Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bereitstellung eines neuen Lithiumkomplexhybridfettes auf der Basis eines Lithiumkomplexfettes in Kombination mit einem PFPE-Fett, das bei hoher Temperatur eingesetzt werden kann, dabei nicht verlackt, und eine geringe Verhärtungstendenz zeigt. Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der neuen Lithiumkomplexhybridfette in Bauteilen im Fahrzeugbereich.

Hybridfette sind Mischungen, die mindestens aus zwei Basisölen bestehen, die nicht miteinander mischbar sind. So stellen Hybridfette, die als Verdicker Harnstoff oder Harnstoff/PTFE-Gemische und Ester/PFPE als nicht mischbare Grundölkomponenten enthalten, eine wichtige Gruppe dieser Fette dar. Mit diesen Fetten ist es möglich, eine Temperaturlücke zwischen ca. 180°C, wie sie bei fluorfreien Fetten erreicht werden, bis zu 270°C, die mit reinen PTPE/PFPE-Fetten möglich sind, zu schließen. Auch können diese Produkte an bestimmte Anforderungen leichter angepasst werden, als dies mit reinen PFPE/PTFE-Fetten möglich ist. Für PFPE Öle sind nämlich nur sehr wenige lösliche Additive bekannt, sodass beispielsweise die Korrosionsschutzeigenschaften von PFPE Ölen nur bedingt verbessert werden können. Bei PFPE/PTFE Fetten werden daher feste Stoffe wie Natriumnitrit oder Magnesiumoxid als Korrosionsschutz eingesetzt. Die gleichmäßige Verteilung eines Feststoffes auf der Oberfläche eines Bauteiles ist aber viel schwieriger zu gewährleisten als die Benetzung der Oberfläche eines Bauteiles mit einem Öl, das ein gelöstes Korrosionsschutzadditiv enthält. Daher können die in der nicht fluorhaltigen flüssigen Phase enthaltenen Additive eines Hybridfettes Eigenschaften wie Korrosionsschutz besser bewerkstelligen als es bei einem reinen PFPE/PTFE Fett möglich ist. Durch die Reduktion des Gehaltes an PFPE Ölen im Hybridfett und die geringere Dichte des Hybridfettes ergeben sich zudem signifikante Kostenvorteile. Die Ester/PFPE/PTFE/Harnstoff-Fette, die beispielsweise in der EP0902828 IB1 beschrieben sind oder die Ester/PTFE/Harnstoff-Fette, wie sie beispielsweise in der US 6,063,743 beschrieben sind, haben den Nachteil, dass diese Fette bei hohen Temperaturen zur Nachhärtung neigen und sehr geringe Ölabscheidungen haben. Darüber hinaus können sie teilweise kritisch beim Einsatz mit bestimmten Elastomeren sein, so dass sie nicht in einem weiten Spektrum, wie z.B. Rollenlagern, in Wellpappenanlagen eingesetzt werden können. Darüber hinaus sind die fluorierten Fette sehr teuer, so dass auch ein Bedarf an Hybridfetten besteht, die kostengünstig mit den gleichen oder noch besseren Eigenschaften als die fluorierten Fette hergestellt werden können.

Lithiumkomplexfette weisen eine höhere Ölabscheidung und eine geringere Verhärtungstendenz bei hohen Temperaturen verglichen mit Ester/Harnstoff-Fetten auf. Allerdings ist die obere Gebrauchstemperatur deutlich niedriger als bei Harnstoffhybridfetten, was oft mit einer zu hohen Ölabscheidung in Zusammenhang gebracht wird oder aber auf die Verwendung von Grundölen wie Poly-alpha-olefinen oder Mineralölen, die thermisch weniger beständig sind, zurückzuführen ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein Lithiumkomplexhybridfett bereitzustellen, mit dem die vorstehend genannten Nachteile überwunden werden und das eine entsprechend ausreichende Ölabscheidung und eine geringe Verhärtung selbst bei hohen Temperaturen aufweist.

Diese Aufgabe konnte überraschenderweise dadurch gelöst werden, dass Lithiumkomplexfette, die Polyisobutylen und Ester enthalten mit PFPE-Ölen oder PFPE-Fetten, insbesondere PFPE/PTFE-Fetten kombiniert werden und so eine Hochtemperaturperformance erreicht werden kann, die an die Este r/Harn stoff/P FPE- Hybridfette heranreicht, aber nicht deren Nachteile aufweist. Überraschenderweise kann die Ölabscheidung durch Auswahl der Mengenanteile der beiden Fette so eingestellt werden, dass die Ölabscheidung niedriger als bei den beiden zur Mischung verwendeten Fetten liegt.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Schmierung oder zum Fetten von Bauteilen, insbesondere in Wälzlagern, Gleitlagern, Transport- und Steuerketten in der Fahrzeugtechnik bereitgestellt, dass das Aufträgen der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung umfasst.

Außerdem wird ein Verfahren zur Schmierung oder zum Fetten von Laufrollenlagern in Stranggießanlagen, Transportrollenlagern in Durchlauföfen, von offenen Zahnkränzen in Drehrohröfen, Rohrmühlen, Trommeln und Mischern, von Lagern in Wellpappanlagen oder Folienreckanlagen, Lagern zur Anlagen zur Herstellung und Transport von Lebensmitteln bereitgestellt, dass das Aufträgen der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung umfasst.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung umfasst

(A) einen Ester oder Mischung von Estern, die insbesondere ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Trimellithsäureestern, Pyromellithsäureestern, Dimersäureestern, Estoliden,

(B) Polyisobutylenen,

(C) Lithiumkomplexseifen und

(D) PFPE-Öle.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung umfasst

(A) einen Ester oder Mischung von Estern, die insbesondere ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Trimellithsäureestern, Pyromellithsäureestern, Dimersäureestern, Estoliden,

(B) Polyisobutylenen,

(C) Lithiumkomplexseifen,

(D) PFPE-Öle und

(E) ein weiteres Verdickungsmittel. Eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung umfasst

(A) einen Ester oder Mischung von Estern, die insbesondere ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Trimellithsäureestern, Pyromellithsäureestern, Dimersäureestern, Estoliden,

(B) Polyisobutylenen,

(C) Lithiumkomplexseifen,

(D) PFPE-Öle und

(E) PTFE als weiteres Verdickungsmittel.

Eine insbesonders bevorzugte erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung umfasst

(A) einen Ester oder Mischung von Estern, die insbesondere ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Trimellithsäureestern, Pyromellithsäureestern, Dimersäureestern, Estoliden,

(B) Polyisobutylenen,

(C) Lithiumkomplexseifen,

(D) PFPE-Öle und

(F) ein weiteres Grundöl, wobei akylierte Diphenylether bevorzugt sind.

Eine weitere bevorzugte erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung umfasst

(A) einen Ester oder Mischung von Estern, die insbesondere ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Trimellithsäureestern, Pyromellithsäureestern, Dimersäureestern, Estoliden,

(B) Polyisobutylenen,

(C) Lithiumkomplexseifen,

(D) PFPE-Öle,

(E) ein weiteres Verdickungsmittel und

(F) alkylierte Diphenylether.

Die erfindungsgemäßen Schmierstoffe können als weitere Komponente (G) Additive und (H) Festschmierstoffe enthalten. Komponente (A)

Die Komponente (A) ist in einer Menge von 70 bis 7 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 15 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung enthalten.

Die Komponente (A) ist ein Ester oder ein Gemisch von Estern, wobei der Ester ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Trimellithsäureestern, die als Alkoxygruppen lineare oder verzweigte Alkylgruppen aufweisen, die 6 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten, bevorzugt 8 bis 14 Kohlenstoffatome, wobei die Alkoxygruppen gleich oder verschieden sein können, Pyromellithsäureestern, bevorzugt Tetrakis(2-ethylhexyl)pyromellitat, hydrierte oder unhydrierte Dimersäureester, bevorzugt Bis(2-ethylhexyl)dimerat, Estolide.

Unter Estoliden versteht man Ester, die oligomere Einheiten aufgebaut aus Homopolymeren von Hydroxycarbonsäuren, beispielsweise von 12- Hydroxystearinsäure oder ungesättigten Carbonsäuren, beispielsweise wie Ölsäure enthalten. Geeignete Estolide sind beispielsweise in der US 6,018,063, US 6,316,649, WO 2018/177588 A1 und der US 2013/0261325 A1 beschrieben.

Komponente (B)

Die Komponente (B) ist ein Polyisobutylen oder Polybuten und in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorhanden, bevorzugt werden 1 ,5 bis 15 Gew.-% eingesetzt.

Bei Komponente (B) handelt es sich um ein Polymer, wie es beispielsweise in Synthetics, Mineral Oils And Bio Based Lubricants Chemistry And Technology, Second Edition, Editor Leslie R. Rudnik, Autoren M. Casserino, J. Corthouts, CRC Press 2013, Pages 273 - 300, (ISBN 978-1-4398-5537-9) beschrieben wird.

Durch geeignete Wahl des Polyisobutylens, insbesondere im Hinblick auf Hydrierungsgrad und Molekulargewicht, können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Fetts, beispielsweise deren kinematische Viskosität, in erwünschter Weise beeinflusst werden. Das Polyisobutylen kann in nicht hydrierter, hydrierter oder vollhydrierter Form eingesetzt werden, ebenso kann eine Mischung aus nicht hydriertem, hydriertem und vollhydriertem Polyisobutylen verwendet werden. Bevorzugt werden vollhydrierte Polyisobutylene eingesetzt. Die nicht hydrierten Polyisobutylene enthalten herstellungsbedingt eine ungesättigte Endgruppe. Unter hydrierten bzw. teilhydrierten Polyisobutylenen werden solche Polymere verstanden, deren Bromzahl im Vergleich zum unhydrierten Polyisobutylen gleicher zahlengemittelten Molekularmasse um mindestens 20% geringer ist. So beträgt die Bromzahl für ein nicht hydriertes Polyisobutylen mit Mn von 1300 g/mol 14 g Brom pro 100 g Polyisobutylen. Die Bromzahl bei vollhydrierten Polyisobutylenen liegt unter 7 g Brom pro 100 g Polyisobutylen. Die Bromzahl wird gemäß ASTM D2170-09 (reaproved 2018) bestimmt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Polyisobutylen ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 115 bis 10000 g/mol, vorzugsweise von 500 bis 5000 g/mol auf. Das Zahlenmittlere Molekulargewicht wird nach ISO 16014-1 , Ausgabe 2019-05 mittels Gelpermeationschromatographie bestimmt.

Komponente (C)

Die Komponente (C) ist in einer Menge von 1 bis 18 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 14 Gew.- % in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung enthalten.

Bei der Komponente (C) handelt es sich um eine Lithiumkomplexseife. Unter Lithiumkomplexseifen versteht man Gemische von Lithiumsalzen aus monofunktionellen Carbonsäuren, bevorzugt Carbonsäuren die 8 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, insbesondere bevorzugt Carbonsäuren die 14 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, insbesondere bevorzugt 12-Hydroxystearinsäure und/oder Stearinsäure mit den Lithiumsalzen höherfunktionellen Carbonsäuren, bevorzugt Dicarbonsäuren mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, insbesondere bevorzugt Azelainsäure, Sebacinsäure und Dodecandisäure. Lithiumkomplexseifen können zusätzlich kurzkettige Carbonsäuren wie Essigsäure und Milchsäure und/oder Phosphonsäuren und/oder Borsäure als weiter Säurekomponente enthalten.

Komponente (D)

Die Komponente (D) ist ein Perfluorpolyether (PFPE) gemäß der Formel (I):

RI-(0-CF ₂ )V-(0-C ₂ F4) _W -(0- CsFeMO- CFCF ₃ ) _y - (O- CF ₂ CF(CF ₃ )) z -O-R2 (I) wobei Ri und R2 identisch oder verschieden sind und ausgewählt werden aus -CF ₃ , -C2F5, oder -C ₃ F7 , v, w, x, y, z sind ganze Zahlen von > 0 bis 500. PFPE-Öle werden beispielsweise unter dem Markennamen Aflunox ^® , Krytox ^® , Fomblin ^® und Demnum ^® vertrieben.

Die PFPE Öle sind in Mengen von 5 bis 70 Gew.-%, bevorzugt zu 15 bis 50 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung enthalten.

Komponente (E)

Das erfindungsgemäße Lithiumkomplexhybridfett kann neben dem

Lithiumkomplexverdicker weitere Verdickungsmittel (E) umfassen.

Die weiteren Verdickungsmittel (E) sind in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 20 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung enthalten.

Die weiteren Verdickungsmittel (E) in dem erfindungsgemäßen Hybridfett werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al-Komplexseifen, Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems ohne Lithium, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems ohne Lithium, Bentonite, Sulfonate, Silikate, Aerosil, Polyimide oder PTFE oder einer Mischung der vorgenannten Verdickungsmittel. Ein besonders bevorzugtes weiteres Verdickungsmittel ist PTFE. Das bevorzugte PTFE wird als Mikropulver eingesetzt, das thermisch oder durch Bestrahlen von hochmolekularem PTFE unter Abbau des Molekulargewichtes hergestellt wird.

Komponente (F)

Die erfindungsgemäßen Hybridfette können weitere Öle (F) enthalten, die in Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt zu 2 bis 20 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung enthalten sind.

Die Komponente (F) wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, alkylierten Benzolen, alkylierte Naphthaline, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Fettsäuretriglyceriden, alkylierte Diphenylether, Phloroglucinester, Estolide und/oder Poly-alpha-olefinen, alpha-Olefin-Copolymere, Metallocen katalysierte Poly-alfa-olefine. Bevorzugte weitere Öle sind alkylierte Diphenyletheröle. Alkylierte Diphenyletheröle werden beispielsweise unter dem Markennamen Hilube ^® von der Fa. Moresco vertrieben. Die Alkylgruppen enthalten zwischen 10 und 20 Kohlenstoffatome. Im Mittel sind zwischen einer und drei Alkylgruppen an die Diphenylether-Grundeinheit gebunden.

Komponente (G)

Das erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung umfasst des Weiteren von 0 bis 10 Gew.%, bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew.-% Additive (G), die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.

Die Komponente (G) wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV- Stabilisatoren, ausgewählt werden. Es können sowohl Additive verwendet werden, die in der Komponente (A) löslich als auch Additive, die in den PFPE-Ölen der Komponente (D) löslich oder aber auch in beiden Ölphasen unlöslich sind.

Beispiele für Antioxidantien sind styrolisierte Diphenylamine, diaromatische Amine, Phenolharze, Thiophenolharze, Phosphite, butyliertes Hydroxytoluol, butyliertes Hydroxyanisol, Phenyl-alpha-naphthylamin, Phenyl-beta-naphthylamin, octyliertes/butyliertes Diphenylamin, di-alpha-Tocopherol, di-tert.-butyl-Phenol oderdi- tert.butyl-4-methylphenol, Benzolpropansäure, schwefelhaltige Phenolverbindungen, Phenolverbindungen und Mischungen dieser Komponenten.

Beispiele für geeignete Korrosionsschutzadditive, Metalldesaktivatoren oder lonen- Komplexbildner enthalten. Hierzu zählen Triazole, Imidazoline, N-Methylglycin (Sarcosin), Benzotriazolderivate, N,N-Bis(2-ethylhexyl)-ar-methyl-1 H-benzotriazol-1- methanamin; n-Methyl-N(1-oxo-9-octadecenyl)glycin, Gemisch aus Phosphorsäure und Mono-und Diisooctylester umgesetzt mit (Cn-14)-Alkylaminen, Gemisch aus Phosphorsäure und Mono-und Diisooctylester umgesetzt mit tert.-Alkylamin und primären (Ci2-14)-Aminen, Dodekansäure, Triphenylphosphorthionat und Aminphosphate. Kommerziell erhältliche Additive sind die folgenden: IRGAMET ^® 39, IRGACOR ^® DSS G, Amin O; SARKOSYL ^® O (Ciba), COBRATEC ^® 122, CUVAN ^® 303, VANLUBE ^® 9123, CI-426, CI-426EP, CI-429 und CI-498.

Weitere Verschleißschutzadditive sind Amine, Aminphosphate, Phosphate, Thiophosphate, und Mischungen dieser Komponenten. Meistens weisen die genannten Verbindungen organische Gruppen auf. Zu den kommerziell erhältlichen Verschleißschutzadditiven gehören IRGALUBE ^® TPPT, IRGALUBE ^® 232, IRGALUBE ^® 349, IRGALUBE ^® 211 und ADDITIN ^® RC3760 Liq 3960, FIRC-SHUN ^® FG 1505 und FG 1506, NA-LUBE ^® KR-015FG, LUBEBOND ^® , FLUORO ^® FG, SYNALOX ^® 40-D, ACHESON ^® FGA 1820 und ACHESON ^® FGA 1810.

Als Additive können auch PFPE-Derivate enthalten sein. Beispielsweise PFPE- Carbonsäuren, deren Metall- und Ammoniumsalze, deren Ester- und Amid-Derivate. Weitere geeignete Substanzen sind beispielsweise in WO01/72759A1 , WO 01/27916A1 , EP1070074B1 , EP1659165B1 und US2015011446A1 beschrieben.

Komponente (H)

Des Weiteren können die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen Festschmierstoffe (H) enthalten, die ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus BN, Pyrophosphat, Zn-Oxid, Mg-Oxid, Pyrophosphate, Thiosulfate, Mg-Carbonat, Ca-Carbonat, Ca-Stearat, Zn-Sulfid, Mo-sulfid, W-sulfid, Sn-Sulfid, Graphite, Graphen, Nano-Tubes, Si02-Modifikationen oder eine Mischung daraus enthalten. Die Festschmierstoffe (H) sind in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 5 Gew.- % in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung enthalten.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung wird im Bereich von Bauteilen, insbesondere in Wälzlagern, Gleitlagern, Transport- und Steuerketten in der Fahrzeugtechnik, bei Schienenfahrzeugen, der Fördertechnik, bei Folienreckanlagen, bei Wellpappanlagen, von Laufrollenlagern, Lüfterlagern, Lagern von Traktionsmotoren, zur Schmierung von Kegelrad- und Stirnradgetrieben, Federn, Schrauben und Kompressoren, Pneumatikkomponenten, Armaturen, und von Maschinenbauteilen und in Anlagen, bei denen es zum gelegentlichen, unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln kommt, eingesetzt.

Die beigefügten Figuren zeigen die Vorteile der erfindungsgemäßen Lithiumhybridkomplexfette:

Fig. 1 zeigt die Walkpenetration 60dT,

Fig. 2 zeigt die Ölabscheidung, d.h. den Verlust des Öls aus dem Schmierfett.

Die Erfindung nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzunqen

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung ist nicht eingeschränkt und kann nach allen geeigneten Verfahren durchgeführt werden.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierstoffherstellung kann beispielsweise so erfolgen, dass mit den Komponenten (A) und/oder (B) und/oder (F) ein Grundölgemisch hergestellt wird. In diesem Grundölgemisch, das komplett oder nur teilweise in einem geeigneten Reaktionsbehälter, der Heiz-, Kühl- und Rühreinrichtungen enthält, vorgelegt wird, werden die für den Lithiumkomplexverdicker (C) erforderlichen Säuren eingeschmolzen und eine wässrige Lithiumhydroxidlösung zugegeben. Dadurch bildet sich ein Sud, der die Lithiumseifen der Carbonsäuren enthält. Die Säuren können einzeln zugegeben und neutralisiert werden oder aber es wird erst die Monocarbonsäure zugegeben und neutralisiert und in einem zweiten Schritt die höherfunktionelle Carbonsäure zugegeben und neutralisiert. Der Sud wird auf 130°C erhitzt um Wasser auszutreiben. Die Quellung des Verdickers (Lithiumkomplexseife) wird durch thermische Behandlung bei 150°C bis 210°C durchgeführt. Der thermisch behandelte Sud wird dann abgekühlt, wobei auch ein Teil des Grundölgemisches verwendet werden kann. Die Komponenten (D), (E), (G), (H) und eventuell nicht für das Grundölgemisch verwendeten (A), (B) und (F) werden bei einer geeigneten Temperatur zugegeben und durch Rühren vorhomogenisiert.

Feste Schmierstoffadditive, die im Grundölgemisch löslich sind, werden beispielsweise bei Temperaturen oberhalb ihres Schmelzpunktes zugegeben. Flüssige Additive oder nicht schmelzende Additive/FestschmierstoffeA/erdickerkomponenten werden bei Temperaturen unter 80°C zugegeben. Das so hergestellte Lithiumkomplexhybridfett kann durch geeignete Geräte wie Dreiwalzwerke, Kolloidmühlen oder Gaulin homogenisiert werden.

In dem so beschriebenen Verfahren wird die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung in einem Prozess hergestellt. Alternativ kann die Zugabe des PFPE-Öles (D) und der optionalen Verdickerkomponente (E) in dem oben beschriebenen Verfahren unterbleiben, so dass ein Lithiumkomplexfett entsteht. Die Komponenten (D) und (E) können durch Rühren, Homogenisieren wie oben beschrieben zu einem PFPE-Fett vereinigt werden. Lithiumkomplexfett und PFPE-Fett können in einem zweiten Verfahrensschritt vereinigt werden und daraus unter Rühren und Homogenisieren die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung hergestellt werden.

Die Herstellung kann auch mit kontinuierlichen Verfahren erfolgen, wobei auch Li- Komplex-Fertigseife in Pulverform verwendet werden kann.

Beispiel 1 Herstellung mehrerer erfindungsgemäßer Schmierstoffzusammensetzungen, Vergleich mit den zur Herstellung verwendeten Lithiumkomplexfett bzw. PFPE/PTFE- Fett, Vergleich mit Harnstoff Hybridfetten

Herstellung

Lithiumkomplexseifenfett (Fett A) und ein PFPE/PTFE-Fett (Fett B) werden separat hergestellt und die beiden Fette A und B in unterschiedlichen Verhältnissen vermischt, gerührt und durch Walzen homogenisiert.

Fett A

Es wird ein Lithiumkomplexfett bestehend aus 77 % einer Mischung eines Alkyldiphenylether (100 mm7sec/40°C) und Trimellithsäureester sowie vollhydriertem Polyisobutylen (vollhydriert, Mn ca. 1300 g/mol) als Grundöl, wobei sich eine Viskosität bei 40°C von 220 mm ² /sec ergibt, hergestellt, dann werden 15 % Lithiumkomplex aus Azelainsäure und 12-Hydroxystearinsäure, sowie 8 % eines Additivpackages bestehend aus aminischen Antioxidantien, Phosphaten, Thiadiazolen, Triazolen und Aminphosphaten zugegeben. Die Walkpenetration liegt bei 270 1/10 mm (siehe Tabelle 1)

Fett B

Es wird ein PFPE/PTFE-Fett, enthaltend zu 70 % eine Mischung aus linearem und verzweigtem PFPE, kinematische Viskosität 200 mm ² /sec bei 40°C, 26 % PTFE- Mikropulver, durchschnittliche Teilchengröße d 50 (Laserbeugung, DIN ISO 9277) ca. 5 pm, spezifische Oberfläche (DIN ISO 9277) ca. 5 m ² /g, und 4 % Dinatriumsebacat als Korrosionschutzadditiv hergestellt. Die Walkpenetration liegt bei 286 1/10 mm (siehe Tabelle 1)

Beispiel 1 (B1)

Mischung aus Fett A und Fett B im Verhältnis 10 Gew.-% zu 90 Gew.-%.

Beispiel 2 (B2) Mischung aus Fett A und Fett B im Verhältnis 30 Gew.-% zu 70 Gew.-%.

Beispiel 3 (B3)

Mischung aus Fett A und Fett B im Verhältnis 50 Gew.-% zu 50 Gew.-%.

Beispiel 4 (B4)

Mischung aus Fett A und Fett B im Verhältnis 70 Gew.-% zu 30 Gew.-%.

Beispiel 5 (B5)

Mischung aus Fett A und Fett B im Verhältnis 90 Gew.-% zu 10 Gew.-%. Verqleichsbeispiel 1 (VG1)

Es wird ein Harnstoffhybridfett bestehend zu 50 Gew.-% aus Fett B und zu 50 Gew.- % aus einem Harnstofffett hergestellt. Das Harnstofffett besteht aus einer Mischung eines Trimellitsäureesters und einem Reaktionsprodukt aus Octylamin und Oleylamin mit einem MDI/TDI-Gemisch als Harnstoffverdicker, sowie Additiven. Die Grundölviskosität liegt bei ca. 80 mm ² /sec. Die Walkpenetration liegt bei 265 mnrVsec (siehe Tabelle 2)

Verqleichsbeispiel 2 (VG2)

Es wird ein Harnstoffhybridfett bestehend aus einem Komplexester, Dimersäure basiert, V 40 apr. 400 mm'Vsec bei 40°C und verzweigtem PFPE-ÖI mit einer kinematischen Viskosität von ca. 400 mm ² /sec im Massenverhältnis 2:1 hergestellt. Der Harnstoffverdicker ist zu 10 % enthalten und ist ein Reaktionsprodukt aus Octylamin und Oleylamin mit einem MDI/TDI-Gemisch. Darüber hinaus sind 8 Gew.- % PTFE-Pulver (wie bei Fett B) und 5 Gew.-% lösliche Additive (Antioxidantien, Aminphosphate) enthalten. Die Walkpenetration liegt bei 290 mm ² /sec (siehe Tabelle 2)

Tabelle 1 zeigt die allgemeinen Kenndaten der erfindungsgemäßen Lithumkomplexhybridfette der Beispiele B1 bis B5 und der Fette A und B, Tabelle 1

Tabelle 2 zeigt die Daten der Vergleichsbeispiele VG1 bis 2.

Tabelle 2

Wie in Figur 1 (Walkpenetration der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen) zu erkennen ist, ergibt sich besonders für die Zusammensetzungen B2, B3 und B4 eine niedrigere Walkpenetration als für die beiden eingesetzten Fette A und B. Dies zeigt einen unerwarteten synergistischen Effekt durch die Kombination der beiden Fetttypen zu den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.

Wie in Figur 2 (Ölabscheidung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen im Vergleich) zu erkennen ist, zeigen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine niedrigere Ölabscheidung als die Fette A und B, aus denen sie hergestellt wurden. Dieses Verhalten zeigt den unerwarteten synergistischen Effekt, der durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung hervorgerufen wird. Die Ölabscheidung erreicht nahezu die niedrigen Werte der beiden Vergleichsprodukte VG1 und VG2. Die Reduktion der Ölabscheidung im Vergleich Fett B zeigt den Vorteil gegenüber den reinen PFPE/PTFE Fetten auf.

Auch legen die Daten nahe, dass ein gewünschtes Ölabscheidungsverhalten durch Wahl der Menge an Fetten A und B eingestellt werden kann.

Bestimmung des Verdampfunqsverlustes

Die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen wurden auf ihre thermische Beständigkeit überprüft und die Ergebnisse vor allem mit denen der Harnstoff-Hybridfette verglichen. Dazu wurden Untersuchungen hinsichtlich der Verdampfung und Viskosität unter Temperaturbelastung von 5 g Fett Einwaage in einem Edelstahl-Schälchen bei 200°C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.

Der Verdampfungsverlust wird nach der DIN-Norm 58397 bestimmt. Für jede Fettprobe werden jeweils drei Verdampfungsverlustschalen aus nicht-rostendem Stahl benötigt. Die Geometrie der Schalen ist in der Norm zur Bestimmung des Verdampfungsverlustes (DIN 58397) beschrieben. Zu Beginn wird das jeweilige Leergewicht der Schalen ermittelt. Im Anschluss werden die drei Verdampfungsverlustschalen mit der Fettprobe gefüllt. Dabei ist darauf zu achten, das Fett luftblasenfrei aufzubringen. Mit einem Abstreifer wird die Oberfläche glattgestrichen und überschüssiges Fett, das in die Randvertiefung der Schale gelangt ist, wird entfernt. Die Schalen werden anschließend in einem gängigen Labor- Trockenschrank mit Konvektion bei geschlossener Klappe bei entsprechender Prüftemperatur (hier 200°C) eingelagert. Nach der jeweils vorgegebenen Zeitdauer (48h, 96h, 144h und 168h) entnimmt man die Schalen aus dem Trockenschrank und lässt diese erkalten. Anschließend werden die Schalen gewogen. Der Verdampfungsverlust wird aus der Differenz von Einwaage zu gemessenem Wert ermittelt. Aus den drei Einzelwerten wird ein Mittelwert bestimmt (VM) Zusammen mit dem Mittelwert der drei Einwaagen (AM) lässt sich der Verdampfungsverlust berechnen. V = (VM / AM)*100 [% ]. Nach dem Auswiegen werden die Schalen bis zum nächsten Zeitpunkt in den Trockenschrank gestellt. Dies wird solange wiederholt, bis 168h vergangen sind.

Tabelle 3

Bestimmung der Scherviskosität

Die Scherviskosität wird nach der DIN-Norm 53019 Teil 1 und Teil 3 bestimmt. Die Fettproben werden in jeweils drei Verdampfungsverlustschalen aus nicht-rostendem Stahl überführt. Die Geometrie der Schalen ist in der Norm zur Bestimmung des Verdampfungsverlustes (DIN 58397) beschrieben. Die Schalen werden anschließend in einem gängigen Labor-Trockenschrank mit Umwälzung bei entsprechender Prüftemperatur (hier 200°C) eingelagert. Nach der jeweils vorgegebenen Zeitdauer (48h, 96h, 144h und 168h) entnimmt man die Schalen aus dem Trockenschrank und lässt diese erkalten. Der Startwert für die Scherviskosität wird von jedem Fett vor der thermischen Belastung bestimmt.

Die Messung der Scherviskosität erfolgt mit einem Gerät, das standardmäßig zur Bestimmung Theologischer Parameter von Schmierstoffen verwendet wird (z.B. Rheometer MCR 302 von Anton Paar).

Eingesetzt wird dabei ein Kegel-Platte-System (DIN EN ISO 3219 und DIN 53019), bevorzugt mit einem Messkegel, der einen Durchmesser von 25 mm aufweist. Die benötigte Menge an Fettprobe orientiert sich an typischen Mengen, die für Theologische Messungen erforderlich sind. Die Messdauer beträgt 120 s, wovon 60 s Temperier- bzw. Haltezeit sind. Gemessen wird bei einer konstanten Scherrate von 300 1/s und einer Temperatur von 25°C. Der Wert, der nach 90 s abgelesen werden kann, stellt die Scherviskosität für die jeweilige Fettprobe dar. Aus den drei ermittelten Einzelwerten wird der Mittelwert gebildet und final angegeben.

Tabelle 4

Die Fette der Beispiele 1 bis 5 wurden nun mit den Fetten der Vergleichsbeispiele 1 und 2 und den beiden Einzelfetten (A) und (B) hinsichtlich ihrer thermischen Beständigkeit verglichen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 gezeigt.

Tabelle 5

Tabelle 6

Die obigen Ergebnisse zeigen, dass mit den erfindungsgemäßen Lithiumkomplexhybridfetten der Anstieg der Scherviskosität deutlich niedriger ausfällt als bei den Vergleichsprodukten VG1 und VG2. VG2 zeigt bereits nach 96 h eine Scherviskosität von 100.000 mPas und ist nicht mehr schmierfähig. VG1 zeigt nach 168 h Prüfzeit eine doppelt so hohe Scherviskosität als alle erfindungsgemäßen Zusammensetzungen B1 bis B5, siehe Tabelle 4.

Das PFPE/PTFE-Fett (Fett B) zeigt in dem Test erwartungsgemäß die geringsten Verdampfungsverluste. Überraschenderweise liegt die Scherviskosität der erfindungsgemäßen Beispiele B1 , B2 und B4 nach 168 h Prüfzeit niedriger als bei Fett B und zeigt damit günstigeres Verhärtungsverhalten.

Insgesamt zeigt sich, dass das Verhärtungsverhalten der erfindungsgemäßen Schmierstoffe bei hohen Temperaturen günstiger ist als bei Harnstoff-Hybridfetten. Überraschenderweise wurde sogar gefunden, dass bei manchen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sogar eine geringere Verhärtung auftritt als bei einem PFPE/PTFE-Fett. Überraschenderweise wurde auch gefunden, dass das Ölabscheidungsverhalten der erfindungsgemäßen Schmierstoffe durch Wahl von bestimmten Mischungsverhältnisses der Fette A (Lithiumkomplexfett) und B (PTFE/PFPE-Fett) eingestellt und somit auf unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann.

Beispiel 2

Herstellung eines erfindungsgemäßen Schmierstoffes mit unterschiedlichen Herstellverfahren Wie bereits beschrieben, können die erfindungsgemäßen Schmierstoffe auf verschiedene Weise hergestellt werden. Bei der Variante „im Kessel gemischt“ werden ein Lithiumkomplexfett (Fett C) und ein PFPE/PTFE-Fett (Fett D) getrennt hergestellt und dann in einem Kessel im Verhältnis 40 zu 60 Gew.-% unter Rühren gemischt. Das so entstehende Lithiumkomplexhybridfett B6 wird mit einem Dreiwalzwerk abschließend homogenisiert.

Bei der „in situ“ Herstellung wird das Lithiumkomplexfett identisch zum Fett C hergestellt, beim Abkühlen werden dann aber, abweichend auch die Bestandteile des Fettes D, zugegeben, sodass die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung in einem Arbeitsgang hergestellt wird. Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung B6 wird ebenfalls abschließend gewalzt.

Fett C

Es wird ein Lithiumkomplexfett bestehend aus 80 Gew.-%% einer Mischung eines Alkyldiphenylether (100 mnfVsec bei 40°C) und eines Trimellitsäureesters sowie vollhydriertem Polyisobutylen (vollhydriert, Mn ca. 1300 g/mol) als Grundöl hergestellt, wobei sich eine Viskosität bei 40°C von 100 mm ² /sec ergibt. 15 Gew.-% eines Lithiumkomplexes aus Azelainsäure und 12-Hydroxystearinsäure, sowie 5 Gew.-% eines Additivpackages bestehend aus aminischen Antioxidantien, Phosphaten werden bereitgestellt. Die Walkpenetration liegt bei 327 1/10 mm.

Fett D

Es wird ein PFPE/PTFE-Fett, enthaltend zu 65 Gew.-% eine Mischung aus linearem und verzweigtem PFPE, einer kinematischen Viskosität von 145 mm ² /sec bei 40°C, 33 Gew.-% PTFE-Mikropulver, durchschnittliche Teilchengröße d 50 (Laserbeugung, DIN ISO 9277) ca. 5 miti, spezifische Oberfläche (DIN ISO 9277) ca. 5 m ² /g, und 2 Gew.- % Dinatriumsebacat als Korrosionschutzadditiv hergestellt. Die Walkpenetration liegt bei 286 1/10 mm

Tabelle 7

Daten des erfindungsgemäßen Beispiels B6 nach Beispiel 2

Tabelle 8

Tabelle 9

Beide Herstellungsvarianten liefern im Rahmen der Messgenauigkeit gleiche Werte. Aufgrund der vorliegenden Daten kann B6, nach Herstellungsbeispiel 1 und Herstellungsbeispiel 2, mit beiden Herstellvarianten als Schmierstoff eingesetzt werden.

Somit ist gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden können.