EP3372659A1

EP3372659A1 - Hochtemperaturschmierstoffe

Info

Publication number: EP3372659A1
Application number: EP18000075.4A
Authority: EP
Inventors: Karl EGERSDÖRFER; Thomas Kilthau; Stefan Grundei; Stefan Seemeyer
Original assignee: Klueber Lubrication Muenchen SE and Co KG
Current assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: KR20170085089A; PL3372660T3; BR112017012528A2; EP3372660B1; HUE057256T2; CN107406791B; MX2021012796A; DK3372660T3; JP2017538838A; ES2893843T3; EP3372659B1; WO2016096074A2; EP3234079A2; EP3234079B1; US20170327760A1; CN107406791A; WO2016096074A3; MX2017007674A; DE102014018718A1; EP3372660A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen lebensmittelverträglichen Hochtemperaturschmierstoff, insbesondere ein Hochtemperaturöl und ein Hochtemperaturfett umfassend folgende Komponenten: a) mindestens ein Öl ausgewählt aus einem Trimellitsäureester oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, Alkylaromaten, vorzugsweise ein aliphathisch substituiertes Naphthalin oder Estoliden; b) einem hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylens oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen und; c) Additive einzeln oder in Kombination. Im Fall des Hochtemperaturfetts wird ein Verdickungsmittel zugegeben.

Description

Die Erfindung betrifft Hochtemperaturschmierstoffe, insbesondere Öle und Fette auf Basis eines aromatischen Esters, wie eines Trimellitsäureesters und Mischungen verschiedener Trimellitsäureester, Alkylaromaten, Estoliden und einem vollhydrierten oder hydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung daraus, einem Verdickungsmittel. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieses Hochtemperaturfetts für Dauereinsatztemperaturen von bis zu 250°C.
Neben der Schmierwirkung müssen die Schmierstoffe noch eine Vielzahl weiterer Aufgaben erfüllen: Sie müssen kühlen, Reibung, Verschleiß und Kraftübertragung verringern, vor Korrosion schützen und gleichzeitig eine dichtende Wirkung aufweisen. Darüber hinaus sollten die Hochtemperaturfette geräuscharm sein.
Herkömmliche Schmierstoffe sind für Hochtemperaturanwendungen nicht geeignet, da sie bei hohen Temperaturen beispielsweise über Oxidations- und/oder thermische Zersetzungsreaktionen und Polymerisationen zerstört werden und ihre schmierenden Eigenschaften stark eingeschränkt werden. Bei Zersetzungsreaktionen wird der Schmierstoff in niedermolekulare flüchtige Komponenten gespalten. Deren Verdampfen führt zu unerwünschten Viskositätsänderungen, Ölverlust und zur übermäßigen Dampfbildung. Hieraus resultiert ein Verlust der Schmierwirkung. Auch durch Polymerisation verlieren die Schmierstoffe ihre Schmierwirkung aufgrund der Bildung unlöslicher Polymerisationsprodukte.
Das Entfernen dieser Verschmutzungen erhöht die Wartungsarbeiten und produziert chemische Abfallstoffe, die aufwendig entsorgt werden müssen. Aufgrund der vermehrten Reinigungs- und Wartungsarbeiten erhöhen sich die Ausfallzeiten. Insgesamt führt die Verwendung von ungeeigneten Schmierstoffen bei Hochtemperaturanwendungen zu höheren Kosten, da die Arbeitsgeräte verschmutzen und ein höherer Bedarf an Schmierstoffen besteht. Darüber hinaus sinkt die Produktqualität.
Als Basisöle für Hochtemperaturanwendungen werden oftmals synthetische Ester eingesetzt, da diese über eine sehr gute oxidative, hydrolytische und thermische Stabilität verfügen.
Um den vielfältigen Anforderungen bei Hochtemperaturanwendungen gerecht zu werden, müssen die Schmierstoffe unter anderem eine hohe Stabilität, niedrige Reibungsbeiwerte und hohe Verschleißfestigkeiten aufweisen. Um eine gleichmäßige Schmierung auch bei hohen Temperaturen gewährleisten zu können, muss während des gesamten Verarbeitungsprozesses ein flüssiger Schmierfilm zwischen Metallteilen bestehen bleiben. Deshalb darf der Schmierstoff bei der maximalen Verarbeitungstemperatur nur wenig verdampfen, wenig Rückstände bilden und möglichst wenig Vercrackungsrückstände bilden.
Hohe Temperaturen treten oftmals bei der Verwendung in Ketten, Wälz- und Gleitlagern, in der Fahrzeugtechnik, der Fördertechnik, dem Maschinenbau, der Bürotechnik sowie in industriellen Anlagen und Maschinen, aber auch in den Bereichen der Haushaltsmaschinen und der Unterhaltungselektronik.
In Wälz- und Gleitlagern sorgen Schmierstoffe dafür, dass zwischen aufeinander gleitenden oder abrollenden Teilen ein trennender, lastübertragender Schmierfilm aufgebaut wird. Damit wird erreicht, dass die metallischen Oberflächen sich nicht berühren und somit auch kein Verschleiß auftritt. Die Schmierstoffe müssen deshalb hohen Anforderungen genügen. Dazu gehören extreme Betriebsbedingungen, wie sehr hohe oder sehr niedrige Drehzahlen, hohe Temperaturen, die durch hohe Drehzahlen oder durch Fremderwärmung bedingt sind, sehr tiefe Temperaturen, beispielsweise bei Lagern, die in kalter Umgebung arbeiten oder, die bei der Verwendung in der Luft- und Raumfahrt auftreten. Ebenso sollten die modernen Schmierstoffe unter sogenannten Reinraumbedingungen einsetzbar sein, um die Raumverschmutzung durch den Abrieb bzw. den Verbrauch an Schmierstoffen zu vermeiden. Außerdem sollte bei der Anwendung der modernen Schmierstoffe vermieden werden, dass sie verdampfen und damit "verlacken", d.h., dass sie nach kurzer Anwendung fest werden und keine Schmierwirkung mehr zeigen. An Schmierstoffe werden auch besondere Anforderungen bei der Anwendung dahingehend gestellt, dass die Laufflächen der Lager durch geringe Reibung nicht angegriffen werden, die Lagerflächen geräuscharm laufen, sowie langen Laufzeiten ohne Nachschmierung erreicht werden. Auch müssen Schmierstoffe Krafteinwirkungen, wie Fliehkraft, Schwerkraft und Schwingungen widerstehen.
Wichtige Kenngröße für eine lange Funktionsdauer eines fettgeschmierten Wälzlagers im Hochtemperaturbereich ist neben der oberen Gebrauchstemperatur das Geräuschverhalten des Schmierstoffes. Ein Schmierfett kann bei Umlaufteilnahme (Überrollung, Walkung) Schwingungen im Wälzlager anregen, die als "Schmierstoffgeräusche" in den Frequenzbändern Medium 300 bis 1.800 Hz und High 1.800 bis 10.000 Hz, gegenüber den Lagergeräuschen im Frequenzband Low bei 50 bis 300 Hz liegen. Das Schmierstoffgeräusch wird von den Geräuschspitzen überlagert, die bei der Überrollung von harten Partikeln durch die Wälzkörper in Form von Stoßimpulsen auf dem Lagerring entstehen. Die Bewertung des Geräuschverhaltens erfolgt nach der SKF-BeQuiet⁺ - MethodeDie Fettgeräuschklasse werden wie folgt eingeteilt:

GNX: etwas schlechter als GN1 (sehr schlechtes Geräuschverhalten)
GN1: >95% aller Peaks sind <=40 µm/s (schlechtes Geräuschverhalten)
GN2: >95% aller Peaks sind <=20 µm/s; > 98% aller Peaks sind <= 40 µm/s (mittleres Geräuschverhalten)
GN3: >95% aller Peaks sind <=10 µm/s; > 98% aller Peaks sind <= 20 µm/s; > 100% aller Peaks sind <= 40 µm/s (gutes Geräuschverhalten)
GN4: >95% aller Peaks sind <= 5 µm/s; > 98% aller Peaks sind <= 10 µm/s; > 100% aller Peaks sind <= 20 µm/s (sehr gutes Geräuschverhalten)

Je besser das Geräuschverhalten eines Schmierfettes, desto geringer sind die durch den Schmierstoff erzwungenen Schwingungen des Lagers. Dies ist gleichbedeutend mit einer geringen Belastung des Lagers und führt zu einer längeren Funktionsdauer der Lagerung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Hochtemperaturöl und Hochtemperaturfett bereitzustellen, das den oben genannten Anforderungen entspricht. Insbesondere soll das Schmieröl- bzw. fett bei hoher Temperatur über einen langen Zeitraum eine gute Schmierwirkung zeigen. Des weiteren sollen die gebildeten Vercrackungsrückstände nicht verlacken, sondern durch Frischfett wieder anlösbar sein. Ferner soll der Hochtemperaturschmierstoff eine gute hydrolytische Stabilität aufweisen, korrosions- und verschleißresistent sein, sowie eine gute Oxidationsbeständigkeit und ein an die Anforderung angepasstes gutes Tieftemperaturverhalten besitzen. Dies wir bei Schmierölen durch den Pourpoint und bei Schmierfetten durch den Fließdruck bei tiefen Temperaturen definiert. Außerdem soll das Hochtemperaturfett ein gutes Geräuschverhalten zeigen, lange Laufzeiten aufweisen und im wesentlichen keine Verschleißerscheinungen der Vorrichtungen bewirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hochtemperaturöl umfassend folgende Komponenten gelöst:

a) 93,9 bis 45 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylaromaten, vorzugsweise einem aliphathisch substituierten Naphthalin, Estoliden, Trimellitsäureestern, oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist,
b) 6 bis 45 Gew.-% eines Polymers, nämlich eines hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen;
c) 0,1 bis 10 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hochtemperaturfett umfassend folgende Komponenten gelöst:

a) 91,9 bis 25 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylaromaten, vorzugsweise einem aliphathisch substituierten Naphthalin, Estoliden, Trimellitsäureestern, oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist,
b) 6 bis 45 Gew.% eines Polymers, nämlich eines hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen;
c) 0,1 bis 10 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen und
d) 2 bis 20 Gew.-% Verdickungsmittel.

Überraschend wurde gefunden, dass sich das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl und das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett durch eine hervorragende Leistungsfähigkeit auszeichnen. So zeigt das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. Hochtemperaturfett eine hohe thermische Stabilität kombiniert mit einer hohen Lebensdauer und guten Schmiereigenschaften.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl umfasst als Esterverbindung ein Estolid oder eine Mischung aus verschiedenen Estoliden oder ein aliphathisch substituiertes Naphthalin oder eine Mischung aus verschiedenen aliphathisch substituierten Naphthalinen.
Die bevorzugten Viskositäten der Estolide, gemessen bei 40°C, liegen zwischen 30 und 500 mm²/sec. Besonders bevorzugt sind Viskositäten von 30 bis 140 mm²/sec.
Unter Estoliden versteht man Esterverbindungen, die säure- oder enzymatischkatalysiert aus Fettsäuren bevorzugt Ölsäure oder Dicarbonsäuren oder einem Gemisch aus beiden hergestellt werden. Dabei greift die Säurefunktion die Doppelbindung eines benachbarten Öl Fettsäuremoleküls an, so dass eine höher molekularere Esterverbindung entsteht. Die endständige Säuregruppe wird dann üblicherweise mit einem Alkohol, bevorzugt 2-Ethyl-hexanol verestert und anschließend werden die restlichen Doppelbindungen hydriert oder mit Carbonsäure z.B. Essigsäure verestert. Andere Alkohol wie z.B. Isoamylalkohol oder Guebert Alkohole sind ebenfalls für die Veresterung der endständigen Säuregruppe denkbar.
Weitere Estolide können auch über eine Kondensation von Hydroxycarbonsäuren oder eine Kondensation von Hydroxycarbonsäuren mit Fettsäuren z.B. Ölsäure- oder Stearinsäurederivate synthetisiert werden. Die Kettenlänge der verwendeten Hydroxycarbonsäuren oder ungesättigte Säuren können von C₆ bis C₅₄ reichen. Die Säuren können weitere funktionelle Gruppen z.B. Amine, Ether, schwefelhaltige Gruppen enthalten.
Darüber hinaus ist auch eine Veresterung mit alpha-Olefinen oder ß-Farnesen denkbar.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl kann ein zweites Öl enthalten, das einen Alkylaromaten umfasst. Bevorzugt wird ein Aromat eingesetzt. Unter einem Aromaten wird erfindungsgemäß ein monocyclisches, bicyclisches oder tricyclisches Ringsystem mit vier bis fünfzehn Kohlenstoffatomen verstanden, wobei das monocyclische Ringsystem aromatisch ist oder zumindest einer der Ringe in einem bi- oder tricylischen Ringsystem aromatisch ist. Bevorzugt wird ein bicyclisches Ringsystem, das vorzugsweise 10 Kohlenstoffatome aufweist, eingesetzt.
Bevorzugt ist der Aromat mit einem oder mehreren aliphatischen Substituenten substituiert. Besonders bevorzugt ist der Aromat mit ein bis vier aliphatischen Substituenten und insbesondere mit zwei oder drei aliphatischen Substituenten substituiert.
Eine Alkylgruppe ist erfindungsgemäß eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30, vorzugsweise 3 bis 20, noch bevorzugter 4 bis 17 und insbesondere 6 bis 15 Kohlenstoffatomen. Eine Alkylgruppe kann linear oder verzweigt sein und ist wahlweise mit einem oder mehreren der oben genannten Substituenten substituiert.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt enthält das Schmieröl mindestens ein aliphatisch substituiertes Naphthalin, insbesondere mindestens ein alkylsubstituiertes Naphthalin. Bevorzugt ist das Naphthalin mit ein bis vier aliphatischen Substituenten substituiert und insbesondere mit zwei oder drei aliphatischen Substituenten.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass Gemische unterschiedlich substituierter Naphthaline, das heißt Gemische aus Naphthalinen, die einen unterschiedlichen Substitutionsgrad und unterschiedliche aliphatische Substituenten aufweisen, besonders geeignet sind. Durch Variation der Mischungszusammensetzung können in diesem Fall die Eigenschaften, wie beispielsweise die Viskosität, des Hochtemperaturschmierstoffs besonders einfach eingestellt werden. Aliphatisch substituierte Naphthaline zeichnen sich ferner durch hervorragende Lösungseigenschaften und hohe thermo-oxidative Stabilität aus.
Die Viskosität, gemessen bei 40 °C, des aliphathisch substituierten Naphthalins beträgt vorzugsweise 30 bis 600 mm²/s, bevorzugter 30 bis 300 m²/s.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl umfasst des weiteren ein Polyisobutylen. Durch geeignete Wahl des Polyisobutylens, insbesondere im Hinblick auf Hydrierungsgrad und Molekulargewicht, können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Öls, beispielsweise dessen kinematische Viskosität und vor allen Dingen dessen Rückstandsbildung, in erwünschter Weise beeinflusst werden. Das Polyisobutylen kann in hydrierter oder vollhydrierter Form eingesetzt werden, ebenso kann eine Mischung aus hydriertem und vollhydriertem Polyisobutylen verwendet werden. Bevorzugt werden vollhydrierte Polyisobutylene eingesetzt. Das Polyisobutylen ist in einer Menge von 6 bis 45 Gew.-% in der Zusammensetzung vorhanden, bevorzugt werden 10 bis 45 Gew.-%, insbesondere 15 bis 45 Gew.-% eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl umfasst des weiteren von 0,1 bis 10 Gew.-%, Additive, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden und aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen, ausgewählt werden.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett umfasst als eine Esterverbindung einen Trimellitsäureester oder ein Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, wobei die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist. Je nach Wahl des aromatischen Esters können die Eigenschaften des Schmierstoffs, beispielsweise die Viskosität, das Viskositäts-Temperatur-Verhalten, die Oxidationsbeständigkeit und Rückstandsverhalten angepasst werden.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett kann ein zweites Öl enthalten, das einen Alkylaromaten umfasst. Bevorzugt wird ein Aromat eingesetzt. Unter einem Aromaten wird erfindungsgemäß ein monocyclisches, bicyclisches oder tricyclisches Ringsystem mit vier bis fünfzehn Kohlenstoffatomen verstanden, wobei das monocyclische Ringsystem aromatisch ist oder zumindest einer der Ringe in einem bi- oder tricylischen Ringsystem aromatisch ist. Bevorzugt wird ein bicyclisches Ringsystem, das vorzugsweise 10 Kohlenstoffatome aufweist, eingesetzt.
Bevorzugt ist der Aromat mit einem oder mehreren aliphatischen Substituenten substituiert. Besonders bevorzugt ist der Aromat mit ein bis vier aliphatischen Substituenten und insbesondere mit zwei oder drei aliphatischen Substituenten substituiert.
Eine Alkylgruppe ist erfindungsgemäß eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30, vorzugsweise 3 bis 20, noch bevorzugter 4 bis 17 und insbesondere 6 bis 15 Kohlenstoffatomen. Eine Alkylgruppe kann linear oder verzweigt sein und ist wahlweise mit einem oder mehreren der oben genannten Substituenten substituiert.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt enthält das Schmierfett mindestens ein aliphatisch substituiertes Naphthalin, insbesondere mindestens ein alkylsubstituiertes Naphthalin. Bevorzugt ist das Naphthalin mit ein bis vier aliphatischen Substituenten substituiert und insbesondere mit zwei oder drei aliphatischen Substituenten.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass Gemische unterschiedlich substituierter Naphthaline, das heißt Gemische aus Naphthalinen, die einen unterschiedlichen Substitutionsgrad und unterschiedliche aliphatische Substituenten aufweisen, besonders geeignet sind. Durch Variation der Mischungszusammensetzung können in diesem Fall die Eigenschaften, wie beispielsweise die Viskosität, des Hochtemperaturschmierstoffs besonders einfach eingestellt werden. Aliphatisch substituierte Naphthaline zeichnen sich ferner durch hervorragende Lösungseigenschaften und hohe thermo-oxidative Stabilität aus.
Die Viskosität, gemessen bei 40 °C, des aliphathisch substituierten Naphthalins beträgt vorzugsweise 30 bis 600 mm²/s, bevorzugter 30 bis 300 m²/s.
Des weiteren können auch Estolide verwendet werden. Bevorzugte Viskositäten, gemessen bei 40°C liegen zwischen 30 und 500 mm²/sec. Besonders bevorzugt sind Viskositäten von 30 bis 140 mm²/sec.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett umfasst des weiteren ein Polyisobutylen. Durch geeignete Wahl des Polyisobutylens, insbesondere im Hinblick auf Hydrierungsgrad und Molekulargewicht, können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Fetts, beispielsweise deren kinematische Viskosität, in erwünschter Weise beeinflusst werden. Das Polyisobutylen kann in hydrierter oder vollhydrierter Form eingesetzt werden, ebenso kann eine Mischung aus hydriertem und vollhydriertem Polyisobutylen verwendet werden. Bevorzugt werden vollhydrierte Polyisobutylene eingesetzt. Das Polyisobutylen ist in einer Menge von 6 bis 45 Gew.-% in der Zusammensetzung vorhanden, bevorzugt werden 10 bis 45 Gew.-%, insbesondere 15 bis 45 Gew.-% eingesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Polyisobutylen ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 115 bis 10.000 g/mol, vorzugsweise von 160 bis 5000 g/mol auf.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett umfasst des weiteren von 0,1 bis 10 Gew.-%, Additive, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden und aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen, ausgewählt werden.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett umfasst außerdem ein Verdickungsmittel. Das Verdickungsmittel in dem erfindungsgemäßen Hochtemperaturfett der Schmierstoffzusammensetzung ist entweder ein Reaktionsprodukt aus einem Diisocyanat, vorzugsweise 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'-Diisocyanatophenylmethan, 4,4'-Diisocyanatodi-phenyl, 4,4'-Diisocyanato-3-3'-dimethylphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, mit einem Amin der allgemeinen Formel R'₂-N-R, oder einem Diamin der allgemeinen Formel R'₂-N-R-NR'₂, wobei R ein Aryl-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und R' identisch oder verschieden ein Wasserstoff, ein Alkyl-, Alkylen- oder Arylrest ist, oder mit Gemischen aus Aminen und Diaminen
oder
wird aus gewählt aus Al-Komplexseifen, Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Perriodensystems, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, Bentonite, Sulfonate, Silikate, Aerosil, Polyimide oder PTFE oder einer Mischung der vorgenannten Verdickungsmittel.
Als Additive für Hochtemperaturöle und -fette haben die nachfolgend genannten Additive besonders gute physikalische und chemische Eigenschaften:
Der Zusatz von Antioxidantien kann die Oxidation des erfindungsgemäßen Öls oder Fetts, insbesondere bei seinem Einsatz, verringern oder gar verhindern. Bei einer Oxidation können unerwünschte freie Radikale entstehen und infolgedessen vermehrt Zersetzungsreaktionen des Hochtemperaturschmierstoffes auftreten. Durch die Zugabe von Antioxidantien wird das Hochtemperaturfett stabilisiert.
Erfindungsgemäß besonders geeignete Antioxidantien sind die folgenden Verbindungen:
Styrolisierte Diphenylamine, diaromatische Amine, Phenolharze, Thiophenolharze, Phosphite, butyliertes Hydroxytoluol, butyliertes Hydroxyanisol, Phenyl-alphanaphthylamin, Phenyl-beta-naphthylamin, octyliertes/butyliertes Diphenylamin, dialpha-Tocopherol, di-tert.-butyl-Phenyl, Benzolpropansäure, schwefelhaltige Phenolverbindungen, Phenolverbindungen und Mischungen dieser Komponenten.
Weiterhin kann das Hochtemperaturfett Korrosionsschutzadditive, Metalldesaktivatoren oder Ionen-Komplexbildner enthalten. Hierzu zählen Triazole, Imidazoline, N-Methylglycin (Sarcosin), Benzotriazolderivate, N,N-Bis(2-ethylhexyl)-ar-methyl-1 H-benzotriazol-1-methanamin; n-Methyl-N(1-oxo-9-octadecenyl)glycin, Gemisch aus Phosphorsäure und Mono-und Diisooctylester umgesetzt mit (C_11-14)-Alkylaminen, Gemisch aus Phosphorsäure und Mono-und Diisooctylester umgesetzt mit tert.-Alkylamin und primären (C_12-14)-Aminen, Dodekansäure, Triphenylphosphorthionat und Aminphosphate. Kommerziell erhältliche Additive sind die folgenden: IRGAMET® 39, IRGACOR® DSS G, Amin O; SARKOSYL® O (Ciba), COBRATEC® 122, CUVAN® 303, VANLUBE® 9123, CI-426, CI-426EP, CI-429 und CI-498.
Weitere Verschleißschutzadditive sind Amine, Aminphosphate, Phosphate, Thiophosphate, Phosphorthionate und Mischungen dieser Komponenten. Zu den kommerziell erhältlichen Verschleißschutzadditiven gehören IRGALUBE® TPPT, IRGALUBE® 232, IRGALUBE® 349, IRGALUBE® 211 und ADDITIN® RC3760 Liq 3960, FIRC-SHUN® FG 1505 und FG 1506, NA-LUBE® KR-015FG, LUBEBOND®, FLUORO® FG, SYNALOX® 40-D, ACHESON® FGA 1820 und ACHESON® FGA 1810.
Des weiteren kann das Fett Festschmierstoffe wie PTFE, BN, Pyrophosphat, Zn-Oxid, Mg-Oxid, Pyrophosphate, Thiosulfate, Mg-Carbonat, Ca-Carbonat, Ca-Stearat, Zn-Sulfid, Mo-sulfid, W-sulfid, Sn-Sulfid, Graphite, Graphen, Nano-Tubes, SiO₂-Modifikationen oder eine Mischung daraus enthalten.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl oder-fett bis zu einer Temperatur von 250°C keine oder zu vernachlässigende Zersetzungserscheinungen aufweist. Hierunter wird verstanden, dass sich weniger als 10% des Schmierstoffs zersetzen.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett kann als ein weiteres Grundöl ein Öl, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Fettsäuretriglyceriden, Pyromellitsäureester, Diphenylether, Phloroglucinester und/oder Poly-alpha-olefinen, alpha-Olefinen-Copolymere enthalten.
In einer besonderen Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett ein Estolid, wobei vorzugsweise die Hauptbestandteile des Estolides gewonnen werden durch chemische oder enzymatische Prozesse ausgehend von nativen Ölen aus der Gruppe Sonnenblumenöl, Rapsöl, Rizinusöl, Leinöl, Maisöl, Diestelöl, Sojabohnenöl, Leinsamenöl, Erdnussöl, "Lesqueralle"-Öl, Palmöl, Olivenöl oder Mischungen aus den vorgenannten Ölen.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften hervorragend bei der Verwendung in Ketten, Wälz- und Gleitlagern, in der Fahrzeugtechnik, der Fördertechnik, dem Maschinenbau, der Bürotechnik sowie in industriellen Anlagen und Maschinen, aber auch in den Bereichen der Haushaltsmaschinen und der Unterhaltungselektronik ist. Aufgrund seiner guten Temperaturbeständigkeit kann er auch bei hohen Einsatztemperaturen bis 260°C, vorzugsweise bei Temperaturen von 150 bis 250°C eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Hochtemperaturöls bzw. -fetts, bei dem die Grundöle und die Additive miteinander vermischt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele 1 bis 2

Herstellung eines erfindungsgemäßen Hochtemperaturöls

Es werden Estolide oder aliphatisch substituierte Naphthaline in einem Rührkessel vorgelegt. Bei 100°C wird unter Rühren das Polyisobutylen und ggf. ein weiteres Öl hinzugegeben. Anschließend wird das Gemisch 1 h gerührt, um eine homogene Mischung zu erhalten. Die Verschleißschutzmittel und das Antioxidationsmittel werden bei 60°C unter Rühren in den Kessel zugegeben. Nach ca. 1 Stunde kann das fertige Öl in die vorgesehenen Gebinde abgefüllt werden.

Zusammensetzung der Hochtemperaturöle:

Tabelle 1

	Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 1
Trimellitat	0,0	63,0
Estolid 1	44,0	0,0
Estolid 2	19,0	0,0
hydriertes PIB	30,4	30,4
aminisches Antioxidant	2,0	2,0
phenolisches Antioxidant	1,0	1,0
Verschleißschutz EP/WA	3,5	3,5
Korrosionsschutz	0,1	0,1
Anlösbarkeit der Rückstände	sehr gut (4)	sehr gut (4)

Tabelle 2

	Beispiel 2	Vergleichsbeispiel 2
Trimellitat 1	0	76,0
alkyliertes Naphthalin	76,0	0,0
hydriertes PIB	20,0	20,0
aminisches Antioxidant	4,0	4,0
Anlösbarkeit der Rückstände	sehr gut (4)	sehr gut (4)

Die Basisdaten der Ölbeispiele können aus Tabelle 3 entnommen werden. Tabelle 3

Rezeptur Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 1 Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 2

Eisenmann-Test [250°C, 72h]

Anlösbarkeit 4 4 4 4

Basisdaten

Flammpunkt (°C) > 250 > 250 > 250 > 250

kin. V40 280,0 270,0 300,0 140,5

kin. V100 29,00 25,0 25,00 16,13

VI 137 120,0 105 121

Des weiteren wurde das Reibverhalten der Öle im SRV in Anlehnung an DIN 51834-2 und der Verdampfungsverlust im dynamischen TGA gemessen. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 4 und 5 gezeigt und sind graphisch in den Figuren 1 und 2 wiedergegeben.

Tabelle 4

	Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 2	Vergleichsbeispiel 2
SRV TST (250 N)
50 - 120°C	0,116	0,112	0,156	0,091
120 - 140°C	0,111	0,127	0,155	0,091
140 - 160°C	0,105	0,141	0,158	0,128
160 - 180°C	0,1	0,145	0,163	0,139
180 - 200°C	0,095	0,143	0,171	0,165
200 - 210°C	0,08	0,137	0,177	0,194
210 - 220°C	0,086	0,132	0,175	0,206
220 - 230°C	0,085	0,129	0,179	0,208
230 - 240°C	0,087	0,126	0,185	0,208
240 - 250°C	0,091	0,121	0,189	0,206
250°C isotherm	0,093	0,118	0,186	0,201

Tabelle 5

	Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 2	Vergleichsbeispiel 2
TGA dynamisch
120°C	0,1	0,1	0,1	0,1
140°C	0,3	0,2	0,3	0,2
160°C	0,6	0,5	0,4	0,4
180°C	1	0,9	0,9	0,7
200°C	1,7	1,4	1,8	1,2
220°C	2,8	2,3	3,6	2,2
240°C	4,6	3,7	6,6	3,7
260°C	7,7	5,9	11,7	6,3

Beispiele 3 bis 8

Herstellung eines erfindungsgemäßen Hochtemperaturfetts

Das Grundöl wird in einem Rührkessel vorgelegt. Bei 100°C wird unter Rühren das Polyisobutylen und ggf. ein weiteres Öl und das Verdickungsmittel hinzugegeben.
Das Verdickungsmittel entsteht durch eine in situ-Reaktion der eingesetzten Reaktanten im Grundöl. Anschließend wird das Gemisch auf 150°C bis 210°C erhitzt, mehrere Stunden gerührt und wieder abgekühlt. Im Abkühlprozeß bei ca. 60°C werden die notwendigen Verschleißschutzmittel, Antioxidationsmittel und Korrosionsschutzmittel hinzugegeben. Eine homogene Mischung des Fettes erhält man durch den abschließenden Homogenisierungsschritt über Walze, Kolloidmühle oder die Gaulin.

Die Zusammensetzungen der Hochtemperaturfette sind in Tabelle 6 gezeigt.

Tabelle 6

Typ	Li-Komplex	Li-Komplex	Li-Komplex	Di-Harnstoff	Di-Harnstoff	Di-Harnstoff
	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8
Trimellitsäureester [Gew.%]	60	0	0	65,2	0	0
Estolid [Gew.%]	0	0	56	0	0	65,2
alkyliertes Naphtalin [Gew.%]	0	64	0	0	65,2	0
vollhydriertes Polyisobutylen [Gew.%]	26	25	25	25	25	25
Additiv-Package [Gew.%]	4	1	4	1	1	1
Verdicker-Konzentration [Gew.%]	10	10	15,0	8,8	8,8	8,8

Bei den in den Beispielen 3 bis 8 verwendeten Verdickungsmitteln handelt es sich um:

Beispiel 3: LiOH, 12-Hydroxystearinsäure, Azelainsäure,
Beispiel 4: LiOH, 12-Hydroxystearinsäure, Azelainsäure,
Beispiel 5: LiOH, 12-Hydroxystearinsäure, Azelainsäure,
Beispiel 6: Di-Harnstoff; Methylen-Di-phenyl-diisocyanat (MDI), Octylamin, Oleylamin
Beispiel 7: Di-Harnstoff; MDI, Octylamin, Oleylamin
Beispiel 8: Di-Harnstoff; MDI, Octylamin, Oleylamin

Die allgemeinen Kenndaten der Fettmuster 3 bis 8 werden in Tabelle 7 gezeigt.

Tabelle 7

Kenndaten	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8
Walpenentration nach 60 DT [DIN ISO 2137]	284	283	278	232	232	300
Walpenentration nach 100000 DT [DIN ISO 2137]	324	319	319	254	254	338
Tropfpunkt [C°] [DIN ISO 2176]	>300	>300	>300	>300	280	292
Fließdruck -20°C; [mbar] [DIN 51805]	>2000	275	284	575	525	<1400
Fließdruck -30°C; [mbar] [DIN 51805]	>2000	425	675	<1400	<1400	<1400
Ölabsch 40°C/168h; [Gew.%] [DIN 51817]	3,80	3	1,70	1,2	0,10	5,60
Ölabsch 150°C/30h; [Gew.%] [FTMS 761 C]	7,4	7,5	2,50	0,20	0,30	5,00
Verdampfungsverlust 150°C/24°C [DIN 58397 Teil 1]	2	5,3	2,50	1,6	3,5	2,1
Wasserbeständigkeit statisch [DIN 51807]	1	2	1,00	0	1	1

Die Verdampfungsverluste der verschiedenen Fettmuster bei 150°C nach 30 h liegen zwischen 2% und 5%, was die sehr gute thermische Stabilität dieser Fettkonzepte unterstreicht.
Einen entscheidenden Einfluss auf die Schmierwirkung eines Fettes hat die Ölabscheidung. Dabei ist darauf zu achten, dass einerseits die Ölabscheidung nicht zu hoch ist und das Öl aus dem Lager läuft und somit dem Tribo-System nicht mehr zur Verfügung steht und anderseits keine Ölabscheidung zu beobachten ist und die Schmierwirkung des Fettes verloren geht. Die Ölabscheidung sollte idealerweise zwischen 0,5 und 8 Gew.-% liegen, damit sich ein optimaler Schmierfilm im Lager ausbilden kann.
Die Fette der Beispiele wurden einem FE 9 Wälzlagertest nach DIN 51 821 unterzogen, bei dem die Lebensdauer der untersuchten Fette ermittelt wird und die obere Gebrauchstemperatur von Schmierfetten in Wälzlagern bei mittleren Drehzahlen und mittleren axialen Belastungen bestimmt wird.
Die untersuchten Fette und die Ergebnisse der L10 und L50-Werte sind in Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8

Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7 Beispiel 8

FE 9 [180°C,6000 1/min, 1500N]

L 50 (h) 249 >100 207 146 >100 >100

L 10 (h) 169 >50 138 72 >50 >50
Die Tabelle 8 zeigt, dass die Laufzeiten durch die Verwendung von PIB in Verbindung mit verschiedenen Grundölen lange Laufzeiten aufweisen und somit für hohe Anwendungstemperaturen im Dauerbetrieb geeignet sind.
Des weiteren wurde das Geräuschverhalten nach der Fette nach SKF Be Quiet ⁺ gemäß den Beispielen 3 bis 8 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 angegeben. Tabelle 9

Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7 Beispiel 8

Geräuschprüfung [BeQuiet+ SKF] GN4 GN3 GN3 GN2 GN3 GN4

Das Geräuschverhalten der verschiedenen Fettformulierungen wird durch die Verwendung des vollhydierten Polyisobutylens sehr positiv beeinflußt. Es können mit Ausnahme von Beispiel 6 gute bis sehr gute Geräuscheigenschaften erzielt werden.

Die Eigenschaftes des Fetts gemäß Beispiel 3, bei dem vollhydriertes PIB verwendet wurde, wurde nun mit einem Fett (Vergleichsbeispiel 3) verglichen, dass ein PIB enthielt, bei dem noch Doppelbindungen vorhanden waren, also ein nicht vollhydriertes PIB.
Die sonstige Zusammensetzung des Fetts gemäß Vergleichsbeispiel 3 entsprach der des Beispiels 3.

Tabelle 10

	Beispiel 3	Vergleichsbeisp. 3
FE 9 [180°C, 6000 1/min, 1500N]
L 50 (h)	249	126
L 10 (h)	169	72
Geräuschprüfung [BeQuiet+ SKF]	GN4	GN1
Verdampfungsverlust [DIN ISO 58397] 170°C/24h	4,3	5,1
Verdampfungsverlust [DIN ISO 58397] 180°C/24h	6,9	7,4
Walpenentration nach 60 DT [DIN ISO 2137]	284	301
Walpenentration nach 100000 DT [DIN ISO 2137]	324	356
Korrosionswirkung von Schmierstoffen auf Kupfer [DIN ISO 51811] 150°C/24h	1a	n.A.
Ölabsch 150°C/30h; [Gew.%] [ASTM D 6184]	7,4	8,4
Ölabsch 150°C/30h; [Gew.%] [ASTM D 6184	17,9	14,7
Ölabsch 168°C/40h; [Gew.%] [DIN 51817]	3,8	6,5
Prüfung von Schmerfetten auf korrosionsverhindernde Eigenschaften [DIN 51801/ISO 11007]	0	n.A.
Tropfpunkt [C°] [DIN ISO 2176]	>300	295,0
Verdampfungsverlust 150°C/24°C [DIN 58397 Teil 1]	2	2,4
Wasserbeständigkeit statisch [DIN 51807] 90°C	0	n.A.

Der Vergleich der Fette mit vollhydriertem PIB und nicht vollhydriertem PIB in Tabelle 10 zeigt, dass das Fett des Beispiels 3 eine verdoppelte Laufzeit bei der FE9 Prüfung zeigt, geringere Verdampfungsverluste und ein signifikant besseres Geräuschverhalten aufweist.

Zum Nachweis der vorteilhaften Eigenschaften des Öls, das vollhydriertes PIB enthält, wurde dies mit einem Öl verglichen, dass ein teilweise hydriertes PIB enthält. Tabelle 11 zeigt die Ergebnisse.

Tabelle 11

Muster	Öl 1	Öl 2
Estolid 1	32,966 Gew.-%	32,966 Gew.-%
Estolid 2	26,874 Gew.-%	26,874 Gew.-%
voll hydriertes PIB	33,65 Gew.-%	-----
teil hydrietes PIB	-----	33,65 Gew.-%
Antioxidant	3 Gew.-%	3 Gew.-%
AW	3,5 Gew.-%	3,5 Gew.-%
Korrosionsschutz	0,01 Gew.-%	0,01 Gew.-%

Prüfmethoden
V40 (mm²/s)	277,8	277,6
V100 (mm²/s)	28,28	27,90
Viskositätsindex	136	134
Eisenmanntest 72h/250°C Rückstand (%)	6,6	8,0
Eisenmanntest 72h/250°C Anlösbarkeit	4	1
Eisenmanntest 120h/220°C Rückstand (%)	13,8	19,2
Eisenmanntest 120h/220°C Anlösbarkeit	3	1
HTG Kettenprüfstand 220°C/2600N/2_m/s (h)	15	13

4 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung sehr gut anlösbar
3 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung gut anlösbar
2 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung partiell anlösbar
1 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung nicht anlösbar

Tabelle 11 zeigt, dass deutliche Unterschiede bei der Verwendung von vollhydriertem und teilweise hydriertem PIB vorhanden sind. So ist das Anlösen des Rückstandes auf Basis des teilweise hydrierten PIV nicht mehr möglich, während des Öl mit dem vollhydriertem PIB sehr gute Wiederanlösungseigenschaften aufweist.

Claims

Hochtemperaturöl umfassend
a) 93,9 bis 45 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylaromaten, Estoliden, Trimellitsäureestern, oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist;

b) 6 bis 45 Gew.-% eines Polymers, nämlich eines hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen;

c) 0,1 bis 10 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen.
Hochtemperaturöl nach Anspruch 1, bei dem die Ölkomponete als weiteres Öl eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Fettsäuretriglyceriden, Pyromellitsäureester, Diphenylether, Phloroglucinester und/oder Poly-alpha-olefinen, alpha-Olefinen-Copolymere umfasst.
Hochtemperaturfett umfassend
a) 91,9 bis 25 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylaromaten, Estoliden, Trimellitsäureestern, oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist;

b) 6 bis 45 Gew.% eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen;

c) 0,1 bis 10 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidantien, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen und

d) 2 bis 20 Gew.-% Verdickungsmittel.
Hochtemperaturfett nach Anspruch 3, bei dem die Ölkomponete als weiteres Öl eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Fettsäuretriglyceriden, Pyromellitsäureester, Diphenylether, Phloroglucinester und/oder Poly-alpha-olefinen, alpha-Olefinen-Copolymere umfasst.
Hochtemperaturfett nach Anspruch 3, bei dem das Verdickungsmittelausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff, Al-Komplexseifen, Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Perriodensystems, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, Bentonite, Sulfonate, Silikate, Aerosil, Polyimide, PTFE oder einer Mischung der vorgenannten Verdickungsmittel.
Hochtemperaturöl oder Hochtemperaturfett nach Anspruch 1 oder 3, bei dem die alkylaromatische Verbindung ein aliphathisch substituiertes Naphthalin ist.
Verwendung des Hochtemperaturöls bzw. des Hochtemperaturfetts nach einem der vorherigen Ansprüche zum Schmieren von Wälz- und Gleitlagern, in der Fahrzeugtechnik, der Fördertechnik, dem Maschinenbau, der Bürotechnik sowie in industriellen Anlagen und Maschinen, aber auch in den Bereichen der Haushaltsmaschinen, der Unterhaltungselektronik und zur Schmierung von Ketten, Kettenlaufrollen und Bändern von kontinuierlichen Pressen.