DE202024100077U1 - Metal- and halogen-free, thermally stable solid lubricant additives - Google Patents
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- 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
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/10—Heterocyclic compounds containing sulfur, selenium or tellurium compounds in the ring
- C10M2219/104—Heterocyclic compounds containing sulfur, selenium or tellurium compounds in the ring containing sulfur and carbon with nitrogen or oxygen in the ring
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- 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
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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Abstract
Verwendung einer Verbindung der Formel (Ia) oder (Ib)
wobei A und A+ für ein Derivat eines 2,4,6-Amin-funktionialisierten-1,3,5-triazins bzw. für ein positiv geladenes Kation davon steht;
X und X- sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,3,5-Triazin-2,4,6-trithiol, 1,3,5-Triazin-2,4,6-tris-alkylaminocarbonsäuren bzw. den entsprechenden Carboxylaten sowie Polyphosphaten;
als ein festes Schmiermittel zur Herstellung einer Schmiermittelzusammensetzung.
Use of a compound of formula (Ia) or (Ib)
where A and A + represent a derivative of a 2,4,6-amine-functionalized-1,3,5-triazine or a positively charged cation thereof;
X and X - are selected from the group consisting of 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol, 1,3,5-triazine-2,4,6-tris-alkylaminocarboxylic acids or the corresponding carboxylates and polyphosphates;
as a solid lubricant for preparing a lubricant composition.
Description
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft thermisch stabile, metall- und halogenfreie Festschmierstoffe, die als Verdickungsmittel, EP/AW-Additive (engl. extreme pressure / anti wear) und Reibungsmodifikatoren in wässrigen, Öl- oder Fettanwendungen, als Beschichtungen und als Trockenfilme verwendet werden.The present invention relates to thermally stable, metal- and halogen-free solid lubricants which are used as thickeners, EP/AW (extreme pressure/anti wear) additives and friction modifiers in aqueous, oil or grease applications, as coatings and as dry films.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Festschmierstoffe, die in wässrigen Suspensionen, Ölen und Fetten oder als Trockenfilme als reibungsvermindernde, Hochdruck- und/oder Verschleißschutzadditive eingesetzt werden, verbessern die Schmierung und somit die Leistung des Schmiersystems für viele verschiedene industrielle Anwendungen. Sie gleichen Oberflächenunebenheiten aus, da sie am Substrat haften und trennen die Oberflächen voneinander. Sie senken effektiv die Reibung in Anwendungen, bei denen die gleitenden Teile - mikroskopisch betrachtet- raue Oberflächen aufweisen. Als EP- und AW-Additive können sie den Verschleiß und das Verschweißen unter schweren Betriebsbedingungen, Stoßbelastung, Vibration und häufigem Start-Stopp-Betrieb verringern. Sowohl bei Umgebungstemperatur als auch bei hohen Temperaturen finden sie Verwendung in modernen Antriebssystemen in der Luft- und Raumfahrt, in Kernkraftwerken, in der Automobilindustrie, in Schwerlastindustrie, in der Metallverarbeitung (Schneiden, Umformen, Schmieden, etc), in Beschichtungen, in der Metallurgie, usw. Idealerweise sind Festschmierstoffe chemisch inert gegenüber dem in der Anwendung verwendeten Materialien.Solid lubricants, used in aqueous suspensions, oils and greases or as dry films as friction-reducing, extreme pressure and/or anti-wear additives, improve lubrication and thus the performance of the lubrication system for many different industrial applications. They smooth out surface irregularities by adhering to the substrate and separating the surfaces from each other. They effectively reduce friction in applications where the sliding parts have - microscopically speaking - rough surfaces. As EP and AW additives, they can reduce wear and welding under severe operating conditions, shock loads, vibration and frequent start-stop operations. Both at ambient temperature and at high temperatures, they are used in modern drive systems in aerospace, nuclear power plants, the automotive industry, heavy-duty industries, metal processing (cutting, forming, forging, etc.), coatings, metallurgy, etc. Ideally, solid lubricants are chemically inert to the materials used in the application.
Einige Festschmierstoffe wie Polyharnstoff, organophile Tone, Fluorpolymere usw. wirken als Ölverdicker, indem sie die Viskosität des Öls erhöhen.Some solid lubricants such as polyurea, organophilic clays, fluoropolymers, etc. act as oil thickeners by increasing the viscosity of the oil.
Gängige Festschmierstoffe sind geschichtete Gitterfeststoffe wie Graphit, Graphene, Übergangsmetalldichalcogenid (z. B. MoS2, WS2) und hexagonales Bornitrid (h-BN), Polymere wie Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polyimid, Weichmetalle wie Pb, Ag, Au, Pt, Zn, In, Sn, Pb, chemisch stabile Fluoride wie BaF2, CaF2, CeF3, Chromate und Sulfate von Erdalkalimetallen. Für bestimmte Anwendungen können Kombinationen von Festschmierstoffen besser geeignet sein als Einkomponenten-Festschmierstoffe. Als EP- und AW-Additive bilden Festschmierstoffe hauchdünne Schutzschichten auf den Gleitflächen der Werkstoffe. Als Reibungsmodifikatoren werden sie eingesetzt, um Reibung und Verschleiß zwischen zwei sich bewegenden, rollenden oder gleitenden Oberflächen zu verringern. Normalerweise ist die Reibung zwischen Schmierstoff und Oberfläche viel geringer als die Reibung zwischen den Oberflächen in einem ungeschmierten System.Common solid lubricants are layered lattice solids such as graphite, graphene, transition metal dichalcogenide (e.g. MoS 2 , WS 2 ) and hexagonal boron nitride (h-BN), polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyimide, soft metals such as Pb, Ag, Au, Pt, Zn, In, Sn, Pb, chemically stable fluorides such as BaF 2 , CaF 2 , CeF 3 , chromates and sulfates of alkaline earth metals. For certain applications, combinations of solid lubricants may be more suitable than single-component solid lubricants. As EP and AW additives, solid lubricants form extremely thin protective layers on the sliding surfaces of the materials. As friction modifiers, they are used to reduce friction and wear between two moving, rolling or sliding surfaces. Normally, the friction between lubricant and surface is much lower than the friction between the surfaces in an unlubricated system.
Nicht alle Festschmierstoffe sind untereinander leicht austauschbar, so z. B. erfordern bestimmte Umweltbedingungen einen bestimmten Schmierstoff; einige Festschmierstoffe zum Beispiel funktionieren besser bei niedrigen Temperaturen, versagen aber bei hohen Temperaturen, während andere wiederum Feuchtigkeit benötigen, um gut zu funktionieren.Not all solid lubricants are easily interchangeable, for example certain environmental conditions require a particular lubricant; for example, some solid lubricants work better at low temperatures but fail at high temperatures, while others require moisture to work well.
Molybdänsulfid, Graphit und PTFE sind sicherlich die am häufigsten verwendeten Festschmierstoffe als EP-Additive. Graphit wird bekanntlich als festes Pulver verwendet, kann aber auch in Schmiermittelzusammensetzungen wie Ölen und Fetten eingesetzt werden. Graphit hat eine sehr hohe thermische Stabilität. Aufgrund von Oxidationsprozessen ist die praktische Anwendung bei hohen Temperaturen jedoch auf einen Bereich von max. 500 °C bis 600 °C beschränkt. Um eine niedrige Reibung zu erreichen, ist Graphit auf die Adsorption von Feuchtigkeit oder Wasserdampf angewiesen. Seine Verwendung in einer trockenen Umgebung, insbesondere im Vakuum, ist begrenzt. Darüber hinaus schränkt das dunkelblaue bis schwarze Aussehen von MoS2 und Graphit ihre Eignung für Anwendungen ein, bei denen helle Fette bevorzugt werden.Molybdenum sulfide, graphite and PTFE are certainly the most commonly used solid lubricants as EP additives. Graphite is known to be used as a solid powder, but can also be used in lubricant compositions such as oils and greases. Graphite has a very high thermal stability. However, due to oxidation processes, practical application at high temperatures is limited to a range of max. 500 °C to 600 °C. To achieve low friction, graphite relies on the adsorption of moisture or water vapor. Its use in a dry environment, especially in a vacuum, is limited. In addition, the dark blue to black appearance of MoS 2 and graphite limits their suitability for applications where light-colored greases are preferred.
PTFE wird durch seine Hydrophobie und den trockenen, glänzenden Film, den es auf Oberflächen bildet, als sehr effizientes Schmiermittel mit besonders niedrigem Reibungskoeffizienten trotz hoher Verschleißrate eingestuft. Es verhindert die Ansammlung von Staub und anderen Partikeln, die sonst eine abrasive Paste bilden könnten. PTFE besitzt jedoch einige Nachteile: Während PTFE bei niedrigeren Temperaturen stabil und ungiftig ist, beginnt es bei Temperaturen über 260 °C zu zerfallen und zersetzt sich bei über 350 °C unter Bildung giftiger Fluorkohlenstoffverbindungen. Außerdem können PTFE-Partikel unter Druck ihre Form verändern, was die Abriebfestigkeit verringert. PTFE verbleibt auf unbestimmte Zeit in der Umwelt, und es ist bekannt, dass PTFE-verwandte Nebenprodukte (Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA)) das Risiko für bestimmte Krebserkrankungen erhöhen.PTFE is classified as a very efficient lubricant with a particularly low coefficient of friction despite a high wear rate due to its hydrophobicity and the dry, shiny film it forms on surfaces. It prevents the accumulation of dust and other particles that could otherwise form an abrasive paste. However, PTFE has some disadvantages: while PTFE is stable and non-toxic at lower temperatures, it begins to break down at temperatures above 260 °C and decomposes above 350 °C to form toxic fluorocarbon compounds. In addition, PTFE particles can change shape under pressure, reducing abrasion resistance. PTFE remains in the environment indefinitely and PTFE-related byproducts (perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA)) are known to increase the risk of certain cancers.
MoS2 und WS2 sind weitere bekannte Festschmierstoffe, die insbesondere in Vakuumanwendungen zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zu Graphit hängt ihre Leistung nicht von der Absorption von Wasser oder anderen Flüssigkeiten ab, um Schmiereigenschaften zu entwickeln. Im Gegensatz dazu verschlechtert sich die Schmierfähigkeit erheblich, wenn sie z. B. Feuchtigkeit aus der Umgebung ausgesetzt sind. Eine der Hauptvoraussetzungen für das Erreichen einer niedrigen Reibung von MoS2 ist die Abwesenheit von Verunreinigungen wie Sauerstoff, Wasser und Kohlenwasserstoffen. MoS2 ist in nicht oxidierenden Umgebungen bis zu 1100 °C thermisch stabil. An der Luft liegt die Anfangstemperatur der Oxidation von MoS2 jedoch bei etwa 350 °C. Das Oxidationsprodukt (MoO3) wird als abrasiv angesehen. WS2 ist bei hohen Temperaturen sowohl an der Luft als auch in nicht oxidierender Atmosphäre ein besseres Schmiermittel als MoS2, beginnt allerdings auch oberhalb von 425 °C merklich zu oxidieren.MoS 2 and WS 2 are other well-known solid lubricants that are used particularly in vacuum applications. Unlike graphite, their performance does not depend on the absorption of water or other liquids to develop lubricating properties. In contrast, the lubricity deteriorates significantly when exposed to, for example, moisture from the environment. One of the main requirements for achieving low friction of MoS 2 is the absence of impurities such as oxygen, water and hydrocarbons. MoS 2 is thermally stable in non-oxidizing environments up to 1100 °C. In air, however, the initial temperature of oxidation of MoS 2 is around 350 °C. The oxidation product (MoO 3 ) is considered abrasive. WS 2 is a better lubricant than MoS 2 at high temperatures both in air and in non-oxidizing atmospheres, but also begins to oxidize noticeably above 425 °C.
Weniger häufig verwendete Materialien sind weiche Edelmetalle, anorganische Fluoride sowie Erdalkalichromate und -sulfate.Less commonly used materials are soft precious metals, inorganic fluorides, and alkaline earth chromates and sulfates.
Weiche Edelmetalle wie Ag und Au bieten eine gute Schmierfähigkeit aufgrund erhöhter Duktilität und plastischer Verformung in einem breiten Temperaturbereich. Die hohen Kosten schränken jedoch eine breite Anwendung ein.Soft precious metals such as Ag and Au offer good lubricity due to increased ductility and plastic deformation over a wide temperature range. However, the high cost limits their wide application.
CaF2 und BaF2 sind unter oxidierenden Bedingungen chemisch stabile, nicht schichtförmige anorganische Verbindungen, die eine geringe Scherfestigkeit und eine leichte Filmbildung aufweisen; bei Temperaturen von 500 bis 900 °C bieten sie gute Schmiereigenschaften. Unter feuchten und sauren Bedingungen setzen sie jedoch Fluorwasserstoff frei, ein äußerst giftiges Gas, das ätzende und transdermal wirkende Flusssäure bildet. Erdalkalichromate und -sulfate des Bariums weisen eine sehr gute thermische Stabilität und eine vielversprechende Schmierfähigkeit über einen großen Temperaturbereich auf, haben aber auch unerwünschte toxikologische Nachteile.CaF 2 and BaF 2 are chemically stable, non-layered inorganic compounds under oxidizing conditions, which have low shear strength and easy film formation; at temperatures of 500 to 900 °C they offer good lubricating properties. However, under humid and acidic conditions they release hydrogen fluoride, an extremely toxic gas that forms corrosive and transdermally active hydrofluoric acid. Alkaline earth chromates and sulfates of barium have very good thermal stability and promising lubricating properties over a wide temperature range, but also have undesirable toxicological disadvantages.
Letztendlich gibt es keine einfache Einheitslösung für Festschmierstoffe: Bestimmte Eigenschaften wie der hohe Preis, die teilweise unerwünschte Dunkelfärbung von Ölen und Fetten, die Temperaturstabilität, die toxikologischen Eigenschaften und die negativen Auswirkungen auf die Umwelt erfordern eine sorgfältige Abwägung bei der Auswahl von Festschmierstoffen und schränken somit deren universellen Einsatz ein.Ultimately, there is no simple one-size-fits-all solution for solid lubricants: certain properties such as the high price, the sometimes undesirable darkening of oils and greases, temperature stability, toxicological properties and negative impacts on the environment require careful consideration when selecting solid lubricants and thus limit their universal use.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann daher in der Bereitstellung weiterer wirksamer Festschmierstoffe gesehen werden, die eine gute EP/AW-Schmierung ohne Beeinträchtigung der Reibungseigenschaften (CoF) in einem breiten Temperaturbereich bieten, unter oxidativen Bedingungen und erhöhter Temperatur thermisch stabil sind, geruchlos und frei von Halogenen und Metallen sind und die Herstellung farbloser bzw. weißer Schmierstoffzubereitungen in einem kostengünstigen Preis-Leistungs-Verhältnis ermöglichen.The object underlying the present invention can therefore be seen in the provision of further effective solid lubricants which offer good EP/AW lubrication without impairing the friction properties (CoF) in a wide temperature range, are thermally stable under oxidative conditions and elevated temperatures, are odorless and free of halogens and metals and enable the production of colorless or white lubricant preparations with a cost-effective price-performance ratio.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuartigen Festschmierstoff oder Kombinationen davon bereitzustellen, der mindestens einen der Nachteile des Standes der Technik behebt und dabei vergleichbare oder sogar bessere tribologische Eigenschaften aufweist.The aim of the present invention is to provide a novel solid lubricant or combinations thereof which eliminates at least one of the disadvantages of the prior art and at the same time has comparable or even better tribological properties.
Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt, dass bestimmte Melaminaddukte oder -salze die Fähigkeit aufweisen, die Hochdruck- (EP) und Verschleißschutzeigenschaften (AW) deutlich zu verbessern, ohne den Reibungskoeffizienten (CoF) wesentlich zu beeinträchtigen. Daher stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt feste Addukte, Komplexe oder Salze von Amin-funktionalisiertem 1,3,5-Triazin (A oder A+) mit neutralisierenden Komponenten (X oder X-) in fester Form mit der folgenden Zusammensetzung bereit:
Das molekulare Verhältnis zwischen A (oder A+) und X (oder X-) liegt zwischen 1:1 und 1: 1, 1, vorzugsweise zwischen 1:1 und 1: 1,05 und besonders bevorzugt zwischen 1: 1 und 1: 1,01. Der Polymerisationsgrad (n) liegt im Bereich von 5 - 1000 Einheiten, vorzugsweise zwischen 15 - 200 Einheiten und am meisten bevorzugt zwischen 20-100 Einheiten.The molecular ratio between A (or A + ) and X (or X - ) is between 1:1 and 1:1.1, preferably between 1:1 and 1:1.05 and particularly preferably between 1:1 and 1:1.01. The degree of polymerization (n) is in the range of 5-1000 units, preferably between 15-200 units and most preferably between 20-100 units.
Obwohl die durchschnittliche Teilchengröße des erfindungsgemäßen Schmierstoffs nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt ist, beträgt der Teilchendurchmesser Dv (95) vorzugsweise 50 µm, noch bevorzugter Dv (95) 20 µm und am meisten bevorzugt Dv (95) 10 µm. Dabei bezieht sich Dv (95) auf die Partikelgrößenverteilung, bei der 95 % der Partikel unterhalb der genannten Größe liegen. Sie wird durch Laserbeugungsstreuung auf einem Partikelgrößenanalysator „SYMPATEC HELOS H3641“ gemessen.Although the average particle size of the lubricant according to the invention is not limited to a specific range, the particle diameter D v (95) is preferably 50 µm, more preferably D v (95) is 20 µm, and most preferably D v (95) is 10 µm. D v (95) refers to the particle size distribution in which 95% of the particles are below the stated size. It is measured by laser diffraction scattering on a particle size analyzer "SYMPATEC HELOS H3641".
Mit der vorliegenden Erfindung werden wirksame Festschmierstoffe mit einer beeindruckenden EP-Performance bereitgestellt, ohne die Reibwerteigenschaften des Trägermediums negativ zu beeinflussen. Sie sind halogen- und metallfrei, nicht färbend und können aufgrund ihrer hellen Farbe, ihrer hohen Temperaturstabilität und Kosteneffizienz in einem breiten Anwendungsbereich eingesetzt werden.The present invention provides effective solid lubricants with impressive EP performance without negatively affecting the friction properties of the carrier medium. They are halogen- and metal-free, non-staining and can be used in a wide range of applications due to their light color, high temperature stability and cost-effectiveness.
Neben anderen bekannten Herstellungsverfahren für Melaminpolyphosphat (MPP) beschreibt z. B.
Melamintricarboxylate werden in Anlehnung an das US-Patent
Alkylierte Melaminphosphate, alkylierte Melaminthiocyanurate sowie alkylierte Melamintricarboxylate können von Fachleuten nach den bekannten Standardverfahren wie für die nicht alkylierten Melamin-Verbindungen hergestellt werden.Alkylated melamine phosphates, alkylated melamine thiocyanurates and alkylated melamine tricarboxylates can be prepared by those skilled in the art using the known standard procedures as for the non-alkylated melamine compounds.
Der vorgenannte Festschmierstoff kann als Trockensubstanz („as is“) oder als Mischung aus Festschmierstoff in einem polaren oder unpolaren, wässrigen oder organischen Trägermedium verwendet werden, das aus einer Gruppe leicht verfügbarer Stoffe wie Mineralöle, synthetische Öle, Perfluorpolyether, Silikonöle, Polyalkylenglycol, Polyolester, native oder synthetische Esteröle, Wasser, Glykole, Silikone, Silane, Acrylate oder Polyurethane oder Mischungen und Dispersionen davon ausgewählt wird.The aforementioned solid lubricant can be used as a dry substance ("as is") or as a mixture of solid lubricant in a polar or non-polar, aqueous or organic carrier medium selected from a group of readily available substances such as mineral oils, synthetic oils, perfluoropolyethers, silicone oils, polyalkylene glycol, polyol esters, native or synthetic ester oils, water, glycols, silicones, silanes, acrylates or polyurethanes or mixtures and dispersions thereof.
Um eine messbare Verbesserung der Leistung in Bezug auf Verschleiß-, Hochdruck-, reibungserniedrigenden Eigenschaften in den Anwendungen zu beobachten, bedarf es einem Gehalt der Ausführungsform in Bezug auf die Gesamtmasse des Festschmierstoffs im Trägermedium vorzugsweise zwischen 1-20 Massenprozent, noch bevorzugter zwischen 1-15 Massenprozent und am meisten bevorzugt zwischen 1-12 Massenprozent.In order to observe a measurable improvement in performance in terms of wear, high pressure, friction reducing properties in the applications, a content of the embodiment in relation to the total mass of the solid lubricant in the carrier medium preferably between 1-20 mass percent, more preferably between 1-15 mass percent and most preferably between 1-12 mass percent is required.
Herstellung von SchmierstoffzusammensetzungenProduction of lubricant compositions
Beispiele für Schmierstoffzusammensetzungen mit den in TABELLE 1 angegebenen tribologischen und schmierenden Eigenschaften werden, wie dem Fachmann bekannt, durch Vermischen eines Festschmierstoffs oder einer Mischung von Festschmierstoffen mit einem Trägermedium hergestellt. Durch anschließendes Dispergieren und Homogenisieren mittels eines Dreiwalzenstuhls oder alternativ mittels eines Hochdruckhomogenisators erhält man eine gebrauchsfähige Schmierstoffzusammensetzung.Examples of lubricant compositions having the tribological and lubricating properties indicated in TABLE 1 are prepared, as is known to those skilled in the art, by mixing a solid lubricant or a mixture of solid lubricants with a carrier medium. A usable lubricant composition is obtained by subsequent dispersion and homogenization using a three-roll mill or alternatively using a high-pressure homogenizer.
Andere Zusatzstoffe wie Antioxidantien, Korrosionsinhibitoren, Viskositätsverbesserer usw. können der Zusammensetzung zugesetzt werden.Other additives such as antioxidants, corrosion inhibitors, viscosity improvers, etc. can be added to the composition.
LeistungsprüfungPerformance test
Bestimmung der Verschleiß-Eigenschaften - AWDetermination of wear properties - AW
AW-Prüfungen werden auf einem Vier-Kugel-Apparat (Hansapress VKA-110) durchgeführt, der aus einer rotierenden und drei feststehenden Kugeln, einer Antriebseinheit und einem Lastarm mit den Prüfgewichten besteht. Das Material und der Durchmesser der Kugeln sind genormt. Die feststehenden Kugeln werden in einem Becher fixiert. Der Becher wird mit dem zu prüfenden Schmierstoff gefüllt, so dass die feststehenden Kugeln vollständig mit Schmierstoff bedeckt sind. Die Prüfung wird gemäß DIN 51350-5 bei 25 °C, einer Belastung von 150 Newton und einer Drehzahl von 1450 U/min für 1 Stunde durchgeführt. Nach Abschluss der Prüfung werden die Durchmesser der Verschleißnarben [µm] gemessen. Die Durchschnittswerte der Verschleißkalotte für drei Kugeln sind in TABELLE 1 aufgeführt.AW tests are carried out on a four-ball apparatus (Hansapress VKA-110), which consists of one rotating and three fixed balls, a drive unit and a load arm with the test weights. The material and diameter of the balls are standardized. The fixed balls are fixed in a cup. The cup is filled with the lubricant to be tested so that the fixed balls are completely covered with lubricant. The test is carried out according to DIN 51350-5 at 25 °C, a load of 150 Newton and a speed of 1450 rpm for 1 hour. After completion of the test, the diameters of the wear scars [µm] are measured. The average values of the wear cap for three balls are shown in TABLE 1.
Bestimmung der Hochdruckeigenschaften - EPDetermination of high pressure properties - EP
EP-Prüfungen werden auf einem Vier-Kugel-Apparat (Hansapress VKA-110) durchgeführt, der aus einer rotierenden und drei feststehenden Kugeln, einer Antriebseinheit und einem Lastarm mit den Prüfgewichten besteht. Das Material und der Durchmesser der Kugeln sind genormt. Die feststehenden Kugeln werden in einem Becher fixiert. Der Becher wird mit dem zu prüfenden Schmiermittel gefüllt, so dass die feststehenden Kugeln vollständig mit Schmiermittel bedeckt sind. Die Prüfung wird auf einem Vierkugelapparat nach DIN 51350-4 bei 25 °C, Drehzahl 1450 U/min, variabler Belastung bis zum Erreichen der Schweißkraft durchgeführt. Die gemittelte Schweißkraft (gemessen in [N]) wurde in TABELLE 1 eingetragen.EP tests are carried out on a four-ball apparatus (Hansapress VKA-110), which consists of one rotating and three fixed balls, a drive unit and a load arm with the test weights. The material and diameter of the balls are standardized. The fixed balls are fixed in a cup. The cup is filled with the lubricant to be tested so that the fixed balls are completely covered with lubricant. The test is carried out on a four-ball apparatus according to DIN 51350-4 at 25 °C, speed 1450 rpm, variable load until the welding force is reached. The average welding force (measured in [N]) was entered in TABLE 1.
Bestimmung des Reibungskoeffizienten - CoFDetermination of the coefficient of friction - CoF
Der Reibungskoeffizient (CoF, µm) ist ein dimensionsloser skalarer Wert, der dem Verhältnis zwischen der Reibungskraft zwischen zwei Körpern und der Kraft entspricht, die sie entweder während oder zu Beginn des Gleitens zusammenpresst.The coefficient of friction (CoF, µm) is a dimensionless scalar value that corresponds to the ratio between the frictional force between two bodies and the force that presses them together either during or at the beginning of sliding.
Der CoF-Wert wird von mehreren Faktoren beeinflusst, weshalb eine standardisierte Methode zu seiner Bestimmung erforderlich ist, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen. Die hier beschriebene Testreihe wird auf einem BRUKER UMT Tribometer durchgeführt. Die jeweilige Methode kann wie folgt durchgeführt werden:
- 1. Skriptparameter
- 2. Metallplatte und Kugel werden gemäß der Bruker-Anleitung in das Tribometer gespannt.
- 3. Ein kleiner Tropfen der Schmierstoffzusammensetzung wird aufgetragen.
- 4. Experiment wird gestartet.
- 5. Der Reibungskoeffizient nach der CoF-Berechnungsroutine wird berechnet und in TABELLE 1 als dimensionsloser Skalar eingetragen.
- 1. Script parameters
- 2. The metal plate and ball are clamped into the tribometer according to the Bruker instructions.
- 3. A small drop of the lubricant composition is applied.
- 4. Experiment is started.
- 5. The coefficient of friction according to the CoF calculation routine is calculated and entered in TABLE 1 as a dimensionless scalar.
TestergebnisseTest results
TABELLE 1 zeigt die Ergebnisse der AW-, EP- und CoF-Messungen für verschiedene, üblicherweise verwendete Festschmierstoffe in einem Lithiumfett (NLGI-Klasse 2, V40: 100cSt) in unterschiedlichen Konzentrationen von 1 bis 5 Gewichtsprozent.TABLE 1 shows the results of AW, EP and CoF measurements for various commonly used solid lubricants in a lithium grease (NLGI grade 2, V40: 100cSt) in different concentrations from 1 to 5 weight percent.
Wie aus TABELLE 1 ersichtlich, wurden die Schmierstoffzusammensetzungen (Einträge 2-18) mit einem additivfreien Trägermedium (Eintrag 1) hinsichtlich ihrer EP-Eigenschaften verglichen.As shown in TABLE 1, the lubricant compositions (entries 2-18) were compared with an additive-free carrier medium (entry 1) regarding their EP properties.
Bei Verwendung von 1 % MPP als Festschmierstoff in einer Schmierstoffzusammensetzung erhöht sich die Schweißkraft des Trägermediums um 30 % von 2000 N auf 2600 N, während eine Zugabe von 5 % MPP zum Trägermedium eine Verbesserung der Schweißkraft um 155 % von 2000 N auf 5100 N bewirkt (
Bei Verwendung von 1 % MTC als Festschmierstoff in einer Schmierstoffzusammensetzung erhöht sich die Schweißkraft des Trägermediums um 50 % von 2000 N auf 3000 N, während ein Zusatz von 5 % MTC zum Trägermedium eine Verbesserung der Schweißkraft um 80 % von 2000 N auf 3600 N bewirkt (
Im direkten Vergleich der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung mit üblicherweise verwendeten Festschmierstoffen verschiedener chemischer Klassen zeigt die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung verbesserte Schmiereigenschaften, wie in
Wie weiterhin aus TABELLE 1 ersichtlich ist, wurden die Schmierstoffzusammensetzungen (Einträge 2-18) mit einem additivfreien Trägermedium (Eintrag 1) hinsichtlich ihrer AW-Eigenschaften verglichen.As further shown in TABLE 1, the lubricant compositions (entries 2-18) were compared with an additive-free carrier medium (entry 1) regarding their AW properties.
Bei Verwendung von 1 % MPP als Festschmierstoff in einer Schmierstoffzusammensetzung (Eintrag 2) verringert sich der Durchmesser der Verschleißkalotte des Trägermediums im Vergleich zum additivfreien Trägermedium (Eintrag 1) um ca. 11 % von 340 µm auf 302 µm, wohingegen eine Zugabe von 5 % MPP zum Trägermedium eine Schmierstoffzusammensetzung (Eintrag 6) ergibt, die eine Verringerung des Verschleißnarbendurchmessers um ca. 14 % von 340 µm auf 292 µm aufweist (
Im direkten Vergleich der AW-Eigenschaften der in TABELLE 1 dargestellten Schmierstoffzusammensetzungen zeigen die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen verbesserte AW-Eigenschaften, wenn MPP als Festschmierstoff verwendet wird. Wie in
Wie ebenfalls in TABELLE 1 zu sehen ist, wurden die Schmierstoffzusammensetzungen (Einträge 2-18) mit einem additivfreien Trägermedium (Eintrag 1) hinsichtlich ihrer CoF-Eigenschaften verglichen.As also shown in TABLE 1, the lubricant compositions (entries 2-18) were compared with an additive-free carrier medium (entry 1) regarding their CoF properties.
Bei Verwendung von 1% - 5% MPP sowie 1% - 5% MTC als Festschmierstoff in einer Schmierstoffzusammensetzung (Einträge 2-6, Einträge 7-9) wurde der Reibungskoeffizient des Trägermediums nicht nachteilig beeinflusst. Die Abweichungen der CoF-Werte liegen innerhalb des Bereichs der Messgenauigkeit (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US5677450A (en) | 1995-01-13 | 1997-10-14 | Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. | Organic acid salt of melamine, and thermosetting or photocurable, thermosetting coating composition using the same |
US7649038B2 (en) | 2004-09-04 | 2010-01-19 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Polyphosphate derivative of a 1,3,5-triazine compound, method for producing the same and its use |
CN104478817A (en) | 2014-12-12 | 2015-04-01 | 东华大学 | Melamine salt and preparation method thereof |
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2024
- 2024-01-09 DE DE202024100077.3U patent/DE202024100077U1/en active Active
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R207 | Utility model specification |