DE4217565C2

DE4217565C2 - Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung für Hochtemperatur-, Hochgeschwindigkeits- und Hochbelastungs-Lager

Info

Publication number: DE4217565C2
Application number: DE4217565A
Authority: DE
Inventors: Michiharu Naka; Hideki Koizumi; Yuzo Takahashi; Koichi Goto; Toshiaki Endo; Yoichi Suzuki
Original assignee: NSK Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: GB9210978D0; FR2682120A1; JP3519417B2; GB2260142B; DE4217565A1; JPH0598280A; FR2682120B1; US5498357A; GB2260142A

Description

Hintergrund der Erfindung 1) Gebiet der Erfindung

Um mit den jüngsten Neuerungen und Entwicklungen in der Maschinentechnologie Schritt zu halten, werden in unter schiedlichsten Maschinenteilen verwendete Lager immer strengeren Gebrauchsbedingungen unterzogen. Insbesondere sind Lager, die in elektrischen Kraftfahrzeugelementen, wie Wechselstromgeneratoren, elektromagnetischen Kupplun gen und Leitrollen, eingesetzt werden, sehr strengen Ge brauchsbedingungen einschließlich höherer Temperaturen aufgrund von Verbesserungen in der Leistungsfähigkeit von Maschinen, wie wärmeerzeugenden Elementen, höherer Ge schwindigkeiten aufgrund von Verbesserungen in der Lei stungsfähigkeit von Teilen und höheren Belastungen auf grund der Zunahme der Riemenspannung ausgesetzt. Diese Lager sind auch mit dem Problem des Rostens aufgrund ei nes Eindringens von Salzwasser oder Meerwasser behaftet. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung bei derartigen Hoch temperatur-, Hochgeschwindigkeits- und Hochbelastungs- Lagern.

2) Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Schmiermittel, die bisher bei derartigen Hochtemperatur-, Hochgeschwindigkeits- und Hochbelastungs-Lagern verwendet wurden, sind solche unter Verwendung einer Diharnstoff verbindung, welche Cyclohexylgruppe als vorwiegend End gruppen enthält, als Verdicker und als Basisöl eines Poly-α-olefin-Schmiermittels.

Bei den immer härteren Anwendungsbedingungen werden sol che herkömmlichen Diharnstoff-Schmiermittel, welche Cyclo hexylgruppen als überwiegende Endgruppen enthalten, vor zeitig unter Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsbe dingungen erweicht, derart, daß ihr Lecken auf den Lagern zunimmt. Überdies befindet sich ein Poly-α-olefin- Schmiermitteln nahe an seinem Maximum hinsichtlich Wärme beständigkeit und oxidativer Stabilität, so daß es schwierig wurde, bei Schmiermitteln, die das Schmiermittel als Basisöl enthalten, eine zufriedenstellende Schmierdauer zu erzielen. Weiterhin beinhalten herkömmliche Schmier mittel das Problem, daß Lager einem vorzeitigen Ablösen bzw. Ausflocken unterliegen. Wirksam hinsichtlich der Verbesserung dieser Probleme sind Schmniermittel, die als Verdicker eine aromatische Gruppe als vorwiegende Endgruppen enthaltende Diharnstoffverbindung aus den in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (Kokai) HEI 1-259097 offenbarten und als Basisöl ein Alkyldiphenylether-Schmiermittel verwenden. Schmiermittel, die von diesem Verdicker Gebrauch machen, sind jedoch von den Problemen begleitet, daß sie hinsichtlich der Fluidität unterlegen sind und unter hohen Belastungsbedingungen nicht genügend Schmiermittel in die geschmierten Teile fließen können und die Lager sich vorzeitig festfressen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung richtet sich auf die Verwendung einer Schmier mittelzusammensetzung, die nicht nur unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit eine lange Schmiermittelnutzungs dauer besitzt, sondern auch lange Nutzungsdauer ohne vor zeitiges Festfressen,selbst unter Bedingungen hoher Bela stung, und kein vorzeitiges Ausflocken bzw. Ablösen der Lager verursacht. Derartige Lagerschmiermittel für elektrische Elemente müssen auch rostinhibierende Eigenschaften im Hinblick auf ein mögliches Eindringen von Salzwasser und Meerwasser besitzen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, solche rostinhibierenden Eigenschaften zu erreichen.

Die vorliegende Erfindung wurde als Ergebnis umfangrei cher Untersuchungen erstellt, die im Hinblick auf die Lö sung der vorstehend beschriebenen Probleme durchgeführt wurden.

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt die Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung für hohe Temperatur, hohe Geschwindigkeit und hohe Belastung, enthaltend

(i) ein Basisschmieröl, enthaltend ein Alkyldiphenylether-Schmiermittel mit einer kinematischen Viskosität von 90 bis 160 cSt bei 40°C, in einer Menge von zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf das Basisschmieröl, und
(ii) 24 bis 28 Gew.-%, bezogen auf die Schmiermit telzusammensetzung, einer Diharnstoffverbindung als Ver dicker, wobei diese Diharnstoffverbindung durch die fol gende Formel wiedergegeben wird:
worin R₂ eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeutet, R₁ und R₃ eine aroma tische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoff atomen oder eine lineare Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlen stoffatomen bezeichnen und der Anteil der aromatischen Gruppen in R₁ und R₃ 70 bis 95 Mol-% beträgt;
wobei der NLGI-Dickegrad der Zusammensetzung im Bereich Nr. 1 bis Nr. 3 liegt, zur Verlängerung der Schmiernutzungsdauer und der Dauer eines Schutzes vor dem Ablösen. NLGI steht hierbei für National Lubricating Grease Institute.

Vorzugsweise enthält die Schmiermittelzusammensetzung weiterhin ein rostinhibierendes Additiv, bestehend aus (i) einem Organosulfonatsalz, (ii) einem Nitrit und (iii) einem nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel, dessen HLB 1,5 bis 9 beträgt, jeweils in einer Menge, von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Schmiermittelzusammensetzung.

Die Schmiermittelzusammensetzung kann zu friedenstellend Leistungsfähigkeit zeigen, wenn sie in Lagern für elektrische Kraftfahrzeugteile eingesetzt wird, wie Wechselstromgeneratoren, bei denen herkömmliche Schmiermittel aufgrund noch härterer Gebrauchsbedingungen hoher Temperatur, hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung nicht mehr anwendbar waren. Die Schmiermittelzusammensetzung zeigt auch überlegene rost inhibierende Eigenschaften, selbst unter harten Bedingungen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen

Das in der Schmiermittelzusammensetzung verwendete Alkyldiphenylether-Schmiermittel wird durch Additionsreaktion zwischen 1 Mol Diphenylether und 1 bis 3 Molen eines α-Olefins mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen erhalten. Das Alkyldiphenylether-Schmiermittel ist eine farblos bis gelbe, klare Flüssigkeit und ist eine an sich bekannte Substanz, obgleich ihre Eigenschaften in Abhän gigkeit von der Kohlenstoffanzahl und der Anzahl addier ter Mole α-Olefin variieren. Was die Alkyldiphenylether- Schmiermittel anbelangt, werden Rotationspumpenöle, die ein Alkyldiphenylether-Schmiermittel als wesentlichen Be standteil enthalten, in der japanischen Patentpublikation (Kokoku) SHO 51-44263, Meerwasser-beständige Betriebsöle in der japanischen Patentpublikation (Kokoku) SHO 52-1722, Diffusionspumpenöle in der japanischen Patentpublikation (Kokoku) SHO 52-24628 und Kettenschmieröle in der japani schen Patentpublikation (Kokoku) SHO 58-2251 geoffenbart. Weiterhin werden ein Alkyldiphenylether-Schmiermittel als wesentlichen Bestandteil enthaltende Schmiermittel in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen HEI 1-259097 und 3-28299 offenbart. Die kinematische Viskosität bei 40°C ist auf 90 bis 160 cSt bei der vorliegenden Er findung beschränkt, da kinematische Viskositäten von ge ringer als 90 cSt zu einem erheblichen vorzeitigen Aus flocken der Lager führen, während kimematische Viskositäten von höher als 160 cSt zu Schmiermittelzusammensetzungen mit großem Bewegungswiderstand bei niedrigen Temperaturen führen, um die Betriebsbereitschaft der Lager zu beeinträchtigen, derart, daß die Schmiermittelzusammen setzungen für praktische Anwendungen ungeeignet sind. Der Gehalt des Alkyldiphenylether-Schmiermittels beträgt 50 Gew.-% oder mehr, basierend auf dem Basisöl, um eine lange Nutzungsdauer bei erhöhtem Temperaturen zu erhalten.

Das in Kombination verwendbare Basisöl kann beispielsweise ein Mineralöl, ein synthetisches Ester-Schmiermittel, ein synthetisches Kohlenwasserstoff-Schmiermittel oder ein von den Alkyldiphenylether-Schmiermitteln verschiedenes synthetisches Phenylether-Schmiermittel sein.

Weiterhin wird die Verdicker-Diharnstoffverbindung, die durch die vorstehende Formel wiedergegeben wird, im all gemeinen durch Umsetzung zwischen einem Diisocyanat und einem Monoamin erhalten. Die Diharnstoffverbindung ist auf die als vorwiegende Endgruppen aromatische Gruppen enthaltende bei der vorliegenden Erfindung beschränkt, wodurch ein vorzeitiges Lecken aus einem Lager unter Be dingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit mi nimal gehalten wird. Zusätzlich sind, um dem vorzeitigen Festfressen eines Lagers unter Bedingungen hoher Bela dung aufgrund unzureichender Fluidität, die ein Nachteil der Verdicker dieses Typs ist, Herr zu werden, lineare Alkylgruppen als wesentliches Erfordernis an Endgruppen bei der vorliegenden Erfindung eingeführt, derart, daß das vorstehende Problem gelöst ist. Der Anteil solcher aromatischer Kohlenwasserstoffgruppen in R₁ und R₃ wird für einen Bereich von 70 Mol-% bis 95 Mol-% spezifiziert, da Anteile von geringer als 70 Mol-% die Fluidität zu sehr beeinträchtigen, derart, daß ein stärkeres Lecken des Schmiermittels stattfindet, um die Nutzungsdauer unter Bedingungen hoher Temperatur zu verkürzen, und Anteile von mehr als 95 Mol-% zu Schmiermitteln ohne wesent liche Fluidität führen, derart, daß ein vorzeitiges Festfressen eines Lagers unter Bedingungen hoher Belastung stattfindet. Überdies ist der Gehalt der Diharnstoffver bindung auf 24 bis 28 Gew.-%, bezogen auf die Schmiermit telzusammensetzung, begrenzt, und der NLGI-Dickegrad ist auf den Bereich von Nr. 1 bis Nr. 3 begrenzt, mit anderen Worten, die Dicke (Walkpenetration), ist begrenzt auf den Bereich von 340 bis 220, da das anfängliche Lecken unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit stark wird, wenn der Gehalt geringer als 24 Gew.-% beträgt oder die Dicke geringer als Nr. 1 ist, und der Bewegungswiderstand eines Schmiermittels bei niedrigen Temperaturen groß wird, um die Betriebsbereitschaft eines Lagers zu beein trächtigen, wenn der Gehalt 28 Gew.-% überschreitet oder die Dicke größer als Nr. 3 wird. Aus diesen Gründen liegt der Bereich für den Gehalt bei 24 Gew.-% bis 28 Gew.-% und derjenige für die Dicke liegt bevorzugt bei 310 bis 250.

Beispiele für das Diisocyanat, das nach der obigen Reak tion R₂ wird, umfassen aromatiche Isocyanate, wie 2,4- Tolylendiisocyanat, 2,6-Tolylendiisocyanat, Diphenylmethan-4,4'- diisocyanat und Naphthylen-1,5-diisocyanat sowie Mischungen hiervon. Beispiele für das Monoamin, das R₁ und R₃ wird, umfassen aromatische Amine, wie Anilin, Benzylamin, Toluidin und Chloranilin, sowie lineare Amine, wie Octylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tridecylamin, Tetradecylamin, Pentadecylamin, Hexadecylamin, Heptadecylamin, Octadecylamin, Nonyldecyl amin und Eicosylamin.

Die erfindungsgemäß bevorzugt verwendete Schmiermittelzusam mensetzung enthält zusätzlich ein restinhibierendes Additiv, nämlich ein Organosulfonatsalz als öllöslichen Rostinhibitor, ein Nitrit als wasserlöslichen Rostinhibitor und ein nicht-ioni sches oberflächenaktives Mittel, jeweils in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Schmiermittelzusammensetzung. Ein Organosulfonatsalz wird im allgemeinen durch RSO₃-M wiedergegeben. Beispiele für RSO₃ an der sauren Seite um fassen Reste der Petrolsulfonsäuren und Dinonylnaphtha linsulfonsäure, während Beispiele für M an der Alkali seite Metalle, wie Ba, Ca, Zn, Pb, Na und Li, NH₄⁺ und Reste von Aminen, wie H₂N(CH₂)₂NH₂, umfassen. Ein Bei spiel für das Nitrit umfaßt Natriumnitrit. Natriumnitrit ist im Handel in mit einem oberflächenaktiven Mittel kom binierter Form erhältlich, derart, daß seine Dispersion in Öl verbessert ist (nachfolgend als "Natriumnitrit dispersion" bezeichnet). Sie ist ebenfalls verwendbar. Beispiele für das nicht-ionische oberflächenaktive Mit tel, dessen HLB 1,5 bis 9 beträgt, umfassen Esterverbin dungen, wie Glycerinfettsäureester, Polyglycerinfettsäure ester, Sorbitanfettsäure, Pentaerythritfettsäureester und Polyoxyethylenfettsäureester, ebenso wie Ether verbindungen, wie Polyoxyethylenalkylphenylether. Die Wirksamkeit dieser Rostinhibitor-Formulierung wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI 3-200898 geoffenbart. Der Zusatz dieser Rostinhibitor- Formulierung kann ein Schmiermittel ergeben, das noch besser als Lagerschmiermittel für elektrische Kraft fahrzeugteile ist.

Zusätzlich kann die Schmiermittelzusam mensetzung weiterhin mit Additiven, wie Oxidationsinhibitoren, Additiven für extremen Druck, Mittel für Öligkeit bzw. Schmierigkeit und festen Gleitmitteln ebenso wie mit Korrosionsinhibitoren, angeführt von Benzotriazol, sofern erforderlich, versetzt sein.

Selbst unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit entwickelt die Schmier mittelzusammensetzung nicht viel anfängliches Lecken aus einem Lager und besitzt daher eine lange Nutzungsdauer. Zusätzlich hat die Schmiermittelzusammensetzung das vor zeitige Ausflocken der Lager gelöst, verursacht kein vor zeitiges Festfressen, selbst unter Bedingungen hoher Be lastung, und kann ausgezeichnete Schmiereigenschaften über eine lange Zeitdauer beibehalten.

Ausgezeichnete rostinhibierende Eigenschaften wurden auch verliehen, indem man als Rostinhibitoren ein Organosulfonat salz, ein Nitrit und ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel, dessen HLB 1,5 bis 9 beträgt, jeweils in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% zusetzte. Diese Wirkungen scheinen aus den Gründen, die als nächstes beschrieben werden, zustandegekommen zu sein.

Um das anfängliche Lecken unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit zu reduzieren, ist es notwendig, daß ein Verdicker in einer bestimmten Menge oder mehr enthalten ist. Da ein Schmiermittel eine Mischung eines Basisöls in Form einer Flüssigkeit und eines Verdickers in Form eines Feststoffs ist, zeigt das Schmier mittel vorwiegend Eigenschaften als Flüssigkeit bei niedrigen Verdickergehalten, derart, daß die Schmier mittelzusammensetzung zu einem Erweichen und Lecken neigt. Verglichen mit anderen Verdickern vom Harnstoff-Typ und Verdickern vom Seifen-Typ, muß der bei der Erfindung ver wendete Verdicker vom Harnstoff-Typ, dessen Endgruppen vorwiegend aromatische Gruppen sind, in der genannten Menge enthalten ein, um ein Schmiermittel der glei chen Härte zu ergeben. Es scheint daher, daß Eigenschaf ten als Flüssigkeit an dem Schmiermittel weniger zutage treten, wodurch das anfängliche Lecken reduziert wird. Unter solchen Verdickern vom Harnstoff-Typ sind Harn stoff-Schmiermittel, die aromatische Endgruppen enthal ten, im Hinblick auf Wärmebeständigkeit ausgezeichnet, und wenn sie mit einem Alkyldiphenylether-Schmiermittel kombiniert sind, das ebenfalls ausgezeichnete Wärmebe ständigkeit und Oxidationsstabilität besitzt, wurden lan ge Nutzungszeiten unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit erreicht.

Zur Erzielung einer ausreichenden Nutzungsdauer, selbst unter Bedingungen hoher Belastung, nimmt man andererseits an, daß die Fließfähigkeit eines Schmiermittels in ein geschmiertes Teil eine wichtige Rolle spielt. Ein Schmiermittel, das als Verdicker eine Diharnstoffverbindung enthält, deren Endgruppen lediglich aus aromatischen Gruppen bestehen, besitzen lange Nutzungsdauer unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit, wie vorstehend beschrieben. Unter Bedingungen hoher Belastung jedoch tritt ein vorzeitiges Festfressen auf, derart, daß die Nutzungsdauer stark verkürzt ist. Ein Grund hier für beruht darauf, daß das Schmiermittel wahrscheinlich in der Fluidität aufgrund der Natur des Verdickers unter legen ist, so daß das Schmiermittel in der Fließfähigkeit in ein geschmiertes Teil unterlegen wäre. Selbst mit Schmiermitteln dieses Typs kann unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit ihre Fluidität durch die Temperatur und die Geschwindigkeit erhöht werden, so daß sie wahrscheinlich zu einem geschmierten Teil fließen können. Dies kann jedoch nicht unter Bedingungen hoher Belastung erwartet werden, weshalb ein geschmiertes Teil nicht mit ausreichend Schmiermittel versorgt werden kann. Dies wird als Ursache für das Festfressen angesehen. Er findungsgemäß scheint das Einführen linearer Alkylgruppen in eine Diharnstoffverbindung mit Endgruppen, die vor wiegend aus aromatischen Gruppen bestehen, dem Schmier mittel Fluidität verliehen zu haben, ohne daß dessen Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeits-Eigenschaften beeinträchtigt werden, wodurch wahrscheinlich das vorzei tige Festfressen überwunden wird.

Im Hinblick auf das Phänomen eines vorzeitigen Ausflockens eines Lagers können Zusammenhänge zwischen dem Phänomen des vorzeitigen Ausflockens und der Art und Menge des Ver dickers und der Viskosität des Basisöls beobachtet werden. Unter diesen werden die Beziehungen zwischen dem Phänomen des vorzeitigen Ausflockens und der Art und Menge des Ver dickers von Kimura et al. in "Study on Rolling Surfaces of Bearings Lubricated with Urea Greases" [Kimura, Tsuchiya, Suda und Endo: "Preprint of the 31th Spring Symposium of Japanese Society of Lubrication", 325 (1987)] erhellt. Es wird angegeben, daß im Unterschied zu Schmiermitteln des Metallseifen-Typs ein Harnstoff- Schmiermittel eine Ablagerung, die als Federung dienen kann, aus einer Verdicker- ebenso wie einer Eisenoxid- Schicht auf der rollenden Oberfläche eines Lagers bildet und daher einen Verschleiß verhindert. Der Anti-Ausflock effekt des Harnstoff-Schmiermittels wurde auch bei der vorliegenden Erfindung beobachtet, und man fand, daß er mit der Menge der Harnstoffverbindung korreliert. Mit an deren Worten, es wurde gezeigt, daß die Häufigkeit des Auftretens eines Ausflockens geringer wird, wenn der Ge halt an Verdicker höher wird. Die Häufigkeit des Auftre tens des Ausflockens fiel auf Null bei Verdickergehalten von 24% und höher. Was das Basisöl anlangt, findet ande rerseits ein ausgeprägtes Ausflocken bei Schmiermitteln mit einer kinematischen Viskosität von geringer als 90 cSt bei 40°C statt. Dies scheint einer erhöhten Chance eines direkten Kontakts zwischen den Kugeln eines Lagers und seinen Gleitrinnen, nämlich schmierender Bedingungen an der Grenze aufgrund einer geringeren Ölfilmdicke, zu zuschreiben zu sein. Erfindungsgemäß wird die kinemati sche Viskosität des Basisöls als 90 cSt oder höher bei 40°C spezifiziert, so daß man annehmen kann, daß eine wirksame Ölfilmdicke aufrechterhalten wird, und man nimmt an, daß die Verwendung der Harnstoffverbindung als Ver dicker in dem ausreichend großen Anteil den rollenden Oberflächen der Lager Schutz verleiht. Sie scheinen zur Lösung des Phänomens eines vorzeitigen Ausflockens von Lagern geführt zu haben.

Weiterhin kann, was die für ein Schmiermittel erforderli che Leistungsfähigkeit bei der Rostinhibierung anbelangt, eine ausgezeichnete Leistungsfähigkeit aufgrund von syn ergistischen Wirkungen des Organosulfonatsalzes als öl löslicher, organischer Rostinhibitor des Nitrits als wasserlösliches, anorganisches, passivierendes Mittel und des nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels gezeigt werden. Der Mechanismus ihrer Wirkung wird in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) HEI-3-200898 geoffenbart.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im einzelnen durch Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die Schmiermittel in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden auf Basis ihrer jeweiligen in den Tabellen 1(1) bis 4(2) gezeigten Zusammensetzungen unter Befolgung der nachstehend beschriebenen Weise hergestellt. Weiterhin wurden die Tests zur Bewertung der Leistungsfähigkeit nach den folgenden Methoden durchgeführt.

(A) Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeits-Lecktest

Ein Lager wurde mit einem Fett gefüllt und hiernach 20 Stunden unter den nachstehend beschriebenen Bedingun gen rotiert. Die Leckmenge wurde basierend auf dem Unter schied zwischen dem Gewicht des Lagers vor dem Test und nach dem Test berechnet und wird in Gew.-% ausgedrückt.

Lager: Kugellager mit tiefer Höhlung (17 mm Innendurchmesser ×40 mm Außendurchmesser × 12 mm Breite; versehen mit einem Kunststoffbehälter und Kautschukdichtungen vom Kontakt-Typ),
Menge des eingefüllten Fettes: 1,0 g,
Umdrehungsgeschwindigkeit: 15 000 U/min,
Temperatur: 180°C,
Beladung: Fr 98 N, Fa 196 N.

(B) Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeits-Nutzungs dauertest

Ein Lager wurde 1000 Stunden maximal unter den gleichen Bedingungen wie in Test (A) rotiert, derart, daß die Dauer der schmierenden Wirkung des Lagers in Stunden be stimmt wurde.

(C) Test für die Hochbelastungs-Nutzungsdauer und das Ausflocken

Lager (n=5) wurden mit einem Schmiermittel gefüllt und hiernach 1000 Stunden maximal unter den nachstehend angegebenen Bedingungen rotiert. Bei jedem vor Beendigung des Tests versagenden Lager wurde das Lager untersucht, um zu be stimmen, ob das Versagen durch seine Nutzungsdauer bis zum Festfressen oder aufgrund seiner Nutzungsdauer bis zum Ausflocken verursacht war.
Lager: Kugellager mit tiefer Höhlung (17 mm Innendurch messer × 40 mm Außendurchmesser × 12 mm Breite; versehen mit einem Kunststoffbehälter und Kau tschukdichtungen vom Kontakt-Typ),
Menge des eingefüllten Schmiermittels: 2,3 g,
Umdrehungsgeschwindigkeit: 18 000 U/min,
Temperatur: 110°C),
Beladung: Fr 1961 N.

(D) Drehkrafttest beim Start

Die bei -40°C erforderliche Drehkraft beim Start wurde nach der unter JIS K 2220 beschriebenen Testmethode für die Niedrigtemperaturdrehkraft gemessen. Die Beurteilung erfolgte nach dem folgenden Standard.

Weniger als 127 N-cm: bestanden,
127 N-cm und mehr: Versagen.

(E) Lagerrostinhibierungstest

Es wurde der unter ASTM D1743 beschriebene Lagerrost inhibierungstest befolgt. Obgleich vermutlich destillier tes Wasser als Wasser zum Eintauchen eines jeden La gers nach der Beschreibung verwendet werden soll, wurde eine 3%ige wäßrige Natriumchloridlösung bei der vorlie genden Erfindung eingesetzt. Die Bewertung und Beurtei lung erfolgten nach der Beschreibung.

Beispiele 1 bis 5 und 8 bis 10 und Vergleichsbeispiele 1 bis 10

In jedem Beispiel wurden die Hälfte des in der entspre chenden Tabelle angegebenen Basisöls und die Hälfte des Monoamins in ein Reaktionsgefäß eingegeben und auf 70 bis 80°C erhitzt. Die verbliebenen Hälften von Basis öl und Monoamin wurden in ein getrenntes Gefäß eingege ben, auf 70 bis 80°C erhitzt und in das Reaktionsgefäß gegossen und anschließend gerührt. Obgleich die Temperatur der Reaktionsmischung infolge einer exothermen Reaktion anstieg, wurde sie etwa 30 Minuten ohne Kühlung gerührt. Nachdem die Reaktion ausreichend vorangeschritten war, wurde die Reaktionsmischung erhitzt, 30 Minuten bei 170 bis 180°C gehalten und anschließend gekühlt. Der in der Tabelle angegebene Rostinhibitor wurde dann vollständig zugegeben, woran sich die Zugabe von 40 g Alkyldi phenylamin als Oxidationsinhibitor anschloß. Die resultierende Mischung wurde in das gewünschte Schmiermittel mit Hilfe einer Dreiwalzenmühle verknetet.

Beispiel 6

Ein Teil (560,4 g) des Basisöls (560,4 g) und der gesamte Teil des p-Toluidins wurden in das Reaktionsgefäß einge geben und auf 70 bis 80°C erhitzt. Ein weiterer Teil des Basisöls (560,4 g) und der gesamte Teil des TDI wurden in ein getrenntes Gefäß eingegeben, auf 70 bis 80°C er hitzt und dann in das Reaktionsgefäß gegossen und an schließend gerührt. Obgleich die Temperatur der Reaktions mischung infolge einer exothermen Reaktion anstieg, wur de sie etwa 30 Minuten ohne Kühlung kontinuierlich ge rührt. Nachdem die Reaktion ausreichend vorangeschritten war, wurde die Reaktionsmischung erhitzt, 30 Minuten bei 170 bis 180°C gehalten und dann gekühlt. Ein weiterer Teil (129,6 g) des Basisöls und der gesamte Teil des Octylamins wurden in ein weiteres Reaktionsgefäß gegeben und auf 70 bis 80°C erhitzt. Noch ein anderer Teil (129,6 g des Ba sisöls und der gesamte Teil des MDI wurden in ein ge trenntes Gefäß eingegeben, auf 70 bis 80°C erhitzt und hiernach in das letztgenannte Reaktionsgefäß gegossen. Die entstandene Mischung wurde gerührt und wie vorstehend umgesetzt, erhitzt und gekühlt. Das so erhaltene Schmier mittel wurde mit dem vorstehend hergestellten Schmiermit tel gemischt, zu dem der gesamte Teil des in der Tabelle angegebenen Rostinhibitors und 40 g Alkyldiphenylamin als Oxidationsinhibitor zugegeben wurden. Die entstande ne Mischung wurde dann in das gewünschte Schmiermittel mit Hilfe einer Dreiwalzenmühle verknetet.

Vergleichsbeispiel 11

Das Basisöl (1410,0 g) und Lithiumstearat (500,0 g) wur den in ein Gefäß gegeben und unter Rühren erhitzt, um sie bei 230°C vollständig zu schmelzen. Nach Abkühlen der Schmelze wurden der in der Tabelle angegebene Rost inhibitor und 40 g Alkyldiphenylamin zugesetzt. Die so erhaltene Mischung wurde in das gewünschte Schmiermittel mit Hilfe einer Dreiwalzenmühle verknetet.

Nebenbei bemerkt, das in den Tabellen 1(1) bis 4(2) an gegebene TDI ist eine Abkürzung einer Mischung von 2,4- Tolylendiisocyanat und 2,6-Tolylendiisocyanat, während MDI eine Abkürzung für Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat ist. Alkyldiphenylether, dessen kinematische Viskosität 97,0 cSt bei 40°C betrug, wurde als Alkyldiphenylether verwendet, wohingegen Poly-α-olefine, deren kinemati sche Viskositäten 400 cSt bzw. 40 cSt betrugen, als Poly-α-olefin A und Poly-α-olefin B verwendet wurden. Als Sulfonat-Rostinhibitor wurde Dinonylnaphthalinsulfo nat eingesetzt. Als Natriumnitrit verwendet wurde das jenige, das durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,149 mm (100 mesh) passierte. Die Natriumnitritdisper sion enthielt ein oberflächenaktives Mittel, um die Di spergierung des Natriumnitrits in einem Ölsystem zu er leichtern. Das verwendete oberflächenaktive Mittel war nicht bekannt. Solche Rohmaterialien waren alle im Han del erhältlich.

Wie in den Tabellen gezeigt, entwickelte das erfindungs gemäße Schmiermittel nicht viel anfängliches Lecken und zeigte lange Lebensdauer unter Bedingungen hoher Tempera tur und hoher Geschwindigkeit. Zusätzlich trat unter hoher Belastung kein anfängliches Fressen auf, und es wurde kein vorzeitiges Lagerausflocken beobachtet. Weiter hin waren gute rostinhibierende Eigenschaften angezeigt.

Demgegenüber trat in Vergleichsbeispiel 1 in einem frühen Zustand unter Bedingungen hoher Belastung ein Fressen auf, da die Endgruppen des als Verdicker eingesetzten Diharn stoffs lediglich aus aromatischen Gruppen bestanden. In den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 enthielten die Endgrup pen zahlreiche aliphatische Gruppen oder bestanden vor wiegend aus aromatischen Gruppen, so daß unter Bedingun gen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit ein erheb liches anfängliches Lecken auftrat und keine zufrieden stellende Schmiermittelnutzungsdauer erreicht wurde. Der Gehalt an Verdicker vom Harnstoff-Typ war in den Ver gleichsbeispielen 3 und 4 unter diesen Vergleichsbeispie len gering, wobei die Möglichkeit eines Ausflockens zunahm. In den Vergleichsbeispielen 7 und 8 war die Schmiermittel nutzungsdauer unter Bedingungen hoher Temperatur und ho her Geschwindigkeit kurz, da jedes Öl aus dem Poly-α-ole fin allein bestand. In den Vergleichsbeispielen 5 und 10 besaßen die Schmiermittel bei niedrigen Temperaturen eine schlechte Leistungsfähigkeit bei der Inbetriebnahme des Lagers und waren praktisch nicht verwendbar, da das Basis öl eine zu hohe kinematische Viskosität oder eine zu ge ringe Dicke besaß und zu hart war. Im Gegensatz hierzu war in Vergleichsbeispiel 9 das Schmiermittel so weich, daß das anfängliche Lecken erheblich war und die Schmier mittelnutzungsdauer kurz war, und es wurde auch ein Aus flocken beobachtet, da der Gehalt an Verdicker niedrig war. In Vergleichsbeispiel 11, in dem Lithiumseife als Verdicker unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit verwendet wurde, war das Lecken groß, die Schmiermittelnutzungsdauer war außerordentlich kurz und aufgrund eines Fehlens schützender Wirkungen für die rollende Oberfläche des Lagers durch die Harnstoffver bindung trat demgemäß ein beträchtliches Ausflocken auf.

Bei den Lagerrostinhibierungstests wurden Zusammensetzun gen ähnlich denjenigen der vorliegenden Erfindung mit Ausnahme des Weglassens eines Bestandteils und Zusammen setzungen außerhalb der Erfindung in den Vergleichsbei spielen 5 bis 9 untersucht. In jedem dieser Vergleichs beispiele wurde ein ausgeprägtes Rosten unter derartig scharfen Bedingungen beobachtet.

Claims

1. Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung, enthaltend

(i) ein Basisschmieröl, enthaltend ein Alkyldiphenyl ether-Schmiermittel mit einer kinematischen Viskosität von 90 bis 160 cSt bei 40°C, worin das Alkyldiphenylether-Schmier mittel in einer Menge von zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf das Basisschmieröl, enthalten ist, und
(ii) 24 bis 28 Gew.-%, bezogen auf die Schmiermittel zusammensetzung, einer Diharnstoffverbindung als Verdicker, wobei die Diharnstoffverbindung die folgende Formel besitzt
worin R₂ für eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen steht, R₁ und R₃ eine aromatische Kohlen wasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine lineare Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen bezeichnen, und der Anteil der aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen in R₁ und R₃ 70 bis 95 Mol-% beträgt,
wobei der NLGI-Dickegrad der Zusammensetzung im Bereich von Nr. 1 bis Nr. 3 liegt, zur Verlängerung der Schmiernutzungsdauer und der Dauer eines Schutzes vor dem Ablösen unter Bedingungen hoher Temperatur, hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung bei Lagern von elektrischen Kraftfahrzeugelementen.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, worin die Schmiermittelzusam mensetzung eine Dicke (Walkpenetration) im Bereich von 310 bis 250 besitzt.

3. Verwendung gemäß Anspruch 1, worin der Diharnstoff durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einem Monoamin erhalten worden ist.

4. Verwendung gemäß Anspruch 3, worin das Diisocyanat ein aromatisches Isocyanat ist, ausgewählt unter 2,4-Tolylendiiso cyanat, 2,6-Tolylendiisocyanat, Diphenylmetan-4,4'-diisocyanat und Naphthylen-1,5-diisocyanat und Mischungen hiervon, und das Monoamin ausgewählt ist unter Anilin, Benzylamin, Toluidin, Chloranilin, Octylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tridecylamin, Tetradecylamin, Pentadecylamin, Hexadecylamin, Heptadecylamin, Octadecylamin, Nonyldecylsamin und Eicosylamin.

5. Verwendung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Additiv für die Rostinhibierung, bestehend aus (i) einem Organosulfonat salz, (ii) einem Nitrit und (iii) einem nicht-ionischen ober flächenaktiven Mittel, dessen HLB 1,5 bis 9 beträgt, jeweils in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Schmiermittel zusammensetzung.

6. Verwendung gemäß Anspruch 5, worin das Organosulfonatsalz durch RSO₃-M wiedergegeben wird, worin RSO₃ ein Rest einer Petroleum- bzw. Mineralölsulfonsäure oder Dinonylnaphthalinsul fonsäure ist und M für Ba, Ca, Zn, Pb, Na, Li, NH₄⁺ oder einen Rest von H₂N(CH₂)₂NH₂ steht.

7. Verwendung gemäß Anspruch 5, worin das Nitrit Natriumnitrit ist.

8. Verwendung gemäß Anspruch 5, worin das nicht-ionische ober flächenaktive Mittel ein Glycerinfettsäureester, Polyglycerin fettsäureester, Sorbitanfettsäureester, Pentaerythritfettsäure ester, Polyoxyethylenfettsäureester oder Polyoxyethylenalkyl phenylether ist.