DE102023112511B3 - Solid lubricant composition and its use, method for lubricating a chain - Google Patents
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- 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
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festschmierstoffzusammensetzung, die eine Festschmierstoffmischung umfasst, die ein Fettsäureamid, eine Dicarbonsäure oder ein Salz davon, und Bornitrid umfasst oder daraus besteht. Die Festschmierstoffzusammensetzung umfasst ferner eine Schmierfettbasis und ein Lösungsmittel und/oder ein Treibmittel. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schmieren einer Kette und die Verwendung der Festschmierstoffzusammensetzung zum Schmieren.The present invention relates to a solid lubricant composition comprising a solid lubricant mixture comprising or consisting of a fatty acid amide, a dicarboxylic acid or a salt thereof, and boron nitride. The solid lubricant composition further comprises a grease base and a solvent and/or a propellant. The present invention further relates to a method for lubricating a chain and the use of the solid lubricant composition for lubrication.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festschmierstoffzusammensetzung, ein Verfahren zum Schmieren einer Kette und die Verwendung der Festschmierstoffzusammensetzung zum Schmieren.The present invention relates to a solid lubricant composition, a method for lubricating a chain and the use of the solid lubricant composition for lubrication.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bei vielen technischen Anwendungen kommen Schmierstoffe insbesondere zur Verringerung von Reibung und Verschleiß zum Einsatz. Je nach Konsistenz und Aggregatszustand des Schmierstoffs unterscheidet man zwischen flüssigen Schmierstoffen (wie Schmieröle), Schmierfetten, Festschmierstoffen und auch gasförmigen Schmierstoffen.In many technical applications, lubricants are used particularly to reduce friction and wear. Depending on the consistency and physical state of the lubricant, a distinction is made between liquid lubricants (such as lubricating oils), lubricating greases, solid lubricants and also gaseous lubricants.
Festschmierstoffe, die auch als Trockenschmierstoffe bezeichnet werden können, enthalten typischerweise Partikel oder Plättchen, die leicht aufeinander gleiten und somit die Reibung verringern können. Festschmierstoffe können insbesondere eingesetzt werden, wenn man Bauteile schmieren will, aber a) eine staubige Umgebungsbedingung existiert; b) ölartige Schmierstoffe leicht abgeschleudert werden können (zum Beispiel beim Schmieren von Ketten); c) man bei Berührung eine starke Verschmutzung von Kleidung verhindern will; d) man unbedingt ein Abtropfen des Schmierstoffes verhindern will; e) man nicht leicht mit Gleitlacken arbeiten kann, weil man viele bewegliche Teile im Schmierkontakt hat. Solid lubricants, which can also be referred to as dry lubricants, typically contain particles or plates that slide easily on one another and can therefore reduce friction. Solid lubricants can be used in particular when you want to lubricate components but a) there is a dusty environmental condition; b) oily lubricants can easily be thrown off (for example when lubricating chains); c) you want to prevent clothing from being heavily soiled when touched; d) you absolutely want to prevent the lubricant from dripping; e) it is not easy to work with anti-friction coatings because there are many moving parts in contact with the lubricant.
Herkömmliche Festschmierstoffe, die insbesondere auch als Kettenschmierstoffe eingesetzt werden können, basieren meist auf Wachsen und enthalten als Festschmierstoffe schwarze Festschmierstoffe (z.B. MoS2/Graphit); PTFE; hexagonales Bornitrid (BN); Schichtsilikate (z.B. keramische Festschmierstoffe); schwermetallhaltige anorganische Salze (z.B. Molybdändithiocarbamat (MoDTC)) oder Certrifluorid (CeF3)) oder Polymere wie Polyethylen oder Polypropylen.Conventional solid lubricants, which can also be used in particular as chain lubricants, are usually based on waxes and contain black solid lubricants (eg MoS 2 /graphite) as solid lubricants; PTFE; hexagonal boron nitride (BN); layered silicates (e.g. ceramic solid lubricants); Inorganic salts containing heavy metals (e.g. molybdenum dithiocarbamate (MoDTC)) or cerium trifluoride (CeF 3 )) or polymers such as polyethylene or polypropylene.
Wachse können aber nur in einem eingeschränkten Temperaturbereich eingesetzt werden. Häufig verwendete Wachse sind zum Beispiel Alox 2213C oder D. Dabei handelt es sich in der Basis um oxidierte Paraffinwachse, bei denen die durch Oxidation entstandenen Carbonsäurefunktionalitäten mit Erdalkalihydroxiden/Oxiden neutralisiert wurden. Für die Anwendung der Trocken-Kettenschmierung bei Raumtemperatur werden oft Wachse mit einem Schmelzpunkt um die 40-50°C eingesetzt. Bei tiefen Temperaturen (z.B. in der Fahrradkettenschmierung nicht unüblich bis -20°C) sind diese Wachse extrem hart und haben schlechte Schmiereigenschaften bzw. können sogar die Kettenglieder in ihrer Beweglichkeit einschränken. Bei hohen Temperaturen (Sonneneinstrahlung; mechanische Belastung (z.B. Motorradketten) schmelzen die Wachse und verlieren ihre Konsistenz - es droht ein Abtropfen oder bei schnellen Bewegungen ein Abschleudern des Schmierstoffes.However, waxes can only be used within a limited temperature range. Commonly used waxes include Alox 2213C or D. These are essentially oxidized paraffin waxes in which the carboxylic acid functionalities created by oxidation have been neutralized with alkaline earth hydroxides/oxides. To use dry chain lubrication at room temperature, waxes with a melting point around 40-50°C are often used. At low temperatures (e.g. not uncommon in bicycle chain lubrication down to -20°C) these waxes are extremely hard and have poor lubricating properties and can even limit the mobility of the chain links. At high temperatures (solar radiation; mechanical stress (e.g. motorcycle chains) the waxes melt and lose their consistency - there is a risk of the lubricant dripping or being thrown off during rapid movements.
Aber auch die eingesetzten Festschmierstoffe weisen Nachteile auf: schwarze Festschmierstoffe wie MoS2 oder Graphit haben ein hohes Verschmutzungspotential, PTFE ist problematisch im Hinblick auf Mikroplastik und per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS); hexagonales Bornitrid ist sehr teuer; Schichtsilikate haben eine schlechtere Perfomance, schwermetallhaltige anorganische Salze enthalten Schwermetalle und sind meist nicht weiß und auch Polymere wie Polyethylen oder Polypropylen sind problematisch im Hinblick auf Mikroplastik.But the solid lubricants used also have disadvantages: black solid lubricants such as MoS 2 or graphite have a high contamination potential, PTFE is problematic with regard to microplastics and per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS); hexagonal boron nitride is very expensive; Layered silicates have poorer performance, inorganic salts containing heavy metals contain heavy metals and are usually not white, and polymers such as polyethylene or polypropylene are also problematic with regard to microplastics.
Mikroplastik ist aufgrund seiner meist schlechten biologischen Abbaubarkeit ein mehr und mehr ernstzunehmendes Umweltproblem. Über die Nahrungskette reichert sich Mikroplastik ebenfalls im menschlichen Körper an und führt zu noch nicht vollständig erforschten Gesundheitsproblemen. Besonders kritisch sind fluorierte Polymere zu betrachten, weil diese extrem schlecht abgebaut werden können. Kettenschmierung führt meist zu Schmierstoff-Verlusten. Im Bereich der Motorrad- und Fahrradketten bedeutet das zwangsläufig einen gewissen Eintrag in die Umwelt.Microplastics are becoming an increasingly serious environmental problem due to their generally poor biodegradability. Microplastics also accumulate in the human body via the food chain and lead to health problems that have not yet been fully researched. Fluorinated polymers are particularly critical because they are extremely difficult to degrade. Chain lubrication usually leads to loss of lubricant. In the area of motorcycle and bicycle chains, this inevitably means a certain amount of pollution into the environment.
Aus dem Stand der Technik sind Schmierfettzusammensetzungen bekannt, wie sie unter anderem in
Es mag daher einen Bedarf geben für eine Festschmierstoffzusammensetzung, die die oben beschriebenen Nachteile reduzieren oder idealerweise überwinden kann.There may therefore be a need for a solid lubricant composition that can reduce or ideally overcome the disadvantages described above.
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Festschmierstoffzusammensetzung bereitzustellen, die insbesondere zur Schmierung von Ketten geeignet ist und sich dabei besonders gut und zielgenau auftragen lässt, die weiß ist und die im Wesentlichen frei von Mikroplastik und PFAS ist und trotzdem eine ähnlich gute Performance wie bestehende PTFE-basierte Festschmierstoffzusammensetzungen hat.An object of the present invention is therefore to provide a solid lubricant composition that is particularly suitable for lubricating chains and can be applied particularly well and precisely, which is white and which is essentially free of microplastics and PFAS and still has a similarly good performance like existing PTFE-based solid lubricant compositions.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfangreiche Studien zur Lösung dieser Aufgabe durchgeführt und insbesondere herausgefunden, dass durch eine Kombination von mindestens drei hellen Feststoffen, einem Fettsäureamid, einer Dicarbonsäure oder einem Salz davon und Bornitrid ein Ersatz für eine PTFE-basierte Festschmierstoffzusammensetzung bereitgestellt werden kann, der nicht nur ähnlich gute Eigenschaften wie mit PTFE ermöglicht, sondern überraschenderweise eine weit bessere Performance bezüglich der Schmierwirkung aufweist, die viel länger anhält. Zusätzlich kann ein sehr guter Korrosionsschutz erreicht werden. Zusammen mit einer Schmierfettbasis und einem Lösungsmittel bzw. einem Treibmittel kann eine so erhaltene Festschmierstoffzusammensetzung besonders gut und zielgenau zum Beispiel auf eine Kette aufgetragen werden.The inventors of the present invention have carried out extensive studies to solve this problem and in particular have found that a replacement for a PTFE-based solid lubricant composition can be provided by a combination of at least three light solids, a fatty acid amide, a dicarboxylic acid or a salt thereof and boron nitride, which not only offers properties similar to those of PTFE, but surprisingly has a much better performance in terms of lubricating effect that lasts much longer. In addition, very good corrosion protection can be achieved. Together with a lubricating grease base and a solvent or a blowing agent, a solid lubricant composition obtained in this way can be applied particularly well and precisely to a chain, for example.
Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend eine Festschmierstoffzusammensetzung (Trockenschmierstoffzusammensetzung), die eine Festschmierstoffmischung umfasst, die ein Fettsäureamid, eine Dicarbonsäure oder ein Salz davon und Bornitrid umfasst oder daraus besteht. Die Festschmierstoffzusammensetzung umfasst ferner eine Schmierfettbasis und ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bei 101,3 kPa von weniger als 80 °C und/oder ein druckverflüssigtes Treibmittel.The present invention accordingly relates to a solid lubricant composition (dry lubricant composition) comprising a solid lubricant mixture comprising or consisting of a fatty acid amide, a dicarboxylic acid or a salt thereof and boron nitride. The solid lubricant composition further comprises a grease base and a solvent with a boiling point at 101.3 kPa of less than 80 ° C and / or a pressure liquefied propellant.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schmieren einer Kette, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Festschmierstoffzusammensetzung, wie sie hierin beschrieben ist, und das Auftragen der Festschmierstoffzusammensetzung auf eine Kette umfasst.Further, the present invention relates to a method for lubricating a chain, the method comprising providing a solid lubricant composition as described herein and applying the solid lubricant composition to a chain.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Festschmierstoffzusammensetzung, wie sie hierin beschrieben ist, zum Schmieren, insbesondere zum Schmieren einer Kette.Furthermore, the present invention relates to the use of a solid lubricant composition as described herein for lubrication, in particular for lubricating a chain.
Weitere Aufgaben und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Abbildungen ersichtlich.Additional objects and advantages of embodiments of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying figures.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE ILLUSTRATIONS
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DIN EN ISO 9227 DIN EN ISO 9227
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Im Folgenden werden nähere Details der vorliegenden Erfindung und weitere Ausführungsformen davon beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgende detaillierte Beschreibung beschränkt, sondern sie dient lediglich der Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Lehren.Further details of the present invention and further embodiments thereof are described below. However, the present invention is not limited to the following detailed description, but is merely illustrative of the teachings of the invention.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben werden, mit jeder anderen beispielhaften Ausführungsform kombiniert werden können. Insbesondere können Merkmale, die im Zusammenhang mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Festschmierstoffzusammensetzung beschrieben werden, mit jeder anderen beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Festschmierstoffzusammensetzung sowie mit jeder beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie jeder beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verwendung kombiniert werden und umgekehrt, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.It should be noted that features described in connection with an exemplary embodiment may be combined with any other exemplary embodiment. In particular, features that are described in connection with an exemplary embodiment of a solid lubricant composition according to the invention can be combined with any other exemplary embodiment of a solid lubricant composition according to the invention as well as with each exemplary embodiment of a method according to the invention and each exemplary embodiment of a use according to the invention and vice versa, unless expressly stated otherwise is noted.
Wenn ein Begriff mit einem unbestimmten oder bestimmten Artikel, wie zum Beispiel „ein“, „eine“, „eines“, „der“, „die“ und „das“, im Singular bezeichnet wird, schließt dies auch den Begriff im Plural mit ein und umgekehrt, sofern der Kontext nicht eindeutig anderes festlegt. Die Ausdrücke „aufweisen“ bzw. „umfassen“, wie sie hier verwendet werden, schließen nicht nur die Bedeutung von „enthalten“ oder „beinhalten“ ein, sondern können auch „bestehen aus“ und „im Wesentlichen bestehen aus“ bedeuten.If a term is referred to with an indefinite or definite article, such as “a”, “an”, “an”, “the”, “the” and “that”, in the singular, this also includes the term in the plural and vice versa, unless the context clearly states otherwise. The terms “comprising” or “comprising” as used herein not only include the meaning of “include” or “comprise,” but may also mean “consisting of” and “substantially consisting of.”
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Festschmierstoffzusammensetzung, die insbesondere zur Schmierung von Ketten geeignet ist.In a first aspect, the present invention relates to a solid lubricant composition that is particularly suitable for lubricating chains.
Der Ausdruck „Festschmierstoffzusammensetzung“, wie er hierin verwendet wird, kann insbesondere bedeuten, dass die Schmierstoffzusammensetzung nach dem Auftragen auf den zu schmierenden Gegenstand einen sich trocken anfühlenden Schmierstofffilm bildet, also dass etwaiges Lösungsmittel weitestgehend verdampft bzw. etwaiges Treibmittel sich weitestgehend verflüchtigt. Dementsprechend kann die Festschmierstoffzusammensetzung auch als eine Trockenschmierstoffzusammensetzung bezeichnet werden.The term “solid lubricant composition” as used herein can mean in particular that the lubricant composition forms a dry-feeling lubricant film after application to the object to be lubricated, i.e. that any solvent largely evaporates or any propellant largely evaporates. Accordingly, the solid lubricant composition can also be referred to as a dry lubricant composition.
Die Festschmierstoffzusammensetzung umfasst eine Festschmierstoffmischung, eine Schmierfettbasis und ein Lösungsmittel und/oder ein Treibmittel (oder besteht daraus). Die Festschmierstoffmischung wiederum umfasst ein Fettsäureamid, eine Dicarbonsäure oder ein Salz davon, und Bornitrid (oder besteht daraus). Selbstverständlich können auch mehrere der einzelnen Komponenten enthalten sein, zum Beispiel zwei oder mehr Fettsäureamide, zwei oder mehr Dicarbonsäuren oder Salze davon oder auch ein oder mehrere Dicarbonsäuren und ein oder mehrere Salze davon.The solid lubricant composition includes (or consists of) a solid lubricant mixture, a grease base, and a solvent and/or a blowing agent. The solid lubricant mixture in turn comprises (or consists of) a fatty acid amide, a dicarboxylic acid or a salt thereof, and boron nitride. Of course, several of the individual components can also be included, for example two or more fatty acid amides, two or more dicarboxylic acids or salts thereof or even one or more dicarboxylic acids and one or more salts thereof.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Fettsäureamid ein Amid oder Diamid einer gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder aromatischen, linearen oder verzweigten, substituierten oder unsubstituierten Fettsäure mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen, die optional eine oder mehrere Hydroxylgruppen aufweist. Die Fettsäure kann insbesondere 10 bis 28 Kohlenstoffatome, insbesondere 12 bis 26 Kohlenstoffatome, insbesondere 16 bis 24 Kohlenstoffatome, aufweisen. Die Bedeutung der Begriffe „gesättigt“, „ungesättigt“, „aliphatisch“, „aromatisch“, „linear“, „verzweigt“, und „unsubstituiert“, wie sie hier verwendet werden, entspricht den jeweiligen etablierten Bedeutungen davon, wie sie einem Fachmann bekannt sind. Der Begriff „substituiert“, wie hierin verwendet, bedeutet, dass ein oder mehrere, insbesondere 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Wasserstoffatome der jeweiligen Gruppen durch einen Substituenten substituiert sind. Beispiele für geeignete Substituenten umfassen Hydroxylgruppen, Hydroxyalkylgruppen (Ether), Thiolgruppen, Thioalkylgruppen (Thioether), =O, Estergruppen, Amidgruppen, Nitrilgruppen und Nitrogruppen, insbesondere eine oder mehrere Hydroxylgruppen. Wenn zwei oder mehr Substituenten vorhanden sind, können diese gleich oder verschieden sein und können miteinander verbunden sein unter Bildung eines Rings.According to an exemplary embodiment, the fatty acid amide comprises an amide or diamide of a saturated or unsaturated, aliphatic or aromatic, linear or branched, substituted or unsubstituted fatty acid having 8 to 30 carbon atoms, optionally having one or more hydroxyl groups. The fatty acid can in particular have 10 to 28 carbon atoms, in particular 12 to 26 carbon atoms, in particular 16 to 24 carbon atoms. The meanings of the terms "saturated", "unsaturated", "aliphatic", "aromatic", "linear", "branched", and "unsubstituted" as used herein correspond to the respective established meanings thereof as they would be understood by one skilled in the art are known. The term “substituted” as used herein means that one or more, in particular 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 hydrogen atoms of the respective groups are substituted by a substituent. Examples of suitable substituents include hydroxyl groups, hydroxyalkyl groups (ethers), thiol groups, thioalkyl groups (thioethers), =O, ester groups, amide groups, nitrile groups and nitro groups, in particular one or more hydroxyl groups. When two or more substituents are present, they may be the same or different and may be linked together to form a ring.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Fettsäureamid mindestens eines aus der Gruppe, bestehend aus Stearinsäureamid (Stearamid), Ölsäureamid (Oleamid), Palmitinsäureamid (Palmitamid), Erucasäureamid (Erucamid), Ricinolsäureamid, Distearylethylendiamid (Stearylstearindiamid), Dioleylethylendiamid (Oleamidoleindiamid), Dipalmitylethylendiamid (Palmitamidpalmitindiamid) und Kombinationen davon. Von diesen hat sich Stearinsäureamid als besonders geeignet für die Lösung der Aufgabe der Erfindung erwiesen.According to an exemplary embodiment, the fatty acid amide comprises at least one from the group consisting of stearic acid amide (stearamide), oleic acid amide (oleamide), palmitic acid amide (palmitamide), erucic acid amide (erucamide), ricinoleic acid amide, distearyl ethylene diamide (stearyl stear diamide), dioleyl ethylene diamide (oleamidolein diamide), dipalmityl ethylene diamide (palmitamidepalmitindi amide ) and combinations thereof. Of these, stearic acid amide has proven to be particularly suitable for solving the problem of the invention.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffmischung 1 bis 80 Gew.-%, insbesondere 5 bis 50 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-%, eines oder mehrerer Fettsäureamide.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant mixture comprises 1 to 80% by weight, in particular 5 to 50% by weight, in particular 10 to 40% by weight, of one or more fatty acid amides.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Dicarbonsäure eine gesättigte oder ungesättigte, aliphatische oder aromatische, lineare oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte Dicarbonsäure mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen. Die Dicarbonsäure kann insbesondere 4 bis 16 Kohlenstoffatome, insbesondere 6 bis 12 Kohlenstoffatome, insbesondere 8 bis 10 Kohlenstoffatome, aufweisen.According to an exemplary embodiment, the dicarboxylic acid comprises a saturated or unsaturated, aliphatic or aromatic, linear or branched, substituted or unsubstituted dicarboxylic acid having 2 to 20 carbon atoms. The dicarboxylic acid can in particular have 4 to 16 carbon atoms, in particular 6 to 12 carbon atoms, in particular 8 to 10 carbon atoms.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffmischung ein Salz der Dicarbonsäure. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Dinatriumsalz, ein Dikaliumsalz, ein Dicalciumsalz, ein Diammoniumsalz, ein Mononatriumsalz, ein Monokaliumsalz, ein Monocalciumsalz, ein Monoammoniumsalz oder Kombination hiervon handeln. Beispielsweise kann die Festschmierstoffmischung ein Dinatriumsalz einer Dicarbonsäure und ein Mononatriumsalz der gleichen oder einer anderen Dicarbonsäure handeln. Auch Kombinationen verschiedener Kationen sind möglich. Ein Natriumsalz, insbesondere ein Dinatriumsalz, einer Dicarbonsäure hat sich als besonders vorteilhaft für die Lösung der Aufgabe der Erfindung erwiesen.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant mixture comprises a salt of dicarboxylic acid. In particular, this can be a disodium salt, a dipotassium salt, a dicalcium salt, a diammonium salt, a monosodium salt, a monopotassium salt, a monocalcium salt, a monoammonium salt or a combination thereof. For example, the solid lubricant mixture can be a disodium salt of a dicarboxylic acid and a monosodium salt of the same or a different dicarboxylic acid. Combinations of different cations are also possible. A sodium salt, in particular a disodium salt, of a dicarboxylic acid has proven to be particularly advantageous for solving the problem of the invention.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffmischung 10 bis 95 Gew.-%, insbesondere 30 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 85 Gew.-%, eines oder mehrere Dicarbonsäure oder Salze davon.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant mixture comprises 10 to 95% by weight, in particular 30 to 90% by weight, in particular 40 to 85% by weight, of one or more dicarboxylic acid or salts thereof.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Bornitrid ein Bornitrid mit hexagonaler Kristallstruktur. Hierdurch können besonders gute Schmiereigenschaften verwirklicht werden.According to an exemplary embodiment, the boron nitride is a boron nitride with a hexagonal crystal structure. This allows particularly good lubricating properties to be achieved.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffmischung 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 15 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, Bornitrid.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant mixture comprises 1 to 20% by weight, in particular 2 to 15% by weight, in particular 3 to 10% by weight, of boron nitride.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gewichtsverhältnis von Fettsäureamid, Dicarbonsäure oder Salz davon und Bornitrid wie folgt:
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind das Fettsäureamid und Bornitrid im Gewichtsverhältnis von 6:1 bis 2:1, insbesondere 5:1 bis 3:1, insbesondere circa 4:1, enthalten.According to an exemplary embodiment, the fatty acid amide and boron nitride are contained in a weight ratio of 6:1 to 2:1, in particular 5:1 to 3:1, in particular approximately 4:1.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffzusammensetzung 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 7 bis 15 Gew.-%, insbesondere 8 bis 12 Gew.-%, der Festschmierstoffmischung.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant composition comprises 5 to 20% by weight, in particular 7 to 15% by weight, in particular 8 to 12% by weight, of the solid lubricant mixture.
Die Festschmierstoffzusammensetzung umfasst neben der Festschmierstoffmischung ferner eine Schmierfettbasis sowie ein Lösungsmittel und/oder ein Treibmittel.In addition to the solid lubricant mixture, the solid lubricant composition also includes a lubricating grease base and a solvent and/or a blowing agent.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Schmierfettbasis ein Seifenfett. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Fettsäuresalz, ganz besonders ein Calciumsulfonatkomplex-Fett, handeln. Ein Calciumsulfonatkomplex-Fett zeichnet sich durch einen besonders breiten Temperaturbereich, insbesondere auch im Tieftemperaturbereich, aus.According to an exemplary embodiment, the grease base comprises a soap grease. This can in particular be a fatty acid salt, especially a calcium sulfonate complex fat. A calcium sulfonate complex grease is characterized by a particularly wide temperature range, especially in the low temperature range.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffzusammensetzung 10 bis 40 Gew.-%, insbesondere 15 bis 30 Gew.-%, insbesondere 20 bis 25 Gew.-%, der Schmierfettbasis.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant composition comprises 10 to 40% by weight, in particular 15 to 30% by weight, in particular 20 to 25% by weight, of the lubricating grease base.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform liegt das Gewichtsverhältnis von Festschmierstoffmischung und Schmierfettbasis im Bereich von 1:5 bis 5:1, insbesondere im Bereich von 1:3 bis 1:1, insbesondere bei etwa 1:2.According to an exemplary embodiment, the weight ratio of solid lubricant mixture and lubricating grease base is in the range from 1:5 to 5:1, in particular in the range from 1:3 to 1:1, in particular approximately 1:2.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Festschmierstoffzusammensetzung ein Lösungsmittel. Unter einem „Lösungsmittel“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere eine chemische Verbindung verstanden, die in der Lage ist, andere Substanzen, insbesondere die oben beschriebenen Bestandteile, zu lösen oder zumindest anzulösen.According to an embodiment of the invention, the solid lubricant composition contains a solvent. In the context of the present application, a “solvent” is understood to mean, in particular, a chemical compound that is able to dissolve or at least dissolve other substances, in particular the components described above.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Lösungsmittel einen Kohlenwasserstoff. Auch Kombinationen von mehreren Kohlenwasserstoffen oder von einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen und einem weiteren Lösungsmittel sind möglich. Vorzugsweise handelt es sich um ein halogenfreies Lösungsmittel, insbesondere ein halogenfreier Kohlenwasserstoff.According to an exemplary embodiment, the solvent comprises a hydrocarbon. Combinations of several hydrocarbons or of one or more hydrocarbons and another solvent are also possible. It is preferably a halogen-free solvent, in particular a halogen-free hydrocarbon.
Das Lösungsmittel weist einen hohen Dampfdruck bzw. eine niedrige Siedetemperatur, nämlich einen Siedepunkt bei 101,3 kPa von weniger 80 °C, insbesondere weniger als 60 °C, auf. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein schnelles und im Wesentlichen vollständiges Verdunsten des Lösungsmittels nach dem Auftragen der Festschmierstoffzusammensetzung auf das zu schmierende Bauteil erreicht werden unter Ausbildung eines sich trocken anfühlenden Schmierstofffilms.The solvent has a high vapor pressure or a low boiling temperature, namely a boiling point at 101.3 kPa of less than 80 ° C, in particular less than 60 ° C. In this way, rapid and essentially complete evaporation of the solvent can advantageously be achieved after the solid lubricant composition has been applied to the component to be lubricated, forming a dry-feeling lubricant film.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Festschmierstoffzusammensetzung ein druckverflüssigtes Treibmittel. In diesem Fall kann man die Festschmierstoffzusammensetzung auch als eine Festschmierstoffaerosolformulierung bezeichnen. Unter einem „Treibmittel“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere eine flüssige oder gasförmige Substanz verstanden, die druckverflüssigt oder komprimiert vorliegt und in der Lage ist, durch ihren Druck andere Substanzen, insbesondere Flüssigkeiten oder Feststoffe, zu fördern und ggf. auch zu zerstäuben.According to a further embodiment of the invention, the solid lubricant composition contains a pressure-liquefied propellant. In this case, the solid lubricant composition can also be referred to as a solid lubricant aerosol formulation. In the context of the present application, a “propellant” is understood to mean, in particular, a liquid or gaseous substance that is liquefied or compressed under pressure and is able to use its pressure to promote and, if necessary, also atomize other substances, in particular liquids or solids.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das druckverflüssigte Treibmittel ein Flüssiggas, insbesondere Propan und/oder Butan. Vorzugsweise handelt es sich um ein halogenfreies Treibmittel, insbesondere ein halogenfreies Flüssiggas. Das Treibmittel kann auch zusätzlich ein Lösungsmittel enthalten, insbesondere ein Lösungsmittel wie oben beschrieben.According to an exemplary embodiment, the pressure-liquefied propellant comprises a liquid gas, in particular propane and/or butane. It is preferably a halogen-free propellant, in particular a halogen-free liquid gas. The blowing agent can also additionally contain a solvent, in particular a solvent as described above.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Festschmierstoffzusammensetzung 30 bis 90 Gew.-%, insbesondere 50 bis 80 Gew.-%, insbesondere 60 bis 70 Gew.-%, des Lösungsmittels und/oder des Treibmittels.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant composition comprises 30 to 90% by weight, in particular 50 to 80% by weight, in particular 60 to 70% by weight, of the solvent and/or the blowing agent.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Festschmierstoffzusammensetzung im Wesentlichen frei von Plastik, insbesondere Mikroplastik, und/oder per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS). Unter „im Wesentlichen frei“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass Plastik, insbesondere Mikroplastik, und/oder PFAS, höchstens in technisch nicht vermeidbarer Menge (auf Grund der Ubiquität dieser Substanzen) enthalten sind und insbesondere kein Plastik, insbesondere kein Mikroplastik, und/oder keine PFAS, sowie keine Ausgangsmaterialien hierfür, der Festschmierstoffzusammensetzung bewusst zugegeben wird.According to an exemplary embodiment, the solid lubricant composition is essentially free of plastic, in particular microplastics, and/or per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS). In the context of the present application, “essentially free” means that plastic, in particular microplastics, and/or PFAS, are contained at most in technically unavoidable quantities (due to the ubiquity of these substances) and in particular no plastic, in particular no microplastics, and/or no PFAS, as well as no starting materials for these, are deliberately added to the solid lubricant composition.
Die Herstellung der Festschmierstoffzusammensetzung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen oder Vorgaben und kann von einem Fachmann unter Verwendung der beschriebenen Bestandteile in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise werden die festen Bestandteile durch Erwärmen in flüssige Form (soweit möglich) gebracht, um eine gute Durchmischung zu erleichtern.The production of the solid lubricant composition is not subject to any particular restrictions or requirements and can be carried out by a person skilled in the art using the components described in a manner known per se. Advantageously, the solid components are converted into liquid form (as far as possible) by heating in order to facilitate thorough mixing.
Die Festschmierstoffzusammensetzung kann in einen geeigneten Behälter, zum Beispiel eine Flasche oder eine Dose, insbesondere eine Tropfflasche, eine Sprühflasche, eine Sprühdose oder eine Aerosoldose, gefüllt und abgepackt werden und somit für den Gebrauch bereitgestellt werden.The solid lubricant composition can be filled and packaged in a suitable container, for example a bottle or a can, in particular a dropper bottle, a spray bottle, an aerosol can or an aerosol can, and thus made available for use.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schmieren einer Kette, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Festschmierstoffzusammensetzung, wie sie hierin beschrieben ist, und das Auftragen der Festschmierstoffzusammensetzung auf eine Kette umfasst.In a further aspect, the present invention relates to a method of lubricating a chain, the method comprising providing a solid lubricant composition as described herein and applying the solid lubricant composition to a chain.
Das Auftragen der Festschmierstoffzusammensetzung auf die Kette kann insbesondere durch Tropfen oder Sprühen der Festschmierstoffzusammensetzung direkt auf die Kette erfolgen.The solid lubricant composition can be applied to the chain in particular by dripping or spraying the solid lubricant composition directly onto the chain.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Kette um ein Teil eines Fortbewegungsmittels, insbesondere eines Zweirads, insbesondere eines Fahrrads oder eines Motorrads.According to an exemplary embodiment, the chain is a part of a means of transport, in particular a two-wheeler, in particular a bicycle or a motorcycle.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Festschmierstoffzusammensetzung, wie sie hierin beschrieben ist, zum Schmieren, insbesondere zum Schmieren einer Kette. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Kette um ein Teil eines Fortbewegungsmittels, insbesondere eines Zweirads, insbesondere eines Fahrrads oder eines Motorrads.In a further aspect, the present invention relates to the use of a solid lubricant composition as described herein for lubrication, particularly for lubricating a chain. According to an exemplary embodiment, the chain is a part of a means of transport, in particular a two-wheeler, in particular a bicycle or a motorcycle.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin an Hand der folgenden Beispiele beschrieben, die aber lediglich der Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Lehren dienen und in keiner Weise den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken sollen.The present invention is further described with reference to the following examples, which are intended merely to illustrate the teachings of the invention and are in no way intended to limit the scope of the present invention.
BeispieleExamples
Im Folgenden werden experimentelle Daten von Ausführungsformen einer beispielhaften erfindungsgemäßen Festschmierstoffzusammensetzung und von Wettbewerbsprodukten beschrieben. Hierbei wurden für die untersuchten Proben der Verlustleistung der Festschmierstoffzusammensetzung auf dem Kettenprüfstand AU01 und das korrosionsschützende Verhalten im Salzspraytest nach
Untersuchte Proben:Samples examined:
-
erfindungsgemäße Festschmierstoffzusammensetzung:
- Festschmierstoffmischung:
- 12% eines einfach ungesättigten Fettsäureamids (C16-C24),
- 84% eines Dinatriumsalzes einer kurzkettigen Dicarbonsäure
- 3% hexagonales Bornitrid;
- Seifenfett aus der Klasse der Calciumsulfonatkomplex-Fette als Schmierfettbasis;
- Solid lubricant mixture:
- 12% of a monounsaturated fatty acid amide (C16-C24),
- 84% of a disodium salt of a short-chain dicarboxylic acid
- 3% hexagonal boron nitride;
- Soap grease from the class of calcium sulfonate complex greases as a lubricating grease base;
- Festschmierstoffmischung:
- Ausführungsform 1A) mit LösungsmittelEmbodiment 1A) with solvent
- Ausführungsform 1B) mit Treibmittel als AerosolEmbodiment 1B) with propellant as an aerosol
- Wettbewerbsprodukt A: Wachs mit keramischen FestschmierstoffenCompetitive product A: Wax with ceramic solid lubricants
-
Wettbewerbsprodukt B: geschmolzenes Wachs mit Feststoffen. Bestandteile:
- Paraffin, MoS2 und WS2 (Wolframdisulfid)
- Paraffin, MoS 2 and WS 2 (tungsten disulfide)
- Wettbewerbsprodukt C: PTFE-ÖlCompetitive product C: PTFE oil
- Wettbewerbsprodukt D: Trockenschmierstoff (ohne nähere Beschreibung)Competitive product D: Dry lubricant (without further description)
- Wettbewerbsprodukt E: PTFE-ÖlCompetitive product E: PTFE oil
- Wettbewerbsprodukt F: Trockenschmiermittel mit PTFECompetitive product F: Dry lubricant with PTFE
- Wettbewerbsprodukt G: Wachs mit PTFE und keramischen FeststoffenCompetitive product G: Wax with PTFE and ceramic solids
Prüfmethode Kettenprüfstand:Chain test bench testing method:
Mit Hilfe des Kettenprüfstands kann der Einfluss eines Kettenschmierstoffs auf den Leistungsverlust des Gesamtantriebs ermittelt werden. Aus den Messwerten und deren Veränderung über die Zeit lassen sich Rückschlüsse auf die Haltbarkeit, die Qualität und die Reibungsminderung des Schmierfilms ziehen.With the help of the chain test bench, the influence of a chain lubricant on the power loss of the overall drive can be determined. From the measured values and their changes over time, conclusions can be drawn about the durability, quality and reduction in friction of the lubricating film.
Für die Ermittlung der Verlustleistung wird ein Prüflauf mit definierten Mess- und Belastungsbedingungen über 20 Stunden gefahren. Während der Versuche werden die Drehzahl und das Drehmoment am Antrieb (Kurbel) sowie am Abtrieb (Ritzel) gemessen (siehe
Das Prüffeld ist auf eine konstante Temperatur von 22°C konditioniert. Die Drehmomentsensoren liefern pro Umdrehung 4 Signale und die Abweichung sowie Wiederholbargenauigkeit liegt bei 0,03%.The test field is conditioned to a constant temperature of 22°C. The torque sensors deliver 4 signals per revolution and the deviation and repeatability accuracy is 0.03%.
Ergebnisse auf dem KettenprüfstandResults on the chain test bench
-
1. Prüflauf einer typischen erfindungsgemäßen Ausführung des Trockenkettenschmierstoffs 1) in verschiedenen Applikationsformen:
- In dem in
- In the in
- In dem in
-
2. Vergleich zwischen einer typischen erfindungsgemäßen Ausführungsform 1) und typischen sehr guten Wettbewerbsprodukten:
- In dem in
- In the in
- In dem in
-
3. Vergleich mit PTFE-haltigen Schmierstoffen:
- In dem in
- In the in
- In dem in
Öle weisen aufgrund ihrer geringeren Inneren Reibung im Vergleich zu Trockenkettenschmierstoffen tendenziell ohnehin niedrigere Reibwerte und langzeitstabile Schmierfilme auf - in diesem Fall helfen aber nicht mal größere Mengen PTFE, um ähnlich gute Verlustleistungen zu erzeugen.Due to their lower internal friction compared to dry chain lubricants, oils tend to have lower coefficients of friction and long-term stable lubricating films - but in this case even larger amounts of PTFE do not help to generate similarly good power losses.
Neben dem Nachteil, dass PTFE als Mikroplastik angesehen wird und als PFAS eingestuft werden muss, kann es in der Leistungsfähigkeit in Bezug auf Reibwertabsenkung durch die beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsform deutlich übertroffen werden.In addition to the disadvantage that PTFE is viewed as a microplastic and must be classified as PFAS, its performance in terms of reducing the coefficient of friction can be significantly exceeded by the exemplary embodiment according to the invention.
Korrosionsschützendes Verhalten im Salzspraytest nach
- Eine weitere geforderte Eigenschaft von Trockenkettenschmierstoffen ist ihre korrosionsschützende Wirkung. Um auch widrige Umwelteinflüsse zu simulieren, wurde u.a. der Salzsprühtest nach
DIN EN ISO 9227
- Another required property of dry chain lubricants is their anti-corrosion effect. In order to simulate adverse environmental influences, the salt spray test was carried out
DIN EN ISO 9227
Die vorliegende Erfindung wurde an Hand spezifischer Ausführungsformen und Beispiele beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt und verschiedene Modifikationen hiervon sind möglich, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The present invention has been described using specific embodiments and examples. However, the invention is not limited thereto and various modifications thereof are possible without departing from the scope of the present invention.
Claims (19)
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