DE112010005707T5 - Schmiermittelzusammensetzung und mechanisches Bauteil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung stellt eine Schmiermittelzusammensetzung, umfassend ein Grundöl, ein Verdickungsmittel und ein Rostschutzmittel, bereit, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Rostschutzmittel ein organisches Sulfonat und ein Fettsäureaminsalz beinhaltet. Die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung weist ausgezeichnete Rostschutzeigenschaften auf und verursacht wenig Schaden für die Umwelt.

Description

  • [Gebiet der Erfindung]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiermittelzusammensetzung, insbesondere eine Schmiermittelzusammensetzug mit ausgezeichneten Rostschutzeigenschaften; und ein mechanisches Bauteil, insbesondere ein Lager, welches die zuvor genannte Schmiermittelzusammensetzung verwendet.
  • [Stand der Technik]
  • Eine Vielzahl von mechanischen Bauteilen hat Probleme mit Korrosion. Zum Beispiel haben Wälzlagerteile für die elektrische Fahrzeugausstattung und Motorausrüstungen, einschließlich Generatoren, elektromagnetische Kupplungen und dergleichen Probleme mit Korrosion aufgrund des Eindringens von Wasser auf der Straße, Salzwasser oder Meerwasser während des Betriebes; die Wälzlagerteile von Industriemaschinen, einschließlich Kompressoren, Bläsern und dergleichen, haben ebenfalls Probleme mit Korrosion aufgrund des Eindringens von Kühlwasser und des Eindringens von Regenwasser oder Meerwasser, wenn sie außen angebracht sind; und die Wälzlagerteile von Motoren elektrischer Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Kühlschränken und Badlüfter und Badtventilationstrocknersystem, welche in den vergangenen Jahren beliebt geworden sind, haben ebenfalls Probleme mit Korrosion, da sie hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind.
  • In den zuvor genannten, der Korrosion ausgesetzten Wälzlagern wird das Eindringen korrosiver Substanzen in die Lager durch das Bereitstellen einer geeigneten Dichtung oder das Ändern der Mechanik verhindert.
  • Für das zuvor genannt Wälzlager in einem Automobil wird z. B. vorgeschlagen, das Wälzlager in einer Position zu montieren, in der das Wälzlager nicht in direktem Kontakt mit Schlammwasser oder dergleichen kommt, oder eine Schmutzabdeckung oder dergleichen anzubringen, um das Wälzlager zu schützen.
  • Im Hinblick auf die Mechanik von Wälzlagern kann jedoch eine vollständige Abdichtung des Wälzlagers nicht erreicht werden. Daher muss in dem Wälzlager ein Schmiermittel verwendet werden, welches Rostschutzeigenschaften aufweist.
  • JP 2883134 B offenbart beispielsweise eine Schmiermittelzusammensetzung, umfassend Rostschutzmittel, d. h. einen öllöslichen organischen Inhibitor, einen wasserlöslichen anorganischen Passivator und ein nicht-ionisches Tensid.
  • JP 5-140576 A offenbart eine in Lagern einzusetzende Schmiermittelzusammensetzung, welche Bariumsulfonat als ein Rostschutzmittel umfasst.
  • Es wurde beobachtet, dass Natriumnitrit, welches als guter und häufig verwendeter, wasserlöslicher, anorganischer Passivator angesehen wurde, karzinogene N-Nitrosamine bildet, wenn es mit sekundären Aminen reagiert. Es gibt ernste Bedenken bezüglich nachteiliger Auswirkungen auf den menschlichen Körper.
  • Organisches Sulfonat, wie Bariumsulfonat, wurde häufig als öllöslicher, organischer Inhibitor verwendet. Es wurde jedoch herausgefunden, dass der Rostschutzeffekt des organischen Sulfonats, wenn es allein verwendet wird, unter drastischen Bedingungen unbefriedigend ist, insbesondere in der Gegenwart von Salzwasser oder Meerwasser.
  • Darüber hinaus gibt es, wie in NTN Technical Review Nr. 73 (2005), S.10–13 beschrieben, einen Trend, eine Selbstbeschränkung von Bariumsulfonat als umweltbelastende Substanz einzuführen.
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Schmiermittelzusammensetzung, welche ausgezeichnete Rostschutzeigenschaften aufweist und wenig Schaden in der Umwelt verursacht.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines mechanischen Bauteils, insbesondere eines Lagers, welches die zuvor genannte Schmiermittelzusammensetzung verwendet.
  • Wie im Folgenden gezeigt, stellt die vorliegende Erfindung eine Schmiermittelzusammensetzung und ein mechanisches Bauteil, welches die Schmiermittelzusammensetzung verwendet, bereit.
    • 1. Eine Schmiermittelzusammensetzung, umfassend ein Grundöl, ein Verdickungsmittel und ein Rostschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Rostschutzmittel ein organisches Sulfonat und ein Fettsäureaminsalz umfasst.
    • 2. Die Schmiermittelzusammensetzung, wie im zuvor genannten Punkt 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Sulfonat mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumsulfonat und Zinksulfonat, ist.
    • 3. Die Schmiermittelzusammensetzung, wie im zuvor genannten Punkt 1 oder 2 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettsäureaminsalz ein Salz eines Amins mit einer Fettsäure mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen ist.
    • 4. Die Schmiermittelzusammensetzung, wie in den zuvor genannten Punkten 1 bis 3 beschrieben, für ein Wälzlager.
    • 5. Ein mechanisches Bauteil, welches die Schmiermittelzusammensetzung, wie in einem der zuvor genannten Punkten 1 bis 4 beschrieben, verwendet.
  • Die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung besitzt ausgezeichnete Rostschutzeigenschaften, selbst unter drastischen für Korrosion anfälligen Bedingungen.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Das Verdickungsmittel, welches in der Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt. Zum Beispiel können Metallseifen, einschließlich Lithium, Natrium oder dergleichen und Nichtseife, wie Bentonit, Kieselgel, Harnstoffverbindungen, fluorhaltige Verdickungsmittel wie Polytetrafluorethylen und dergleichen verwendet werden. Die Harnstoffverbindungen und Lithiumseifen sind besonders bevorzugt, da diese praktische Verdickungsmittel mit geringeren Nachteilen und niedrigem Preis sind.
  • Die Verdickungsmittel können allein oder in Kombination miteinander verwendet werden.
  • Bevorzugt kann die Schmierstoffzusammensetzung der Erfindung eine Konsistenz von 200 bis 400 haben. Der Gehalt an Verdickungsmittel kann so bestimmt werden, dass die zuvor genannte Konsistenz erhalten wird. Typischerweise kann der Gehalt an Verdickungsmittel bevorzugt in dem Bereich 3 bis 30 Massen-% liegen, stärker bevorzugt 5 bis 30 Massen-%, und am stärksten bevorzugt 8 bis 25 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schmierstoffzusammensetzung.
  • Das Grundöl, welches in der Schmierstoffzusammensetzung verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt. Es ist möglich, jede Art von Grundölen zu verwenden, z. B. Mineralöle; und eine Vielzahl synthetischer Öle wie synthetische Öle vom Estertyp, einschließlich Diesteröle und Polyolesteröle, synthetische Kohlenwasserstofföle, einschließlich Poly-α-olefinöle und Polybuten, synthetische Öle vom Ethertyp, einschließlich Alkyldiphenylether und Polypropylenglycole, Silikonöle, fluorierte Öle und dergleichen. Insbesondere sind synthetische Öle vom Estertyp, synthetische Kohlenwasserstofföle und synthetische Öle vom Ethertyp bevorzugt, da deren Tieftemperatureigenschaften und Wärmebeständigkeit ausgezeichnet sind.
  • Eine Art von Grundöl kann allein oder zwei oder mehr Arten von Grundölen können in Kombination miteinander verwendet werden.
  • Das Rostschutzmittel, welches in der Erfindung verwendet wird, umfasst als wesentliche Bestandteile ein organisches Sulfonat und ein Fettsäureaminsalz.
  • In Bezug auf das zuvor genannte Sulfonat kann zum Beispiel Petroleumsulfonsäure, Dinonylnaphthalensulfonsäure oder dergleichen als ein Sulfonsäurebestandteil verwendet werden. Das Sulfonat kann bevorzugt in Form eines Metallsalzes vorliegen, stärker bevorzugt in Form eines Calciumsalzes, Magnesiumsalzes, Natriumsalzes, Kaliumsalzes, Lithiumsalzes, Zinksalzes oder dergleichen. Insbesondere ist ein Calciumsalz oder Zinksalz besonders bevorzugt.
  • In der Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung kann das organische Sulfonat allein oder zwei oder mehr organische Sulfonate können in geeigneter Weise in Kombination miteinander verwendet werden.
  • Der Gehalt an organischem Sulfonat in der Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung kann bevorzugt 0,1 bis 10 Massen-%, stärker bevorzugt 0,1 bis 8 Massen-%, und am stärksten bevorzugt 0,2 bis 5 Massen-%, bezogen auf den aktiven Bestandteil, betragen.
  • Bevorzugte Fettsäuren zum Bilden des zuvor genannten Fettsäureaminsalzes können 4 bis 22 Kohlenstoffatome, stärker bevorzugt 8 bis 18 Kohlenstoffatome, aufweisen. Die Fettsäure kann eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure sein, und kann zusätzlich eine geradkettige, verzweigte, cyclische oder eine Hydroxyfettsäure sein. Spezifische Beispiele der Fettsäure umfassen Stearinsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure, Laurinsäue, Isostearinsäure, Octansäure, Undecylensäure, Ölsäure, Hydroxystearinsäure und dergleichen.
  • Das Amin zum Bilden des zuvor genannt Fettsäureaminsalzes ist nicht besonders eingeschränkt, ist aber bevorzugt ein gesättigtes oder ungesättigtes Amin mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt ein gesättigtes oder ungesättigtes Amin mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen.
  • Spezifische Beispiele des Amins umfassen Octylamin, Laurylamin, Myristylamin, Stearylamin, Behenylamin, Oleylamin, Alkylamin von Rindertalg, Alkylamin von gehärtetem Rindertalg, Anilin, Benzylamin, Cyclohexylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Dibutylamin, Diphenylamin, Dibenzylamin, Dicyclohexylamin, Triethylamin, Tributylamin, Dimethyloctylamin, Dimethyldecylamin, Dimethylstearylamin, Dimethylalkylamin von Rindertalg, Dimethylalkylamin von gehärtetem Rindertalg, Dimethyloleylamin und dergleichen.
  • In der Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung kann das Fettsäureaminsalz allein oder zwei oder mehr Fettsäureaminsalze könne in Kombination miteinander verwendet werden.
  • Der Gehalt des Fettsäureaminsalzes in der Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung kann bevorzugt 0,05 bis 5 Massen-%, stärker bevorzugt 0,05 bis 3 Massen-%, und am stärksten bevorzugt 0,1 bis 2 Massen-%, bezogen auf den aktiven Bestandteil, betragen.
  • Zusätzlich zu dem zuvor genannt organischen Sulfonat und dem Fettsäureaminsalz kann die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung ferner je nach Bedarf jegliche Additive, welche typischerweise in Schmiermittelzusammensetzungen verwendet werden, umfassen. Die Additive können allein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Beispiele der Additive umfassen Antioxidationsmittel, Metalldeaktivatoren, Detergensdispergiermittel, Hochdruckwirkstoffe, Entschäumer, Demulgatoren, Schmierfähigkeitsverbesserer, Antiverschleißmittel, feste Schmiermittel und dergleichen.
  • [Beispiele]
  • Die Schmiermittelzusammensetzungen wurden wie in Tabellen 1 und 2 gezeigt aus den nachfolgend aufgelisteten Bestandteilen hergestellt. Nach Zugabe der vorbestimmten Menge(n) des Additivs/der Additive zu jedem Grundschmiermittel, wurde das Gemisch gründlich vermengt und unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle geknetet.
  • Grundschmiermittel:
    • (A) Verdickungsmittel: Lithium-12-hydroxystearat Grundöl: Polyolester mit einer kinematischen Viskosität von 34,0 mm2/s bei 40°C. Konsistenz: 250
    • (B) Verdickungsmittel: Diharnstoffverbindung (d. h. ein Reaktionsprodukt aus p-Toluidin (2 mol) und Diphenylmethandiisocyanat (1 mol)) Grundöl: Poly-α-olefin mit einer kinematischen Viskosität von 48,0 mm2/s bei 40°C. Konsistenz: 280
  • Rostschutzmittel:
    • (C) Calciumsulfonat (Calciumsalz von Dinonylnaphthalensulfonsäure)
    • (D) Zinksulfonat (Zinksalz von Dinonylnaphthalensulfonsäure)
    • (E) Fettsäureaminsalz (d. h. ein Gemisch eines Salzes einer Fettsäure mit 8 Kohlenstoffatomen und eines Amins mit 12 Kohlenstoffatomen und eines Salzes einer Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen und gemischten Aminen mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen (in einem Massenverhältnis von 2:1))
  • <Testverfahren>
    • Rostschutzeigenschaften: Emcor-Rosttest (IP220) unter Verwendung synthetischen Meerwassers (ISO 7120) – Beurteilungsverfahren: durch Beobachten der Anwesenheit von Rost auf der Rolloberfläche des äußeren Rings (n = 2)
  • Annehmbar Bewertung 0: kein Anzeichen von Korrosion
    Nicht annehmbar 1: nicht mehr als drei kleine Punkte von Korrosion
    2: bis zu 1% der Oberfläche von Korrosion
    betroffen
    3: zwischen 1% und 5% der Oberfläche von
    Korrosion betroffen
    4: zwischen 5% und 10% der Oberfläche von
    Korrosion betroffen
    5: mehr als 10% der Oberfläche von Korrosion
    betroffen
    [Tabelle 1]
    Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Bsp. 6
    Grundschmierstoff (A) (A) (A) (A) (A) (B)
    Rostschutzmittel (C) 0,50 - 0,25 0,20 5,00 0,25
    (D) - 0,50 0,25 - - 0,25
    (E) 0,50 0,50 0,50 2,00 0,10 0,50
    Ergebnisse des Emcor-Rosttests 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
    [Tabelle 2]
    Vergl.-Bsp. 1 Vergl.-Bsp. 2 Vergl.-Bsp. 3 Vergl.-Bsp. 4 Vergl.-Bsp. 5
    Grundschmierstoff (A) (A) (A) (A) (B)
    Rostschutzmittel (C) 1,00 - 0,50 - 0,50
    (D) - 1,00 0,50 - 0,50
    (E) - - - 1,00 -
    Ergebnisse des Emcor-Rosttessts 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
  • In den Beispielen 1 bis 6, in welchen das organische Sulfonat (Rostschutzmittel (C) und (D)) und das Fettsäureaminsalz (Rostschutzmittel (E)) in Kombination miteinander verwendet wurde, wurde keine Korrosion beobachtet. Dies demonstriert die ausgezeichneten Rostschutzeigenschaften.
  • Der Nachweis von Korrosion in den Vergleichsbeispielen 1, 2, 3 und 4, welche jeweils das Rostschutzmittel (C), das Rostschutzmittel (D), eine Kombination der Rostschutzmittel (C) und (D), bzw. das Rostschutzmittel (E) verwenden, sodass die Gesamtmenge an Rostschutzmittel(n) dieselbe ist wie in Beispielen 1 bis 3, beweist die minderen Rostschutzeigenschaften.
  • Der Nachweis von Korrosion in Vergleichsbeispiel 5, welches eine Kombination der Rostschutzmittel (C) und (D) verwendet, sodass die Gesamtmenge an Rostschutzmitteln dieselbe ist wie in Beispiel 6, beweist die minderen Rostschutzeigenschaften.
  • Wie den zuvor genannt Beispielen entnommen werden kann, zeichnen sich die Schmiermittelzusammensetzungen der Erfindung durch ihre ausgezeichnete Fähigkeit aus, Korrosion unter stark korrosiven Bedingungen durch die kombinierte Verwendung von organischem Sulfonat und Fettsäureaminsalz vorzubeugen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2883134 B [0006]
    • JP 5-140576 A [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • NTN Technical Review Nr. 73 (2005), S.10–13 [0010]
    • ISO 7120 [0030]

Claims (5)

  1. Eine Schmiermittelzusammensetzung, umfassend ein Grundöl, ein Verdickungsmittel und ein Rostschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Rostschutzmittel ein organisches Sulfonat und ein Fettsäureaminsalz umfasst.
  2. Die Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das organische Sulfonat mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumsulfonat und Zinksulfonat, ist.
  3. Die Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fettsäureaminsalz ein Salz eines Amins mit einer Fettsäure mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen ist.
  4. Die Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Wälzlager.
  5. Ein mechanisches Bauteil, welches die Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet.
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