DE1644929A1 - Organische Schmiermittel - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND 8000 MÜNCHEN 15, Q

MÖNCHEN NUSSBAUMSTRASSE 10 *

DIPL-ING. W. NIEMANN telefon. 555476

HAMBURG ...... *- - - "

PATENTANWÄLTE ·

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MOBIL OIL· COBPORATIOE Hexv Toric,- Ii.Ϊ. (Y,St.A.)

Organische--Schmiermittel;

Die Erfindung betrifft verbesserte organische Sclimiermittelzusamiüensetzungeii und unter einem Gesichtspunkt insbesondere verbesserte organische Schmiermittelzusammensetzungen in Forin von flüssigen und festen kohlenwasserstoffhaltlgen Materialien, die unter Betriebsbedingungen verbesserte Eigenschaften hinsichtlich begrenzter Gleitbewegungen (lirnitedT-sllp properties) zeigen. Die Erfindung gibt verbesserte organische Schmiermittel-.zusammensetzungen In lorra von Schmierölen und -fetten an, die Additivstoffe enthalten, welche In der Lage sind, den Sehmiermitteln verbesserte Eigenschaften hinsichtlich begrenztet Gleitbewegungen zu verleihen, ohne dabei die HÖchstdrucIceigenschaften der Schmiermittel zu beeinträchtigen, ■

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Zu den erwünschten Eigenschaften von Schmierölen und Schmierfetten, die derartige öle als Schinierinittelgrundlage (lubricating vehicles) enthalten, gehört die Fähigkeit des Schmiermittels, sowohl zufriedenstellende Höchstdruckeigenschaften unter Bedingungen, wie Betrieb mit hohem Drehmoment und geringer Geschwindigkeit und Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten, sowie zufriedenstellende Eigenschaften bezüglich begrenzter Gleitbewegungen zu zeigen. Es wurde gefunden, daß bei Schmiermitteln, die das gewünschte Ausmaß an Höchstdruckeigenschaften aufwei- sen mögen, die Anwesenheit von bisher zugänglichen -Additiven zur Verbesserung des begrenzten Gleitverhaltens das Ilöchstdruckverhalten des Schmiermittels verschlechtert und auch die Beständigkeit des Schmiermittels beeinträchtigt hat. -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, organische Schmiermittelzusammensetzungen, insbesondere in Form von flüssigen und festen kohlenwasserstoffhaltigen Materialien, mit einem Gehalt an Additiven, die zur Herbeiführung guter Eigenschaften bezüglich begrenzter Gleitbewegungen ohne Verschlechterung der Höchstdruckeigenschaften der Zusammensetzung in der Lage sind,·zu schaffen. Im Zusammenhang hiermit bezweckt die Erfindung die Angabe eines Additivs, das bei Einverleibung in die vorgenannteη organischen Schmiermittel gute Eigenschaften bezüglich begrenzten Gleitverhaltens herbeiführt, ohne

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die iloVustdruckeigehechaften oder die Beständigkeit dec Schuiernittels zu beeinträchtigen. / '■ -

"Weitere Iderkmale'und technische Vorteile der Erfindung gelien aus der nachstehenden Beschreibung hervor. . - - ~ ■ >

Sa vrurde gefunden, daß die vorgenannte Au|j)be gelöst und die angestrebten.Eigenschaften.bei derartigen organ!seilen Zusammensetzungen, insbesondere in ]JOrm von flüssigen und festen Sctoieraitteln, erreicht werd.en, -wenn Man dem QOhraierBittel kleine Hennen eines Geaischs einverleibt, das ein Alkylphosphit und einen Ester aus einer 3rettsäure und einem Fettalkohol umfasst, wobei die Alkylgruppen des Phosphits und die Alkylgruppen der Fettsäure und des Fettalkoliols jeweils von etwa 12 bis etvra ^C Kohlenstoff atome enthalten, "wie nachstehend noch iifther erläutert r;ird, enthalten die Schmiermittel gemäß der Erfindung, die gute Höchstdruckeigenschafteii unter \inter-Gchiedlichen ."Betriebsbedingunsen zeigen, in ihren bevorzugten Ausfüixrungsformen eine geringe Uenge des vorstehend angegebenen Addltivgemischs zur Terbesserung des begrenzten Gleitverhaltens, gevrohnlich von etwa C,1 bis etwa 40-Gew.-^ und vorziugsv/eise von etwa O.,5_ bis etwa 10 Gew.-;j, ,bezogen auf das Gesamtgewicht, der ZusamLiensetzung, Indern Additivgeraisch selbst ist das Alkylphosphit in einer I-Ienge von etv/a 10 bis etwa 90 Gew.~7o anwesend, dementsprechend ist der Ester in einer Menge von etwa 90 bis etwa 10 G-evr.'-v'J,

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bezogen auf das Gesamtgewicht des öesisehsy zugegen*

Sin besonderes Anwendungsgebiet ist die runs von flüssigen ICoIiI enwasB er stoffen^ die als iS mittel verwendet werden, einschließlich jeglicher h lieber Koalenw&BserstoffÖle mit SclraierraittelviBlcocitateiii Diese können mineralische oder synthetisch.©* Schmieröle! aliphatisch« Phosphate» Ester und Diester» Silicate, SiI «■ oxaue., Ojcalkylather oder Sister umfassen. Die als Schnier*» mittel verwendeten Mineralschmieröle können irgendeine;■^: geeignete Schniermittelvisfcösität aufweisen., c*3» iiii Bereich- von- etv/a 4C- bis etwa 6000 BSV bei 38°Ö CiOO°ff) und ' vor^ugeweise von etwa 4C.bis etwa 2^0 S3U bei 99°ö (2iC^öi?)* Die Öle können Viskositatsindices Von unter O bis et\7ä 100 oder höher aufv;eisen* Yiskositätsindises Von et\va 70 . bip etwa 95 v;erden bevorzugt* Sie nittleren IJolekularge"* v/ichte dieser öle können beispielweise im Bereich von etwa 250 bis etT/a SOO liegen· Es wurde gefunden.) daß I;Iin§- ralöle mit einer .SAE-Einstufung von etwa 3 bis etvm 140 und VorzugBX-zeise von etv;a 60 bis etwa 120 besondere technische Eignung alS" Sclimiertiittel, in die die vorgenannten Addi«'" tiVgemiEche einverleibt t/erden können, haben» wie bereits angegeben, können die vorgenannten

Additivge:niBChe auch als Mittel "zur Verbesserung des be«

grenzten Gieitverhaltens in Sclimierfettausanimenstelluiigeii einverleibt werden* Derartige Schmierfette können Kombinationen mannigfaltiger Schifliermittelgrundlagen mit aannig«

BAD ORiGiNÄl

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faltigen Verdickungs- oder G-elierungsmitteln umfassen. So. können Schmierfette, in denen die Additivgemische besonders wirksam sind,.irgendwelche der vorgenannten herkömmlichen Kohlenwasserstofföle von Schmiermittelviskosität als Ölgrundlage umfassen und irgendwelche der vorgenannten mineralischen oder synthetischen Schmieröle der angegebenen Art einschließen.

Bei der Bildung von verbesserten Schmierfetten zur Einverleibung der vorgenannten Additivgemische kann die 7/ahl hinsichtlich der Verwendung eines Mineralöls oder eines synthetischen Öls von Schmiermittelviskosität am besten aufgrund der Art der beabsichtigten Verwendung des Schmierfetts und der dabei auftretenden Umgebungsbe-. dingungen erfolgen. So können, wenn von dem fertigen Schmierfett keine Hochtemperaturbeständigkeit gefordert wird, Mineralöle mit einer Viskosität von mindestens 40 SSU bei· 38⁰O (loo⁰]?) und insbesondere solche, die in den Bereich von etwa 6C bis etwa'-60OG SSU bei 3S⁰C (10O⁰IO fallen, mit gutem Erfolg verwendet werden. In Fällen, wo synthetische Trager anstelle von Mineralölen oder in Kombination damit als Schmiermittelgrundlage verwendet werden, können zahlreiche Verbindungen dieser Art erfolgreich eingesetzt werden. Zu typischen/synthetischen Trägern gehören: Polypropylen, Polypropylenclykol, Trimethylolpropanester, ITeopentyl- und Pentaaerythritester, Di-(uthylhexyl)-sebaCat, Di-(2-äthylhexyl)-adipat, Dibütylphthalat, Pluorkohlenstoffe, Silicatester, Silane, Ester von phosphorhaltigen

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Säuren, flüssige Harnstoffe, 3?errocenderivate, hydrierte Mineralöle, kettenartige Polyphenyle, Siloxane und Silicone (Polysiloxane), alkyl substituierte Diphenylether, z.B. butylsubstituierter Bis(p-plienoxy-phenyl)-ätlier, Phenoxyplienylätlier, usw. ·

Die Schniermittelsrundlagen. der vorgenannten verbesserten Schmierfette gemäß der Erfindung mit einem. Gehalt an den beschriebenen Additivgemischen werden Mit einer

a^ schmierfettbildencLen Menge eines Verdickungsmittels vereinigt. Hierzu können mannigfaltige Materialien verv/endet ^: werden. Diese Yerdickungs- oder Crelierungsiäitijel können ■ irgendwelche der herkömialichen Eetallsalze oder —seifen einschließen, die in der Schnierrnittelgrundlage in schmierfettbildenden Mengen in einem solchen Ausmaß dispergiert werden, daß sie der sich ergebenden Sclimie'rfettzusaramensetzung die gewünschte Konsistena verleihen. ■ .Andere in den Schmierfettzusammenstellungen verwendbare Verdiclcungsmittel können Kichtseifen-Verdicker, z.B.

" oberflächenabgewandelte Tone und Siliciuadioxyde, Arylharnstoffe, GalGiumkom.plexe und verschiedene andere Materialien umfassen. Allgemein können Schmierfettverdicker verwendet werden, die nicht zum .Schmelzen.und.Auflösen neigen, wenn sie bei der erforderlichen Temperatur in der betreffenden besonderen Umgebung benutzt werden; nach allen anderen Gesichtspunkten.kann'jedoch irgendein Material, wie es normalerweise sur Verdickung oder Gelierung

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BAD ORlGiNAL

as V a·

■von jiöbleBriasse^stoffjaedieii aur Eildung VöilSeiiEiier-f rbisen D emit st viirdj bei der Herstellung der

o geüäß der Gründung verwendet v;erden« Die iLEcylpriöSpIiitkönpoiaente der neuartigen . Additive snr Yerbesseruny des begrenzten Gleitverhaltens Itann irgendein Allcylpliosphit timfassen, das Alkylgrüppen ■alt etwa Ί2 bis etwa 3Ö Kolilenstoff atonen aufweist.»--iT-ypi seile Beispiele für derartige AlJcylphosir-jite sind Cleyl-Ilono-(oder Di~^oleylpliö.sp!">it,. Ilono" (oder 3i

j'lp^ospjiitj Eono»- (oder t)i")dodecylphospflitj ΪΙοηΟ"

(oder Di^)lie2c:adecj-lpl?osphit₎ 'iriülej-lpiiogpiiit, decylpaospalt und ¹ΐΓίαθαβθ3^τίρ·.ιθν?ρ}·ι1ΐ; d.ie Hiospxiite -Colinen ir^eii^oiiie Allcyl^ruppe innerhalb ties genannten. Bereit el es Vor. 12 « JC KolilenstoXf atorien nit linfacxi'- oder peibindu,i^eii attft.'eisen* Es köi.iaen aucii ^iios-phite in. Be^ traclitj die eine lan^jkettiije Αΐΐ^ΐ^^ρρ© und ir-i übrigen

gruppen ttsv:*» ejitaal

Sie Sc-tej?~i:o::iponeiite der neuartigen Additiv^fe« nisciie mafasst eiiien Ister WX® eiaea? ^ettiäure und einem 3?fettölkö Uo1_% deren oev/eiü'2e Aiiij'i gruppe η etr^fa IS bis etv/a 50 Üökienstöfxatöme entli&lten und· die linfsoli« oder DoppelMn?niJi2;eii auftjeioen können, ijrpisc-io Beispiele £ür diere Srstcr sind Cle^loleatj .3t6aryl odecati Getadeeyioieat* Zsziv

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Besonders geeignet 8.1s Esterkonponente sind Gemische derartiger Ester, wie sie in Handel in Form von Vialratöl erhältlich sind". Die Zusammensetzung gemä.2 der Erfindung. _kann aucli saure Alkaliphosphate (alkyl acid phosphates") mit etwa Λ bis etwa 13 Kohlenstoffatomen oder geradkettige Amine mit etwa G bis etwa 30 Kohlenstoffatomen enthalten.

Die neuartigen Additivgeinische gemäß" der Erf indung sind in der Lage, bei Einverleibung in Schmiermittel .diesen begrenzte Gleiteigenschaften zu verleihen, ohne ihre Ilöchstcruclreigenschaften zu verschlechtern oder ihre Stabilität zu beeinträchtigen, und sie erfüllen damit ein Bedürfnis, "das auf diesem besonderen Gebiet der -Schmierstoff anwendung, seit langen besteht. Die WirlcsaiÄeit dieser neuartigen Additivgemische kann vielleicht dadurch erklärt uenlen, daß - im Gegensatz zu fettartigen Materialien unter Einschluß von Estern aus Fettsäuren und Jkor-.olen, \;ie sie bereits früher als Additive für begrenztes Gleitverhalten verwendet wurden aber die gleichzeitig zu einer Verschlechterung, der Ilöchstclriickeigenschaften des Schnier-iiiittels neigen - die Anwesenheit der Alkjlphosphitkonponente zu einer Abstimmung dor Schmiermittelz.usami-ienstellurig hinsichtlich der Erfüllung, einer doppelten . Funktion, nämlich der eines Höchstdruckmittels und der eines Eeibungsinodifiziermittels, führt. Es- liegt also offenbar eine G;fnergistische Virkun.; r,v;ischen der Alkyl-

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phosphit- und der Esterkoinponente der erfindungsgemäßen Additivgemlsehe zur Verbesserung des begrenzten GIeIt-Verhaltens vor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen weiter veranschaulicht. Die Beispiele zeigen die Wirksamkeit der neuartigen Additive.zur Verbesserung des begrenzten Gleitverhaltens- bei Einbringung in fertige KIL-L-21O5B Schmiermittel, ohne Beeinträchtigung der Hocastdruckeigenschaften oder der Beständigkeit dieser ■ Schmiermittel. Jede der gebildeten Schmiermittelzusamraensetzungen vrarde-dem Standard-Getriebetest GBG Ij-37 mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit (hlgh-toraue low speed gear test) und dem Standard-

GHG L-42 - : .

Schnellauf- und Stoßtest/(high speed and shock test) der Spezifikation 1IL-L-2105B unterworfen. .■.:.;■■.,.'...

Beispiel 1 _: -

Ein SAE 90 GrundschnilerÖl, das außer der MIIj-L-21Q5B Additivpackung 5 &ew.-% eines Gemisch© von Bioleylphosphit ⁵und V/alratöl (In einem Gewichtsverhältnis von 2:Ό entHielt, wurde getrennt den beiden vorgenannten Tests QWd L-^7 und GEG L-42 unterworfenj es erfüllte In jedem falle die Anforderuhgeii. der Standardspeizlflkatlon MIL-L-21D5B fiir Getrlebeschmiermittei» ^

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- ίο -

Beispiel--2

Ein 3AE 90 Grundschmieröl, das zusätzlich zu der normalen LIIL-L-21O5B Additivpackung 3,4 Ge?;.■-£> des ■. vorgenannten Gemischs von Dioleylphosph.it und Yialratöl gemäß Beispiel 1 und außerdem Qleylamiri (in einem Gewichtsverhältnis von Dioleylphosphit und Walratöl zu Olesrlajnin von 2 : 1 brio. 0,4· enthielt, wurde getrennt den beiden vorgenannten Tests CHC L-37 und CRCL-4-2 unterworfen; in jedem Ealle erfüllte es die Anforderungen der Standardspezifikation HIL-L-21053 für Getriebeölschmiermittel, woraus die Eignung zur Verwendung für V/erlcsfüllungen (factory fill use) von Achsen mit begrenztem Gleitverhalten.sowie herkömmliche Achsen hervorgeht.

Beispiel 3 ~

. Zur Prüfung der begrenzten Gleiteigenschaften ■ von Schiiiernitteln mit einem Gehalt an den neuartigen Addi— tivgeniischen gemäß der Erfindung wurde die gleiche Schmiermittelzusammensetzung, wie sie im Beispiel Ϊ untersucht wurde, dem nachstehenden Bauertest auf begrenztes Gleit-

■„ verhalten (full-scale limited-slip test) unterworfen.

Ansätze des vorgenannten Getriebeörschmierraittels wurden in den 33ifferenzialen mit begrenzten Gleitbewegungen (limited-slip differentials) von QldsmoMle-Kraftwagen,

- Baujahre 1966 und 1967, geprüft. Die Automobile wurden auf einem Kurs in Gestalt einer 8 bei geringer¹ mittlerer Ge-

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schwindigkeit über eine Strecke von 644- km (400 miles) gef aliren* Y/ährend dieser !Fahrten wurden Beobachtungen zur !feststellung jeglicher Geräusche, Rattererscheinungen oder Erschütterungen (noise or chatter), ausgehend von den Differenzialen, Gemacht, ^^as Auftreten von Gerc'iischen, Kattererscheinungen oder Erschütterungen zeigt einen Qualitätsmangel des Öls an. Während der gesamten bahrten über 644 ina -wurde kein Geräusch, Rattern oder Erschütterungen zu irgend einem Zeitpunkt beobachtet.

Die vorstehend beschriebenen Prüffahrten wurden dann wiederholt, -jährend das Öl bei einer Temperatur von 121 °G (25¹^⁰S¹) Gehalten wurde .{durch Isolieren der Achsen der Automobile), tin die thermische Beständigkeit des öls zu prüfen. Hierzu ist zu bemerken, daß ein Schmiermittel zuv/eilen zv/ar brauchbare begrenzte Gleiteigenschaften bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen haben nag, ' das ochniermittel aber bei einer verhältnisnäßlg hohen Temperatur schlechter werden (degenerate) kann». Bei den hier durchgeführten Pahrten wurden keine Geräusche, Rattererscheinungen oder Erschütterungen zu irgendeinem Zeitpunkt während der Jährten beobachtet, obwohl das Öl bei der genannten verhältnismäßig hohen Temperatur von 1.21⁰C P) gehalten wurde.

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BAD ORaGiNAL

- 1.2 ■-.■■■■

Beispiel 4- " -

Es wurde ein Schmiermittel ähnlich dem des vorstellenden Beispiels 1 hergestellt,- mit der Ausnahme, daß anstelle des Additivgemischs für begrenztes Gleitverhälten aus den Dioleylphosph.it und dem Walratöl 5 Gew.-/£ einer im Handel erhältlichen Additivzusaminens teilung für begrenz- ^tes Gleit/verhalten mit den nachstehenden Eigenschaften einverleibt vmrde: -_

»Spezifisches Gewicht 0,92

. ο

Viskosität, SUS bei 99 O (210°]?) 4-9,0

g/1 (Lbs/0al) - 925 (7,7)

Phosphorgehalt, % - 2,2 ' ' ."

Stickstoffgehalt, % ' . 0,4-6

llettDalisationszahl . _... - 76,2 . -

Das Getriebeöl mit dem vorstehend beschriebenen . im Handel erhältlichen Additivgemisch für begrenztes G-leitverlialten_:wurde den vorgenannten 644- km (400 hours) Schnelltests auf begrenztes Gleitverhalten unterworfen; es versagte in jedem IPalle bei diesen Tests, Bereits nach 274- km (170 mil 'es) der Prüf fahrt traten Eatterersclieiiiungen und Erschütterungen (chatter) auf.

Beispiel -5 ^as

Ein im Handel erhältliches Werksfüllung-Schmiermittel mit begrenztem Gleitverhalten (factory fill limitedslip lubricant composition), bestehend aus einer MIL-L-21O5B

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Getriebeöl auf der Grundlage iron Zinkdialkyldithiophosphat - Schwefel - Chlor - Zusammenstellung und einem. Additiv für begrenztes Gleitverhalten mit der nachstehenden Zusammensetzung, in Gew.-%,

Schwefel " 2,25-2,70

Phosphor 0,30 - 0,31

Chlor 1,50-1,55

Stickstoff _ 0,09

Zink 0,30 - 0,33

wurde ebenfalls geprüft; es erfüllte weder den Test CRC L-37 noch den Test CRC L-42o Weiterhin" verhielt sich das Öl unbefriedigend in den 64-4 km (400 miles) Schnelltests auf begrenztes Gleitverhalten,

Wie aus den Angaben der vorstehenden Beispiele ersichtlich ist, sind die verbesserten organischen Schmiermittel gemäß der Erfindung mit einem Gehalf an den beschriebenen neuartigen Additivgeraischen für begrenztet Gleitverhalten außergewöhnlich leistungsfähig als Schmiermittel über einen breiten !Bereich von Betriebsbedingungen und sie erfüllen die Anforderungen der Standardteste in vollem Umfang. Die gleichen technischen Torzüge werden erreicht, wenn Schmieröle mit einem Gehalt an den vorstehend beschriebenen Additivge.niBchen für begrenztes Gleitverhalten mit gewünnchteri Verdickern zu verbesserten festen Bchrdierrnitteln vereinigt we-rden, wie "bei der Zusammenstellung von Schmierfetten.

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V;eiterain können die verbesserten ozeanischen Schmiermittel gemäß der Erfindung, sofern geminsclit, verschiedene andere Additive odex· Geiaische von solclien zusätzlichen Additiven enthalten, um ihre Si^eiiscaaTten weiter zu verbessern·» So können die Schmieriaittel geraäß der ErfindUxitj beispielsvieise solche Zusatzstoffe, wie Hocb.stdru.cküiittel, Antioxydationsmittel, Seinigunasinittel, Antiverschleißüiittel, Mittel- gegen Schaumbildung, Eostverliinderer u.dgl. enthalten. Weiterhin können auch andere Additive für begrenztes GleitVerhalten, z.B. langkettige Aaine oder Derivate davon, langkettige Phosphate oder Phosphi"be oder deren Derivate, Metallsalze oder deren Derivate, langkettige Glyceride und lan^kettige Carbonsäuren, oder'deren Derivate, in die Schmiermittel oder Additive gemäß der Erfindung einverleibt/werden. ' -

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Organische Schmiermittel mit einer schmierende Eigenschaften aufweisenden Schmiermit— telgrundlage und einem Gehalt an einem Additiv· zur Verbesserung des begrenzten G-leitverhaltens^. dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein Alkylphosphit- und einen ]?ettsäure-Eettalkohol-Ester timfasst, wobei die Alkylgruppe in dea Phosphat, der Säure oder dem Alkohol 12 — JQ ivohlenstoffatome enthalt.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv 0,5 - IC· Gew.-% des Schnierraittels ausmacht, .-■-..

3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylphosphit aus einen Cleyl-, Octadecyl-, Dodecyl- oder gemischten Alkylphosphit besteht,

4« Schiaiermittel nach einem der Ansprüche 1 - ρ_Λ dadurch gekennzeichnet, daß der Ester aus Walratöl stammt.

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