DE102011108575A1 - Preparing lignin sulfonate containing greases comprises mixing a base oil, calcium soap, complexing agent and calcium lignin sulfonate and heating to obtain base grease, and cooling base grease and adding base oil and optionally additives - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung calciumligninsulfonat-haltiger Schmierfette, derartige Schmierfette und deren Verwendung, insbesondere in Gleichlaufgelenkwellen.The invention relates to a process for the production of calcium lignosulfonate-containing greases, such lubricating greases and their use, in particular in constant velocity universal joint shafts.
Lignin ist ein komplexes Polymer basierend auf Phenylpropaneinheiten, die untereinander mit einer Bandbreite unterschiedlicher chemischer Bindungen vernetzt sind. Lignin tritt auf in pflanzlichen Zellen zusammen mit Cellulose und Hemicellulose. Lignin selbst ist ein vernetztes Makromolekül.Lignin is a complex polymer based on phenylpropane units, which are interlinked with each other with a range of different chemical bonds. Lignin occurs in plant cells together with cellulose and hemicellulose. Lignin itself is a cross-linked macromolecule.
Als Monomerbausteine des Lignins können im Wesentlichen 3 Arten von Monolignol-Monomeren identifiziert werden, welche sich im Methoxylierungsgrad voneinander unterscheiden. Dies sind p-Cumarylalkohol, Coniferylalkohol, and Sinapylalkohol. Diese Lignole sind in Form von Hydroxyphenyl(H)-, Guaiacyl(G)- und Synringal(S)-Einheiten in die Ligninstruktur eingebaut. Nacktsamige Pflanzen (Gymnospermen) wie z. B. Kiefern enthalten überwirkend G-Einheiten und geringe Anteile an H-Einheiten. Alle Lignine enthalten kleine Anteile an unvollständigen oder modifizierten Monolignolen. Die primäre Funktion von Ligninen in Pflanzen ist diesen mechanische Stabilität zu verleihen durch Quervernetzung der pflanzlichen Polysaccharide. Lignin stellt etwa 1/3 der Trockenmasse von Holz dar und repräsentiert in grober Schätzung 30% der nichtfossilen organischen Kohlenstoffmasse auf der Erde. Es ist das dritthäufigste organische Material nach Cellulose und Chitin und somit auch ein sehr gut verfügbarer nachwachsender Rohstoff für industrielle Erzeugnisse.As monomer components of lignin, it is possible to identify essentially 3 types of monolignol monomers, which differ in their degree of methoxylation. These are p-cumaryl alcohol, coniferyl alcohol, and sinapyl alcohol. These lignols are incorporated into the lignin structure in the form of hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G), and syn-ring (S) units. Naked plants (gymnosperms) such. B. Pines contain overwhelmingly G units and low levels of H units. All lignins contain small amounts of incomplete or modified monolignols. The primary function of lignins in plants is to confer mechanical stability by cross-linking the plant polysaccharides. Lignin represents about 1/3 of the dry mass of wood and roughly represents 30% of the non-fossil organic carbon mass on Earth. It is the third most common organic material after cellulose and chitin and thus also a very readily available renewable raw material for industrial products.
Ligninsulfonat fällt als Nebenprodukt bei der Papierherstellung mit dem Sulfitverfahren an. Dabei wird zu Hackschnitzeln zerkleinertes Holz unter Druck (z. B. 5 bis 7 bar) für ca. 7 bis 15 Stunden in Gegenwart von Calciumhydrogensulfitlauge erhitzt und anschließend über einen Wasch- und Fällungsprozess die Ligninsulfonsäure in Form von Calciumligninsulfonat aus der Lignocellulose entfernt. Anstelle von Calciumhydrogensulfit lassen sich auch Magnesium-, Natrium- oder Ammoniumsulfit-Laugen verwenden, was zu den entsprechenden Magnesium-, Natrium- und Ammoniumsalzen der Ligninsulfonsäure führt. Durch Eindampfen der Waschlauge erhält man pulverförmigen Ligninsulfonate. Die jährliche weltweite Produktion an Ligninsulfonaten beträgt ca. 55 Mio. Tonnen.Lignosulfonate is a by-product of papermaking with the sulfite process. In this process, comminuted wood chips are heated under pressure (for example 5 to 7 bar) for about 7 to 15 hours in the presence of calcium bisulfite liquor and then the lignosulfonic acid in the form of calcium lignosulfonate is removed from the lignocellulose by a washing and precipitation process. Instead of calcium hydrogen sulfite, it is also possible to use magnesium, sodium or ammonium sulfite bases, which leads to the corresponding magnesium, sodium and ammonium salts of lignosulfonic acid. Evaporation of the wash liquor gives powdered lignosulfonates. The annual worldwide production of lignosulfonates amounts to approx. 55 million tons.
Natrium-, Calcium- und Magnesium-Ligninsulfonate werden häufig als Grundstoff für die Plastifizierung und Verflüssigung von Beton und Mörtel eingesetzt. Eine weitere Verwendung finden Ligninsulfonate als Pelletierhilfsmittel in der Kraftfutterindustrie sowie in anderen Bereichen als Dispergier- oder Komplexierungsmittel.Sodium, calcium and magnesium lignosulfonates are widely used as a base for the plasticization and liquefaction of concrete and mortar. Another use find lignosulfonates as Pelletierhilfsmittel in the concentrated feed industry and in other areas as a dispersant or complexing agent.
In heutigen Schmierfettformulierungen eingesetzte tribochemisch wirkende Extreme Pressure (Hochdruck) und Anti-Wear(Verschleißschutz)-Additive (EP/AW-Additive) nehmen einen nicht unerheblichen Anteil der Formulierungskosten ein und sind somit oft der preistreibende Faktor für Schmierfette.Tribochemically acting extreme pressure (high pressure) and anti-wear (EP / AW) additives used in today's grease formulations account for a not inconsiderable amount of formulation costs and are thus often the price-driving factor for greases.
Viele dieser Additive werden in aufwendigen mehrstufigen Syntheseverfahren hergestellt und ihre Verwendung ist durch in vielen Fällen auftretende toxikologische Nebenwirkung sowohl in der Art der Anwendung, als auch in Ihrer Einsatzkonzentration in der Endformulierung begrenzt. In einigen Anwendungen, z. B. in Gleichlaufgelenkwellen oder in langsam laufenden und hochbelasteten Wälzlagern lassen sich auch durch flüssige Additive Mangelschmierungszustände bzw. eine Berührung der Reibpartner nicht vermeiden. In diesen Fällen wurden in der bisherigen Praxis Festschmierstoffe auf Basis von anorganischen Verbindungen (z. B. Ca- und Zn-Phosphatsalze), Kunststoffpulvern (z. B. PTFE) oder Metallsulfiden (z. B MoS2) eingesetzt. Auch diese Komponenten sind oft teuer und beeinflussen die Gesamtkosten einer Schmierstoffformulierung entscheidend.Many of these additives are prepared in elaborate multi-step synthesis procedures, and their use is limited by the toxicological side effect that occurs in many cases, both in their mode of use and in their use concentration in the final formulation. In some applications, e.g. As in constant velocity universal joint or in slow-moving and highly loaded bearings can not be avoided by liquid additives lack of lubrication conditions or a touch of the friction partners. In these cases, solid lubricants based on inorganic compounds (eg Ca and Zn phosphate salts), plastic powders (eg PTFE) or metal sulfides (eg MoS 2 ) have been used in the past practice. These components are often expensive and have a significant impact on the overall cost of a lubricant formulation.
Bisherige Praxis bei der Schmierfettherstellung ist die Zugabe dieser Additive in einem zweiten, dem eigentlichen chemischen Reaktionsprozess der Verdickerbildung nachgelagerten Prozessschritt. Bei diesem müssen Additive, insbesondere Festschmierstoffe, durch intensive Misch- und Scherprozesse mit erhöhtem mechanischem Aufwand homogen in das vergleichsweise hochviskose Schmierfett verteilt werden, um ihre optimale Wirkung zu erzielen. Aus heutiger Sicht erweist sich Folgendes häufig als nachteilig und hat Anlass zur vorliegenden Erfindung gegeben. Gängige Schmierstoff-Additive und Festschmierstoffe basieren i. d. R. nicht auf nachwachsenden Rohstoffen und sind häufig nur schwer biologisch abbaubar.Previous practice in the production of grease is the addition of these additives in a second, downstream of the actual chemical reaction process of thickening process step. In this additive, especially solid lubricants must be distributed by intensive mixing and shearing processes with increased mechanical effort homogeneously in the relatively high viscosity grease to achieve their optimum effect. From today's perspective, the following often proves to be disadvantageous and has given rise to the present invention. Common lubricant additives and solid lubricants are based i. d. R. not on renewable resources and are often difficult to biodegrade.
Darüber hinaus machen die meisten gängigen Verschleißschutzadditive und reibwertmindernden Schmierstoffadditive eine aufwendige Synthesechemie erforderlich und stellen daher einen großen Kostenfaktor dar. Insbesondere beim Einsatz von Festschmierstoffen für hochbelastete Reibstellen dominieren daher vergleichsweise teure Materialien wie MoS2 oder PTFE.In addition, most common wear protection additives and friction-reducing lubricant additives require a complex synthetic chemistry and therefore represent a major cost factor. Therefore, especially when using solid lubricants for highly loaded friction points dominate comparatively expensive materials such as MoS 2 or PTFE.
Aufgabe/Vorteil der ErfindungTask / Advantage of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es somit die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und Ligninsulfonate sowohl als kostengünstige Strukturbildner als auch als verschleißschützendes, reibungsminderndes und alterungsschützendes Additiv in Schmierfetten zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig eine gute Wasserbeständigkeit der Schmierfette zu bewirken.The object of the invention is therefore to avoid the disadvantages of the prior art described above, and to provide lignosulfonates both as a cost structurant and as a wear-protective, friction-reducing and anti-aging additive in lubricating greases and at the same time to provide good water resistance of the greases.
Durch die Anwesenheit von Ligninsulfonat kann der Einsatz anderer gängiger Schmierstoffadditive und Festschmierstoffe, insbesondere MoS2, minimiert oder auf diese sogar verzichtet werden. Due to the presence of lignosulfonate, the use of other common lubricant additives and solid lubricants, in particular MoS 2 , can be minimized or even dispensed with.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche bezeichnet. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.The invention is characterized by the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims or described below.
Nach dem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Verfahren wird zunächst eine Vorstufe (Basisfett) erstellt durch Zusammenfügen von zumindest
- – Grundöl
- – Fettsäuren und/oder deren Ester oder deren Salze, wobei das Fettsäuresalz zumindest teilweise ein Calciumsalz ist, zur Herstellung von Seifen enthaltend zumindest Calciumseifen,
- – organische und/oder anorganische Komplexierungsmittel,
- – Erdalkalihydroxide, wobei die Erdalkalihydroxide zumindest CaOH umfassen,
- – ggf. Wasser (z. B. als Teil der Hydroxide) und
- – Ca-Ligninsulfonat, insbesondere mit mittleren Molekulargewichten (Gewichtsmittel) von 10000 g/mol und kleiner,
- - base oil
- Fatty acids and / or their esters or their salts, where the fatty acid salt is at least partially a calcium salt, for the preparation of soaps containing at least calcium soaps,
- Organic and / or inorganic complexing agents,
- Alkaline earth hydroxides, the alkaline earth hydroxides comprising at least CaOH,
- Optionally water (eg as part of the hydroxides) and
- Ca lignosulphonate, in particular with weight average molecular weights of 10000 g / mol and smaller,
Niedrig siedende Komponenten sind solche Komponenten die bei bis etwa 100°C bei Normaldruck sieden wie Wasser oder C1- bis C4-Alkohole.Low boiling components are those components which boil at about 100 ° C at normal pressure, such as water or C 1 to C 4 alcohols.
Vorzugsweise wird zur Herstellung des Basisfetts auf Temperaturen von über 120°C oder besser größer 180°C erhitzt. Die Umsetzung zum Basisfett erfolgt in einem beheizten Reaktor, der auch als Autoklav oder Vakuumreaktor ausgeführt sein kann.Preferably, to produce the base fat to temperatures of about 120 ° C or better above 180 ° C heated. The conversion to the base fat takes place in a heated reactor, which can also be designed as an autoclave or vacuum reactor.
Nachfolgend wird in einem zweiten Schritt durch Abkühlen die Bildung der Verdickerstruktur vervollständigt und ggf. weitere Bestandteile wie Additive und/oder Grundöl zur Einstellung der gewünschten Konsistenz oder des gewünschten Eigenschaftsprofils zugegeben. Der zweite Schritt kann in dem Reaktor des ersten Schrittes ausgeführt werden, vorzugsweise wird aber das Basisfett aus dem Reaktor in einen separaten Rührkessel zum Abkühlen und Einmischen der ggf. weiteren Bestandteile überführt.Subsequently, in a second step by cooling, the formation of the thickener structure is completed and, if appropriate, further constituents, such as additives and / or base oil, are added to set the desired consistency or the desired property profile. The second step may be carried out in the reactor of the first step, but preferably the base grease from the reactor is transferred to a separate stirred tank for cooling and mixing in the optional further constituents.
Im Bedarfsfall wird das so gewonnene Schmierfett homogenisiert, filtriert und/oder entlüftet.If necessary, the resulting grease is homogenized, filtered and / or vented.
Es kommen vorzugsweise Ca/Li-, Li/Ca- und Calcium verdickte Komplexseifenfette zum Einsatz, bei denen Calciumligninsulfonat bereits vor der Reaktionsphase zur Herstellung des Basisfetts zugegeben und über einen thermischen Prozess so in die Schmierfettstruktur eingebaut wird, dass es in sehr homogener ölunlöslicher Form vorliegt, was zu hohen Tropfpunkttemperaturen führt.Ca / Li, Li / Ca and calcium thickened complex soap fats are preferably used in which calcium lignosulfonate is added before the reaction phase to produce the base fat and incorporated into the grease structure via a thermal process in such a way that it is in a very homogeneous oil-insoluble form is present, which leads to high dropping point temperatures.
Durch den Einsatz von Erdalkalisalzen, vorzugsweise Calciumsalzen, sowohl auf Seite der Fettsäuresalze als auch des Ligninsulfonats wird sichergestellt, dass keine Umsalzung sowohl bei der Herstellung des Basisfettes als auch in der Anwendung stattfindet.The use of alkaline earth salts, preferably calcium salts, both on the side of the fatty acid salts and the lignosulfonate ensures that no salification takes place both in the preparation of the base fat and in the application.
Die Umsalzung, insbesondere zu den Natriumsalzen, muss nach der Erfindung verhindert werden, um ein ligninsulfonathaltiges Schmierfett mit guter Wasserbeständigkeit und gleichzeitig hohem Tropfpunkt zu erhalten. Deshalb ist der Einsatz von Natriumligninsulfonat und Natriumhydroxid zu vermeiden. Unter Wasserbeständigkeit wird verstanden, dass das Fett gemäß der Prüfung nach
Durch die gleichzeitige Anwendung eines Alkaliüberschusses in Form von überschüssigem Calciumhydroxid und ggf. zusätzlich Calciumacetat oder anderer Calciumsalze als Komplexierungsmittel soll sichergestellt werden, dass auch geringe Reste an freien Sulfonsäure-Gruppen in der Ligninsulfonsäure neutralisiert und einer hygroskopischen sowie wasseremulgierenden und korrosionsfördernden Wirkung entzogen werden. Durch eine hohe Prozesstemperatur von größer 120°C, insbesondere größer 180°C wird zusätzlich sichergestellt, dass die noch im Ligninsulfonat eingetragene Restfeuchte komplett aus dem Reaktionsmedium verdampft wird und ggf. nicht neutralisierte Bestandteile des Ligninsulfonats durch Calciumhydroxid neutralisiert werden.By the simultaneous use of an excess of alkali in the form of excess calcium hydroxide and optionally additionally calcium acetate or other calcium salts as a complexing agent to ensure that even small residues of free sulfonic acid groups are neutralized in the lignosulfonic acid and removed hygroscopic and water-emulsifying and corrosive action. By a high process temperature of greater than 120 ° C, in particular greater than 180 ° C is additionally ensured that the residual moisture still registered in the lignosulfonate is completely evaporated from the reaction medium and possibly neutralized components of the lignosulfonate are neutralized by calcium hydroxide.
Als Grundöle sind übliche bei Raumtemperatur flüssige Schmieröle geeignet. Das Grundöl weist vorzugsweise eine kinematische Viskosität von 20 bis 2500 mm2/s, insbesondere von 40 bis 500 mm2/s bei 40°C auf.Suitable base oils are customary lubricating oils which are liquid at room temperature. The base oil preferably has a kinematic viscosity of 20 to 2500 mm 2 / s, in particular 40 to 500 mm 2 / s at 40 ° C.
Die Grundöle können als Mineralöle oder Syntheseöle klassifiziert werden. Als Mineralöle werden z. B. betrachtet naphthenbasische und paraffinbasische Mineralöle, gemäß Klassifizierung nach API Group I. Chemisch modifizierte aromaten- und schwefelarme Mineralöle mit geringem Anteil an gesättigten Verbindungen und gegenüber Group I-Ölen verbessertem Viskositäts-/Temperatur-Verhalten, klassifiziert nach API Group II und III, sind ebenfalls geeignet.The base oils can be classified as mineral oils or synthetic oils. As mineral oils z. B. considers naphthenic and paraffinic mineral oils according to classification API Group I. Chemically modified low-aromatic and low-sulfur mineral oils with low content of saturated compounds and improved viscosity / temperature behavior compared to Group I oils, classified according to API Group II and III.
Als Syntheseöle genannt seien Polyether, Ester, Polyalphaolefine, Polyglykole und Alkylaromaten und deren Mischungen. Die Polyether-Verbindung kann freie Hydroxylgruppen aufweisen,
aber auch vollständig verethert oder Endgruppen verestert sein und/oder aus einer Startverbindung mit einer oder mehreren Hydroxy- und/oder Carboxylgruppen (-COOH) hergestellt sein. Möglich sind auch Polyphenylether, ggf. alkyliert, als alleinige Komponenten oder besser noch als Mischkomponenten. Geeignet einsetzbar sind Ester einer aromatischen Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure, mit einem oder in Mischung vorliegenden C2- bis C22-Alkoholen, Ester von Adipinsäure, Sebacinsäure, Trimethylolopropan, Neopentylglykol, Pentaerythrit oder Dipentaerythrit mit alipahtischen verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten C2 bis C22-Carbonsäuren, C18-Dimersäureestern mit C2 bis C22-Alkoholen, Komplexester, als Einzelkomponenten oder in beliebiger Mischung.Synthetic oils which may be mentioned are polyethers, esters, polyalphaolefins, polyglycols and alkylaromatics and mixtures thereof. The polyether compound may have free hydroxyl groups,
but also be completely etherified or esterified ester groups and / or be prepared from a starting compound with one or more hydroxy and / or carboxyl groups (-COOH). Also possible are polyphenyl ethers, optionally alkylated, as sole components or even better as mixed components. Suitable for use are esters of an aromatic di-, tri- or tetracarboxylic acid, with one or in mixture C2 to C22 alcohols, esters of adipic acid, sebacic acid, trimethylolpropane, neopentyl glycol, pentaerythritol or dipentaerythritol with aliphatic branched or unbranched, saturated or unsaturated C2 to C22-carboxylic acids, C18 dimer acid esters with C2 to C22 alcohols, complex esters, as individual components or in any desired mixture.
Die hergestellten Seifen sind entweder reine Calciumseifen oder Gemische enthaltend Calciumseifen, insbesondere neben Calciumseifen auch Lithiumseifen und/oder Aluminiumseifen, einer oder mehrerer gesättigter oder ungesättigter Mono-Carbonsäuren mit 10 bis 32 Kohlenstoffatomen, ggf. substituiert, insbesondere mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt entsprechende Hydroxycarbonsäuren. Geeignete Carbonsäuren sind z. B. Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, Stearinsäure oder Behensäure sowie bevorzugt 12-Hydroxystearinsäure. Anstelle der freien Säuregruppe können auch entsprechende niedere Alkoholester unter Verseifung eingesetzt werden, z. B. entsprechende Triglyceride sowie die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl- oder sec.-Butylester der Säure/Hydroxysäure, um eine bessere Dispersion zu erzielen.The soaps produced are either pure calcium soaps or mixtures containing calcium soaps, in particular besides calcium soaps also lithium soaps and / or aluminum soaps, one or more saturated or unsaturated mono-carboxylic acids with 10 to 32 carbon atoms, optionally substituted, in particular with 12 to 22 carbon atoms, particularly preferred corresponding hydroxycarboxylic acids. Suitable carboxylic acids are, for. For example, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, oleic acid, stearic acid or behenic acid and preferably 12-hydroxystearic acid. Instead of the free acid group and corresponding lower alcohol esters can be used with saponification, z. B. corresponding triglycerides and the methyl, ethyl, propyl, isopropyl or sec-butyl ester of acid / hydroxy acid to achieve a better dispersion.
Die Seife wird durch die Anwesenheit eines Komplexierungsmittels zur Komplexseife. Die erfindungsgemäßen Komplexseifen (Anwesenheit eines Komplexierungsmittels) weisen erhöhte Tropfpunkte auf, von z. B. größer 200°C (
- (a) das Alkalisalz (bevorzugt Lithiumsalz), ausgenommen Natriumsalz, Erdalkalisalz (bevorzugt Calciumsalz) und/oder Aluminiumsalz einer gesättigten oder ungesättigten Mono-Carbonsäure oder auch Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 8, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einer Di-Carbonsäure mit 2 bis 16, insbesondere 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, jeweils ggf. substituiert, und/oder
- (b) das Alkali- und/oder Erdalkalisalz der Borsäure und/oder Phosphorsäure, insbesondere deren Umsetzungsprodukte mit LiOH und/oder Ca(OH)2.
- (A) the alkali metal salt (preferably lithium salt), with the exception of sodium salt, alkaline earth metal salt (preferably calcium salt) and / or aluminum salt of a saturated or unsaturated mono-carboxylic acid or hydroxycarboxylic acids having 2 to 8, especially 2 to 4 carbon atoms or a di-carboxylic acid with 2 to 16, in particular 2 to 12 carbon atoms, in each case optionally substituted, and / or
- (b) the alkali and / or alkaline earth metal salt of boric acid and / or phosphoric acid, in particular their reaction products with LiOH and / or Ca (OH) 2 .
Bevorzugt ist das Komplexierungsmittel (a) ausschließlich ein Calciumsalz, insbesondere wenn dieses als Calciumacetat zur Herstellung des Basisfetts eingesetzt wird. Als Mono-Carbonsäuren sind insbesondere geeignet Essigsäure und Propionsäure. Ebenfalls geeignet sind auch Hydroxybenzoesäuren wie Parahydroxybenzoesäure, Salicylsäuren, 2-Hydroxy-4-hexylbenzoesäure, Metahydroxybenzoesäure, 2,5-Dihydroxybenzoesäure (Gentisinsäure), 2,6-Dihydroxybenzoesäure (Gammaresorcylsäure) oder 4-Hydroxy-4-methoxybenzoesäure. Als Dicarbonsäuren sind insbesondere geeignet Adipinsäure (C6H10O4), Sebacinsäure (C10H18O4), Azelainsäure (C9H16O4) und/oder 3-tert.-Butyl-Adipinsäure (C10H18O4).The complexing agent (a) is preferably exclusively a calcium salt, in particular if it is used as calcium acetate for the preparation of the base fat. Particularly suitable mono-carboxylic acids are acetic acid and propionic acid. Also suitable are hydroxybenzoic acids such as parahydroxybenzoic acid, salicylic acids, 2-hydroxy-4-hexylbenzoic acid, metahydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid (gentisic acid), 2,6-dihydroxybenzoic acid (gammaresorcylic acid) or 4-hydroxy-4-methoxybenzoic acid. Particularly suitable dicarboxylic acids are adipic acid (C 6 H 10 O 4 ), sebacic acid (C 10 H 18 O 4 ), azelaic acid (C 9 H 16 O 4 ) and / or 3-tert-butyl adipic acid (C 10 H 18 O 4 ).
Als Borat (b) kann beispielsweise Metaborat, Diborat, Tetraborat oder Orthoborat, wie z. B. Monolithiumorthoborat oder Calciumorthoborat, eingesetzt werden. Als Phosphate kommen Alkali-(bevorzugt Lithium-) sowie Erdalkali-(bevorzugt Calcium-)dihydrogenphosphat, -hydrogenphosphat, oder -pyrophosphat in Frage.As borate (b), for example, metaborate, diborate, tetraborate or orthoborate, such as. As monolithium orthoborate or calcium orthoborate, are used. Suitable phosphates are alkali metal (preferably lithium) and alkaline earth metal (preferably calcium) dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate or pyrophosphate.
Fakultativ können zusätzlich Bentonite, wie Montmorillonit (deren Natrium-Ionen ggf. durch Ammonium-Ionen ausgetauscht bzw. teilausgetauscht sind), Aluminosilikate, Tonerden, Kieselsäure (z. B. Aerosil), öllösliche Polymere (z. B. Polyolefine, Poly(meth)acrylate, Polyisiobutylene, Polybutene oder PS) oder auch Di- und Polyharnstoffe als Co-Verdicker eingesetzt werden. Die Bentonite, Aluminosilikate, Tonerden, Kieselsäure und/oder öllöslichen Polymere können zur Herstellung des Basisfetts zugegeben sein oder später als Additiv im zweiten Schritt zugegeben werden. Die Di- und Polyharnstoffe können als Additiv zugesetzt werden.In addition, bentonites such as montmorillonite (whose sodium ions may be exchanged or partially exchanged with ammonium ions), aluminosilicates, clays, silicic acid (eg Aerosil), oil-soluble polymers (eg polyolefins, poly (meth ) Acrylates, Polyisiobutylene, polybutenes or PS) or di- and polyureas are used as co-thickener. The bentonites, aluminosilicates, clays, silicic acid and / or oil-soluble polymers may be added to make the base fat or added later as an additive in the second step. The di- and polyureas can be added as an additive.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten ggf. weiterhin Additive als Zusatzstoffe. Übliche Zusatzstoffe im Sinne der Erfindung sind Antioxidationsmittel, Verschleißschutzmittel, Korrosionsschutzmittel, Detergentien, Farbstoffe, Schmierfähigkeitsverbesserer, Viskositätsadditive, Reibungsminderer und Hochdruckadditive.The compositions according to the invention optionally further contain additives as additives. Usual additives in the context of the invention are antioxidants, anti-wear agents, corrosion inhibitors, detergents, dyes, lubricity improvers, viscosity additives, friction reducers and high-pressure additives.
Beispielhaft genannt seien:
- – Antioxidationsmittel wie Amin-Verbindungen (z. B. Alkylamine oder 1-Phenyl-aminonaphthalin), aromatische Amine, wie z. B. Phenylnaphtylamine oder Diphenylamine, Phenol-Verbindungen (z. B. 2.6-Di-tert-butyl-4-methylphenol), Sulfurantioxidantien, Zinkdithiocarbamat oder Zinkdithiophosphat;
- – Hochdruckadditive wie organische Chlorverbindungen, Schwefel, Phosphor oder Calciumborat, Zinkdithiophosphat, organische Bismuthverbindungen;
- – die ”Öligkeit” verbessernde Wirkstoffe wie C2- bis C6-Polyole, Fettsäuren, Fettsäureester oder tierische oder pflanzliche Öle;
- – Antikorrosionsmittel wie z. B. Petroleumsulfonat, Dinonylnaphtalinsulfonat oder Sorbitanester;
- – Metalldeaktivatoren wie z. B. Benzotriazol oder Natriumnitrit;
- – Viskositätsverbesserer wie z. B. Polymethacrylat, Polyisobutylen, oligo-Dec-1-ene, und Polystyrole.
- – Verschleißschutzadditive und Reibungsminderer wie Organomolybdänkomplexe (OMC), Molybdän-di-alkyl-dithiophosphate, Molybdän-di-alkyl-dithiocarbamate oder Molybdänsulfid-di-alkyl-dithiocarbamate, insbesondere Molybdän-di-n-butyldithiocarbamat und Molybdändisulfid-di-alkyldithiocarbamat (Mo2OmSn(dialkylcarbamat)2 mit m = 0 bis 3 und n = 4 bis 1),
- – Reibungsminderer wie z. B. funktionelle Polymere wie z. B. Oleylamide, organische Verbindungen auf Polyether- und Amidbasis, z. B. Alkylpolyethylenglykoltetradecylenglykolether.
- Antioxidants such as amine compounds (eg., Alkylamine or 1-phenyl-aminonaphthalene), aromatic amines, such as. As phenylnaphthylamines or diphenylamines, phenolic compounds (eg, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol), sulfur antioxidants, zinc dithiocarbamate or zinc dithiophosphate;
- High pressure additives such as organic chlorine compounds, sulfur, phosphorus or calcium borate, zinc dithiophosphate, organic bismuth compounds;
- - the "oiliness" improving agents such as C2 to C6 polyols, fatty acids, fatty acid esters or animal or vegetable oils;
- - Anticorrosion agents such. Petroleum sulfonate, dinonylnaphthalenesulfonate or sorbitan esters;
- - Metal deactivators such. Benzotriazole or sodium nitrite;
- - Viscosity improvers such. Polymethacrylate, polyisobutylene, oligo-dec-1-ene, and polystyrenes.
- Anti-wear additives and friction modifiers such as organomolybdenum complexes (OMC), molybdenum di-alkyl dithiophosphates, molybdenum di-alkyl dithiocarbamates or molybdenum sulfide di-alkyl dithiocarbamates, in particular molybdenum di-n-butyl dithiocarbamate and molybdenum disulfide di-alkyl dithiocarbamate (Mo 2 O m S n (dialkylcarbamate) 2 with m = 0 to 3 and n = 4 to 1),
- - friction reducer such. B. functional polymers such. As oleylamides, organic compounds based on polyether and amide, z. B. Alkylpolyethylenglykoltetradecylenglykolether.
Darüber hinaus enthalten die erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen übliche Additive gegen Korrosion, Oxidation und zum Schutz gegen Metalleinflüsse, die als Chelatverbindungen, Radikalfänger, UV-Umwandler, Reaktionsschichtbildner und dergleichen wirken.In addition, the grease compositions of this invention contain conventional anti-corrosive, oxidative, and anti-metallope additives which act as chelates, radical scavengers, UV transducers, reaction layer formers, and the like.
Als Festschmierstoffe können z. B. Polymerpulver wie Polyamide, Polyimide oder PTFE, Graphit, Metalloxide, Bornitrid, Metallsulfide wie z. B. Molybdändisulfid, Wolframdisulfid oder Mischsulfide auf Basis von Wolfram, Molybdän, Bismuth, Zinn und Zink, anorganische Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle, wie z. B. Calcium-Carbonat, Natrium- und Calciumphosphate, eingesetzt werden.As solid lubricants z. As polymer powder such as polyamides, polyimides or PTFE, graphite, metal oxides, boron nitride, metal sulfides such. As molybdenum disulfide, tungsten disulfide or mixed sulfides based on tungsten, molybdenum, bismuth, tin and zinc, inorganic salts of alkali and alkaline earth metals, such as. As calcium carbonate, sodium and calcium phosphates are used.
Festschmierstoffe können in folgende vier Gruppen unterteilt werden: Verbindungen mit Schichtgitterstruktur, wie Molybdändisulfid und Wolframdisulfid, Graphit, hexagonales Bornitrid und einige Metallhalogenide; oxidische und hydroxidische Verbindungen der Übergangs- und Erdalkalimetalle bzw. deren Carbonate oder Phosphate; weiche Metalle und/oder Kunststoffe. Die gewünschten vorteilhaften Schmierungseigenschaften lassen sich durch den Einsatz von Ligninsulfonaten einstellen, ohne dass Festschmierstoffe eingesetzt werden müssen. In vielen Fällen kann auf diese gänzlich verzichtet werden oder aber diese können zumindest deutlich minimiert werden. Soweit Festschmierstoffe eingesetzt werden ist Graphit vorteilhaft einsetzbar.Solid lubricants can be divided into the following four groups: layered structure compounds such as molybdenum disulfide and tungsten disulfide, graphite, hexagonal boron nitride, and some metal halides; oxidic and hydroxidic compounds of the transition and alkaline earth metals or their carbonates or phosphates; soft metals and / or plastics. The desired advantageous lubrication properties can be adjusted by the use of lignosulfonates, without having to use solid lubricants. In many cases, these can be dispensed with completely or at least can be significantly minimized. As far as solid lubricants are used graphite can be used advantageously.
Als Ligninsulfonat werden Calcium-Ligninsulfonate vorzugsweise mit Molekulargewicht (Mw, Gewichtsmittel) von kleiner 15000, insbesondere kleiner 12000 oder sogar kleiner oder kleiner gleich 10000 g/mol eingesetzt, welche unabhängig insbesondere 2 bis 12 Gew.-%, insbesondere 4 bis 10 Gew.-%, Schwefel (berechnet als elementarer Schwefel) und/oder 5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 8 bis 15 Gew.-% Calcium (berechnet Ca) enthalten. Neben Calcium-Ligninsulfonaten können auch andere Erdalkali-Ligninsulfonate zusätzlich eingesetzt sein. Das mittlere Molekulargewicht (Gewichtsmittel) wird z. B. mit der Größenausschluss-Chromatographie bestimmt. Eine geeignete Methode ist die SEC-MALLS Methode wie beschrieben in dem Artikel von
Das erfindungsgemäße Schmierfett ist gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
- a) 55 bis 92 Gew.-%, insbesondere 70 bis 85 Gew.-%, des Grundöls,
- b) 0 bis 40 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, Additive,
- c) 3 bis 40 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%, Seifen und
- d) 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 10 Gew.-%, Komplexierungsmittel, und
- e) überschüssiges Ca(OH)2, vorzugsweise 0,01 bis 2 Gew.-%,
- f) 0,5 bis 45, insbesondere 2 bis 15 Gew.-%, und besonders bevorzug 3 bis 8 Gew.-% Ligninsulfonat insbesondere Calciumligninsulfonat,
- a) 55 to 92% by weight, in particular 70 to 85% by weight, of the base oil,
- b) 0 to 40% by weight, in particular 2 to 10% by weight, of additives,
- c) 3 to 40 wt .-%, in particular 5 to 20 wt .-%, soaps and
- d) 0.5 to 20 wt .-%, in particular 0.5 to 10 wt .-%, complexing agent, and
- e) excess Ca (OH) 2 , preferably 0.01 to 2 wt .-%,
- f) from 0.5 to 45, in particular from 2 to 15,% by weight, and particularly preferably from 3 to 8% by weight of lignosulfonate, in particular calcium lignosulfonate,
Es wurde nun gefunden, dass Ligninsulfonate als Strukturbildner für wasserbeständige Schmierfette mit gleichzeitigen Eigenschaften als Festschmierstoff bzw. Verschleißschutzadditiv und Alterungsstabilisator wirken. Gleichzeitig wurden überraschend synergistische Wirkungen des Ligninsulfonats mit anderen Festschmierstoffen, z. B. mit Graphit oder Calciumcarbonat beobachtet.It has now been found that lignosulfonates act as structure formers for water-resistant lubricating greases with simultaneous properties as solid lubricant or wear protection additive and aging stabilizer. At the same time, surprisingly synergistic effects of lignin sulfonate with other solid lubricants, e.g. B. observed with graphite or calcium carbonate.
Es wurde ebenfalls gefunden, dass Ligninsulfonate multifunktionale Komponenten für Schmierstoffe darstellen. Aufgrund ihrer hohen Anzahl an polaren Gruppen und aromatischen Strukturen, ihres polymeren Aufbaus und der geringen Löslichkeit in allen Arten von Schmierölen eignen sich Ligninsulfonate nicht nur als Verdickerbestandteil sondern auch als Festschmierstoffe in Schmierfetten und Schmierpasten. Zudem fördert der Schwefelanteil die EP/AW-Wirkung in den Schmierfetten und die phenolischen Strukturen sorgen für eine alterungsinhibierende Wirkung.It has also been found that lignosulfonates are multifunctional components for lubricants. Due to their high number of polar groups and aromatic structures, their polymeric structure and low solubility in For all types of lubricating oils, lignosulfonates are not only suitable as thickener constituents but also as solid lubricants in lubricating greases and lubricating pastes. In addition, the sulfur content promotes the EP / AW effect in the lubricating greases and the phenolic structures provide an age-inhibiting effect.
Es wird angenommen, dass die Ligninsulfonat-Struktur durch ihre in großer Anzahl vorhandenen polymeren und polaren aromatischen Einheiten einen überwiegend planaren Aufbau besitzt. Somit können diese sich unter Einwirkung äußerer Reib- und Scherkräfte sehr gut in Schichtstrukturen auf Metalloberflächen ablagern, weil die aromatischen Kerne des Ligninsulfonates in eine assoziative Wechselwirkung mit der Metalloberfläche treten, und auch bei hohen Lasten bzw. Drücken metallische Reibpartner wirksam und dauerhaft voneinander trennen.It is believed that the lignosulfonate structure has a predominantly planar structure due to its large number of polymeric and polar aromatic units. Thus, under the action of external frictional and shear forces, these can deposit very well in layer structures on metal surfaces, because the aromatic nuclei of the lignin sulfonate interact in an associative manner with the metal surface and efficiently and permanently separate metallic friction partners even at high loads or pressures.
Gibt man Calcium-Ligninsulfonat bereits vor Beginn der Reaktionsphase bei der Herstellung von Seifenverdickern, insbesondere von Calciumkomplexseifen zu, so bewirken diese zum einen einen zusätzlichen Verdickungseffekt und einen hohen Tropfpunkt und zum anderen verbessern sie die Verschleißschutz- und die Schmierwirkungen entsprechender Schmierfettformulierungen.If calcium lignosulfonate is added even before the start of the reaction phase in the production of soap thickeners, in particular of calcium complex soaps, these on the one hand produce an additional thickening effect and a high dropping point and on the other hand they improve the wear protection and lubricating effects of corresponding grease formulations.
Deshalb ist es für die Verteilung und Wirkung von Additiven und Festschmierstoffen günstig, wenn diese bereits während der Reaktionsphase als zusätzliches Strukturelement in situ in die Verdickerstruktur chemisch oder mechanisch eingebunden werden.Therefore, it is beneficial for the distribution and effect of additives and solid lubricants, if they are chemically or mechanically integrated during the reaction phase as an additional structural element in situ in the thickener structure.
Für die Herstellung von Seifenfetten mit hohen Tropfpunkten müssen nach dem Stand der Technik in vielen Fällen speziell behandelte und teure Fettsäuren wie z. B. 12-Hydroxistearinsäure oder spezielle Komplexbildner wie z. B. Borate oder Salze der Essigsäure, Sebacinsäure und Azelainsäure eingesetzt werden, die keine oder nur eine geringe gleichzeitige Wirkung als Verschleißschutz- und reibungsminderndes Additiv aufweisen. Durch Einsatz von Ca-Ligninsulfonaten kann der Einsatz der genannten Komponenten reduziert oder auf diese sogar verzichtet werden. Weiterhin bietet der Einsatz von Ca-Ligninsulfonaten die Möglichkeit, Hochleistungschmierfette auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu formulieren und auf eine umweltbelastende Additivchemie zu verzichten.For the production of soap greases with high dripping points must in the prior art in many cases specially treated and expensive fatty acids such. B. 12-Hydroxistearinsäure or special complexing agents such. As borates or salts of acetic acid, sebacic acid and azelaic acid are used, which have no or only a small simultaneous effect as anti-wear and friction-reducing additive. By using Ca lignosulfonates, the use of said components can be reduced or even dispensed with. Furthermore, the use of Ca lignosulfonates offers the opportunity to formulate high performance lubricating fats based on renewable raw materials and to dispense with an environmentally harmful additive chemistry.
Verdickt man Öle bestehend aus unveränderten oder leicht modifizierten nativen Fettsäureestern mit Metallseifen auf Basis tierischer oder pflanzlicher Fettsäuren und verwendet man Ligninsulfonate als einzige weitere Verdicker- und gleichzeitige Additivkomponente, so erhält man Schmierfette, die bis auf das für die Metallseifen verwendete Calciumhydroxid ausschließlich auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt wurden. Diese sind alterungs- und verschleißschützend sowie freßlasterhöhend und reibungsmindernd ausgestattet durch den Einsatz von Ligninsulfonaten als Verdickerkomponente.Thickening oils consisting of unmodified or slightly modified native fatty acid esters with metal soaps based on animal or vegetable fatty acids and lignosulfonates used as the only other thickener and simultaneous additive component, we obtain greases, except for the calcium hydroxide used for metal soaps exclusively based on renewable Raw materials were produced. These are resistant to aging and wear, as well as increasing the load stress and reducing friction by the use of lignosulfonates as thickener component.
Die erfindungsgemäßen Schmierfette sind geeignet zur Verwendung in oder für, Wälzlager und Getriebe, insbesondere Gleichlaufgelenkwellen welche zumindest einen Faltenbalg aufweisen, z. B. aus thermoplastischen Elastomeren (TPE) wie Polyetherester (TPE-E) und Chloroprenen. Das bekannteste Einsatzgebiet von Gleichlaufgelenkwellen, manchmal auch kurz Gleichlaufwellen genannt, sind Antriebswellen an gelenkten Fahrzeugrädern, also bei angetriebenen Vorderrädern. Aber auch die Gelenke der anderen Achsantriebswellen sind bei modernen Fahrzeugen als Gleichlaufgelenke ausgeführt. Das homokinetische Gelenk, auch Gleichlaufgelenk, ist ein Gelenk zur gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit- und Drehmomentübertragung von einer Welle auf eine winklig dazu angebrachte zweite Welle.The greases according to the invention are suitable for use in or for, rolling bearings and gearboxes, in particular constant velocity universal joint shafts which have at least one bellows, z. Example of thermoplastic elastomers (TPE) such as polyether esters (TPE-E) and chloroprenes. The best-known application of constant velocity universal joint shafts, sometimes called synchronizing shafts for short, are drive shafts on steered vehicle wheels, ie on driven front wheels. But the joints of other axle drive shafts are designed as constant velocity joints in modern vehicles. The homokinetic joint is a joint for uniform angular velocity and torque transmission from a shaft to an angularly mounted second shaft.
Geeignete Gleichlaufgelenkwellen bzw. Typen und deren Kapselung bzw. Kapselungsmaterialien sind nachfolgend genauer beschrieben.Suitable constant velocity universal joint shafts or types and their encapsulation or encapsulation materials are described in more detail below.
Im Kraftfahrzeugbau werden Gleichlaufgelenke insbesondere bei frontgetriebenen und allradgetriebenen Fahrzeugen eingesetzt und generell in zwei Gruppen eingeteilt: Gleichlauffestgelenke und Gleichlaufverschiebegelenke. Zur Gruppe der Gleichlauffestgelenke gehören Kugelgleichlaufgelenke („Ball Joints” BJ, Leichlaufgelenke vom nicht abgesetzten Typ („Undercut Free” UJ). Die Gruppe der Gleichlaufverschiebegelenke bilden Tripoden-Gleichlaufgelenke („Tripod Joints” TJ), Double-Offset-Gelenke („Double offset Joints” DOJ) und gekreuzt gefräste Gleichlaufgelenke („Cross Groove Joins” LJ). Im Gegensatz zu den Gleichlauffestgelenken sorgen Gleichlaufverschiebegelenke nicht nur für die gleichmäßige Drehmomentübertragung bei unterschiedlichen Beugewinkeln, sondern zusätzlich für einen Längenausgleich der Antriebswelle, die das Getriebe mit dem Rad verbindet.In motor vehicle constant velocity joints are used in particular in front-wheel drive and all-wheel drive vehicles and generally divided into two groups: constant velocity fixed joints and constant velocity sliding joints. The group of constant velocity joints includes Ball Joints BJ, Undercut Free UJ Gauges The group of gearchange joints are Tripod Joints (TJ), Double Offset joints (Double offset joints "DOJ") and cross-cut compound joints ("Cross Groove Joins" LJ) In contrast to the constant velocity joints, constant velocity joints not only provide uniform torque transmission at different bend angles, but also provide length compensation of the drive shaft connecting the transmission to the wheel ,
Da Gleichlaufgelenke nahezu ausschließlich mit Schmierfetten geschmiert werden, werden sie in der Regel mit einem Faltenbalg eingekapselt, um einen Schmierfettaustritt bzw. das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit zu verhindern. Dieser Faltenbalg ist meistens einteilig ausgeführt und wird nach der Befettung bzw. Montage des Gleichlaufgelenkes über die Antriebswelle gestülpt.Since constant velocity joints are lubricated almost exclusively with lubricating greases, they are usually encapsulated with a bellows to prevent grease leakage or the ingress of dirt or moisture. This bellows is usually made in one piece and is slipped over the drive shaft after lubrication or assembly of the constant velocity joint.
Das Dichtungsmaterial, eingeschlossen sind Kapselmaterialien, das mit dem Schmierstoff in Kontakt steht, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Polyester, vorzugsweise ein thermoplastisches Copolyester-Elastomer umfassend Hartsegmente mit kristallinen Eigenschaften und einem Schmelzpunkt über 100°C und Weichsegmente, die eine Glasübergangstemperatur von weniger als 20°C, vorzugsweise weniger als 0°C, aufweisen.The sealing material, including capsule materials which are in contact with the lubricant, according to a further embodiment of the invention is a polyester, preferably comprising a thermoplastic copolyester elastomer Hard segments having crystalline properties and having a melting point above 100 ° C and soft segments having a glass transition temperature of less than 20 ° C, preferably less than 0 ° C.
Geeignet sind insbesondere Polychloroprenkautschuk und thermoplastische Polyester (TPE), thermoplastische Polyetherester (TEES = themoplatisches Ether-Ester-Elastomer). Letztere sind unter den Handelsbezeichnungen Arnitel® von DSM, Hytrel® von DuPont und PIBI-Flex® von P-Group auf dem Markt erhältlich.Particularly suitable are polychloroprene rubber and thermoplastic polyesters (TPE), thermoplastic polyether esters (TEES = thematic ether-ester elastomer). The latter are available under the trade names Arnitel ® from DSM, Hytrel ® from DuPont and PIBI-Flex ® P-Group in the market.
Die
Die Hartsegmente sind z. B. aus mindestens einem aliphatischen Diol oder Polyol und mindestens einer aromatischen Di- oder Polycarbonsäure abgeleitet, die Weichsegmente mit elastischen Eigenschaften z. B. aus Etherpolymeren wie z. B. Polyal-kylenoxidglykolen oder nicht aromatischen Dicarbonsäuren und allphatischen Diolen. Derartige Verbindungen werden z. B. als Copolyetherester bezeichnet.The hard segments are z. B. derived from at least one aliphatic diol or polyol and at least one aromatic di- or polycarboxylic acid, the soft segments with elastic properties z. B. from ether polymers such. As polyalkylene oxide glycols or non-aromatic dicarboxylic acids and allphatic diols. Such compounds are z. B. referred to as Copolyetherester.
Copolyetherester-Zusammensetzungen werden in Bauteilen beispielsweise dann verwendet, wenn das daraus hergestellte Bauteil einer häufigen Deformation oder Vibrationen ausgesetzt wird. Sehr gut bekannte Anwendungen sind in diesem Zu-sammenhang Faltenbälge bzw. Federbälge zum Schutz von Antriebswellen und Transmissionswellen, Gelenksäulen und Aufhängungseinheiten sowie Dichtungs-ringen. In solchen Anwendungen kommt das Material auch häufig oder kontinuier-lich in Kontakt mit Schmiermitteln wie Schmierfetten.Copolyetherester compositions are used in components, for example, when the component made therefrom is subjected to frequent deformation or vibration. Very well known applications in this context are bellows for protecting drive shafts and transmission shafts, joint pillars and suspension units as well as sealing rings. In such applications, the material also frequently or continuously comes into contact with lubricants such as greases.
Technisch kann so vorgegangen werden, dass der Faltenbalg durch Spritzblasen, Spritzextrudieren oder Extrusionsblasformen hergestellt wird, wobei ggf. zuvor in die Form ringförmige Teile aus Gummi an die beiden zukünftigen Einspannstellen eingelegt werden.Technically, it is possible to proceed in such a way that the bellows is produced by injection blow molding, injection extrusion or extrusion blow molding, with annular rubber parts possibly being placed in the mold at the two future clamping points.
Die Beständigkeit der Copolyetheresterzusammensetzung gegenüber den Wirkungen von Ölen und Fetten ist einer der Gründe für ihre breite Verwendung neben ihrer einfachen Verarbeitbarkeit in relativ komplexe Geometrien.The resistance of the copolyetherester composition to the effects of oils and fats is one of the reasons for their wide use in addition to their ease of processing into relatively complex geometries.
Soweit die verwendeten Grundöle aus biologisch gut abbaubaren Estern, wie z. B. solche enthaltend überwiegend nachwachsende Rohstoffe, bestehen, sind die Schmierfette auch für die Verlustschmierung im umweltsensiblen Bereich (z. B. im Bergbau oder der Landwirtschaft) geeignet.As far as the base oils used from biodegradable esters such. As those containing predominantly renewable raw materials exist, the greases are also suitable for loss lubrication in the environmentally sensitive area (eg., In mining or agriculture).
Im besonderen Falle der Schmierung wartungsfreier Gleichlaufgelenkwellen wurde unter Verwendung von Calciumligninsulfonat erstmals ein Schmierfett formuliert, das im Gegensatz zum Stand der Technik gänzlich ohne MoS2 und anderen organischen und anorganischen Molybdänverbindungen zu hohen Lebensdauern und guten Wirkungsgraden führt.In the particular case of lubrication maintenance-free constant velocity universal joint shafts was first formulated using calcium lignosulfonate a grease, which leads in contrast to the prior art entirely without MoS 2 and other organic and inorganic molybdenum compounds to high lifetimes and good efficiencies.
Zudem bewirkt der Verzicht auf andere Additive als Reibwertminderer, Fresslast- und Verschleißschutz eine sehr gute Verträglichkeit mit vielen handelsüblichen und insbesondere oben beschriebenen Gelenkwellenfaltenbalgmaterialien wie Chloroprenkautschuk und thermoplastischen Polyetherestern. Da der in Ligninsulfonat enthaltende Schwefel durch thermisch stabile Sulfonatgruppen gebunden ist, kann er im Gegensatz zu dem in herkömmlichen Additiven gebundenen Schwefel erst bei sehr hohen Temperaturen bzw. Aktivierungsenergien freigesetzt werden, wie sie in Schmierfettanwendungen nur bei hochbelasteten Tribokontakten auftreten. Somit wird eine nachträgliche Vulkanisation bzw. Vernetzung von Kautschukmaterialien durch aus dem gealterten Schmierstoff freigesetzten Schwefel weitgehend verhindert.In addition, the absence of other additives as Reibwertminderer, Fresslast- and wear protection causes a very good compatibility with many commercially available Kardwellenfaltenbalgmaterialien such as chloroprene rubber and thermoplastic polyether esters. Since the sulfur containing lignosulfonate is bound by thermally stable sulfonate groups, unlike the sulfur bound in conventional additives, it can only be released at very high temperatures or activation energies, such as occur in grease applications only with highly loaded tribocontacts. Thus, a subsequent vulcanization or crosslinking of rubber materials is largely prevented by sulfur released from the aged lubricant.
Durch den Einsatz von Calciumligninsulfonat in einer durch überschüssiges Calciumhydroxid überbasisch eingestellten Schmierfettformulierung wird verhindert, dass freie Ligninsulfonsäure eine hydrolytische Wirkung auf Faltenbalgmaterialen wie thermoplastische Polyetherester entfalten kann.The use of calcium lignosulfonate in overbased excess calcium hydroxide grease formulation prevents free lignin sulfonic acid from exerting a hydrolytic effect on bellows materials such as thermoplastic polyether esters.
Es ist ein besonderer Aspekt der vorliegenden Erfindung zu kostenoptimierten Schmierfettformulierungen für hochbelastete Schmierstellen wie insbesondere in Gleichlaufgelenke zu gelangen, die eine gute Verträglichkeit zu Faltenbälgen, aufgebaut aus z. B. thermoplastische Polyetherester (TPE) und Chloroprenen (CR) aufweisen, bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad, geringem Verschleiß und langer Lebensdauer.It is a particular aspect of the present invention to arrive at cost-optimized grease formulations for highly loaded lubrication points such as in particular in constant velocity joints, which have a good compatibility with bellows, constructed of z. As thermoplastic polyether esters (TPE) and chloroprenes (CR), while high efficiency, low wear and long life.
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- WO 85/05421 A1 [0050] WO 85/05421 Al [0050]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- DIN 51807-2 (Ausgabe 1990-03) [0020] DIN 51807-2 (1990-03 edition) [0020]
- DIN ISO 2176 [0026] DIN ISO 2176 [0026]
- G. E. Fredheim, S. M. Braaten and B. E. Christensen, ”Comparison of molecular weight and molecular weight distribution of softwood and hardwood lignosulfonates” veröffentlicht in ”Journal of Wood Chemistry and Technology”, Vol. 23, Nr. 2, Seiten 197–215, 2003 [0035] GE Fredheim, SM Braaten and BE Christensen, "Comparison of molecular weight and molecular weight distribution of softwood and hardwood lignosulfonate" published in the "Journal of Wood Chemistry and Technology", Vol. 23, No. 2, pp. 197-215, 2003 [ 0035]
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DE102015103440A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | Fuchs Petrolub Se | Process for the preparation of polyurea-thickened lubricating greases based on lignin derivatives, greases of this kind and their use |
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-
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- 2011-07-27 DE DE201110108575 patent/DE102011108575A1/en not_active Withdrawn
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