DE102009058779A1

DE102009058779A1 - Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung und durch das Verfahren hergestellte Schmierfettzusammensetzung

Info

Publication number: DE102009058779A1
Application number: DE102009058779A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kitaibaraki-shi Hishinuma; Toshio Kitaibaraki-shi Nitta; Motoyuki Kitaibaraki-shi Inai
Original assignee: Nok Klueber Co Ltd
Current assignee: Nok Klueber Co Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-02-03
Also published as: ITMI20092296A1; IT1397371B1; JP2010174138A; US8501671B2; US20100190668A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung, durch welches ein ein Verdickungsmittel enthaltendes Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und ein ein Verdickungsmittel enthaltendes Grundöl auf Fluorbasis homogen und zuverlässig dispergiert werden können. Ein Gemisch aus einem ein erstes Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein zweites Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, wird mit einer Schergeschwindigkeit von 150 soder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 µm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung und eine durch dieses Verfahren hergestellte Schmierfettzusammensetzung, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung durch homogenes Dispergieren von zwei Verdickungsmittel enthaltenden, miteinander nicht verträglichen Grundölen und eine durch dieses Verfahren hergestellte Schmierfettzusammensetzung.
[Hintergrund]
Herkömmliche Schmierfette auf Fluorbasis enthalten ein Grundöl aus Perfluorpolyether, ein Verdickungsmittel aus einem Tetrafluorethylen(TFE)-Homopolymer(PTFE), einem TFE-Hexafluorpropylen-Copolymer(FEP), einem TFE Perfluoralkylvinylether-Copolymer(PFA) oder einem TFE-Ethylen-Copolymer(ETFE) und geringe Mengen von verschiedenen Additiven, wie Rostschutzmittel usw., und finden Verwendung unter harten Bedingungen, bei denen u. a. Niedertemperatureigenschaften, Hochtemperaturbeständigkeit, Oxidationsstabilität, Beständigkeit gegen Chemikalien erforderlich sind.
Da sowohl das Grundöl als auch das Verdickungsmittel fluorhaltige Polymere sind, sind sie teuer und vertragen sich daneben schlecht mit schmierenden Materialien wie Harzen, Metallen, Kautschuken usw. Unter Hochlastbedingungen oder dgl. wird daher kein für das Schmieren nötiger Ölfilm gebildet, was verschiedene Probleme wie z. B. Verschleiß, Verringerung des Wirkungsgrades der Drehmomentübertragung durch einen hohen Reibungskoeffizienten, schlechte rosthemmende Eigenschaft und schlechte Korrosionsbeständigkeit bewirkt.
Zur Ausräumung dieser Probleme wird vorgeschlagen, ein Schmierfett auf Fluorbasis und ein Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis zu mischen. Zum Beispiel ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-268370 ein Schmierfett offenbart, welches ein hydriertes Mineralöl und/oder synthetisches Schmieröl, ein Fluorpolyetheröl und ein organisches bzw. anorganisches Verdickungsmittel enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von Schmieröl + Fluorpolyetheröl:Verdickungsmittel 97:3 bis 80:20 und das Gewichtsverhältnis von Schmieröl:Fluorpolyetheröl 95:5 bis 60:40 ist.
Zur Herstellung eines Schmierfettes mittels dieses Grundölgemisches wird ein Homogenisator, bspw. ein Manto Galvin-Homogenisator oder ein Dreizylinder-Homogenisator (welcher als in drei Teile trennbarer Zylinderblock-Homogenisator zu betrachten ist), verwendet. Zur Gewinnung guter Homogenität wird als vorteilhaft angesehen, dass die Zahl der Behandlungen mit dem Homogenisator das 2- bis 3-Fache der Behandlungszahl für übliche Schmierfette auf Nicht-Fluorbasis ist. Nur durch Mischbehandlung mittels eines Homogenisators ist eine homogene Schmierfettzusammensetzung jedoch schwer zu erhalten, auch wenn die Behandlungszahl erhöht wird.
Die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2003-96480 und Nr. 2006-182923 , welche von der vorliegenden Anmelderin angemeldet wurden, offenbaren zwar ein Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung aus einem Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis und einem Schmierfett auf Fluorbasis durch vollständiges Kneten mittels eines Dreiwalzen- oder Hochdruck-Homogenisators. In diesen Dokumenten ist die Gewinnung einer homogenen Schmierfettmischung jedoch nicht erwähnt.
Eine Schmierfettmischung ist zwar billiger als ein Schmierfett auf Fluorbasis allein und diesem auch hinsichtlich der Verschleißfestigkeit gegen Gegenmaterialien überlegen. Es besteht jedoch kein Hinweis auf ein homogenes Dispergieren von miteinander nicht verträglichen Grundölen, so daß die Grundöle der einzelnen Schmierfette abhängig von dem Dispergiergrad gegebenenfalls getrennt werden.
[Zusammenfassung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung, durch welches ein ein Verdickungsmittel enthaltendes Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und ein ein Verdickungsmittel enthaltendes Grundöl auf Fluorbasis homogen und zuverlässig dispergiert werden können, und eine durch dieses Verfahren hergestellte Schmierfettzusammensetzung bereit.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ein Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung bereitstellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Gemisch aus einem ein erstes Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein zweites Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen werden und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet wird, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluor-Basis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.
Bevorzugt wird ein Gemisch der Homogenisierungsbehandlung unterworfen, das zu 5 bis 95 Vol.-% aus einem ein erstes Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und zu 95 bis 5 Vol.-% aus einem ein zweites Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluor-Basis besteht und bei dem der Gesamtanteil des ersten und zweiten Verdickungsmittels 10 bis 50 Vol.-% des Gemisches beträgt.
Bevorzugt wird das Gemisch mit einer Schergeschwindigkeit von 1500 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.
Bevorzugt kann das Gemisch mit einer Schergeschwindigkeit von 25000 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet werden, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Schmierfettzusammensetzung bereitgestellt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie durch das Verfahren nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Gemisch aus einem ein erstes Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein zweites Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist. Dadurch lassen sich die Wirkungen

(1) geringe Öltrennung bei hohen Temperaturen, und
(2) kleiner und stabiler Reibungskoeffizient

Infolgedessen können folgende Wirkungen bei praktischer Anwendung zuverlässig erzielt werden:

(a) Auch nach langzeitiger Anwendung bei hohen Temperaturen ist keine Reduzierung der Grundöle zu beobachten;
(b) Durch den kleinen, stabilen Reibungskoeffizienten wird die Zuverlässigkeit der Geräte erhöht;
(c) Durch geringen Verschleiß wird die Verlängerung der Gerätelebensdauer verwirklicht.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen anhand der Zeichnung deutlich.
[Kurze Erläuterung der Zeichnung]
1 ist eine Zeichnung, die Ausführungs- und Vergleichsbeispiele der Schmierfettzusammensetzung gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt, wobei 1(a)die Messergebnisse zeigt und 1(b) das Verfahren zur Bewertung der Stabilität der Schmierfettzusammensetzung erläutert.
[Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen]
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben zur Erfüllung der obigen Zwecke nach eingehenden Forschungen herausgefunden, dass durch Homogenisierungsbehandlung eines Gemisches aus einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr eine Morphologiestruktur, bei der das eine Grundöl in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist, gebildet werden kann, wodurch eine stabile Schmierfettzusammensetzung mit niedriger Öltrennung bei hohen Temperaturen und kleinem Reibungskoeffizienten hergestellt werden kann. Die Erfinder haben auch herausgefunden, dass durch Homogenisierungsbehandlung des besagten Gemisches mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr, bevorzugt 1500 s^–1 oder mehr, ferner bevorzugt 25000 s^–1 oder mehr, dispergierte Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von jeweils 20 μm oder weniger, 10 μm oder weniger, und 5 μm oder weniger erhalten werden, wobei die Öltrennung des Schmierfettes weiter verringert und gleichzeitig das Schmierfett weiter stabilisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den obigen Forschungsergebnissen.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Ausführungsformen anhand der Figuren näher erläutert.
Die Schmierfettzusammensetzung nach der erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht aus einem Gemisch aus einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, wobei eine Morphologiestruktur gebildet ist, bei der das eine Grundöl in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist. Die Schmierfettzusammensetzung besteht vorzugsweise aus einem Gemisch, das zu 5 bis 95 Vol.-% aus einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und zu 95 bis 5 Vol.-% aus einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluor-Basis besteht.
Die Tatsache, daß ein ein Verdickungsmittel enthaltendes Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und ein ein Verdickungsmittel enthaltendes Grundöl auf Fluorbasis miteinander nicht verträglich sind, bedeutet, daß die beiden Grundöle allein durch einfaches Mischen keine homogene Schmierfettzusammensetzung bilden können.
Das ein Verdickungsmittel enthaltende Grundöl auf Nicht-Fluorbasis enthält ein Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und ein in dieses Grundöl einmischbares Verdickungsmittel und ist als Grundschmierfett ausgebildet.
Als Grundöl auf Nicht-Fluorbasis wird beispielsweise mindestens ein Öl, ausgewählt aus Poly-α-Olefinen, Ethylen-α-Olefinoligomeren, Polybutenen oder den Hydriden dieser Gruppen; synthetischen Kohlenwasserstoffölen, wie Alkylbenzol, Alkylnaphthalin usw.; synthetischen Ölen auf Ether-Basis, wie Polyalkylenglycol, Polyphenylether, alkylsubstituierte Diphenylether usw.; synthetischen Ölen auf Ester-Basis, wie Trimellitsäureester, Pyromellitsäureester, Neopentylglycolester, Trimethylolpropanester, Pentaerythritolester, Dipentaerythritolester usw.; synthetischen Ölen von Polyolestern, aromatischen mehrwertigen Carbonsäureestern, aliphatischen dibasischen Säureestern, Phosphaten, Phosphiten, Carbonaten usw.; Mineralölen auf Paraffin-Basis, Mineralölen auf Naphthen-Basis oder deren raffinierte Mineralöle usw., verwendet. Von diesen Grundölen werden üblicherweise solche verwendet, deren kinematische Viskosität bei 40°C (nach JIS K 2283 entsprechend ASTM D445-86) ca. 2 bis 1000 mm²/s, vorzugsweise ca. 10 bis 500 mm²/s, beträgt.
Beispiele des in diese Grundöle auf Nicht-Fluorbasis einzumischenden Verdickungsmittels sind Metallseifen oder Metallverbundseifen, wie Lithiumseife, Natriumseife, Kaliumseife, Calciumseife, Aluminiumseife, Bariumseife; Harnstoffverbindungen, wie aliphatische, alicyclische oder aromatische Diharnstoffe, Triharnstoffe, Tetraharnstoffe, Polyharnstoffe usw.; anorganische Verdickungsmittel, wie Bentonit, Siliciumdioxid usw. Mindestens eines von diesen Verdickungsmitteln wird in einer Menge von ca. 5 bis 50 Vol.-%, vorzugsweise ca. 7 bis 40 Vol.-%, des Grundschmierfettes eingesetzt.
Das ein Verdickungsmittel enthaltende Grundöl auf Fluorbasis enthält ein Grundöl auf Fluorbasis und ein in dieses Grundöl einmischbares Verdickungsmittel und ist als Grundschmierfett ausgebildet
Als Grundöl auf Fluorbasis wird üblicherweise ein Öl verwendet, dessen kinematische Viskosität bei 40°C (nach JIS K 2283) ca. 10 bis 1500 mm²/s, vorzugsweise ca. 20 bis 500 mm²/s, beträgt. Beispielsweise sind Grundöle der allgemeinen Formel RfO(CF₂O)_x(C₂F₄O)_y(C₃F₆O)_zRf verwendbar, wobei x, y, und z Null oder positive ganze Zahlen sind. Konkrete Beispiele sind folgende Grundöle der allgemeinen Formeln (1) bis (4). Ferner sind auch Grundöle der allgemeinen Formel (5) verwendbar. In den Formeln steht Rf für einen Perfluor-niedriges Alkyl-Rest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie einen Perfluormethylrest, Perfluorethylrest, Perfluorpropylrest usw. RfO(CF₂CF₂O)_m(CF₂O)_nRf (1)
Hier gilt m + n = 3 bis 200 und m:n = 10–90:90–10, und die CF₂CF₂O-Reste und CF₂O-Reste sind in der Hauptkette regellos gebunden. Diese Verbindung wird dadurch erhalten, dass ein durch Photooxidationspolymerisation von Tetrafluorethylen erzeugter Vorläufer vollständig fluoriert wird. RfO[(CF(CF₃)CF₂O)]_m(CF₂O)_nRf (2)
Hier gilt m + n = 3 bis 200 und m:n = 10–90:90–10 und die CF(CF₃)CF₂O-Reste und CF₂O-Reste sind in der Hauptkette regellos gebunden. Diese Verbindung wird dadurch erhalten, daß ein durch Photooxidationspolymerisation von Hexafluorpropylen erzeugter Vorläufer vollständig fluoriert wird. RfO[(CF(CF₃)CF₂O)]_p(CF₂CF₂O)_q(CF₂O)_rRf (3)
Hier kann p + q + r = 3 bis 200 sein, q und r können 0 sein, und die CF(CF₃)CF₂O-Reste, CF₂CF₂O-Reste und CF₂O-Reste sind in der Hauptkette regellos gebunden. Diese Verbindung wird dadurch erhalten, dass ein durch Photooxidationspolymerisation von Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen erzeugter Vorläufer vollständig fluoriert wird. RfO[(CF(CF₃)CF₂O)]_s(CF₂CF₂O)_tRf (4)
Hier kann s + t = 2 bis 200 sein, t kann 0 sein, es gilt t/s 0 bis 2, und die CF(CF₃)CF₂O-Reste und CF₂O-Reste in der Hauptkette regellos gebunden. Diese Verbindung wird dadurch erhalten, dass ein durch Photooxidationspolymerisation von Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen erzeugter Vorläufer vollständig fluoriert wird, oder daß Hexafluorpropylenoxid oder Tetrafluorethylenoxid in Gegenwart eines Cäsiumfluoridkatalysators einer anionischen Polymerisation unterworfen und die dadurch erhaltene, endständige CF(CF₃)COF-Reste aufweisende Säurefluoridverbindung mit einem Fluorgas behandelt wird. F(CF₂CF₂CF₂O)_2-100C₂F₅ (5)
Diese Verbindung wird dadurch erhalten, dass 2,2,3,3-Tetrafluoroxetan in Gegenwart eines Cäsiumfluoridkatalysators einer anionischen Polymerisation unterworfen und der dadurch erhaltene fluorhaltige Polyether (CH₂CF₂CF₂O) unter UV-Bestrahlung bei ca. 160 bis 300°C mit einem Fluorgas behandelt wird.
Als Verdickungsmittel, das in diese Grundöle auf Fluorbasis eingemischt wird, wird normalerweise ein Fluorharz verwendet. Bevorzugt sind Pulver eines Polytetrafluorethylen(PTFE)-Harzes, eines Tetrafluorethylen-Hexafluorpropencopolymers(FEP), eines Perfluoralkylen-Harzes usw. Das Verdickungsmittel wird in einer Menge von ca. 5 bis 50 Vol.-%, vorzugsweise ca. 10 bis 40 Vol.-%, des Grundschmierfettes eingesetzt.
Als Polytetrafluorethylen wird ein solches eingesetzt, welches durch Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Lösungspolymerisation, o. dgl. von Tetrafluorethylen hergestellt und durch thermische Zersetzung, Zersetzung mit Elektronenstrahlen, physikalisches Zermahlen, o. dgl. behandelt wird, bis das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn ca. 1000 bis ca. 1000000 beträgt. Auch die Copolymerisation von Tetrafluorethylen mit Hexafluorpropen und die Verringerung deren gemeinsames Molekulargewichts werden in gleicher Weise wie im Fall von Polytetrafluorethylen durchgeführt, bis das zahlenmittlere Molekulargewicht ca. 1000 bis ca. 6000000 beträgt. Die Regelung des Molekulargewichts kann auch mittels eines Kettenübertragungsmittels bei der Copolymerisation durchgeführt werden.
Zur Bildung des Schmierfettes werden Verdickungsmittel mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 25 μm, vorzugsweise 0,1 bis 20 μm, in das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und in das Grundöl auf Fluorbasis eingemischt, um die mittlere Teilchengröße (der mittlere Wert der durch Beobachtung mit einem optischen Mikroskop gemessenen Werte) des teilchenförmigen Grundöls, das als disperse Phase dient, auf vorzugsweise 25 μm oder weniger zu beschränken, und um die unten genannte Morphologiestruktur aufzubauen. Wenn die mittlere Teilchengröße des einen ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöls, das als disperse Phase dient, 25 μm überschreitet, werden die Grundölteilchen im normalen Lagerungszustand der Schmierfettzusammensetzung gebrochen und daher der homogen dispergierte Zustand der Grundölteilchen nicht aufrechterhalten, so dass weder die Verbesserung der Wärmebeständigkeit des Schmierfettes auf Nicht-Fluorbasis noch die Verbesserung der Schmierfähigkeit des Schmierfettes auf Fluorbasis erziet werden können. Wenn das Schmierfett eine Scherkraft bekommt, erweicht es und kann seine Schmierfettform nicht mehr halten. Zudem wird das Schmierfett nicht der Kontaktfläche zugeführt, wodurch der Reibungskoeffizient und Verschleiß vergrößert werden.
Die Verdickungsmittel werden in einem Verhältnis eingesetzt, bei dem der Gesamtanteil der Verdickungsmittel in der Zusammensetzung 10 bis 50 Vol.-% beträgt. Wenn der Gesamtanteil an den Verdickungsmitteln weniger als 10 Vol.-% ist, erweicht das Schmierfett unabhängig davon, ob eine Morphologiestruktur vorhanden ist oder nicht, und kann nicht praktisch angewendet werden, da z. B. das Gerät leckt. Wenn der Gesamtanteil der Verdickungsmittel 50 Vol.-% überschreitet, ist das Schmierfett zu hart, so dass sich beispielsweise ein Rollenlager o. dgl. nicht dreht und daher nicht verwendet werden kann. Es ist erforderlich, in das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und in das Grundöl auf Fluorbasis jeweils ein geeignetes Verdickungsmittel einzumischen. Wenn nur ein Verdickungsmittel eingesetzt wird, werden die Grundöle nicht homogen dispergiert. Dabei wird entsprechend dem Zeitverlauf eines der beiden Grundöle getrennt oder das Schmierfett wird durch Scherkraft plötzlich erweicht und kann seine Schmierfettform nicht mehr halten. Wenn der Anteil des ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöls auf Nicht-Fluorbasis weniger als 5 Vol.-% ist, verschlechtert sich die Verschleißfestigkeit.
In die Zusammensetzung können gegebenenfalls weitere, für Schmiermittel üblicherweise eingesetzte Additive wie Antioxidantien, Rostschutzmittel, Korrosionschutzmittel, Hochdruckzusätze, Fettigkeitsverbesserer, feste Schmiermittel usw., eingesetzt werden. Beispiele für Antioxidantien sind Antioxidantien auf Phenol-Basis, wie 2,6-di-tert-Butyl-4-methylphenol, 4,4'-Methylenbis-(2,6-di-tert-Butylphenol) usw.; Antioxidantien auf Amin-Basis, wie C₄-C₂₀-Alkyldipenylamin, Triphenylamin, Phenyl-α-naphthylamin, alkyliertes Phenyl-α-naphthylamin, Phenothiazin, alkyliertes Phenothiazin usw.; und Antioxidantien auf Phosphorsäure-Basis, Antioxidantien auf Schwefel-Basis usw.
Beispiele für Rostschutzmittel sind Fettsäure, Metallsalze von Fettsäure, Fettsäureamin, Metallsalze von Alkylsulfonsäure, Aminsalze von Alkylsulfonsäure, Paraffinoxid, Polyoxyethylenalkylether usw. Beispiele für Korrosionschutzmittel sind Benzotriazol, Benzoimidazol, Thiadiazol usw.
Beispiele für Hochdruckzusätze sind Phosphorverbindungen, wie Phosphate, Phosphite, Aminsalze von Phosphaten usw.; Schwefelverbindungen, wie Sulfide, Disulfide usw.; Metallsalze von Schwefelverbindungen, wie Metallsalze von Dialkyldithiophosphorsäure, Metallsalze von Dialkyldithiocarbaminsäure usw.; sowie Chlorverbindungen, wie Paraffinchlorid, Diphenylchlorid usw.
Beispiele für Fettigkeitsverbesserer sind Fettsäure oder deren Ester, höhere Alkohole, mehrwertige Alkohole und deren Ester, aliphatische Ester, aliphatische Amine, Fettsäuremonoglycerid, Montanwachs, Amidwachs usw. Beispiele für weitere feste Schmiermittel sind Molybdändisulfid, Graphit, Bornitrid, Silannitrid, Melamincyanurat usw. Auch diese weiteren festen Schmiermittel sollten eine mittlere Primärteilchengröße von 25 μm oder weniger, vorzugsweise 0,1 bis 20 μm, aufweisen.
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzung umfassen folgende Verfahren:

(1) In ein Grundöl auf Nicht-Fluorbasis wird ein Verdickungsmittel auf Seifen-Basis, Harnstoff-Basis o. dgl. eingesetzt und mit einer Dreiwalzenmühle oder einem Hochdruck-Homogenisator geknetet und vorzugsweise zweimal mit der Dreiwalzenmühle behandelt, wodurch ein Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis hergestellt wird. Ein Grundöl auf Fluorbasis und ein Fluorharz werden in einem Mischkessel gemischt und danach mit einer Dreiwalzenmühle oder einem Hochdruck-Homogenisator geknetet und vorzugsweise zweimal mit der Dreiwalzenmühle behandelt, wodurch ein Schmierfett auf Fluorbasis hergestellt wird. Diese zwei Schmierfette werden im Mischkessel gemischt und mindestens zweimal mit der Dreiwalzenmühle geknetet, wodurch eine Schmierfettzusammensetzung hergestellt wird. Dabei wird die Schergeschwindigkeit auf einen Wert, der 150 s^–1 oder mehr ist und die nötige Teilchengröße der dispergierten Teilchen erzielen kann, eingestellt; und
(2) Ein Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis wird auf die obige Weise hergestellt und in einem Mischkessel mit einem Grundöl auf Fluorbasis und einem Fluorharz gemischt und mindestens zweimal mit einer Dreiwalzenmühle z. B. unter einem Walzenspanndruck von 10 kgf/cm² = 0.98 MPa geknetet, wodurch eine Schmierfettzusammensetzung hergestellt wird. Dabei wird die Schergeschwindigkeit auf einen Wert, der 150 s^–1 oder mehr ist und die nötige Teilchengröße der dispergierten Teilchen erzielen kann, eingestellt.

Als Dreiwalzenmühle für das Kneten wird normalerweise eine hydraulisch betriebene Dreiwalzenmühle verwendet. Die verschiedenen Additive, wie Antioxidantien usw., werden während der Stufe, auf der mindestens eines der beiden ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöle hergestellt wird, oder während der Stufe, auf der die beiden Grundöle im Mischkessel gemischt werden, zugesetzt.
Die auf diese Weise hergestellte Schmierfettzusammensetzung besteht aus einem Gemisch aus einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, wobei das eine Grundöl in das andere Grundöl unter Bildung einer Morphologiestruktur teilchenförmig homogen dispergiert ist.
Die Morphologiestruktur bedeutet in weitestem Sinne auch einen Aggregationszustand der Moleküle in einer Polymerlegierung (”polymer alloy”), wie ein Polymerblend, Blockcopolymer usw., bei amorphen Polymeren. Erfindungsgemäß wird damit jedoch eine Struktur bezeichnet, bei der das eine ein Verdickungsmittel enthaltende Grundöl im Zustand einer See-Insel-Struktur die disperse Phase bildet und in dem anderen Grundöl, das die kontinuierliche Phase bildet, teilchenförmig homogen dispergiert ist.
Das eine ein Verdickungsmittel enthaltende Grundöl, das als disperse Phase teilchenförmig dispergiert ist, weist eine mittlere Teilchengröße von 25 μm oder weniger, vorzugsweise 10 μm oder weniger, besonders vorzugsweise 5 μm oder weniger, auf und wird in einem Volumenverhältnis von 50% oder mehr, vorzugsweise 75% oder mehr, besonders vorzugsweise 90% oder mehr, aller Teilchen der dispersen Phase dispergiert. Das Volumenverhältnis wird dadurch ermittelt, dass der Gesamtflächeninhalt der auf mikroskopischen Fotos beobachteten Teilchen gemessen, das Flächenverhältnis in der Beobachtungsfläche berechnet und durch Potenzieren dieses Wertes mit 3/2 in das Volumenverhältnis umgerechnet wird.
Der Zustand, in dem das Grundöl als disperse Phase teilchenförmig im Grundöl als kontinuierliche Phase homogen dispergiert ist, d. h. die Morphologiestruktur gebildet ist, wird abhängig von der bei der Homogenisierungsbehandlung gegebenen Schergeschwindigkeit variiert. Beispielsweise, wie in den unten erläuterten Ausführungsbeispielen dargestellt, ist bei einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 die mittlere Teilchengröße der dispergierten Teilchen 20 μm oder weniger, bei 1500 s^–1 10 μm oder weniger und bei 25000 s^–1 5 μm oder weniger. Wenn die Teilchengröße der dispergierten Teilchen verkleinert wird, wird die Öltrennung des Schmierfettes verringert und damit das Schmierfett weiter stabilisiert. Da in praktischer Hinsicht eine Öltrennung von 0,1 bis 1,1 Gew.-% vorteilhaft ist, sind die Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 und eine mittlere Teilchengröße von 25 μm oder weniger vorteilhaft. Wenn die Schergeschwindigkeit zu hoch ist, nimmt die behandelte Menge des Schmierfettes ab und die Produktivität sinkt, weshalb die mittlere Teilchengröße nur bis auf ca. 2 μm verkleinert werden kann und die obere Grenze der Schergeschwindigkeit bei ca. 60000 s^–1 liegt.
Die Schmierwirkung der Schmierfettzusammensetzung wird durch das aus der Schmierfettzusammensetzung sickernde Öl verursacht. Die Öltrennung bewertet die Menge des sickernden Öls an Geräten (wirkliche Geräte), bei denen das Schmierfett angewendet wird. Wenn der Wert der Öltrennung groß ist, sickert das Öl mehr als nötig, was zur Verkürzung der Lebensdauer der Geräte (wirkliche Geräte) führt. Wenn der Wert der Öltrennung klein ist, verschlechtert sich die Schmierfähigkeit verschlechtert.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Auslaufprüfung zur Bewertung der Lagerstabilität der Schmierfettzusammensetzung durchgeführt. Bei der Auslaufprüfung wird eine Schmierfettzusammensetzung auf einem Mattglas im wesentlichen zylindrisch aufgetragen und nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird aufgrund des Außendurchmessers des aus der zylindrischen Schmierfettzusammensetzung auslaufenden Öls die Schmierfettzusammensetzung bewertet. Ein großer Außendurchmesser des Öls stellt eine Reduktion des ursprünglichen Ölgehalts dar, durch die die Gerätelebensdauer nach der Lagerung verkürzt wird. Zudem wird durch das auslaufende Öl der Umkreis der von Öl bedeckten Stelle verschmutzt bzw. das Aussehen der Geräte beeinträchtigt. Konkret wird beurteilt, dass die Lagerstabilität der Schmierfettzusammensetzung umso besser ist, je kleiner der Außendurchmesser des aus der Schmierfettzusammensetzung auslaufenden Öls ist.
Wie oben erwähnt, werden gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis und ein Schmierfett auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen, wodurch eine Morphologiestruktur gebildet wird, bei der das eine Grundöl in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm oder weniger in das andere Grundöl homogen dispergiert ist. Dadurch wird auch die Homogenisierung mikrofeiner Teile gewährleistet, sehr geringe Öltrennung bei der Erhitzung erzielt, das Schmierfett weiter stabilisiert und eine hervorragende Wärmebeständigkeit sichergestellt. So kann die Verlängerung der Lebensdauer des Schmierfettes verwirklicht werden, wobei ferner dank der hervorragenden Wärmebeständigkeit gegenüber Gegenmaterialien und des niedrigen, stabilen Reibungskoeffizienten die Energieeinsparung und hohe Genauigkeit bei Geräten, an denen das erfindungsgemäße Schmierfett angewendet wird, zuverlässig verwirklicht werden kann.
[Ausführungsbeispiele]
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele erläutert.
(Ausführungsbeispiele 1 bis 5)
Schmierfett A (Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis):
Dieses Schmierfett wurde hergestellt, indem ein Trimellitsäureester-Öl (kinematische Viskosität bei 40°C: 100 mm²/s), welches 2 Gew.-% eines Antioxidans auf Amin-Basis enthielt, und eine aliphatische Diharnstoffverbindung als Verdickungsmittel in einer Menge von 10 Vol.-% des Grundschmierfettes gemischt und mit einer Dreiwalzenmühle zweimal geknetet wurden.
Schmierfett B (Schmierfett auf Fluorbasis):
Dieses Schmierfett wurde hergestellt, indem ein Grundöl, welches eine Molekülstruktur der Formel RfO[(CF(CF₃)CF₂O)]_mRf und eine kinematische Viskosität bei 40°C von 230 mm²/s aufwies, mit einem PTFE-Pulver als Verdickungsmittel (mittlere Teilchengröße: 0,3 μm) in einer Menge von 30 Vol.-% des Grundschmierfettes gemischt und mit einer Dreiwalzenmühle zweimal geknetet wurde.
Das obige Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis (Schmierfett A) und das obige Schmierfett auf Fluorbasis (Schmierfett B) wurden in einem vorbestimmten Volumenverhältnis gemischt und 60 Minuten lang in einem Mischkessel bei 30°C vollständig gerührt, gemischt und danach mit einer vorbestimmten Schergeschwindigkeit einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen.
Die dadurch erhaltenen Schmierfettzusammensetzungen wurden hinsichtlich folgender Punkte bewertet oder gemessen.
Teilchengröße: Die Teilchengröße der dispergierten Teilchen wurde mikroskopisch beobachtet und der Durchmesser der in den Fotos aufgenommenen Teilchen als Teilchengröße bestimmt.
Wärmebeständigkeit (Öltrennung): Nach JIS K 2200.11 entsprechend ASTM D6184-98 wurde die Öltrennung (Gew.-%) nach 24 Stunden bei 180°C gemessen (Je kleiner, desto besser).
Reibungskoeffizient: Auf einer flachen Platte wurde ein Zylinder mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Höhe von 10 mm angeordnet und unter den Bedingungen Temperatur: Raumtemperatur, Drehgeschwindigkeit: 1 m/s, Last: 9.8 N, Material: SUS 304, Gleitform: Flächenkontakt gedreht und dabei der Reibungskoeffizient gemessen (Je kleiner, desto besser).
Reibungseigenschaft (Durchmesser der Verschleißspur): Nach ASTM D2266 wurde ein Shell-Four-Ball-Test mit Rotation bei einer Temperatur von 75°C mit einem Drehzahl von 1200 Mal/min unter einem Last von 392 N für eine Zeitdauer von 60 Minuten durchgeführt und danach der Durchmesser der Verschleißspur gemessen (Je kleiner, desto besser).
Lagerstabilität (Ablaufprüfung): Auf einem Mattglas wurde eine Schmierfettzusammensetzung in Form eines Zylinders mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einer Höhe von 3 mm aufgetragen und 24 Stunden bei 80°C stehengelassen. Die Ausbreitung des aus der zylindrischen Schmierfettzusammensetzung auslaufenden Öls (Außendurchmesser des auslaufenden Öls ist Meßbreite A) (vgl. 1(b)) wurde bewertet (Je kleiner die Meßbreite A, desto besser).
(Vergleichsbeispiele)
Das Schmierfett auf Nicht-Fluorbasis (Schmierfett A) und das Schmierfett auf Fluorbasis (Schmierfett B) wurden in einem vorbestimmten Volumenverhältnis gemischt und 60 Minuten lang in einem Mischkessel bei 30°C vollständig gerührt, gemischt und danach mit einer Schergeschwindigkeit von 50 s^–1 einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen. Die dadurch erhaltenen Schmierfettzusammensetzungen wurden in gleicher Weise wie in den Ausführungsbeispielen hinsichtlich der obigen Punkte bewertet bzw. gemessen.
Die Ergebnisse der Ausführungs- und Vergleichsbeispiele sind in 1(a) dargestellt.
Aus der 1(a) ergibt sich, dass durch die Homogenisierungsbehandlung des Schmierfettes auf Nicht-Fluorbasis (Schmierfettes A) und des Schmierfettes auf Fluorbasis (Schmierfettes B) mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr eine Morphologiestruktur gebildet werden konnte, bei der das eine Grundöl in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 20 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert war. Dabei ergab sich auch, daß der Außendurchmesser des auslaufenden Öls (Meßbreite A) im Fall eines Volumenverhältnisses der Schmierfette (Schmierfett A:Schmierfett B) von 75:25 17.2 mm betrug, was eine gute Lagerstabilität zeigt.
Bei der Auslaufprüfung in den obigen Ausführungsbeispielen wurde die Schmierfettzusammensetzung mittels des Außendurchmessers des aus der Schmierfettzusammensetzung auslaufenden bis bewertet. Das Bewertungsverfahren ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Schmierfettzusammensetzung kann durch das Verhältnis α = A/a bewertet werden, wobei a den Anfangswert bezeichnet und dem Außendurchmesser der auf dem Mattglas aufgetragenen Schmierfettzusammensetzung entspricht, und A die Meßbreite bezeichnet und dem Außendurchmesser des nach 24-stündigem Stehenlassen ausgelaufenen Öls entspricht. In diesem Fall wird beurteilt, dass Lagerstabilität der Schmierfettzusammensetzung umso besser ist, je kleiner das Verhältnis α ist.
Die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung mit den oben genannten Eigenschaften bezweckt das Schmieren und Schützen von Kontaktteilen zwischen einzelnen gleitenden Teilen, wie Rollenlagern, Gleitlagern, Getrieben, Ventilen, Hähnen, Öldichtungen, elektrischen Kontakten usw., und eignet sich für Teile, die keine allzu hohe Wärmebeständigkeit, dafür jedoch gute Verschleißfestigkeit und Scherstabilität erfordern.
Konkret wird die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung auf folgende verschiedene Stellen verschiedener Geräte, Maschinen und Vorrichtungen in geeigneter Weise angewendet:

– Kraftfahrzeuge: Wärmebeständigkeit und Scherstabilität erfordernde Rollenlager, Gleitlager usw. von elektrischen Kühlerlüftermotoren, Lüfterkupplungen, elektrisch geregelten Abgasrückführungen (EGR), elektronisch geregelten Drosselklappen; Drehstromgeneratoren, Umlenkrollen, elektrischen Bremsen, Nabeneinheiten, Wasserpumpen, Fensterhebern, Scheibenwischern, elektrischen Servolenkungen usw.; oder Wärmebeständigkeit, Scherstabilität und Verschleißfestigkeit erfordernde elektrische Kontaktteile u. dgl. von Kontrollschaltern für Getriebeteilen von Automatikgetrieben, Hebelkontrollschaltern, Druckschaltern usw.; Wärmebeständigkeit und Scherstabilität erfordernde Gummidichtungsteile von X-Ringteilen an Viskosekupplungen, O-Ringen an Auspuffbremsen usw.; Rollenlager, Gleitlager, Getriebe, Gleitteile usw. von Scheinwerfern, Sitzen, Antiblockersystemen (ABS), Türschlossen, Türangeln, Kupplungsantreibern, Zweimassenschwungrädern, Fensterregulatoren, Kugelgelenken, Kupplungsantreibern usw.;
– Bürogeräte: Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit erfordernde Rollenlager, Gleitlager usw.: von Fixierrollen bzw. -bändern an Kopiermaschinen, Laserstrahldruckmaschinen usw., Gleitteilen von Harzfilmen oder Getriebeteilen usw.;
– Vorrichtungen zur Harzherstellung: Wärmebeständigkeit und Lastbeständigkeit erfordernde Rollenlager, Gleitlager, Stifte, Öldichtungen, Getriebe usw. von Filmspannrahmen, Filmlaminiermaschinen, Banburymischern usw.;
– Vorrichtungen zur Papierherstellung: Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit erfordernde Rollenlager, Gleitlager, Stifte, Öldichtungen, Getriebe usw. von Wellpappermaschinen;
– Vorrichtungen zur Holzverarbeitung: Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit erfordernde Rollenlager, Gleitlager, Stifte, Öldichtungen, Getriebe usw. in Lochpressen, Endlosdruckmaschinen usw.;
– Maschinen für Lebensmittel: Linearführungen, Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit erfordernde Rollenlager usw. von Brotbackmaschinen, Öfen usw.;
– Werkzeugmaschinen: einen kleinen Reibungskoeffizienten erfordernde Rollenlager, Gleitlager usw. von Spindeln, Servomotoren usw.;
– Scherstabilität und Verschleißfestigkeit erfordernde Gleitteile usw. von Gelenken an Handys;
– Rollenlager und Getriebe von Vakuumpumpen an Vorrichtungen zur Herstellung von Halbleitern, Vorrichtungen zur Herstellung von Flüssigkristallen, elektronischen Mikroskopen usw., Rollenlager von Sperren an elektronischen Steuervorrichtungen usw.;
– elektrische Haushaltsgeräte und Informationsgeräte: Kühlgebläse von Personalcomputern, Rollenlager, Gleitlager, Öldichtungen von Staubsaugern, Waschmaschinen usw.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 7-268370 [0004]
- JP 2003-96480 [0006]
- JP 2006-182923 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- JIS K 2283 [0024]
- ASTM D445-86 [0024]
- JIS K 2283 [0027]
- JIS K 2200.11 [0056]
- ASTM D6184-98 [0056]
- ASTM D2266 [0058]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus einem ein erstes Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und einem ein zweites Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluorbasis, welche miteinander nicht verträglich sind, mit einer Schergeschwindigkeit von 150 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet wird, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch, das zu 5 bis 95 Vol.-% aus einem ein erstes Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Nicht-Fluorbasis und zu 95 bis 5 Vol.-% aus einem ein zweites Verdickungsmittel enthaltenden Grundöl auf Fluor-Basis besteht, wobei das erste und zweite Verdickungsmittel einen Gesamtanteil von 10 bis 50 Vol.-% an der Zusammensetzung ergeben, der Homogenisierungsbehandlung unterworfen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einer Schergeschwindigkeit von 1500 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet wird, bei entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einer Schergeschwindigkeit von 25000 s^–1 oder mehr einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen und dadurch eine Morphologiestruktur gebildet wird, bei der entweder das Grundöl auf Nicht-Fluorbasis oder das Grundöl auf Fluorbasis in Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm oder weniger in dem anderen Grundöl homogen dispergiert ist.
Schmierfettzusammensetzung, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4.