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WO2021219455A1 - Schmierstoffzusammensetzung und deren verwendung - Google Patents

Schmierstoffzusammensetzung und deren verwendung Download PDF

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Publication number
WO2021219455A1
WO2021219455A1 PCT/EP2021/060351 EP2021060351W WO2021219455A1 WO 2021219455 A1 WO2021219455 A1 WO 2021219455A1 EP 2021060351 W EP2021060351 W EP 2021060351W WO 2021219455 A1 WO2021219455 A1 WO 2021219455A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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lubricant composition
weight
acid
esters
oil
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/060351
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Seemeyer
Patrick WITTMEYER
Danijela GRAD
Erika PAULUS
Maria FRACKOWIAK
Balasubramaniam Vengudusamy
Max Sommer
Original Assignee
Klueber Lubrication Muenchen Se & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klueber Lubrication Muenchen Se & Co. Kg filed Critical Klueber Lubrication Muenchen Se & Co. Kg
Priority to EP21721438.6A priority Critical patent/EP4143277A1/de
Priority to US17/996,623 priority patent/US20230203396A1/en
Priority to CN202180031034.5A priority patent/CN115443322A/zh
Priority to KR1020227022293A priority patent/KR20220112270A/ko
Priority to JP2022545834A priority patent/JP7425882B2/ja
Publication of WO2021219455A1 publication Critical patent/WO2021219455A1/de
Priority to JP2024006779A priority patent/JP2024041988A/ja

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    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/02Bearings

Definitions

  • the object of the present invention was therefore to provide lubricants or lubricant compositions which show improved compatibility with sealing materials, in particular elastomers, and have excellent tribological properties, so that they have improved sliding behavior, a reduction in the stick-slip effect ("Sti ck-SI i p- Effect ”), as well as having a positive influence on the microspot resistance, and which are suitable for use as gear, roller bearing and plain bearing oil for general industry.
  • a further object of the present invention was to provide minimally toxic, i.e. NSF / H1 -certified lubricants which are suitable and which are also suitable for use as gear, roller bearing and plain bearing oils for general industry, including applications in the food processing industry show the above-mentioned advantageous properties in terms of seal compatibility and sliding behavior.
  • Lubricant composition an organic compound that comprises both a polar and a non-polar part, as a slip improver, the organic compound having a relative permittivity e G in the range from 1.5 to 10, and where a quotient J Si / i-S2 der organic compound is in the range from 1 to 25.
  • the organic compound C) contains both a polar and a non-polar part, that is, it is made up of one or more identical or different polar molecular parts and one or more identical or different non-polar molecular parts, which results in a specific relative polarity.
  • Polar parts of the molecule in the context of the invention can be all polar, functional groups known to the person skilled in the art.
  • Preferred examples of organic compounds which can advantageously be used as slip improvers in the lubricant composition according to the invention are the following compounds, but are not limited to them: Maleic acid-olefin copolymers (commercially available, for example, as Ketjenlube® 135, Ketjenlube® 2700, Ketjenlube® 23000 ); modified polyesters (commercially available e.g. as Perfad TM 3000, Perfad TM 3050); Polymethyl methacrylate (PMMA), linear polymers and star polymers (commercially available e.g. as Lubrizol 87725); Oleic acid, in particular mixtures of C16-C18 fatty acids and C18 unsaturated fatty acids (commercially available e.g.
  • the base oil is selected from polyalphaolefins (PAOs), metallocene polyalphaolefins (mPAOs), white oils, ferns-based oils, estolides and oil-soluble polyglycols, and mixtures of two or more thereof.
  • PAOs polyalphaolefins
  • mPAOs metallocene polyalphaolefins
  • white oils ferns-based oils
  • estolides and oil-soluble polyglycols
  • mixtures of two or more thereof are advantageous in terms of their biodegradability (i.e., biodegradable e.g.
  • the lubricant composition according to the invention also contains, as a further component B), at least one additive as an additive which improves a desired property of the lubricant.
  • additives or additives known in the art are antioxidants, anti-wear additives, high-pressure additives, friction reducers, anti-corrosion agents,
  • the lubricant composition therefore contains at least one additive selected from antioxidants, anti-wear additives, high-pressure additives,
  • the oxidation stability of the lubricant composition can be further improved and thus an increase in (thermal) stability can be achieved.
  • antioxidants according to the invention are benzolamine, N-phenyl, reaction products with 2,4,4-trimethylpentene, octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, bis (4- ( 1, 1, 3,3-tetramethylbutyl) phenyl) amine, N - [(1, 1,3,3-
  • the corrosion protection agent is selected from the group of carboxylic acid Metal salts, sulfonic acid metal salts, benzosulfonic acid metal salts, naphthalenesulfonic acid metal salts, benzoic acid metal salts and naphthoic acid metal salts and naphthenic acid metal salts, as well as their Derivatives, including linear and branched aliphatic and aromatic derivatives of the acid salts, which can also be substituted with one or more radicals selected from linear and / or branched alkyl radicals and aryl radicals, where Na, Ca, K- and Mg salts are particularly preferred; and partially neutralized or unneutralized dicarboxylic acid derivatives, such as succinic acid half-esters.
  • neutral or neutralized acid salts or metal salts are understood as meaning acid salts or metal salts which have an acid number (TAN) of 30 mg KOH / g or less.
  • Examples of particularly preferred non-ferrous metal deactivators or ion complexing agents are benzotriazole and tolyltriazole and derivatives thereof, N, N-bis (2-ethylhexyl) -ar-methyl-1H-benzotriazole-1-methanamine, and a reaction mixture composed of N, N-bis ( 2-ethylhexyl) -6- methyl-1H-benzotriazole-1-methanamine, N, N-bis (2-ethylhexyl) -4-methyl-2H-benzotriazole-2-methanamine, N, N-bis (2-ethylhexyl) -5-methyl-2H-benzotriazole-2-methanamine, N, N-bis (2-ethylhexyl) -4-methyl-1H-benzotriazole-1-methylamine and N, N-bis (2-ethylhexyl) -5- methyl-1H-benzotriazole-1-methylamine, without being restricted to this
  • the lubricant composition according to the invention can also contain one or more wear protection agents, friction reducers and / or extreme pressure additives.
  • Suitable wear protection agents, friction reducers and high-pressure additives are preferably selected from amines, amine phosphates, branched and / or linear alkylated phosphates, phosphites, thiophosphates, and phosphorothionates, aryl phosphates, aryl thiophosphates, alkylated polysulfides, sulfurized amine compounds, sulfurized fatty acid methyl esters, sulfurized fatty acid methyl esters, Al22, sulfurized fatty acid methyl esters , T1O2, ZrÜ 2 , WO3, Ta 2 0 5 , V2O5, CeÜ 2 , Aluminum titanate, BN, MoSh, SiC, S13N4, TiC, TiN, ZrB2, clay minerals and their mixtures, sulfonic acid salts, and thermally stable carbonates and
  • the lubricant composition according to the invention can also contain one or more solid lubricants.
  • Suitable solid lubricants are preferably selected from PTFE, boron nitride, zinc oxide, magnesium oxide, pyrophosphates, thiosulfates, magnesium carbonate, calcium carbonate, calcium stearate, zinc sulfide, molybdenum sulfide, tungsten sulfide, tin sulfide, graphite, graphene, nano tubes, Si0 2 modifications, and mixtures of two or more of this, without being limited to it.
  • Suitable solid lubricants are available for purchase.
  • the lubricant composition according to the invention can also contain one or more defoamers in order to prevent the formation of solid foams.
  • Suitable defoamers are preferably selected from ethoxylated and / or propoxylated alcohols with chain lengths of 10-18 carbon atoms, mono- and diglycerides of edible fats, acrylates, propoxylated and / or ethoxylated alkyl ethers, polyols including diols, and polysiloxanes such as silicone oils or polydimethylsiloxanes, as well as mixtures of two or more of these, without being limited thereto.
  • the at least one ester compound has a kinematic viscosity of at least 130 mm 2 / s at 40 ° C.
  • the kinematic viscosity of the at least one ester compound is particularly preferably in the range from 130-1500 mm 2 / s at 40 ° C., more preferably in the range from 130-1300 mm 2 / s at 40 ° C., each measured in accordance with ASTM D 7042 .
  • the lubricant composition of the present invention contains:
  • Total weight of the lubricant composition the constituents present adding up to a total of 100% by weight and components A), B), C) and D) being as defined above.
  • the present invention therefore relates in a further aspect to a lubricant composition, in particular for use as gear oil, roller bearing oil and plain bearing oil in the marine area and in inland waters, as well as in machines and machine elements on land that can come into contact with water and / or aqueous media , containing as components:
  • ester compounds are particularly preferred with regard to the biocompatibility or biodegradability of the lubricant composition.
  • ester compounds are pentaerythritol tetraisostearate, pentaerythritol isostearate sebacate complex ester, trimethylolpropane trisostearate,
  • Trimethylolpropane trioleate Trimethylolpropane trioleate, trimethylolpropane tricaprylate, trimethylolpropane isostearate stearate sebacate complex ester, neopentyl glycol diisostearate, without being restricted to this.
  • Antioxidants selected from phenolic antioxidants, aminic antioxidants, preferably linear or branched aliphatic amine compounds and aromatic amine compounds and salts thereof, the aliphatic and aromatic compounds having one or more radicals selected from linear and / or branched alkyl radicals and aryl Residues that can be substituted, phosphites, phosphorothionates and thiocarbamates, aminic antioxidants being particularly preferred;
  • Defoamers selected from ethoxylated and / or propoxylated alcohols with chain lengths of 10-18 carbon atoms, polyols including diols, acrylates and polysiloxanes, polysiloxanes being particularly preferred;
  • the specified amounts each refer to the total weight of the lubricant composition and the constituents contained add up to a total of 100% by weight
  • the organic compound has a relative permittivity e G in the range from 1.5 to 10, preferably 1.7 to 8, particularly preferably from 2 to 7, and most preferably from 2.3 to 5, and where a quotient ⁇ Si / J-S2 of the organic compound in the range from 1 to 25, preferably from 1.3 to 22, particularly preferably 1.7 to 17, and most preferably from 2 to 14, where J Si ”is the sum of the area (s) of the IR absorption band (s) in the wavenumber range 3100-2750 cm -1 in an ATR spectrum of the organic compound, and “J S2” denotes the sum of the area (s) of the IR absorption band (s) in the wavenumber range 1800-1650 cm -1 in an ATR spectrum of the organic compound.
  • the lubricant composition according to the invention is
  • Example 16 Effect of the slip improver on the slip properties of lubricants
  • Example 18 Determination of the sliding behavior with elastomer as friction partner by means of DES (Dynamic Elastomer Screening):
  • the tests are carried out with a "ring-disc tribometer" under further development of the structure described by Sommer M. and Haas W. ([1] Sommer, M., Haas, W. "A new approach on grease tribology in sealing technology: Influence of the thickener particles ", Tribology International (2016), 103, 574-583).
  • FKM elastomer material is used as the test material.
  • the counter body is a steel counter body
  • micropitting resistance test stand PCS Instruments, London, UK. Micropittings describe damage to gear contacts.
  • the test roller is cleaned using a solvent to remove residual oil and the weight of the roller is determined and the track track is taken with an optical microscope.
  • the ability of a lubricant composition with regard to its resistance to micropitting is assessed by the weight loss (comparison of weight before and after measurement) of the roller (see FIG. 5A) and by changing the wear track width (see FIG. 5B).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Schmierstoffzusammensetzungen und deren Verwendung als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie sowie im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.

Description

Schmierstoffzusammensetzung und deren Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft Schmierstoffzusammensetzungen und deren Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie sowie als Getriebeöl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
Bei der Anwendung von Schmierstoffen bzw. Schmierstoffzusammensetzungen als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie besteht die Herausforderung darin, sowohl sehr gute tribologische Eigenschaften in der Verzahnung als auch eine sehr gute Verträglichkeit des Schmierstoffes gegenüber Dichtungsmaterialien zu gewährleisten. In Getrieben, Gleitlagern und Wälzlagern kommen in der Regel Radialwellendichtringe, die üblicherweise aus Elastomeren wie FKM (Fluorkautschuk), NBR ( nitrile butadien rubber), HNBR ( hydrogenated nitrite butadien rubber), ACM/AEM ( acrylate elastomers/ethylene acrylic elastomers) und Polyurethanen gefertigt sind, zum Einsatz. Die Wichtigkeit der Dichtungsverträglichkeit des Schmierstoffes zeigt sich durch die Häufigkeit der Ursachen für Getriebe-, Gleitlager- und Wälzlagerausfälle. Der Anteil an Getriebe-, Gleitlager- und Wälzlagerausfällen bedingt durch die Inkompatibilität von Schmierstoff und Dichtungsmaterial ist signifikant höher als der Anteil an Getriebe-, Gleitlager- und Wälzlagerausfällen bedingt durch z.B. Fressen. Daher ist die Auswahl der Grundölkomponente(n) für den Schmierstoff sowie die sorgfältig abgestimmte Additivauswahl essentiell, um Schäden an Dichtungsmaterialien zu verhindern und dennoch sehr gute tribologische Eigenschaften zu erreichen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass viele Schmierstoffe, die in der allgemeinen Industrie zum Einsatz kommen, nicht für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln, z.B. bei lebensmitteltechnischen Anwendungen, geeignet sind, d.h. sie haben nach NSF Code of Federal Regulations §21 CFR 178.3570 keine H1-Zertifizierung.
Es besteht deshalb ein Bedarf an neuen Schmierstoffen bzw. Schmierstoffzusammensetzungen für die Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- oder Gleitlageröl für die allgemeine Industrie, die eine hohe Verträglichkeit gegenüber Dichtungsmaterialien, insbesondere Elastomermaterialien, zeigen und gleichzeitig gute tribologische Eigenschaften aufweisen, so dass sie eine Verbesserung des Gleitverhaltens, eine Reduktion des Haftgleiteffekts („Sti ck-SI i p- Effekts“) , insbesondere im Reibkontakt bei hoher Belastung und niedrigen Drehzahlen, sowie einen positiven Einfluss auf die Graufleckentragfähigkeit bewirken.
Zudem wäre es in der Praxis wünschenswert, wenn diese Schmierstoffzusammensetzungen auch minimal toxisch sind und nach NSF/H1- Zertifizierung für den gelegentlichen, unabsichtlichen Lebensmittelkontakt zulässig sind, so dass sie sich für Anwendungen in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie eignen.
Bei Anwendungen von Schmierstoffen bzw. Schmierstoffzusammensetzungen im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, das heißt, Anwendungen, bei denen die Schmierstoffe bzw. Schmierstoffzusammensetzungen üblicherweise unterhalb der Wasserlinien in Öl-zu-Wasser-Schnittstellen eingesetzt werden, besteht das Risiko, dass die Meeres- bzw. Gewässerumwelt durch Schmierstoffaustritt, verursacht beispielsweise durch Leckagen, kontaminiert wird. Obwohl versucht wird, bei diesen Anwendungen die Wasserseite bestmöglich abzudichten, sind Schmierstoffverluste alltäglich. Die Nachfrage nach ökologisch unbedenklichen Schmierstoffen zur Verringerung der Belastung der Meere und Binnengewässer durch Chemikalien steigt deshalb enorm. Die Nachfrage nach ökologisch unbedenklichen Schmierstoffen steigt jedoch auch an Land, denn auch die Belastung der Böden durch Chemikalien spielt eine immer größere Rolle. Bauteile, die an Land Verwendung finden, können zum Beispiel durch Regen in Kontakt mit Wasser kommen. Zudem sind Leckagen auch hier nicht ausgeschlossen, so dass es zur Kontamination der Umwelt und des Bodens kommen kann. Ein hoher Bedarf an ökologisch unbedenklichen Schmierstoffen an Land besteht insbesondere in der Bergbauindustrie, bei Windkraftanlagen sowie bei Landmaschinen.
In den letzten Jahren gewann der Schutz der Umwelt immer mehr an Bedeutung, insbesondere auch der Schutz der Meere. Für Schmierstoffe, die unterhalb der Wasserlinien in Öl-zu-Wasser-Schnittstellen eingesetzt werden, fordert beispielsweise das Vessel General Permit (VGP) der United States Environmental Protection Agency die Verwendung sogenannter Environmentally Acceptable Lubricants (EALs), die hohe Anforderungen hinsichtlich Bioabbaubarkeit und Aquatoxizität erfüllen müssen. Gängige EALs werden deshalb auf Basis natürlicher und synthetischer Ester hergestellt, anstatt wie herkömmlich auf Mineralölbasis. Im Vergleich zu mineralölbasierten Schmierstoffen kommt es bei der Verwendung von EALs aufgrund ihrer vergleichsweise geringeren Stabilität jedoch häufig zu Schäden an Dichtungsmaterialien und zu immensen Performanceeinbrüchen hinsichtlich des Gleit- oder Schmierverhaltens. Es besteht deshalb auch ein Bedarf an bioverträglichen, das heißt gut biologisch abbaubaren und minimal aquatoxischen, Schmierstoffen, die eine hohe Verträglichkeit gegenüber Dichtungsmaterialien, insbesondere Elastomermaterialien, aufweisen, insbesondere zur Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer. Dies schließt auch Anwendung in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, mit ein.
Im Vergleich zu mineralölbasierten Schmierstoffen treten bei der Verwendung von EALs zudem gehäuft Probleme in der Stevenrohr-Schmierung auf. Vieles deutet darauf hin, dass es bei der Verwendung von EALs zur Mangelschmierung des Lagers bei geringen Geschwindigkeiten und hoher Belastung kommt. Es ist bekannt, dass Mangelschmierungszustände auch an weiteren Schmierstellen auftreten können. Zu diesen zählen beispielsweise alle Gleitlager, Getriebe, Linearführungen, Pneumatikkomponenten, Armaturen, Wälzlager, Ketten, Seile, Federn sowie Schrauben. In diesem Zusammenhang besteht auch ein Bedarf an neuen bioverträglichen Schmierstoffen zur Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, die zudem eine Verbesserung des Gleitverhaltens bewirken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Schmierstoffe beziehungsweise Schmierstoffzusammensetzungen bereitzustellen, die eine verbesserte Verträglichkeit gegenüber Dichtungsmaterialien, insbesondere Elastomeren, zeigen und hervorragende tribologische Eigenschaften aufweisen, so dass sie ein verbessertes Gleitverhalten, eine Reduktion des Haftgleiteffekts („Sti ck-SI i p- Effekts“) , sowie einen positiven Einfluss auf die Graufleckentragfähigkeit bewirken, und die zur Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie geeignet sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag darin, minimal toxische, das heißt NSF/H1 -zertifizierte Schmierstoffe bereitzustellen, die sich zur Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie einschließlich Anwendungen in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie eignen, und die ebenfalls die vorstehend genannten vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf die Dichtungsverträglichkeit und das Gleitverhalten zeigen. Zudem war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bioverträgliche, das heißt gut biologisch abbaubare und minimal aquatoxische, Schmierstoffe bereitzustellen, die eine verbesserte Verträglichkeit gegenüber Dichtungsmaterialien, insbesondere Elastomeren, aufweisen und gleichzeitig eine Verbesserung des Gleit- bzw. Schmierverhaltens bewirken, und die sich zur Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, eignen.
Eine oder mehrere der vorstehend genannten Aufgaben werden gelöst durch eine Schmierstoffzusammensetzung enthaltend als Bestandteile:
A) ein Grundöl;
B) mindestens ein Additiv; und
C) 0,001-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Schmierstoffzusammensetzung, einer organischen Verbindung, die sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil umfasst, als Gleitverbesserer, wobei die organische Verbindung eine relative Permittivität eG im Bereich von 1,5 bis 10 aufweist, und wobei ein Quotient J Si / i-S2 der organischen Verbindung im Bereich von 1 bis 25 liegt.
J Si “ bezeichnet die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 3100-2750 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen
Verbindung.
„J S2“ bezeichnet die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 1800-1650 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen
Verbindung.
Überraschend wurde gefunden, dass die Anwesenheit einer organischen Verbindung zusätzlich zu den weiteren in der Schmierstoffzusammensetzung enthaltenen Bestandteilen/Komponenten, wobei die organische Verbindung sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil umfasst und die Anforderungen sowohl an die relative Permittivität eG (im Bereich von 1,5 bis 10) als auch an den Quotienten / Si / / S2 (im Bereich von 1 bis 25) erfüllt, eine signifikante Verbesserung des Gleitverhaltens zwischen zwei Reibpartnern, zum Beispiel Metall/Metall oder Metall/Elastomer (z.B. FKM oder NBR), bewirkt. Die organische Verbindung wird hierin deshalb als „Gleitverbesserer“ bezeichnet.
Im Sinne der Erfindung werden die Begriffe Schmierstoffzusammensetzung, Schmierstoff, und Formulierung synonym verwendet.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Begriff „organische Verbindung“ sowohl Einzelverbindungen (das heißt, Moleküle) und Gemische von Einzelverbindungen als auch Oligomere und Polymere einschließlich Homopolymere, Copolymere und Polymerblends, sowie Mischung hiervon.
Unter einem Oligomer wird im Sinne der Erfindung ein Molekül oder eine chemische Verbindung verstanden, das/die aus mehreren, insbesondere zwei bis zehn, strukturell gleichen oder ähnlichen organischen Einheiten (Monomeren) aufgebaut ist und insbesondere eine gewichtsmittlere Molmasse (Mw) bis etwa 1000 aufweist. Unter einem Polymer (Homopolymer) wird im Sinne der Erfindung dementsprechend ein Molekül oder eine chemische Verbindung verstanden, das/die aus einer hohen Anzahl, insbesondere mehr als zehn, strukturell gleichen oder ähnlichen organischen Einheiten (Monomeren) aufgebaut ist und insbesondere eine gewichtsmittlere Molmasse (Mw) von etwa 1000 oder mehr aufweist. Unter einem Copolymer werden Polymere verstanden, die aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt sind.
Die organische Verbindung C) enthält erfindungsgemäß sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil, das heißt, sie ist aus einem oder mehreren gleichen oder verschiedenen polaren Molekülteilen und einem oder mehreren gleichen oder verschiedenen unpolaren Molekülteilen aufgebaut, woraus eine bestimmte relative Polarität resultiert. Polare Molekülteile im Sinne der Erfindung können alle dem Fachmann bekannten polaren, funktionellen Gruppen sein. Insbesondere sind die polaren Molekülteilen ausgewählt aus einem oder mehreren aus einer Carbonylgruppe, Estergruppe (R-CO-O-R), Keto-Gruppe (R-CO-R), Aldehyd-Gruppe (R-CHO), Amid- Gruppe (R-CO-A, A= NH2, NHR, oder NR2), Imid-Gruppe (R-CO-NR-CO-R), Carbonsäureanhydrid-Gruppe (R-CO-O-CO-R), Harn Stoff gruppe (R2N-CO-NR2), Urethan- Gruppe (R-NH-CO-O-R), Carboxylat-Gruppe (R-COO ) und einer Carboxygruppe (R- COOH), wobei R jeweils unabhängig voneinander einen beliebigen organischen, aliphatischen oder aromatischen Rest darstellt. Unpolare Molekülteile im Sinne der Erfindung können alle dem Fachmann bekannten unpolaren Gruppen sein, und sie sind insbesondere aus einem oder mehreren aus linearen oder verzweigten oder cyclischen Alkylgruppen oder aromatischen Gruppen, wie beispielsweise linearen oder verzweigten Alkylbenzolgruppen, ausgewählt.
Die organische Verbindung C) weist erfindungsgemäß eine relative Permittivität eG im Bereich von 1,5 bis 10, bevorzugt von 1,7 bis 8, insbesondere bevorzugt von 2 bis 7, und am meisten bevorzugt von 2,3 bis 5 auf.
Die relative Permittivität eG eines Mediums, auch Permittivitäts- oder Dielektrizitätszahl genannt, ist das dimensionslose Verhältnis seiner Permittivität e zur Permittivität eo des Vakuums: eG = e/e o. Die Permittivität, auch dielektrische Leitfähigkeit genannt, bezeichnet eine Materialeigenschaft elektrisch isolierender, polarer oder unpolarer Stoffe, sogenannter Dielektrika, und gibt die Durchlässigkeit eines Materials bzw. Stoffes für elektrische Felder an. Die relative Permittivität ist ein Maß für die feldschwächenden Effekte der dielektrischen Polarisation des Materials bzw. Stoffes.
Die erfindungsgemäß in der Schmierstoffzusammensetzung enthaltene organische Verbindung C) ist des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Quotienten iSi / J S2 aufweist, der im Bereich von 1 bis 25, bevorzugt von 1,3 bis 22, insbesondere bevorzugt 1,7 bis 17, und am meisten bevorzugt von 2 bis 14 liegt.
Dabei bezeichnet Js die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 3100-2750 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung, und J S2“ bezeichnet die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 1800-1650 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung.
Dem Fachmann ist bekannt, dass die ATR-Infrarotspektroskopie eine Messtechnik der Infrarotspektroskopie ist, die sich für feste und flüssige Proben eignet und mittlerweile in vielen Bereichen die dominierende IR-Technik ist. Im Gegensatz zu der klassischen IR- Messmethode, bei der die Messung des Transmissionsgrades einer Probe erfolgt, basiert die ATR-Infrarotspektroskopie auf dem Prinzip der Totalreflexion (ATR, attenuated total reflection, siehe N. J. Harrick: Internal Reflection Spectroscopy. John Wiley & Sons Inc, 1967, ISBN 0-470-35250-7). Es ergeben sich ähnliche Spektren wie bei der Transmissionsspektroskopie. Zwar werden die IR-Absorptionsbanden in ATR-Spektren zu größeren Wellenlängen (kleinere Wellenzahl) hin breiter und intensiver als bei entsprechenden Transmissionsspektren, es ist jedoch bekannt, dass die Lagen der IR- Absorptionsbanden bei Transmissions- und ATR-Spektren identisch sind. Aus Spektrendatenbanken und Tabellen von Schwingungsdaten wichtiger Atomgruppen (z.B. Helmut Günzler, Hans-Ulrich Gremlich: IR-Spektroskopie: Eine Einführung. 4. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2003, S. 165-240) ist dem Fachmann bekannt, dass in einem Transmissions- bzw. ATR-Spektrum im Wellenzahlenbereich von etwa 1800-1650 cm-1 insbesondere die charakteristische IR-Absorptionsbande der C-O-Streckschwingung (Valenzschwingung) der Carbonylgruppe von Carbonylverbindungen liegt, und dass in einem Transmissions- bzw. ATR-Spektrum im Wellenzahlenbereich von etwa 3100-2750 insbesondere die charakteristische IR-Absorptionsbande der C-H-Streckschwingung (Valenzschwingung) einer Gruppe -C-Hx (x = 1, 2 oder 3, Anzahl der gebundenen Wasserstoffatome) in aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen liegt.
Der Quotient J S1 / JS2 setzt somit die Absorption in dem Wellenzahlenbereich 3100- 2750 cm 1, verursacht überwiegend durch unpolare Molekülteile der organischen Verbindung, ins Verhältnis zur Absorption in dem Wellenzahlenbereich 1800-1650 cm-1, verursacht überwiegend durch polare Molekülteile der organischen Verbindung. Der Quotient J S1 / J S2 kann somit als ein Maß für die Polarität der in der Schmierstoffzusammensetzung enthaltenen organischen Verbindung, die sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil umfasst, interpretiert werden.
Die Menge der organischen Verbindung C) in der Schmierstoffzusammensetzung beträgt bevorzugt 0,001 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 0,05 Gew.% oder mehr, beispielsweise 0,1 Gew.% oder mehr, und 10 Gew.% oder weniger, besonders bevorzugt 5 Gew.% oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, um eine optimale Elastomerverträglichkeit und Gleitwirkung zu erreichen.
Beispielsweise ist es in Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere für die Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie einschließlich im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt geeignet sind, besonders bevorzugt, wenn die Menge der organischen Verbindung C) 0,001-2,5 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt 0,05-1 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, um eine optimale Elastomerverträglichkeit und Gleitwirkung zu erreichen.
Beispielsweise ist es in Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere für die Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, geeignet sind, besonders bevorzugt, wenn die Menge der organischen Verbindung C) 0,1-10 Gew.-% beträgt, ganz besonders bevorzugt 0,1-5 Gew.-%, und am meisten bevorzugt 0,1-3 Gew.- % beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, um eine optimale Elastomerverträglichkeit und Gleitwirkung zu erreichen.
Durch die Zugabe der organischen Verbindung, die sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil umfasst und die vorstehend definierten Anforderungen sowohl an die relative Permittivität eG (im Bereich von 1,5 bis 10) als auch an den Quotienten / Si / / S2 (im Bereich von 1 bis 25) erfüllt, zusätzlich zu den anderen Komponenten/Bestandteilen der Schmierstoffzusammensetzung, wie Grundöl(e) oder Additiv(e), kann überraschenderweise eine Verbesserung des Gleit- bzw. Schmierverhaltens, insbesondere auch bei niedrigen Getriebe- und Lagergeschwindigkeiten und hoher Belastung, erreicht werden. Des Weiteren trägt die organische Verbindung zur Verbesserung der Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung gegenüber Elastomermaterialien, wie FKM und NBR, bei.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die organische Verbindungen C) zusätzlich eine NSF/H1 -Zertifizierung auf, so dass sie in Schmierstoffen eingesetzt werden, die als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie zur Anwendung kommen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die organische Verbindungen C) eine organische Verbindung, die zusätzlich biologisch abbaubar (z.B. gemäß OECD- Prüfrichtlinie 301 A-F oder OECD 306) ist und/oder eine geringe Aquatoxizität (z.B. nach OECD-Prüfrichtlinie 201, 202, 203 oder 236) aufweist. Dadurch ist die organische Verbindung zur Verwendung in Schmierstoffen, die als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, zur Anwendung kommen, geeignet.
Bevorzugte Beispiele organischer Verbindungen, die vorteilhaft als Gleitverbesserer in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung eingesetzt werden können, sind die folgenden Verbindungen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Maleinsäure-Olefin- Copolymere (kommerziell erhältlich z.B. als Ketjenlube® 135, Ketjenlube® 2700, Ketjenlube® 23000); modifizierte Polyester (kommerziell erhältlich z.B. als Perfad™ 3000, Perfad™ 3050); Polymethylmethacrylat (PMMA), lineare Polymere sowie Sternpolymere (kommerziell erhältlich z.B. als Lubrizol 87725); Ölsäure, insbesondere Gemische aus C16-C18-Fettsäuren und C18-ungesättigten Fettsäuren (kommerziell erhältlich z.B. als Herwemag OA); Glycerinmonooleate (GMO), insbesondere solche mit Monogehalt min. 40%, freies Glycerin max. 6% (kommerziell erhältlich z.B. als llco Lube 2316); Polymethacrylat (PMA), lineare Polymere sowie Kammpolymere (kommerziell erhältlich z.B. als Viscoplex® 3-200); Kammpolymere aus 1-Decen und 9-Dodecyl- säuremethylester (kommerziell erhältlich z.B. als Elevance Aria® WTP 40); Pentaerythrit- tetraisostearat (kommerziell erhältlich z.B. als Priolube™ 3987-LQ).
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung enthält als weiteren Bestandteil A) eine Grundölkomponente.
Das Grundöl ist bevorzugt ausgewählt aus synthetischen Estern, insbesondere Neopentylglycolestern wie Neopentylglycoldiisostearat, Pentaerythritestern wie Pentaerythrittetraisostearat, Trimetylolpropanestern wie Trimethylpropantrioleat oder Trimethylolpropantricaprylat, Pentaerythrit- und Trimetylolpropan-Komplexestern, die bevorzugt vollständig verestert oder teilverestert sind in beliebiger Mischung mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten Monocarbonsäuren und/oder Dicarbonsäuren der Kettenlänge von 4 bis 36 Kohlenstoffatomen, die linear oder verzweigt sein können, wie Pentaerythrit-Isostearat-Sebacat-Komplexester oder T rimethyolpropan-lsostearat-Stearat-Sebacat-Komplexester, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern wie Di-(2-ethylhexyl)-sebacat, Diisotridecyl-Adipinsäureester (DITA) oder Isopropyloleat, Triglycerid-Fettsäure-(C8/C10)-estern, Trimellith- und Pyromellithsäureestern, und Estoliden; Kohlenwasserstoffen, insbesondere Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Mineralölen, Alkylnaphtalinen, Ethylene/a-Olefin-Oligomeren, und Farnesen basierenden Ölen; Etherverbindungen, insbesondere Polyetherpolyolen, Perfluorpolyethern (PFPE), Alkyldiphenylethern, und Polyphenylethern, die bevorzugt wasserlöslich, wassermischbar und/oder öllöslich sind, sowie Polyglycolen, insbesondere Polybutylenglycolen, Polypropylenglycolen, Polyethylenglycol und deren Copolymere, die bevorzugt wasserlöslich, wassermischbar und/oder öllöslich sind; und Silikonölen; sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon.
Unter dem Begriff „Komplexester“ werden im Sinne der Erfindung insbesondere Ester verstanden, bei deren Herstellung beispielsweise Dicarbonsäuren (das heißt, zweiwertige Carbonsäuren) neben Monocarbonsäuren (das heißt, einwertige Carbonsäuren) und Polyolen eingesetzt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie, ist das Grundöl ausgewählt aus Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Mineralölen, Neopentylglycolestern, Pentaerythritestern, Trimetylolpropanestern sowie Pentaerythrit- und Trimetylolpropan- Komplexestern, die bevorzugt wie vorstehend definiert sind, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Triglycerid-Fettsäure-(C8/C10)-estern, Alkylnaphtalinen, Ethylene/a-Olefin-Oligomeren, und wasserlöslichen, wassermischbaren und/oder öllöslichen Polyglycolen, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon.
Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn das Grundöl eine NSF/H1 -Zertifizierung aufweist, um zu ermöglichen, dass die Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann.
Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Grundöl ausgewählt aus Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen- Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Farnesen basierenden Ölen, Estolide und öllöslichen Polyglycolen, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon. Diese Grundöle sind vorteilhaft im Hinblick auf ihre Bioabbaubarkeit (d.h., bioabbaubar z.B. gemäß OECD-Prüfrichtlinie 301 A-F oder OECD 306), und können dementsprechend zu einer verbesserten Bioabbaubarkeit der Schmierstoffzusammensetzung beitragen, so dass diese insbesondere für Anwendungen als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, geeignet ist.
Die Menge des Grundöls oder Grundölgemischs in der Schmierstoffzusammensetzung bestimmt sich in der Regel anhand der Mengen der weiteren in der Zusammensetzung enthaltenen Bestandteile/Komponenten, das heißt, die Schmierstoffzusammensetzung wird mit dem Grundöl auf 100 Gew.% aufgefüllt. Bevorzugt beträgt die Gesamtmenge des Grundöls oder Grundölgemischs mindestens 20 Gew.%, 30 Gew.%, 40 Gew.%, 50 Gew.% oder 60 Gew.%.
Weiterhin bevorzugt weist das erfindungsgemäß eingesetzte Grundöl oder Grundölgemisch eine Viskosität von mindestens 5 mm2/s, mehr bevorzugt von 5 mm2/s bis 20000 mm2/s, besonders bevorzugt von 5 mm2/s bis 10000 mm2/s, und ganz besonders bevorzugt von 5 mm2/s bis 1700 mm2/s, jeweils gemessen nach ASTM D 7042 bei 40 °C, auf.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung enthält zudem als weiteren Bestandteil B) mindestens ein Additiv als Zusatzstoff, der eine gewünschte Eigenschaft des Schmierstoffs verbessert. Üblicherweise verwendete, im Stand der Technik bekannte Additive bzw. Zusatzstoffe sind Antioxidationsmittel, Verschleißschutzadditive, Hochdruckadditive, Reibungsverminderer, Korrosionsschutzmittel,
Buntmetalldesaktivatoren, lonen-Komplexbildner, Festschmierstoffe, Dispergiermittel, Pourpoint- und Viskositätsverbesserer, UV-Stabilisatoren, Emulgatoren, Farbindikatoren und Entschäumer, ohne hierauf beschränkt zu sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Schmierstoffzusammensetzung deshalb mindestens ein Additiv, das ausgewählt ist aus Antioxidationsmitteln, Verschleißschutzadditiven, Hochdruckadditiven,
Reibungsverminderern, Korrosionsschutzmitteln, Buntmetalldesaktivatoren, lonen- Komplexbildnern, Festschmierstoffen, Dispergiermitteln, Pourpoint- und
Viskositätsverbesserern, UV-Stabilisatoren, Emulgatoren, Farbindikatoren und Entschäumern. Besonders bevorzugt enthält die Schmierstoffzusammensetzung ein Additivgemisch aus zwei oder mehr Additiven, die ausgewählt sind aus Antioxidationsmitteln, Verschleißschutzadditiven, Hochdruckadditiven
Reibungsverminderern, Korrosionsschutzmitteln, Buntmetalldesaktivatoren, lonen- Komplexbildnern, Festschmierstoffen, Dispergiermitteln, Pourpoint- und Viskositätsverbesserern, UV-Stabilisatoren, Emulgatoren, Farbindikatoren und Entschäumern.
Durch die gezielte Zugabe eines oder mehrerer Additive kann erreicht werden, dass bestimmte Eigenschaften des Schmierstoffs verbessert und/oder dem Schmierstoff bestimmte Eigenschaften verliehen werden.
Durch die Zugabe von Antioxidationsmitteln kann die Oxidationsstabilität der Schmierstoffzusammensetzung weiter verbessert und somit eine Erhöhung der (thermischen) Stabilität erreicht werden.
Die Antioxidationsmittel sind vorzugsweise ausgewählt aus den folgenden Verbindungen, ohne hierauf beschränkt zu sein: Amin-Verbindungen (aminische Antioxidationsmittel), insbesondere lineare oder verzweigte aliphatische Amin-Verbindungen und aromatische Amin-Verbindungen sowie deren Salze, wobei die aliphatischen und aromatischen Amin- Verbindungen mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, Phenol- Verbindungen (phenolische Antioxidationsmittel); Propionaten; Phosphiten; schwefelhaltigen Verbindungen, insbesondere schwefelhaltige Phenolverbindungen und schwefelhaltige Carbonsäuren, Phosphorthionate, Thiocarbamate, Thiophosphate, und Thiopropionate; und Mischungen dieser Verbindungen.
Besonders bevorzugte Antioxidationsmittel sind ausgewählt aus aromatischen Diaminen und sekundären aromatischen Aminen, Phenolharzen, Thiophenolharzen, Phosphite, Zinkthiocarbamat, Zinkthiophosphat, butyliertem Hydroxytoluol, butyliertem Hydroxyanisol, Phenyl-alpha-naphthylaminen, Phenyl-beta-naphthylaminen, Diphenylamin und Diphenylamin-Derivaten, insbesondere octylierten Diphenylaminen, butylierten Diphenylaminen und styrolisierten Diphenylaminen, Chinolin und Chinolin-Derivaten, Naphtylamin und Naphtylamin-Derivaten, Di-alpha-Tocopherol, Di-te/f-butyl-
Phenylpropansäure und deren Estern, sowie Mischungen hiervon.
Beispiele erfindungsgemäß besonders geeigneter Antioxidationsmittel sind Benzolamin-, N-Phenyl-, Reaktionsprodukte mit 2,4,4-Trimethylpenten, Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4- hydroxyphenyl)propionat, Bis(4-(1 , 1 ,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)amin, N-[(1 ,1,3,3-
Tetramethylbutyl)phenyl]naphthalen-1-amin, Isomerengemische aus 90 % bis 97,5 % C7 bis C9 Alkyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat und 2,5 % bis 10 % Methyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat, und Thiodiethylenbis[3-(3,5-di-tert-butyl-4- hydroxyphenyl)propionat], ohne hierauf beschränkt zu sein.
Geeignete Antioxidationsmittel sind kommerziell erhältlich.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie, ist das Antioxidationsmittel ausgewählt aus phenolischen Antioxidationsmitteln, aminischen Antioxidationsmitteln, bevorzugt linearen oder verzweigten aliphatischen Amin-Verbindungen und aromatischen Amin-Verbindungen sowie deren Salzen, wobei die aliphatischen und aromatischen Verbindungen mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, Propionaten und Thiopropionaten, wobei aminische Antioxidationsmittel ganz besonders bevorzugt sind, insbesondere bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Gleitlager- und Wälzlageröl im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt.
Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Antioxidationsmittel ausgewählt aus phenolischen Antioxidationsmitteln, aminischen Antioxidationsmitteln, bevorzugt linearen oder verzweigten aliphatischen Amin-Verbindungen und aromatischen Amin-Verbindungen sowie deren Salzen, wobei die aliphatischen und aromatischen Verbindungen mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, Phosphiten, Phosphorthionaten sowie Thiocarbamaten, insbesondere bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Gleitlager- und Wälzlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, wobei aminische Antioxidationsmittel ganz besonders bevorzugt sind.
Erfindungsgemäß kann als Antioxidationsmittel eine Einzelverbindung oder eine Kombination von zwei oder mehreren Verbindungen verwendet werden.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel enthalten. Der Zusatz von Korrosionsschutzmitteln kann der Schmierstoffzusammensetzung eine korrosions- und rosthemmende Wirkung verleihen.
Geeignete Korrosionsschutzmittel sind, ohne hierauf beschränkt zu sein, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Säuresalze, insbesondere Carbonsäure-Metallsalze, Sulfonsäure-Metallsalze, Naphthalinsulfonsäure-Metallsalze, Benzosulfonsäure- Metallsalze, Benzoesäure-Metallsalze, Naphthoesäure-Metallsalze Naphtensäure- Metallsalze, Bernsteinsäure-Metallsalze, Salicylsäure-Metallsalze und Phosphorsäure- Metallsalze, sowie deren Derivate, einschließlich linearer und verzweigter aliphatischer und aromatischer Derivate der Säuren/Säuresalze, die noch dazu mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl- Resten, substituiert sein können, wobei Natrium (Na)-, Calcium (Ca)-, Kalium (K)- und Magnesium (Mg)-Salze besonders bevorzugt sind; Amin-, Imin- und Imid-Verbindungen sowie deren Metallsalze, insbesondere lineare und verzweigte aliphatische Amin-, Imin- und Imid-Verbindungen und aromatische Amin-, Imin- und Imid-Verbindungen sowie deren Metallsalze, wobei die aliphatischen und aromatischen Amin-, Imin- und Imid- Verbindungen mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, wobei Na-, Ca-, K- und Mg-Salze besonders bevorzugt sind; und teilneutralisierte bzw. nicht neutralisierte Dicarbonsäurederivate, wie Bernsteinsäurehalbester.
Geeignete Korrosionsschutzmittel sind kommerziell erhältlich.
Bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Gleitlager- und Wälzlageröl im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt ist die Verwendung von N-Methylglycin oder deren Derivaten (z.B. Sarcosin) als Korrosionsschutzmittel besonders bevorzugt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie sowie im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt, ist das Korrosionsschutzmittel ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäure-Metallsalze, Sulfonsäure-Metallsalze, Benzosulfonsäure-Metallsalze, Naphthalinsulfonsäure-Metallsalze, Benzoesäure- Metallsalze und Naphtoesäure-Metallsalze und Naphthensäure-Metallsalze, sowie deren Derivate, einschließlich linearer und verzweigter aliphatischer und aromatischer Derivate der Säuresalze, die noch dazu mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, wobei Na-, Ca-, K- und Mg-Salze besonders bevorzugt sind; und teilneutralisierte bzw. nicht neutralisierte Dicarbonsäurederivate, wie Bernsteinsäurehalbester.
Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Korrosionsschutzmittel ausgewählt aus neutralisierten bzw. neutralen Säuresalzen, bevorzugt aus neutralen Carbonsäure-, Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure-, Benzosulfonsäure-, Benzoesäure-, Naphthoesäure-, Naphtensäure- und Phosphorsäure-Metallsalzen sowie deren Derivate, einschließlich linearer und verzweigter aliphatischer und aromatischer Derivate der Säuresalze, die noch dazu mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, und bevorzugt den Na-, Ca-, K- und Mg-Salzen, wobei neutralisierte bzw. neutrale Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure- und Benzosulfonsäure-Metallsalze ganz besonders bevorzugt sind, und insbesondere die Ca-Salze, und neutrale Calciumsulfonate am meisten bevorzugt sind, insbesondere bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können. Ein Beispiel eines besonders geeigneten Korrosionsschutzmittels dieser Ausführungsform stellen neutrale Alkylnaphthalinsulfonsäure-Calciumsalze dar.
Die Korrosionsschutzmittel können einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Unter „neutralen“ bzw. „neutralisierten“ Säuresalzen bzw. Metallsalzen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Säuresalze bzw. Metallsalze verstanden, die eine Säurezahl (TAN) von 30 mg KOH/g oder kleiner aufweisen.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren und/oder lonen-Komplexbildner enthalten.
Durch den Zusatz von Buntmetalldesaktivatoren und/oder lonen-Komplexbildnern können Nichteisenmetallen, wie beispielsweise Cadmium (Cd), Cobalt (Co), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zinn (Sn), und Zink (Zn), die zu den sogenannten Buntmetallen zählen, sowie deren Legierungen, vor Korrosion durch Aktivschwefel geschützt werden.
Geeignete Buntmetalldesaktivatoren sowie lonen-Komplexbildner sind vorzugsweise ausgewählt aus Triazol-Verbindungen, insbesondere Tolyltriazol, Benzotriazol und deren Derivate, Imidazolin-Verbindungen, Diazolen, Mercaptothiadiazolen. Besonders bevorzugte Buntmetalldesaktivatoren bzw. lonen-Komplexbildner sind Triazol- Verbindungen, Salicylate und Mercaptothiadiazole, sowie deren Derivate, wobei Triazol- Verbindungen und Derivate hiervon, insbesondere Benzotriazol und Derivate hiervon, ganz besonders bevorzugt sind, sowohl bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie als auch im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können. Erfindungsgemäß können die Buntmetalldesaktivatoren bzw. lonen-Komplexbildner einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Beispiele besonders bevorzugter Buntmetalldesaktivatoren bzw. lonen-Komplexbildnern sind Benzotriazol und Tolyltriazol sowie Derivate hiervon, N,N-bis(2-ethylhexyl)-ar-methyl- 1H-Benzotriazol-1-methanamin, und eine Reaktionsmasse aus N,N-bis(2-ethylhexyl)-6- methyl-1H-Benzotriazol-1-methanamin, N,N-bis(2-ethylhexyl)-4-methyl-2H-Benzotriazol-2- methanamin, N,N-bis(2-ethylhexyl)-5-methyl-2H-Benzotriazol-2-methanamin, N,N-Bis(2- ethylhexyl)-4-methyl-1 H-benzotriazol-1-methylamin und N,N-Bis(2-ethylhexyl)-5-methyl- 1H-benzotriazol-1-methylamin, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Geeignete Buntmetalldesaktivatoren bzw. lonen-Komplexbildner sind kommerziell erhältlich.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere Verschleißschutzmittel, Reibungsverminderer und/oder Hochdruckadditive enthalten. Geeignete Verschleißschutzmittel, Reibungsverminderer und Hochdruckadditive sind vorzugsweise ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, Arylthiophosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrÜ2, WO3, Ta205, V2O5, CeÜ2, Aluminiumtitanat, BN, MoSh, SiC, S13N4, TiC, TiN, ZrB2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten, sowie Mischungen von zwei oder mehr hiervon, ohne hierauf beschränkt zu sein. Geeignete kommerziell erhältliche Additive sind beispielsweise nachfolgend genannte Produkte: IRGALUBE® TPPT, IRGALUBE® 232, IRGALUBE® 349, IRGALUBE® 353, 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.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere Viskositätsverbesserer enthalten. Geeignete Viskositätsverbesserer sind vorzugsweise ausgewählt aus linearen und verzweigten alkylierten, acrylierten und aliphatischen Polymeren und Copolymeren sowie polymerisierten Fettsäureestern, sowie Mischungen aus zwei oder mehr hiervon, ohne hierauf beschränkt zu sein. Beispiele geeigneter Viskositätsverbesserer sind Polymethacrylat, Ethylen-Propylen-Copolymer, Polyisobutylen, Polyalkylstyrol, hydriertes Styrol-Isopren-Copolymer. Geeignete Viskositätsverbesserer sind käuflich zu erwerben.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere UV-Stabilisatoren enthalten. Geeignete UV-Stabilisatoren sind vorzugsweise ausgewählt aus Stickstoffheterocyclen und substituierten Stickstoffheterocyclen, sowie Mischungen aus zwei oder mehr hiervon, ohne hierauf beschränkt zu sein. Geeignete UV- Stabilisatoren sind käuflich zu erwerben.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere Festschmierstoffe enthalten. Geeignete Festschmierstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus PTFE, Bornitrid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Pyrophosphaten, Thiosulfaten, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Calciumstearat, Zinksulfid, Molybdänsulfid, Wolframsulfid, Zinnsulfid, Graphit, Graphen, Nano-Röhren, Si02-Modifikationen, sowie Mischungen aus zwei oder mehr hiervon, ohne hierauf beschränkt zu sein. Geeignete Festschmierstoffe sind käuflich zu erwerben.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere Emulgatoren enthalten. Geeignete Emulgatoren sind vorzugsweise ausgewählt aus verzweigten und/oder linearen ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen und deren Salzen, insbesondere Alkoholen mit Kettenlängen von 14-18 C-Atomen, ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkylethern, Fettsäureestern, und ionischen Tensiden wie z. B. Natriumsalzen von Alkylsulfonsäuren, sowie Mischungen aus zwei oder mehr hiervon, ohne hierauf beschränkt zu sein. Geeignete Emulgatoren sind käuflich zu erwerben.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere Entschäumer enthalten, um die Bildung fester Schäume zu unterbinden. Geeignete Entschäumer sind vorzugsweise ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Mono- und Diglyceriden von Speisefetten, Acrylaten, propoxylierten und/oder ethoxylierten Alkylethern, Polyolen inklusive Diolen, und Polysiloxanen, wie Silikonöle oder Polydimethylsiloxane, sowie Mischungen aus zwei oder mehr hiervon, ohne hierauf beschränkt zu sein. Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Entschäumer sind ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyole, Acrylate und Polysiloxane, wobei Polysiloxane ganz besonders bevorzugt sind, sowohl bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, als auch bei Anwendung der Schmierstoffzusammensetzung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie sowie im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt. Geeignete Entschäumer sind käuflich zu erwerben.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zudem einen oder mehrere Farbindikatoren enthalten. Ein geeigneter Farbindikator ist beispielsweise 2,5- thiophenediylbis(5-ter-butyl-1,3-benzoxazole), ohne hierauf beschränkt zu sein. Geeignete Farbindikatoren sind käuflich zu erwerben.
Alle Additive können jeweils als Einzelverbindung oder in einer Kombination von zwei oder mehreren in der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzung vorliegen.
Die Gesamtmenge aller Additive bzw. Zusatzstoffe in der Schmierstoffzusammensetzung beträgt bevorzugt 0,01 Gew.% oder mehr, besonders bevorzugt 0,025 Gew.% oder mehr, beispielsweise 0,5 Gew.% oder mehr, und 10 Gew.-% oder weniger, besonders bevorzugt 7,5 Gew.-% oder weniger, beispielsweise 6 Gew.% oder weniger, oder 5 Gew.% oder weniger, bezogen auf die gesamte Schmierstoffzusammensetzung. Beispielsweise ist es in Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere für die Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie einschließlich im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt geeignet sind, besonders bevorzugt, wenn die Gesamtmenge aller Additive 0,01-7,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,01-6,0 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Beispielsweise ist es in Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere für die Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, geeignet sind, besonders bevorzugt, wenn die Gesamtmenge aller Additive 0, 5-7,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0, 5-5,0 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung.
Da die Additive dazu dienen, bestimmte Eigenschaften des Schmierstoffs zu verbessern und/oder diesem bestimmte Eigenschaften zu verleihen, können sie je nach Bedarf bzw. Anforderung an den Schmierstoff diesem als Einzelsubstanz oder als Gemisch von zwei oder mehr Additiven zugegeben werden, wobei die Menge der einzelnen Additive in einem Additivgemisch nicht beschränkt ist, solange die vorstehend definierte Gesamtmenge aller Additive, bezogen auf die gesamte Schmierstoffzusammensetzung, nicht überschritten wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Schmierstoffzusammensetzung
A) ein Grundöl;
B) 0,01-10 Gew.-% des mindestens einen Additivs, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und
C) 0,001-10 Gew.-%, bevorzugt 0,001-5 Gew.%, der organischen
Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die Komponenten A), B) und C) wie vorstehend definiert sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere zur Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie einschließlich dem Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie geeignet ist, enthält die Schmierstoffzusammensetzung ein Additivgemisch aus zwei oder mehreren Additiven, das ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ein oder mehrere Entschäumer, optional ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, optional ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel, und optional einen Farbindikator umfasst.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung, die insbesondere für die Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- oder Gleitlageröl für die allgemeine Industrie geeignet ist, enthält die Schmierstoffzusammensetzung
A) ein Grundöl;
B) 0,01-7,5 Gew.-% eines Additivgemischs, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei das Additivgemisch ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ein oder mehrere Entschäumer, optional ein oder mehrere
Buntmetalldesaktivatoren, optional ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel, und optional einen Farbindikator umfasst; und
C) 0,001-10 Gew.-%, bevorzugt 0,001-5 Gew.%, der organischen
Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die Komponenten A), B) und C) wie vorstehend definiert ist.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung, die insbesondere für die Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- oder Gleitlageröl für die allgemeine Industrie geeignet ist, enthält die Schmierstoffzusammensetzung
A) ein Grundöl; B) 0,01-6,0 Gew.-% eines Additivgemischs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei das Additivgemisch umfasst: ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ausgewählt aus phenolischen Antioxidationsmitteln, aminischen Antioxidationsmitteln, Propionaten und Thiopropionaten; ein oder mehrere Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen, Acrylaten und Polysiloxanen; ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrÜ2, WO3, Ta205, V2O5, Ce02, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, Zrß2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten; optional ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol-Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate; optional ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäure-Metallsalze, Sulfonsäure-Metallsalze, Naphthalinsulfonsäure- Metallsalze, Benzosulfonsäure-Metallsalze, Benzoesäure-Metallsalze, Naphthoesäure- Metallsalze und Naphthensäure-Metallsalze sowie deren Derivate, einschließlich linearer und verzweigter aliphatischer und aromatischer Derivate der Säuresalze, die noch dazu mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl- Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, und insbesondere der Na-, Ca-, K- und Mg-Salze; und optional als Farbindikator 2,5-thiophenediylbis(5-ter-butyl-1,3-benzoxazole); und
C) 0,001-2,5 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die Komponenten A) und C) wie vorstehend definiert sind.
Das Grundöl ist gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt ausgewählt aus Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Mineralölen, Neopentylglycolestern, Pentaerythritester, Trimetylolpropanester sowie Pentaerythrit- und Trimetylolpropan-Komplexester, die bevorzugt wie vorstehend definiert sind, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Triglycerid-Fettsäure- (C8/C10)-estern, Alkylnaphtalinen, Ethylene/a-Olefin-Oligomeren und wasserlöslichen, wassermischbaren und/oder öllöslichen, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon.
Schmierstoffe dieser Ausführungsform weisen eine hohe Verträglichkeit gegenüber Elastomeren, wie FKM, NBR, HNBR, ACM/AEM und Polyurethanen, die üblicherweise als Dichtungsmaterialien eingesetzt werden, auf. Gleichzeitig zeigen Schmierstoffe dieser Ausführungsform gute tribologische Eigenschaften, so dass sie eine Verbesserung des Gleitverhaltens, eine Reduktion des Haftgleiteffekts („Sti ck-SI i p- Effekts“) , insbesondere im Reibkontakt bei hoher Belastung und niedrigen Lagergeschwindigkeiten und hoher Belastung, sowie einen positiven Einfluss auf die Graufleckentragfähigkeit bewirken, weshalb sie sich insbesondere zur Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie eignen.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die insbesondere zur Anwendung als Getriebe-, Wälzlager- und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, geeignet ist, enthält die Schmierstoffzusammensetzung als zusätzlich Bestandteil D) eine Ester-Verbindung wobei auch Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen Ester-Verbindung erfindungsgemäß miteingeschlossen sind.
Bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform ist die mindestens eine Ester-Verbindung D) ausgewählt aus natürlichen Glyceridestern, insbesondere aus der Gruppe aus Sonnenblumenöl, Rapsöl oder Rüböl, Leinöl, Maisöl, Diestelöl, Sojabohnenöl, Leinsamenöl, Erdnussöl, Lesqueralle-Öl, Palmöl, Olivenöl, die jeweils in der monomeren, oligomeren und/oder polymerisierten Form vorliegen können, sowie Mischungen aus den genannten Ölen; und synthetischen Estern, insbesondere aus der Gruppe aus Polyolestern, Polyol-Komplexestern, Komplexestem aus Dimersäuren, Dimersäureestern, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Phosphatestern und Trimellith- und Pyromellithsäureestern; sowie Kombinationen daraus, wobei Polyolester und Polyol- Komplexester besonders bevorzugt sind, und insbesondere solche Polyolester, die durch Reaktion von mehrwertigen Alkoholen (das heißt, Alkohole mit mehr als einer Hydroxygruppe) mit Monocarbonsäuren (das heißt, einwertige Carbonsäuren) erhalten werden, und insbesondere solche Polyol-Komplexester, die durch Reaktion von mehrwertigen Alkoholen mit Monocarbonsäuren und Dicarbonsäuren (das heißt, zweiwertigen Carbonsäuren) in beliebiger Mischung erhalten werden, sowie Kombinationen hiervon.
Es ist bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, dass die Ester- Verbindungen D) gemäß Norm OECD 301 A - F oder OECD 306 biologisch abbaubar ist, um eine verbesserte Bioabbaubarkeit und Ökoverträglichkeit der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung zu erreichen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die mindestens eine Ester-Verbindung eine kinematische Viskosität von mindestens 130 mm2/s bei 40°C aufweist. Besonders bevorzugt liegt die kinematische Viskosität der mindestens einen Ester-Verbindung im Bereich von 130-1500 mm2/s bei 40°C, mehr bevorzugt im Bereich von 130-1300 mm2/s bei 40°C, jeweils gemessen gemäß ASTM D 7042.
Es ist weiterhin bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dass die Ester-Verbindungen in der Schmierstoffzusammensetzung in einer Menge von 0,1-85 Gew.-%, mehr bevorzugt von 5-85 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10-85 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, enthalten ist.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Schmierstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung:
A) ein Grundöl;
B) 0,5-7 Gew.-% des mindestens einen Additivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung;
C) 0,1-10 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und D) 0,1-85 Gew.-%, der Ester-Verbindung, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die Komponenten A), B), C) und D) wie vorstehend definiert sind.
Ein Schmierstoff dieser Zusammensetzung zeigt neben einer hohen Verträglichkeit gegenüber Dichtungsmaterialien, insbesondere Elastomeren, ein gutes Gleitverhaltens und ist gleichzeitig gut biologisch abbaubar, und eignet sich deshalb insbesondere für die Verwendung als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb in einem weiteren Aspekt eine Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere für die Verwendung als Getriebeöl Wälzlageröl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, enthaltend als Bestandteile:
A) ein Grundöl;
B) 0,5-7 Gew.-% mindestens eines Additivs;
C) 0,1-10 Gew.-% einer organischen Verbindung, die sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil umfasst; und
D) 0,1-85 Gew.-%, einer Ester-Verbindung, wobei sich die angegebenen Mengen jeweils auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung beziehen und sich zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen, und wobei die organische Verbindung eine relative Permittivität eG im Bereich von 1,5 bis 10, bevorzugt von 1,7 bis 8, insbesondere bevorzugt von 2 bis 7, und am meisten bevorzugt von 2,3 bis 5 aufweist, und wobei ein Quotient ί Si / J-S2 der organischen Verbindung im Bereich von 1 bis 25, bevorzugt von 1,3 bis 22, insbesondere bevorzugt 1,7 bis 17, und am meisten bevorzugt von 2 bis 14 liegt, wobei J s die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 3100- 2750 cnr1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung bezeichnet, und J S2“ die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 1800- 1650 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung bezeichnet.
Die Bestandteile A), B), C) und D) sind hierbei bevorzugt wie vorstehend definiert.
Besonders bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform ist die Ester-Verbindung D) ausgewählt aus Neopentylglycolestern, Trimethylolpropanestern, und Pentaerythritestern, die insbesondere mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Monocarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36, bevorzugt C10-36, besonders bevorzugt C14-C36, und ganz besonders bevorzugt C18-C36 verestert sind; und Neopentylglycol-Komplexestern, Trimethylolpropan-Komplexestern, und Pentaerythrit-Komplexestern, die insbesondere mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Monocarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36, bevorzugt C10-36, besonders bevorzugt C14-C36, und ganz besonders bevorzugt C18-C36, und mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Dicarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36 bevorzugt C4-C18, besonders bevorzugt C4-C12, in beliebiger Mischung vollständig verestert oder teilverestert (d.h., es liegen noch freie, nicht veresterte Hydroxylgruppen vor) sind; sowie Kombinationen daraus.
Diese Ester-Verbindungen sind im Hinblick auf die Bioverträglichkeit bzw. Bioabbaubarkeit der Schmierstoffzusammensetzung besonders bevorzugt.
Beispiele besonders bevorzugter Ester-Verbindungen sind Pentaerythrit-Tetraisostearat, Pentaerythrit- Isostearat-Sebacat- Komplexester, T rimethylolpropan-T riisostearat,
T rimethylolpropan-T rioleat, T rimethylolpropan-T ricaprylat T rimethyolpropan-lsostearat- Stearat-Sebacat-Komplexester, Neopentylglycol-Diisostearat, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Weiterhin ist es besonders bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform, dass das Grundöl ausgewählt ist aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen- Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Farnesen basierenden Ölen, Estoliden, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon, wobei öllösliche Polyglycole, Polyalphaolefine (PAOs) und Metallocen-Polyalphaolefine (mPAOs) ganz besonders bevorzugt sind. Diese Grundöle haben besonders vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf ihre Bioabbaubarkeit (d.h., bioabbaubar z.B. gemäß OECD-Prüfrichtlinie 301 A-F oder OECD 306) und können dementsprechend zu einer verbesserten biologischen Abbaubarkeit der Schmierstoffzusammensetzung beitragen.
Durch eine sorgfältige Additivauswahl, die optimal auf das Tribosystem aus Elastomermaterial, Schmierstoff und Metall abgestimmt ist, kann eine weitere Verbesserung der Elastomerverträglichkeit der Schmierstoffzusammensetzung erreicht werden. Dementsprechend ist es bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, wenn die Schmierstoffzusammensetzung ein Additivgemisch, das ein oder mehrere Antioxidationsmittel, Buntmetalldesaktivatoren und Korrosionsschutzmittel und gegebenenfalls ein oder mehrere Entschäumer und Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive umfasst, enthält.
Es ist deshalb besonders bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, dass das mindestens eine Additiv B) ein Additivgemisch ist, das ein oder mehrere Antioxidationsmittel, Buntmetalldesaktivatoren und Korrosionsschutzmittel und gegebenenfalls ein oder mehrere Entschäumer und Verschleißschutzmittel- und/oder Hochdruckadditive enthält. Besonders vorteilhaft haben sich in dieser Hinsicht gezeigt:
Antioxidationsmittel ausgewählt aus phenolischen Antioxidationsmitteln, aminischen Antioxidationsmitteln, bevorzugt linearen oder verzweigten aliphatischen Amin- Verbindungen und aromatischen Amin-Verbindungen sowie deren Salze, wobei die aliphatischen und aromatischen Verbindungen mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl-Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, Phosphiten, Phosphorthionaten sowie Thiocarbamaten, wobei aminische Antioxidationsmittel besonders bevorzugt sind;
Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol-Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate, wobei Triazol-Verbindungen, insbesondere Benzotriazol-Verbindungen, und Derivate hiervon besonders bevorzugt sind;
Korrosionsschutzmittel, ausgewählt aus neutralisierten bzw. neutralen Carbonsäure-, Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure-, Benzosulfonsäure-, Benzoesäure-, Naphthoesäure- , Naphtensäure- und Phosphorsäure-Metallsalzen, sowie deren Derivaten, bevorzugt Na-, Ca-, K- und Mg-Salzen, wobei neutralisierte bzw. neutrale Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure- und Benzosulfonsäure-Metallsalze besonders bevorzugt sind, insbesondere Ca-Salze, und wobei neutrale Calciumsulfonate, wie neutrale
Alkylnaphthalinsulfonsäure-Calciumsalze, ganz besonders bevorzugt sind;
Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen inklusive Diolen, Acrylaten und Polysiloxanen, wobei Polysiloxane besonders bevorzugt sind;
Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, WO3, Ta20s, V2O5, CeC>2, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, Zrß2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten.
Ein derartiges Additivgemisch eignet sich besonders für Schmierstoffzusammensetzungen zur Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- oder Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
Weiterhin besonders bevorzugt gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist deshalb ein Additivgemisch umfassend: ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ausgewählt aus aminischen Antioxidationsmitteln, phenolischen Antioxidationsmitteln, Phosphiten, Phosphorthionaten und Thiocarbamaten; ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol- Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate; ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel, ausgewählt aus neutralisierten/neutralen Carbonsäure-, Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure-, Benzosulfonsäure-, Benzoesäure-, Naphthoesäure-, Naphtensäure- und Phosphorsäure- Metallsalzen, sowie deren Derivaten, insbesondere Na-, Ca-, K- und Mg-Salze; optional ein oder mehrere Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen, Acrylaten und Polysiloxanen; und optional ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, WO3, Ta2C>5, V2O5, CeC>2, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, Zrß2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten.
Eine Schmierstoffzusammensetzung, die sich insbesondere für die Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- oder Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, eignet, enthält deshalb gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
A) ein Grundöl;
B) 0,5-7 Gew.-% eines Additivgemischs, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei das Additivgemisch umfasst: ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ausgewählt aus aminischen Antioxidationsmitteln, phenolischen Antioxidationsmitteln, Phosphiten, Phosphorthionaten und Thiocarbamaten; ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol- Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate; ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel, ausgewählt aus neutralisierten/neutralen Carbonsäure-, Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure-, Benzosulfonsäure-, Benzoesäure-, Naphthoesäure-, Naphtensäure- und Phosphorsäure- Metallsalzen, sowie deren Derivaten; optional ein oder mehrere Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen, Acrylaten und Polysiloxanen; und optional ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, WO3, Ta2C>5, V2O5, CeC>2, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, Zrß2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten;
C) 0,1-10 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und
D) 5-85 Gew.-%, der Ester-Verbindung, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei die Ester-Verbindung ausgewählt ist aus Neopentylglycolestern, Trimethylolpropanestern, und Pentaerythritestern, die insbesondere mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Monocarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36, bevorzugt C10-36, besonders bevorzugt C14-C36, und ganz besonders bevorzugt C18-C36 verestert sind; und Neopentylglycol- Komplexestern, Trimethylolpropan-Komplexestern, und Pentaerythrit-Komplexestern, die insbesondere mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Monocarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36, bevorzugt C10-36, besonders bevorzugt C14-C36, und ganz besonders bevorzugt C18-C36, und mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Dicarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36 bevorzugt C4-C18, besonders bevorzugt C4- C12, in beliebiger Mischung vollständig verestert oder teilverestert sind; sowie Kombinationen daraus; wobei das Grundöl ausgewählt ist aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Farnesen basierende Ölen, Estoliden, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon, und wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und der Bestandteile C) wie vorstehend definiert ist.
Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, dass das Additivgemisch weitestgehend neutral ist bzw. eine möglichst niedrige Gesamtsäurezahl (TAN) aufweist, da sich dies besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Elastomerverträglichkeit der Schmierstoffzusammensetzungen auswirkt.
Ganz besonders bevorzugt ist es gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, dass die Schmierstoffzusammensetzung enthält:
A) ein Grundöl, ausgewählt aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen (PAOs) und Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon;
B) 0,5-5 Gew.-% eines Additivgemischs umfassend ein oder mehrere aminische Antioxidationsmittel, ein oder mehrere neutralisierte/neutrale Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure- und/oder Benzosulfonsäure-Metallsalze, ein oder mehrere Triazol- Verbindungen, insbesondere Benzotriazol-Verbindungen, und/oder Derivate hiervon, und ein oder mehrere Polysiloxane;
C) 0,1-5 Gew.-% der organischen Verbindung; und
D) 10-85 Gew.-% Pentaerythritester; wobei sich die angegebenen Mengen jeweils auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung beziehen und sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen, und die organische Verbindung C) wie vorstehend definiert ist.
Ein Schmierstoff dieser Zusammensetzung zeigt eine hohe Verträglichkeit gegenüber Dichtungsmaterialien, insbesondere Elastomeren, sowie gute Gleit- bzw. Schmiereigenschaften. Zudem weist ein Schmierstoff dieser Zusammensetzung eine gute Bioverträglichkeit, d.h. gute Bioabbaubarkeit gemäß Norm OECD 301 A - F oder OECD 306 und geringe Aquatoxizität (z.B. nach Norm OECD 201, 202, 203 oder 236), auf und eignet sich deshalb insbesondere für die Verwendung als Getriebeöl Wälzlager- oder Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb zudem eine
Schmierstoffzusammensetzung zur Verwendung als Getriebe-, Wälzlager- und
Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, enthaltend als Bestandteile:
A) ein Grundöl, ausgewählt aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen (PAOs) und Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon;
B) 0,5-5 Gew.-% eines Additivgemischs umfassend ein oder mehrere aminische Antioxidationsmittel, ein oder mehrere neutralisierte/neutrale Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure- und/oder Benzosulfonsäure-Metallsalze, ein oder mehrere Triazol- Verbindungen und/oder Triazol- Derivate, und ein oder mehrere Polysiloxane;
C) 0,1-5 Gew.-% einer organischen Verbindung, die sowohl einen polaren als auch einen unpolaren Teil umfasst; und
D) 10-85 Gew.-% Pentaerythritester. wobei sich die angegebenen Mengen jeweils auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung beziehen und sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen, und wobei die organische Verbindung eine relative Permittivität eG im Bereich von 1,5 bis 10, bevorzugt von 1,7 bis 8, insbesondere bevorzugt von 2 bis 7, und am meisten bevorzugt von 2,3 bis 5 aufweist, und wobei ein Quotient ί Si / J-S2 der organischen Verbindung im Bereich von 1 bis 25, bevorzugt von 1,3 bis 22, insbesondere bevorzugt 1,7 bis 17, und am meisten bevorzugt von 2 bis 14 liegt, wobei J Si“ die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 3100- 2750 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung bezeichnet, und „J S2“ die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 1800- 1650 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung bezeichnet. Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung eignet sich gemäß einer Ausführungsform ausgezeichnet für die Verwendung als Getriebeöle, Wälzlageröle und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie, einschließlich als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln.
Generell Anwendungsgebiete, die die Verwendung als Getriebeöle, Wälzlageröle und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie miteinschließt, umfassen die Schmierung von Getrieben, insbesondere Stirnrad-, Kegelrad-, Planeten-, Schnecken-, Hypoid- und Zykloidgetrieben, Hydrauliken, Linearführungen, Pneumatikkomponenten, Armaturen, Lagern, insbesondere Gleit- und Wälzlager, Ketten, Seilen, Federn, Schrauben und Kompressoren, und insbesondere auch von Maschinenbauteilen und in Anlagen, die in den gelegentlichen, unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln kommen, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Ketten bestehen aus gleichartigen, miteinander verbundenen Gliedern. Sie dienen der Kraftübertragung und werden als Antriebsketten z.B. bei Fahrrädern, als Steuerketten bei Kfz-Motoren, als Lastketten bei Schleusentoren oder als Transportketten bei Förderanlagen verwendet. Seile lassen sich in laufende Seile wie sie z. B. bei Kränen, Winden, und Aufzügen zu finden sind, in stehende Seile, wie Abspannseile, sowie als Tragseile und Anschlagseile unterteilen. Bei Schrauben handelt es sich um Verbindungselemente, welche mit möglichst geringem Aufwand moniert und demontiert werden sollen und dabei die eingesetzten Werkstoffe nicht beschädigt werden. Federn schließen Blattfederpackungen, Tellerfederpackungen, Ringfederpackungen, Schraubentellerfedern und Schenkelfedern mit ein. Armaturen dienen der Regelung von Feststoff,- Flüssig- und Gasströmen. Zusätzlich können sie auch die Funktion des Stehens, also des Mischens und des Regeins eines oder mehrerer Volumenströme übernehmen. Neben den typischen Anwendungen als Hahn oder Mischbaterie gelten auch alle Arten von Ventilen zu den Armaturen.
Bei Pneumatikkomponenten handelt es sich um Pneumatik-Ventile- und Zylinder, die durch Umwandlung der pneumatischen in mechanische Energie gradlinige Bewegungen zum Verschieben, Heben, oder zurückführen von Werkstücken und Werkzeugen erzeugen. Bei Hydrauliken wird Kraft und Drehmoment mittels Druck und Volumenstrom übertragen. Beispiele sind Axialkolbenmaschinen, Außenzahnradmaschinen und Radialkolbenmotoren.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie, insbesondere zur Schmierung von Getrieben, wie Stirnrad-, Kegelrad-, Planeten-, Schnecken-, Hypoid- und Zykloidgetrieben, Hydrauliken, Linearführungen, Pneumatikkomponenten, Armaturen, Lagern, wie Gleit- und Wälzlagern, Ketten, Seilen, Federn, Schrauben und Kompressoren, und insbesondere von Maschinenbauteilen und in Anlagen, die in den gelegentlichen, unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln kommen, wobei die Schmierstoffzusammensetzung bevorzugt enthält:
A) ein Grundöl;
B) 0,01-10 Gew.-% des mindestens einen Additivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und
C) 0,001-10 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die Komponenten A), B) und C) wie vorstehend definiert sind.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung, enthaltend:
A) ein Grundöl;
B) 0,01-6,0 Gew.-% eines Additivgemischs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei das Additivgemisch umfasst: ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ausgewählt aus phenolischen Antioxidationsmitteln, aminischen Antioxidationsmitteln, Propionaten und Thiopropionaten; ein oder mehrere Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen, Acrylaten und Polysiloxanen; ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrÜ2, WO3, Ta205, V2O5, Ce02, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, Zrß2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten; optional ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol-Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate; optional ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel ausgewählt aus der Gruppe Carbonsäure-Metallsalze, Sulfonsäure-Metallsalze, Naphthalinsulfonsäure- Metallsalze, Benzosulfonsäure-Metallsalze, Benzoesäure-Metallsalze, Naphthoesäure- Metallsalze und Naphthensäure-Metallsalze sowie deren Derivate, einschließlich linearer und verzweigter aliphatischer und aromatischer Derivate der Säuresalze, die noch dazu mit einem oder mehreren Resten, ausgewählt aus linearen und/oder verzweigten Alkyl- Resten und Aryl-Resten, substituiert sein können, und insbesondere der Na-, Ca-, K- und Mg-Salze; und optional als Farbindikator 2,5-thiophenediylbis(5-ter-butyl-1,3-benzoxazole); und
C) 0,001-2,5 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei das Grundöl bevorzugt ausgewählt ist aus Polyalphaolefinen (PAOs), Metallocen- Polyalphaolefinen (mPAOs), Weißölen, Mineralölen, Neopentylglycolestern, Pentaerythritester, Trimetylolpropanester sowie Pentaerythrit- und Trimetylolpropan- Komplexester, die bevorzugt wie vorstehend definiert sind, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Triglycerid-Fettsäure-(C8/C10)-estern, Alkylnaphtalinen, Ethylene/a-Olefin-Oligomeren und öllöslichen Polyglycolen, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon, und wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die organische Verbindung C) wie vorstehend definiert ist, als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie sowie im Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie für den gelegentlichen, unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt.
Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung eignet sich gemäß einer weiteren Ausführungsform zudem ausgezeichnet für die Verwendung als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
Anwendungsgebiete im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer schließen insbesondere die Schmierung von Getrieben, Hydrauliken, Lagern, wie Gleit-, Wälz- oder Stevenrohrlager, Propellerrudern, Propellerwellen, Pneumatikkomponenten Linearführungen, Ketten und Seilen in Maschinen, Maschinenbauteilen und Anlagen, die im marinen Bereich mit Salzwasser, beispielsweise Offshore-Anlagen, bzw. in Binnengewässern mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Berührung kommen, mit ein, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Im marinen Bereich werden Getriebe beispielsweise in Thrustern und Azipods verwendet. Diese Anwendung dient der Kraftübertragung und Kraftwandlung, welche zwischen Antrieb und Propeller von statten geht. Hier ist sowohl mit einem Eintrag von Wasser ins Innere als auch mit Austritt von Schmierstoff in die Meeresumwelt zu rechnen.
Eine weitere Anwendung im marinen Bereich sind Jack-up-Systeme, die Plattformen, Installationsschiffe für Windräder oder Bohrinseln anheben. Diese Bewegung wird durch offene Getriebe bewerkstelligt.
Hydrauliken im Marinesektor dienen zum Antrieb verstellbarer Propellerruder, sowie in Flossenstabilisatoren und Ruderlagern. In letzteren kommen auch Linearführungen zum Einsatz, die zumeist mit dem gleichen Schmierstoff geschmiert werden. Auch hier findet die Schmierung unterhalb der Wasserlinie statt. Dem entsprechend ist auch in diesen Fall mit Wassereintrag in die Maschinenteile sowie Austritt des Schmierstoffs in die Meeresumwelt zu rechnen.
Bei der Gleitlageranwendung im Marinebereich handelt es sich in erster Linie um ein Propellerwellenlager, welches sich im Stevenrohr befindet, das sogenannte Stevenrohrlager. Primäre Aufgabe der Propellerwelle ist die Übertragung der Antriebsbewegung durch den Schiffsrumpf zur Schraube. Das Lager sorgt dabei für reibungsarme Bewegung.
Des Weiteren werden Maschinen und Maschinenbauteile in Offshore Windkraftanlagen, Öl- und Gasförderplattformen, in Hafenanlagen, Werften und dergleichen geschmiert, die mit Meerwasser, Wasser und wässrigen Medien in Berührung kommen.
Dazu gehören auch Ketten, die beispielsweise in Schleusentoren verwendet werden, Seile, wie der Schiffstau oder Seile die an Netzen Anwendung finden, sowie Armaturen zur Regelung von Feststoff-, Flüssig- und Gasströmen. Ebenso müssen Schrauben, Federn, Ventile in den verschiedensten Apparaturen und Maschinen geschmiert werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, insbesondere zur Schmierung von Getrieben, Hydrauliken, Propellerrudern, Propellerwellen, Linearführungen, Pneumatikkomponenten, Armaturen, Lagern wie Gleit-, Wälz- oder Stevenrohrlager, Ketten, Seilen, Federn und Schrauben in Maschinen, Maschinenbauteilen und Anlagen, die im Marinebereich mit Salzwasser bzw. in Binnengewässern mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Berührung kommen, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können, wobei die Schmierstoffzusammensetzung bevorzugt enthält:
A) ein Grundöl;
B) 0,5-7 Gew.-% des mindestens einen Additivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung;
C) 0,1-10 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und D) 0,1-85 Gew.-%, der Ester-Verbindung, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen und die Komponenten A), B), C) und D) wie vorstehend definiert sind.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung, enthaltend:
A) ein Grundöl, ausgewählt aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen (PAOs) und Metallocen-Polyalphaolefinen (mPAOs), sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon;
B) 0,5-5 Gew.-% eines Additivgemischs umfassend ein oder mehrere aminische Antioxidationsmittel, ein oder mehrere neutralisierte/neutrale Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure- und/oder Benzosulfonsäure-Metallsalze, ein oder mehrere Triazol- Verbindungen und/oder Triazol- Derivate, und ein oder mehrere Polysiloxane;
C) 0,1-5 Gew.-% der organischen Verbindung; und
D) 10-85 Gew.-% Pentaerythritester; wobei sich die angegebenen Mengen jeweils auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung beziehen und sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen, und wobei die organische Verbindung C) wie vorstehend definiert ist, als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden nicht einschränkenden Beispiele detaillierter beschrieben. Der Fachmann kann, ohne erfinderisch tätig zu werden, weitere erfindungsgemäße Verbindungen hersteilen.
Beispiele Verwendete allgemeine Prüfmethoden
Die Eigenschaften der Schmierstoffzusammensetzung sowie der darin enthaltenen Komponenten werden, sofern nicht von Herstellerseite bekannt, mittels der folgenden Methoden bestimmt:
- Bestimmung der Viskosität: Viskositätsmessungen erfolgen gemäß ASTM D 7042 mittels eines Stabinger Viskosimeters SVM 3000 (Anton Paar).
- Bestimmung Säurezahl (TAN, total acid number [mg KOH / g]):
Zur Bestimmung der Säurezahl wird die Probe in einem Lösemittelgemisch gelöst und anschließend gemäß ASTM D 664-18E02 mit einer alkoholischen Kaliumhydroxid-Lösung titriert. Die Titration wird potentiometrisch mit Hilfe einer Solvotrode an einer Metrohm 905 Titrando Titiriereinheit durchgeführt.
- Bestimmung Molekulargewicht (Mn):
Die Bestimmung des Molekulargewichts erfolgt mittels GPC (Gel-Permeations- Chromatographie) gegen einen Polystyrol-Standard gemäß DIN 55672-1:2016-03 „Gelpermeationschromatographie (GPC) - Teil 1: Tetrahydrofuran (THF) als Elutionsmittel“ unter Verwendung eines SECcure GPC Systems.
- Bestimmung der Integrale J Si und J S2:
ATR-Infrarotspektroskopiemessungen an den Gleitverbesserern werden in Anlehnung an die Norm DIN 51451 (DIN 51451:2020-02) „Prüfung von Mineralölerzeugnissen und verwandten Produkten: Infrarotspektrometrische Analyse - Allgemeine
Arbeitsgrundlagen“, angepasst auf ATR-Messung unter Verwendung eines IR- Spektrometers Bruker Tensor 27 (Software OPUS 7.5) oder Bruker Vertex 70 (Software OPUS 7.0) der Firma Bruker Optik GmbH durchgeführt.
Es werden folgende Bereiche im ATR Spektrum zur Bildung der Integrale J S1 bzw. J S2 herangezogen: f S1: 3100 - 2750 crrr1 iS2: 1800 - 1650 crrr1 Zur Bildung der Basislinie wird bei beiden Integralen folgendermaßen vorgegangen.
Der Integralbereich wird halbiert. In diesen beiden Teilbereichen werden die jeweiligen absoluten Minima bestimmt. Sollte es mehrere absolute Minimalpunkte in einem Teilbereich geben, so wird der Punkt herangezogen, der sich am weitesten im Randbereich des gesamten Integrals befindet. Die Basislinie wird über eine Geradengleichung aus den beiden absoluten Minimalpunkten im gesamten Integral berechnet. Das zu integrierende Spektrum wird um die Basislinie bereinigt. Es folgt das Integrieren des um die Basislinie bereinigten Spektrums.
- Bestimmung der relativen Permittivität eG:
Zur Bestimmung der relativen Permittivität eG wird an einem Labormessgerät des Systems EPSILON+ des Herstellers flucon fluid control GmbH in Anlehnung an die Norm DIN EN 60247 (DIN EN 60247:2005-01) “Isolierflüssigkeiten - Messung der Permittivitätszahl, des dielektrischen Verlustfaktors (tan d) und des spezifischen Gleichstrom-Widerstandes“ die komplexe Fluidimpedanz bestimmt. Für jeden zu untersuchenden Gleitverbesserer wird nach dem Einfüllen der Probe bei Raumtemperatur (ca. 20 °C) eine Messung mit kontinuierlicher Datenerfassung gefahren, und zwar von ca. 18,5 bis 21,5 °C (1. Schritt) und wieder zurück (2. Schritt). Anschließend werden die erhaltenen Daten bei den beauftragten 20,0 °C aus beiden Schritten verglichen und gemittelt.
Übersicht über die in den Beispielen verwendeten Gleitverbesserer (siehe Tabellen 1-a und 1-b):
Tabelle 1-a
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Tabelle 1-b
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Herstellung der Schmierstoffzusammensetzungen:
Die Herstellung der Schmierstoffzusammensetzungen erfolgt nach einem dem Fachmann bekannten Vorgehen, indem die Grundöle und Additive in einem geeigneten Gefäß, z.B. einem Mischkessel, unter Verwendung eines geeigneten Rührers vermischt werden. Feste Additive bzw. Komponenten werden durch Temperaturerhöhung in Lösung gebracht und untergerührt. Die Herstellung kann auch mittels kontinuierlicher Verfahren erfolgen.
Folgende erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzungen werden wie vorstehend beschrieben hergestellt (siehe Tabelle 2 - Beispiele 1-15b). Als Kontrolle werden Schmierstoffzusammensetzungen ohne Gleitverbesserer (Basisformulierung) wie vorstehend beschrieben hergestellt (siehe Tabelle 2 - Vergleichsbeispiele 1-5).
Tabelle 2:
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Bestandteil Bsp. 4 Bsp. 5 Bsp. 6
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Beispiel 16: Wirkung des Gleitverbesserers auf die Gleiteigenschaften von Schmierstoffen
Um die Auswirkung des Gleitverbesserers auf die Gleiteigenschaften von Schmierstoffen zu untersuchen, wird die Änderung der Übergangsgeschwindigkeit (transition speed) an einer Kontaktfläche Weißmetall/Stahl bei geringem Kontaktdruck bestimmt. Die Übergangsgeschwindigkeit ist definiert als die Geschwindigkeit, mit der sich die Kontaktflächen vollständig trennen, das heißt, als die Geschwindigkeit, mit der der Übergang von Mischreibung (d.h. gelegentlicher Kontakt der metallischen Reibpartner / nicht vollständig ausgebildeter Schmierfilm) zum elastohydrodynamischen (EHL) Bereich (d.h. vollständig ausgebildeter Schmierfilm und vollständige Trennung der metallischen Reibpartner durch Schmierfilm) erfolgt.
Die Tests werden unter Verwendung eines Tribometers (KUGEL-SCHEIBE- TRIBOMETER von AC2Tresearch/Austrian Competence Center for Tribology) mit der Prüfkombination Zylinder-auf-Ring durchgeführt. Ein 10 c 10 mm (Durchmesser c Länge) 100Cr6-Stahlzylinder mit einer Rauheit Ra von ca. 0,02 pm wird unter Auflage einer definierten Last gegen einen Weißmetallring mit einer Rauheit Ra von ca. 1,3 pm gerieben. Der Weißmetallring befindet sich dabei in einem Ölreservoir.
Durch Messung von Reibungskoeffizienten durch kontinuierliches Variieren der Geschwindigkeit der Weißmetallring von niedriger zu hoher Geschwindigkeit (0,05 m/s - 2,5 m/s) und umgekehrt (2,5 m/s - 0,05 m/s) werden Stribeck-Kurven (Reibungs- Geschwindigkeits-Kurven) erhalten.
Vor Beginn des Tests wurde ein Einlaufverfahren durchgeführt. Dies beinhaltete Geschwindigkeitsrampen von 0,05 m/s auf 2,5 m/s und anschließend von 2,5 m/s auf 0,05 m/s bei 10 N und 20 N bei Raumtemperatur und bei 10 N bei 40°C
Die Stribeck-Kurve wird anschließend bei 20 N bei 40°C mit einer Geschwindigkeitsrampe von 0,05 m/s bis 2,5 m/s erzeugt. Fig. 1 zeigt die Messung der Stribeck- Kurven für eine Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (Vergleichsbeispiel 1) und einen erfindungsgemäßen Schmierstoff mit Gleitverbesserer (Beispiel 8). Es ist zu erkennen, dass sich bei Anwesenheit des Gleitverbesserers die Übergangsgeschwindigkeit deutlich zu einer niedrigeren Geschwindigkeit (A nach B) hin verschiebt.
In Fig. 2 ist die Übergangsgeschwindigkeit aller getesteter Schmierstoffe dargestellt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weisen alle untersuchten Schmierstoffe mit Gleitverbesserer (Beispiele 2, 5, 8, 9, 11) eine deutlich geringere Übergangsgeschwindigkeit auf als eine Basisformulierung (Vergleichsbeispiel 1) sowie eine Schmierstoffzusammensetzung, die einen nicht erfindungsgemäßen Gleitverbesserer enthält (Vergleichsbeispiel 5), was darauf hinweist, dass die erfindungsgemäßen Schmierstoffe, die den erfindungsgemäßen Gleitverbesserer enthalten, den Schmierfilm viel früher ausbilden als die der Vergleichsbeispiele. Die verbesserten Schmiereigenschaften der erfindungsgemäßen Schmierstoffe mit Gleitverbesserer zeigen, dass sie eine verbesserte Belastungskapazität bewirken, beispielsweise in Gleitlagern und ähnlichen Bauteilen.
Beispiel 17 - Bestimmung des Gleitverhaltens mittels elastomerdynamischer Messungen:
Die Tests werden nach der Prüfvorschrift von Hüttinger, Hermes, Wöppermann (Hüttinger, Hermes, Wöppermann, Prem (2015): Neues Prüfverfahren für dynamische Dichtungen von Getriebemotoren. In: Berger und Kiefer (Hrsg.) Dichtungstechnisches Jahrbuch 2016, Mannheim: lsgatec) auf einem Prüfstand in Anlehnung an DIN 3761-10:1984-10 (Beuth (Hrsg.): DIN 3761, Radial-Wellendichtringe für Kraftfahrzeuge, 1984) durchgeführt.
Die Bedingungen/Messparameter werden wie folgt gewählt: Elastomermaterial: 75 FKM 585; Druck: 0,25 bar; Temperatur: 70°C; Versuchsdauer: 240 h; 10 Zyklen mit Drehzahl 2000rpm (20h) und Orpm (4h); Befettung: Bremer & Leguil Cassida GTS 2.
Mittels elastomerdynamischer Messungen an FKM-Radialwellendichtringen von Freudenberg BAU3 38-90-12 75FKM585 (Art. 49385291/ 49370995) nach der vorstehend beschriebenen Prüfvorschrift wird die dynamische Elastomerverträglichkeit bei Verwendung erfindungsgemäßer Schmierstoffzusammensetzungen (Beispiele 3 und 15b) bestimmt. Anschließend wir die Laufspurbreite sowie der Welleneinlauf gemessen, die ein Maß für das Gleitverhalten bzw. die Elastomerverträglichkeit der Schmierstoffzusammensetzung darstellen. Als Kontrolle dient eine Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (Vergleichsbeispiel 2). Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 3 zusammengefasst:
Tabelle 3:
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Die Messergebnisse zeigen, dass bei den erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen mit Gleitverbesserer (Beispiel 3: GV 1; Beispiel 15b: GV 2, jeweils im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 2) eine Reduzierung der Radialwellendichtring-Laufspur-/Verschleißbreite von 0,66 mm auf 0,35 mm (Beispiel 3) bzw. 0,54 mm (Beispiel 15b) und eine Reduzierung des Welleneinlaufs von 20 pm auf 0 pm (Beispiel 3) bzw. 14 pm (Beispiel 15b) im Vergleich zu der Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (Vergleichsbeispiel 2) erreicht wird. Wie die Messergebnisse zu Vergleichsbeispiel 4 zeigen, wird durch Erhöhung der Viskosität der Basisformulierung (mPAO 150/Vergleichsbeispiel 4 im Vergleich zu mPAO 65/Vergleichsbeispiel 2) hingegen keine Verbesserung erreicht.
Beispiel 18 - Bestimmung des Gleitverhaltens bei Elastomer als Reibpartner mittels DES (Dynamisches Elastomer Screening):
Die Tests werden mit einem "Ring-Scheibe-Tribometer" unter Weiterentwicklung des von Sommer M. und Haas W. beschriebenen Aufbaus durchgeführt ([1] Sommer, M., Haas, W. „A new approach on grease tribology in sealing technology: Influence of the thickener particles“, Tribology International (2016), 103, 574-583). Als Testmaterial wird FKM Elastomermaterial verwendet. Der Gegenkörper ist ein Stahlgegenkörper
Die zu untersuchende Schmierstoffzusammensetzung wird an einem Ring-Scheibe- Tribometer, wie in [1] beschrieben ist, bei einer konstanten Geschwindigkeit von 1,5 m/s und einer Temperatur von 60°C bei einer Linienlast von 0,90 N/mm betrachtet, um bei schlechter Schmierfilmbildung ein Zusammenbrechen des Schmierfilms und Festkörperkontakt zu provozieren.
Wie den Figuren 3A bis 3D zu entnehmen ist, zeigen die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung mit Gleitverbesserer (Beispiel 2: GV 3; Beispiel 5: GV 5; Beispiel 11, GV 2; Beispiel 14; GV 1) ein über die Zeit deutlich ruhigeren und niedrigeren Verlauf des Reibkoeffizienten m, was einen stabilen Schmierfilmaufbau bedeutet und für eine hydrodynamische Schmierung spricht. Dies weist auf ein stabileres Tribosystem Elastomer/Schmierstoff/Stahlgegenkörper mit geringerem Verschleiß hin (siehe Figuren 4A, 4B). Die Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (Vergleichsbeispiel 3) zeigt einen instabilen Schmierfilmaufbau, was sich in einer starken Schwankung und einem höheren Verlauf des Reibkoeffizienten äußert. Dies spricht für, zumindest lokalen, Festkörperkontakt und einen ausgeprägten Haftgleiteffekt („Stick-Slip-Effekt“).
Wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist, wird durch Zugabe des Gleitverbesserers der Verschleiß am Elastomerkörper reduziert, und zwar um 57 % (Beispiel 2: GV 3), 50 % (Beispiel 14, GV 1), 67% (Beispiel 11, GV 2) bzw. 63% (Beispiel 5, GV 5), und der Verschleiß am Stahlgegenkörper reduziert, und zwar um 80 % (Beispiel 2: GV 3), 67 % (Beispiel 14: GV 1), 67% (Beispiel 11: GV 2) bzw. 73% (Beispiel 5: GV 5), jeweils im Vergleich zu der Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (Vergleichsbeispiel 3).
Beispiel 19: Wirkung des Gleitverbesserers auf die Beständigkeit gegen Mikropitting
Die Beständigkeit gegen Mikropitting wird an einem Micro-Pitting-Resistance (MPR-) Prüfstand (PCS Instruments, London, UK) überprüft. Mikropittings bezeichnen Schäden an Zahnradkontakten.
Der Prüfstand verwendet eine Dreifachkonfiguration, bei der eine Zentralwalze mit drei Scheiben in Kontakt steht, was zu drei Rollenkontaktzyklen pro Rollenumdrehung führt. Die unteren beiden Scheiben sind partiell in Öl getaucht und transportieren dieses während dem Test in den Kontakt, wodurch eine Tauchschmierung simuliert wird. Die Walze und die Scheiben werden von separaten Motoren angetrieben, was die Simulation von verschiedenen Gleit-Roll-Verhältnissen (SRR) erlaubt. Die Tests werden bei einem Hertzschen Kontaktdruck von 1,7 GPa, einem SRR von 20% bis 30%, einer Öltemperatur von 90°C und 10 Millionen Zyklen durchgeführt. Der Reibungskoeffizient und die Vibration wurden während des Versuchs mit einen Drehmomentmesser bzw. einem Beschleunigungsmesser aufgenommen. Am Ende des Tests wird die Testwalze unter Verwendung eines Lösungsmittels gereinigt, um restliches Öl zu entfernen, und das Gewicht der Walze bestimmt sowie mit einem optischen Mikroskop Aufnahmen der Laufspur gemacht. Die Fähigkeit einer Schmierstoffzusammensetzung hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen Mikropitting wird durch den Gewichtsverlust (Vergleich Gewicht vor bzw. nach Messung) der Walze (siehe Fig. 5A) sowie durch Änderung der Verschleißspurbreite (siehe Fig. 5B) bewertet.
Die Ergebnisse der MPR-Messungen aus Fig. 5A zeigen, dass bei erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen mit Gleitverbesserer (siehe Beispiele 1, 4, 6, 12) eine deutliche Reduktion des Gewichtsverlusts im Vergleich zu einer Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (siehe Vergleichsbeispiel 2) zu erkennen ist.
Die Ergebnisse der MPR-Messungen aus Fig. 5B zeigen, dass bei erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen mit Gleitverbesserer (siehe Beispiele 4, 7, 10, 15) eine deutliche Reduktion der Laufspurbreite im Vergleich zu einer Basisformulierung ohne Gleitverbesserer (siehe Vergleichsbeispiel 4) zu erkennen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Schmierstoffzusammensetzung, enthaltend:
A) ein Grundöl;
B) mindestens ein Additiv; und
C) 0,001-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Schmierstoffzusammensetzung, einer organischen Verbindung, die sowohl einen polaren als auch einen unpolarenen Teil umfasst, als Gleitverbesserer, wobei die organische Verbindung eine relative Permittivität eG im Bereich von 1,5 bis 10 aufweist und ein Quotient J Si / J S2 der organischen Verbindung im Bereich von 1 bis 25 liegt, wobei J S1 die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 3100-2750 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung bedeutet, und
/ S2 die Summe der Fläche(n) der IR-Absorptionsbande(n) in dem Wellenzahlenbereich 1800-1650 cm-1 in einem ATR-Spektrum der organischen Verbindung bedeutet.
2. Schmierstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge der organischen Verbindung 0,001-5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, beträgt.
3. Schmierstoffzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge des mindestens einen Additivs 0,01-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung beträgt.
4. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Additiv ausgewählt ist aus Antioxidationsmitteln,
Verschleißschutzadditiven, Reibungsverminderern, Hochdruckadditiven,
Korrosionsschutzmitteln, Buntmetalldesaktivatoren, lonen-Komplexbildnern, Festschmierstoffen, Dispergiermitteln, Pourpoint- und Viskositätsverbesserern, UV-Stabilisatoren, Emulgatoren, Farbindikatoren und Entschäumern.
5. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend:
A) ein Grundöl;
B) 0,01-10 Gew.-% des mindestens einen Additivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und
C) 0,001-5 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen.
6. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das mindestens eine Additiv ein Additivgemisch ist, das ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder
Hochdruckadditive, ein oder mehrere Entschäumer, optional ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, optional ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel, und optional einen Farbindikator umfasst.
7. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, enthaltend:
A) ein Grundöl;
B) 0,01-6,0 Gew.-% eines Additivgemischs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei das Additivgemisch umfasst: ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ausgewählt aus phenolischen Antioxidationsmitteln, aminischen Antioxidationsmitteln, Propionaten und Thiopropionaten; ein oder mehrere Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen, Acrylaten und Polysiloxanen; ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, WO3, Ta2C>5, V2O5, CeÜ2, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, ZrB2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten; optional ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol-Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate; optional ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel ausgewählt aus der Gruppe der Carbonsäure-Metallsalze, Sulfonsäure-Metallsalze, Naphthalinsulfonsäure-Metallsalze, Benzosulfonsäure-Metallsalze, Benzoesäure- Metallsalze, Naphthoesäure-Metallsalze, Naphthensäure-Metallsalze und N- Methylglycin sowie deren Derivate; und optional als Farbindikator 2,5-thiophenediylbis(5-ter-butyl-1,3-benzoxazole); und
C) 0,001-2,5 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen.
8. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schmierstoffzusammensetzung als zusätzliche Komponente D) eine Ester- Verbindung enthält.
9. Schmierstoffzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei die Ester-Verbindung ausgewählt ist aus natürlichen Glyceridestern, Polyolestern, Polyol- Komplexestern, Dimersäureestern und Dimersäure-Komplexestern, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Trimellith- und Pyromellitsäureestern, und Phosphatestern, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon.
10. Schmierstoffzusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Menge der Ester-Verbindung 0,1-85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung, beträgt.
11. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Schmierstoffzusammensetzung enthält:
A) ein Grundöl;
B) 0,5-7 Gew.-% des mindestens einen Additivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung;
C) 0,1-10 Gew.-% der organischen Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung; und
D) 0,1-85 Gew.-%, der Ester-Verbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung wobei sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen.
12. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Ester-Verbindung ausgewählt ist aus Neopentylglycolestern, Trimethylolpropanestern, und Pentaerythritestern, die mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Monocarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36, verestert sind; und Neopentylglycol- Komplexestern, Trimethylolpropan-Komplexestern, und Pentaerythrit- Komplexestern, die mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Monocarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36 und mit gesättigten und/oder einfach oder mehrfach ungesättigten, linearen und/oder verzweigten Dicarbonsäuren der Kettenlänge C4-C36 in beliebiger Mischung vollständig verestert oder teilverestert sind; sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon.
13. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Grundöl ausgewählt ist aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen, Metallocen-Polyalphaolefinen, Weißölen, Mineralölen, Farnesen basierenden Ölen, Estoliden, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon.
14. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das mindestens eine Additiv ein Additivgemisch ist, das umfasst: ein oder mehrere Antioxidationsmittel, ausgewählt aus aminischen Antioxidationsmitteln, phenolischen Antioxidationsmitteln, Phosphiten, Phosphorthionaten und Thiocarbamaten; ein oder mehrere Buntmetalldesaktivatoren, ausgewählt aus Triazol- Verbindungen, Salicylaten und Mercaptothiadiazolen, sowie deren Derivate; ein oder mehrere Korrosionsschutzmittel, ausgewählt aus neutralen Carbonsäure-, Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure-, Benzosulfonsäure-, Benzoesäure-, Naphthoesäure-, Naphtensäure-, Phosphorsäure-Metallsalzen und N-Methylglycin sowie deren Derivate; optional ein oder mehrere Entschäumer, ausgewählt aus ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkoholen mit Kettenlängen von 10-18 C-Atomen, Polyolen, Acrylaten und Polysiloxanen; und optional ein oder mehrere Verschleißschutz- und/oder Hochdruckadditive, ausgewählt aus Aminen, Aminphosphaten, verzweigten und/oder linearen alkylierten Phosphaten, Phosphiten, Thiophosphaten, und Phosphothionaten, Arylphosphaten, alkylierten Polysulfiden, geschwefelten Aminverbindungen, geschwefelten Fettsäuremethylestern, Naphthensäuren, Nanopartikeln ausgewählt aus AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, WO3, Ta2C>5, V2O5, CeC>2, Aluminiumtitanat, BN, M0S12, SiC, S13N4, TiC, TiN, ZrB2, Tonmineralen und deren Gemische, Sulfonsäuresalzen, und thermisch stabilen Carbonaten und Sulfaten.
15. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, enthaltend
A) ein Grundöl, ausgewählt aus öllöslichen Polyglycolen, Polyalphaolefinen und Metallocen-Polyalphaolefinen, sowie Mischungen aus zwei oder mehreren hiervon;
B) 0,5-5 Gew.-% eines Additivgemischs umfassend ein oder mehrere aminische Antioxidationsmittel, ein oder mehrere neutrale Sulfonsäure-, Naphthalinsulfonsäure-, und/oder Benzosulfonsäure-Metallsalze, ein oder mehrere Triazol-Verbindungen und/oder Derivate hiervon, und ein oder mehrere Polysiloxane;
C) 0,1-5 Gew.-% der organischen Verbindung; und
D) 10-85 Gew.-% Pentaerythritester; wobei sich die angegebenen Mengen jeweils auf das Gesamtgewicht der Schmierstoffzusammensetzung beziehen und sich die enthaltenen Bestandteile zu insgesamt 100 Gew.-% ergänzen.
16. Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl für die allgemeine Industrie, insbesondere zur Schmierung von Getrieben, wie Stirnrad-, Kegelrad-, Planeten-, Schnecken-, Hypoid- und Zykloidgetrieben, Hydrauliken, Linearführungen, Pneumatikkomponenten, Armaturen, Lagern, wie Gleit- und Wälzlagern, Ketten, Seilen, Federn, Schrauben und Kompressoren, und insbesondere von Maschinenbauteilen und in Anlagen, die in den gelegentlichen, unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln kommen.
17. Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere nach einem der Ansprüche 8 bis 15, als Getriebeöl, Wälzlageröl und Gleitlageröl im marinen Bereich und im Bereich der Binnengewässer, insbesondere zur Schmierung von Getrieben, Hydrauliken, Propellerrudern, Propellerwellen, Linearführungen, Pneumatikkomponenten, Armaturen, Lagern, wie Gleit-, Wälz- oder Stevenrohrlager, Ketten, Seilen, Federn und Schrauben in Maschinen, Maschinenbauteilen und Anlagen, die im Marinebereich mit Salzwasser bzw. in Binnengewässern mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Berührung kommen, sowie in Maschinen und Maschinenelementen an Land, die mit Wasser und/oder wässrigen Medien in Kontakt kommen können.
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