Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchungen zur Bestimmung der Verteilung von Stoffbestandteilen in Schmierfetten

Die Gebrauchsqualität von Schmierfetten wird, neben den rezepturbedingten chemischen und physikalischen Eigenschaften, stark durch die sich beim Herstellungsprozess ausbildende Fettstruktur definiert. Die Struktur des Schmierstoffsystems aus Verdicker und Öl sollte möglichst „homogen“ sein. Bislang wird die Verteilung des Verdickers stichprobenartig über meist mikroskopische Methoden untersucht. Für eine aussagekräftige Bestimmung der homogenen Verteilung wird eine entsprechende Vielzahl an Stichproben benötigt.

Ziel des Forschungsprojektes ist die Identifikation von Störfaktoren in pastösen Medien. Dabei gilt es eine Nachweismethodik zu etablieren, die entsprechende Kontaminanten detektieren können. Es ist davon auszugehen, dass die zu testenden Prüfverfahren auf verschiedene Bereiche und Beschaffenheiten der Störstellen sensitiv sind. So können zum einen rein strukturelle Differenzen wie Seifenknoten, ölreiche oder ölärmere Bereiche als auch chemische Unterschiede identifiziert werden.

Neben der Darstellung von Störstellen ist es weiterhin notwendig die eingesetzten und vielversprechendsten Methoden bezüglich potentieller Limitierungen zu untersuchen.

Die Bestimmung der Stoffverteilung in pastösen Medien kann in der Schmierstoffproduktion eingesetzt werden und den zeitlichen und finanziellen Aufwand des Abkühl- und Homogenisierungsprozesses deutlich verringern. Dadurch werden auch die Entwicklungskosten von Schmierfettformulierungen verringert und Eingangstests von Verdickermodifikationen vor allem in KMU erleichtert. Neben den Schmierstoffherstellern können auch nicht direkt an der Schmierfettentwicklung beteiligte Unternehmen von den Forschungsergebnissen profitieren und innovative Schmierfettbestandteile oder maßgeschneiderte Schmierfettformulierungen entwickeln.

Durch die Integration einer in-situ-Messtechnik können zudem die Gerätehersteller der Sensoren als auch der Rührkessel neue Gerätetechniken entwickeln und auf den Markt bringen.

Ergebniszusammenfassung:

Die Bestandteile eines Schmierfettes sind das Grundöl, der Verdicker und Additive. Bei ihrer Produktion werden Schmierfette in einem abschließenden Prozess einer Homogenisierung unterzogen. Ziel des Prozesses ist die Vergleichmäßigung der Verteilung aller Bestandteile sowie eine Optimierung der Struktur des Verdickers. Eine Automatisierung der Homogenisierung könnte die Kosten der Schmierstoffherstellung reduzieren, ist aber bisher nicht realisiert, da keine Messgröße bekannt war, welche on-line während der Homogenisierung gemessen werden kann und mit der sich der Grad der Homogenisierung quantifizieren lässt. Im Forschungsvorhaben wurde für eine Reihe von Messverfahren für dies Anwendung geprüft. Mittels Modellfetten eines Lithiumseifenfetts und eines Harnstoff-Fetts wurde festgestellt, dass die Homogenisierung zu einer Verfeinerung der Verdickerstruktur führt. Im Projekt wurden die folgenden Messverfahren als Kandidaten für einen Einsatz in der Echtzeit-Überwachung angewendet: die Refraktometrie (Messung des Brechungsindex), die Photospektrometrie, die Fourier-Transformation-Infrarot(FTIR)-Spektrometrie mit der abgeschwächten Einfachreflexion (ATR) und die Ultraschallausbreitung. Es wurde nachgewiesen, dass über den Brechungsindex oder die Integralfläche der Verdickerbande im FTIR-ATR-Spektrum mit gleicher Empfindlichkeit unterschiedliche Homogeni¬sierungsgrade differenziert werden können. Die Feststellung der Verteilung von extreme-pressure(EP)-Additiven war nicht oder nur über die Kombination beider Verfahren möglich. Die Verfahren können direkt in der Schmierstoffproduktion eingesetzt werden, wo bis dato entsprechende Methoden nicht bekannt waren. Daraus ist für den Homogenisierungsprozess eine deutliche Verringerung des zeitlichen und damit auch finanziellen Aufwands zu erwarten. Insbesondere für die Refraktometrie gibt es kostengünstige Geräte. Davon werden vor allem klein- und mittelständige Unternehmen profitieren.