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Title:
GRANULAR LUBRICANT, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF, AND USE OF SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/033700
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a granular lubricant, a method for the production thereof, and the use thereof.

Inventors:
HANDL WERNER (DE)
ZITZER CHRISTINA (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/072845
Publication Date:
February 17, 2022
Filing Date:
August 14, 2020
Export Citation:
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Assignee:
H C CARBON GMBH (DE)
International Classes:
C10M173/02
Domestic Patent References:
WO2006117117A12006-11-09
WO2008104384A22008-09-04
Foreign References:
GB883021A1961-11-22
US20170073605A12017-03-16
US20050124505A12005-06-09
DE10319483A12004-11-18
DE102009019846A12010-11-11
Other References:
DATABASE WPI Week 199912, Derwent World Patents Index; AN 1999-136892, XP002802579
SCHINDELIN, J. ET AL.: "The ImageJ ecosystem: An open platform for biomedical image analysis", MOL. REPROD. DEV., vol. 82, no. 7-8, 2015, pages 518 - 529
"Partikelgrößenanalyse - Siebanalyse - Teil 2: Durchführung", August 2016
"Particle size analysis - Dynamic light scattering (DLS", February 2017
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 1333-86-4
"Standard Test Method for Carbon Black-Total and External Surface Area by Nitrogen Adsorption", 2014, ASTM INTERNATIONAL
"Standard Classification System for Carbon Blacks used in Rubber Products", 2006, ASTM INTERNATIONAL
"Standard Test Methods for Carbon Black-Ash Content", 2015, ASTM INTERNATIONAL
"Laborzentrifugen; Zentrifugenröhrchen für RZB bis 4000", March 1982
"Binders for paints and varnishes — Determination of saponification value — Titrimetric method", June 1996
"Paints and varnishes - Determination of flow time by use of flow cups", November 2011
Attorney, Agent or Firm:
WALCHER, Armin et al. (DE)
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Claims:
38

Patentansprüche

1. Schmierstoffgranulat, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmierstoffgranulat Granulatpartikeln und, optional, wenigstens ein organisches Bindemittel umfasst, wobei die Granulatpartikeln agglomerierte plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß umfassen, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm aufweisen oder daraus bestehen.

2. Schmierstoffgranulat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser aus einem Bereich von 180 nm bis 600 nm und, weiter bevorzugt einer spezifischen Oberfläche, bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, von nicht mehr als 50 m2/g, vorzugsweise von nicht mehr als 25 m2/g, weiter bevorzugt von nicht mehr als 15 m2/g, aufweisen.

3. Schmierstoffgranulat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die plättchenförmige Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser aus einem Bereich von 0,4 pm bis 20 pm aufweisen.

4. Schmierstoffgranulat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 39 dass der wenigstens eine anorganische Festschmierstoff aus der Gruppe, die aus Graphit (C), hexagonalem Bornitrid (hBN) und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.

5. Schmierstoffgranulat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulatpartikeln agglomerierten plättchenförmige Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß in einem Masseverhältnis aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 0,5 bis einschließlich 10 zu 5, vorzugsweise aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 1 bis einschließlich 10 zu 4, umfassen.

6. Schmierstoffgranulat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine organische Bindemittel wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, Polysaccharid und/oder wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, Polysaccharid-Derivat, vorzugsweise Polysaccharidether, und/oder wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, Monosaccharid und/oder wenigstens ein, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, Polyvinylalkohol und/oder Mischungen davon umfasst oder daraus besteht.

7. Verfahren zur Herstellung eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Suspension umfassend wenigstens ein Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und/oder Agglomerate davon, Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß und/oder Agglomerate davon und, optional, wenigstens eines organisches Bindemittel, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, und weiter bevorzugt einer spezifischen Oberfläche, jeweils bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, von nicht mehr als 50 m2/g, vorzugsweise von nicht mehr als 25 m2/g, weiter bevorzugt von nicht mehr als 15 m2/g, aufweisen oder daraus bestehen, und 40 b) Trocknen der in Schritt a) bereitgestellten Suspension durch Zerstäuben der Suspension unter Erhalt des Schmierstoffgranulats, wobei das Schmierstoffgranulat Granulatpartikeln und, optional, wenigstens ein organisches Bindemittel umfasst, wobei die Granulatpartikeln agglomerierte plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß umfassen, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, aufweisen oder daraus bestehen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen in Schritt b) durch Zerstäuben der in Schritt a) bereitgestellten Suspension unter Erhalt einer zerstäubten Suspension und nachfolgendem Kontaktieren der zerstäubten Suspension mit einem erwärmten Gasstrom, der vorzugsweise eine Temperatur aufweist, die zumindest dem Siedepunkt des wenigstens einen Lösungsmittels, vorzugsweise Wassers, entspricht, erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt a) bereitgestellte Suspension plättchenförmige Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß in einem Masseverhältnis aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 0,5 bis einschließlich 10 zu 5, vorzugsweise aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 1 bis einschließlich 10 zu 4, umfasst.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine anorganische Festschmierstoff aus der Gruppe, die aus Graphit (C), hexagonalem Bornitrid (hBN) und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.

11. Schmiermittelsuspension, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension wenigstens eine bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase und Granulatpartikeln des Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 umfasst.

12. Schmiermittelsuspension nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase Wasser ist, wobei die Granulatpartikeln des Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zumindest teileweise in der fließfähigen, vorzugsweise flüssigen, Phase dispergiert vorliegen.

13. Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelsuspension nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, und b) Mischen des in Schritt a) bereitgestellten Schmierstoffgranulats mit wenigstens einer bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase, weiter bevorzugt Wasser unter Erhalt der Schmiermittelsuspension.

14. Verwendung eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, oder einer Schmiermittelsuspension nach einem der Ansprüche 11 oder 12, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 13, als Schmiermittel oder als Additiv für Schmiermittel.

15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei das Schmiermittel bei der Umformung von Halbzeug aus Metall und/oder wenigstens einer Legierung oder bei der Herstellung von schmierfähigen Überzügen verwendet wird.

Description:
Schmierstoffgranulat, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierstoffgranulat, ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung.

Graphit ist nach wie vor in vielen technischen Bereichen der Schmierstoff der Wahl, da Graphit auf Grund seiner Schichtstruktur eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit hat, relativ preisgünstig und ungiftig ist. Beispielsweise bei der Umformung von Metallen und/oder Legierungen werden üblicherweise wässrige Graphitsuspensionen als Schmier-, Trenn- und Kühlstoff verwendet.

Beispielsweise ist Schmieden das Druckumformen von Metallen oder Legierungen zwischen wenigsten zwei Werkzeugen unter örtlicher Änderung der Querschnittsform. Schmieden kann grundsätzlich kalt, halbwarm oder warm erfolgen. Üblicherweise wird das Schmieden jedoch warm durchgeführt. Typische Schmiedetemperaturen liegen für Stahlwerkstoffe im Bereich 950° bis 1300° C.

Beim Schmieden wird beispielsweise auf wenigstens eine Oberfläche der verwendeten Werkzeuge und/oder auf wenigstens eine Oberfläche des zu schmiedenden Halbzeugs wenigstens ein Schmierstoff aufgebracht. Der aufgebrachte Schmierstoff sollte dabei Schmier-, Trenn- und Kühlwirkung entfalten mit dem Ziel, die erforderlichen Umformkräfte zu reduzieren, die mechanische Beanspruchung der Werkzeuge zu reduzieren, die Entformbarkeit zu erleichtern und/oder die Aufheizung der Werkzeuge zu reduzieren.

Schmierstoffe werden auch zur Herstellung nahtloser Stahlrohre benötigt. Dabei wird beispielsweise ein Dorn komplett mit Schmierstoff überzogen. Um den Dorn wird dann ein Rohr gewalzt und der Dorn nach dem Walzvorgang wieder herausgezogen. Walzen ist ein Fertigungsverfahren aus der Gruppe des Druckumformens, bei dem der Werkstoff zwischen zwei oder mehreren rotierenden Werkzeugen umgeformt und dabei dessen Querschnitt verringert wird.

Schmierstoffe werden aber auch als sogenannte Gleitbeschichtungen verwendet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Anwendung zur Beschichtung keramischer Schieberplatten handeln. Schieberplatten bestehen vorzugsweise aus plan-geschliffenen Keramikplatten welche mit einen Schmierstoff beschichtet werden. Nach der Trocknung werden die Platten zum Abschiebern von Metallschmelzen verwendet. Die Platten werden dabei gegenseitig verschoben und der Schmierfilm sollte oxidationsbeständig sein.

Bei den oben beschriebenen Anwendungen kommt es darauf an, wenigstens einen, vorzugweise sprühfähigen, Schmierstoff, beispielsweise in Form einer geeigneten Schmierstoffsuspension, zur Anwendung zu bringen. Eine geeignete Schmierstoffsuspension sollte sich vorzugsweise mit handelsüblichen Sprühsystemen (Druckluft betriebene Sprühsysteme, Airless Sprüsysteme, etc.) applizieren lassen.

Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik bekannte Graphit-haltige Suspensionen komplex aufgebaut und enthalten neben Graphit zahlreiche Hilfsmittel (Additive), wie Netz-, Dispergier-, Binde-, Konservierungsmittel und Stabilisatoren.

Da geeignete Schmierstoffsuspensionen, beispielsweise Graphit-Suspensionen und/oder Bornitrid-Suspensionen, meist im Sprühverfahren verarbeitet werden, müssen die Suspensionen absolut homogen und frei von Verunreinigungen sein.

Aus dem Stand der Technik bekannte Schmierstoff-Suspensionen werden meist als 10 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, vorzugsweise wässrige, Zubereitungen zum Anwender geliefert und dort, je nach beabsichtigter Verwendung mit Wasser auf eine entsprechend abgestimmte Anwendungskonzentrationen verdünnt.

Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass zwischen 60 und 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, Wasser transportiert werden. Weiterhin müssen beim Anwender große Volumina vorgehalten und bestimmte Lagerbedingungen eingehalten werden. Die Suspensionen müssen außerdem gegen Sedimentation und Verkeimung geschützt werden. Besonders nachteilig ist, dass die wässrigen Suspensionen bei tieferen Temperaturen, beispielsweise unterhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Lösungsmittel, gegen Einfrieren geschützt werden müssen bzw. in Abhängigkeit der Außentemperatur überhaupt nicht transportiert werden können. Zusätzlich ist ggf. bei einer Lagerhaltung am Ort der Anwendung das Lager entsprechend zu beheizen, um beispielsweise ein Einfrieren zu vermeiden. Insbesondere kann ein zumindest teilweises Einfrieren ebenfalls die Qualität der entsprechenden Suspension beeinträchtigen, da beispielsweise nach erneutem Auftauen, entsprechende Bestandteile der Suspension, beispielsweise partikuläre Bestandteile wie Schmierstoffpartikeln, nicht mehr ohne größeren Aufwand homogen dispergierbar sind.

Um den Transport des Wassers und die damit einhergehenden Probleme zu verhindern sind auf dem Markt weiterhin zahlreiche pulverförmige Schmierstoffe erhältlich. Ebenso gibt es zahlreiche Herstellungsmethoden von Pulvermischungen. Beispielsweise können die einzelnen Komponenten in Pflugschar- oder Nauta-Mischern, mittels Schnecken oder rotierender Elemente, gemischt werden. Nachteil all dieser Trockenmischverfahren ist jedoch, dass die verschiedenen Komponenten auf Grund ihrer Feinheit, insbesondere Korngröße der entsprechenden Schmierstoffpartikel, durch die eingemischte Luft stark im Volumen zunehmen und schwer in Säcke oder Big Bags abgefüllt werden können.

Besonders nachteilig ist, dass auf Grund der unterschiedlichen Dichte der einzelnen Stoffe, die Gefahr der Entmischung besteht. Bei der Umwandlung von Pulver in eine verwendungsfähige Schmierstoffdispersion sind daher oft hohe Scherkräfte aufzuwenden, um vor allem eingesetzten partikulären Graphit zu dispergieren und ggf. die eingesetzten Bindemittel aufzuschließen.

Zudem neigt eine Pulvermischung, beispielsweise ein Graphitpulvermischung, sehr stark zur Staubbildung, so dass zur Einhaltung von entsprechenden Staubgrenzwerten, geeignete Absaug-Vorrichtungen installiert werden müssen. Bei einer Verarbeitung der Pulvermischung in einem flexiblen Schüttgutbehälter, beispielsweise Bigbag, der auch als Flexible Intermediate Bulk Container (FIBC) benannt werden kann, ist weiterhin die Entleerung aufgrund der schlechten Rieselfähigkeit und der Brückenbildung von Pulvermischungen aufwendig.

Andere im Stand der Technik bekannte Granulierverfahren ergeben ebenfalls sehr schwer dispergierbare Granulate, beispielsweise weil diese eine unregelmäßige Form und/oder Oberfläche der agglomerierten Granulat-Partikel zur Folge haben. Beispielsweise werden in der WO 2006/117117 A1 verschiedene Granulierverfahren für hexagonales Bornitrid offenbart, wobei die beschriebene Aufbaugranulierung mit üblichen Granuliertellern unter Zugabe von Wasser oder Lösemittel erfolgt. Bei diesem Verfahren kann zwar mit vergleichsweise wenig Flüssigkeit gearbeitet werden, doch sind die Granulate uneinheitlich in der Form und durch den ständigen Rollvorgang an der Oberfläche so verdichtet, dass eine spätere Dispergierung sehr viel Energie in Form von Scherenergie benötigt. Zusätzlich muss bei diesem Verfahren die Flüssigkeit extern durch eine zusätzliche Trocknung entfernt werden.

Die in dieser Schrift ebenfalls vorgeschlagene Wirbelschicht-Granulierung liefert im Wesentlichen die gleichen Nachteile. Beschrieben wird auch die Sprühtrocknung, wobei jedoch die damit erhaltene Granulat-Zusammensetzung weitgehend aus anorganischen Stoffen besteht und daher für Schmierzwecke ungeeignet ist.

Die WO 2008/104384 A2 offenbart eine pulverförmige Schmierstoffzusammensetzung, bestehend im Wesentlichen aus Graphit und Metallverbindungen. Auf Grund der Zusammensetzung ist eine derartige Kombination für die Warm- oder Halbwarmumformung nicht geeignet. Weiterhin enthält die Offenbarung dieses Dokuments keinen Hinweis auf eine Bereitstellung von Granulaten.

Die DE 103 19483 A1 beschreibt ein schnell zerfallendes Pigmentkonzentrat. Dabei werden Pigmente wie Eisenoxid, Titandioxid, etc. unter zu Hilfenahme eines Zerfalls-Hilfsmittel hergestellt. Dabei soll die schnelle Dispergierbarkeit durch Zellulose erreicht werden. Diese Lehre zielt auf die Einfärbung von Baumaterial ab. Keines der offenbarten Metalloxide weist jedoch eine Schmierwirkung auf. Aufgrund der Mohsschen Härte der entsprechenden Metalloxide wären diese sogar eher abrasiv. Darüber hinaus weist Carbon Black alleine ebenfalls keine Schmierwirkung auf. Eine solche Zusammensetzung ist daher als Schmierstoff völlig ungeeignet.

Die DE 10 2009 019 846 A1 beschreibt eine Granulatzusammensetzung umfassend Kohlenstoff-haltige Partikeln und einem acetylenischen Glykol. Bei diesem Verfahren werden reine Kohlenstoffformen granuliert. Diese sind als Leitadditive einsetzbar und sind aber als Schmierstoffe ungeeignet. Ein acetylenisches Glykol ist bei Verwendung in Schmierstoffzusammensetzungen weiterhin unwirksam, da es keine Haftmitteleigenschaften aufweist. Eine Schmiermittelzusammensetzung sollte neben wenigstens einem Schmierstoff weiterhin vorzugsweise wenigstens ein Haftmittel enthalten, dass zumindest teilweise eine Haftung des wenigstens einen Schmierstoffes auf der zu schmierenden Oberfläche unterstützt bzw. vermittelt. Ein Vorhandensein wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz, wie beispielsweise eines acetylenischen Glykols, reichen nicht aus, um vorzugsweise eine ausreichende Haftung eines Schmierstoffes auf einer zu schmierenden Oberfläche zu gewährleisten.

Nach dem bekannten Stand der Technik, ist es bislang nicht gelungen ein Schmierstoffgranulat mittels Sprühtrocknung herzustellen. Dies liegt einerseits daran, dass die nötigen Additive und die hohe Konzentration entsprechender Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, die Viskosität der Suspension eine Verarbeitung im Sprühturm nicht mehr zulassen. Weiterhin kommen bei Schmierstoffen sehr feinteilige Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit- Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, zum Einsatz. Diese Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, liegen meist bei einem d50- Wert von 2 pm - 5 pm und neigen außerordentlich stark zur Agglomeratbildung. Werden solche Agglomerate getrocknet ist eine spätere Re- Dispergierung nur sehr schwer möglich.

Bei der Trocknung und Granulierung einer entsprechenden Suspension, die die zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweist, erfolgt bei der Sprühtrocknung zunächst eine Zerstäubung. Beispielsweise unter Verwendung wenigstens eines Zentrifugalradzerstäubers oder über wenigstens einer Hochdruckdüse wird eine entsprechende Suspension, die die zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweist, zerstäubt und/oder versprüht und, weiter bevorzugt mit einem erhitzten Gasstrom kontaktiert. Der erhitzte Gasstrom, beispielsweise in Form von erhitzter Trocknungsluft, tritt dabei beispielsweise vertikal mit hoher Geschwindigkeit durch wenigstens einen Luftverteiler in den Trockenturm ein und gewährleistet weiter bevorzugt so einen optimalen Kontakt mit der zerstäubten Suspension, die die zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweist.

Dabei verdampft vorzugsweise das in der entsprechenden Suspension, die die zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweist, enthaltene wenigstens eine Lösungsmittel, wenn die Tropfen der zerstäubten Suspension den Trockenturm passieren. Da für die Trocknung vorzugsweise nur wenige Sekunden zur Verfügung stehen, sollte das wenigstens eine Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, schnell abgegeben werden, ohne die Oberfläche der sich bildenden Granulatpartikeln, die vorzugsweise agglomerierte Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweisen, durch den inneren Dampfdruck zu sprengen oder zu verletzen.

Das getrocknete Granulat kann dann beispielsweise am Austritt des Trockenturms aus der Trockenkammer mit einem pneumatischen Transport und Kühlsystem gesammelt werden. Die Kammer-Abluft wird vorzugsweise in einem Filter von restlichen Feinpartikeln befreit. Das getrocknete Granulat kann abschließend beispielsweise in Säcke, flexible Schüttgutbehälter, wie Bigbags, oder andere Gebinde abgefüllt werden.

Der energetisch aufwendigste Schritt bei der Herstellung eines Granulats mittels Sprühtrocknung ist das Verdampfen des Wassers. Es ist daher vorteilhaft, wenn eine hohe Feststoffkonzentration der entsprechenden Suspension, die die zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweist, zerstäubt und/oder versprüht wird.

Bei plättchenförmigen Feststoffen wie Graphit und/oder hexagonalem Bornitrid stellt sich beim Versprühen und/oder Zerstäuben weiterhin sehr schnell eine hohe Viskosität der entsprechenden Feststoff-haltigen Suspension ein, so dass trotz Verwendung geeigneter Additive die Viskosität der zu versprühenden und/oder zu zerstäubenden Suspension nicht entscheidend gesenkt wird. Dies liegt unter anderem daran, dass plättchenförmige Feststoffe unter Einwirkung einer hohen Beschleunigung, die beispielsweise beim Versprühen und/oder Zerstäuben auftritt, zur Delamination neigen und entsprechende, zum Versprühen und/oder Zerstäuben eingesetzte Düsen blockieren können. Entsprechend hohe Beschleunigungskräfte, die eine Delamination bewirken können, treten vor allem in Sprühdüsen und bei Beaufschlagung mit sehr hohen Drücken auf.

Erschwerend kommt hinzu, dass sich bei der Tropfenbildung während einem Zerstäubungs- und/oder Versprühungsvorganges plättchenförmige Feststoffe, wie beispielsweise Graphit und/oder hexagonalem Bornitrid, schuppenartig aneinanderlagern und sich bildenden Granulatpartikeln, die vorzugsweise agglomerierte Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweisen, nach außen abdichten. Dadurch wird eine weitere Trocknung erheblich erschwert Der sich im Inneren der Tröpfchen aufbauende Dampfdruck führt weiterhin zum Zerplatzen der sich bildenden Granulatpartikeln, die vorzugsweise agglomerierte Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweisen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schmierstoffgranulat bereitzustellen, dass die oben genannten Nachteile nicht aufweist und sich weiterhin sehr einfach bei der Anwendung, beispielsweise durch Zusatz wenigstens eines Lösungsmittels, beispielsweise Wasser, wieder in eine Schmierstoffsuspension dispergieren lässt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Bereitstellung eines Schmierstoffgranulats gemäß Anspruch 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Schmierstoffgranulat Granulatpartikeln und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel umfasst, wobei die Granulatpartikeln agglomerierte plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalrußes umfassen, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, aufweisen oder daraus bestehen.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin durch die Bereitstellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 7 zur Herstellung eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gelöst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Suspension umfassend wenigstens ein Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und/oder Agglomerate davon, Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalrußes und/oder Agglomerate davon und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, und weiter bevorzugt einer spezifischen Oberfläche, jeweils bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, von nicht mehr als 50 m 2 /g, vorzugsweise von nicht mehr als 25 m 2 /g, weiter bevorzugt von nicht mehr als 15 m 2 /g, aufweisen oder daraus bestehen, und b) Trocknen der in Schritt a) bereitgestellten Suspension durch Zerstäuben der Suspension unter Erhalt des Schmierstoffgranulats, wobei das Schmierstoffgranulat Granulatpartikeln und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel umfasst, wobei die Granulatpartikeln agglomerierte plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß umfassen, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, aufweisen oder daraus bestehen.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6 sind in den abhängigen Ansprüchen 9 bis 10 angegeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls gelöst durch die Bereitstellung einer Schmiermittelsuspension gemäß Anspruch 11 , wobei die Schmiermittelsuspension dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schmiermittelsuspension wenigstens eine bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase und Granulatpartikeln des Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel umfasst.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schmiermittelsuspension sind im abhängigen Anspruch 12 angegeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 13 zur Herstellung einer Schmiermittelsuspension nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, und b) Mischen des in Schritt a) bereitgestellten Schmierstoffgranulats mit wenigstens einer bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase, weiter bevorzugt Wasser, unter Erhalt der Schmiermittelsuspension.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus gelöst durch die Bereitstellung einer Verwendung nach Anspruch 14 eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, oder einer Schmiermittelsuspension nach einem der Ansprüche 11 oder 12, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 13, als Schmiermittel oder als Additiv für Schmiermittel.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung sind im abhängigen Anspruch 15 angegeben.

Es wurde überraschend gefunden, dass die Zugabe von partikulärem Thermalruß auf Grund seiner niedrigen Partikeloberfläche und geringen Partikelaggregation in Kombination mit plättchenförmigen Schmierstoffpartikeln bei der Granulierung einer entsprechenden Suspension, die die zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit- Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, aufweist, zu einer niedrigen Viskosität der entsprechenden Suspension führt, wobei gleichzeitig eine entsprechende Suspension mit hohem Feststoffgehalt insbesondere an zu granulierenden Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, unter Verwendung von Sprühtrocknung granuliert werden kann und dabei insbesondere auch eine schnelle Trocknung ermöglicht wird.

Durch eine Verwendung von partikulärem Thermalruß bei der Granulierung von plättchenförmigen Schmierstoffpartikeln, beispielsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, wird vorzugsweise daher auf Grund der niedrigen Partikeloberfläche und geringen Aggregation von Thermalruß die vorgenannten Nachteile, die aus einem schuppenartigen Aneinanderlagern der zu granulierenden plättchenförmigen Schmierstoffpartikeln bei der Sprühtrocknung resultieren, vermieden.

Weiterhin hat sich überraschend gezeigt, dass durch eine Kombination von insbesondere Graphit und Thermalruß im Gewichtsverhältnis von vorzugsweise 6 : 1 die Schmierwirkung von Graphit verstärkt wird. Dies zeigt sich beispielsweise in einem reduzierten Werkzeugverschleiß während einer erfindungsgemäßen Verwendung eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, und/oder einer Schmiermittelsuspension nach einem der Ansprüche 11 oder 12, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 13, als Schmiermittel oder als Additiv für Schmiermittel. Dieser beruht nicht nur auf einem herabgesetzten Reibungskoeffizienten, sondern auch auf einem optimierten Wärmetransfer.

Unter dem Begriff „Agglomerat“ wird vorzugsweise eine Ansammlung schwach gebundener Partikeln verstanden, in der die resultierende Oberfläche ähnlich der Summe der Oberflächen der einzelnen Bestandteile ist. Die ein Agglomerat zusammenhaltenden Kräfte sind vorzugsweise schwache Kräfte, zum Beispiel Adhäsionskräfte, oder einfache physikalische Verhakungen, beispielsweise durch Moleküle des wenigstens einen, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, organischen Bindemittels.

Unter dem Begriff „Bindemittel“ wird vorzugsweise ein organischer Stoff verstanden, der in der Lage ist, plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und/oder Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalrußes miteinander zu verbinden.

Beispielsweise kann das wenigstens eine organische Bindemittel nach Aufbringen auf plättchenförmige Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und/oder Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß durch physikalische Trocknung haften bleiben und weiter bevorzugt die plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und/oder die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß durch Adhäsion und/oder Kohäsion miteinander verbinden.

Unter dem Begriff „wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel“ wird vorzugsweise ein organisches Bindemittel verstanden, das sich weiter bevorzugt unter Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) in Wasser mit einem pH-Wert von 7,0 zumindest teilweise löst und/oder dispergiert.

Nach Einbringen, vorzugsweise Dispergieren, eines erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in Wasser tritt vorzugsweise eine sofortige Hydration ein, dadurch kann ein wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel somit plättchenförmige Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und/oder Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß, die vorzugsweise agglomeriert in Granulatpartikeln des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats vorliegen, zumindest teilweise nicht mehr miteinander verbinden, wodurch weiter bevorzugt ein schneller Zerfall des Granulates, insbesondere der Granulatpartikeln, beispielsweise bei einer erfindungsgemäßen Verwendung in Form einer Schmiermittelsuspension, ermöglicht wird.

Unter dem Begriff „Partikel“ wird im Sinne der Erfindung vorzugsweise ein sehr kleines Stück einer, vorzugsweise anorganischen, Substanz mit definierten physikalischen Grenzen verstanden, wobei eine physikalische Grenze auch als Grenzfläche beschrieben werden kann.

Vorzugsweise werden unter dem Begriff „Einzelpartikel“ im Sinne der Erfindung Partikel, vorzugsweise Primärpartikel, verstanden, die sich jeweils als Einheit innerhalb einer Suspension bewegen können.

Vorzugsweise werden unter dem Begriff „Granulatpartikeln“ miteinander agglomerierte plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß verstanden, die weiter bevorzugt einen größeren Äquivalentdurchmesser als die jeweiligen Einzelpartikeln vor einer Agglomerierung aufweisen.

Unter dem Begriff „Äquivalentdurchmesser“ wird vorzugsweise die Größe der, vorzugsweise anorganischen, Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, sowie entsprechender Granulatpartikeln verstanden. Vorzugsweise wird der Äquivalentdurchmesser anhand des Durchmessers einer äquivalenten Kugel definiert, die ein vergleichbares Volumen wie das tatsächliche Partikel, vorzugsweise nicht-agglomeriertes anorganisches Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, oder ein entsprechendes Granulatpartikel aufweist.

Der mittlere Äquivalentdurchmesser ist vorzugsweise der Median der jeweiligen Verteilung des Äquivalentsuchmessers, d.h. der Äquivalentdurchmesser, der von 50% der gemessenen Teilchen unter- bzw. überschritten wird.

Die mittlere Äquivalentdurchmesser ist weiter bevorzugt der Median der jeweiligen Summenverteilung Qr des Äquivalentdurchmessers, der von 50% der gemessenen Teilchen unter- bzw. überschritten wird. Index r kennzeichnet vorzugsweise die jeweils bestimmte Mengenart. Beispielsweise bedeutet r = 0, dass die Anzahl der Teilchen bestimmt wurde. Beispielsweise bedeutet r = 3, dass das Volumen der Partikel bestimmt wurde. Weiter bevorzugt ist der mittlere volumenbezogene Äquivalentdurchmesser der Median der jeweiligen Summenverteilung (Q3) des volumenbezogenen Äquivalentdurchmessers, die von 50% der gemessenen Teilchen unter- bzw. überschritten wird.

Der volumenbezogene Äquivalentdurchmesser eines vorzugsweise anorganischen, Einzelpartikels, vorzugsweise Primärpartikels, kann auch als volumenbezogene Partikelgröße des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes oder des wenigstens einen Thermalrußes bezeichnet werden.

Der volumenbezogene Äquivalentdurchmesser eines entsprechenden Granulatpartikels kann auch als volumenbezogene Partikelgröße des wenigstens einen Granulatpartikels bezeichnet werden.

Die Bestimmung des volumenbezogenen Äquivalentdurchmessers der Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes oder des wenigstens einen Thermalrußes, und deren Verteilung ist beispielsweise möglich durch Messung der Längsausdehnung und/oder Dicke der Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, mit Hilfe von Aufnahmen mit einem Transmissionselektronen-mikroskop oder mit einem Rasterelektronenmikroskop, nach Aufbringen einer Suspension geeigneter Partikel auf einen geeigneten Träger und anschließender Trocknung oder nach Aufbringen eines Schmierstoffgranulats auf den geeigneten Träger und optionaler Fixierung der Partikel möglich. Die Auszählung einer ausreichenden Anzahl an Einzelpartikeln, vorzugsweise wenigstens 50, vorzugsweise wenigstens 100, vorzugsweise wenigstens 500, weiter bevorzugt wenigstens 1000, Einzelpartikeln, weiter bevorzugt Primärpartikeln, ermöglicht eine Bestimmung des volumenbezogenen Äquivalentdurchmessers der entsprechenden Einzelpartikel und deren Verteilung.

Beispielsweise können durch das vorgenannte Verfahren Granulatpartikel untersucht werden, wobei beispielsweise durch Anwendung einer geeigneten Vergrößerung, beispielsweise wenigstens einer 5000-fachen Vergrößerung, die in einem Granulatpartikel enthaltenen plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes dargestellt werden können. Weiter bevorzugt kann durch das vorgenannte Verfahren der Bildanalyse, vorzugsweise unter Anwendung einer geeigneten Vergrößerung, beispielsweise wenigstens einer 5000-fachen Vergrößerung, insbesondere auch der volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser der zumindest teilweise sphärische Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, des wenigstens einen Thermalrußes, vorzugsweise in einem Granulatpartikel, bestimmt werden

Vorzugsweise weisen zumindest teilweise sphärische Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, des wenigstens einen Thermalruß einen volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 210 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 180 nm bis 600 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 200 nm bis 500 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 210 nm bis 410 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 230 nm bis 360 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 250 nm bis 320 nm, vorzugsweise jeweils bestimmt durch Messung der Längsausdehnung der Einzelpartikeln in einer Aufnahme mit einem Transmissionselektronenmikroskop oder mit einem Rasterelektronenmikroskop, wobei vorzugsweise wenigstens 50, vorzugsweise wenigstens 100, weiter bevorzugt wenigstens 500, Einzelpartikel ausgezählt werden, auf.

Die Messung der Längsausdehnung und/oder Dicke der Partikel kann beispielsweise per Bildauswertung wenigstens eines Transmissionselektronenmikroskop-Bildes oder Rasterelektronenmikroskop-Bildes mithilfe des Programms lmageJ2 (Schindelin, J. et al., "The Imaged ecosystem: An open platform for biomedical image analysis", Mol. Reprod. Dev. 82(7-8), 2015, Seiten 518 bis 529, DOI: 10.1002/mrd.22489) erfolgen.

Vorzugsweise weisen plättchenförmige Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, des wenigstens einen erfindungsgemäß verwendeten anorganischen Festschmierstoffes, vorzugsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser aus einem Bereich von 0,4 pm bis 20 pm, weiter bevorzugt von 0,5 pm bis 15 pm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,6 pm bis 10 pm, vorzugsweise jeweils bestimmt durch dynamischen Lichtstreuung (DLS), beispielsweise gemäß der in der ISO 22412:2017 beschriebenen Methode, auf.

Unter dem Aspektverhältnis, welches auch als Formfaktor bezeichnet werden kann, wird vorzugsweise das Verhältnis von Längsausdehnung „d“ zur Dicke „h“ der entsprechenden Partikel verstanden. Vorzugsweise kann als Längsausdehnung „d“ der mittlere Äquivalentdurchmesser, vorzugsweise der mittlere volumenbezogene Äquivalentdurchmesser, der entsprechenden Partikel herangezogen werden.

Weiter bevorzugt kann als Dicke „h“ die mittlere Dicke der entsprechenden Partikel herangezogen werden, die beispielsweise durch Messung der Dicke der Einzelpartikel in einer Aufnahme mit einem Transmissionselektronenmikroskop oder mit einem Rasterelektronenmikroskop, wobei vorzugsweise wenigstens 50, vorzugsweise wenigstens 100, weiter bevorzugt wenigstens 500, Einzelpartikel ausgezählt werden, bestimmt wird. Vorzugsweise wird dabei der Median der jeweiligen Verteilung der Dicke, d.h. der Dicke, die von 50% der gemessenen Teilchen unter- bzw. überschritten wird, verwendet.

Die mittlere Dicke ist weiter bevorzugt der Median der jeweiligen Summenverteilung Qr der Dicke, der von 50% der gemessenen Teilchen unter- bzw. überschritten wird. Index r kennzeichnet vorzugsweise die jeweils bestimmte Mengenart. Beispielsweise bedeutet r = 0, dass die Anzahl der Teilchen bestimmt wurde.

Als Dicke der Partikel wird dabei weiter bevorzugt die geringste Ausdehnung eines Partikels in eine der Raumrichtungen gewählt.

Weiter bevorzugt weisen plättchenförmige Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, des erfindungsgemäß verwendeten wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes, vorzugsweise Graphit-Partikeln und/oder Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, ein Aspektverhältnis von mindestens 10 oder mehr, weiter bevorzugt von 100 oder mehr, auf.

Im Unterschied dazu weisen beispielsweise die zumindest teilweise sphärischen, weiter bevorzugt sphärischen, Einzelpartikeln, vorzugsweise Primärpartikeln, des erfindungsgemäß verwendeten wenigstens einen Thermalrußes, ein Aspektverhältnis von ungefähr 1 auf.

Entsprechende Einzelpartikeln, vorzugsweise Primärpartikeln, des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und des wenigstens einen Thermalruß können sich während der Herstellung des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats zu größeren Agglomeraten zusammenschließen, weiter bevorzugt in Gegenwart des , vorzugsweise wenigstens einen wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, organischen Bindemittels, wobei entsprechende Agglomerate, die sich bei der Sprühtrocknung bilden, vorzugsweise als Granulatpartikeln bezeichnet werden. Vorzugsweise weisen entsprechende Granulatpartikeln des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats, das vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Schmierstoffgranulats erhalten wurde, einen volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 350 pm, vorzugsweise von wenigstens 500 pm, vorzugsweise von wenigstens 750 pm, vorzugsweise aus einem Bereich von 350 pm bis 15 mm, vorzugsweise aus einem Bereich von 500 pm bis 10 mm, vorzugsweise aus einem Bereich von 750 pm bis 4 mm, weiter bevorzugt jeweils bestimmt mittels Siebanalyse gemäß der in der DIN 66165-2 („Partikelgrößenanalyse - Siebanalyse - Teil 2: Durchführung , Ausgabedatum 2016-08) beschriebenen Methode, auf.

Der volumenbezogene mittlere Äquivalentdurchmesser von entsprechenden Einzelpartikeln, vorzugsweise Primärpartikeln, sowie von entsprechenden Agglomeraten davon kann beispielsweise ebenfalls mit Hilfe der dynamischen Lichtstreuung (DLS) bestimmt werden. Geeignete Verfahren sind beispielsweise in der ISO 22412:2017 („Particle size analysis - Dynamic light scattering (DLS)“, Ausgabedatum: 2017-02) angegeben.

Geeignete Methoden zur Bestimmung von Teilchengrößenverteilungen in Suspensionen mittels dynamischer Lichtstreuung sind im Stand der Technik bekannt und können beispielsweise unter Verwendung eines Zetasizers Nano ZSP der Malvern Instruments Limited (Malvern, Worcestershire, UK,) durchgeführt werden.

Thermalruß ist ein dem Fachmann bekannte Art von Industrieruß (englisch „Carbon Black“, CAS-Nr.: 1333-86-4). Im Unterschied zu anderen Arten von Industrieruß, der auch als Carbon Black bezeichnet wird, weist Thermalruß vorzugsweise den größten volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser vorzugsweise in Kombination mit der niedrigsten spezifischen Oberfläche der Einzelpartikeln auf.

Ein erfindungsgemäß verwendeter Thermalruß weist zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 210 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 180 nm bis 600 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 200 nm bis 500 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 210 nm bis 410 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 230 nm bis 360 nm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 250 nm bis 320 nm, vorzugsweise jeweils bestimmt mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS), beispielsweise gemäß der in der ISO 22412:2017 beschriebenen Methode, und weiter bevorzugt einer spezifischen Oberfläche, jeweils bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14 („Standard Test Method for Carbon Black — Total and External Surface Area by Nitrogen Adsorption,, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, Ausgabedatum 2014), von nicht mehr als 50 m 2 /g, vorzugsweise von nicht mehr als 25 m 2 /g, vorzugsweise von nicht mehr als 15 m 2 /g, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 5 m 2 /g bis 15 m 2 /g, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 6 m 2 /g bis 10 m 2 /g, auf oder besteht daraus.

Vorzugsweise weisen Einzelpartikeln des wenigstens einen, erfindungsgemäß verwendeten Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 210 nm, vorzugsweise aus einem Bereich von 210 nm bis 600 nm, vorzugsweise jeweils bestimmt mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS), beispielsweise gemäß der in der ISO 22412:2017 beschriebenen Methode, und, weiter bevorzugt einer spezifischen Oberfläche, bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, aus einem Bereich von 5 m 2 /g bis 15 m 2 /g, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 6 m 2 /g bis 10 m 2 /g, auf.

Geeignete Thermalruße sind dem Fachmann bekannt und sind beispielsweise kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung „Fine Thermal“ (FT) oder „Medium Thermal“ (MT). Gemäß der Klassifizierung nach ASTM D1765 - 06 („Standard Classification System for Carbon Blacks used in Rubber Products“; ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, Ausgabedatum: 2006) weist ein geeigneter Thermalruß vorzugsweise die ASTM Klassifizierung N907, N908, N990, oder N991 , weiter bevorzugt N990, auf, und wird beispielsweise auch als „Carbon black“ unter zusätzlicher Nennung der entsprechenden Klassifizierungsnummer N907, N908, N990, oder N991 , weiter bevorzugt N990, bezeichnet.

Aufgrund der geringen spezifischen Oberfläche weisen Thermalruße der vorzugsweise vorgenannten ASTM Klassifizierung N907, N908, N990, oder N991 , weiter bevorzugt N990, gegenüber anderen Carbon Black Typen eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit auf.

Weiterhin weisen Thermalruß der vorzugsweise vorgenannten ASTM Klassifizierung N907, N908, N990, oder N991 , weiter bevorzugt N990, gegenüber anderen Carbon Black Typen eine geringe Aggregation der Einzelpartikel auf.

Vorzugsweise weisen Einzelpartikeln eines erfindungsgemäß verwendeten Thermalrußes auf Grund seines großen volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmessers vorzugsweise in Kombination mit der niedrigsten spezifischen Oberfläche der Einzelpartikeln eine geringe Dispergierbarkeit in Wasser bei Standardbedingungen (25 °C, 1013 mbar) im Vergleich zu anderen Industrieruß-Typen auf.

Es war daher überraschend, das durch Verwendung von Thermalruß, der Einzelpartikeln mit dem vorgenannten volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser in Kombination mit der vorgenannten geringen spezifischen Oberfläche umfasst oder daraus besteht, ein erfindungsgemäßes Schmierstoffgranulat durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bereitgestellt werden kann, das nach Dispergierung in Wasser einen schnellen Zerfall des Granulates, insbesondere der Granulatpartikeln, ermöglicht ohne dass es vorzugsweise zu einer vollständigen Trennung der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und der Einzelpartikeln des wenigstens eines Thermalrußes kommt. Vorzugsweise bleibt nach einer Dispergierung des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in Wasser bei Standardbedingungen (25 °C, 1013 mbar) stattdessen ein signifikanter Anteil der Einzelpartikeln des wenigstens eines Thermalrußes auf zumindest Teilbereichen der Oberfläche der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes angeordnet.

Wird ein geeigneter Thermalruß beispielsweise aus Erdgas gewonnen, ist er vorzugsweise zusätzlich hoch rein, d.h. der Gehalt an nicht-kohlenstoffhaltigen Bestandteilen, die vorzugsweise als Aschegehalt, bestimmt gemäß ASTM D 1506 - 15 („Standard Test Methods for Carbon Black — Ash Content“, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, Ausgabedatum: 2015), abgegeben wird, ist weiter bevorzugt gering.

Ein erfindungsgemäß verwendeter Thermalruß weist auf Grund der oben angegebenen spezifischen Oberfläche, bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, darüber hinaus gegenüber anderen Carbon Black Typen eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit auf. Die Beständigkeit gegenüber oxidierenden Medien, wie Luftsauerstoff, ist vorzugsweise bei Anwendungen im Hochtemperaturbereich vorteilhaft.

Der wenigstens eine anorganische Festschmierstoff weist plättchenförmige Einzelpartikel, vorzugsweise Primärpartikel, auf. Weiter bevorzugt weist der wenigstens eine anorganische Festschmierstoff eine Schichtgitterstruktur auf, bei der vorzugsweise entsprechende Atome, beispielsweise Kohlenstoffatome oder Bor- und Stickstoffatome, des Festschmierstoffes in einzelne Schichten in Form einer planaren, hexagonalen Wabenstruktur übereinander angeordnet sind. Weiter bevorzugt wird der wenigstens eine anorganische Festschmierstoff aus der Gruppe, die aus Graphit (C), hexagonalem Bornitrid (hBN) und Mischungen davon besteht, ausgewählt.

Der wenigstens eine anorganische Festschmierstoff weist vorzugsweise keine sphärischen bzw. röhrenförmigen Strukturen auf, weiter bevorzugt insbesondere keine Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes, CNT) und/oder Kohlenstoffnanofasern (Carbon Nanofibres, CNF) auf.

Hexagonales Bornitrid, das auch als hexagonales a-Bornitrid bezeichnet wird, ist dem Fachmann bekannt. Es ist eine bis zum Schmelzpunkt von 2967 °C stabile Modifikation. Natürlich kommt ausschließlich das hexagonale a-Bornitrid vor, welches, wie Graphit, eine sehr geringe Härte und gute Gleiteigenschaften aufweist.

Graphit ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Elemente“. Er ist eine der natürlichen Erscheinungsformen des chemischen Elements Kohlenstoff in Reinform und kristallisiert äußerlich gesehen im hexagonalen Kristallsystem. Bei einer Temperatur von über 2500 °C wird Graphit vorzugsweise plastisch verformbar und sublimiert in einer sauerstofffreien Umgebung bei einer Temperatur von etwa 3750 °C.

Ein geeigneter Graphit kann beispielsweise Naturgraphit und/oder synthetischer Graphit sein. Entscheidend ist dabei, dass der verwendete Graphit vorzugsweise durch eine Vermahlung auf eine Plättchenstruktur gebracht wird. Geeignete Mahlverfahren können beispielsweise in einer Strahlmühle wie Gegenstrahlmühle sowie Spiralstrahlmühle oder einer Rührwerkskugelmühle sowie in einem Hochdruckhomogenisator nach im Stand der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden.

Es hat sich weiter überraschend herausgestellt, dass bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulat, vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren, sich innerhalb der Granulatpartikeln Kanäle bilden können, die weiter bevorzugt bei der späteren Dispergierung des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats einen schnellen Zerfall des Granulates, insbesondere der Granulatpartikeln, ermöglichen.

Ohne den Erfindungsgedanken an eine bestimmte Theorie binden zu wollen, wird davon ausgegangen, dass sich Einzelpartikeln des erfindungsgemäß verwendeten Thermalrußes mit den vorgenannten Eigenschaften hinsichtlich des volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmessers von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 210 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, und vorzugsweise einer spezifischen Oberfläche, bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, von nicht mehr als 50 m 2 /g, zwischen plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes, vorzugsweise plättchenförmigen Graphit-Partikeln und/oder plättchenförmigen Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, einlagern können.

Weiter bevorzugt sind, vorzugsweise zumindest teilweise sphärische, Einzelpartikeln des erfindungsgemäß zu verwendenden Thermalrußes auf zumindest Teilbereichen der Oberfläche von plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes, vorzugsweise plättchenförmigen Graphit-Partikeln und/oder plättchenförmigen Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, angeordnet.

Die vorzugsweise so angeordneten Einzelpartikeln des erfindungsgemäß zu verwendenden Thermalrußes können somit als „Abstandshalter“ zwischen plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes, vorzugsweise plättchenförmigen Graphit-Partikeln und/oder plättchenförmigen Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, fungieren und so beispielsweise die vorgenannten Nachteile, die aus einem schuppenartigen Aneinanderlagern der zu granulierenden plättchenförmigen Schmierstoffpartikeln bei der Sprühtrocknung resultieren, unterdrücken.

Eine Stabilisierung von Graphit-Suspensionen ist außerordentlich schwierig. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Methoden zur Stabilisierung von Suspensionen bekannt.

Beispielsweise kann es bei der elektrostatischen Stabilisierung auf zumindest Teilbereichen der Oberfläche von dispergierten Feststoff parti kein durch selektive Adsorption von elektrischen Ladungen, beispielsweise in Form von Ionen, zur Ausbildung einer elektrischen Doppelschicht kommen. Da Graphit im wesentlichen keine dissoziierbaren ionischen Strukturen an der Feststoffoberfläche aufweist, funktioniert eine elektrostatische Stabilisierung bei Graphit so gut wie nicht.

Bei einer sterischen Stabilisierung können sogenannte „Spacer-Moleküle“ auf der Oberfläche von dispergierten Feststoffpartikeln adsorbiert werden, die vorzugsweise als „Abstandshalter“ fungieren. Allerdings geht die Wirkung dieser Moleküle bei der Trocknung der Feststoffpartikeln verloren. Im Unterschied dazu bleiben die Einzelpartikeln des erfindungsgemäß zu verwendenden Thermalrußes auf zumindest Teilbereichen der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes, vorzugsweise plättchenförmigen Graphit-Partikeln und/oder plättchenförmigen Partikeln aus hexagonalem Bornitrid, auch nach Trocknung der Partikeln adsorbiert, und somit vorzugsweise in einem erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulat erhalten.

Weiter bevorzugt hat sich gezeigt, dass eine Kombination von agglomerierten plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes in einem Masseverhältnis aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 0,5 bis einschließlich 10 zu 5, vorzugsweise aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 1 bis einschließlich 10 zu 4, zu einer verbesserten Herabsetzung des Reibungskoeffizienten und zur Erzielung einer optimalen Viskosität einer zu trocknenden Suspension führt.

Weiter bevorzugt führt eine Kombination von agglomerierten plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes in einem Masseverhältnis von 6 : 1 zu einer zusätzlich verbesserten Schmierwirkung des entsprechenden Schmierstoffgranulats.

Weiter bevorzugt wurde festgestellt, dass nach Dispergierung eines erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in vorzugsweise Wasser eine Trennung der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes von den Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes unter Einwirkung von Gravitationskraft und/oder einer Beschleunigung, vorzugsweise einer Kreisbeschleunigung, möglich ist.

Zur Trennung der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und der Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß nach Dispergieren eines erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in Wasser bei Standardbedingungen (25°C, 1013 mbar) ist eine Beaufschlagung der Dispersion mit einer ausreichend hohen Kraft erforderlich, die beispielsweise in Form der relative Zentrifugalbeschleunigung angegeben werden kann.

Geeignete Verfahren zur Berechnung der relative Zentrifugalbeschleunigung (RZB) sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in der DIN 58970-2 („Laborzentrifugen; Zentrifugenröhrchen für RZB bis 4000“, Ausgabedatum: 1982-03) beschrieben. Vorzugsweise erfolgt eine Trennung der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und der Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes nach Dispergieren eines erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in Wasser bei Standardbedingungen (25°C, 1013 mbar) durch Beaufschlagen einer wässrigen Suspension des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats im Schwerefeld einer Zentrifuge und/oder eines Fliehkraftabscheiders, beispielsweise eines Hydrozyklons, mit einer relativen Zentrifugalbeschleunigung von mindestens 1800 g, vorzugsweise für einen Zeitraum von wenigstens 10 min., unter Erhalt eines Überstandes, der vorzugsweise im Wesentlichen die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes enthält, und von sedimentierten plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes sowie nachfolgendem Abtrennen des Überstandes und/oder der sedimentierten plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes. Dadurch kann vorzugsweise auch in einem erfindungsgemäßen, vorzugsweise trockenen, Schmierstoffgranulat nach Dispergieren von wenigstens einem Granulatpartikel des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, Abtrennen der beiden Partikelfraktionen und anschließendem Trocknen der isolierten Einzelpartikeln, vorzugsweise bis zur Gewichtskonstanz, vorzugsweise bei einer Temperatur von 110 °C, beispielsweise die oben angegebenen Parameter bezüglich des volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmessers, vorzugsweise bestimmt mittels dynamischen Lichtstreuung (DLS) gemäß ISO 22412, und/oder der spezifischen Oberfläche, bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, der Einzelpartikeln des wenigstens einen erfindungsgemäß verwendeten Thermalrußes sowie der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen erfindungsgemäß verwendeten anorganischen Festschmierstoffes an jeweiligen isolierten und getrockneten Einzelpartikeln bestimmt werden.

Weiter bevorzugt umfasst des Schmierstoffgranulat wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel.

Bei dem wenigstens einen, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, Bindemittel kann es sich um verschiedene Bindemittel, beispielsweise 2, 3, 4 oder mehr, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Bindemittel handeln.

Ein erfindungsgemäß verwendetes Bindemittel umfasst oder besteht aus wenigstens einem, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, Polysaccharid und/oder wenigstens einem, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, Polysaccharid-Derivat, vorzugsweise Polysaccharidether, und/oder wenigstens einem, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, Monosaccharid und/oder wenigstens einem, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, Polyvinylalkohol.

Unter dem Begriff „Polysaccharid“ im Sinne der Erfindung werden Homopolysaccharide, Heteropolysaccharide und Mischungen davon verstanden, die vorzugsweise aus gleichen oder unterschiedlichen Monosacchariden bestehen und einen linearen oder verzweigten Molekülaufbau aufweisen können.

Für einen industriellen Einsatz können hochmolekulare Polysaccharid - Biopolymere vorzugsweise durch thermisch-mechanische und/oder chemische und/oder enzymatische Modifikation partiell abgebaut und/oder funktionalisiert werden.

Vorzugsweise kann eine Lösung eines Polysaccharids durch eine thermisch-mechanische und/oder chemische und/oder enzymatische Modifikation des Polysaccharids in der dynamischen Viskosität eingestellt werden. Je nach Art der Modifikation und der Zusammensetzung eines Polysaccharids können vorzugsweise Lösungen eines modifizierten Polysaccharids eine unterschiedliche Dispersität, vorzugsweise Polydispersität, aufweisen.

Beispielsweise können geeignete Polysaccharide und/oder Polysaccharid-Derivate eine variierende Molmassenzusammensetzung oder eine unterschiedliche Anzahl von über eine glykosidische Bindung miteinander verbunden Monosacchariden aufweisen.

Vorzugsweise weist ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, Polysaccharid und/oder ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, Polysaccharid-Derivat, vorzugsweise Polysaccharidether, mindestens 2, vorzugsweise 10, vorzugsweise mindestens 50, gleiche oder voneinander verschiedene Monosaccharide auf, die jeweils über eine glykosidische Bindung miteinander verbunden sind. Vorzugsweise weist das wenigstens eine, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Polysaccharid im Mittel etwa 2 bis 20000, vorzugsweise 110 bis 5000, gleiche oder verschiedene Monosaccharide auf, die jeweils über eine glykosidische Bindung miteinander verbunden sind.

Geeignete Polysaccharide und/oder Polysaccharid-Derivate, vorzugsweise Polysaccharidether, können verzweigt oder unverzweigt, vorzugsweise unverzweigt, sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Polysaccharid, Cellulose, Hemicellulose, Stärke, Dextran, Dextrin, Agarose, Algin, Alginat, Chitin, Pektin, Gummi arabicum, Xanthan, Guaran oder eine Mischung davon, vorzugsweise Cellulose, Hemicellulose, Stärke, oder eine Mischung davon.

Hemicellulose ist insbesondere ein Sammelbegriff für natürlich vorkommende Gemische von Polysacchariden in veränderlicher Zusammensetzung, die beispielsweise aus pflanzlicher Biomasse isoliert werden können.

Die Polysaccharide der Hemicellulosen können aus verschiedenen Monosacchariden aufgebaut sein. Häufig vertretene Monosaccharide sind vorzugsweise Pentosen, beispielsweise Xylose und/oder Arabinose, Hexosen, beispielsweise Glucose, Mannose und/oder Galactose, sowie modifizierte Monosaccharide, wie Zuckersäuren, vorzugsweise Uronsäuren, die beispielsweise aus der Gruppe der Hexuronsäuren, wie beispielsweise Glucuronsäure, Methylglucuronsäure und/oder Galacturonsäure, ausgewählt werden, oder Desoxymonosaccharide, vorzugsweise Desoxyhexosen, wie beispielsweise Rhamnose.

Vorzugsweise ist ein Desoxymonosaccharid ein Monosaccharid, bei dem wenigstens eine OH-Gruppe durch ein Wasserstoffatom ersetzt ist.

Cellulose ist ein Polysaccharid, das vorzugsweise unverzweigt ist. Vorzgsweise besteht Cellulose im Mittel aus etwa 50 bis 1000 Cellobiose-Einheiten. Cellobiose ist ein Disaccharid aus zwei Glucosemolekülen, die ß-1 ,4-glycosidisch miteinander verknüpft sind.

Vorzugsweise weist eine geeignete Cellulose im Mittel etwa 100 bis 20000, vorzugsweise 110 bis 2000, Glucosemolekülen auf.

Stärke ist ein Polysaccharid, das aus D-Glucose-Einheiten aufgebaut ist, die über a-glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind.

Unter Stärke im Sinne der Erfindung werden ebenfalls Amylose, Amylopektin und Mischungen davon, vorzugsweise Amylose, verstanden.

Dextrane sind verzweigte Polysaccharide. Die glycosidische Bindung zu den Nachbar- Glucosemolekülen kann dabei über 1,6-, 1,4- oder 1,3-, selten auch 1,2-Verknüpfung erfolgt sein. Dextrine sind Abbauprodukte geeigneter Polysaccharide, die im Wesentlichen aus D- Glucose-Einheiten aufgebaut sind. Dextrine sind vorzugsweise wasserlöslich.

Amylose ist ein unverzweigtes Polysaccharid, das aus D-Glucose-Einheiten aufgebaut ist, die nur a-1,4-glykosidisch verknüpft sind.

Amylopektin ist ein verzweigtes Polysaccharid, das aus D-Glucose-Einheiten aufgebaut ist, die a-1,4-glykosidischen verknüpft sind. Etwa alle 15 - 30 Monomere kann eine a-1,6- glycosidisch verknüpfte Seitenkette gebunden sein, die aus D-Glucose-Einheiten aufgebaut ist, die a-1,4-glykosidischen verknüpft sind. Vorzugsweise weist eine Seitenkette wenigstens 5 Glucoseeinheiten, die a-1,4-glykosidischen verknüpft sind, auf.

Ein erfindungsgemäß als Bindemittel verwendetes, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, Polysaccharid-Derivat ist weiter bevorzugt wenigstens ein, vorzugsweise wasserlöslicher und/oder wasserdispergierbarer, Polysaccharidether, der vorzugsweise durch partielle oder vollständige Substitution der Wasserstoff-Atome der Hydroxy-Gruppen der Monosaccharid-Einheiten des wenigstens einen Polysaccharids mit wenigstens einem Alkylrest, mit wenigstens einen Hydroxy-substituierten Alkylrest, mit wenigstens einen Alkylcarboxyl-Rest und/oder einem Salz davon, vorzugsweise Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz, weiter bevorzugt Natrium- und/oder Kaliumsalz, oder einer Kombination vorgenannter Reste gebildet ist, wobei jeweils unabhängig voneinander der Alkylrest, der gradkettig oder verzweigt sein kann, 1 bis 4 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 2 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 1 Kohlenstoffatom, aufweist.

Vorzugsweise wird das wenigstens eine, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Polysaccharid-Derivat, vorzugsweise wasserlöslicher und/oder wasserdispergierbarer, Polysaccharidether, aus der Gruppe, die aus Carboxyalkyl- Polysacchariden, Carboxyalkyl-alkyl-Polysacchariden, Carboxyalkyl-hydroxyalkyl- Polysacchariden, Carboxyalkyl-alkyl-hydroxyalkyl-Polysacchariden und Mischungen davon, besteht, ausgewählt, wobei vorgenannte Alkylreste jeweils unabhängig voneinander gradkettig oder verzweigt sein können und 1 bis 4 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 2 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 1 Kohlenstoffatom, aufweisen und wobei vorgenannte Carboxygruppen jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise zumindest teilweise in Form geeigneter Salze, vorzugsweise Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze, weiter bevorzugt Natrium- und/oder Kaliumsalze, vorliegen können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das wenigstens eine, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Polysaccharid-Derivat aus der Gruppe, die aus Carboxyalkyl-cellulosen, Carboxyalkyl-alkyl-cellulosen, Carboxyalkyl-hydroxyalkyl- cellulosen und Mischungen davon besteht, ausgewählt, wobei vorgenannte Alkylreste jeweils unabhängig voneinander gradkettig oder verzweigt sein können und 1 bis 4 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 2 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 1 Kohlenstoffatom, aufweisen und wobei vorgenannte Carboxygruppen jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise zumindest teilweise in Form geeigneter Salze, vorzugsweise Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze, weiter bevorzugt Natrium- und/oder Kaliumsalze, vorliegen können.

Geeignete, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Monosaccharide sind vorzugsweise Pentosen, beispielsweise Ribose, Desoxyribose, Xylose und/oder Arabinose, und/oder Hexosen, beispielsweise Glucose, Fructose, Sorbose, Mannose und/oder Galactose, und/oder Mischungen davon.

Geeignete Polyvinylalkohole (Kurzzeichen PVAL oder PVOH) können vorzugsweise durch zumindest teilweise Verseifung, vorzugsweise Alkoholyse, von entsprechenden Polyvinylacetaten (P AC) hergestellt werden.

Geeignete, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Polyvinylalkohole sind jeweils unabhängig voneinander gradkettig oder verzweigt und können weiterhin teilverseift oder vollständig verseift sein.

Teilverseifte Polyvinylalkohole weisen vorzugsweise weiterhin wenigstens eine Acetylgruppe auf, die in Form eines Carbonsäureesters an entsprechende OH-Gruppen des Polymers gebunden vorliegen.

Geeignete Verfahren zur Bestimmung des Grads der Hydrolyse, der auch als Verseifungszahl bezeichnet werden kann, sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise gemäß der in der EN ISO 3681:1996 („Binders for paints and varnishes — Determination of saponification value — Titrimetric method“, Ausgabedatum: 1996-06) beschriebenen Verfahren bestimmt werden. Weiter bevorzugt umfasst oder besteht das wenigstens eine, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Bindemittel aus Cellulose, Hemicellulose, Stärke, Dextran, Dextrin, Agarose, Algin, Alginat, Chitin, Pektin, Gummi arabicum, Xanthan, Guaran, Carboxymethylcellulose (CMC), Carboxymethylstärke (CMS), Carboxyethylcellulose (CEC), Carboxypropylcellulose, Carboxymethyl-methylcellulose (CMMC), Carboxymethylethylcellulose, Carboxymethylpropylcellulose, Carboxyethylmethylcellulose, Carboxyethylethylcellulose, Carboxymethylhydroxymethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), Carboxymethylhydroxypropylcellulose, Carboxyethylhydroxymethylcellulose, Carboxyethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Methylethylcellulose (MEC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose, Pentosen, Hexosen, gradkettig oder verzweigte Polyvinylalkohole oder Mischungen davon, wobei vorgenannte Carboxygruppen jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise zumindest teilweise in Form geeigneter Salze, vorzugsweise Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze, weiter bevorzugt Natrium- und/oder Kaliumsalze, vorliegen können.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Schmierstoffgranulat das wenigstens eine, vorzugsweise wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare, Bindemittel in einem Anteil von höchstens 25 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht sämtlicher fester Bestandteile des Schmierstoffgranulats, auf.

Weiter bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Schm ierstoffgranu lat zusätzlich wenigstens ein Additiv auf, das vorzugsweise aus der Gruppe, die aus Netz- und Dispergiermitteln, Füllstoffen, Anti-Oxidationsmitteln, Konservierungsmitteln und Mischungen davon besteht, ausgewählt wird.

Geeignete Additive haben vorzugsweise eine Mohshärte von höchstens 5, vorzugsweise höchstens 4.

Geeignete Füllstoffe sind vorzugsweise anorganische, weiter bevorzugt plättchenförmige, Füllstoffe mit einer Härte auf der Mohsschen Härteskala von höchstens 5, vorzugsweise höchstens 4, wie beispielsweise Aluminiumsilikate, Kaolin, Talkum, Glimmer, Montmorillonite oder Smektite, oder Calciumfluorid.

Weiter bevorzugt umfasst oder besteht das wenigstens eine Additiv aus Calciumfluorid. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass Calciumfluorid in Gegenwart von Graphit die TI

Schmierfähigkeit eines erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats oder einer erfindungsgemäßen Schmiermittelsuspension bei hoher Druckbelastung erhöht.

Geeignete Netz- und Dispergiermittel werden vorzugsweise aus anionischen Detergenzien, kationischen Detergenzien, nicht-ionischen Detergenzien, amphoteren Detergenzien und Mischungen davon ausgewählt.

Geeignete Netz- und Dispergiermittel setzten vorzugsweise die Oberflächenspannung der im erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt a) bereitgestellte Suspension sowie der Trägerflüssigkeit herab und senken dadurch die Grenzflächenspannung zwischen den Partikeln. Bevorzugt werden solche Netz- und Dispergiermittel eingesetzt welche eine geringe Schaumbildung verursachen

Das Verfahren zur Herstellung eines Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Suspension umfassend wenigstens ein Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und/oder Agglomerate davon, Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß und/oder Agglomerate davon und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, und weiter bevorzugt einer spezifischen Oberfläche, jeweils bestimmt gemäß ASTM D6556 - 14, von nicht mehr als 50 m 2 /g, vorzugsweise von nicht mehr als 25 m 2 /g, weiter bevorzugt von nicht mehr als 15 m 2 /g, aufweisen oder daraus bestehen, und b) Trocknen der in Schritt a) bereitgestellten Suspension durch Zerstäuben und/oder Versprühen der Suspension unter Erhalt des Schmierstoffgranulats wobei das Schmierstoffgranulat Granulatpartikeln und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel umfasst, wobei die Granulatpartikeln agglomerierte plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß umfassen, wobei die Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalrußes zumindest teilweise sphärische Einzelpartikeln mit einem volumenbezogenen mittleren Äquivalentdurchmesser von wenigstens 150 nm, vorzugsweise von wenigstens 180 nm, vorzugsweise von wenigstens 200 nm, vorzugsweise von wenigstens 230 nm, vorzugsweise von wenigstens 250 nm, und weiter bevorzugt von höchstens 600 nm, aufweisen oder daraus bestehen.

Weiter bevorzugt erfolgt das Trocknen in Schritt b) durch Zerstäuben und/oder Versprühen der in Schritt a) bereitgestellten Suspension unter Erhalt einer zerstäubten Suspension und nachfolgendem Kontaktieren der zerstäubten und/oder versprühten Suspension mit einem erwärmten Gasstrom, der vorzugsweise eine Temperatur aufweist, die zumindest dem Siedepunkt des wenigstens einen Lösungsmittels, vorzugsweise Wassers, entspricht. Weiter bevorzugt weist der erwärmte Gasstrom eine Temperatur von wenigstens 100 °C auf.

Wie vorstehend erläutert weist die in Schritt a) bereitgestellte Suspension plättchenförmige Einzelpartikeln des wenigstens einen anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln des wenigstens einen Thermalruß in einem Masseverhältnis aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 0,5 bis einschließlich 10 zu 5, vorzugsweise aus einem Bereich von einschließlich 10 zu 1 bis einschließlich 10 zu 4, auf.

Es hat sich gezeigt, dass eine Kombination von plättchenförmige Einzelpartikeln wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes und Einzelpartikeln wenigstens eines Thermalruß in der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schmierstoffgranulats bereitgestellten Suspension die Viskosität, vorzugsweise kinematische Viskosität, dieser Suspension signifikant reduziert wird.

Eine Erniedrigung der Viskosität, vorzugsweise kinematische Viskosität, der in Schritt a) bereitgestellten Suspension führt vorzugsweise zu einer signifikanten Reduzierung des in Schritt b) für ein Zerstäuben und/oder Versprühen der Suspension benötigten Drucks, wodurch die Gefahr einer Delamination der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen Festschmierstoffes beim Versprühen und/oder Zerstäuben reduziert wird. Gleichzeitig kann vorzugsweise der Gehalt an plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen Festschmierstoffes in der in Schritt a) bereitgestellten Suspension signifikant erhöht werden.

Die in Schritt a) bereitgestellte Suspension kann vorzugsweise durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden, wobei insbesondere gängige Verfahren zur Homogenisierung von Partikel-haltigen Suspensionen verwendet werden können. Beispielsweise kann die in Schritt a) bereitgestellte Suspension durch Mischen der Einzelkomponenten oder durch Einwirkung von physikalischer Kraft, beispielsweise durch Vermahlung, etwa in einer Kugelmühle, oder durch Verwendung eines Rührwerks und/oder durch Einwirkung von Ultraschall, Kavitation, etwa in einem Rotor-Stator-System, hergestellt werden. Nach Erhalt der Suspension können beispielsweise gröbere Partikel abgetrennt werden, vorzugsweise bevor in Schritt b) die in Schritt a) bereitgestellten Suspension durch Zerstäuben und/oder Versprühen getrocknet wird.

Ein in Schritt a) bereitgestellte Suspension weist vorzugsweise weiterhin wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel sowie wenigstens eines der vorgenannten Additive auf.

Dadurch kann vorzugsweise eine homogene Verteilung des wenigstens einen, vorzugsweise wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, organischen Bindemittels sowie optional des wenigstens einen Additivs in den Granulatpartikeln des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats sichergestellt werden.

Es hat sich weiter gezeigt, dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Granulatpartikeln vorzugsweise eine annähernd sphärische Form und zusätzlich eine glatte Oberfläche aufweisen, was weiter bevorzugt die Rieselfähigkeit des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats signifikant verbessert. Darüber hinaus ist das Schmierstoffgranulat staubfrei, wodurch beispielsweise die Lagersicherheit des Schmierstoffgranulats verbessert wird.

Das wenigstens eine Schmierstoffgranulat weist vorzugsweise keine faserförmigen Partikeln, vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes, CNT) und/oder Kohlenstoffnanofasern (Carbon Nanofibres, CNF), auf.

Es hat sich insbesondere gezeigt, dass faserförmige Partikeln keinerlei Schmierwirkung zeigen. Darüber hinaus erhöhen bereits kleinste Zusätze von faserförmigen Partikeln die Viskosität der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Schmierstoffgranulats bereitgestellten Suspension und machen die Herstellung einer Suspension mit hohem Partikelgehalt unmöglich.

Eine zu hohe Viskosität der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Schmierstoffgranulats bereitgestellten Suspension führt vorzugsweise zu einer signifikanten Erhöhung des in Schritt b) für ein Zerstäuben und/oder Versprühen benötigten Drucks, wodurch es beispielsweise zu einer Delamination der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens einen Festschmierstoffes beim Versprühen und/oder Zerstäuben kommen kann.

Zudem sind faserförmigen Partikeln, vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes, CNT) und/oder Kohlenstoffnanofasern (Carbon Nanofibres, CNF), toxikologisch umstritten.

Ein erfindungsgemäßes Schmierstoffgranulat weist vorzugsweise einen Feststoffgehalt von mindestens 91 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 97 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierstoffgranulats, auf.

Weiter bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Schm ierstoffgranu lat eine Restfeuchte von höchstens 9 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierstoffgranulats auf.

Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Schmiermittelsuspension wenigstens eine bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase und Granulatpartikeln des Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und, optional, wenigstens ein, vorzugsweise wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares, organisches Bindemittel auf.

Weiter bevorzugt ist die wenigstens eine bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase Wasser, wobei die Granulatpartikeln des Schmierstoffgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zumindest teilweise in der fließfähigen, vorzugsweise flüssigen, Phase dispergiert vorliegen. Vorzugsweise bleibt dabei nach einer Dispergierung des erfindungsgemäßen Schmierstoffgranulats in Wasser bei Standardbedingungen ein signifikanter Anteil der Einzelpartikeln des wenigstens eines Thermalrußes auf zumindest Teilbereichen der Oberfläche der plättchenförmigen Einzelpartikeln des wenigstens eines anorganischen Festschmierstoffes angeordnet, vorzugsweise adsorbiert.

Es hat sich insbesondere gezeigt, dass eine Graphit-Suspension, die keine Rußpartikeln, vorzugsweise Thermalruß-Partikeln, aufweist, nach Sedimentation der Graphitpartikeln, beispielsweise unter Einwirkung von Gravitationskraft, kaum noch oder nur durch Beaufschlagung mit sehr großen Scherkräften redispergiert werden kann. Im Unterschied dazu kann ein erfindungsgemäßes Schmierstoffgranulat nach Zugabe einer ausreichenden Menge an Wasser vorzugsweise durch einfaches Rühren dispergiert werden, ohne dass weiter bevorzugt eine Beaufschlagung mit großen Scherkräften notwendig ist, um eine homogene Schmiermittelsuspension zu erhalten.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Schmierstoffgranulat kann auf einfache Art und völlig staubfrei unter Vorlage wenigstens einer bei Standardbedingungen (Druck: 1013 mbar, Temperatur: 25 °C) fließfähige, vorzugsweise flüssige, Phase, weiter bevorzugt Wasser, beispielsweise durch Rühren, zu einer Schmiermittelsuspension verarbeitet werden, wobei vorzugsweise ein hoher Feststoffgehalt der erfindungsgemäßen Schmiermittelsuspension erzielt werden kann.

Weiter bevorzugt kann eine erfindungsgemäße Schmiermittelsuspension mit einem maximalen Feststoffgehalt von ca. 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelsuspension, bereitgestellt werden.

Das erfindungsgemäße Schmierstoffgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, oder die Schmiermittelsuspension nach einem der Ansprüche 11 oder 12, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 13, wird weiter bevorzugt als Schmiermittel oder als Additiv für Schmiermittel verwendet, weiter bevorzugt bei der Umformung von Halbzeug aus Metall und/oder wenigstens einer Legierung oder bei der Herstellung von schmierfähigen Überzügen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen und Figuren näher erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.

Figurenverzeichnis

Fig. 1 und Fig. 2 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines erfindungsgemäßen Granulatpartikels, das in Beispiel 1a hergestellt wurde. Die jeweils verwendete Vergrößerung (Mag), Beschleunigungsspannung (EHT), der Arbeitsabstand (WD) und das verwendete Gerät, ein Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop Gemini 300 der Carl Zeiss Microscopy GmbH (Jena, DE), sind in den jeweiligen Figuren angegeben. Fig. 3 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme des im erfindungsgemäßen Beispiel 1a und Vergleichsbeispiel 1b verwendeten plättchenförmigen Graphits MECHANO-LUBE® 1 P9. Die jeweils verwendete Vergrößerung (Mag), Beschleunigungsspannung (EHT), der Arbeitsabstand (WD) ist in Fig 3 angegeben.

Die in den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Chemikalien wurden, falls nichts anderes angegeben wurde, bei folgenden Bezugsquellen bezogen:

Tabelle 1: Liste der Chemikalien

In den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde weiterhin die kinematische Viskosität der jeweils hergestellten Suspensionen vor einer Granulierung durch Bestimmung der Auslaufzeit gemäß der in ISO 2431 :2011-11 („Paints and varnishes - Determination of flow time by use of flow cups“; Ausgabedatum: 2011-11) beschriebenen Methode unter Verwendung eines normierten Auslaufbechers mit einer Düse, die einen Durchmesser von 6 mm aufwies, bestimmt. Die Messung erfolgte jeweils bei einer Temperatur von 23 °C.

Der Prozess des Durchflusses durch eine Öffnung kann als eine relative Messung und Klassifizierung der Viskosität verwendet werden. Diese gemessene kinematische Viskosität wurde im Allgemeinen in Sekunden der Fließzeit ausgedrückt, die unter Verwendung einer Viskositäts-Umrechnungsscheibe in Centistroke (cSt) umgewandelt werden kann.

Dabei wurde jeweils der verwendete Auslaufbecher gemäß ISO 2431 waagerecht in einem Temperiergefäß, welches die oben angegebene Temperatur aufwies, befestigt und die Auslaufdüse verschlossen. Anschließend wurde der Auslaufbecher vollständig mit der entsprechenden Suspension gefüllt. Nach dem Befüllen des Auslaufbechers wurde die Auslaufdüse freigegeben, wobei gleichzeitig eine Zeitmessung gestartet wurde, die beendet wurde sobald der Flüssigkeitsstrahl zum ersten Mal abriss. Die gemessene Zeit ist dabei die Auslaufzeit in Sekunden, wobei die unten angegebenen Messwerte jeweils das arithmetische Mittel aus drei Messungen darstellen.

Beispiel 1a und Vergleichsbeispiel 1b

In einem Behälter mit Rührwerk wurden 600 Liter Wasser vorgelegt und 1 kg eines anionischen, nicht ionischen oder kationischen Tensids zugesetzt. Unter Fortsetzung des Rührvorganges wurden 300 kg natürlicher, plättchenförmiger Graphit mit der Typenbezeichnung MECHANO-LUBE® 1 P9 zugesetzt. Der Graphit wies folgende Eigenschaften auf:

Reinheit: 97 %C, bestimmt gemäß DIN 51903:2012-11 („Prüfung von Kohlenstoffmaterialien - Bestimmung des Aschewertes - Feststoffe“, Ausgabedatum: 2012-11).

Korngröße D50: 4 pm, bestimmt mittels Laserbeugung.

Anschließend wurden 50 kg Carbon Black N990 (Carbon Black Corax N990) zugegeben. Nachdem Graphit und Carbon Black vollständig eingerührt waren, wurden 19 kg Bindemittel auf Basis Carboxymethylcellulose und 30 kg Bindemittel auf Basis von Dextrin zugesetzt. Die Mischung wurde anschließend über einen Rotor/Stator inline Dispergierer zu einer homogenen Suspension (Slurry) gemischt. Die so erhaltene Suspension hatte die folgenden Kenndaten:

Feststoffgehalt: 40 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, Viskosität: 15 Sekunden (gemessen als mittlere Auslaufzeit, wie oben beschrieben) Dichte: 1 ,22

In einem weiteren Verfahrensschritt wurde nun die Suspension in einen Sprühturm durch Zentrifugalradzerstäuber, Zweistoffdüse oder einer Airless-Druckdüse zerstäubt. Im Sprühturm wurde eine Trockenluft, die auf ca. 200-300°C vorgeheizt war, im Gegenstrom eingeführt. Durch diesen Verfahrensschritt wurde den zerstäubten Tröpfchen das Wasser entzogen und es entstanden Granulatpartikeln. Die Granulatgröße war abhängig von der Tropfengröße und kann entsprechend eingestellt werden. Vorzugsweise wurden Granulate in der Größe von 1-2 mm erhalten.

Das Granulat hat folgende Kennzahlen: mittlere Granulatgröße ca. 1 mm Schüttgewicht 680 g/l Das auf diese Weise erhaltene Granulat kann nun auf einfache Art und völlig staubfrei unter Vorlage von Wasser durch Rühren zu einer Schmierstoff Suspension verarbeitet werden. Dieser Schmierstoff ist geeignet zum Schmieden von Kurbelwellen und anderen komplizierten Stahlteilen.

Das erhaltene Granulat wurde nachfolgend im Zentrum für Werkstoffanalytik Lauf (DE) mittels Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein Granulatpartikel bei zwei verschiedenen Vergrößerungen, wobei in Fig. 1 ein Granulatpartikel in einer 200-fachen (= 200 X) Vergrößerung und in Fig. 2 in einer 5000- fachen (= 5.00 K X) Vergrößerung dargestellt ist.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, weist das entsprechende Granulatpartikel eine annähernd sphärische Form und zusätzlich eine glatte Oberfläche auf.

Bereits bei einer 5000-fachen Vergrößerung sind die auf der Oberfläche der plättchenförmigen Graphitpartikeln angeordneten Partikeln des verwendeten Thermalruß Carbon Black Corax N990 deutlich erkennbar, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Als Vergleichsbeispiel 1b wurde der oben beschriebene plättchenförmige Graphit mit der Typenbezeichnung MECHANO-LUBE® 1 P9 in analoger Weise, jedoch ohne Zugabe von 50 kg Carbon Black, granuliert, wobei zunächst wie oben beschrieben eine Suspension hergestellt wurde, die nachfolgend im Sprühturm zerstäubt und getrocknet wurde. Aufgrund der hohen Viskosität war der Slurry nur sehr schwer zu versprühen. Die Trockenzeit war um 15% länger und die Granulate waren unregelmäßig.

Im Unterschied dazu füllen die relativ großen, zumindest teilweise sphärischen Einzelpartikeln des verwendeten Thermalrußes bei dem in Fig. 2 gezeigten Granulatpartikel, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde, die zwischen den einzelnen Graphitplättchen auftretenden Lücken und Spalten auf, so dass die in Fig. 1 dargestellte im wesentlichen glatte Oberfläche bereitgestellt wird.

Der in Beispiel 1a und Vergleichsbeispiel 1b verwendete plättchenförmige Graphit mit der Typenbezeichnung MECHANO-LUBE® 1 P9 wurde nachfolgend ebenfalls im Zentrum für Werkstoffanalytik Lauf mittels Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Die Fig. 3 zeigt entsprechende Graphit-Partikeln in einer 10000-fachen (= 10.00 K X) Vergrößerung. In Fig. 3 ist die plättchenförmige Partikelform des verwendeten Graphits gut zu erkennen.

Beispiel 2

In einem Behälter mit Rührwerk wurden 550 Liter Wasser vorgelegt und 1 kg eines anionischen, nicht ionischen oder kationischen Tensids zugesetzt. Unter Fortsetzung des Rührvoganges wurden 339 kg natürlicher, plättchenförmiger Graphit zugesetzt.

Der Graphit wies folgende Eigenschaften auf:

Reinheit 96 %C, bestimmt wie oben, Korngröße D50: 6 pm, bestimmt wie oben.

Anschließend wurden 50 kg Carbon Black N990 zugegeben. Nachdem Graphit und Carbon Black eingerührt waren, wurden 50 kg Calciumfluorid mit einer mittleren Teilchengröße von 5 pm und 10 kg Bindemittel auf Basis Carboxymethylcellulose zugesetzt. Die Mischung wurde anschließend über einen Rotor/Stator inline Dispergierer zu einer homogenen Suspension verarbeitet.

Die erhaltene Suspension hatte folgende Kenndaten:

Feststoffgehalt: 45 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, Viskosität: 18 Sekunden (gemessen als mittlere Auslaufzeit, wie oben beschrieben) Dichte: 1 ,23

Die Suspension wurde gemäß Beispiel 1 in einem Sprühturm zu einem Granulat getrocknet, das die folgenden Kenndaten aufwies: Granulatgröße ca. 1 ,5mm (Durchschnitt) Schüttgewicht 700 g/l

Das auf diese Weise erhaltene Granulat kann nun auf einfach Art und völlig staubfrei unter Vorlage von Wasser durch Rühren zu einer Schmierstoff Suspension verarbeitet werden. Dieser Schmierstoff ist geeignet zur Schmierung der Dorne für die Herstellung nahtloser Stahlrohre.

Beispiel 3 In einem Behälter mit Rührwerk wurden 450 Liter Wasser vorgelegt und 2 kg eines anionischen, nicht ionischen oder kationischen Tensids zugesetzt. Unter Fortsetzung des Rührvorganges wurden 398 kg synthetischer, plättchenförmiger Graphit zugesetzt.

Der Graphit hat folgende Eigenschaften:

Reinheit 99 %C, bestimmt wie oben,

Korngröße D50: 10 pm, bestimmt wie oben.

Anschließend wurden 80 kg Carbon Black N990 zugegeben. Nachdem Graphit und Carbon Black eingerührt waren, wurden 50 kg Aluminiumsilikat mit einer mittleren Teilchengröße von 8 pm und und 10 kg Natriumhexametaphosphat als zusätzlichen Oxidationsschutz sowie 10 kg Bindemittel auf Basis eines Zelluloseäthers zugesetzt. Die Mischung wurde anschließend über einen Rotor/Stator inline Dispergierer zu einer homogenen Suspension verarbeitet.

Die Suspension hat folgende Kenndaten:

Feststoffgehalt: 55 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, Viskosität: 13 Sekunden (gemessen als mittlere Auslaufzeit, wie oben beschrieben) Dichte: 1 ,24

Die Suspension wurde gemäß Beispiel 1 in einem Sprühturm zu einem Granulat getrocknet und hatte folgende Kenndaten:

Granulatgröße ca. 1 ,5mm (Durchschnitt)

Schüttgewicht 750 g/l

Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 5

Um den Einfluss des verwendeten Thermalrußes vergleichen zu können, wurden im nachfolgenden Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 5 jeweils eine Suspension bereitgestellt, die jeweils einen Gehalt an reinem Kohlenstoff von 35 Gew.-% aufwiesen. Die entsprechend hergestellten Suspensionen wiesen folgende Zusammensetzung auf:

Die angegebene Viskosität wurde wie oben beschrieben gemäß der in der ISO 2431 :2011 - 11 beschriebenen Methode bestimmt. Wie in der obigen Tabelle gezeigt, konnte die Viskosität durch einen Anteil von N990 von 5 Gew.-% die gemessene Auslaufzeit und somit die kinematische Viskosität der jeweiligen Suspension um den Faktor 4 gesenkt werden.

Der Anteil an reinem Kohlenstoff ist mit 35 Gew.% in Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 5 gleich. Es wurde lediglich im erfindungsgemäßen Beispiel 4 ein Teil des Graphits durch Thermalruß Carbon Black Corax N990 ersetzt.

Aufgrund der Viskosität konnte die bereitgestellte Suspension aus Vergleichsbeispiel 5 nur mit großem Druck versprüht werden. Die erhaltenen Granulatpartikeln waren teilweise aufgeplatzt und mussten nachgetrocknet werden.

Aus den Granulaten von Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 5 wurden jeweils eine wässrige Schmiermittel-Suspension, mit einem Feststoffanteil von 1 ,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittel-Suspension, hergestellt und zur Schmierung von Werkzeugen für die Herstellung von Kurbelwellen verwendet.

Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass die Schmierwirkung durch Verwendung des in Beispiel 4 hergestellten Granulats gegenüber dem in Vergleichsbeispiel 5 hergestellten Granulat verbessert werden konnte. Die Schmierstoffsuspension von Beispiel 4 zeigte gegenüber dem in Vergleichsbeispiel 5 hergestellten Granulat eine um 18% höhere Ausbringmenge bis zum Verschleiß des Werkzeuges.