DE102019104938A1 - Verwendung einer Additivmischung in einer Schmiermittelzusammensetzung für fluiddynamische Lagersysteme - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Additivmischung zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit in einer Schmiermittel-zusammensetzung für fluiddynamische Lagersysteme, die neben der Additivmischung wenigstens ein Basisfluid umfasst, wobei die Additivmischung wenigstens eine ionische Flüssigkeit, deren Kation mit einem Alkylrest substituiert ist und deren Anion ein im Wesentlichen hydrophobes Anion ist, und mindestens ein aminisches Antioxidans umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Additivmischung zur Erhöhung der Oxidationsstabilität in einer Schmiermittelzusammensetzung für fluiddynamische Lagersysteme.
  • Stand der Technik
  • Schmiermittel werden in fluiddynamischen Lagersystemen zur Schmierung eingesetzt und dienen der Verringerung von Reibung und Verschleiß sowie zur Kraftübertragung. Ein Motor mit einem solchen fluiddynamischen Lagersystem erzielt eine hohe Genauigkeit der Lagerung, so dass Festplattenlaufwerke, die durch einen solchen Motor angetrieben werden, sehr hohe Speicherkapazitäten erzielen können. Ferner haben solche Motoren eine sehr gute Schockfestigkeit sowie eine gute Laufruhe. An ein Schmiermittel werden hohe Anforderungen in Bezug auf Reaktionsverhalten gegenüber Werkstücken oder Werkzeugen, Anwendbarkeit und Kosten gestellt.
  • Im Allgemeinen bestehen Schmiermittel aus einem oder mehreren Basisfluids (Grundölen) und einem oder mehreren Additiven. Als Basisfluids werden unter anderem synthetische Ester verwendet. Übliche Additive sind Alterungsschutzadditive, wie Antioxidantien oder Oxidationsinhibitoren, Detergentien, Dispergentien, Korrosions- und Rostschutz-Additive, Extremdruck(Extreme Pressure, EP)-Additive und Antiverschleiß (Anti Wear, AW)-Additive, Reibwertveränderer, Viskositätsindex-Verbesserer, Hydrolysestabilisatoren, Stockpunkt(Pourpoint)-Erniedriger und Antischaummittel.
  • Die US 8,278,253 B2 beschreibt die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten als Antioxidationsmittel in Schmiermittelzusammensetzungen für Verbrennungsmotoren.
  • Aus der DE 10 2016 105 758 A2 ist die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Erhöhung der Leitfähigkeit von Schmiermittelzusammensetzungen bekannt. In diesen Schmiermittelzusammensetzungen kann zusätzlich auch aminisches Antioxidans enthalten sein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schmiermittelzusammensetzungen für fluiddynamische Lagersysteme bereitzustellen, die eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit aufweisen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Additivmischung zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit in einer Schmiermittelzusammensetzung für fluiddynamische Lagersysteme, die neben der Additivmischung wenigstens ein Basisfluid umfasst, wobei die Additivmischung wenigstens eine ionische Flüssigkeit, deren Kation mit einem Alkylrest substituiert ist und deren Anion ein im Wesentlichen hydrophobes Anion ist, und mindestens ein aminisches Antioxidans umfasst.
  • Bevorzugt ist das Kation der ionischen Flüssigkeit ausgewählt aus Ammonium-, Phosphonium-, Imidazolium-, Pyridinium- und Pyrrolidinium-Verbindungen.
  • Vorzugsweise ist das Kation der ionischen Flüssigkeit eine Phosphonium-Verbindung.
  • Weiter bevorzugt ist das Kation mit einem Alkylrest mit einer Kettenlänge von mindestens 3 Kohlenstoffatomen substituiert.
  • Das Anion ist bevorzugt aus der Gruppe der Phosphate, Phosphinate oder Fettsäuresalze ausgewählt.
  • Das Anion ist weiter bevorzugt ein Phosphat.
  • Besonders bevorzugt ist das Anion der ionischen Flüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Bis(2-ethylhexyl)-phosphat, Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinat, Diethylphosphat, Diethylphosphonat und Fettsäuresalzen.
  • Vorzugsweise ist das Kation der ionischen Flüssigkeit eine Phosphonium-Verbindung und das Anion eine Phosphat- oder Phosphinat-Verbindung.
  • Unter Fettsäuresalzen werden die Salze von aliphatischen, verzweigten oder unverzweigten Monocarbonsäuren enthaltend 4 bis 35 Kohlenstoffatome verstanden, welche sowohl gesättigt als auch ungesättigt sein können.
  • Vorzugsweise enthält die Schmiermittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zumindest ein weiteres Additiv aus der nachfolgenden Gruppe: Antiverschleiß-Additive, Rostschutz-Additive, Additive zur Viskositätsverbesserung und Additive zur Stockpunkt-Erniedrigung.
  • Die Oxidationsbeständigkeit wurde mittels einer PDSC-Messung (Pressure Differential Scanning Calorimetry) bestimmt. Dabei wurde gemessen, innerhalb welcher Zeit ein sich durch die Oxidation aufbauender Druck einen bestimmten Schwellenwert überschritt, die nachfolgende Tabelle gibt die dafür notwendige Zeit an (in min, Minuten). Dem Basisfluid M2490 wurden dazu 0,5 Gew.-% einer von vier ionischen Flüssigkeiten (IL) zugesetzt, jeweils einmal mit und einmal ohne aminisches Antioxidans (AO, Spalte 1 und 2). Bei dem Basisfluid M2490 handelt es sich um eine Mischung von Nonansäure-(3-methyl-1,5-pentandiyl)ester, Nonansäure-decansäure-(3-methyl-1,5-pentandiyl)ester und Decansäure-(3-methyl-1,5-pentandiyl)ester im Verhältnis 1:2:1, die 0,5 Gew.-% eines Antiwear-Additivs (Phosphorsäureester), 0,05 Gew.-% eines Metalldeaktivators und 0,05 Gew.-% eines Korrosionsinhibitors enthält. Bei M2490 POR handelt es sich um dieselbe Mischung wie beim Basisfluid M2490, die zusätzlich 1,5 Gew.-% eines aminischen Antioxidans und 0,01 Gew.-% eines phenylnaphtylaminischen Antioxidans enthält. Bei IL 1 handelt es sich um Trihexyltetradecylphosphonium-decanoat, bei IL 2 um Trihexyltetradecylphosphonium-bis(2-ethylhexyl)-phosphat, bei IL 3 um Trihexyltetradecylphosphonium-bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinat und bei IL 4 um Tributylethylphosphonium-diethylphosphat.
    Erfindung: M2490 + IL + aminisches AO Vergleich 1: M2490 + IL ohne aminisches AO Summe von M2490 POR und M2490 + IL ohne aminisches AO Synergistischer Effekt
    IL 1 64 10 56 8
    IL 2 90 23 69 21
    IL 3 68 15 61 7
    IL 4 100 20 66 34
  • Im Vergleich zeigte M2490 mit aminischem Antioxidans (M2490 POR) ohne Zusatz einer ionischen Flüssigkeit (IL) eine Oxidationszeit von 46 min. In der dritten Spalte der Tabelle ist der addierte Wert der Oxidationszeit des Basisfluids ohne IL (von 46 min) und der zweiten Spalte aufgeführt. In der vierten Spalte der Tabelle ist der synergistische Effekt aufgeführt, welcher sich aus einer Subtraktion von Spalte 1 und Spalte 3 ergibt. Dieser ist besonders ausgeprägt bei IL 2 und IL 4.
  • Erfindungsgemäß hat sich somit überraschenderweise herausgestellt, dass die gleichzeitige Verwendung mindestens einer ionischen Flüssigkeit, wie definiert in Anspruch 1, und mindestens eines aminischen Antioxidans zu einer besonders guten Oxidationsbeständigkeit von Schmiermittelzusammensetzungen für fluiddynamische Lagersysteme führt. Erste Versuche haben dabei eine deutlich überadditive synergistische Wirkung einer solchen speziellen Additivmischung gezeigt. Als besonders gut geeignete ionischen Flüssigkeiten haben sich dabei die folgenden erwiesen:
    • - Trihexyltetradecylphosphonium-decanoat
    • - Trihexyltetradecylphosphonium-bis(2-ethylhexyl)-phosphat
    • - Trihexyltetradecylphosphonium-bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinat
    • - Tributylethylphosphonium-diethylphosphat
  • Ganz besonders geeignet scheint die Verwendung von Trihexyltetradecylphosphonium-bis(2-ethylhexyl)-phosphat und Tributylethylphosphonium-diethylphosphat als ionische Flüssigkeiten in der erfindungsgemäßen Additivmischung zu sein.
  • Grundsätzlich können verschiedene aminische Antioxidantien oder Mischungen von aminischen Antioxidantien als weitere Komponente in der erfindungsgemäßen Additivmischung eingesetzt werden. Gegenwärtig scheint aber als aminisches Antioxidans ein Reaktionsprodukt aus N-Phenylbenzolamin mit 2,4,4-Trimethylpentendiphenylamin (CAS: 68411-46-1, Irganox L57 der Firma BASF, früher CIBA) besonders gut geeignet zu sein.
  • Um die gewünschte Verbesserung der Oxidationsstabilität zu erreichen, wird die ionische Flüssigkeit in einer Konzentration in einem Bereich von 0,1 bis 1,5 Gew.-% und das aminischen Antioxidans in einer Konzentration in einem Bereich von ebenfalls 0,1 bis 1,5 Gew.-% zugesetzt, jeweils bezogen auf die Schmiermittelzusammensetzung. Bevorzugte Bereiche sind in beiden Fällen 0,3 bis 1,0 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist eine Konzentration von jeweils 0,5 Gew.-%.
  • Selbstverständlich ist es möglich, der entsprechend additivierten Schmiermittelzusammensetzung für fluiddynamische Lagersysteme noch weitere Additive zuzusetzen, wie zum Beispiel Anti-Verschleiß-Additive in Konzentrationen von 0,1-0,5 Gew.-%, Anti-Korrosions-Additive in Konzentrationen von 0,01 bis 0,5 Gew.-% und Metalldeaktivatoren in einer Konzentration von 0,01-0,05 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Schmiermittelzusammensetzung.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
  • 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
    • US 8278253 B2 [0004]
    • DE 102016105758 A2 [0005]

Claims (9)

  1. Verwendung einer Additivmischung zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit in einer Schmiermittelzusammensetzung für fluiddynamische Lagersysteme, die neben der Additivmischung wenigstens ein Basisfluid umfasst, wobei die Additivmischung wenigstens eine ionische Flüssigkeit, deren Kation mit einem Alkylrest substituiert ist und deren Anion ein im Wesentlichen hydrophobes Anion ist, und mindestens ein aminisches Antioxidans umfasst.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation der ionischen Flüssigkeit ausgewählt ist aus Ammonium-, Phosphonium-, Imidazolium-, Pyridinium- und Pyrrolidinium-Verbindungen.
  3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation der ionischen Flüssigkeit eine Phosphonium-Verbindung ist.
  4. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation mit einem Alkylrest mit einer Kettenlänge von mindestens 3 Kohlenstoffatomen substituiert ist.
  5. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion aus der Gruppe der Phosphate, Phosphinate oder Fettsäuresalze ausgewählt ist.
  6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion ein Phosphat ist.
  7. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion der ionischen Flüssigkeit ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bis(2-ethylhexyl)-phosphat, Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinat, Diethylphosphat, Diethylphosphonat und Fettsäuresalzen.
  8. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation eine Phosphonium-Verbindung ist und das Anion eine Phosphat- oder Phosphinat-Verbindung ist.
  9. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelzusammensetzung zumindest ein weiteres Additiv aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Antiverschleiß-Additive, Rostschutz-Additive, Additive zur Viskositätsverbesserung und Additive zur Stockpunkt-Erniedrigung.
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US20090069204A1 (en) * 2005-07-15 2009-03-12 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Lubricant for oil retaining bearing
DE102016105758A1 (de) * 2015-04-10 2016-10-13 Minebea Co., Ltd. Schmiermittelzusammensetzung zur Verwendung in fluiddynamischen Lagersystemen

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