalleinfachseifen der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems
[0078] In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett Metalleinfachseifen
der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen.
[0079] Metalleinfachseifen können hergestellt werden aus Fettsäuren und/oder Fettsäureestern
durch Umsetzen mit Metallbasen. Im Unterschied zu Metallkomplexseifen werden zur Herstellung
von Metalleinfachseifen keine Komplexierungsmittel, insbesondere keine Komplexierungsmittel
ausgewählt aus gesättigten oder ungesättigten C1-C3-Monocarbonsäuren, gesättigten
oder ungesättigten C2-C36-Dicarbonsäuren, bevorzugt C4-C36-Dicarbonsäuren, insbesondere
C2-C16-Dicarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C4-C60-Tricarbonsäuren, vorzugsweise
C4-C36-Tricarbonsäuren, gesättigten oder ungesättigten C6-C60-Carbonsäuren mit 4 oder
mehr Carbonsäuregruppen, vorzugsweise mit 4 Carbonsäuregruppen, gesättigten oder ungesättigten
C2-C8-Hydroxy-Monocarbonsäuren, C4-C36-Arylcarbonsäuren, deren Ester, insbesondere
deren Methylester und/oder Triglyceride, anorganischen Säuren, insbesondere Borsäure,
Phosphorsäure und Organophosphorsäuren, und Gemischen davon eingesetzt.
[0080] Vorzugsweise enthalten Metalleinfachseifen Carboxylat nur in Form von monofunktionellem
Carboxylat.
[0081] Metalleinfachseifen werden bevorzugt ausgehend von Gemischen verschiedener Carbonsäuren
und/oder deren Estern hergestellt, da die technisch verfügbaren Produkte in der Regel
derartige Gemische enthalten.
[0082] Geeignete Metalleinfachseifen werden hergestellt durch Reaktion einer Metallbase
(wie ein Hydroxid, Alkoholat, Oxid oder Carbonat) mit mindestens einer aliphatischen
Monocarbonsäurekomponente mit 4 bis 36 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 4 bis 24 Kohlenstoffatomen,
insbesondere 10 bis 32 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ausgewählt aus ungesättigten
oder gesättigten C
4-C
24 Monocarbonsäuren, vorzugsweise Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, insbesondere 12-Hydroxystearinsäure,
Palmitinsäure, Ölsäure, Sebazinsäuremonostearylamid, Terephthalsäuremonostearylamid,
deren Estern, insbesondere Methylestern und/oder Triglyceriden und Gemischen.
[0083] Besonders bevorzugte Lithiumeinfachseifen sind Lithiumsalze von Stearinsäure, insbesondere
Lithium-12-hydroxystearat.
Grundöl a)
[0084] Erfindungsgemäß weist das Schmierfett 50 Gew.% bis 95,8 Gew.%, bevorzugt 50 Gew.%
bis 92 Gew.%, noch bevorzugter von 60 Gew.% bis 92 Gew.% noch bevorzugter von 70 Gew.%
bis 90 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, Grundöl auf.
[0085] Unter einem Grundöl sind die üblichen für die Herstellung von Schmierfetten verwendeten
Basisflüssigkeiten, insbesondere Öle, die den Gruppen I, II, II+, III, IV oder V nach
der
Klassifizierung des American Petroleum Institute (API) [NLGI Spokesman, N. Samman,
Volume 70, Number 11, S.14ff] zugeordnet werden können, zu verstehen. Besonders bevorzugte Grundöle sind ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Estern, Ethern, Mineralölen, synthetischen Kohlenwasserstoffen,
insbesondere Polyalphaolefin und/oder Polyisobutylene, natürlichen Kohlenwasserstoffen,
nativen Ölen und Derivaten von nativen Ölen, Silikonölen, und/oder Gemischen hiervon.
Das Grundöl ist verschieden von dem teilkristallinen Polyalphaolefin. Bevorzugt ist
das Grundöl kein Polyalphaolefin mit mindestens einem Schmelzpeak, gemessen anhand
DIN EN ISO 11357-3:2018, oberhalb von 10°C und/oder kein Polyalphaolefin mit einem
Kristallinitätsgrad von 15% bis 45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen
Polyalphaolefins bestimmt wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins,
anhand DIN EN ISO 11357-3:2018, ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird.
[0086] Das teilkristalline Polyalphaolefin ist erfindungsgemäß nicht als Grundöl anzusehen.
Das Grundöl kann aber Polyalphaolefin sein oder Polyalphaolefin enthalten (Polyalphaolefin-Grundöl),
sofern das Polyalphaolefin von dem teilkristallinen Polyalphaolefin verschieden ist.
Polyalphaolefin-Grundöl weist bevorzugt keinen Schmelzpeak, gemessen anhand DIN EN
ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10° auf und/oder keinen Kristallinitätsgrad von 15%
bis 45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt
wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins anhand DIN
EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird. Polyalphaolefin-Grundöl
kann aufgrund seines Schmelzverhaltens von teilkristallinem Polyalphaolefin unterschieden
werden.
[0087] Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Grundöle sind Ester, Ether, Mineralöle, synthetische
Kohlenwasserstoffe, bevorzugt Polyalphaolefin-Grundöl, insbesondere Metallocen-katalysierte
Polyalphaolefingrundöle (mPAO-Grundöle), und/oder Gemische hiervon.
[0088] Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugte Grundöle sind Ester, Ether, synthetische
Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Polyalphaolefin-Grundöl, insbesondere Metallocen-katalysierte
Polyalphaolefingrundöle (mPAO-Grundöle) und/oder Gemische hiervon.
[0089] In einer speziellen Ausführungsform enthält das Schmierfett als Grundöl wenigstens
einen Ester, ausgewählt unter Pentaerytritestern, Dipentaerythritestern, Trimellitsäureestern,
Hemimellitsäureestern, Pyromellitsäureestern, Estoliden, Dimersäureester, Trimersäureester,
Trimethylolpropanestern (TMP-Estern), Neopentylglycolestern, Dicarbonsäureestern und
Mischungen davon.
[0090] Bevorzugte Ester sind Carbonsäureester, insbesondere Monoester, Diester, Triester,
Tetraester, Pentaester, Polyester, aromatische Ester und Gemische hiervon. Die Carbonsäureester
weisen bevorzugt eine Kettenlänge von C4 bis C22 auf.
[0091] Besonders bevorzugte Ester sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Ester
einer aromatischen und/oder aliphatischen Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure mit einem
oder in Mischung vorliegenden C
7-C
22-Alkoholen, aus einem Ester von Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Dipentaerythrit
mit aliphatischen C
7-bis C
22-Carbonsäuren, C
18-Dimersäureester mit C
7- bis C
22-Alkoholen, sowie Komplexestern und Estoliden.
[0092] Weiter bevorzugt ist das Grundöl ausgewählt unter Ethern, bevorzugt Polyphenylether,
Diarylether, Triarylether, Polytetrahydrofuran (Poly-THF) und/oder Polyglycolen, bevorzugt
Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid, vorzugsweise
gestartet mit Monoalkoholen, Dialkoholen, Trialkoholen, Wasser und/oder höherwertigen
Alkoholen mit 4, 5 oder mehr alkoholischen OH-Gruppen. Geeignete höherwertige Alkohole
sind z.B. Pentaerytritol und Dipentaerythritol.
[0093] In einer speziellen Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Schmierfett als
Grundöl wenigstens einen Ether, ausgewählt unter Polyalkylenglycolen (PAG). Geeignete
Poly(alkylen)glykole (PAG) sind Homopolymere, Copolymere und Mischungen (Blends) davon.
Im Sinne der Erfindung bezeichnet der Begriff Copolymer auch Polymere, die aus drei,
vier oder mehr verschiedenen Monomeren aufgebaut sind (Terpolymere, Quaterpolymere
usw.). Geeignete Poly(alkylen)glykole sind Polyethylenglykole, Polypropylenglykole,
Polybutylenglykole, und Copolymere aus zwei oder mehreren verschiedenen Alkylenoxid-Copolymeren.
Geeignete Alkylenoxide zur Herstellung von Poly(alkylen)glykolen sind z. B. Ethylenoxid,
Propylenoxid, Epichlorhydrin, 1,2- und 2,3-Butylenoxid. Geeignete Beispiele für Copolymere
sind Copolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, Copolymere von Ethylenoxid und Butylenoxid
und Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid und mindestens einem Butylenoxid. Die
Alkylenoxid-Copolymere können die copolymerisierten Alkylenoxid-Einheiten in zufällig
verteilter Form oder in Form von Blöcken enthalten.
[0094] Besonders bevorzugte Polyalkylenglycole sind Polypropylenoxid und/oder Copolymere
von Ethylenoxid und Propylenoxid.
[0095] Als Grundöle eignen sich weiterhin vorteilhaft lineare oder verzweigte Perfluoropolyetherölen
(PFPE-Ölen). Geeignet sind z.B. Perfluorpolyether (PFPE) der Formel:
R
A-(O-CF
2)
v-(O-C
2F
4)
w-(O-C
3F
6)
x-(O-CFCF
3)
y-(O-CF
2CF(CF
3))
z-O-R
B
wobei R
A und R
B identisch oder verschieden sind und ausgewählt sind unter -CF
3, -C
2F
5 und -C
3F
7, und v, w, x, y, z ganze Zahlen von ≥ 0 bis 500 sind. PFPE-Öle werden beispielsweise
unter dem Markennamen Aflunox
®, Krytox
®, Fomblin
® und Demnum
® vertrieben.
[0096] Als Grundöle eignen sich weiterhin vorteilhaft synthetische Kohlenwasserstoffe, Mineralöle
und Mischungen davon. Die synthetischen Kohlenwasserstoffe sind dabei verschieden
von dem erfindungsgemäß verwendeten teilkristallinen Polyalphaolefin. Vorzugsweise
weisen die synthetischen Kohlenwasserstoffe keinen Schmelzpeak, gemessen anhand DIN
EN ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10°C auf und/oder keinen Kristallinitätsgrad von
15% bis 45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt
wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins anhand DIN
EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird. Polyalphaolefin-Grundöl
kann aufgrund seines Schmelzverhaltens von teilkristallinem Polyalphaolefin unterschieden
werden.
[0097] Als Grundöle eignen sich weiterhin vorteilhaft Gruppe III Öle. Gruppe III Öle (hydrogecrackte
synthetische Öle) sind synthetische Kohlenwasserstoffe aus Petroleum-Basisölen, die
vollständig durch Hydrocracken, Hydroisomerisierung und Hydrodesulfurierung hergestellt
werden. Sie weisen mindestens 90 Prozent gesättigte Verbindungen und maximal 0,03
Prozent Schwefel sowie einen Viskositätsindex von mindestens 120 auf.
[0098] Als Grundöle eignen sich weiterhin vorteilhaft GTL Öle (Gas to liquids Öle). GTL
Öle basieren auf Synthesegas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, aus dem mittels Fischer-Tropsch-Synthese
längerkettige Kohlenwasserstoffe hergestellt werden.
[0099] Bevorzugte synthetische Kohlenwasserstoffe sind Polyalphaolefin-Grundöle. Wie oben
erläutert sind Polyalphaolefin-Grundöle verschieden von dem erfindungsgemäß verwendeten
teilkristallinen Polyalphaolefin. Polyalphaolefin-Grundöle werden auch als Gruppe
IV Öle bezeichnet und haben in der Regel einen Viskositätsindex im Bereich von 125
bis 200. Polyalphaolefin-Grundöle können nach bekannten Verfahren katalytisch aus
Ethylen hergestellt werden, wobei als Zwischenprodukt zunächst Alphaolefine mit größerer
Kettenlänge resultieren. Hieraus werden die Polyalphaolefin-Grundöle im Wesentlichen
durch Oligomerisierung synthetisiert, wobei in der Regel Isoparaffine mit einer unterschiedlichen
Anzahl von gleichlangen Seitenketten entstehen. Die Synthese kann durch säurekatalysierte
(konventionelle) oder Metallocen-katalysierte Olefinpolymerisation (mPAO) erfolgen.
Konventionelle Polyalphaolefin-Grundöle weisen einen hohen Isomerisierungsgrad auf,
wohingegen bei der Metallocen-Oligomerisierung Produkte resultieren, die im Wesentlichen
frei von Isomerisierung sind. Geeignete Polyalphaolefin-Grundöle sind z.B. die Oligomere,
vorzugsweise die Dimere, Trimere, Tetramere, Pentamere und höheren Oligomere mit mehr
als 5 Wiederholungseinheiten von Alphaolefinen, und Gemische dieser Oligomere. Die
zur Herstellung der Polyalphaolefin-Grundöle eingesetzten Alphaolefine sind vorzugsweise
ausgewählt unter C
8-C
14-Alphaolefinen, insbesondere 1-Octen, 1-Decen, 1-Dodecen und Mischungen davon. Polyalphaolefin-Grundöle
sind in der Regel Gemische von Oligomeren oder Polymeren, die aus einem α-Olefin oder
isomerisierten α-Olefin hergestellt werden.
[0100] Als Grundöle eignen sich weiterhin vorteilhaft Silikonöle. Bevorzugt werden als Grundöle
Dimethylsilikonöle und/oder Phenylmethylsilikonöle eingesetzt.
[0101] In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Grundöl ein fluorfreies
Grundöl, vorzugsweise ausgewählt unter Pentaerythritestern, Dipentaerythritestern,
Trimellitsäureestern, Hemimellitsäureestern, Pyromellitsäureestern, Estoliden, Dimersäureestern,
Trimersäureestern, Dicarbonsäureestern Diarylethern, Polyglycolen, synthetischen Kohlenwasserstoffen,
konventionellen Polyalphaolefingrundölen (PAO-Grundölen), Metallocen-katalysierten
Polyalphaolefingrundölen (mPAO-Grundölen); Mineralölen, unbehandelte und chemisch
modifizierte pflanzliche Öle, Gruppe III Ölen, Dimethylsilikonölen und Mischungen.
Bevorzugte Ether sind Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid
und/oder Tetrahydrofuran(THF), vorzugsweise gestartet mit Monoalkoholen, Dialkoholen
und Trialkoholen. Bevorzugte synthetische Kohlenwasserstoffe sind alkylierte Naphthaline
und Polyalphaolefingrundöle.
[0102] Bevorzugt weist das Grundöl eine kinematische Viskosität, bestimmt nach ASTM-D-7042,
Ausgabe September 2014, bei 40°C von weniger als 20000 mm
2/s, vorzugsweise von 10 mm
2/s bis 2000 mm
2/s und insbesondere von 15 mm
2/s bis 1000 mm
2/s auf und/oder eine kinematische Viskosität, bestimmt nach ASTM-D-7042, Ausgabe September
2014, bei 100°C von 1 mm
2/s bis 2000 mm
2/s auf.
[0103] Bevorzugtes Polyalphaolefin-Grundöl weist eine kinematische Viskosität, bestimmt
nach ASTM-D-7042, Ausgabe September 2014, bei 40°C von 10 mm
2/s bis 15000 mm
2/s, bevorzugt von 15 mm
2/s bis 10000 mm
2/s, insbesondere 15 mm
2/s bis 1300 mm
2/s auf. Ebenfalls bevorzugtes Polyisobutylen-Grundöl weist eine kinematische Viskosität,
bestimmt nach ASTM-D-7042, Ausgabe September 2014, bei 100° von 25 mm
2/s bis 15000 mm
2/s, bevorzugt von 100mm
2/s bis 2000 mm
2/s , insbesondere 200 mm
2/s bis 1000 mm
2/s auf.
[0104] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Grundöl ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Estern, bevorzugt Dipentaerythritester, Trimellithsäureester,
Hemimellithsäureester, Pyromellitsäureester, Estoliden, Pentaerytritester, Dimersäureester,
Trimersäureester, TMP-Ester, Dicarbonsäureester, jeweils mit einer kinematischen Viskosität
bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042, Ausgabe September 2014 von 100 mm
2/s bis 1200 mm
2/s; Ethern, bevorzugt Polytetrahydrofuran(Poly-THF), Polyphenylether, Diarylether,
Triarylether, linearen oder verzweigten Perfluorpolyetherölen, jeweils mit einer kinematischen
Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 20 mm
2/s bis 1200 mm
2/s; Polyglycolen, bevorzugt Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid,
1,2-Butylenoxid, vorzugsweise gestartet mit Wasser, Monoalkoholen, Dialkoholen und/oder
Trialkoholen, jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe
September 2014 von 20 mm
2/s bis 46000 mm
2/s; synthetischen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt alkylierte Naphthaline, Polyalphaolefin-Grundöle
(PAO-Grundöle), metallocene Polyalphaolefin-Grundöle (mPAO-Grundöle), jeweils mit
einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September
2014 von 10 mm
2/s bis 20000 mm
2/s; Gruppe III Ölen mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe
September 2014 von 10 mm
2/s bis 100 mm
2/s, Dimethylsiliconölen, arylierten Silikonölen bevorzugt Alkylarylsilikonöle, insbesondere
Methyl/Aryl-Silikonöle und vollständig arylierte Silikonöle, jeweils mit einer kinematischen
Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 10 mm
2/s bis 1200 mm
2/s und/oder jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 25°C bestimmt nach DIN
53019, Ausgabe 2008.09 von 20 bis 2000000 mm
2/s, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
Weitere Additive
[0105] Das Schmierfett kann von dem Verdickungsmittel b) und dem teilkristallinen Polyalphaolefin
c) verschiedene weitere Additive d) umfassen.
[0106] Weist eine in dem erfindungsgemäßen Schmierfett als weiteres Additiv eingesetzte
Komponente mehrere Wirkungen auf, z.B. als Verdicker und Reibwertveränderer und wird
sie in dieser Anmeldung entsprechend auch als Additiv für mehrere Zwecke genannt,
so wird sie mengenmäßig jeder dieser Additivkomponenten voll zugerechnet.
[0107] Das Schmierfett enthält in einer bevorzugten Ausführungsform 0,5 bis 43 Gew.%, bevorzugt
1 Gew.% bis 30 Gew.%, noch bevorzugter 3 Gew.% bis 25 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Schmierfetts, wenigstens ein von dem Verdickungsmittel b) und dem teilkristallinen
Polyalphaolefin c) verschiedenes Additiv d), insbesondere wenigstens einen Festschmierstoff
(d1), wenigstens ein weiteres von dem Verdickungsmittel b) verschiedenes Verdickungsmittel
(d2) und/oder wenigstens einen Hilfsstoff (d3).
[0108] Besonders bevorzugt enthält das Schmierfett 0,5 Gew.% bis 43 Gew.%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens ein von b) und c) verschiedenes weiteres
Additiv d) umfassend
d1) 1 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
einen Festschmierstoff, und/oder
d2) 1 Gew.% bis 10 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein weiteres von b) verschiedenes Verdickungsmittel, vorzugsweise ausgewählt aus Aluminiumeinfachseifen,
Calciumsulfonaten, Bentoniten, amorphe Kieselsäure, hydrophobierte amorphe Kieselsäure,
Silikaten, Polyimiden, und Gemischen hiervon, und/oder
d3) 0,5 Gew.% bis 23 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
einen Hilfsstoff.
[0109] In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett 1 Gew.% bis 10 Gew.%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts wenigstens einen Festschmierstoff (d1).
Festschmierstoffe (d1) können insbesondere PTFE, Metalloxide, Metallcarbonate, insbesondere
Calciumcarbonat, Metallphosphate, Graphit, Bornitrid, Molybdändisulfid und Gemische
hiervon sein.
[0110] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett 1 Gew.% bis
10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens ein weiteres
von b) verschiedenes Verdickungsmittel (d2), vorzugsweise ausgewählt aus Aluminiumeinfachseifen,
Calciumsulfonaten, Bentoniten, amorphe Kieselsäure, hydrophobierte amorphe Kieselsäure,
Silikaten, Polyimiden und Gemischen hiervon.
[0111] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Schmierfett 0,5 Gew.% bis
23 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens einen Hilfsstoff
(d3).
[0112] Hilfsstoffe können Antioxidantien, Korrosionsschutzmittel, Hochdruckadditive, Verschleißschutzmittel,
Metalldesaktivatoren, insbesondere Buntmetalldesaktivatoren, beispielsweise Chelatbildner,
Pourpoint-Verbesserer, VI Verbesserer, Radikalfänger, UV-Stabilisatoren, Reaktionsschichtbildner,
Haftverbesserer, Verbesserer der elektrischen Leitfähigkeit, insbesondere Ionische
Flüssigkeiten, Additive zur Reduktion der Ölabscheidung und Gemische hiervon sein.
Korrosionsschutzm ittel
[0113] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens ein Korrosionsschutzmittel als Hilfsstoff
(d3) enthalten.
[0114] Korrosionsschutzmittel neutralisieren saure Reaktionsprodukte, z.B. aus der Oxidation
des Basisöls oder einem Additivabbau. So wird ein korrosiver Angriff abgeschwächt
oder verhindert. Geeignete Korrosionsschutzmittel sind die Salze verschiedener Säuren,
wie zum Beispiel Sulfonate, Naphthenate, Carboxylate, Aminphosphate, Bernsteinsäurehalbester
oder partielle Polyolester. Das Korrosionsschutzmittel ist vorzugsweise ausgewählt
unter Calciumsulfonaten, bevorzugt "overbased" Calcium Sulfonaten mit einer Basenzahl
(TBN) von 100 bis 500 mg KOH/g, mit Aminen (teil)neutralisierten Phosphaten, alkylierten
Ca-Naphthalinsulfonaten, Oxazolin-Derivaten, Imidazol-Derivaten, Bernsteinsäurehalbestern,
Benzotriazol, N-alkylierten Benzotriazolen und Mischungen davon.
[0115] Bevorzugt enthält das Schmierfett wenigstens ein Korrosionsschutzmittel d3) in einer
Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%, insbesondere
wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts.
Antioxidantien
[0116] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens ein Antioxidans als Hilfsstoff (d3)
enthalten.
[0117] Antioxidantien führen zu einer Steigerung der Widerstandsfähigkeit gegen Alterung
durch oxidative und/oder thermische Belastungen an der Schmierstelle. Durch Oxidation
können Säuren und ölunlösliche Bestandteile entstehen, die Verunreinigungen bilden,
welche sich auf der Schmierstelle absetzen können.
[0118] Geeignete Antioxidationsmittel sind aromatische aminische Antioxidantien, wie alkyliertes
Phenyl-alpha-Naphthylamin, Dialkyldiphenylamin, aralkylatiertes Diphenylamin, sterisch
gehinderte Phenole, wie Butylhydroxytoluol (BHT), Bis-2,6-di-t-butylphenolderivate,
Schwefel enthaltende gehinderte Phenole, Schwefel enthaltendes gehindertes Bisphenol
und Mischungen davon.
[0119] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens ein Antioxidationsmittel
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Metalldeaktivatoren
[0120] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens einen Metalldesaktivator (Additiv
zum Schutz gegen Metalleinflüsse) als Hilfsstoff (d3) enthalten.
[0121] Verschiedene Metalle, wie Kupfer und seine Verbindungen sind Katalysatoren für die
Bildung von Peroxiden und tragen damit zur Oxidation bei. Geeignete Metalldesaktivatoren
sind Chelatbildner, die die Metalloberfläche passivieren. Nicht einschränkende Beispiele
für Metalldesaktivatoren sind Triazole oder Thiadiazole, speziell Aryltriazole, wie
Benzotriazol und Tolyltriazol, Alkylderivate derartiger Triazole und Benzothiadiazole
wie R(C6H3)N2S, wobei R für H oder C1- bis C10-Alkyl steht.
[0122] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens einen Metalldesaktivator
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Verschleißschutzmittel
[0123] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens ein Verschleißschutzmittel als Hilfsstoff
(d3) enthalten.
[0124] Verschleißschutzmittel dienen dazu Verschleiß durch tribologische Prozesse, wie z.
B. Flüssigkeits- und Mischreibung zu verhindern
[0125] Das Verschleißschutzmittel ist vorzugsweise ausgewählt unter mit Aminen neutralisierten
Phosphaten, alkylierten und nicht alkylierten Triarylphosphaten, alkylierten und nicht
alkylierten Triarylthiophosphaten, Zn-, Mo- oder W-dialkyldithiophosphaten, Zn-, Mo-
oder W-diaryldithiophosphaten, Carbamaten, Thiocarbamaten, Zn-, Mo- oder W-dithiocarbamaten,
Dimercaptothiadiazol, Organoboraten, Organophosphiten und Mischungen davon.
[0126] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens ein Verschleißschutzmittel
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Viskositätsindex-Verbesserer
[0127] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens einen Viskositätsindex-Verbesserer
(VI-Verbesserer) als Hilfsstoff (d3) enthalten.
[0128] Beispiele für VI-Verbesserer sind Olefincopolymere, Polyalkylmethacrylate und dispergierend
wirkende Olefincopolymere.
[0129] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens einen VI-Verbesserer
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Hochdruckadditive
[0130] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens ein Hochdruckaditiv (extreme pressure
additive) als Hilfsstoff (d3) enthalten.
[0131] Hochdruckadditive wirken als Deckschichtbildner und/oder oberflächenaktive Substanzen.
Bevorzugte Hochdruckadditive sind ausgewählt unter Thiophosphaten, wie Zinkdithiophosphat,
Molybdänoxidsulfiddithiophosphat, Molybdänaminverbindungen, Schwefelverbindungen,
wie geschwefelten Ölen und Fetten, geschwefelten Fettsäuren, geschwefelten Fettsäureestern,
alkylierten Polysulfiden und Mischungen davon.
[0132] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens ein Hochdruckadditiv
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Pourpoint-Verbesserer
[0133] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens einen Poupoint-Verbesserer als Hilfsstoff
(d3) enthalten.
[0134] Bevorzugte Additive zur Verbesserung des Pourpoints sind ausgewählt unter linearen
oder verzweigten, alkylierten, acrylierten und/oder aliphatischen Polymeren, Copolymeren,
die einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Ein spezielles Beispiel für
einen Pourpoint-Erniedriger ist Polyalkylmethacrylat.
[0135] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens einen Pourpoint-Verbesserer
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Haft-Verbesserer
[0136] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann wenigstens einen Haftfähigkeits-Verbesserer
als Hilfsstoff (d3) enthalten.
[0137] Bevorzugte Additive zur Verbesserung der Haftfähigkeit sind ausgewählt unter langkettigen
polaren Polymeren, die dem Öl oder Fett eine erhöhte Haftfähigkeit auf der zu schmierenden
Oberfläche verleihen.
[0138] Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Schmierfett wenigstens einen Haftfähigkeits-Verbesserer
in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Gew.%,
insbesondere wenigstens 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
[0139] Sofern vorhanden beträgt der Anteil an Hilfsstoffen d3) in dem erfindungsgemäßen
Schmierfett vorzugsweise 0,5 Gew.% bis 23 Gew.%, noch bevorzugter 0,5 Gew.% bis 20
Gew.%, noch bevorzugter 1 Gew.% bis 18 Gew.% und insbesondere 1,5 Gew.% bis 12 Gew.%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts. Bevorzugt werden Hilfsstoffe in Form
von phosphor-, schwefelhaltigen, stickstoffhaltigen und/oder sauerstoffhaltigen Verbindungen,
Polymeren und/oder Gemischen davon eingesetzt. Besonders bevorzugte Hilfsstoffe sind
aromatische Amine, Phenole, insbesondere alkylierte Phenole, Triazole wie Benzotriazole,
Tolyltriazole, Ester insbesondere geschwefelte Fettsäureester, Glycerin-mono- oder
di-ester, Sorbitanester, Thiadiazole, Dithiocarbamate, insbesondere Molybdändithiocarbamate,
Phosphate, insbesondere Thiophosphate, oligomere Phosphate, oligomere Thiophosphate,
Dithiophosphate, Zinkdialkyldithiophosphate, Molybdändithiophosphate, Aminphosphate,Trialkylphosphate,
Triarylphosphate, Phosphite, Metallsalze, Carbonsäuren, Polymere, insbesondere Polymethacrylate,
Olefincopolymere und/oder Gemische davon.
[0140] Besonders bevorzugte Hilfsstoffe d3) sind aromatische Amine, alkylierte Phenole,
Thiadiazole, Dithiocarbamate, Triarylphosphate, Aminphosphate, Benzotriazole und/oder
deren Gemische.
[0141] Erfindungsgemäß bevorzugte aromatische Amine sind styrolisiertes Diphenylamin, Phenyl-alpha-naphthylamin,
Phenyl-beta-naphthylamin, octyliertes und/oder butyliertes Diphenylamin, insbesondere
p,p`-Dioctyldiphenylamin, nonyliertes Diphenylamin. Mithin weist das Schmierfett in
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Diphenylamin, insbesondere
p,p`-Dioctyldiphenylamin als Antioxidanten auf.
[0142] Ein tribologisches System ist ganz allgemein ein technisches System, welches Bewegung
durch Kontakte ermöglicht, beeinflusst oder verhindert und das als wesentliche Komponenten
die an einer tribologischen Beanspruchung beteiligten Wirkflächenpaare und das auf
diese einwirkende Beanspruchungskollektiv umfasst. Typischerweise umfasst ein tribologisches
System wenigstens einen Grundkörper, der sich in Kontakt und Relativbewegung mit wenigstens
einem Gegenkörper befindet. Das Beanspruchungskollektiv umfasst die auf die Körper
aufgebrachte Belastung sowie die Bewegungsverhältnisse, den Reibungszustand und die
Temperatur. Zwischen den beiden Körpern befindet sich in einer Ausführungsform das
erfindungsgemäße Schmierfett.
[0143] Im Rahmen der Erfindung bezeichnet ein tribologisches System speziell ein System,
bei dem Reibung infolge der Relativbewegung von aufeinander einwirkenden Oberflächen
entsteht, und einer Schmierung, um Verschleiß durch die Beanspruchung der Oberflächen
infolge der Reibung zu minimieren. Das erfindungsgemäße Schmierfett reduziert den
Verschleiß und sichert die Funktion von Teilen, auf die Reibungskräfte einwirken.
Typische tribologische Systeme für den Einsatz des erfindungsgemäßen Schmierfetts
sind Lager, Ketten, Kompressoren, Getriebe, etc.
[0144] Die erfindungsgemäße Schmierfett eignet sich hervorragend als Schmierstoff, insbesondere
als Lebensdauerschmierstoff, in einem tribologischen System.
[0145] Insofern ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein tribologisches System, insbesondere
ausgebildet als Lager, Kette, Kompressor und/oder Getriebe, das das erfindungsgemäße
Schmierfett enthält.
[0146] Bevorzugte Ausführungsformen für das erfindungsgemäße tribologische System umfassen
die in Bezug auf das erfindungsgemäße Schmierfett beschriebenen Ausführungsformen
mutatis mutandis.
[0147] Das erfindungsgemäße Schmierfett kann für die verschiedensten Lager, d.h. Wälzlager
und/oder Gleitlager eingesetzt werden. Bevorzugte Wälzlager und/oder Gleitlager sind
ausgewählt aus Radiallagern, Axiallagern, Radialachslagern und/oder Linearlagern.
[0148] Besonders bevorzugt sind Wälzlager, da sie besonders geeignet zur Lebensdauerschmierung
sind. Wälzlager können Rollenlager oder Kugellager sein. Rollenlager können als Nadellager,
Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager oder Pendelrollenlager vorliegen. Kugellager
können sein Rillenkugellager, Schrägkugellager, Pendelkugellager und/oder Axialkugellager.
[0149] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das tribologische Systeme als
Wälzlager ausgebildet, das ein erfindungsgemäßes Schmierfett enthält, wobei das Schmierfett
eine obere Gebrauchstemperatur bestimmt nach DIN 51825:2004-06 bei 3000 rpm, 1500
15 N Last und Einbaulage B von mindestens 100°C, vorzugsweise von 100°C bis 200°C
noch bevorzugter von 120°C bis 200°C aufweist.
[0150] Die obere Gebrauchstemperatur ist erreicht, wenn bei der Prüftemperatur mindestens
50% eines Lagerkollektivs (mindestens 5 Prüflager) eine Laufzeit von mindestens 100
h erreicht.
[0151] In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße
Schmierfett zur Schmierung von Gleitlagern, insbesondere von Ketten, Ventilen, Armaturen,
insbesondere Gasarmaturen, Aktuatoren, Pneumatikzylindern, Dichtungen, Ventilen und/oder
von Wälzlagern, insbesondere Rollenlagern wie Nadellagern, Zylinderrollenlagern, Kegelrollenlagern,
Pendelrollenlagern oder Kugellagern wie Rillenkugellagern, Schrägkugellagern, Pendelkugellagern
und/oder Axialkugellagern verwendet.
[0152] Ein bevorzugter Gegenstand ist ein mit dem erfindungsgemäßen Schmierfett lebensdauergeschmiertes
tribologisches Systeme, insbesondere ein mit dem erfindungsgemäßen Schmierfett lebensdauergeschmiertes
Lager, eine Kette, ein Kompressor und/oder ein Getriebe.
[0153] Ebenfalls bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur Lebensdauerschmierung
von tribologischen Systemen, insbesondere von tribologischen Systemen in Industrieanwendungen
und/oder Automobilanwendungen.
[0154] Bevorzugte Ausführungsformen für die erfindungsgemäßen Verwendungen umfassen die
in Bezug auf das erfindungsgemäße Schmierfett beschriebenen Ausführungsformen mutatis
mutandis.
[0155] Dabei ist unter dem Begriff "lebensdauergeschmiert" bzw. "Lebensdauerschmierung"
zu verstehen, dass das tribologische Systeme einmalig mit dem Schmierfett ausgestattet
wird und dass das Schmierfett bis zum Ende der geplanten Nutzungsdauer nicht ausgetauscht
oder erneuert werden muss.
[0156] Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur
Schmierung von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Lebensmitteln stehen, beispielsweise
von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung, die Getriebe, Wälz- und Gleitlager
enthalten, wie Ketten zum Transport in Gefriertunneln und Förderbändern, Pneumatikzylindern,
Dichtungen.
[0157] Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur
Schmierung von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Trinkwasser stehen, wie
Ventilen und Fittings, für Gas- und (Trink)wasserarmaturen; und/oder zum Schmieren
von tribologischen Systemen, bei denen ein Anwendungsspektrum im Temperaturbereich
von unter -60°C bis über 160°C, notwendig ist
[0158] Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zum
Schmieren von Komponenten im Automobil-Bereich, die Wälz- oder Gleitlager aufweisen,
wie Kugelgewindeantrieben in Automobil-Lenkanwendungen, Aktuatoren; Getrieben, Kunststoffgetrieben,
Dichtungen, insbesondere Dichtungen in Schiebedächern, Bremskraftverstärkern und/oder
Linearführungen.
[0159] Das erfindungsgemäße Schmierfett eignet sich ferner hervorragend zum Schmieren der
Oberflächen von Gleitpartnern. Besonders gut kommen ihre vorteilhaften Eigenschaften
zum Tragen, wenn die Oberflächen von Stahl, Buntmetall und/oder Kunststoffe enthaltenden
Gleitpartnern geschmiert werden.
[0160] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines tribologischen
Systems, in dem das erfindungsgemäße Schmierfett zwischen sich gegeneinander bewegende
Gleitpartner eingebracht wird.
[0161] Bevorzugte Ausführungsformen für die erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die in
Bezug auf das erfindungsgemäße Schmierfett beschriebenen Ausführungsformen.
[0162] Besonders bevorzugt wird ein lebensdauergeschmiertes tribologisches System hergestellt.
Ebenfalls besonders bevorzugt ist das tribologische System als Wälzlager ausgebildet.
[0163] Bevorzugt erfolgt das Einbringen des Schmierfetts zwischen die sich gegeneinander
bewegenden Gleitpartner mittels einer Zentralschmierung, einer Einzelschmierung, vorzugsweise
einer Tauchschmierung, Einspritzschmierung, beispielsweise mittels einer Schmierfettpistole
und/oder eines Tropfenzufuhrsystems.
[0164] Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Schmierfetts,
vorzugsweise eines Schmierfetts gemäß einer oder mehrerer der hier beschriebenen Ausführungsformen,
umfassend folgende Schritte:
- A) Bereitstellen eines Grundfettes umfassend
A1) 50 Gew.% bis 95,8 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Grundöl,
A2) 4 Gew.% bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, wenigstens
ein Verdickungsmittel, ausgewählt aus Harnstoffverdickern, Metallkomplexseifen, insbesondere
Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen
der Elemente der ersten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen
und Gemischen hiervon;
- B) Einmischen von 0,2 Gew.% bis 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts,
wenigstens ein teilkristallines Polyalphaolefin mit mindestens einem Schmelzpeak,
gemessen anhand DIN EN ISO 11357-3:2018 oberhalb von 10°C und einem Kristallinitätsgrad
von 15% bis 45%, wobei der Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Polyalphaolefins
bestimmt wird, indem die Schmelzenthalpie des teilkristallinen Polyalphaolefins, anhand
DIN EN ISO 11357-3:2018, ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird, in das Grundfett,
wodurch das Schmierfett erhalten wird.
[0165] Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen für das erfindungsgemäße
Schmierfett beschriebene bevorzugte Ausführungsformen mutatis mutandis. Beispielsweise
kann das Verfahren auch die Zugabe weiterer Substanzen wie Additive, Festschmierstoffe
und weiterer Verdickungsmittel umfassen.
[0166] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schmierfett, das mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.
[0167] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung eines teilkristallinen
Polyalphaolefins mit mindestens einem Schmelzpeak, gemessen anhand DIN EN ISO 11357-3:2018
oberhalb von 10°C und einem Kristallinitätsgrad von 15% bis 45%, wobei der Kristallinitätsgrad
des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt wird, indem die Schmelzenthalpie des
teilkristallinen Polyalphaolefins, anhand DIN EN ISO 11357-3:2018, ermittelt und durch
2,93 J/g dividiert wird, in Kombination mit einem Verdickungsmittel, ausgewählt aus
Harnstoffverdicker, Metallkomplexseifen, insbesondere Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen,
Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen der Elemente der ersten Hauptgruppe des
Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen und Gemischen hiervon zur Erzeugung
von Scherstabilität in Schmierölen und/oder zur Erhöhung der Scherstabilität von Schmierfetten.
[0168] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Additivierung
von Schmierölen und/oder Schmierfetten umfassend das Einbringen eines teilkristallinen
Polyalphaolefins mit mindestens einem Schmelzpeak, gemessen anhand DIN EN ISO 11357-3:2018
oberhalb von 10°C und einem Kristallinitätsgrad von 15% bis 45%, wobei der Kristallinitätsgrad
des teilkristallinen Polyalphaolefins bestimmt wird, indem die Schmelzenthalpie des
teilkristallinen Polyalphaolefins, anhand DIN EN ISO 11357-3:2018, ermittelt und durch
2,93 J/g dividiert wird, in Kombination mit einem Verdickungsmittel, ausgewählt aus
Harnstoffverdicker, Metallkomplexseifen, insbesondere Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen,
Calciumkomplexseifen, Metalleinfachseifen der Elemente der ersten Hauptgruppe des
Periodensystems, insbesondere Lithiumeinfachseifen und Gemischen hiervon in Schmieröle
und/oder Schmierfette.
[0169] Mit dem Verfahren kann in den Schmierölen Scherstabilität erzeugt und/oder die Scherstabilität
von Schmierfetten erhöht werden.
[0170] Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren umfassen für das erfindungsgemäße
Schmierfett beschriebene bevorzugte Ausführungsformen mutatis mutandis.
Messmethoden
Bestimmung der Kristallinität des Polyalphaolefins
[0171] Die Kristallinität des Polyalphaolefins wird bestimmt, indem seine Schmelzenthalpie
anhand DIN EN ISO 11357-3:2018 ermittelt und durch 2,93 J/g dividiert wird. Für die
Bestimmung des Basislinie wird die Möglichkeit 1 (Linear interpolierte Basislinie)
DIN EN ISO 11357-3:2018 genommen. Die Schmelzenthalpie wird im 2. Heizlauf bestimmt.
Sollte mehr als ein Schmelzvorgang auftreten, so wird über die so ermittelten Schmelzenthalpien
aufsummiert.
[0172] Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer nicht beschränkender Beispiele näher
erläutert.
Beispiel 1:
[0173] Es wird die Kristallinität zweier teilkristalliner Polyalphaolefine und eines Paraffinwachses
bestimmt. Die Basisdaten der untersuchten Materialien sind in der nachfolgenden Tabelle
dargestellt.
|
Teilkristallines Polyalpha-olefin 1 |
Teilkristallines Polyalphaolefin 2 |
Paraffinwachs |
Handelsname |
Vybar TM 260 |
Vybar C-6112 |
Sasolwachs 5205 |
chemische Zusammensetzung |
PAO CAS: 68527-08-2 Alkene, C>10 α-, polymd. Säurezahl <10 mg KOH/g |
Säurefuntionalisiertes teilkristallines PAO Säurezahl 80 mg KOH/g |
Iso-Paraffin-Wachs + AO Komplexe Kombination von Kohlenwasserstoffen, bestehend überwiegend
aus geradkettigen gesättigten Kohlenwasserstoffen mit Kohlenstoffzahlen im Bereich
von C20 bis C50. CAS-NR. 64742-43-4 |
Molmasse Mn [g/mol] DIN 55672-1:2016-03 |
5560 |
3000 |
- |
Molmasse Mw [g/mol] DIN 55672-1:2016-03 |
36700 |
15000 |
- |
Kettenlänge des Monomers |
C 22 |
- |
- |
Nadelpenetration 25°C [1/10 mm] ASTM D1321-16a |
7 bis 17 |
5 bis 10 |
14 bis 22 |
Erstarrungspunkt nach DIN ISO 2207:1983-12 |
83°C |
75°C |
55°C |
[0174] Zur Bestimmung der Kristallinität der untersuchten Substanzen wird zunächst die Schmelzenthalpie
anhand DIN EN ISO 11357-3:2018 mittels DSC ermittelt. Es werden folgende Parameter
verwendet:
- DSC Instrument der Netzsch Gerätebau GmbH Phoenix 204 F1
- Aluminiumtiegel (25 µl) mit zweifach perforiertem Deckel
- Einwage 10 +/- 0,3 mg
- Temperaturprogramm (Spülgas N2 mit 20 ml/min):
- 1 Segment 30°C bis -50°C (mit 20 K/min)
- 2 Segment isotherm bei -50°C für 15 min
- 3 Segment -50°C bis 75°C (mit 2 K/min)
- 4 Segment 75°C bis -50°C (mit 20 K/min)
- 5 Segment isotherm bei -50°C für 15 min
- 6 Segment -50°C bis 75°C (mit 2 K/min)
[0175] Für die Bestimmung der Basislinie wird die Möglichkeit 1 (Linear interpolierte Basislinie)
DIN EN ISO 11357-3:2018 genommen. Die Schmelzenthalpie wird im 2. Heizlauf bestimmt.
Für die Auswertung wird das 6 Segment verwendet.
[0176] In Fig. 1 sind die DSC-Kurven der untersuchten Substanzen gezeigt:
Die durch DSC ermittelten Parameter sind in der nachfolgenden Tabelle gezeigt.
|
Teilkristallines Polyalphaolefin 1 |
Teilkristallines Polyalphaolefin 2 |
Paraffinwachs |
Schmelzenthalpie [J/g] nach DSC |
63,67 |
90,65 |
144,2 |
Kristallinität, % bezogen auf PE-ideal kristallin, nach DSC |
21,73 |
30,94 |
49,21 |
Schmelzbereich [°C] nach DSC, |
20 - 53 |
20 - 75°C |
15 - 60°C |
[0177] Es zeigt sich, dass das Paraffinwachs eine Kristallinität oberhalb von 45% aufweist.
Beispiel 2
[0178] Es wird das Basisfett 1 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung von Calcium-12-Hydroxystearat als Verdicker hergestellt und aus diesem
durch Zugabe des Polyalphaolefins Vybar
® C-6112 (Polyalphaolefin 2) das nicht erfindungsgemäße Schmierfett 1 hergestellt.
Die Einarbeitung des teilkristallinen Polyaphaolefins erfolgt bei diesem und allen
nachfolgenden Beispielen durch Mischen bei 1500 rpm für 10 min mit einem Speedmixer
DAC 700.1 FVZ von der Fa. Hauschild und anschließendes Homogenisieren über einen Dreiwalzenstuhl
(zwei Walzgänge).Sowohl das Basisfett als auch das Schmierfett werden im Hinblick
auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration (vergleichend Frischfett
und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle
gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 1 |
Schmierfett 1 (nicht erfindungsgemäß) |
Zusammensetzung |
Grundöl: 80 Gew.% Gemisch Komplexester/Pentaerythritester, Viskosität ca. 600 mm2/sec; 6 % Verdicker Calcium-12-Hydroxystearat, 14 Gew.% Additive |
Basisfett 1 mit 5 Gew.% Teilkristallines Polyalphaolefin 2 (Vybar® C 6112) |
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
141,7 |
140,5 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] |
2,01 |
1,17 |
Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung 2 h, 80°C |
|
|
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], |
334 |
330 |
Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
|
|
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
361 |
411 |
Differenz Konuspenetration Penetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett
[1/10 mm] |
27 |
81 |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Das teilkristalline Polyalphaolefin verstärkt die Erweichung um 54 Einheiten |
[0179] Es zeigt sich, dass die Zugabe des teilkristallinem Polyalphaolefins zu dem Calciumeinfachseifen
verdickten Grundfett die Scherstabilität des Grundfetts verringert.
Beispiel 3
[0180] Es wird das Basisfett 2 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung von Calcium-12-Hydroxystearat als Verdicker hergestellt und aus diesem
durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins 2 (Vybar
® C-6112) das nicht erfindungsgemäße Schmierfett 2. Sowohl das Basisfett als auch die
Schmierfett werden im Hinblick auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration
(vergleichend Frischfett und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 2 |
Schmierfett 2 (nicht erfindungsgemäß) |
Zusammensetzung |
Grundöl: TMP ester/ C16 und C18 Carbonsäure 90 %, 6 % |
Basisfett 2 mit 5 % teilkristallinem Polyalphaolefin (Vybar® C-6112) |
|
Verdicker Calcium-12-hydroxystearat, 4 % Additive |
|
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
142,7 |
121,5 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] |
3,98 |
9,36 |
Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung 2 h, 80°C |
|
|
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], Penetrationswert
gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
264 |
316 |
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
350 |
>385, zu flüssig |
Differenz Konuspenetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett [1/10 mm] |
86 |
nicht berechenbar |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Die Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins führt sowohl beim Frischfett als
auch im Walkexperiment zu einer starken Erweichung |
[0181] Es zeigt sich, dass die Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins zu dem Calciumeinfach-Seifen
verdickten Grundfett sowohl im Frischfett als auch im Walkexperiment zu einer starken
Erweichung führt.
Beispiel 4
[0182] Es wird das Basisfett 3 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung von Calcium-12-Hydroxystearat als Verdicker hergestellt und aus diesem
durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins Vybar
® C-6112 das nicht erfindungsgemäße Schmierfett 3. Sowohl das Basisfett als auch das
Schmierfett werden im Hinblick auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration
(vergleichend Frischfett und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 3 |
Schmierfett 3 (nicht erfindungsgemäß) |
Zusammensetzung |
Grundöl: 70 %, TMP ester/ C16 und C18 Carbonsäure, 12 % Polyisobutylen, V100 ca. 400
mm2/s, Verdicker 5 % Calcium-12-hydroxystearat und 6 % hydrophobiertes Aerosil mit 100m2/g Oberfläche, 7 % Additive |
Basisfett 3 mit 5 % teilkristallines Polyalphaolefin 2, Vybar® C-6112 |
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
239,9 |
205,4 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] |
1,48 |
1,45 |
Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung 2 h, 80°C |
|
|
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], Penetrationswert
gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
278 |
342 |
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
305 |
354 |
Differenz Konuspenetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett [1/10 mm] |
27 |
12 |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Die Zugabe des teilkristallinem Polyalphaolefins führt zu einer Reduzierung des Tropfpunktes
und zu einer Erweichung des Frischfettes |
[0183] Es zeigt sich, dass die Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins zu einer Reduzierung
des Tropfpunktes führt.
Beispiel 5
[0184] Es wird das Basisfett 4 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung einer Lithiumkomplexseife hergestellt und aus diesem durch Zugabe
des Polyalphaolefins Vybar
® C-6112 das erfindungsgemäße Schmierfett 4. Sowohl das Basisfett als auch das Schmierfett
werden im Hinblick auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration
(vergleichend Frischfett und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 4 |
Schmierfett 4 (erfindungsgemäß) |
Zusammensetzung |
Grundöl: 85 % |
Basisfett 4 mit 5 % teilkristallines |
Mineralöl/PAO im Massenverhältnis 1:1, V 40 = 140 mm2/s, 10% Lithiumkomplexseife aus Azelainsäure und 12-Hydroxystearinsäure, 5 % Additive |
Polyalphaolefin 2; (Vybar® C-6112) |
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
>= 300 |
>= 300 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung
2 h, 80°C |
6,26 |
4,88 |
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], Penetrationswert
gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
328 |
268 |
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
361 |
249 |
Differenz Konuspenetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett [1/10 mm] |
33 |
-19 |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Das teilkristalline Polyalphaolefin führt überraschenderweise zu einer niedrigeren
Penetration des Frischfettes und reduziert die Ölabscheidung. Im Shell Roll Test ergibt
sich eine Verfestigung beim gewalkten Fett im Vergleich zur Frischfettprobe. |
[0185] Es zeigt sich, dass die Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins zum Basisfett
4, das eine Lithiumkomplexseife enthält, überraschenderweise zu einer niedrigeren
Penetration des erfindungsgemäßen Schmierfetts als Frischfett führt und auch die Ölabscheidung
reduziert wird. Sogar im Shell Roll Test ergibt sich eine Verfestigung bei dem gewalkten
Schmierfett im Vergleich zum Frischfett. Das Basisfett 4 zeigt dagegen eine Erweichung.
Die Verfestigung des erfindungsgemäßen Schmierfetts 4 im Shell Roll Versuch ist insbesondere
deshalb überraschend, da bei der niedrigen Ausgangspenetration eine eher stärkere
Erweichung zu erwarten war.
Beispiel 6
[0186] Es wird das Basisfett 5 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung eines Harnstoffverdickers hergestellt und aus diesem durch Zugabe
des teilkristallinen Polyalphaolefins 2 (Vybar
® C-6112) das erfindungsgemäße Schmierfett 5. Sowohl das Basisfett als auch das Schmierfett
werden im Hinblick auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration
(vergleichend Frischfett und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 5 |
Schmierfett 5 (erfindungsgemäß) |
Zusammensetzung |
Grundöl: 85 % |
Basisfett 5 mit 5 % teilkristallines |
Trimellithsäureester mit C9 - C11 Alkoholen, V 40 ca. 72 mm2/sec. 11 % |
Harnstoffverdicker basierend auf MDI/TDI Gemisch umgesetzt mit Amingemisch enthaltend
aromatische, aliphatische gesättigte und aliphatisch ungesättigte Amine, 4 % Additive |
Polyalphaolefin,(Vybar® C-6112) |
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
276,2 |
268,8 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] |
2,13 |
1,06 |
Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung 2 h, 80°C |
|
|
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], Penetrationswert
gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
268 |
253 |
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
354 |
278 |
Differenz Konuspenetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett [1/10 mm] |
86 |
25 |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Das teilkristalline Polyalphaolefin führt zu einer deutlichen Reduktion der Erweichung
des Harnstoff Fettes beim Shell Roll Test |
[0187] Es zeigt sich, dass die Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins zum Basisfett
5 überraschenderweise zu einer deutlichen Reduktion der Erweichung des Harnstoff Fettes
beim Shell Roll Test führt.
Beispiel 7
[0188] Es wird das Basisfett 6 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung einer Lithium-Komplexseife als Verdicker hergestellt und aus diesem
durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins 2, Vybar
® C-6112 das erfindungsgemäße Schmierfett 6. Sowohl das Basisfett als auch das Schmierfett
werden im Hinblick auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration
(vergleichend Frischfett und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 6 |
Schmierfett 6 (erfindungsgemäß), mit 5 % Vybar® C-6112 |
Zusammensetzung |
Grundöl:82 % |
Basisfett 6 mit 5 % teilkristallines Polyalphaolefin 2, (Vybar® C-6112) |
Polypropylenglykol, V40 = 50 mm2/s, 9 % Lithiumkomplexverdicker aus Azelainsäure und 12-Hydroxystearinsäure, 2 % Festschmierstoff,
7 % Additive |
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
>= 300 |
>= 300 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] |
2,36 |
3,88 |
Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung 2 h, 80°C |
|
|
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], Penetrationswert
gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
298 |
298 |
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
365 |
358 |
Differenz Konuspenetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett [1/10 mm] |
67 |
60 |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Das teilkristalline Polyalphaolefin führt zu einer Reduktion der Erweichung des Lithiumkomplexseifen
verdickten Fettes beim Shell Roll Test |
[0189] Es zeigt sich, dass die Zugabe des Polyalphaolefins zum Basisfett 6 überraschenderweise
zu einer Reduktion der Erweichung des Lithiumkomplexseifen verdickten Fettes beim
Shell Roll Test führt.
Beispiel 8
[0190] Das Lithium-Einfach-Seifen-Fett hat einen Gehalt Lithium-12-hydroxystearat von 8,6
Gew.% und 1 Gew.% aminischem Antioxidant, Das Grundöl ist ein Gemisch PAO 4 und mPAO
300, die kinematische Viskosität bei 40°C liegt bei 1000 mm
2/s.
Mischung |
Li-Einfachseifenfett Gehalt |
Teilkristallines Polyalphaolefin 1, Vybar TM 260 (%) |
Teilkristallines Polyalphaolefin 2 Vybar® C 6112 (%) |
Penetration frisch (1/10 mm) |
Penetration nach Shell-Roll Test (1/10 mm) 2h/80°C |
Penetration Delta (1/10 mm) |
8 a |
97,50 |
0,00 |
2,50 |
274 |
238 |
-36 |
8 b |
100,00 |
0,00 |
0,00 |
271 |
334 |
63 |
8c |
95,00 |
2,50 |
2,50 |
290 |
268 |
-22 |
8d |
95,00 |
5,00 |
0,00 |
278 |
298 |
20 |
8e |
92,50 |
5,00 |
2,50 |
290 |
253 |
-37 |
8f |
95,00 |
2,50 |
2,50 |
301 |
268 |
-33 |
8g |
95,00 |
0,00 |
5,00 |
290 |
238 |
-52 |
8h |
92,50 |
2,50 |
5,00 |
316 |
278 |
-38 |
8i |
97,50 |
2,50 |
0,00 |
271 |
316 |
45 |
8j |
90,00 |
5,00 |
5,00 |
316 |
282 |
-34 |
8k |
97,50 |
1,25 |
1,25 |
282 |
278 |
-4 |
[0191] Das nicht erfindungsgemäße Fett 8b, das kein teilkristallines Polyalphaolefin enthält,
zeigt im Shell Rolltest eine Erweichung von 63 Einheiten. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
8a, 8c-8k, welche die teilkristallinen Polyalphaolefine einzeln oder in Kombination
und in unterschiedlichen Konzentrationen enthalten, zeigen in allen Fällen eine geringere
Erweichung bei dem Shell Roll Test. Dabei zeigt sich z.B. beim Vergleich von 8i mit
8a, dass das teilkristalline Polyalphaolefin 2 (Vybar
® C 6112) deutlich größere Effekte in diesem Grundfett zeigt als das teilkristalline
Polyalphaolefin 1 (Vybar TM 260). Durch geeignete Auswahl der Einsatzmengen kann die
Erweichung gesteuert werden und beispielsweise auf nahezu 0 eingestellt werden, siehe
8k.
Beispiel 9
[0192] Aluminium-Komplex-Fett (11% Verdickeranteil, enthaltend Benzoesäure und Stearinsäure
als Säurekomponenten), Grundöl PAO 6.
Mischung |
Aluminium-komplex Fett (%) |
Teilkristallines Polyalphaolefin 1 Vybar TM 260 (%) |
Teilkristalline Polyalphaolefin 2, Vybar® C 6112 (%) |
Penetration frisch (1/10 mm) |
Penetration nach Shell-Roller nach (1/10 mm) |
Penetration Delta (1/10 mm) |
9a |
90,00 |
5,00 |
5,00 |
208 |
211 |
3 |
9b |
95,00 |
5,00 |
0,00 |
211 |
238 |
27 |
9c |
95,00 |
0,00 |
5,00 |
223 |
253 |
30 |
9d |
95,00 |
2,50 |
2,50 |
238 |
230 |
-8 |
9e |
100,00 |
0,00 |
0,00 |
241 |
305 |
64 |
[0193] Das nicht erfindungsgemäße Fett 9e, das kein teilkristallines Polyalphaolefin enthält,
zeigt im Shell Rolltest eine Erweichung von 64 Einheiten. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
9a - 9d, welche die teilkristallinen Polyalphaolefine einzeln oder in Kombination
und in unterschiedlichen Konzentrationen enthalten, zeigen in allen Fällen eine geringere
Erweichung bei dem Shell Roll Test. Dabei sind in diesem Fettkonzept die beiden teilkristallinen
Polyalphaolefine ähnlich wirksam (Vgl. 9b und 9c).
Beispiel 10. Vergleich teilkristallines PAO mit dem Paraffinwachs
[0194] Als Grundfett wurde ein Lithiumseifenfett verwendet, mit Gehalt Lithium-12-hydroxystearat:
8,6 %), 1 % aminischer Antioxidant, Grundöl Gemisch PAO 4 und mPAO 300, kinematische
Viskosität bei 40°C 1000 mm
2/s.
Mischung |
Paraffin-wachs (%) |
Teilkristalline Polyalphaolefin 2, Vybar® C 6112 (%) |
Penetration frisch (1/10 mm) |
Penetration nach Shell-Roller nach 50h/80°C (1/10 mm) |
Delta Penetration ((1/10 mm) 50h/80°C |
Mischung 10a |
0,00 |
2,50 |
241 |
274 |
33 |
Mischung 10b |
2,50 |
0,00 |
230 |
395 |
165 |
Mischung 10c |
0,00 |
0,00 |
268 |
388 |
120 |
[0195] Die Erweichung nach dem Test über 50 h ist für das nicht erfindungsgemäße Paraffinwachs
(Mischung 1b) gegenüber dem Ausgangsmaterial (10c) deutlich erhöht, während das erfindungsgemäße
Muster 10a eine signifikant niedrigere Erweichung aufweist.
Beispiel 11
[0196] Es wird das Basisfett 11 mit der in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Zusammensetzung
unter Verwendung einer Calcium-Komplexseife als Verdicker hergestellt und aus diesem
durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins 2 (Vybar
® C-6112) das erfindungsgemäße Schmierfett 11. Sowohl das Basisfett als auch das Schmierfett
11 werden im Hinblick auf Tropfpunkt, Ölabscheidung untersucht und ihre Konuspenetration
(vergleichend Frischfett und Fett nach Walkung) gemessen. Die Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle gezeigt.
Bezeichnung |
Basisfett 11 |
Schmierfett11 (erfindungsgemäß), mit 5 % Vybar® C-6112 |
Zusammensetzung |
Grundöl:75 % Polyalphaolefin V40 = 30 mm2/s, 22 % Calciumkomplexverdicker aus Sebacinsäure und Sebacinsäurestearylamin, 3 %
Additive |
Basisfett 11 teilkristallines Polyalphaolefin 2,5% Vybar® C-6112 |
Tropfpunkt, DIN ISO 2176 [°C] |
240 |
232 |
Ölabscheidung DIN 51817, 40°C/168h, [%] |
1,48 |
2,34 |
Shell Roll test, ASTM, D 1831, Testbedingung 2 h, 80°C |
|
|
Konuspenetration des Frischfettes, ASTM D1403, 1/4 Konus [1/10mm], Penetrationswert
gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
274 |
264 |
Konuspenetration des Fettes nach Walkung im Shell Roll Tester, ASTM D1403, 1/4 Konus
[1/10mm], Penetrationswert gemäß D1403 auf Wert des Standardkonus |
328 |
238 |
Differenz Konuspenetration Fett nach Walkung - Penetration Frischfett [1/10 mm] |
54 |
-26 |
Effekt durch Zugabe des teilkristallinen Polyalphaolefins auf Differenz der Konuspenetration
Frischfett/gewalktes Fett |
|
Im Shell Roll Test ergibt sich eine Verfestigung beim gewalkten Fett im Vergleich
zu Frischfettprobe. |