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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung gemäß den Ansprüchen und speziell einer wenig Staub erzeugenden Schmiermittelzusammensetzung, in einer linear einwirkenden Führungsvorrichtung, die in einer Reinraumumgebung verwendet wird.
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Technischer Hintergrund
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Es ist erforderlich, dass eine Schmiermittelzusammensetzung, die in einem zu schmierenden Teil verwendet wird, das in eine Vorrichtung eingebaut werden soll, die in einer Reinraumumgebung eingesetzt wird, beispielsweise bei einer Halbleiterherstellungsvorrichtung, einer Flüssigkristallherstellungsvorrichtung, einem Computer und einer Herstellungsvorrichtung für Leiterplatten, keine Verschmutzung peripherer Maschinen und Werkzeuge und von Erzeugnissen hervorruft, die durch diese Vorrichtungen hergestellt werden, selbst wenn die Zusammensetzung versehentlich verstreut wird. Insbesondere ist bei einer linear einwirkenden Vorrichtung (beispielsweise einer direkt einwirkenden Führung, einer Kugelumlaufspindel oder einem direkt einwirkenden Kugellager) unter den eine Schmierung benötigenden Vorrichtungen deren geschmierte Ebene der Außenumgebung ausgesetzt, so dass eine derartige, direkt einwirkende Vorrichtung eine Verschmutzung der Umgebung hervorrufen kann, in welcher sie eingesetzt wird, durch das Verstreuen der in ihr enthaltenen Zusammensetzung, verglichen zu einem abgedichteten Lager oder einem Lager des umschlossenen Typs, wobei das dort verwendete Schmiermittel insbesondere in Bezug auf die Eigenschaft einer geringen Stauberzeugung hervorragend sein muss. Darüber hinaus muss ein derartiges Schmiermittel ebenfalls frei von irgendwelchen Metallbestandteilen sein, so dass selbst dann, wenn es verstreut wird, und an einem sich ergebenden Erzeugnis anhaftet, es nicht irgendeine Auswirkung auf die Stromversorgung des sich ergebenden Erzeugnisses hat.
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Als Schmiermittel, das in derartigen Abschnitten eingesetzt wird, welche die voranstehenden Anforderungen erfüllen, ist bislang ein Fluorschmiermittel (vgl. beispielsweise
JP H06-229426 A ) bekannt, sowie ein Harnstoffschmiermittel auf Grundlage eines Ethergrundlageöls (vgl. beispielsweise
JP 2000-192973 A und
JP 2001-139975 A ).
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Wenn man diese Schmiermittel mit jenen für den üblichen Einsatz vergleicht, die nicht notwendigerweise die Anforderung in Bezug auf Eigenschaften einer geringen Stauberzeugung erfüllen müssen, treten jedoch bei Fluorharzen verschiedene Probleme in der Hinsicht auf, dass sie hohe Herstellungskosten benötigen, dass das Schmiermittel ein hohes Drehmoment erzeugt, und dass es schwierig wird, es handzuhaben. Andererseits leidet das Harnstoffschmiermittel auf Grundlage eines Öls auf Grundlage des Ethertyps an einem derartigen Problem, dass es zu einer Erhöhung des Abwälzwiderstands führt (nachstehend bezeichnet als so genanntes ”schlechtes Abwälzgefühl”), so dass das Schmiermittel die Anforderungen in Bezug auf Eigenschaften einer geringen Stauberzeugung unter Opferung anderer Eigenschaften erfüllt.
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Weiterhin ist als Schmiermittel mit geringer Stauberzeugung, das mit einem derartigen Problem des Abwälzwiderstands fertig werden kann, ein derartiges bekannt, welches Lithiumstearat als Verdickungsmittel aufweist (vgl. beispielsweise
JP H11-166191 A ). Da dieses Schmiermittel Metallelemente enthält, können jedoch die Metallelemente in Erzeugnisse übertragen werden, so dass diese fehlerhaft werden, wenn das Schmiermittel in einer linear einwirkenden Führungsvorrichtung eingesetzt wird, die beispielsweise bei einer Halbleiterherstellungsvorrichtung verwendet wird.
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Aus den voranstehend geschilderten Gründen bestand ein Bedürfnis der Entwicklung eines wenig Staub erzeugenden Schmiermittels, welches Eigenschaften mit niedriger Stauberzeugung aufweist, gleich jenen, die bei dem herkömmlichen Schmiermittel mit niedriger Stauberzeugung beobachtet werden, dessen Herstellungskosten gering sind, das keine Metallbestandteile aufweist, und bei welchen kein schlechtes Abwälzgefühl auftritt.
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Beschreibung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende Probleme
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung mit niedriger Stauberzeugung, und insbesondere einer Schmierstoffzusammensetzung mit niedriger Stauberzeugung, deren Herstellungskosten gering sind, die keine Metallbestandteile aufweist, und bei der kein schlechtes Abwälzgefühl auftritt.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung mit niedriger Stauberzeugung, deren Stauberzeugungsfähigkeit nicht größer ist als 100 Teilchen/L, deren Abwälzwiderstand nicht größer ist als 25 N, und welche keine Metallbestandteile aufweist.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung einer linear einwirkenden Führungsvorrichtung, in welcher die voranstehend geschilderte Schmiermittelzusammensetzung enthalten ist.
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Einrichtungen zur Lösung der Probleme
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Verwendungen einer Schmiermittelzusammensetzung beansprucht:
- 1. Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung, umfassend eine Ölgrundlage und ein Verdickungsmittel, wobei der Anteil eines Esteröls, das in der Ölgrundlage vorhanden ist, 50 Massenprozent oder mehr beträgt, wobei die Schmiermittelzusammensetzung keine Metallbestandteile aufweist, wobei die Menge an Ölgrundlage im Bereich von 60 bis 80 Massenprozent liegt, wobei die Menge an Verdickungsmittel im Bereich von 20 bis 40 Massenprozent liegt, basierend auf den relativen Anteilen an Ölgrundlage und Verdickungsmittel, wobei die Zusammensetzung 20 Massenprozent oder mehr an Verdickungsmittel aufweist, wobei das Verdickungsmittel aus der Verbindung besteht, die durch die folgende allgemeine Formel repräsentiert wird: R1NHCONHR2NHCONHR3 wobei R1 und R3 gleich oder verschieden sein können, und jeweils eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 12 bis 14 Kohlenstoffatomen repräsentieren; und R2 eine divalente aromatische Kohlenwasserstoffgruppe repräsentiert, die 6 bis 13 Kohlenstoffatome aufweist, und wobei die Schmiermittelzusammensetzung eine Walkpenetration im Bereich von 220 bis 300 aufweist, in einer linear einwirkenden Führungseinrichtung in einer Reinraumumgebung, bei der die geschmierte Ebene der Außenumgebung ausgesetzt ist.
- 2. Verwendung nach Anspruch 1, bei welcher das Esteröl mindestens eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus jenen besteht, die durch die folgenden allgemeinen Formeln repräsentiert werden:
(1) synthetische Öle des Diestertyps, repräsentiert durch folgende Formel: R4OCO(CH2)nCOOR5 wobei R4 und R5 gleich oder verschieden sein können, und jeweils eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen repräsentieren; und n eine Anzahl im Bereich von 3 bis 12 repräsentiert;
(2) synthetische Öle des Triestertyps, repräsentiert durch folgende Formel: C2H5C(CH2OCOR6)3 wobei R6 gleich oder verschieden sein kann, und jeweils eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen repräsentiert;
(3) synthetische Öle des Tetraestertyps, repräsentiert durch folgende Formel: C(CH2OCOR7)4 wobei R7 gleich oder unterschiedlich sein kann, und jeweils eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen repräsentiert;
(4) synthetische Öle des Dipentaerythritoltyps, repräsentiert durch folgende Formel: C(CHO2OC-OR8)3CH2OCH2C(CH2OCOR8)3 wobei R8 gleich oder verschieden sein kann, und jeweils eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen repräsentiert; und
(5) andere synthetische Öle des Neopentylpolyolestertyps.
- 3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die linear einwirkende Führungseinrichtung eine direkt einwirkende Führung ist, eine Kugelumlaufspindel, ein direkt einwirkendes Kugellager, oder ein Kugelschiebekeil.
- 4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verdickungsmittel durch Reaktion eines aromatischen Diisocyanats mit einem aliphatischen Monoamin hergestellt ist, wobei das aromatische Diisocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Phenylendiisocyanat, Diphenyldiisocyanat, Phenyldiisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-Diisocyanat, Tolylendiisocyanat, Naphthalendiisocyanat und Toluidindiisocyanat, und/oder wobei das aliphatische Monoamin ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Monoamine, die 12 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, insbesondere Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin und Behenylamin.
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Auswirkungen der Erfindung
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Das wenig Staub erzeugende Schmiermittel gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung erzeugt nur eine geringe Menge an Staub, und weist einen niedrigen Abwälzwiderstand auf. Weiterhin sind seine Herstellungskosten niedrig, weist die Zusammensetzung keine metallischen Bestandteile auf, und zeigt sie kein schlechtes Abwälzgefühl.
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Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
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Die Ölgrundlage, die bei der Erfindung verwendet wird, umfasst ein Esteröl in einem Anteil von nicht weniger als 50 Massenprozent, bevorzugt von nicht weniger als 60 Massenprozent, und bevorzugter von nicht weniger als 80 Massenprozent. In dieser Hinsicht wird, wenn der Anteil des Esteröls kleiner als 50 Massenprozent ist, die sich ergebende Schmiermittelzusammensetzung härter, und weist eine Walkpenetration von mehr als 220 auf, selbst wenn die Menge an Verdickungsmittel 20 Massenprozent beträgt. Aus diesem Grund sollte die Menge an Verdickungsmittel auf ein Niveau von nicht mehr als 20 Massenprozent verringert werden, damit man eine Schmiermittelzusammensetzung erhält, die eine Walkpenetration aufweist, die im Bereich von 220 bis 300 liegt. Dies führt zu einer Erhöhung der Menge an erzeugtem Staub.
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Das Esteröl ist vorzugsweise eines vom aliphatischen Kohlenwasserstofftyp. Besonders bevorzugt wird hier zumindest ein Mitglied eingesetzt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Mitgliedern besteht, die durch die allgemeinen Formeln (1) bis (5) repräsentiert werden, die voranstehend angegeben wurden.
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Spezielle Beispiele für die synthetischen Öle des Diestertyps, die durch die Formel (1) repräsentiert werden, umfassen Di-2-Ethylhexylsebacat, Di-2-Ethylhexylazelat und Di-2-Ethylhexyladipat; spezielle Beispiele für die synthetischen Öle des Triestertyps, die durch die Formel (2) repräsentiert werden, umfassen Trimethylolpropancarboxylsäureester; spezielle Beispiele für die synthetischen Öle des Tetraestertyps, die durch die Formel (3) repräsentiert werden, umfassen Pentaerythritolcarboxylester; spezielle Beispiele für die synthetischen Öle des Dipentaerythritoltyps, die durch die Formel (4) repräsentiert werden, sind Dipentaerythritolcarboxylsäureester; und spezielle Beispiele für die anderen synthetischen Öle des Neopentylpolyolestertyps, die durch die Formel (5) repräsentiert werden, sind Neopentylpolyolcarboxylsäureester.
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Die kinetische Viskosität, bestimmt bei einer Temperatur von 40°C, der Ölgrundlage, die in der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 500 mm2/s, und bevorzugter von 50 bis 200 mm2/s.
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Die Harnsäurezusammensetzung, die eine aliphatische Kohlenwasserstoffendgruppe aufweist, die bei der Erfindung als ein Verdickungsmittel verwendet wird, ist eine solche, die durch die folgende allgemeine Formel repräsentiert wird: R1NHCONHR2NHCONHR3, wobei R1 und R3 gleich oder verschieden sein können, und jeweils eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe repräsentieren, die 12 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist; und R2 eine divalente aromatische Kohlenwasserstroffgruppe repräsentiert, die 6 bis 13 Kohlenstoffatome enthält. Eine derartige Harnsäureverbindung kann einfach durch die Reaktion eines aromatischen Diisocyanats mit einem aliphatischen Monoamin hergestellt werden. Beispiele für derartige aromatische Diisocyanate sind Phenylendiisocyanat, Diphenyldiisocyanat, Phenyldiisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-Diisocyanat, Tolylendiisocyanat, Naphthalendiisocyanat, und Toluidindiisocyanat. Unter diesen wurden Diphenylmethan-4,4'-Diisocyanat und Tolylendiisocyanat üblicherweise in der Welt verwendet, und deren Einsatz ist unter dem Gesichtspunkt der Herstellungskosten vorteilhaft.
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Beispiele für aliphatische Monoamine sind jene, die 12 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, beispielsweise Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin und Behenylamin.
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In Bezug auf die Verbindung, die eine aliphatische Kohlenwasserstoffendgruppe aufweist, und frei von Metall ist, und in der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung als Verdickungsmittel verwendet wird, beträgt die Menge der Verbindung vorzugsweise nicht weniger als 20 Massenprozent, und bevorzugter nicht weniger als 25 Massenprozent. Die Obergrenze für den Anteil der Verbindung ist jene, bei welcher die sich ergebende Schmiermittelzusammensetzung eine Walkpenetration von nicht weniger als 220 aufweist. Es ist vorteilhaft, dass die Härte des Schmiermittels hoch ist, zum Zwecke der Verringerung der Stauberzeugung, aber wenn die Walkpenetration kleiner als 220 ist, weist die sich ergebende Schmiermittelzusammensetzung ein unzureichendes Fließvermögen auf, und eine unzureichende Walkpenetration, und kann nicht die unbedingt erforderlichen Schmiereigenschaften sicherstellen. Wenn die Verbindung als ein Verdickungsmittel eingesetzt wird, welches eine aliphatische Kohlenwasserstoffendgruppe aufweist, und frei von Metall ist, in der Schmiermittelzusammensetzung in einem Anteil von weniger als 20 Massenprozent, nimmt die Menge an Staub zu, die im Gebrauch erzeugt wird, so dass die sich ergebende Schmiermittelzusammensetzung nicht immer jede gewünschte Auswirkung der vorliegenden Erfindung zeigen kann.
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In Bezug auf die relativen Anteile der Ölgrundlage und der Verbindung, die eine aliphatische Kohlenwasserstoffendgruppe aufweist, und frei von Metall ist, die bei der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung vorhanden sind, ist es erfindungsgemäß, dass die Menge der Ölgrundlage im Bereich von 60 bis 80 Massenprozent liegt, während jene der Verbindung, die als Verdickungsmittel verwendet wird, im Bereich von 20 bis 40 Massenprozent liegt.
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Verschiedene Arten von Zusatzstoffen können, falls erforderlich, in der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung enthalten sein. Beispiele für derartige Zusatzstoffe umfassen ein Antioxidationsmittel (beispielsweise ein Antioxidationsmittel des Amintyps), ein Rostschutzmittel (beispielsweise ein Succinat-Rostschutzmittel), ein Mittel zur Verhinderung von Metallkorrosion, ein Ölverbesserungsmittel, ein Verschleißschutzmittel, ein Mittel gegen extremen Druck, und ein Feststoffschmiermittel, jedoch werden hier vorzugsweise jene eingesetzt, die frei von metallischen Bestandteilen sind.
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Die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung kann einfach durch Mischen der voranstehenden Bestandteile und wahlweise anderer Zusatzstoffe in einem gewünschten Mischungsverhältnis hergestellt werden.
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Die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung ist geeignet für den Einsatz bei direkt einwirkenden Vorrichtungen, insbesondere bei einer direkt einwirkenden Führungsvorrichtung wie einer direkt einwirkenden Führung, einer Kugelumlaufspindel, einem direkt einwirkenden Kugellager, und einem Kugelschiebekeil.
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Beispiele und Vergleichsbeispiele
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Verschiedene Schmiermittelzusammensetzungen wurden hergestellt unter Verwendung von Harnsäureverbindungen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, als die Verdickungsmittel und Öle, die durch Mischen von Bestandteilen erhalten werden, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, in einem in Tabelle 1 angegebenen Verhältnis, als Ölgrundlagen.
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Die Menge an erzeugtem Staub wird bestimmt durch Zählen der Anzahl an Teilchen, die eine Teilchengröße von nicht weniger als 0,3 μm aufweisen, und durch eine direkt einwirkende Führung erzeugt werden (SR20W1 + 280LP, erhältlich von THK Co., Ltd.), wenn die direkt einwirkende Führung bei einer Amplitude von 200 mm und einer maximalen Geschwindigkeit von 30 m/min 50 Stunden lang betrieben wird, unter Verwendung eines Teilchenzählers (KC-01D, erhältlich von RION Co., Ltd.). Weiterhin wurde das Schmiermittel einfach bei jedem Versuch in einer ursprünglich eingebrachten und abgedichteten Menge gleich 1 cm3 pro einem Block verwendet.
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Ein schlechtes Abwälzgefühl wird bewertet auf der Grundlage des Abwälzwiderstands, der bei kleinen Hüben während des Betriebs einer direkt einwirkenden Führung beobachtet wurde (HSR35R1UUC0 + 440LSP, erhältlich von THK Co., Ltd.), mit einer Amplitude von 3 mm, einer Vorschubrate von 1 mm/sec, einer Anhaltezeit von 0,1 sec, und einer Zeitkonstante von 7 ms (0,01 G), 60 Minuten lang. Weiterhin wurde das Schmiermittel einfach bei jedem Versuch in einer ursprünglich eingebrachten und abgedichteten Menge gleich 4 cm3 verwendet.
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Bewertungskriterien:
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- O:
- Eine Probe weist einen Abwälzwiderstand von weniger als 25 N auf;
- Δ:
- Eine Probe weist einen Abwälzwiderstand von weniger als 50 N auf;
- x:
- Eine Probe weist einen Abwälzwiderstand von nicht weniger als 50 N auf.
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Tabelle 1
| | Beispiel | Vergleichsbeispiel |
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 |
| Ölgrundlage | 71,6 | 72,0 | 72,5 | 71,7 | 75,5 | 81,5 | 80,2 |
| Ester | (80) | (100) | (100) | (60) | | | (60) |
| PAO | (20 | | | | | (100) | (40) |
| Ether | | | | (40) | (100) | | |
| Kinetische Viskosität (40°C) | 99 | 170 | 45 | 112 | 103 | 100 | 94 |
| Verdickungsmittel |
| Aliphatische Harnsäure | 26,9 | 26,5 | 26,0 | 26,8 | | 17,0 | 18,3 |
| Aromatische Harnsäure | | | | | 23,0 | | |
| Antioxidationsmittel | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Rostschutzmittel | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Walkpenetration | 260 | 255 | 273 | 266 | 280 | 254 | 313 |
| Staubmenge (Teilche n/L) | 70 | 70 | 80 | 90 | 100 | 960 | 370 |
| Abwälzwiderstand | O | O | O | O | x | O | O |
| Ester: | Dipentaerythritolcarboxylsäureesteröl; |
| PAO: | Poly(α-Olefin)-Öl; |
| Ether: | Alkyldiphenyletheröl; |
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Aliphatische Harnsäure: Harnsäureverbindung, hergestellt durch eine Reaktion zwischen Diphenylmethan-4,4'-Diisocyanat und Octadecylamin;
Aromatische Harnsäure: Harnsäureverbindung, hergestellt durch eine Reaktion zwischen Tolylendiisocyanat und Anilin;
Antioxidationsmittel: Antioxidationsmittel des Amintyps; Rostschutzmittel: Succinat-Rostschutzmittel
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung ist eine solche, bei welcher der Anteil eines Esteröls, der in der Ölgrundlage vorhanden ist, nicht niedriger ist als 50 Massenprozent, wobei nicht weniger als 20 Massenprozent eines Verdickungsmittels vorgesehen ist, das eine Verbindung aufweist, die eine aliphatische Kohlenwasserstoffendgruppe aufweist, und frei von Metall ist, und eine Walkpenetration von 220 bis 300 aufweist. Daher weist die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verschiedene, hervorragende charakteristische Eigenschaften auf, nämlich dass sie nur eine kleine Menge an Staub erzeugt, dass ihre Herstellungskosten niedrig sind, dass die Zusammensetzung frei von Metallbestandteilen ist, und dass bei ihr kein schlechtes Abwälzgefühl auftritt. Daher ist die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Verwendung geeignet als eine Schmiermittelzusammensetzung, die in einer linear einwirkenden Führungsvorrichtung verwendet wird, beispielsweise einer direkt einwirkenden Führung, einer Kugelumlaufspindel, einem direkt einwirkenden Kugellager, und einem Kugelschiebekeil.