DE69511018T2

DE69511018T2 - Mit Polymer verdicktes Schmierfett

Info

Publication number: DE69511018T2
Application number: DE69511018T
Authority: DE
Inventors: Bo Olov Jacobson; Herman Lankamp; Dick Meijer
Original assignee: SKF Industrial Trading and Development Co BV
Current assignee: SKF Industrial Trading and Development Co BV
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: BR9503980A; JPH0971794A; KR100363758B1; US5874391A; KR960010838A; DE69511018D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein polymeres Verdickungsmittel für Schmierfettzusammensetzungen, das eine ein hohes Molekulargewicht aufweisende Komponente und eine ein niedriges Molekulargewicht aufweisende Komponente hat.
Die US-A-3 850 828 beschreibt eine Schmierfettzusammensetzung, die mit einer polymeren Mischung verdickt ist, die (1) ein Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 20000-500000, vorzugsweise 50000-250000, und eine bevorzugte Polymerdichte von über 0,94 g/cm³ und (2) ein ataktisches Polypropylen mit einem Molekulargewicht von vorzugsweise unter 100000 und einen Schmelzindex über 20, vorzugsweise über 50, aufweist. Das Verhältnis des ataktischen Polypropylens zum Polyethylen ist vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 10, besser 2 : 1 bis 5 : 1.
Das US-Patent 2 917 548 beschreibt eine Schmierfettzusammensetzung, die eine öllösliche, amorphe Polypropylen-Basis mit einem Molekulargewicht in der Größenordnung von 300-10000 und einer Grenzviskositätszahl von 0,4, ferner 2 bis 5 Gew.-% eines isotaktischen Polypropylens mit einem Molekulargewicht in der Größenordnung von 100000-1000000 und einem Schmelzpunkt in der Größenordnung von 250-410ºF und 5 bis 35 Gew.-% eines Seifen-Salz-Verdickungsmittels aufweist.
Gemäß der genannten Patentanmeldung "(...) können isotaktische Polypropylene mit hohem Molekulargewicht in zufriedenstellender Weise in ein Schmierfett eingebunden werden, das gemischte Salze aus ein hohes und ein niedriges Molekulargewicht aufweisenden, organischen Säuren enthält, durch Vermittlung eines öllöslichen, amorphen Polypropylens mit einem ausgewählten Molekulargewicht (...). Es wurde nun festgestellt, daß durch die Verwendung des amorphen Polypropylens mit dem ausgewählten Molekulargewicht das isotaktische Polypropylen sich erfolgreich mit dem Öl mischen läßt."
Nach dieser bekannten Schrift ist das amorphe Polypropylen mit dem niedrigen Molekulargewicht eine Öl-ether-lösliche Flüssigkeit, die keinen Teil des Verdickungsmittels (Struktur) bildet, sondern offensichtlich dieselbe Funktion wie ein Schmierbasisöl in einem üblichen Schmierfett hat. In dieser Hinsicht gibt das Beispiel 1 der US-A-2 917 458 eine Fettzusammensetzung an, die kein Schmierbasisöl enthält; dagegen ist in Spalte 1, Zeilen 28-31 der US-A-2 917 458 ausgesagt:
"Bei einer sehr bevorzugten Ausführung dieser Erfindung ersetzt ein Öl, entweder ein synthetisches, mineralisches, tierisches oder pflanzliches Öl, einen Hauptteil des amorphen Polypropylens."
Nach der US-A-2 917 458 sind ebenfalls 5-35 Gew.-% eines bekannten Seifen- Salz-Verdickungsmittels erforderlich. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung eines Seifen-Salz-Verdickungsmittels vorzugsweise vermieden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Komponente mit dem niedrigen Molekulargewicht nicht in Öl gelöst, sondern diese Komponente bildet einen Teil des polymeren Verdickungsmittels, wie aus der Viskosität des erhaltenen Fetts ersichtlich ist.
Das US-Patent 3 290 244 beschreibt eine Fettzusammensetzung, die ein mineralisches Schmieröl, ein Verdickungsmittel und ein öllösliches, ataktisches Homopolymer des Polypropylens mit einem Molekulargewicht in der Größenordnung von 10000-50000 oder ein öllösliches, ataktisches Copolymer des Ethylens und Propylens mit einer Grenzviskositätszahl in der Größenordnung von 0,3 bis 4,0 enthält.
Als Verdickungsmittel können bekannte Verdickungsmittel in Mengen von 5 bis 40% verwendet werden, beispielsweise fettsaure, metallische Seifen, anorganische Verdickungsmittel wie Kolloide, Siliziumdioxid und Bentonit-Ton usw.
Nach dieser bekannten Schrift wird das öllösliche, ataktische Propylen-Polymer in demjenigen Öl gelöst, das im Fett vorhanden ist, und dieses Proppylen- Polymer soll die Adhäsion und Kohäsion verbessern. Die Verwendung eines polymeren Verdickungsmittels mit hohem umd niedrigem Molekulargewicht wird nicht beschrieben und auch nicht nahegelegt.
Außerdem sagen die erwähnten Schriften nichts über die Ölmischeigenschaften und/oder die Geräuscheigenschaften der gewonnenen Fettzusammensetzungen aus.
Das US-Patent 3 392 19 9 beschreibt ein Fett, das ein weißes Mineralöl enthält, das durch die Verwendung eines Ethylen-Copolymers mit einer Dichte bei 25ºC von mindestens 0,4 g/cm³ und eines Polypropylen-Homopolymers mit einer Dichte bei 25ºC zwischen 0,890 und 9,20 g/cm³ verdickt worden ist, wobei das Gewichtsverhältnis des Polyethylens zum Polypropylen generell im Bereich von etwa 10 : 1 bis 1 : 10, vorzugsweise 3 : 1 bis etwa 1 : 2, liegt.
Nach dieser Schrift "hat sich unerwartet herausgestellt, daß nicht nur Weißöle und bekannte Schmieröle unterschiedlich auf eine solche Polyolefin-Verdickung reagieren, sondern daß das Freisetzen der Weißöle mit einem Polymer des Ethylens und einem Polymer des Polypropylens Fette mit verbesserten Nichtfreisetzungseigenschaften ergibt", d. h. mit vermindertem Freisetzen des Öls. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fett mit verbessertem Freisetzen des Öls bei niedrigen Temperaturen gewonnen. Obwohl es möglich ist, bei der vorliegenden Erfindung ein weißes Mineralöl nach der US-A-3 392 119 zu verwenden, wird dies weniger bevorzugt, weil es im Vergleich mit den bevorzugten, noch zu beschreibenden Ausführungen im allgemeinen zu einer niedrigeren mechanischen Stabilität führt.
Außerdem schweigt sich diese bekannte Schrift wieder über die Geräuscheigenschaften der Fettzusammensetzung aus.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine polymerverdickte Fettzusammensetzung mit guten mechanischen Eigenschaften zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine polymerverdickte Fettzusammensetzung mit günstigen Ölfreisetzungseigenschaften zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine polymerverdickte Fettzusammensetzung mit ausgezeichnet ruhigen Laufeigenschaften zu schaffen.
Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Schmierfettzusammensetzung eines polymeren Verdickungsmittels verwendet wird, wobei diese Schmierfettzusammensetzung aus einer Mischung (1) eines (Co- oder Homo-)Polymers des Propylens mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von > 200000 und (2) eines (Co- oder Homo-)Polymers des Propylens mit einem durchschnittlichen Molekulargewichts von 500000-100000 besteht. Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein solches polymeres Verdickungsmittel.
Die Erfindung betrifft ferner eine Schmierfettzusammensetzung, die aus einem Schmierbasisöl und einem polymeren Verdickungsmittel gemäß der Erfindung besteht, und auch ein Verfahren zur Herstellung der genannten Schmierfettzusammensetzung.
Drei weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen die Verwendung eines polymeren Verdickungsmittels gemäß der Erfindung für die Herstellung von Schmierfettzusammensetzungen mit verbesserten Ölmischeigenschaften, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, mit verbesserter mechanischer Stabilität unter Scherbelastung bzw. für die Herstellung von Schmierfettzusammensetzungen mit verbesserten ruhigen Laufeigenschaften.
Das polymere Verdickungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine ein hohes Molekulargewicht aufweisende Komponente aus einem (Co- oder Homo- )Polymer des Propylens mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von > 200000, vorzugsweise 200000-500000, und eine ein niedriges Molekulargewicht aufweisende Komponente aus einem (Co- oder Homo-)Polymer des Propylens mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 50000-100000.
Das Gewichtsverhältnis zwischen der das hohe Molekulargewicht aufweisen Komponente und der das niedrige Molekulargewicht aufweisenden Komponente im polymeren Verdickungsmittel beträgt vorzugsweise 1 : 40 bis 1 : 5, besser 1 : 25 bis 1 : 15 und noch besser etwa 1 : 19.
Außerhalb dieses bevorzugten Bereichs für das Gewichtsverhältnis zwischen den ein hohes und ein niedriges Molekulargewicht aufweisenden Komponenten hat die fertige Schmierfettzusammensetzung im allgemeinen nicht die gewünschten Anwendungseigenschaften, insbesondere nicht die mechanische Stabilität und Beständigkeit, d. h. "gummiartig/elastisch" und/oder "butterartig" zu sein. Da die Eigenschaften der fertigen Zusammensetzung aber auch vom Schmierbasisöl und von Zusätzen, die in Fettzusammensetzungen vorhanden sind, und von der Art und Weise der Herstellung der Zusammensetzung abhängen, können auch andere Verhältnisse zur Gewinnung der gewünschten Eigenschaften der fertigen Zusammensetzung verwendet werden, wie dem Fachmann an sich bekannt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die das niedrige Molekulargewicht aufweisende Komponente vorzugsweise ein Polypropylen-Homopolymer, noch besser ein Polypropylen-Homopolymer mit einer Schmelzflußrate von 500- 1000 dg/min. insbesondere 750-850 dg/min. wie sie durch die Prüfung ASTM D 1238 L festgelegt ist.
Die das hohe Molekulargewicht aufweisende Komponente hat vorzugsweise eine Schmelzflußrate (ASTM D-1238) von 1,5-15, besser 1,5-7 und noch besser etwa 3,5.
Schmierfettzusammensetzungen, die mit einem polymeren Verdickungsmittel gemäß der Erfindung verdickt werden und die ferner ein oder mehrere Schmierbasisöle und an sich bekannte Zusätze aufweisen, zeigen die folgenden Vorteile:
- verbessertes Freisetzen des Öls bei niedrigen Temperaturen (Raumtemperatur [20ºC] oder weniger);
- Ölfreisetzungseigenschaften, die weniger temperaturabhängig als die Eigenschaften von bekannten Schierfettzusammensetzungen sind;
- besserer Transport des Öls in der Fettstruktur, was zu verbesserter Fettnutzungsdauer führt;
- gute Schmierfähigkeit bei niedrigen Temperaturen (unter 70ºC);
- gute mechanische Stabilität, d. h. "Roll"-Stabilität/Scherstabilität;
- verbesserte Fettgeräuscheigenschaften, d. h. ein niedriger Geräuschpegel des Schmierlagers bei der SKF BEQUIET-Prüfung;
- lange Nachschmierintervalle.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Erörterung hervor.
Schmierfette enthalten ein Schmierbasisöl und ein Verdickungsmittel. Während der Nutzung des Schmierfetts tritt das Öl aus der ÖL-Verdickungsmittel-Struktur zu den Flächen des Lagers aus, so daß die Schmierwirkung erzielt wird. Die Ölfreisetzungseigenschaften bei Nutzungstemperatur der Schmierfettzusammensetzung (d. h. die Lauftemperatur des Lagers und auch die Starttemperatur) sind deshalb für die Gewinnung der Schmierwirkung der Zusammensetzung kritisch.
Bei bekannten Schmierfetten, beispielsweise bei seifenverdickten Fetten, hängen die Ölfreisetzungseigenschaften stark von der Temperatur ab. Bei Tieftemperaturanwendungen (wie bei Windmühlen) ist die Freisetzung des Öls der bekannten Fette so schwach, daß ein Ölmangel entsteht, d. h., daß nicht genügend Öl aus der Fettzusammensetzung freigesetzt wird. Es ist nun festgestellt worden, daß polymerverdickte Fette eine bedeutend höhere Freisetzung des Öls aus der Fettzusammensetzung bei niedrigen Temperaturen ergeben.
Aber nicht alle polymerverdickten Fettzusammensetzungen führen zu einer annehmbaren mechanischen Stabilität und Konsistenz. Eine schwache mechanische Stabilität führt zu einem Zusammenbruch der Fettstruktur beim Scheren, so daß ein übermäßiger Fettverlust und eine unerwünschte Verminderung der Schmierdauer erfolgen. Ferner sind manche polymere Fette sehr "geräuschvoll", d. h., daß die Schmierlager während der Nutzung eine Menge Geräusch erzeugen. Diese Nachteile sind nicht bei den Zusammensetzungen gemäß der Erfindung vorhanden.
Zusammengefaßt ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine polymerverdickte Fettzusammensetzung zu schaffen, die alle vorteilhaften Eigenschaften kombi niert, nämlich günstige Ölfreisetzungseigenschaften bei niedrigen Temperaturen, gute mechanische Stabilität und Konsistenz sowie günstige Geräuscheigenschaften.
Die Ölfreisetzungseigenschaften oder Öltrennungseigenschaften der polymerverdickten Fettzusammensetzung sollten derart beschaffen sein, daß eine wirksame Ölmenge bei Lauftemperaturen des Lagers stetig vorhanden sind, wobei die Lauftemperaturen durch die Umgebungstemperatur beeinflußt werden. Beispielsweise liegen die Umgebungstemperaturen bei Windmühlen-Anwendungen im allgemeinen zwischen -10ºC und 50ºC; demzufolge kann die Lauftemperatur zwischen -0ºC und 80ºC liegen. Die polymerverdickte Fettzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt für eine annehmbare Ölfreisetzung bei Temperaturen um -0ºC.
Ebenfalls sollte die Temperaturabhängigkeit der Ölfreisetzungseigenschaften so klein wie möglich sein, d. h. die Ölfreisetzung sollte nicht stark abfallen, wenn die temperatur abfällt. Die bekannten Fettzusammensetzungen zeigen oft eine Ölfreisetzung, die annehmbar oder sogar zu hoch bei mittleren Temperaturen, beispielsweise bei 70-80ºC, jedoch sehr gering bei tiefen Temperaturen, beispielsweise bei unter 30ºC, ist. Die Verwendung des polymeren Verdickungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt für verbesserte Ölfreisetzungseigenschaften in dem Sinne, daß der Verlauf der Ölfreisetzung weniger von der Temperatur, insbesondere im tiefen Temperaturbereich, abhängig ist.
Verfahren zur Bestimmung der Ölfreisetzungseigenschaften sind dem Fachmann bekannt, siehe beispielsweise die DIN 51817.
Ein weiterer Vorteil des polymeren Verdickungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung ist der verbesserte Transport des Schmierbasisöls in der Fettstruktur.
Während der Fettnutzung wird das Öl an der Oberfläche der Fettstruktur freigesetzt. Das an der Oberfläche abgetrennte Öl sollte wieder mit Öl aus dem "Inneren" der Fettstruktur durch einen Öltransport in der Fettstruktur selbst ersetzt werden. Bei bekannten Fetten ist dieser Öltransport oft sehr mangelhaft, so daß die Menge des an die Oberfläche der Fettstruktur gelangenden Schmieröls vermindert wird, obwohl die Fettstruktur an sich noch genug Öl enthält. Dieser Effekt führt zu einer Verminderung der Schmierdauer und sogar zu einem Schmiermangel, so daß häufiges Nachschmieren nötig ist.
Bei Fetten, die mit dem polymeren Verdickungsmittel gemäß der Erfindung verdickt sind, wird der Öltransport in der Fettstruktur verbessert, wie aus Ölfreisetzungsprüfungen gemäß der DIN 51817 hervorgeht, die eine dreidimensionale Schrumpfung der Fettprobe zeigt.
Die mechanische Stabilität des Fetts ist vom verwendeten Verdickungsmittel, vom verwendeten Schmierbasisöl und den verwendeten Zusätzen abhängig. Ferner können die mechanischen Fetteigenschaften durch "Bearbeiten" des Fetts nach der Vermischung des Verdickungsmittels mit dem Schmierbasisöl beeinflußt werden, wie dem mit Schmiermitteln vertrauten Fachmann bekannt ist. Vorzugsweise wird das Fett so "bearbeitet", daß die gewünschte und/oder für den beabsichtigten Gebrauch erforderliche Konsistenz erreicht wird.
Die mechanische Stabilität des Fetts kann durch bekannte Prüfungen ermittelt werden, beispielsweise durch die Shell-Rollstabilitätsprüfung. Vorzugsweise hat das Fett nach der Shell-Rollstabilitätsprüfung (24 h bei 60ºC, 165 U/min) einen Weichheitsgrad von max. 350.
Die Konsistenz des Fetts kann mittels der NLGI-Klasse klassifiziert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Fett gewöhnlich auf einen NLGI- Klassenbereich von 1 bis 3 eingestellt werden. Eine NGLI-Klasse O kann zwar eingestellt werden, führt aber gewöhnlich zu unerwünschten Fettverlusten.
Es sei aber darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung es dem Fachmann erlaubt, ein Fett mit solcher Konsistenz und mechanischen Stabilität zu bekommen, wie es erwünscht und/oder für die beabsichtigte Verwendung des Fetts nötig ist, und zwar durch Auswahl der Komponenten und auch der Bedingungen zur Herstellung des Fetts, wobei diese Aspekte in den Fachbereich der Schmiermittelhersteller fallen.
Die Viskosität des freigesetzten Öls muß ebenfalls annehmbar und vorzugsweise konstant sein.
Für praktische Anwendungen sollte selbstverständlich die Stärke des bei der Schmierung des Lagers entstehenden Geräuschs so niedrig wie möglich sein. Das bei Schmierung eines Lagers entstehende Geräusch gibt auch einen Hinweis auf die Wirksamkeit des Schmiervorgangs und den Grad der Beschädigung durch Überrollen von Partikeln, das im Lager auftritt.
Der von einem Lager erzeugte Geräuschpegel ist nicht nur von den Eigenschaften des Lagers selbst und von den Arbeitsbedingungen des Lagers, son dern auch von den Geräuscheigenschaften der verwendeten Fettzusammensetzung abhängig. Die Geräuscheigenschaften des Fetts können mittels des SKF BEQIET-Fettgeräuschprüfers festgestellt werden, der in der SKF-Veröffentlichung E4147 beschrieben ist.
Die Schmierfettzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen sehr günstige, ruhige Laufeigenschaften und eine sehr günstige mechanische Stabilität, besonders wenn das polymerverdickte Fett durch das bevorzugte schnelle Kühlverfahren, das sogenannte "Quenchen", hergestellt wird, wie noch beschrieben werden wird.
Die genannten Eigenschaften der fertigen Fettzusammensetzung sind selbstverständlich auch von den Eigenschaften des in der fertigen Fettzusammensetzung verwendeten Schmieröls abhängig; wie dem Fachmann bekannt ist. Zum Optimieren des polymerverdickten Schmiermittels sind die folgenden Parameter ebenfalls wichtig: das Verhältnis der polymeren Komponenten in der Verdickungsmittelmischung, die Kühlgeschwindigkeit während der Herstellung und die Vorfertigungsverfahren.
Das polymere Verdickungsmittel gemäß der Erfindung wird in der Schmierfettzusammensetzung im allgemeinen in üblichen Mengen verwendet, d. h. von 1- 20 Gew.-%, vorzugsweise 5-15 Gew.-%, noch besser etwa 10 Gew.-%, der Gesamtfettzusammensetzung. Andere Mengen können verwendet werden, wenn es erwünscht ist.
Abgesehen vom polymeren Verdickungsmittel gemäß der Erfindung, kann die Schmierfettzusammensetzung auch übliche Verdickungsmittel für Schmierfett zusammensetzungen, beispielsweise Metallseifen in Mengen von weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, und auch andere polymere Verdickungsmittel enthalten.
Es wird jedoch sehr empfohlen, die Schmierfettzusammensetzungen gemäß der Erfindung nur mit polymeren Verdickungsmitteln, vorzugsweise mit der vorstehend beschriebenen polymeren Verdickungsmittelmischung, zu versehen.
Als Schmierbasisöl kann jedes an sich bekannte Schmieröl mit unterschiedlicher Viskosität verwendet werden, beispielsweise Mineralöle, sythetische Kohlenwasserstoffe, Esteröle und Mischungen davon. Die Art des Basisöls und die Viskosität kann je nach den besonderen Anwendungen gewählt werden.
Ferner können an sich bekannte Zusätze in die Schmierfettzusammensetzung eingebunden werden, solange sie nicht eine nachteilige Wirkung auf die Verdickungsmittelzusammensetzung, das Basisöl und/oder auf die fertige Fettzusammensetzung haben. Als solche Zusätze können Antiverschleiß- und Antikorrosionszusätze und auch Antioxidierungsmittel usw. in üblichen Mengen und in an sich bekannter Weise zugesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung (oder zum Präparieren) der Schmierfettzusammensetzung gemäß der Erfindung, das folgende Schritte aufweist:
(a) eine polymere Verdickungsmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung wird hergestellt,
(b) die gewonnene Verdickungsmittelzusammensetzung wird mit einem oder mehreren Schmierbasisölen bei einer Temperatur von 150-250ºC, vorzugsweise 190-210ºC, gemischt und
(c) die so gewonnene Fettzusammensetzung wird gekühlt.
Die polymere Verdickungsmittelzusammensetzung gemäß der Erfindung wird durch Mischen der Polymere in an sich bekannter Weise hergestellt, wobei wahlweise eine Erhitzung und/oder die Verwendung geeigneter Lösungsmittel eingeschlossen sein kann bzw. können.
Die bei der Erfindung verwendeten Polymere werden mit einem Schmierbasisöl und wahlweise mit Zusätzen gemischt, und zwar mittels üblicher, an sich bekannter Techniken, so daß die Schmierfettzusammensetzung gemäß der Erfindung ensteht.
Die Herstellung der Fettzusammensetzung sollte vorzugsweise unter einem Schutzgas, beispielsweise unter einer Stickstoffgasströmung, erfolgen, um das Oxidieren der Öle während der Erhitzung zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die festen polymeren Komponenten und das Schmierbasisöl zusammen (vorzugsweise unter Rühren) auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polypropylens, vorzugsweise 190- 210ºC, erhitzt, obwohl erforderlichenfalls andere Temperaturen verwendet werden können.
Nachdem sich die Polymere im Schmierbasisöl gelöst haben und wahlweise die Zusätze hinzugefügt worden sind, wird das Fett von der Mischtemperatur auf Raumtemperatur heruntergekühlt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird diese Kühlung in einem Zeitraum von 1 s bis 3 min, vorzugsweise 10 s bis 1 min. noch besser in etwa 30 s, ausgeführt. Dieser schnelle Kühlvorgang, der ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist, wird hier als "Quenchen" (Löschen, Abschrecken) bezeichnet. Das Quenchen der Schmierfettzusammensetzung kann beispielsweise dadurch stattfinden, daß die Fettzusammensetzung auf eine wassergekühlte Metallplatte gegossen wird, obwohl jedes andere geeignete, schnelle Kühlverfahren, beispielsweise Besprühen, ebenfalls benutzt werden kann.
Der Vorgang des Quenchens gemäß der Erfindung hat einen Haupteinfluß auf die Fettstruktur und ergibt eine bedeutende Verbesserung der Eigenschaften der fertigen Fettzusammensetzungen, wenn diese Eigenschaften mit denen der bekannten Schmierfette und denen der nach der Erfindung hergestellten Schmierfette verglichen werden, die langsam gekühlt worden sind, beispielsweise um etwa 1ºC/min bei Benutzung bekannter Kühlverfahren, beispielsweise dadurch, daß das Fett einfach in einem Reaktionskessel mit externer/interner Kühlung gehalten wird. Dadurch ergibt sich für das polymere Fett ein Schmiermittel, dem jegliche mechanische Stabilität fehlt.
Bei dem polymerverdickten Schmierfett gemäß der Erfindung bildet das polymere Verdickungsmittel eine schwammartige Struktur, die dem Fett sein Aussehen und seine Struktur gibt. Das Schmierbasisöl wird in porenartigen Räumen in der Verdickungsmittelstruktur gehalten und während der Fettnutzung freigesetzt.
Wie aus den beigefügten, mittels eines elektronischen Mikrografen (SEM) aufgenommenen Bildern hervorgeht, ist die Verdickungsmittelstruktur in bei ihrer Herstellung langsam gekühlten Fetten sehr unregelmäßig mit großen Poren und auch mit sehr kleinen Poren. Das erwähnte Quenchen der Fettzusammensetzung gemäß der Erfindung erzeugt ein Fett gemäß der Erfindung mit einer glatteren und regelmäßigeren Struktur des polymeren Verdickungsmittels sowie mit gleichmäßiger verteilten Räumen zum Halten des Schmieröls.
Obwohl es allgemein Absicht ist, die Erfindung nicht auf irgendein Verfahren zur Herstellung des Fetts und auch nicht auf irgendeine Erläuterung zu beschränken, wie die verbesserten Eigenschaften der Fettzusammensetzung gemäß der Erfindung gewonnen werden, wird doch die Meinung vertreten, daß die durch das Quenchen gewonnene, glattere und regelmäßigere Verdickungsmittelstruktur einen vorteilhaften Einfluß auf die Eigenschaften der fertigen Fettzusammensetzung hat, beispielsweise hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, der Ölfreisetzungeigenschaften, der Geräuscheigenschaften und der Transporteigenschaften des Öls in der Fettstruktur, so daß die Eigenschaften der polymerverdickten Fettzusammensetzung, die durch die Verwendung des polymeren Verdickungsmittels gemäß der Erfindung gewonnen wird, sogar noch weiter verbessert werden.
Nachdem die Schmierfettzusammensetzung vorzugsweise durch Quenchen gekühlt worden ist, wird das Fett in bekannter Weise "bearbeitet", um die erforderliche, fertige Konsistenz zu erreichen; beispielsweise kann das Fett in einem Dreiwalzenmahlwerk oder einer Fettwalke bearbeitet werden. Während der Fettbearbeitung können ferner Zusätze beigegeben werden, wie dem Fachmann an sich bekannt ist. Nach der Fettbearbeitung ist das Fett für den Gebrauch fertig.
Die polymerverdickte Fettzusammensetzung gemäß der Erfindung kann bei allen üblichen Anwendungen für Schmierfettzusammensetzungen verwendet werden, solange diese Anwendungen mit den Komponenten der Schmierfettzusammensetzung kompatibel sind.
Wie erwähnt worden ist, machen die hervorragenden Ölfreisetzungseigenschaften bei niedriger Temperatur die Schmierfette gemäß der Erfindung besonders für Niedrigtemperaturanwendungen, beispielsweise für Windmühlen, geeignet. Aufgrund der im Vergleich zu den bekannten Fetten langen oder längeren Nachschmierintervalle können die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung auch in vorteilhafter Weise in Anwendungen benutzt werden, bei denen ein häufiges Nachschmieren unpraktisch oder unerwünscht ist.
Weitere Anwendungsbeispiele für die Schmierfettzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind Landwirtschaftsmaschinen, Lager in Dammtoren, geräuscharme Elektromotoren, große Elektromotoren, Ventilatoren für Kühlanlagen, Werkzeugspindeln von Maschinen und Schneckenförderer.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Fettzusammensetzung, die gemäß dem Verfahren der Erfindung gewonnen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des vorbeschriebenen, polymeren Verdickungsmittels bei der Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung mit verbesserten Ölfreisetzungseigenschaften bei niedrigen Temperaturen (< 70ºC).
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des vorbeschriebenen, polymeren Verdickungsmittels bei der Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung mit verbesserten Geräuscheigenschaften.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Figuren und Beispiele näher erläutert, die die Erfindung in keiner Weise beschränken sollen:
Fig. 1 zeigt drei elektronisch abgetastete Mikrografien eines Fetts des Beispiels 1 gemäß der Erfindung, wobei das Fett unter langsamer Kühlung hergestellt und bei einer Vergrößerung von 1000 bzw. 5000 bzw. 10000 dargestellt ist;
Fig. 2 zeigt drei elektronisch abgetastete Mikrografien derselben Fettzusammensetzung gemäß der Erfindung, wobei diese Zusammensetzung durch Quenchen hergestellt und bei einer Vergrößerung von 1000 bzw. 5000 bzw. 10000 dargestellt ist.
Das Beispiel 1 zeigt die Wirkung der Kühlung auf die Eigenschaften des polymerverdickten Fetts.
Im Beispiel 2 werden die Ölfreisetzungseigenschaften der polymerverdickten Schmierfette mit denen der bekannten Fette verglichen.
Das Beispiel 3 zeigt die Wirkung der polymeren Zusammensetzung auf das Aussehen des Fetts und die Fettstruktur.
Das Beispiel 4 erläutert die Gebrauchseigenschaften des polymerverdickten Schmierfetts.

Beispiel 1

Wirkung der Kühlung auf die Eigenschaften des polymeren Fetts. Polymere Fettzusammensetzung:

- Polypropylen mit hohem Molekulargewicht (durchschnittlich 230000) 0,5%
- Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht (durchschnittlich 82000) 9,5%
- Basisöl: synthetische Kohlenwasserstoff/Ester-Mischung, Viskosität 68 mm²/s 82,5%
- Antioxidierungs- und Antiverschleißzusätze 7,5%

Verfahren der Herstellung (des Präparierens):

Polypropylene werden mit Basisöl gemischt und unter Wasserstoffschutzgas auf 195ºC erhitzt, bis eine vollständige Lösung der Polypropylene stattgefunden hat. Die Lösung wird in zwei Stufen heruntergekühlt, nämlich:
a) durch langsames Kühlen im Kessel,
b) durch Gießen auf eine kalte Metallplatte. Eigenschaftsergebnisse:
Schlußfolgerung:
Das schnelle Verfahren des Quenchens ergibt verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Stabilität und des Geräusches.

Beispiel 2

Ölfreisetzungseigenschaften des polymeren Fetts im Vergleich mit denen der bekannten Fette als Funktion der Temperatur.

Zusammensetzung des polymeren Fetts: siehe Beispiel 1.
Herstellungsverfahren: siehe Beispiel 1, Verfahren 'b'.
Prüfverfahren: Ölfreisetzung in % gemäß der DIN 51817.
Schlußfolgerung:
Während bekannte Li-Seifen-Fette mit der Ölfreisetzung bei Temperaturen unter 20ºC praktisch aufhören, setzt das polymere Fett Öl frei.

Beispiel 3

Wirkung der polymeren Zusammensetzung auf das Aussehen des fertigen Fetts.

Zusammensetzung des polymeren Fetts: siehe Beispiel 1. Herstellungsverfahren: siehe Beispiel 1, Verfahren 'b'.
Polymere Fettzusammensetzung Fettstruktur/-aussehen
Polypropylen mit 100% hohem Molekulargewicht steif wie Teer
Polypropylen mit hohem und niedrigem Molekulargewicht, Verhältnis 1 : 1 gummiartig/elastisch
Polypropylen mit hohem und niedrigem Molekulargewicht, Verhältnis 1 : 4 gummiartig/glatt
Polypropylen mit hohem und niedrigem Molekulargewicht, Verhältnis 1 : 19 glatt
Polypropylen mit 100% niedrigem Molekulargewicht weich wie Butter

Beispiel 4

Gebrauchseigenschaften des polymerverdickten Fetts.

Zusammensetzung des polymeren Fetts: siehe Beispiel 1. Herstellungsverfahren: siehe Beispiel 1, Verfahren 'b'.

Claims

1. Polymeres Verdickungsmittel für Schmierfettzusammensetzungen mit einer ein hohes Molekulargewicht aufweisenden Komponente und einer ein niedriges Molekulargewicht aufweisenden Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel eine Mischung aus (1) einem (Co- oder Homo-)Polymer des Propylens mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von > 200000 und aus (2) einem (Co- oder Homo-)Polymer des Propylens mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 50000- 100000 aufweist.

2. Verdickungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der das hohe Molekulargewicht aufweisenden Komponete zur das niedrige Molekulargewicht aufweisenden Komponete 1 : 40 bis 1 : 5, vorzugsweise 1 : 25 bis 1 : 15, noch besser 1 : 19, beträgt.

3. Verdickungsmittel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das niedrige Molekulargewicht aufweisende Komponente ein Polypropylen-Homopolymer ist.

4. Verdickungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das niedrige Molekulargewicht aufweisende Komponente eine Schmelzflußrate (nach ASTM D-1238) von 500-1000, vorzugsweise 750-850, aufweist.

5. Verdickungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das hohe Molekulargewicht aufweisende Komponente ein Polypropylen-Homopolymer oder ein Propylen/Ethylen-Copolymer ist.

6. Verdickungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das hohe Molekulargewicht aufweisende Komponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von 200000-250000 und eine Schmelzflußrate (nach ASTM D-1238) von 1,5-15, vorzugsweise 1,5-7, aufweist.

7. Schmierfettzusammensetzung mit einem Schmierbasisöl und einem polymeren Verdickungsmittel, das eine ein hohes Molekulargewicht aufweisende Komponente und eine ein niedriges Molekulargewicht aufweisende Komponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettzusammensetzung ein Verdickungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Fettzusammensetzung nach Anspruch 7 mit folgenden Schritten:

a) eine Verdickungsmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wird hergestellt,

b) dieses Verdickungsmittel wird mit einem Schmierbasisöl bei einer unter dem Schmelzpunkt des Polymers liegenden Temperatur, vorzugsweise 190-210º, gemischt und

c) die so gewonnene Fettzusammensetzung wird gekühlt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettzusammensetzung von der Mischtemperatur auf Raumtemperatur innerhalb von 1 s bis 3 min, vorzugsweise 10s bis 1 min. noch besser in 30 s, heruntergekühlt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fettzusammensetzung Antiverschleißzusätze, Antikorrosionszusätze, Antioxidierungs- und/oder andere an sich bekannte Zusätze zugesetzt werden.

11. Fettzusammensetzung, die nach einem der Ansprüche 8 bis 10 gewonnen wird.

12. Verwendung eines polymeren Verdickungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei der Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung mit verbesserten Ölfreisetzungseigenschaften bei niedriger Temperatur.

13. Verwendung eines polymeren Verdickungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei der Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung mit verbesserten Geräuscheigenschaften.

14. Verwendung eines polymeren Verdickungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei der Herstellung einer Schmierfettzusammensetzung mit verbesserter mechanischer Stabilität.