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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer fluorhaltigen Diamid-Verbindung als Rostschutzzusatz einer Schmiermittelzusammensetzung gemäß den Ansprüchen
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Technischer Hintergrund
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Fluorbasierte Schmiermittel finden weitläufig Verwendung zur Schmierung von verschiedenartigen Maschinen wie z. B. Fahrzeugen, elektrischen Geräten, Baumaschinen, Informationsgeräten, Industriemaschinen, Bearbeitungsmaschinen und der sie bildenden Teile. Mit den in neuerer Zeit erhöhten Geschwindigkeiten, der geringeren Größe, verbesserten Leistung und dem verringertem Gewicht dieser Maschinen besteht eine Tendenz dahingehend, dass die Temperaturen der Maschinen und deren Peripherie ständig höher werden.
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Rostverhütende Eigenschaften sind bei Schmiermitteln in besonderem Maße erforderlich, und zwar im Hinblick darauf, dass eine rostverhütende Wirkung bei Schmiermitteln im Falle der Verwendung von Gerätschaften in Küstengegenden und beim Überseetransport von Teilen erforderlich ist. Des Weiteren werden für die Schmiermittel aus den üblichen Gründen niedrigere Reibungszahlen und höhere Verschleißfestigkeiten gefordert, um die Produktionseffizienz zu verbessern und die Wartungsintervalle zu verlängern, und die Schmiermittel sollen nach Möglichkeit stabil in Umgebungen verwendet werden können, die mit Komponenten mit katalytischer Wirkung in Berührung kommen.
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JP H09-59664A schlägt eine Technik vor, bei der eine Fluorfett-Zusammensetzung für ein Wälzlager verwendet wird, die ausgezeichnete Rostschutzfunktionen neben Widerstandsfähigkeit bei hohen Temperaturen aufweist, wobei eine Magnesium-Verbindung und ein flüchtiges rostverhütendes Mittel der Fettzusammensetzung zugesetzt werden. Betrachtet man die dortigen Ausführungsformen, so wird zwar Benzotriazol als verwendetes flüchtiges rostverhütendes Mittel herangezogen, um sicherzustellen, dass die Zusammensetzung erfolgreich mit Rostschutzfunktionen versehen ist, doch neigt das eingesetzte flüchtige, Benzotriazol umfassende rostverhütende Mittel zu thermischer Zersetzung, so dass dessen Einsatz bei hohen Temperaturen zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Schmiermittels selbst führt. Darüber hinaus ist seine Löslichkeit in Fluoröl gering, womit dessen Verwendung mit Fluoröl unmöglich ist.
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JP 2818242 B2 offenbart Carboxylgruppen und Amid-Derivate für Zusatzstoffe mit höherer Löslichkeit in Fluorölen. Zwar bilden Carboxylgruppen und Amidgruppen in der Tat schützende Filme bei Metallen, wodurch die Rostschutzfunktionen verbessert werden, doch ist ihre thermische Stabilität nicht ausreichend, so dass ihr Einsatz bei hohen Temperaturen zu keiner andauernden rostverhütenden Wirkung führt.
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JP 2006-348291A offenbart ein Fluorfett, das bei niedrigen Temperaturen bis hohen Temperaturen verwendbar ist und als Rostschutzadditive Dinatriumsebacat, Natriumcarbonat und ein Carbonsäure-Derivat mit einer Perfluorpolyether-Kette enthält. Zwar ermöglichen diese Zusätze mit Sicherheit eine Verbesserung der Rostschutzfunktionen, doch sind diese Zusatzstoffe vom Gesichtspunkt der Löslichkeit in Fluorölen und der Wärmebeständigkeit unzureichend für den Einsatz in Fluorölen und -fetten, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden sollen.
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In der
JP 2006-290892A wird eine Technik zur Verleihung von rostverhütenden Eigenschaften mit Hilfe einer Verbindung vorgeschlagen, die eine Perfluorpolyether-Kette mit einer Aryltriazin-Endgruppe enthält.
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Das Syntheseverfahren für diese Verbindung umfasst allerdings drei Stufen und ist somit ungeeignet für die Vergrößerung auf industrielle Maßstäbe.
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Da sich zudem bei der Reaktion von Trichlortriazin mit HOCH2CF2(OCF2)d(OCF2CF2)cOCF2CH2OH zur beispielhaften Gewinnung einer Verbindung von Beispiel 8 häufig viele Nebenprodukte bilden, ist eine strenge Kontrolle der Reaktionsbedingungen erforderlich, so dass es schwierig wird, die Zielsubstanz mit zufriedenstellender Ausbeute zu erhalten.
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DE 69125917 T2 beschreibt z. B. Schmiermittelzusammensetzungen u. a. für Lager aus Zinkoxidpulver in einem Perfluorpolyetheröl und einer Diamidverbindung.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Schmiermittelzusammensetzung, die als Fluoröl, Fluorfett und dergleichen geeignet ist und ausgezeichnete Rostschutzeigenschaften unter Beibehaltung der Wärmebeständigkeit aufweist.
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Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
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Problemlösung
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Die oben genannten Aufgaben werden mit Hilfe der folgenden Erfindungen gelöst.
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Die in Anspruch 1 angegebene Erfindung beruht auf der Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung, die ausgezeichnet beim Rostschutz ist. Erfindungsgemäß wird eine durch die Formel (I) dargestellte fluorhaltige Diamid-Verbindung als Rostschutzzusatz in einer Schmiermittelzusammensetzung verwendet, die ein Perfluorpolyetheröl der Formel (VI) oder (VII) enthält: Formel (I):
worin
Y ein Sauerstoffatom (O), Schwefelatom (S), eine CO-Gruppe, SO-Gruppe oder SO
2-Gruppe bedeutet;
k eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist;
m eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist; und
n eine ganze Zahl von 1 oder mehr ist;
und die Substitutionsstellung zweier Substitutionsgruppen in den jeweiligen Phenylgruppen in beliebiger Weise eine ortho-Stellung, meta-Stellung und para-Stellung sein kann;
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Formel (VI):
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Formel (VII):
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- RfO(CF2CF2O)j(CF2O)kRf, worin Rf eine Perfluorniederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet,
j + k = 3 bis 200 und
j:k = 10:90 bis 90:10 bei statistischer Bindung ist;
die fluorhaltige Diamidverbindung ist dabei bezogen auf die Gesamtmenge der Schmiermittelzusammensetzung in einem Verhältnis von 0,1 bis 20 Masse % enthalten.
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Die in Anspruch 2 angegebene Erfindung beruht auf der Verwendung von einer Verbindung der Formel (I) in der Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei Y in der Formel (I) ein Sauerstoffatom (O) oder Schwefelatom (S) ist.
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Die in Anspruch 4 angegebene Erfindung beruht auf der Verwendung von einer Verbindung der Formel (I) in der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei das Schmieröl ein Perfluorpolyether-Öl mit einer kinematischen Viskosität von 5 bis 2000 mm2/s (40°C) umfasst.
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Die in Anspruch 5 angegebene Erfindung beruht auf der Verwendung von einer Verbindung der Formel (I) in der Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren ein Verdickungsmittel umfasst.
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Die in Anspruch 6 angegebene Erfindung beruht auf der Verwendung von einer Verbindung der Formel (I) in der Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Verdickungsmittel feine Teilchen mit einem gemittelten Primärteilchendurchmesser von 0,01 bis 50 μm umfasst, und die Teilchen ein Fluorharz enthalten.
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Die in Anspruch 7 angegebene Erfindung beruht auf der Verwendung als Schmiermittelzusammensetzung für Lager, Getriebe, Linearführungen oder Magnetplatten.
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Wirkung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung einer Schmiermittelzusammensetzung, die als Fluoröl, Fluorfett und dergleichen geeignet ist und ausgezeichnete Rostschutzeigenschaften unter Beibehaltung der Wärmebeständigkeit aufweist.
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Beste Art(en) der Durchführung der Erfindung
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen im Folgenden beschrieben werden.
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Die Schmiermittelzusammensetzung der erfindungsgemäßen Verwendung umfasst eine fluorhaltige Diamid-Verbindung (Additiv) als Rostschutzzusatz, dargestellt durch die obige Formel (I), und ein Schmieröl (Basisöl), so dass eine Schmiermittelzusammensetzung mit ausgezeichneten Rostschutzeigenschaften, die auf der derselben Formel (I) beruhen, bereitgestellt ist.
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Die durch Formel (I) dargestellte fluorhaltige Diamid-Verbindung:
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In dieser steht Y für ein Sauerstoffatom (O), Schwefelatom (S), eine CO-Gruppe, SO-Gruppe oder SO2-Gruppe, vorzugsweise ein Sauerstoffatom (O) oder Schwefelatom (S).
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k ist eine ganze Zahl von 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3.
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m ist eine ganze Zahl von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 oder 2; m größer als 10 führen zu erhöhter Viskosität des Additivs, so dass das Additiv in einem vorgegebenen Basisöl unlöslich wird.
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n ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr und vorzugsweise im Bereich von 2 bis 40. Ist n kleiner als 1, so erhöht sich die Verdampfungsmenge des Additivs in der Hochtemperaturregion, während der Grad der Rostschutzwirkung unverändert bleibt. Allerdings besteht dann insofern ein Problem, als das Additiv im Basisöl unlöslich ist.
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Die Substitutionsstellung zweier Substitutionsgruppen in den jeweiligen Phenylgruppen kann in beliebiger Weise eine ortho-Stellung, meta-Stellung und para-Stellung sein.
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Die durch die obige Formel (I) dargestellte fluorhaltige Diamid-Verbindung lässt sich exemplarisch synthetisieren durch Umsetzung einer durch die folgende Formel (II) dargestellten Säurefluorid-Substanz mit einer durch die folgende Formel (III) dargestellten Verbindung mit einer Diamino-Gruppe in einem Pyridin-Lösungsmittel. Formel (II):
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Für die erfindungsgemäße Verwendung ist n in der Formel (II) eine ganze Zahl von 1 oder mehr und vorzugsweise im Bereich von 2 bis 40.
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Darin steht Y für ein Sauerstoffatom (O), Schwefelatom (S), eine CO-Gruppe, SO-Gruppe oder SO2-Gruppe, vorzugsweise ein Sauerstoffatom (O) oder Schwefelatom (S).
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m ist eine ganze Zahl von 0 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 und besonders bevorzugt 1 oder 2.
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Die Substitutionsstellung zweier Substitutionsgruppen in den jeweiligen Phenylgruppen kann in beliebiger Weise eine ortho-Stellung, meta-Stellung und para-Stellung sein.
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Das obige Syntheseverfahren wird in einem Pyridin-Lösungsmittel durchgeführt, das die Fähigkeit hat, Fluorwasserstoff ähnlich wie Natriumfluorid festzuhalten, und auf diese Weise wird eine Substanz mit geringer Toxizität verwendet (Pyridin), so dass derartige Probleme vermieden werden, die dem Natriumfluorid ansonsten zuzuschreiben sind.
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Toxizität und Eigenschaften von Pyridin sind wie folgt.
- Toxizität bei Ratten, oral: LD50 890 mg/kg;
Flüssig bei Normaltemperatur (Schmelzpunkt: –42°C; Siedepunkt: 115,5°C).
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Pyridin wird nicht unbedingt alleine als Lösungsmittel verwendet, und es können andere organische Lösungsmittel mitverwendet werden, um die Löslichkeit der Ausgangsverbindungen, Reaktionsprodukte und dergleichen zu verbessern.
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Zu den Beispielen für die durch Formel (III) dargestellte Verbindung mit Diamino-Gruppe gehört 1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzol, und dieses 1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzol ist erhältlich in Form handelsüblicher Produkte wie z. B. CAS Nr. 10526-07-5, 2479-46-1 und 3491-12-1.
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Des Weiteren kann die Verbindung mit Diamino-Gruppe ein aromatischer Polyether sein, worin m = 2 oder mehr ist, und kann eine beliebige Verbindung sein (beispielsweise CAS Nr. 141699-34-5, 60191-34-6, 17619-11-39), in der die O-Atome (Sauerstoffatome) der Etherbindung jeweils durch CO, S, SO bzw. SO2 ersetzt sind.
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Man beachte, dass das obige Syntheseverfahren auf den Fall anwendbar ist, dass k in der durch Formel (I) dargestellten Verbindung 3 ist, doch kann die Synthese in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wenn man sich Säurefluorid-Substanzen bedient, die unterschiedliche k aufweisen. Wichtig ist, dass auch in solchen Fällen ein Pyridin-Lösungsmittel verwendet wird.
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Schmieröl
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Als Schmieröl (im Folgenden gegebenenfalls als ”Basisöl” bezeichnet) wird ein Perfluorpolyether-Öl verwendet, das durch die folgenden Formeln (VI) und (VII) dargestellt ist.
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Formel (VI):
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Das durch Formel (VI) dargestellte Perfluorpolyether-Öl kann erhalten werden durch anionische Polymerisation von 2,2,3,3-Tetrafluoroxetan in Gegenwart von Cäsiumfluorid-Katalysator und anschließende Behandlung des erhaltenen fluorhaltigen Polyethers (CF2CF2CF2O)n mit Fluor-Gas bei 160 bis 300°C unter UV-Bestrahlung.
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Formel (VII):
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- RfO(CF2CF2O)j(CF2O)kRf, worin Rf das gleiche wie in der obigen Definition ist, j + k = 3 bis 200 und j:k = 10:90 bis 90:10 bei statistischer Bindung ist.
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Das durch Formel (VII) dargestellte Perfluorpolyether-Öl kann erhalten werden durch vollständige Fluorierung eines Vorläufers, der hergestellt wird durch Photooxidationspolymerisation von Tetrafluorethylen.
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Diese Perfluorpolyether-Öle (Basisöle) können einzeln oder miteinander gemischt verwendet werden.
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Bevorzugt bei der Erfindung als Schmieröl zu verwenden ist ein Perfluorpolyether-Öl mit einer kinematischen Viskosität von 5 bis 2000 mm2/s (40°C). Dabei entspricht die Messmethode für die kinematische Viskosität JIS K-2283 (Canon-Fenske-Viskosimeter).
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Perfluorpolyether-Öle mit kinematischen Viskositäten kleiner als 5 mm2/s weisen hohe Verdampfungsmengen auf und erfüllen somit nicht die Bedingung der für drei Arten von Fetten für JIS-Wälzlager vorgeschriebenen Verdampfungsmenge (1,5% oder weniger) als Vorschrift für hitzebeständige Fette. Dagegen zeigen Perfluorpolyether-Öle mit kinematischen Viskositäten von über 2000 mm2/s Stockpunkte (JIS K-2283) von 10°C oder höher, so dass Lager bei typischer Anlaufbetätigung sich bei niedrigen Temperaturen nicht drehen und Erwärmen erforderlich ist, um die Lager betriebsfähig zu machen, womit die Eignung zur Verwendung als typische Fette nicht gegeben ist. Ein besonders bevorzugter Viskositätsbereich (40°C) ist etwa 10 bis 1500 mm2/s.
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Mischverhältnis
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Die Zusammensetzung für die erfindungsgemäße Verwendung, die das obige Perfluorpolyether-Öl (Basisöl) und die fluorhaltige Amidverbindung enthält, bei der es sich um ein durch die Formel (I) dargestelltes Derivat eines primären Amins handelt, ist neuartig im Hinblick auf ihre Kombination.
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Die fluorhaltige Amidverbindung wird in einem Mischungsverhältnis von 0,1 bis 20 Massen-% und vorzugsweise 0,5 bis 5 Massen-%, bezogen auf die gesamte Schmiermittelzusammensetzung (Ölzusammensetzung), verwendet. Mischungsverhältnisse von weniger als 0,1 Massen-% ergeben keine hinreichende Wirkung als Schmiermittel. Mischungsverhältnisse von mehr als 20 Massen-% ergeben keine den Kosten entsprechende Leistungsfähigkeit.
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Andere Basisöle
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Es können auch andere Basisöle als das oben genannte Perfluorpolyether-Öl in die Schmiermittelzusammensetzung eingemischt werden. Allerdings trennt sich ein solches Basisöl vom Perfluorpolyether-Öl, selbst wenn das erstere mit dem letzteren gemischt wird, so dass die Schmiermittelzusammensetzung nicht direkt als Öl verwendet werden kann. In diesem Falle wird das später beschriebene Verdickungsmittel in die Schmiermittelzusammensetzung eingemischt, und die Schmiermittelzusammensetzung wird als Fett verwendet.
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Die Arten der Basisöle außer dem Perfluorpolyether-Öl unterliegen keinen speziellen Einschränkungen, und es kann wenigstens eine Art der folgenden verwendet werden: kohlenwasserstoffbasierte synthetische Öle, beispielsweise Poly-α-olefine, Ethylen-α-Olefin-Copolymere, Polybuten, Alkylbenzole und Alkylnaphthaline; Etheröle wie z. B. Polyalkylenglycole, Etheröle wie etwa verschiedene Phenylether und dergleichen; Esteröle wie z. B. Monoester, Diester, Polyolester (Neopentylglycolester, Trimethylolpropanester, Pentaerythritester, Dipentaerythritester, komplexe Ester und dergleiche), aromatische Ester und Ester der Kohlensäure, verschiedene Siliconöle; synthetische Öle wie z. B. verschiedenen Fluoröle; paraffinbasierte Mineralöle; naphthenbasierte Mineralöle; sowie Mineralöle, die erhalten werden durch Reinigung der oben aufgezählten Öle mit Hilfe einer geeigneten Kombination aus Lösungsmittelsreinigung, Hydrierungsreinigung und dergleichen.
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Art und Beschaffenheit der verschiedenen Schmieröle (Basisöle) außer dem Perfluorpolyether-Öl unterliegen keinen speziellen Einschränkungen und können je nach Arbeitsbedingungen entsprechend ausgewählt werden.
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Bei den Schmieröltypen (Basisöle) handelt es sich vorzugsweise um synthetische Öle, die bessere Wärmebeständigkeit als Mineralöle aufweisen und vorzugsweise Esteröle als Hauptkomponenten enthalten.
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Was die Beschaffenheit der Schmieröle anbelangt, so werden typischerweise solche eingesetzt, die vorzugsweise kinematische Viskositäten (40°C) im Bereich von etwa 2 bis 1000 mm2/s und besonders bevorzugt etwa 5 bis 500 mm2/s aufweisen. Die Messmethode für die kinematische Viskosität entspricht dabei JIS K-2283 (Canon-Fenske-Viskosimeter).
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Der Einsatz von Schmierölen mit kinematischen Viskositäten, die niedriger sind als der oben beschriebene Bereich, führt möglicherweise zu erhöhten Verdampfungsverlusten, schlechterer Festigkeit des Ölfilms und dergleichen, was mit Verschlechterung der Lebensdauer, Verschleiß, Festfressen und dergleichen einhergeht, während der Einsatz von Schmierölen mit kinematischen Viskositäten, die den oben beschriebenen Bereich übersteigen, möglicherweise zu erhöhtem Viskositätswiderstand und dergleichen führt, woraus sich Mängel wie etwa erhöhter Energieverbrauch, aufzubringendes Drehmoment und dergleichen ergeben.
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Verdickungsmittel
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Die Schmiermittelzusammensetzung ist hinreichend verwendbar als Fluoröl, und die Schmiermittelzusammensetzung ist auch wirksam als Fett im Hinblick auf die Dichtfähigkeit. In diesem Falle enthält die Schmiermittelzusammensetzung ein eingemischtes Verdickungsmittel.
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Bei Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung als Fett wird Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropen-Copolymer (FEP), Perfluoralkylen-Harz oder dergleichen als Verdickungsmittel eingesetzt.
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Verwendet als Polytetrafluorethylen (PTFE) wird ein solches, das zunächst als Polytetrafluorethylen mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn von etwa 1.000 bis 1.000.000 mit Hilfe eines Verfahrens wie etwa Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Lösungspolymerisation oder dergleichen von Tetrafluorethylen hergestellt wird, und dieses erhaltene Polytetrafluorethylen anschließend mit einem Verfahren wie z. B. thermische Zersetzung, Zersetzung mittels Elektronenbestrahlung, physikalisches Pulverisieren oder dergleichen behandelt wird, um das Polytetrafluorethylen auf ein Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn von etwa 1000 bis 500.000 zu bringen.
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Weiterhin wird die Copolymerisationsreaktion von Tetrafluorethylen mit Hexafluorpropen und die Behandlung zur Verringerung des Molekulargewichts nach Herstellung des Tetrafluorethylen-Hexafluorpropen(FEP)-Copolymers in der gleichen Weise wie beim Polytetrafluorethylen durchgeführt, und es werden diejenigen Copolymere verwendet, die nach der Herstellung ein Zahlenmittel des Molekulargewichts in der Größenordnung von etwa 1.000 bis 600.000 aufweisen. Man beachte, dass das Molekulargewicht eines Copolymers bei der Copolymerisationsreaktion mit Hilfe eines Kettenübertragungsreagens gesteuert werden kann.
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Das erhaltene pulverförmige Fluorharz umfasst feine Teilchen, die typischerweise einen Durchmesser von 500 μm oder weniger und vorzugsweise einen gemittelten Primärteilchendurchmesser von 0,01 bis 50 μm, besonders bevorzugt einen gemittelten Primärteilchendurchmesser von 0,1 bis 30 μm aufweisen.
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In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der gemittelte Teilchendurchmesser in dem Begriff ”gemittelter Primärteilchendurchmesser” das arithmetische Mittel des Primärteilchendurchmessers von (100 oder mehr) Teilchen bei Beobachtung durch ein Elektronenmikroskop. Der Begriff ”Primärteilchendurchmesser” steht für den Durchmesser eines jeden Teilchens aus Polytetrafluorethylen und dergleichen in Form der kleinsten Einheit, in der die Teilchen nicht agglomeriert sind, und bedeutet den maximalen Durchmesser eines einzelnen Teilchens, der zwischen zwei entgegengesetzten Punkten des Teilchens messbar ist.
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Neben den oben beschriebenen Fluorharzteilchen ist es möglich, als Verdickungsmittel wenigstens einen Typ auszuwählen aus Siliciumdioxid, Graphit, Kohle und Melamincyanurat (MCA), TiO2 (Titanoxid) sowie BN (Bornitrid), bei denen es sich um feine Teilchen mit einem gemittelten Primärteilchendurchmesser von 0,01 bis 50 μm handelt.
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Als Verdickungsmittel außer den vorstehend beschriebenen können auch Metallseifen wie z. B. Li-Seife, Metallkomplexseifen, Harnstoffharze, Mineralien wie etwa Bentonit, organische Pigmente, Polyethylen, Polypropylen und Polyamid verwendet werden.
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Vom Gesichtspunkt der Wärmebeständigkeit und Schmierfähigkeit ist es wünschenswert, ein Metallsalz einer aliphatischen Dicarbonsäure, ein Metallmonoamidmonocarboxylat, Metallmonoestercarboxylat, Diharnstoff, Triharnstoff, Tetraharnstoff und dergleichen zu verwenden.
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Weitere Additive
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Sofern die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht betroffen ist und je nach Bedarf und Art der Verwendung kann ein bekanntes Additiv zur Verwendung in einem Schmiermittel, das ein typisches synthetisches Öl als Basisöl enthält, zugesetzt werden, etwa ein Stockpunkterniedriger, ein aschefreies Dispergiermittel, ein metallbasiertes Reinigungsmittel, ein Antioxidationsmittel, Korrosionsschutzmittel, Antischaummittel, verschleißhemmendes Mittel und Schmierfähigkeitsmittel.
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Bei Zugabe eines solchen Additivs sollte nach Möglichkeit die erforderliche Mindestmenge eingesetzt werden, so dass die Wärmebeständigkeit und Tieftemperaturfließfähigkeit des Endprodukts und dessen Verträglichkeit mit einem Lagerwerkstoff nicht beeinträchtigt werden.
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Zu den Beispielen für Stockpunkterniedriger gehören Di(tetraparaffinphenol)phthalat, ein Kondensationsprodukt von Tetraparaffin-phenol, ein Kondensationsprodukt von Alkylnaphthalin, ein Kondensat aus chloriertem Paraffinnaphthalin und alkyliertes Polystyrol.
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Zu den Beispielen für die aschenfreien Dispergiermittel zählen Succinimid-basierte, Succinamid-basierte, Benzylamin-basierte und esterbasierte aschefreie Dispergiermittel.
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Zu den Beispielen für das metallbasierte Reinigungsmittel gehören Metallsulfonate wie beispielsweise Dinonylnaphthalinsulfonsäure, Metallsalze von Alkylphenolen und Metallsalicylate.
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Zu den Beispielen für das Antioxidationsmittel gehören Phenol-basierte Antioxidantien wie etwa 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, 4,4'-Methylenbis(2,6-di-t-butylphenol); aminbasierte Antioxidantien wie z. B. Alkyldiphenylamine (worin die Alkylgruppe 4 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist), Triphenyldiamin, Phenyl-α-naphthylamin, Phenothiazin, alkyliertes Phenyl-α-naphthylamin, Phenithiazin, alkyliertes Phenothiazin; phosphorbasierte Antioxidantien sowie schwefelbasierte Antioxidantien, die für sich oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden können.
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Zu den Beispielen für das Korrosionsschutzmittel gehören Benzimidazol, Benzotriazol und Thiadiazol.
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Zu den Beispielen für die Antischaummittel gehören Dimethylpolysiloxane, Polyacrylsäuren, Metallseifen, Fettsäureester und Phosphatester.
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Zu den Beispielen für die verschleißhemmenden Mittel gehören phosphorbasierte Verbindungen wie etwa Phosphatester, Phosphitester, Phosphatester-Aminsalze; schwefelbasierte Verbindungen wie z. B. Sulfide und Disulfide; chlor-basierte Verbindungen wie etwa chlorierte Paraffine, chloriertes Diphenyl; sowie metallorganische Verbindungen wie z. B. Zinkdialkyldithiophosphat (ZnDTP) und Molybdändialkyldithiocarbamat (MoDTP).
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Zu den Beispielen für die Schmierfähigkeitsmittel gehören Fettsäuren, höhere Alkohole, mehrwertige Alkohole, Ester mehrwertiger Alkohole, aliphatische Ester, aliphatische Amine und Fettsäuremonoglyceride.
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Beispiele
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Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden anhand von Beispielen beschrieben werden, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Beispiel 1:
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29,5 g 1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzol wurden in 200 ml Pyridin gelöst, anschließend wurden 124 g Säurefluorid (n = 1) auf einem Eisbad langsam zugetropft, und es wurde unter Bedingungen von 0°C bis Raumtemperatur über Nacht gerührt.
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Es wurden 50 ml Methanol zugegeben und gerührt, und anschließend erfolgte Neutralisation mit einer gesättigten wässrigen NaHCO3-Lösung.
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Das Reaktionsprodukt wurde mit AK-225 extrahiert (Mischung aus CF3CF2CHCl2 und CCIF2CF3CHCIF) und mit einer gesättigten wässrigen NaCl-Lösung gewaschen. Das AK-225 wurde mit Hilfe eines Verdampfers abdestilliert, um ein gelbes Pulver (C-1) zu ergeben (124,8 g, 99,1%).
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Es zeigte sich, dass C-1 die chemische Struktur von Formel (I) mit n = 1, m = 1 und k = 3 hatte. In Anbetracht der Ausgangsmaterialien für die Synthese sollte Y O (Sauerstoffatom) sein.
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2 g des erhaltenen gelben Pulvers (C-1) wurden in 198 g des durch die nachstehende Formel dargestellten Basisöls (A-1) gegeben, und anschließend wurde 30 Minuten bei 80°C gerührt und gemischt und danach abgekühlt, um eine weiße trübe Lösung zu ergeben.
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(A-1)
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- RfO(CF2CF2O)j(CF2O)kRf Rf: Perfluorniederalkylgruppe
Viskosität (40°C): 160 mm2/s
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Mit dieser Lösung wurde ein Rostschutztest nach JIS K2246 durchgeführt (Temperatur: 49°C, Luftfeuchtigkeit: 95%, 50 Stunden).
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Die Proben wurden nach 50 Stunden auf der Grundlage der Rostbildungsrate (%) gemäß den in Tabelle 1 gezeigten Kriterien in fünf Güteklassen eingeteilt. Die Bewertungsmethode ist in Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 2:
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10,1 g 1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzol wurden in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 ml Pyridin und 100 ml AK-225 gelöst, anschließend wurde Säurefluorid (n = 11; 209,0 g) bei Raumtemperatur langsam zugetropft und unter Bedingungen von Raumtemperatur bis 40°C über Nacht gerührt.
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Es wurden 50 ml Methanol zugegeben und gerührt, und anschließend erfolgte Neutralisation mit einer gesättigten wässrigen NaHCO3-Lösung.
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Das Reaktionsprodukt wurde mit AK-225 extrahiert und mit einer gesättigten wässrigen NaCl-Lösung gewaschen. Das AK-225 wurde mit Hilfe eines Verdampfers abdestilliert, um eine hellgelbe, hochviskose Flüssigkeit (C-2) zu ergeben (173,9 g; 96,3%).
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Eine Analyse der chemischen Struktur von C2 mittels NMR zeigte, dass es die Struktur von Formel (I) mit n = 11, m = 1 und k = 3 hatte. In Anbetracht der Ausgangsmaterialien für die Synthese sollte Y O (Sauerstoffatom) sein.
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6 g der erhaltenen hellgelben hochviskosen Flüssigkeit (C-2) wurden in 194 g des Basisöls (A-1) gegeben, und anschließend wurde 30 Minuten bei 80°C gerührt und gemischt und danach abgekühlt, um eine durchsichtige Lösung zu ergeben.
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Mit dieser Lösung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein Rostschutztest durchgeführt.
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Beispiel 3:
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2 g 1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzol wurden in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 ml Pyridin und 100 ml AK-225 gelöst, anschließend wurde Säurefluorid (n = 40; 101,0 g) bei Raumtemperatur langsam zugetropft und unter Bedingungen von Raumtemperatur bis 40°C über Nacht gerührt.
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Es wurden 50 ml Methanol zugegeben und gerührt, und anschließend erfolgte Neutralisation mit einer gesättigten wässrigen NaHCO3-Lösung.
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Das Reaktionsprodukt wurde mit AK-225 extrahiert und mit einer gesättigten wässrigen NaCl-Lösung gewaschen. Das AK-225 wurde mit Hilfe eines Verdampfers abdestilliert, um eine hellgelbe, hochviskose Flüssigkeit (C-3) zu ergeben (97,6 g; 99,6%).
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Eine Analyse der chemischen Struktur von C-3 mittels NMR zeigte, dass es die Struktur von Formel (I) mit n = 40, m = 1 und k = 3 hatte. In Anbetracht der Ausgangsmaterialien für die Synthese sollte Y O (Sauerstoffatom) sein.
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2 g der erhaltenen hellgelben hochviskosen Flüssigkeit (C-3) wurden in 198 g des Basisöls (A-1) gegeben, und anschließend wurde 30 Minuten bei 80°C gerührt und gemischt und danach abgekühlt, um eine durchsichtige Lösung zu ergeben.
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Mit dieser Lösung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein Rostschutztest durchgeführt.
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Beispiel 4: (nicht Teil der Erfindung)
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Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 eine Lösung erhalten, mit der Ausnahme, dass 196 g des nachstehenden Basisöls (A-2) anstelle von A-1 verwendet wurden, C-3 wurde in einer Menge von 4 g eingesetzt, und anschließend wurde der Rostschutztest durchgeführt.
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(A-2)
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- RfO[CF(CF3)CF2O]l(CF2O)mRf Rf: Perfluorniederalkylgruppe
Viskosität (40°C): 400 mm2/s
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Beispiel 5: (nicht Teil der Erfindung)
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Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 eine Lösung erhalten, mit der Ausnahme, dass 190 g des nachstehenden Basisöls (A-3) anstelle von A-1 verwendet wurden, C-3 wurde in einer Menge von 10 g eingesetzt, und anschließend wurde der Rostschutztest durchgeführt.
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(A-3)
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- RfO[CF(CF3)CF2O]iRf Rf: Perfluorniederalkylgruppe
Viskosität (40°C): 100 mm2/s
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Beispiel 6:
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3 g Bis[4-(aminophenoxy)phenyl]sulfon wurden in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 ml Pyridin und 100 ml AK-225 gelöst, anschließend wurde Säurefluorid (n = 11; 209,0 g) bei Raumtemperatur langsam zugetropft und unter Bedingungen von Raumtemperatur bis 40°C über Nacht gerührt.
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Es wurden 50 ml Methanol zugegeben und gerührt, und anschließend erfolgte Neutralisation mit einer gesättigten wässrigen NaHCO3-Lösung.
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Das Reaktionsprodukt wurde mit AK-225 extrahiert und mit einer gesättigten wässrigen NaCl-Lösung gewaschen. Das AK-225 wurde mit Hilfe eines Verdampfers abdestilliert, um eine hellgelbe, hochviskose Flüssigkeit (C-4) zu ergeben.
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Eine Analyse der chemischen Struktur von C-4 mittels NMR zeigte, dass es die Struktur von Formel (I) mit n = 11, m = 2 und k = 3 hatte. In Anbetracht der Ausgangsmaterialien für die Synthese sollten die Y eine SO2-Gruppe und O (Sauerstoffatom) sein.
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10 g der erhaltenen hellgelben hochviskosen Flüssigkeit (C-4) wurden in 190 g des durch die nachstehende Formel dargestellten Basisöls (A-4) gegeben, und anschließend wurde 30 Minuten bei 80°C gerührt und gemischt und danach abgekühlt, um eine durchsichtige Lösung zu ergeben.
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(A-4)
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- F[CF2CF2CF2O]mRf Viskosität (40°C): 200 mm2/s
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Mit dieser Lösung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein Rostschutztest durchgeführt.
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Beispiel 7:
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2 g des in Beispiel 9 erhaltenen (C-2), 138 g Basisöl (A-1) und 60 g eines Verdickungsmittels (B-1) (Polytetrafluorethylen auf der Grundlage einer Emulsionspolymerisation: Molekulargewicht von etwa 100.000 bis 200.000; gemittelter Primärteilchendurchmesser 0,2 μm) wurden gerührt und gemischt und anschließend mit drei Walzen geknetet, um eine weiße fettartige Substanz zu ergeben.
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Diese fettartige Substanz wurde als Probe verwendet, und es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein Rostschutztest mit ihr durchgeführt.
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Vergleichsbeispiel 1:
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Der Rostschutztest wurde nur für das Basisöl (A-1) und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
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Vergleichsbeispiel 2:
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Der Rostschutztest wurde nur für das Basisöl (A-2) und in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt.
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Vergleichsbeispiel 3:
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Der Rostschutztest wurde nur für das Basisöl (A-3) und in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt.
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Vergleichsbeispiel 4:
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Der Rostschutztest wurde nur für das Basisöl (A-4) und in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt.
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Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 sowie die Bewertungen anhand des Rostschutztests. Tabelle 1
| Güteklasse | Rostbildungsrate (%) |
| A | 0 |
| B | 1~10 |
| C | 11~25 |
| D | 26~50 |
| E | 51~100 |
Tabelle 2
| | Basisöl | Additiv | Verdickungsmittel | Bewertung nach 50 Stunden |
| Typ | %-Anteil | Typ | %-Anteil | Typ | %-Anteil |
| Beispiel 1 | A-1 | 99 | C-1 | 1 | | | Güteklasse A |
| Beispiel 2 | A-1 | 97 | C-2 | 3 | | | Güteklasse A |
| Beispiel 3 | A-1 | 99 | C-3 | 1 | | | Güteklasse A |
| Beispiel 4 | A-2 | 98 | C-3 | 2 | | | Güteklasse A |
| Beispiel 5 | A-3 | 95 | C-3 | 5 | | | Güteklasse A |
| Beispiel 6 | A-4 | 95 | C-4 | 5 | | | Güteklasse A |
| Beispiel 7 | A-1 | 69 | C-2 | 1 | B-1 | 30 | Güteklasse A |
| Vergleichsbeispiel 1 | A-1 | 100 | | | | | Güteklasse C |
| Vergleichsbeispiel 2 | A-2 | 100 | | | | | Güteklasse C |
| Vergleichsbeispiel 3 | A-3 | 100 | | | | | Güteklasse C |
| Vergleichsbeispiel 4 | A-4 | 100 | | | | | Güteklasse C |
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Beispiel 8:
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Mit der in Beispiel 7 erhaltenen fettartigen Substanz wurde ein Rostschutztest in Übereinstimmung mit der Vorschrift von DIN 51802 durchgeführt (ENCOR-Test: Temperatur: Raumtemperatur; Testzeit: 165 Stunden; Drehzahl: 80 U/min; Prüfmedium: destilliertes Wasser). Nach dem Ablauf der Testzeit wurde die Rostbildung eines Lagers auf der Grundlage der in Tabelle 4 gezeigten Kriterien in sechs Güteklassen eingeteilt. Das Bewertungsergebnis ist in Tabelle 4 dargestellt.
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Vergleichsbeispiel 5:
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Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 eine weiße fettartige Substanz erhalten, mit der Ausnahme, dass das Additiv (C-2) ausgeschlossen war und das Basisöl (A-1) auf 140 g erhöht wurde. Diese fettartige Substanz wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 auf Rostbildung bewertet. Das Bewertungsergebnis ist in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 3
| Beurteilung | Korrosionsgrad | Beschreibung |
| 0 | Keine Korrosion | - |
| 1 | Spuren von Korrosion | Nicht mehr als 3 Korrosionsstellen, keine mit mehr als 1 mm Durchmesser |
| 2 | Leichte Korrosion | Korrosion bedeckt nicht mehr als 1% der Oberfläche, aber mehr oder größere Korrosionsstellen als bei Beurteilung 1 |
| 3 | Mäßige Korrosion | Korrosion bedeckt mehr als 1%, jedoch nicht mehr als 5% der Oberfläche |
| 4 | Starke Korrosion | Korrosion bedeckt mehr als 5%, jedoch nicht mehr als 10% der Oberfläche |
| 5 | Sehr starke Korrosion | Korrosion bedeckt mehr als 10% der Oberfläche |
Tabelle 4
| | Zusammensetzung | Bewertung |
| Basisöl | Verdickungsmittel | Additiv |
| Typ | %-Anteil | Typ | %-Anteil | Typ | %-Anteil |
| Beispiel 8 | A-1 | 69 | B-1 | 30 | C-2 | 1 | 0 |
| Vergleichsbeispiel 5 | A-1 | 70 | B-1 | 30 | - | - | 2 |
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende erfindungsgemäße Verwendung ist auf solche Gebiete anwendbar, bei denen ein Schmiermittel verwendet wird, insbesondere auf solche Gebiete, bei denen eine Schmiermittelzusammensetzung (insbesondere als Öl, Fett oder Dispersion) verwendet wird, die Schmierfähigkeit, Stabilisierbarkeit (Abbau hemmende Eigenschaft) und Rostschutzeigenschaften aufweist und langfristig stabil verwendet werden kann.
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Zu den Beispielen für entsprechende Gebiete gehören verschiedene Maschinen/Geräte wie etwa Zubehör für Fahrzeuge, elektrische Geräte, Baumaschinen, Informationsgeräte, Industriemaschinen, Bearbeitungsmaschinen, akustische Abbildungsgeräte, Präzisionsinstrumente, elektrische/elektronische Instrumente wie z. B. LBPs, Buchungsmaschinen, PCs, Speichermedien wie z. B. Festplatten, Verknüpfungsglieder, elektrische Kontakte, Halbleiter-Fertigungsmaschinen, elektrische Haushaltsgeräte, Reinsträume, Dämpfer, Metallbearbeitungsmaschinen, Transportausrüstungen, OEM-Ausrüstungen in der Automobilindustrie, Ausrüstung für Eisenbahn, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Industriemaschinen für Lebensmittel/Pharma, Industriemaschinen für Eisen und Stahl, Industriemaschinen für Bergbau, Glas, Zement, Industriemaschinen für Chemie, Kautschuke, Harze, Filmspanner, Industriemaschinen für die Papierherstellung, Druckindustriemaschinen, Industriemaschinen für die Holzverarbeitung, Industriemaschinen für die Faser-/Bekleidungsindustrie, gegeneinander bewegte Maschinenteile, Verbrennungsmotoren und Pumpen und die sie bildenden Teile. Zu den Beispielen für entsprechende Gebiete gehören insbesondere Bereiche, in denen folgendes Verwendung findet: Lager wie z. B. Wälzlager, Kugellager, Wälzkugellager Schrägkugellager, Axialdrucklager, ölimprägnierte Lager, Eisenlager, Kupferlager, Staudrucklager, Kunstharzlager, Innenringlager und Außenringlager; Vorrichtungen für Linearbewegung wie z. B. Kugelumlaufspindeln und Lager für Linearbewegungen; Vorrichtungen zur Kraftübertragung wie z. B. geschwindigkeitsverringernde Übersetzungen, geschwindigkeitserhöhende Übersetzungen, Zahnräder, Ketten, Kettenbuchsen und Motoren, Vorrichtungen mit hydraulischen/pneumatischen Ventilstößeln/-sitzen wie etwa Vakuumpumpen, Ventile, Vorrichtungen zur pneumatischen Dichtung; Bearbeitungsmaschinen wie etwa Elektrowerkzeuge; und Bockrollen, Spindeln, Drehmomentbegrenzer, Motoren, Wechselstromgeneratoren, Spannrollen, Umlenkrollen, Kraftstoffpumpen, Ölpumpen, Ansaugsysteme/Kraftstoffsysteme, Drosseln, elektronisch steuernde Drosseln, Teile für Abgasanlagen (wie etwa Vorrichtungen zum Abgasumlauf), Kühlsysteme, elektrisch getriebene Lüftermotoren, Lüfterkupplungen, Wasserpumpen, Klimaanlagen, Kompressoren, Laufsysteme, Nabenlager, Bremssysteme, ABS, Bremsen, Lenksysteme, Servolenkungen, Federungssysteme, Antriebssysteme, Kugelgelenke, Getriebe, Innen- und Außensysteme (elektrische Fensterheber, Scheinwerfer, Einstellvorrichtungen für die optische Achse von Außenspiegeln), Brennstoffzellen, Linearführungen, elektrische Kontakte, AT-Schalter, Kombinationsschalter und Fensterheberschalter.