DE102021130746A1 - Schmierfett - Google Patents

Schmierfett Download PDF

Info

Publication number
DE102021130746A1
DE102021130746A1 DE102021130746.5A DE102021130746A DE102021130746A1 DE 102021130746 A1 DE102021130746 A1 DE 102021130746A1 DE 102021130746 A DE102021130746 A DE 102021130746A DE 102021130746 A1 DE102021130746 A1 DE 102021130746A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluorine
weight
lubricating grease
grease
free
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021130746.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Schweigkofler
Martin Schmidt-Amelunxen
Thomas Kilthau
Karl Egersdörfer
Daniel Chall
Christof Schmitz
Philipp Lorenz
Petra Seibel
Tilmann Krauch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Original Assignee
Klueber Lubrication Muenchen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klueber Lubrication Muenchen SE and Co KG filed Critical Klueber Lubrication Muenchen SE and Co KG
Priority to DE102021130746.5A priority Critical patent/DE102021130746A1/de
Priority to KR1020247016081A priority patent/KR20240093592A/ko
Priority to EP22821403.7A priority patent/EP4437071A1/de
Priority to PCT/EP2022/082623 priority patent/WO2023094321A1/de
Priority to KR1020247015367A priority patent/KR20240090367A/ko
Priority to AU2022397936A priority patent/AU2022397936A1/en
Priority to CA3237745A priority patent/CA3237745A1/en
Priority to PCT/EP2022/082624 priority patent/WO2023094322A1/de
Priority to EP22821402.9A priority patent/EP4437070A1/de
Publication of DE102021130746A1 publication Critical patent/DE102021130746A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M167/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a mixture of a macromolecular compound, a non-macromolecular compound and a compound of unknown or incompletely defined constitution, each of these compounds being essential
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/085—Phosphorus oxides, acids or salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/10—Compounds containing silicon
    • C10M2201/102—Silicates
    • C10M2201/103—Clays; Mica; Zeolites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/10—Compounds containing silicon
    • C10M2201/105—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2205/02—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing acyclic monomers
    • C10M2205/028—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing acyclic monomers containing aliphatic monomers having more than four carbon atoms
    • C10M2205/0285—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing acyclic monomers containing aliphatic monomers having more than four carbon atoms used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/02—Hydroxy compounds
    • C10M2207/023—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C10M2207/026—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings with tertiary alkyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/10—Carboxylix acids; Neutral salts thereof
    • C10M2207/12—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M2207/121—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of seven or less carbon atoms
    • C10M2207/124—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of seven or less carbon atoms containing hydroxy groups; Ethers thereof
    • C10M2207/1245—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of seven or less carbon atoms containing hydroxy groups; Ethers thereof used as thickening agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/10—Carboxylix acids; Neutral salts thereof
    • C10M2207/12—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M2207/125—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of eight up to twenty-nine carbon atoms, i.e. fatty acids
    • C10M2207/127—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of eight up to twenty-nine carbon atoms, i.e. fatty acids polycarboxylic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/22—Heterocyclic nitrogen compounds
    • C10M2215/223—Five-membered rings containing nitrogen and carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2217/00—Organic macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2217/04—Macromolecular compounds from nitrogen-containing monomers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2217/044—Polyamides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2221/00—Organic macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2221/04—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01—Physico-chemical properties
    • C10N2020/055—Particles related characteristics
    • C10N2020/06—Particles of special shape or size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/02—Pour-point; Viscosity index
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/62—Food grade properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/10—Semi-solids; greasy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

Schmierfett umfassend(A) 20 bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls,(B) 1 Gew.% bis 55 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße (D50) von unter 80 µm, gemessen nach ISO 13320-1, Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus(B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist, fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon;(B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon;(B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon;(B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist;(B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon;B(6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion;(B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind;

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schmierfett, das ausgewählte fluorfreie Materialien aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Schmierfetts sowie seine Verwendung zur Schmierung von tribologischen Systemen, insbesondere von tribologischen Systemen mit hohen Anforderungen in Bezug auf Energieeffizienz auch bei tiefen oder hohen Temperaturen und/oder von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Lebensmitteln und/oder Trinkwasser stehen.
  • Zur Schmierung von tribologischen Systemen mit hohen Anforderungen in Bezug auf Energieeffizienz auch bei tiefen oder hohen Temperaturen z.B. im Automobil-Bereich, wird in der Praxis oft auf PTFE-Mikropulver zurückgegriffen, da mit diesem sehr niedrige Reibniveaus erzielt werden können.
  • Da die PTFE-Mikropulver auch über eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit verfügen, werden sie ferner oft als Verdickungsmittel oder Additiv bei der Schmierung von tribologischen Systemen bei einer hohen oberen Gebrauchstemperatur, beispielsweise bei Betriebstemperaturen von über 160°C und keiner kontinuierlichen Nachschmiermöglichkeit eingesetzt. Ebenfalls üblich ist die Verwendung von per- oder polyfluorierten Produkten, wie z.B. polyfluorierten Polyethern oder (fluorierten) Silikonölen als Grundöle.
  • Auch in Anwendungen mit Kontakt zu Lebensmitteln oder Trinkwasser wird in der Praxis oft auf PTFE-Mikropulver zurückgegriffen aufgrund der bedingt durch die chemische Inertheit geringen toxikologischen Effekte. Grundsätzlich unterliegen lebensmittelverträgliche Schmierstoffe gesetzlichen Vorschriften, wie der Zertifizierung nach NSF/H1 oder NSF/H2. Die Einstufung „H1“ ist von Schmierstoffen zu erzielen, die in „incidental food contact“, das heißt in einem gelegentlichen technisch unvermeidbaren Kontakt mit Lebensmitteln, stehen. Ein beabsichtigter oder dauerhafter Kontakt ist jedoch auch bei der Verwendung von „H1“-Schmierstoffen auszuschließen. Eine „H2“-Klassifikation können Schmierstoffe erzielen, die nicht toxisch und nicht kanzerogen sind. Bei der Verwendung von „H2“-Schmierstoffen ist dennoch jeglicher Kontakt mit dem Lebensmittel auszuschließen.
  • Beim Einsatz kann das PTFE-Pulver sowohl als Verdickungsmittel als auch als Additiv in konsistenten Schmierstoffen verwendet werden.
  • PTFE weist bekanntermaßen eine exzellente Schmierwirkung bedingt durch sehr niedrige und konstante Reibwerte auch unter hohen Belastungen auf, kann Ruckgleiten (stick slip) wirksam verhindern und zeigt eine gute Stabilität auch bei Einsatz unter hoher Scherbeanspruchung. Darüber hinaus hat es eine gute chemische Inertheit gegenüber Sauerstoff. Damit können die bei Schmierfetten häufig auftretenden oxidationsbedingten Ablagerungen durch Reaktion des Verdickungsmittels mit Luftsauerstoff verhindert und eine gleichmäßige und langdauernde Schmierwirkung erzielt werden. Auch ist durch die sehr günstigen toxikologischen Eigenschaften bedingt durch die gute chemische und thermische Beständigkeit von PTFE ein hohes Maß an Sicherheit im Schmierstoffbetrieb gegeben, und selbst Anwendungen mit unvermeidbarem Lebensmittelkontakt lassen sich damit bedienen.
  • Nachteilig an der Verwendung von per- oder polyfluorierten Produkten ist, dass sie aus Umweltschutzgründen problematisch sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schmierfett bereitzustellen, bei dem auf die Verwendung von PTFE als Verdickungsmittel oder Additiv verzichtet werden kann und das dennoch niedrige Reibwerte aufweist. Ferner soll das Schmierfett zur Schmierung von tribologischen Systemen mit hohen Anforderungen in Bezug auf Energieeffizienz in einer weiten Temperaturspanne, z.B. im Automobil-Bereich, eingesetzt und darüber hinaus NSF/H1-tauglich gefertigt werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schmierfett umfassend
    1. (A) 20 bis 88 Gew.%, vorzugsweise 30 Gew.% bis 88 Gew.%, noch bevorzugter 50 Gew.% bis 88 Gew.%, insbesondere 60 Gew.% bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls,
    2. (B) 1 Gew.% bis 55 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße (D50) von unter 80 µm, beispielsweise 1 µm bis 80 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 50 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 15 µm, jeweils gemessen nach ISO 13320-1, Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
      • (B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist; fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon;
      • (B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon;
      • (B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon;
      • (B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist;
      • (B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon;
      • (B6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion;
      • (B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind;
    wobei das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen enthält und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,5 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts enthält.
  • Der Gehalt an Polytetrafluorethylen in dem Schmierfett wird vorzugsweise anhand der Schmelzenthalpie von PTFE unter Verwendung der Norm DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04 bestimmt. Die Messung wird zweckmäßigerweise wie folgt durchgeführt: Die Ölphase des Schmierfetts inklusive der löslichen Anteile an Additiven wird durch Extraktion mit einem geeigneten Lösemittel von festen, unlöslichen Bestandteilen (z.B. Verdicker, unlöslichen Additiven und/oder Festschmierstoffen) getrennt, da dies die Messgenauigkeit erhöht. Das Polytetrafluorethylen ist Teil der unlöslichen Bestandteile. Als Lösemittel eignen sich je nach verwendetem Grundöl insbesondere Spezialbenzin 80/110, Ethanol und/oder Methyl-perfluorbutylether. Spezialbenzin 80/110 eignet sich insbesondere für Schmierfette, deren Grundöl Mineralöle, PAO, alkylierte Aromaten, Phenylether, Ester, Silikonöle und Polyglykole mit keinem oder geringem Gehalt an Ethylenoxid und deren Mischungen enthalten. Ethanol eignet sich insbesondere für Schmierfette, die Grundöle aus Polyglykolen mit einem hohen Gehalt an Ethylenoxid enthalten. Methyl-perfluorbutylether eignet sich insbesondere für Schmierfette, die Perfluorpolyether als Grundöle enthalten. Schmierfette, die zwei nicht mischbare Öle enthalten, werden vorzugsweise zwei Extraktionen unterworfen. Solche Fette werden gewöhnlich als Hybridfette bezeichnet. Beispielsweise können solche Hybridfette sowohl Perfluorpolyether als auch bevorzugt Ester enthalten. Solch ein Hybridfett wird daher vorzugsweise sowohl mit Spezialbenzin 80/110 als auch mit Methyl-perfluorbutylether extrahiert, um beide Öle und die darin löslichen Additive abzutrennen. Von dem erhaltenen Rückstand werden die Lösungsmittelreste abgezogen. Der dadurch erhaltene getrocknete Rückstand wird in Bezug zur eingesetzten Menge Schmierfett gesetzt. Man erhält den Anteil des Rückstands in Gew.%. Von dem trockenen Rückstand werden 20 mg in einen DSC Tiegel aus Aluminium mit 25 µ! Füllmenge eingewogen und bei einer Heizrate von 10 K/min auf 600°C aufgeheizt. Das endotherme Signal zwischen 300 und 450°C wird integriert, die Fläche des Peaks (Enthalpie Probe) ist der Menge an PTFE in dem Rückstand proportional. Zur Kalibrierung wird ein reines PTFE Mikropulver (Teilchengröße D50 nach ASTM D4894 = 5 µm, Schmelzflussindex bei 372°C/2,16 kg/2.095 mm nach ASTM D1238) = 0,5 g/10 min) analog vermessen (Enthalpie Referenz). Der Gehalt an PTFE im Schmierfett ergibt sich nach folgender Gleichung:
    • (Enthalpie Probe)/(Enthalpie Referenz) * Anteil Rückstand in Gew.% = PTFE-Gehalt in Gew.%
  • Der Begriff „fluorfreies Material“ wird erfindungsgemäß im üblichen Sinne verstanden. So werden unter einem fluorfreiem Material Materialien verstanden, die keine Fluoratome in ihrer chemischen Zusammensetzung enthalten.
  • Der Begriff „fluorfreies Polymer“ wird erfindungsgemäß im üblichen Sinne verstanden. So werden unter einem fluorfreiem Polymer Polymere verstanden, die aus Monomeren aufgebaut sind, die keine Fluoratome in ihrer chemischen Zusammensetzung enthalten.
  • Der Begriff „Schmierfett“ wird erfindungsgemäß im üblichen Sinne verstanden. So werden unter Schmierfetten feste bis halbflüssige Stoffe verstanden, die durch Dispersion eines Eindickungsmittels in einen flüssigen Schmierstoff hergestellt werden können. Schmierfette können neben dem Eindickungsmittel auch andere Zusatzstoffe enthalten, die dem Schmierfett besondere Eigenschaften verleihen. Schmierfette sind in der Norm ASTM D217-21, Ausgabe 2021.07 erläutert.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass mit dem erfindungsgemäßen Schmierfett auf die Verwendung von PTFE als Verdickungsmittel oder als Additiv weitgehend oder sogar völlig verzichtet werden kann und das Schmierfett dennoch sehr niedrige Reibwerte aufweist und zur Schmierung auch von tribologischen Systemen mit hohen Anforderungen in Bezug auf Energieeffizienz z.B. im Automobil-Bereich und in einer weiten Temperaturspanne eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann das Schmierfett NS/H1-tauglich gefertigt werden.
  • Insbesondere wurde in praktischen Versuchen gefunden, dass mit den erfindungsgemäß verwendeten fluorfreien Materialien eine dem PTFE gleichwertige und sogar teilweise überlegene Performance erzielt werden kann. So konnten in praktischen Versuchen eine dem PTFE vergleichbare Verdickerwirkung und teilweise sogar im Vergleich zu PTFE deutlich niedrigere Reibwerte und Scherviskositäten erzielt werden, was eine nochmals erhöhte Energieeffizienz ermöglicht.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das fluorfreie Material fluorfreies Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist (Option B1). Das fluorfreie Polymer kann als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht.
  • Vorteilhaft an der Verwendung dieser Materialien ist neben ihrer guten Schmierwirkung, dass sie dem Schmierfett ein breites Anwendungsspektrum für tiefe Temperaturen (-40°C) bis zum Bereich der Hochtemperaturschmierung (> 160°C) ermöglichen.
  • Darüber hinaus wurde gefunden, dass mit dem fluorfreien Polymer eine dem PTFE gleichwertige und sogar teilweise überlegene Performance erzielt werden kann. So konnten in praktischen Versuchen eine dem PTFE vergleichbare Verdickerwirkung und sogar z.T. im Vergleich zu PTFE deutlich niedrigere Reibwerte erzielt werden, was eine nochmals erhöhte Energieeffizienz ermöglicht.
  • Ferner wurde gefunden, dass dem PTFE gleichwertige oder sogar deutlich niedrigere Ölabscheidungswerte, selbst bei Temperaturen von über 160°C, erzielt werden können. Diese wichtige Kenngröße für konsistente Schmierstoffe zeigt, dass mit dem erfindungsgemäß verwendeten spezifischen fluorfreien Polymer verglichen mit PTFE sogar eine verlängerte Schmierwirksamkeit selbst bei hohen Temperaturen erzielt werden kann.
  • Weiter vorteilhaft ist, dass das erfindungsgemäße Schmierfett NS/H1-tauglich gefertigt werden kann.
  • Besonders bevorzugt weist das fluorfreie Polymer, gemäß Option B1 einen zahlenmäßigen Anteil von aromatischen Kohlenstoffatomen und/oder von in heteroaromatischen Strukturen enthaltenen Kohlenstoffatomen von mindestens 20 %, beispielsweise von 20 % bis 100 %, noch bevorzugter von mindestens 50 %, beispielsweise von 50 % bis 100 % und insbesondere von mindestens 70 %, beispielsweise von 70 % bis 100 %, jeweils bezogen auf die Gesamtanzahl von Kohlenstoffatomen im fluorfreien Polymer, auf. Der hohe Anteil an aromatischen Kohlenstoffatomen und/oder von in heteroaromatischen Strukturen enthaltenen Kohlenstoffatomen wirkt sich positiv auf die Hochtemperaturstabilität des Schmierfetts aus.
  • Ebenfalls besonders bevorzugt weist das fluorfreie Polymer ein Zahlenverhältnis von aromatischen Kohlenstoffatomen und/oder von in heteroaromatischen Strukturen enthaltenen Kohlenstoffatomen zu aliphatischen Kohlenstoffatomen von mindestens 1:5, noch bevorzugter von mindestens 1:1 und insbesondere von mindestens 5:1 auf.
  • Bevorzugte heteroaromatische Gruppen und/oder heterocyclische Gruppen enthalten unabhängig voneinander Stickstoff, Sauerstoff und/oder Schwefel.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist das fluorfreie Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyaryletherketon (PAEK), bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK), noch bevorzugter vernetztem PAEK, insbesondere vernetztem PEEK, Polyphenylsulfid (PPS), Polyethersulfon (PES), Poly(amid)imid (PAI), Perylenimid, Polycarbonat (PC), Polychinolin, Polychinoxalin, Morpholin, Phtalocyanin, Melaminharz und Blends hiervon. Ebenfalls denkbar sind Copolymere der vorgenannten Gruppen.
  • Besonders bevorzugt ist das fluorfreie Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyaryletherketon (PAEK), bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK), noch bevorzugter vernetztem PAEK, insbesondere vernetztem PEEK, Polyphenylsulfid (PPS, Melaminharz, Polyethersulfon (PES), Perylenimid und Blends hiervon. Ebenfalls denkbar sind Copolymere der vorgenannten Gruppen.
  • Das PAEK kann beispielsweise ein Polyetheretherketon (PEEK), ein Polyetherketon (PEK), ein Poly(etherketonketon) (PEKK), ein Poly(etheretheretherketon) (PEEEK), ein Poly (etherketonetherketonketon) (PEKEKK) und/oder ein Poly(etheretherketonketon) (PEEKK) sein. Dabei ist PEEK erfindungsgemäß bevorzugt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist das fluorfreie Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyaryletherketon (PAEK), bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK), noch bevorzugter vernetztem PAEK, insbesondere vernetztem PEEK, Polyphenylsulfid (PPS), Melaminharz und Blends hiervon. Ebenfalls denkbar sind Copolymere der vorgenannten Gruppen.
  • Ganz besonders bevorzugt ist das fluorfreie Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyaryletherketon (PAEK), bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK), noch bevorzugter vernetztem PAEK, insbesondere vernetztem PEEK, Polyphenylsulfid (PPS) und Blends hiervon. Ebenfalls denkbar sind Copolymere der vorgenannten Gruppen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das fluorfreie Polymer vernetztes PAEK, insbesondere vernetztes PEEK. Es wurde gefunden, dass vernetztes PAEK und insbesondere vernetztes PEEK besonders vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich Flexibilität und Temperaturstabilität aufgrund seines erhöhten Glasübergangsbereichs aufweist.
  • Das vernetzte PAEK, bevorzugt das vernetzte PEEK, ist vorzugsweise erhältlich aus der Vernetzung von PAEK, bevorzugt von PEEK mit wenigstens einem Vernetzer, der zur thermischen Vernetzung mit den Ketogruppen des PAEK und/oder PEEK unter Ausbildung von wenigstens zwei Imingruppen pro Vernetzermolekül befähigt ist. Dabei ist der Vernetzer vorzugsweise ausgewählt unter
    1. a) Oligo-/Polymeren, die wenigstens zwei Amidgruppen oder wenigstens eine Amidgruppe und wenigstens eine primäre Aminogruppe oder wenigstens zwei Imidgruppen oder wenigstens eine Imidgruppe und wenigstens eine primäre Aminogruppe aufweisen,
    2. b) von a) verschiedenen gesättigten, alicyclische Verbindungen, die wenigstens zwei primäre Aminogruppen aufweisen,

    und Mischungen davon.
  • Der Vernetzer unter a) ist bevorzugt.
  • Weiter bevorzugt ist der Vernetzer ausgewählt unter Polyamiden, Polyimiden, aminierten Dimerfettsäuren, Oligo-/Polymeren, die aminierte Dimerfettsäuren einpolymerisiert enthalten und Mischungen davon.
  • Weiter bevorzugt ist der Vernetzer ein Oligo-/Polymer, das wenigstens zwei Amidgruppen aufweist, wobei das Oligo-/Polymer Monomere in einpolymerisierter Form enthält, die ausgewählt sind unter unsubstituierten oder substituierten aromatischen Dicarbonsäuren und Derivaten von unsubstituierten oder substituierten aromatischen Dicarbonsäuren und aliphatischen oder cycloaliphatischen Diaminen.
  • Die aromatischen Dicarbonsäuren sind vorzugsweise ausgewählt unter jeweils unsubstituierter oder substituierter Phthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäuren oder Diphenyldicarbonsäuren und den Derivaten und Mischungen der zuvor genannten aromatischen Dicarbonsäuren.
  • Die aliphatischen oder cycloaliphatischen Diamine sind vorzugsweise ausgewählt unter Ethylendiamin, Propylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, Heptamethylendiamin, Octamethylendiamin, Nonamethylendiamin, 2-Methyl-1 ,8-octamethylendiamin, Decamethylendiamin, Undecamethylendiamin, Dodecamethylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamin, 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin, 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, 5-Methylnonamethylendiamin, 2,4-Dimethyloctamethylendiamin, 5-Methylnonandiamin, Bis(4-aminocyclohexyl)-methan, 2,2-Bis(4-aminocyclohexyl)-propan, 1,3-Bis-(aminomethyl)-cyclohexan und 1,4-Bisaminomethylcyclohexan, 5-Amino-2,2,4-trimethyl-1-cyclopentanmethylamin, 5-Amino-1,3,3-trimethylcyclohexanmethylamin (Isophorondiamin), 3,3`-Dimethyl-4,4`-Diaminodicyclohexylmethan, [3-(Aminomethyl)-2-bicyclo[2.2.1]heptanyl]methanamin, aminierten Dimerfettsäuren und Mischungen davon.
  • Insbesondere ist der Vernetzer ausgewählt unter PA 4.T, P 5.T, PA 6.T, PA 9.T, PA8.T, PA 10.T, PA 12.T, PA 6.I, PA 8.I, PA 9.I, PA 10.1, PA 12.1, PA 6.T/6, PA 6.T/10, PA 6.T/12, PA 6.T/6.1, PA6.T/8.T, PA 6.T/9.T, PA 6.T/10T, PA 6.T/12.T, PA 12.T/6.T, PA 6.T/6.1/6, PA 6.T/6.1/12, PA 6. T/6.1/6.10, PA 6.T/6.1/6.12, PA 6. T/6.6, PA 6.T/6.1 0, PA 6.T/6.12, PA 10.T/6, PA 10.T/1 1 , PA 10.T/12, PA 8.T/6.T, PA 8.T/66, PA 8.T/8.1, PA 8.T/8.6, PA 8.T/6.I, PA 10.T/6.T, PA 10.T/6.6, PA 10.T/10.I, PA 10T/10.1/6.T, PA 10.T/6.I, PA 4.T/4.I/46, PA 4.T/4.I/6.6, PA 5.T/5.I, PA 5.T/5.I/5.6, PA 5.T/5.I/6.6, PA 6.T/6.I/6.6, PA MXDA.6, PA 6.T/IPDA.T, PA 6.T/MACM.T, PA T/PACM.T, PA 6.T/MXDA.T, PA 6.T/6.I/8.T/8.I, PA 6.T/6.1/10. T/10.1 ,PA 6.T/6.I/IPDA.T/IPDA.I, PA 6.T/6.I/MXDA.T/MXDA.I, PA 6.T/6.I/MACM.T/MACM.I, PA 6.T/6.I/PACM.T/PACM.I, PA 6.T/10.T/IPDA.T, PA 6.T/12.T/IPDA.T, PA 6. T/10.T/PACM.T, PA 6.T/12.T/PACM.T, PA 10.T/IPDA.T, PA 12.T/IPDA.T, PA 4.6, PA 6.6, PA 6.12, PA 6.10 und Copolymeren und Gemischen davon.
  • Weiter bevorzugt ist der Vernetzer eine gesättigte, alicyclische Verbindung, die wenigstens zwei primäre Aminogruppen aufweist, ausgewählt unter aminisierten Dimerfettsäuren, Oligo-/Polymeren, die aminierte Dimerfettsäuren einpolymerisiert enthalten und Mischungen davon, insbesondere die Verbindung
    Figure DE102021130746A1_0001
    oder Oligo-/Polymeren, die diese Verbindung einpolymerisiert enthalten.
  • Die Menge des Vernetzers kann im Hinblick auf den gewünschten Vernetzungsgrad eingestellt werden. Bevorzugt beträgt der Anteil des Vernetzers 0,5 Gew.% bis 20 Gew.%, vorzugsweise 1 Gew.% bis 10 Gew.%, insbesondere 4 Gew. % bis 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht aus Vernetzer und PAEK und insbesondere jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht aus Vernetzer und PEEK. Es wurde gefunden, dass die Stabilität des Produktes mit einem solchen Vernetzeranteil besonders vorteilhaft sein kann. Insbesondere kann bei einer Einstellung der Vernetzermenge in diesem Bereich eine besonders gute Flexibilität und Temperaturstabilität erzielt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Vernetzer eine Di(aminophenyl)verbindung, bei der die beiden Aminophenylringe über eine aliphatische Gruppe, die einen carbocyclischen Rest aufweist, miteinander verbunden sind. Ganz besonders bevorzugt ist der Vernetzer eine Verbindung der Formel
    Figure DE102021130746A1_0002
  • Die aromatischen, heteroaromatischen und/oder heterocyclischen Gruppen, können auch mit Heteroatomen, insbesondere mit Schwefel und/oder Phosphor modifiziert sein. Dabei können die Heteroatome in der heteroaromatischen und/oder heterocyclischen Struktur der heteroaromatischen und/oder heterocyclischen Gruppen eingebaut sein. Die Heteroatome können aber auch die heteroaromatischen und/oder heterocyclischen Gruppen überbrücken und/oder als Substituent, vorliegen. Ferner können die Heteroatome die aromatischen Gruppen überbrücken und/oder als Substituent vorliegen.
  • Erfindungsgemäß weist das fluorfreie Polymer einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1 Ausgabe 2008.04 von höher als 200°C, noch bevorzugter 220°C bis 240°C, insbesondere 240 bis 400°C auf.
  • Erfindungsgemäße Schmierfette, die fluorfreies Polymer nach Option (B1) enthalten, eignen sich gut zur Schmierung von tribologischen Systemen in Anwendungen, bei denen eine hohe obere Gebrauchstemperatur von vorzugweise über 160°C, noch bevorzugter über 180°C, insbesondere über 200°C, notwendig ist, beispielsweise zur Schmierung von Gleitlagern, insbesondere von Ketten, Wälzlagern und/oder zum Antrieb von Produktionsanlagen in der chemischen Industrie, die zumindest zeitweise jeweils bei Temperaturen von über 160°C, noch bevorzugter über 180°C, insbesondere über 200°C, betrieben werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das fluorfreie Material ein fluorfreies Phthalocyanin (B1). Dabei kann das Phthalocyanin als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (Option B2) ist das fluorfreie Material Silikonharz, Lignin und/oder Gemische hiervon. Das Silikonharz und das Lignin kann als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht.
  • Erfindungsgemäße Schmierfette, die Silikonharz oder Lignin als fluorfreies Material aufweisen, eignen sich insbesondere zum Ersatz von PTFE enthaltenden H1-fähigen Metallseifenfetten und Silikon-basierten Produkten in Trinkwasserarmaturen. Vorteilhaft hierbei ist die geringe Härte dieser Materialien, was verschleißschützend und dämpfend in Kombination mit häufig vorliegenden keramischen Gegenlaufflächen in Trinkwasserarmaturen wirkt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das fluorfreie Material anorganisches Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenes Siliziumdioxid und/oder Gemische hiervon (Option B3). Das anorganische Schichtsilikat und das pyrogene Siliziumdioxid kann als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht. Vorteilhaft an der Verwendung dieser Materialien ist, dass mit ihnen auch unter hoher tribologischer Belastung ein ähnliches Reibniveau wie für PTFE erreicht werden kann. Es lassen sich auch Schmierkonzepte realisieren mit im Vergleich zu PTFE-Produkten deutlich erniedrigten Scherviskositäten. Dies lässt auf eine hervorragende Energieeffizienz schließen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das fluorfreie Material anorganisches Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenes Siliziumdioxid und/oder Gemische hiervon in Kombination mit einem schichtförmigen Festschmierstoff, der kein anorganisches Schichtsilikat ist, insbesondere mit hexagonalem Bornitrid, Graphit, Graphen, MoS2 und/oder Gemischen hiervon.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das fluorfreie Material nanopartikuläres Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist (Option B4). Das nanopartikuläre Siliziumdioxid kann als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht. Bevorzugte organische Gruppen sind verzweigte oder unverzweigte aliphatische und/oder aromatische Gruppen mit vorzugsweise 1 bis 20 Kohlenstoffen. Bevorzugte aromatische Gruppen weisen 6 bis 10 Kohlenstoffe auf. Bevorzugte aliphatische Gruppen weisen 1 bis 10 Kohlenstoffe auf. Ganz besonders bevorzugte organische Gruppen sind Methyl, Ethyl, Propyl, Vinyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Oktyl und/oder Phenyl. Vorteilhaft an der Verwendung dieser Materialien ist ebenfalls ihr mit PTFE vergleichbares Reibniveau auch unter hoher tribologischer Belastung, sowie dass sie Schmierkonzepte mit im Vergleich zu PTFE-Produkten deutlich erniedrigten Scherviskositäten ermöglichen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das fluorfreie Material eine Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und/oder Gemische hiervon (Option B5). Die Phosphorverbindung kann als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht.
  • Schmierfette, die diese fluorfreien Materialien enthalten, weisen sehr günstige Reibwertniveaus auf und zumindest zum Teil (insbesondere Zirkonhydrogenphosphat) im Vergleich zu PTFE nochmals verbesserte Verschleißschutzeigenschaften.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (Option B6) ist das fluorfreie Material ein Melaminderivat, vorzugsweise Melamincyanurat, Melaminphosphat insbesondere Melaminmonophosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion. Das Melaminderivat und das 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion kann als eine Substanz vorliegen oder als Mischung verschiedener Substanzen, wie es dem üblichen Verständnis entspricht.
  • Schmierfette, die diese fluorfreien Materialien enthalten, weisen sehr günstige Reibwertniveaus auf und zumindest zum Teil (insbesondere Melaminphosphat) im Vergleich zu PTFE nochmals verbesserte Verschleißschutzeigenschaften. Insbesondere die Verwendung von Melaminphosphat in einem Schmierstoff führt im Vergleich zu PTFE zu einer verringerten Scherviskosität und damit verbunden zu einer erhöhten Energieeffizienz.
  • Das erfindungsgemäße Schmierfett kann fluorfreie Materialien enthalten, die aus einer oder mehrerer der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind. So kann das erfindungsgemäße Schmierfett lediglich eine der Komponenten B1, B2, B3, B4, B5 oder B6 enthalten. Das erfindungsgemäße Schmierfett kann aber auch Gemische enthalten, die zwei oder mehrere der fluorfreien Materialien gemäß den Optionen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 aufweisen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Schmierfett fluorfreie Materialien auf, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind (Option B7).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das fluorfreie Material ein zumindest anteilig anorganisches Material, vorzugsweise anorganisches Schichtsilikat, insbesondere Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenes Siliziumdioxid und/oder Gemische hiervon (B3); nanopartikuläres Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist (B4); eine Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat, Zirkonhydrogenphosphat und/oder Gemische hiervon (B5); und/oder Gemische hiervon.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das fluorfreie Material ein organisches Material, vorzugsweise ein fluorfreies Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist, fluorfreies Phthalocyanin und Gemische hiervon (B1); Silikonharz, Lignin und Gemische hiervon (B2); ein Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion (B6); und/oder Gemische hiervon.
  • Erfindungsgemäß weist das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße D50 von unter 80 µm, beispielsweise 1 µm bis 80 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 50 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 15 µm, jeweils gemessen nach ISO 13320-1 Ausgabe 2020-01 auf. Vorzugsweise werden die Proben trocken bei einem Prüfdruck von 4 bar gemessen. Ein geeignetes Messgerät ist z.B. ein Mastersizer 3000 der Firma Malvern.
  • Vorteilhaft an der Verwendung des fluorfreien Materials mit einer mittleren Partikelgröße von unter 80 µm ist, dass sich das Material sehr gut und homogen im Schmierfett verteilen lässt und aufgrund der dann erhöhten spezifischen Oberfläche (BET-Oberfläche) eine verbesserte Verdickerwirkung aufweist und gut zur Reibstelle gelangen kann.
  • Erfindungsgemäß weist das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, auf. Dies ist aus Umweltschutzgründen vorteilhaft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schmierfett ferner keine per- oder polyfluorierten Produkte und/oder per- oder polyfluorierte Produkte lediglich in einem Anteil von weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,5 Gew.% und insbesondere weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das fluorfreie Material NSF/H1-tauglich. Das fluorfreie Material ist mithin vorzugsweise so ausgewählt, dass eine Zulassung als Schmierstoff mit Kontakt zu Lebensmitteln möglich ist. Besonders bevorzugt sind sämtliche Rohstoffe des Schmierfetts so ausgewählt, dass eine Zulassung nach NSF-H1 möglich ist. Dies ermöglicht es, das erfindungsgemäße Schmierfett in Anwendungen einzusetzen, bei denen es in Kontakt mit Lebensmitteln steht. Hierdurch eignet es sich beispielsweise hervorragend zum Schmieren von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Lebensmitteln und/oder Trinkwasser stehen, insbesondere von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung und/oder für Gas- und (Trink)wasserarmaturen.
  • Der Anteil des fluorfreien Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts beträgt erfindungsgemäß 1 bis 55 Gew.%. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das fluorfreie Material als Verdicker verwendet. Dabei kann das fluorfreie Material zusätzlich als Additiv zur Reibwertsenkung fungieren. In dieser Ausführungsform beträgt der Anteil des fluorfreien Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, vorzugsweise von 10 bis 55 Gew.%, noch bevorzugter von 20 bis 50 Gew.%, insbesondere von 30 bis 50 Gew.%.
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist mithin ein Schmierfett umfassend
    1. (A) 20 bis 88 Gew.%, vorzugsweise 30 Gew.% bis 88 Gew.%, noch bevorzugter 50 Gew.% bis 88 Gew.%, insbesondere 60 Gew.% bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls,
    2. (B) 10 Gew.% bis 55 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials als Verdicker, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße (D50) von unter 80 µm, beispielsweise 1 µm bis 80 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 50 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 15 µm, jeweils gemessen nach ISO 13320-1, Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
      • (B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist; fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon;
      • (B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon;
      • (B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon;
      • (B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist;
      • (B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon;
      • B(6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion;
      • (B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind;
    wobei das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen enthält und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,5 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts enthält.
  • Dabei umfassen bevorzugte Ausführungsformen des vorgenannten Schmierfetts die im Rahmen der Erfindung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen mutatis mutandis.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das fluorfreie Material als Additiv zur Reibwertsenkung verwendet. Dabei kann das fluorfreie Material zusätzlich als Verdicker fungieren. In dieser Ausführungsform beträgt der Anteil des fluorfreien Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, vorzugsweise von 1 Gew.% bis 10 Gew.%, noch bevorzugter von 5 Gew.% bis 7 Gew.%, insbesondere von 1 Gew.% bis 5 Gew.%.
  • Es wurde gefunden, dass mit diesen Anteilen, die den bei PTFE üblicherweise verwendeten Mengen vergleichbar sind, besonders konsistente Schmierstoffe erhalten werden können.
  • Erfindungsgemäß weist das Schmierfett, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, 20 Gew.% bis 88 Gew.%, vorzugsweise 30 Gew.% bis 88 Gew.%, noch bevorzugter 50 Gew.% bis 88 Gew.%, insbesondere 60 Gew.% bis 88 Gew.% eines Grundöls auf.
  • Bevorzugt ist das Grundöl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern, bevorzugt Dipentaerythritester, Trimellithsäureester, Hemimellithsäureester, Pyromellitsäureester, Estoliden, Pentaerytritester, Dimersäureester, Trimersäureester, Trimethylolpropanester (TMP-Ester), Dicarbonsäureester; Ethern, bevorzugt Polyphenylether, Diarylether, Triarylether, Polyglycolen, bevorzugt Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid und/oder Tetrahydrofuran(THF), vorzugsweise gestartet mit Monoalkoholen, Dialkoholen und Trialkoholen, linearen oder verzweigten Perfluorpolyetherölen (PFPE-Ölen); synthetischen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt alkylierte Naphthaline, Polyalphaolefine (PAOs), metallocene Polyalphaolefine (mPAOs); Mineralöle, unbehandelte und chemisch modifizierte pflanzliche Öle, Gruppe III Ölen; Gas to Liquid (GTL) Ölen; Reraffinate und Recyclate, bevorzugt gewonnen von Mineralölen, Gruppe III Ölen, GTL Ölen und/oder PAO, Dimethylsilikonölen; arylierten Silikonölen, Alkylarylsilikonöle, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Grundöl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern, bevorzugt Dipentaerythritester, Trimellithsäureester, Hemimellithsäureester, Pyromellitsäureester, Estoliden, Pentaerytritester, Dimersäureester, Trimersäureester, TMP-Ester, Dicarbonsäureester; Ethern, bevorzugt, Diarylether, Polyglycole, bevorzugt Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid und/oder Tetrahydrofuran(THF), vorzugsweise gestartet mit Monoalkoholen, Dialkoholen und Trialkoholen, synthetischen Kohlenwasserstoffen bevorzugt alkylierte Naphthaline, Polyalphaolefine (PAOs), metallocene Polyalphaolefine (mPAOs); Mineralöle, unbehandelte und chemisch modifizierte pflanzliche Öle, Gruppe III Ölen; Reraffinate und Recyclate, bevorzugt gewonnen von Mineralölen, Gruppe III Ölen, GTL Ölen und/oder PAO, Dimethylsilikonölen, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Grundöl ein fluorfreies Grundöl, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dipentaerythritester, Trimellithsäureester, Hemimellithsäureester, Pyromellitsäureester, Estoliden, Pentaerythritester, Dimersäureester, Trimersäureester, Dicarbonsäureester; Diarylether; Polyglycolen, bevorzugt Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid und/oder Tetrahydrofuran(THF), vorzugsweise gestartet mit Monoalkoholen, Dialkoholen und Trialkoholen, synthetischen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt alkylierte Naphthaline, Polyalphaolefine (PAOs), metallocene Polyalphaolefine (mPAOs); Mineralöle, unbehandelte und chemisch modifizierte pflanzliche Öle, Gruppe III Ölen, Dimethylsilikonölen, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Grundöl eine kinematische Viskosität, bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014, bei 40°C von 30 mm2/sec bis 2000 mm2/sec, noch bevorzugter bei 40°C von 50 mm2/sec bis 1200 mm2/sec, insbesondere bei 40°C von 50 mm2/sec bis 400 mm2/sec auf.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Grundöl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern, bevorzugt Dipentaerythritester, Trimellithsäureester, Hemimellithsäureester, Pyromellitsäureester, Estoliden, Pentaerytritester, Dimersäureester, Trimersäureester, TMP-Ester, Dicarbonsäureester, jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 100 mm2/sec bis 1200 mm2/sec; Ethern, bevorzugt Polyphenylether, Diarylether, Triarylether, linearen oder verzweigten Perfluorpolyetherölen (PFPE-Ölen), jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 20 mm2/sec bis 1200 mm2/sec; Polyglycolen, bevorzugt Homo- und/oder Copolymere von Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid und/oder Tetrahydrofuran(THF), vorzugsweise gestartet mit Monoalkoholen, Dialkoholen und Trialkoholen, jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 20 mm2/sec bis 46000 mm2/sec; synthetischen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt alkylierte Naphthaline, Polyalphaolefine (PAOs), metallocene Polyalphaolefine (mPAOs), jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 10 mm2/sec bis 20000 mm2/sec; Gruppe III Ölen mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 10 mm2/sec bis 100 mm2/sec, arylierten Silikonölen bevorzugt Alkylarylsilikonöle, insbesondere Methyl/Aryl-Silikonöle und vollständig arylierte Silikonöle, jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C bestimmt nach ASTM-D-7042-Ausgabe September 2014 von 10 mm2/sec bis 1200 mm2/sec und/oder jeweils mit einer kinematischen Viskosität bei 25°C bestimmt nach DIN 53019, Ausgabe 2008.09 von 20 bis 2000000 mm2/sec, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • Wie oben erläutert, wird in einer bevorzugten Ausführungsform das fluorfreie Material als Verdicker verwendet. Dabei kann das fluorfreie Material zusätzlich als Additiv zur Reibwertsenkung fungieren. In dieser Ausführungsform kann das Schmierfett auch einen weiteren Verdicker aufweisen, der ein anderer ist als das erfindungsgemäß verwendete fluorfreie Material. Vorzugsweise ist der weitere Verdicker ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallseifen, vorzugsweise Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumseifen, Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Natriumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Bornitrid, alkylierte und/oder arylierte (Oligo)Harnstoffen, Wachs, insbesondere Polyethylen (PE)-, Polypropylen (PP)-, Polyamid (PA)-Wachs, wobei das Wachs einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1 Ausgabe 2008.04 von höher als 100°C aufweist; Ruß, Graphit, Metallsulfonatverdickern, insbesondere Calciumsulfonatverdickern, Metallchalcogeniden, insbesondere Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Metallselenide, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Verdicker ein (Oligo)Harnstoff, insbesondere ein alkylierter und/oder arylierter (Oligo)Harnstoff. Dabei sind (Oligo)Harnstoffe Reaktionsprodukte aus einem Diisocyanat, vorzugsweise 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6- Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'-Diisocyanatophenyl-methan, 4,4'-Diisocyanatodi-phenyl, 4,4'-Diisocyanato-3-3'-dimethylphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, mit einem Amin der allgemeinen Formel R'2-N-R, oder einem Diamin der allgemeinen Formel R`2-N-R-NR`2, wobei R ein Aryl-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und R' identisch oder verschieden ein Wasserstoff, ein Alkyl-, Alkylen- oder Arylrest ist, oder mit Gemischen aus Aminen und Diaminen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Verdicker ein Calciumsulfonatverdicker. Calciumsulfonatverdicker enthalten kristallines Calciumcarbonat in Form von Calcit und Calciumsalze von Säuren, insbesondere aromatischen Sulfonsäuren, ganz besonders bevorzugt Alkylbenzolsulfonsäuren, Carbonsäuren insbesondere Stearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Essigsäure, Borsäure und deren Gemische.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Verdicker eine Metallseife, insbesondere eine Lithiumseife und/oder eine Lithiumkomplexseife. Unter einer Lithiumseife versteht man dabei Lithiumsalze von monofunktionellen Carbonsäuren. Besonders bevorzugt sind Lithiumsalze von monofunktionellen Carbonsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 14 bis 20 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugte Lithiumseifen sind Lithiumsalze von Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Monohydroxybenzoesäure, insbesondere Salicylsäure und/oder Lithiumsalze von Gemischen der vorgenannten Säuren. Unter einer Lithiumkomplexseife versteht man Mischungen aus Lithiumsalzen von monofunktionellen Carbonsäuren mit Lithiumsalzen von Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren.
  • Bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von monofunktionellen Carbonsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 14 bis 20 Kohlenstoffatomen auf. Besonders bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Monohydroxybenzoesäure, insbesondere Salicylsäure und/oder Lithiumsalze von Gemischen der vorgenannten Säuren auf. Ebenfalls besonders bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von Dicarbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 8 bis 12 Kohlenstoffatomen auf. Ganz besonders bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure und/oder Lithiumsalze von Gemischen der vorgenannten Säuren auf. Darüber hinaus kann die Lithiumkomplexseife noch weitere Komponenten aufweisen, beispielsweise Lithiumsalze von kurzkettigen Carbonsäuren wie Essigsäure und Milchsäure und/oder Phosphor enthaltende Säuren und/oder Borsäure.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Verdicker eine Kombination zweier oder mehrerer der vorgenannten weiteren Verdicker.
  • Falls verwendet, beträgt der Anteil des weiteren Verdickers vorzugsweise von 3 Gew.% bis 30 Gew.%, noch bevorzugter von 3 Gew.% bis 20 Gew.% und insbesondere von 3 Gew.% bis 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts.
  • Wie oben erläutert, kann das fluorfreie Material auch als Additiv verwendet werden. In dieser Ausführungsform weist das Schmierfett vorzugsweise ein Verdickungsmittel auf, das ein anderes ist als das erfindungsgemäß verwendete fluorfreie Material. Vorzugsweise ist das Verdickungsmittel in dieser Ausführungsform ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallseifen, vorzugsweise Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Lithiumseife, Lithiumkomplexseifen, Aluminiumkomplexseifen, Natriumkomplexseifen, Calciumkomplexseifen, Bornitrid, alkylierte und/oder arylierte (Oligo)Harnstoffen, Wachs, insbesondere Polyethylen (PE)-, Polypropylen (PP)-, Polyamid (PA)-Wachs, wobei das Wachs einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1 Ausgabe 2008.04 von höher als 100°C aufweist; Ruß, Graphit, Metallsulfonatverdickern, insbesondere Calciumsulfonatverdickern, Metallchalcogeniden, insbesondere Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Metallselenide, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verdickungsmittel ein (Oligo)Harnstoff, insbesondere ein alkylierter und/oder arylierter (Oligo)Harnstoff. Dabei sind (Oligo)Harnstoffe Reaktionsprodukte aus einem Diisocyanat, vorzugsweise 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6- Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'-Diisocyanatophenyl-methan, 4,4'-Diisocyanatodi-phenyl, 4,4'-Diisocyanato-3-3'-dimethylphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, mit einem Amin der allgemeinen Formel R'2-N-R, oder einem Diamin der allgemeinen Formel R`2-N-R-NR`2, wobei R ein Aryl-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und R' identisch oder verschieden ein Wasserstoff, ein Alkyl-, Alkylen- oder Arylrest ist, oder mit Gemischen aus Aminen und Diaminen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verdickungsmittel ein Calciumsulfonatverdicker. Calciumsulfonatverdicker enthalten kristallines Calciumcarbonat in Form von Calcit und Calciumsalze von Säuren, insbesondere aromatischen Sulfonsäuren, ganz besonders bevorzugt Alkylbenzolsulfonsäuren, Carbonsäuren insbesondere Stearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Essigsäure Borsäure und deren Gemische.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verdickungsmittel eine Metallseife, insbesondere eine Lithiumseife und/oder eine Lithiumkomplexseife. Unter einer Lithiumseife versteht man Lithiumsalze von monofunktionellen Carbonsäuren. Besonders bevorzugt sind Lithiumsalze von monofunktionellen Carbonsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 14 bis 20 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugte Lithiumseifen sind Lithiumsalze von Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Monohydroxybenzoesäure, insbesondere Salicylsäure und/oder Lithiumsalze von Gemischen der vorgenannten Säuren.
  • Unter einer Lithiumkomplexseife versteht man Mischungen aus Lithiumsalzen von monofunktionellen Carbonsäuren mit Lithiumsalzen von Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren. Bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von monofunktionellen Carbonsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 14 bis 20 Kohlenstoffatomen auf. Besonders bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Monohydroxybenzoesäure, insbesondere Salicylsäure und/oder Lithiumsalze von Gemischen der vorgenannten Säuren auf. Ebenfalls besonders bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von Dicarbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter 8 bis 12 Kohlenstoffatomen auf. Ganz besonders bevorzugt weist die Lithiumkomplexseife Lithiumsalze von Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure und/oder Lithiumsalze von Gemischen der vorgenannten Säuren auf. Darüber hinaus kann die Lithiumkomplexseife noch weitere Komponenten aufweisen, beispielsweise Lithiumsalze von kurzkettigen Carbonsäuren wie Essigsäure und Milchsäure und/oder Phosphor enthaltende Säuren und/oder Borsäure.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verdickungsmittel eine Kombination zweier oder mehrerer der vorgenannten weiteren Verdicker.
  • Bevorzugt ist das Verdickungsmittel eine Metallseife. Bevorzugte Metallseifen sind die oben im Bezug auf den weiteren Verdicker beschriebenen Metallseifen.
  • Vorzugsweise beträgt der Anteil des Verdickungsmittels von 3 Gew.% bis 40 Gew.%, noch bevorzugter von 6 Gew.% bis 30 Gew.% und insbesondere von 8 Gew.% bis 25 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts.
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist mithin ein Schmierfett umfassend
    1. (A) 20 bis 88 Gew.%, vorzugsweise 30 Gew.% bis 88 Gew.%, noch bevorzugter 50 Gew.% bis 88 Gew.%, insbesondere 60 Gew.% bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls,
    2. (B) 1 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials als Additiv, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße (D50) von unter 80 µm, beispielsweise 1 µm bis 80 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 50 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 15 µm, jeweils gemessen nach ISO 13320-1, Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
      • (B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist; fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon;
      • (B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon;
      • (B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon;
      • (B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist;
      • (B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon;
      • B(6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion;
      • (B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind;
    3. (C) 3 Gew.% bis 40 Gew.%, noch bevorzugter von 6 Gew.% bis 30 Gew. % und insbesondere von 8 Gew.% bis 25 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Verdickungsmittels, das ein anderes ist als das fluorfreie Material,
    wobei das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen enthält und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,5 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts enthält.
  • Dabei umfassen bevorzugte Ausführungsformen des vorgenannten Schmierfetts die im Rahmen der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen mutatis mutandis.
  • Vorzugsweise ist das Schmierfett ein konsistentes Schmierfett. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Hochtemperaturschmierfett ein Schmierfett der NLGI-Klasse 1 bis 3, vorzugsweise 2 gemäß DIN 51818, Ausgabe 1981.12. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Schmierfett eine Walkpenetration gemessen nach DIN-ISO 2137 Ausgabe 12/2016 von 200 1/10 mm bis 400 1/10 mm auf, bevorzugt von 220 1/10 mm bis 340 1/10 mm, noch bevorzugter von 250 bis 340 1/10 mm, insbesondere von 265 1/10 mm bis 295 1/10 mm auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Schmierfett Additive gegen Verschleiß, Oxidation, Korrosion und/oder Additive zur Verringerung der Reibung und/oder Verbesserung der Hochdruckeigenschaften, des Pourpoints und/oder der Viskosität auf.
  • Falls verwendet, liegen die Additive vorzugsweise in einem Anteil von 1 Gew.% bis 10 Gew.%, noch bevorzugter von 1 Gew.% bis 8 Gew.%, und insbesondere von 1 Gew.% bis 5 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts vor.
  • Als Antioxidationsmittel werden insbesondere Antioxidationsmittel verwendet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aromatischen aminischen Antioxidantien, wie alkyliertem Phenyl-alpha-Naphthylamin, Dialkyldiphenylamin, aralkylatiertem Diphenylamin, sterisch gehinderten Phenolen, wie Butylhydroxytoluol (BHT), die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • Das Verschleißschutzmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Amin neutralisierten Phosphaten, alkylierten und nicht alkylierten Triarylphosphaten, alkylierten und nicht alkylierten Triarylthiophosphaten, Zink- oder Mo oder W-dialkyldithiophosphaten, Carbamaten, Thiocarbamaten, Zink- oder Mo- oder W-dithiocarbamaten, Dimercapto-Thiadiazol, die einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Das Korrosionsschutzmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Additiven auf Basis von Calciumsulfonate, bevorzugt „overbased“ Ca-Sulfonaten mit einer Basenzahl (TBN) von 100 bis 500 mg KOH/g, amin-neutralisierten Phosphaten, alkylierten Ca-Naphthalinsulfonaten, Oxazolin-Derivaten, Imidazol-Derivaten, Bernsteinsäurehalbestern, N-alkylierten Benzotriazolen, Benzotriazol die einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Bevorzugte Hochdruckadditive sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thiophosphaten, geschwefelten Verbindungen, vorzugsweise geschwefelten Fettsäureestern, alkylierten Polysulfiden, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • Bevorzugte Additive zur Verbesserung des PourPoints und/oder der Viskosität sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearen oder verzweigten, alkylierten, acrylierten und/oder aliphatischen Polymeren, Copolymeren, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schmierfetts umfassend das Vermengen folgender Komponenten:
    1. (A) 20 bis 88 Gew.%, vorzugsweise 30 Gew.% bis 88 Gew.%, noch bevorzugter 50 Gew.% bis 88 Gew.%, insbesondere 60 Gew.% bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls,
    2. (B) 1 Gew.% bis 55 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße D50 von unter 80 µm, beispielsweise 1 µm bis 80 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 50 µm, noch bevorzugter von 1 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 15 µm, jeweils gemessen nach ISO 13320-1 Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
      • (B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist; fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon;
      • (B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon;
      • (B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon;
      • (B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist;
      • (B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon;
      • B(6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion;
      • (B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind ;
    wobei das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen enthält und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,5 Gew.% noch bevorzugter weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts enthält.
  • Bevorzugte Ausführungsformen für das erfindungsgemäße Verfahren umfassen die in Bezug auf das erfindungsgemäße Schmierfett beschriebenen Ausführungsformen.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur Schmierung von tribologischen Systemen, insbesondere von tribologischen Systemen in Anwendungen, bei denen ein weiter Gebrauchstemperaturbereich, von unter -60°C bis über 160°C und/oder von - 60°C bis 160°C notwendig ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße Schmierfett zur Schmierung von Gleitlagern, insbesondere von Ketten, Ventilen, Armaturen, Aktuatoren, Wälzlagern und/oder zum Antrieb von Produktionsanlagen in der chemischen Industrie verwendet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Schmierfett als Hochtemperaturfett für Wälzlageranwendungen ausgebildet. Dabei wird unter einem Hochtemperaturfett für Wälzlageranwendungen ein Fett verstanden, das in Anlehnung an DIN 51825:2004-06 bei 3000 rpm, 1500 N Last und Einbaulage B bei mindestens 160°C, z.B. 160°C bis 240°C und/oder bei 160°C bis 200°C seine obere Gebrauchstemperatur erreicht. Die obere Gebrauchstemperatur ist erreicht, wenn bei der Prüftemperatur mindestens 50% eines Lagerkollektivs (mindestens 5 Prüflager) eine Laufzeit von mindestens 100 h erreicht wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Schmierfett als Schmierfett für Wälzlageranwendungen ausgebildet. Dabei wird unter einem Schmierfett für Wälzlageranwendungen ein Fett verstanden, das in Anlehnung an DIN 51825:2004-06 bei 3000 rpm, 1500 N Last und Einbaulage B in einem Temperaturbereich von 100°C bis 160°C und/oder120°C bis 160°C seine obere Gebrauchstemperatur erreicht. Die obere Gebrauchstemperatur ist erreicht, wenn bei der Prüftemperatur mindestens 50% eines Lagerkollektivs (mindestens 5 Prüflager) eine Laufzeit von mindestens 100 h erreicht.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur Schmierung von Gleitlagern, bevorzugt Armaturen, insbesondere Gasarmaturen, Pneumatikzylindern, Dichtungen, Ventilen, Aktuatoren, Linearführungen, Regel- und Steuerklappen im Ansaugkrümmer, Kupplungen, Schrauben, Bolzen, Fittings, Förderbändern, Transportketten in Gefriertunneln für die Lebensmittelindustrie und/oder zum Antrieb von Produktionsanlagen in der Chemischen Industrie. Dabei werden die Gleitlager, die Wälzlagern und/oder die Produktionsanlagen in der Chemischen Industrie vorzugsweise zumindest zeitweise bei Temperaturen von -60°C bis 160°C betrieben.
  • Bevorzugte Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Verwendung umfassen die in Bezug auf das erfindungsgemäße Schmierfett beschriebenen Ausführungsformen.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur Schmierung von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Lebensmitteln stehen, beispielsweise von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung, die Getriebe, Wälz- und Gleitlager enthalten, wie Ketten zum Transport in Gefriertunneln und Förderbändern, Pneumatikzylinder, Dichtungen. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfetts zur Schmierung von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Trinkwasser stehen, wie Ventilen und Fittings, für Gas- und (Trink)wasserarmaturen; und/oder zum Schmieren von tribologischen Systemen, bei denen ein Anwendungsspektrum im Temperaturbereich von unter -60°C bis über 160°C, notwendig ist und/oder zum Schmieren von Komponenten im Automobil-Bereich, die Wälz- oder Gleitlager aufweisen, wie Kugelgewindetrieben in Automobil-Lenkanwendungen, Aktuatoren; Getrieben, Kunststoffgetrieben, Dichtungen, Dichtungen in Schiebedächern, Bremskraftverstärker und/oder Linearführungen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Verwendung umfassen die in Bezug auf das erfindungsgemäße Schmierfett beschriebenen Ausführungsformen.
  • Figurenliste
    • 1: zeigt die Reibungskoeffizienten, gemessen als Reibzahl µ, von sechs erfindungsgemäßen Schmierfetten auf Basis von Li-12-Hydroxystearat, PAO und Mikropulver aus Glimmer, Zirkonhydrogenphosphat, Melaminmonophosphat, PEEK, PPS und 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion, gemessen am Tannert-Gleitreibungsprüfstand, im Vergleich zu einem PTFE enthaltenden Vergleichsfett.
    • 2: zeigt die Reibungskoeffizienten, gemessen als Reibzahl µ, dreier erfindungsgemäßer Schmierfette auf Basis von Perfluorpolyetheröl und Mikropulver aus PPS, PEEK bzw. 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion, gemessen am Tannert-Gleitreibungsprüfstand, im Vergleich zu einem PTFE enthaltenden Vergleichsfett.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von die Erfindung nicht beschränkenden Versuchen näher erläutert. Zur Herstellung der nachfolgend beschriebenen Fette wird der Speedmixer DAC 700.1 FVZ von der Fa. Hauschild verwendet. Es wird immer für 10 min bei 1500 rpm gemischt.
  • 1. Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierfette 1, 2, 3, 4, 10, 11 und des Vergleichsbeispielfettes 5
  • Es werden sechs erfindungsgemäße Schmierfette wie folgt hergestellt:
    • Beispielfett 1: In einem Kessel werden 9,0 g Li-12-Hydroxystearat in 51,9 g PAO 6 der Viskosität 30 mm2/sec bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,5 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 2,1 g Dinatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 36,5 g Mica-Glimmer mit mittlerer Partikelgröße D50=15 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 280 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 2: In einem Kessel werden 9,0 g Li-Hydroxystearat in 52,2 g PAO 6 der Viskosität 30 cst bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,5 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 2,1 g Dinatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 36,2 g Zirkonhydrogenphosphat und mittlerer Partikelgröße D50=1,7 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 1 (Walkpenetration 330 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 3: In einem Kessel werden 7,9 g Li-Hydroxystearat in 45,3 g PAO 6 der Viskosität 30 cst bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,4 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 1,8 g Dinatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 44,6 g Melaminmonophosphat und mittlerer Partikelgröße D50=10 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 1 (Walkpenetration 330 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 4: In einem Kessel werden 8,3 g Li-Hydroxystearat in 48,0 g PAO 6 der Viskosität 30 cst bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,5 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 1,9 g Dinatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 41,3 g 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion und mittlerer Partikelgröße D50=10 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 280 1/10 mm) erhalten wird.
    • Vergleichsfett 5 (Vergleichsbeispiel): In einem Kessel werden 9,1 g Li-Hydroxystearat in 53,3 g PAO 6 der Viskosität 30 cst bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,7 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 1,9 g Diatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 35,0 g PTFE-Mikropulver mit Schmelzpunkt 330°C und mittlerer Partikelgröße D50=4 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 290 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 10: In einem Kessel werden 8,1 g Li-12-Hydroxystearat in 47,6 g PAO 6 der Viskosität 30 mm2/sec bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,6 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 1,7 g Dinatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 42,0 g PPS-Mikropulver mit Schmelzpunkt 280°C und mittlerer Partikelgröße D50=5 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 295 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 11: In einem Kessel werden 7,9 g Li-Hydroxystearat in 46,2 g PAO 6 der Viskosität 30 cst bei 40°C unter Rühren auf eine Temperatur von 205°C gebracht und langsam abgekühlt. Nach Zusatz von 0,6 g eines aminischen Antioxidantien Irganox L 150 und 1,7 g Dinatriumsebacat wird die Mischung über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, mit 43,6 g PEEK-Mikropulver mit Schmelzpunkt 340°C und mittlerer Partikelgröße D50=10 µm versetzt und bei 1500 rpm für 10 min gerührt. Das Gemisch wird erneut über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 295 1/10 mm) erhalten wird.
  • 2. Bestimmung der tribologischen Eigenschaften
  • Die tribologischen Eigenschaften der im Beispiel 1 hergestellten Schmierfette werden am Tannert-Gleitreibungsprüfstand untersucht. Es handelt sich hierbei um ein in der Tribotechnik übliches Prüfgerät, beschrieben z.B. in T. Mang (Editor), Encyclopedia of Lubricants and Lubrication, Springer, Berlin, Heidelberg 2014 und wird zur Untersuchung des Reibungsverhaltens bei langsamen oszillierenden Bewegungen verwendet. Eine mit 0,5 g befettete Gleitzunge aus Stahl ST37 wird bei Raumtemperatur zwischen zwei Zylinderrollen (Stahl 100Cr6, Durchmesser 10 mm, Länge 10 mm) in Liniengeometrie oszillierend mit einer Geschwindigkeit von 0,243 mm/s hin- und herbewegt. Im ersten Zyklus wird mit einer Normalkraft von 100 N belastet. Nach jedem Bewegungszyklus von 200 mm wird die Normalkraft um 50 N gesteigert bis Stick-Slip (Ruckgleiten) auftritt oder die Maximalbelastung von 1200 N erreicht ist. Gleichzeitig wird die mittlere Reibkraft kontinuierlich über jeden Bewegungszyklus ermittelt.
  • Es zeigt sich, wie an 1 zu erkennen ist, dass die Reibungskoeffizienten der erfindungsgemäßen Schmierfette 1,2 und 11 überraschenderweise über den gesamten Lastbereich, die erfindungsgemäßen Schmierfette 3 und 4 fast über den gesamten Lastbereich geringer sind als die des PTFE enthaltenden Vergleichsfetts 5. Ferner zeigt sich, dass der Reibungskoeffizient des erfindungsgemäßen Schmierfettes 10 nur geringfügig höher ist als der des PTFE enthaltenden Vergleichsfetts. Während das PTFE enthaltende Vergleichsfett bei einer Belastung von 300 N zu Ruckgleiten führt, zeigen die erfindungsgemäßen Schmierfette 2, 3 und 4 und 11 keinerlei Anfälligkeit gegenüber Ruckgleiten bis zur maximal möglichen Belastung von 1200 N. Das erfindungsgemäße Schmierfett 1 führt erst bei einer Belastung von 700 N zum Auftreten von Ruckgleiten.
  • 3. Bestimmung der rheologischen Eigenschaften
  • Die rheologischen Eigenschaften der im Beispiel 1 hergestellten Schmierfette werden am Rheometer MCR 300 der Fa Anton Paar gemäß DIN 53019 bei einer Prüftemperatur von 25°C und einer Scherrate von 300 s-1 bestimmt. Die nach einer Messdauer von 90 s ermittelten Scherviskositäten werden mit der Scherviskosität des PTFE enthaltenden Vergleichsfetts verglichen:
    • Es zeigt sich gemäß nachstehender Tabelle 1 überraschenderweise, dass die Scherviskosität des erfindungsgemäßen Zirkonhydrogenphosphat enthaltenden Schmierfettes 2 nur etwa die Hälfte des PTFE enthaltenden Vergleichsfetts 5 beträgt. Auch das erfindungsgemäße Melaminmonophosphat enthaltende Schmierfett 3 weist eine deutlich niedrigere Scherviskosität als das PTFE enthaltende Vergleichsfett auf.
    Tabelle 1
    Beispielfett 1 Beispielfett 2 Beispielfett 3 Beispielfett 4 Vergleichsfett 5
    Scherviskosität 5500 mPas 2100 mPas 4060 mPas 4600 mPas 4300 mPas
  • 4. Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierfette 6 bis 8 und des Vergleichsfettes 9
  • Es werden die erfindungsgemäßen Schmierfette 6 bis 8 und das Vergleichsfett 9 wie folgt hergestellt:
    • Beispielfett 6: In einem Behälter werden 71,5 g Perfluorpolyetheröl bestehend aus Perfluorpropylenoxid als Monomer, erhältlich als Aflunox 400 V der Viskosität 430 mm2/sec bei 40 cst mit 26,5 g PPS-Mikropulver mit Schmelzpunkt 280°C und mittlerer Partikelgröße D50=5 µm und 2 g Dinatriumsebacat als Korrosionsschutzadditiv bei 1000 rpm für 5 min in einem Speedmixer gerührt und über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2-3 (Walkpenetration 250 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 7: In einem Behälter werden 71,7 g Perfluorpolyetheröl Typ Aflunox 400 V der Viskosität 430 mm2/sec bei 40 cst mit 26,3 g PEEK-Mikropulver mit Schmelzpunkt 340°C und mittlerer Partikelgröße D50=10 µm und 2 g Diatriumsebacat bei 1000 rpm für 5 min in einem Speedmixer gerührt und über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 280 1/10 mm) erhalten wird.
    • Beispielfett 8: In einem Behälter werden 82,4 g Perfluorpolyetheröl Typ Aflunox 400 V der Viskosität 430 mm2/sec bei 40 cst mit 15,6 g 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion mittlerer Partikelgröße D50=10 µm und 2 g Diatriumsebacat bei 1000 rpm für 5 min in einem Speedmixer gerührt und über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 275 1/10 mm) erhalten wird.
    • Vergleichsfett 9 (Vergleichsbeispiel): In einem Behälter werden 70,0 g Perfluorpolyetheröl Typ Aflunox 400 V der Viskosität 430 mm2/sec bei 40 cst mit 28,0 g PTFE-Mikropulver mit Schmelzpunkt 330°C und mittlerer Partikelgröße D50=4 µm und 2 g Diatriumsebacat bei 1000 rpm für 5 min in einem Speedmixer gerührt und über einen Dreiwalzenstuhl homogenisiert, wobei ein Schmierfett der NLGI-Klasse 2 (Walkpenetration 275 1/10 mm) erhalten wird.
  • 5. Bestimmung der tribologischen Eigenschaften
  • Die tribologischen Eigenschaften der im Beispiel 4 hergestellten Schmierfette werden am Tannert-Gleitreibungsprüfstand bestimmt. Die erhaltenen Reibungskoeffizienten werden mit den Reibungskoeffizienten eines PTFE enthaltenden Fetts (Vergleichsfett 9) verglichen:
    • Es zeigt sich, wie an 2 zu erkennen ist, dass die Reibungskoeffizienten der erfindungsgemäßen Schmierfette 6 und 7 überraschenderweise geringer sind als die des PTFE enthaltenden Vergleichsfetts 9. Während das PTFE enthaltende Vergleichsfett bei einer Belastung von 600 N zu Ruckgleiten führt, zeigten die erfindungsgemäßen Hochtemperaturschmierfette 6, 7 und 8 keinerlei Anfälligkeit gegenüber Ruckgleiten bis zur maximal möglichen Belastung von 1200 N.
  • 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 Nicht-Patentliteratur
    • DIN-ISO 2137 [0090]

Claims (16)

  1. Schmierfett umfassend (A) 20 bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls, (B) 1 Gew.% bis 55 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße (D50) von unter 80 µm, gemessen nach ISO 13320-1, Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist, fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon; (B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon; (B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon; (B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist; (B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon; B(6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion; (B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind; wobei das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen enthält und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als 4 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts enthält.
  2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material, ein fluorfreies Polymer gemäß Option B1 ist und einen zahlenmäßigen Anteil von aromatischen Kohlenstoffatomen und/oder von in heteroaromatischen Strukturen enthaltenen Kohlenstoffatomen von mindestens 20 %, jeweils bezogen auf die Gesamtanzahl von Kohlenstoffatomen im fluorfreien Polymer, aufweist.
  3. Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material, ein fluorfreies Polymer gemäß Option B1 ist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyaryletherketon (PAEK), bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK), noch bevorzugter vernetztem PAEK, insbesondere vernetztem PEEK, Polyphenylsulfid (PPS), Polyethersulfon (PES), Poly(amid)imid (PAI), Perylenimid, Polycarbonat (PC), Polychinolin, Polychinoxalin, Morpholin, insbesondere Phthalocyanin, Melaminharz und Blends hiervon.
  4. Schmierfett nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material vernetztes PAEK, insbesondere vernetztes PEEK ist.
  5. Schmierfett nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material und/oder das Schmierfett NSF/H1-tauglich ist.
  6. Schmierfett nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material als Verdicker fungiert und der Anteil des fluorfreien Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, 10 bis 55 Gew.% beträgt.
  7. Schmierfett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmierfett einen weiteren Verdicker enthält, der ein anderer ist als das fluorfreie Material, vorzugsweise in einem Anteil von 3 Gew.% bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts.
  8. Schmierfett nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material als Additiv zur Reibwertsenkung fungiert, wobei der Anteil des fluorfreien Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, von 1 Gew.% bis 10 Gew.% beträgt.
  9. Schmierfett nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmierfett ein Verdickungsmittel enthält, das ein anderes ist als das fluorfreie Material, vorzugsweise in einem Anteil von 3 Gew.% bis 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts.
  10. Schmierfett nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundöl ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Estern, bevorzugt Dipentaerythritester, Trimellithsäureester, Hemimellithsäureester, Pyromellitsäureester, Estoliden, Pentaerytritester, Dimersäureester, Trimersäureester, Trimethylolpropanester (TMP- Ester); Ethern, bevorzugt Polyphenylether, Diarylether, Triarylether, Polyglycolen, linearen oder verzweigten Perfluorpolyetherölen (PFPE-Ölen); synthetischen Kohlenwasserstoffen, bevorzugt alkylierte Naphthaline, Polyalphaolefine (PAOs), metallocene Polyalphaolefine (mPAOs); unbehandelte und chemisch modifizierte pflanzliche Öle, Gruppe III Ölen; Gas to Liquid (GTL) Ölen; Dimethylsilikonölen; arylierten Silikonölen, bevorzugt Alkylarylsilikonöle, insbesondere Methyl/Aryl-Silikonöle und vollständig arylierte Silikonöle, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  11. Schmierfett nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material anorganisches Schichtsilikat ist, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenes Siliziumdioxid und/oder Gemische hiervon in Kombination mit einem schichtförmigen Festschmierstoff, der kein anorganisches Schichtsilikat ist.
  12. Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schmierfetts umfassend das Vermengen folgender Komponenten: (A) 20 bis 88 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines Grundöls, (B) 1 Gew.% bis 55 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, eines fluorfreien Materials, wobei das fluorfreie Material eine mittlere Partikelgröße D50 von unter 80 µm, gemessen nach ISO 13320-1, Ausgabe 2020-01 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (B1) fluorfreiem Polymer, das aromatische, heteroaromatische und/oder heterocyclische Gruppen und einen Schmelz- oder Zersetzungspunkt, gemessen nach DIN EN ISO 11357-1, Ausgabe 2008.04, von höher als 200°C aufweist; fluorfreiem Phthalocyanin und Gemischen hiervon; (B2) Silikonharz, Lignin und Gemischen hiervon; (B3) anorganischem Schichtsilikat, bevorzugt Talkum, Bentonit, Glimmer, pyrogenem Siliziumdioxid und Gemischen hiervon; (B4) nanopartikulärem Siliziumdioxid, das mit organischen Gruppen funktionalisiert ist; (B5) einer Phosphorverbindung, insbesondere Zinkpyrophosphat, Calcium(pyro)phosphat und Zirkonhydrogenphosphat und Gemischen hiervon; B(6) einem Melaminderivat, insbesondere Melamincyanurat, Melaminphosphat und/oder 1,3,5-Triazin-2,4,6 (1H,3H,5H)-trithion; (B7) fluorfreien Materialien, die aus zwei oder mehr als zwei der Gruppen B1, B2, B3, B4, B5 und/oder B6 ausgewählt sind; wobei das Schmierfett kein Polytetrafluorethylen enthält und/oder Polytetrafluorethylen in einem Anteil von weniger als 6 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 4 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 0,1 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts enthält.
  13. Verwendung eines Schmierfetts nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 zur Schmierung von tribologischen Systemen, insbesondere von tribologischen Systemen in Anwendungen, bei denen eine hohe obere Gebrauchstemperatur, von vorzugweise über 160°C, noch bevorzugter über 180°C, insbesondere über 200°C, notwendig ist, und/oder zum Schmieren von tribologischen Systemen, bei denen ein Anwendungsspektrum im Temperaturbereich von -40°C bis 160°C, notwendig ist.
  14. Verwendung eines Schmierfetts nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 zur Schmierung von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Lebensmitteln und/oder Trinkwasser stehen, insbesondere von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung und/oder für Gas- und (Trink)wasserarmaturen.
  15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorfreie Material Silikonharz, Lignin und Gemische hiervon (Option B2) ist und das Schmierfett zur Schmierung von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung und/oder für Gas- und (Trink)wasserarmaturen verwendet wird.
  16. Verwendung eines Schmierfetts nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 zur Schmierung von tribologischen Systemen, vorzugsweise zum Schmieren von tribologischen Systemen, die in Kontakt mit Lebensmitteln und/oder Trinkwasser stehen, beispielsweise von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung, wie Ketten zum Transport in Gefriertunneln und Förderbändern, Getriebe, Wälz- und Gleitlager, Pneumatikzylinder, Dichtungen, Montagepasten, Ventile und Fittings, für Gas- und (Trink)wasserarmaturen; und/oder zum Schmieren von Komponenten im Automobil-Bereich, wie Kugelgewindetrieben in Automobil-Lenkanwendungen, Aktuatoren; Getrieben, Kunststoffgetrieben, Dichtungen, Dichtungen in Schiebedächern, Bremskraftverstärker und/oder von Wälzlagern, Gleitlagern und/oder Linearführungen.
DE102021130746.5A 2021-11-24 2021-11-24 Schmierfett Pending DE102021130746A1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021130746.5A DE102021130746A1 (de) 2021-11-24 2021-11-24 Schmierfett
KR1020247016081A KR20240093592A (ko) 2021-11-24 2022-11-21 고온 그리스
EP22821403.7A EP4437071A1 (de) 2021-11-24 2022-11-21 Schmierfett
PCT/EP2022/082623 WO2023094321A1 (de) 2021-11-24 2022-11-21 Hochtemperaturschmierfett
KR1020247015367A KR20240090367A (ko) 2021-11-24 2022-11-21 고온 그리스
AU2022397936A AU2022397936A1 (en) 2021-11-24 2022-11-21 High-temperature grease
CA3237745A CA3237745A1 (en) 2021-11-24 2022-11-21 High-temperature grease
PCT/EP2022/082624 WO2023094322A1 (de) 2021-11-24 2022-11-21 Schmierfett
EP22821402.9A EP4437070A1 (de) 2021-11-24 2022-11-21 Hochtemperaturschmierfett

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021130746.5A DE102021130746A1 (de) 2021-11-24 2021-11-24 Schmierfett

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021130746A1 true DE102021130746A1 (de) 2023-05-25

Family

ID=86227391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021130746.5A Pending DE102021130746A1 (de) 2021-11-24 2021-11-24 Schmierfett

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021130746A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3447346A1 (de) 1984-12-24 1986-06-26 Dow Corning GmbH, 8000 München Schmierstoff fuer wasserarmaturen, wie wasserhaehne und dergleichen
EP1953212A1 (de) 2005-11-25 2008-08-06 JTEKT Corporation Schmierstoffzusammensetzung, untersetzungsgetriebe unter verwendung der zusammensetzung und elektrische servolenkungsvorrichtung unter verwendung des untersetzungsgetriebes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3447346A1 (de) 1984-12-24 1986-06-26 Dow Corning GmbH, 8000 München Schmierstoff fuer wasserarmaturen, wie wasserhaehne und dergleichen
EP1953212A1 (de) 2005-11-25 2008-08-06 JTEKT Corporation Schmierstoffzusammensetzung, untersetzungsgetriebe unter verwendung der zusammensetzung und elektrische servolenkungsvorrichtung unter verwendung des untersetzungsgetriebes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN-ISO 2137

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3234079B1 (de) Hochtemperaturschmierstoffe
CN102239240B (zh) 润滑脂组合物
DE112009005504B4 (de) Verwendung einer fluorhaltigen Diamid-Verbindung als Rostschutzzusatz einer Schmiermittelzusammensetzung
DE112006000066T5 (de) Schmiermittel
DE102009058779A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung und durch das Verfahren hergestellte Schmierfettzusammensetzung
DE112017003959B4 (de) Schmierfettzusammensetzung und deren Verwendung
KR20180101405A (ko) 그리스 조성물
JP6511128B2 (ja) グリース組成物
WO2021228442A1 (de) Lithiumkomplexhybridfett
DE102021130746A1 (de) Schmierfett
US20230365884A1 (en) Use of a lubricating grease composition having a high upper use temperature
US20180016516A1 (en) Lubricating Grease Composition
WO2023094322A1 (de) Schmierfett
EP4186966A1 (de) Hochtemperaturschmierfett
EP4176027B1 (de) Polyharnstoff-schmierfette enthaltend carbonate und deren verwendung
WO2024175811A1 (de) Schmierfett
WO2024017517A1 (de) Schmierstoffzusammensetzung enthaltend eine ionische flüssigkeit
WO2023179897A1 (de) Verwendung einer schmierstoffzusammensetzung zum schmieren von arbeitsgeräten
EP4384589A1 (de) Verwendung von hemimellitsäureester als basisöl für schmierstoffzusammensetzungen
DE102020008047A1 (de) Polyharnstoff-Schmierfette enthaltend Carbonate und deren Verwendung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)