<Desc/Clms Page number 1>
Schmierfettmischung auf Tonbasis und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Schmierfettmischungen, die bei sehr hohen Temperaturen verwendet werden können, und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft sie durch Ton verdickte Schmierfette, die bei hohen Temperaturen angewendet werden können und die gleichzeitig gegen Zersetzung bei Anwesenheit von Wasser widerstandsfähig sind.
Die Herstellung von Schmierfetten, die durch anorganische Kolloide und insbesondere Ton geliert sind, ist nach dem Stande der Technik bekannt. Um die Wasserbeständigkeit solcher Schmierfette aufrecht zu erhalten, ist es notwendig, den Ton mit hydrophoben Oberflächen zu versehen oder ihninanderer Weise zu schützen.
Es sind in der einschlägigen Technik verschiedene Mittel vorgeschlagen worden, um dieses Ziel zu erreichen, z. B. die Verwendung hydrophober oberflächenaktiver Mittel, wie Amine, Imidazoline, Amidoamine u. dgl. Obwohl die Struktur solcher Schmierfette bei extrem hohen Temperaturen stabil ist, sind doch die meisten, übliche oberflächenaktive Mittel enthaltenden, durch Ton verdickten Schmierfette zur Anwendung bei hohen Temperaturen wegen der thermischen und bzw. oder Oxydationsunbeständigkeit des oberflächenaktiven Mittels selbst weniger geeignet. Dieses spezielle Problem bei hohen Temperaturen ist bis zu einem gewissen Grade durch das Wasserfestmachen solcher Schmierfette mit thermisch stabilen, hitzehärtbaren Harzen an Stelle der verhältnismässig unbeständigen kationischen oberflächenaktiven Mittel gelöst worden.
Schmierölmischungen, die zum allgemeinen Gebrauch im ganzen Bereich der mechanischen Technik geeignet sind, sollen, wenn sie sowohl in trockener als auch in nasser Umgebung verwendet werden, gute Schmiereigenschaften aufweisen. Diese letztgenannte Bedingung ist besonders bei solchen technischen Anwendungsformen, wie bei Stahlwalzmühlen u. dgl., wichtig. Weiter muss die Ausbeute dieser Schmierfette, die mit solchen gelierenden Mitteln hergestellt worden sind, so hoch wie möglich sein.
Die Verwendung von mit Harz überzogenen Gelierungsmitteln an sich hat keine Lösung der beiden letztgenannten Probleme gebracht.
Die Erfindung zielt darauf ab, neue, durch Ton verdickte Schmierfettmischungen zu schaffen, die zur Verwendung bei extrem hohen Temperaturen geeignet und gegenüber der auslaugenden Wirkung von Wasser widerstandsfähig sind und die mit einer geringen Menge von Ton-Gelierungsmitteln hergestellt werden können. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung dieser hochtemperaturbeständigen Schmierfette auf Tonbasis zur Verfügung zu stellen.
Es wurde nun gefunden, dass man einer, einen überwiegenden Anteil eines zur Schmierfettkonsistenz gelierten Schmieröls und eine untergeordnete Menge eines kolloidal dispergierten Tons enthaltenden Schmierfettmischung auf Tonbasis, in der derTonaufseinerOberflächemindestensO, Gew.-Tei- le (berechnet auf Ton) eines Aminoplastharzes auf Basis Melamin und Aldehyd enthält, hohes Wasserwiderstandsvermögen und vorzügliche thermische Beständigkeit bei extrem hohen Temperaturen verleihen
<Desc/Clms Page number 2>
kann, wenn man als Aminoplastharz ein solches auf Basis Melamin, Aldehyd und Benzoguanamin einsetzt, wobei das Molverhältnis von Melamin zu Benzoguanamin 0, 8 : 1 bis 5 : 1 und das Äquivalentverhältnis von Aldehyd zu Amin 0, 9 : 1 bis 1. 5 :
1 beträgt Vorzugsweise enthält das Gemisch eine Organosilikonflüssigkeit von Schmierölviskosität als Basisöl.
Die hitzehärtenden Harze, die für die Verwendung in den Mischungen gemäss der Erfindung in Betracht kommen, sind komplexe Harze mit nicht bekannter Struktur, die durch die Kondensationsreaktion vonMelamin und Benzoguanamin mit verschiedenen Aldehyden gebildet werden. DieseAminharzefallen in die Klasse der sogenannten"Aminoplaste".
EMI2.1
ist, können solche Schmierfette auch unter normalen Arbeitsbedingungen angewendet werden. Ausserdem können besonders wertvolle Schmierfette für weniger scharfe Anwendungsbedingungen gemäss der Erfindung durch Auswahl des zugrundegelegten Basisschmieröls hergestellt werden. In dieser Hinsicht sind die meisten mineralischen Öle bis zu etwa 1500C stabil, während synthetische Ester bis etwa 175 - 2050C brauchbar sind.
In diese letztgenannte Kategorie fallen synthetische Schmieröle der bekannten Typen, wie die phosphorhaltigen Ester, Silikonester und aliphatischen Ester, die durch Veresterung aliphatischer Dicarbonsäuren mit einwertigen Alkoholen gebildet werden. Typische Vertreter dieser Gruppe sind Trikresyl- phosphat, Dioctylphthalat und Bis- (2-Äthylhexyl) -sebacat.
Schmiermittel, die bei Temperaturen über 2050C verwendet werden können, sind solche mit einer charakteristischen hohen thermischen Stabilität und umfassen die Halogenkohlenstoffverbindungen und Organosilikonflüssigkeiten. Die Halogenkohlenstoffe können die in der USA-Patentschrift Nr. 2, 679, 479 beschriebenen sein und umfassen insbesondere die Fluorkohlenstofföle, vorzugsweise solche, die bei Atmosphärendruck über etwa 2000C sieden. Die gebräuchlichste Klasse von Schmierölen für Schmierfettgemische, die bei Temperaturen über 2050C verwendet werden sollen, umfasst die organosubstituierten Silikonflüssigkeiten mit Schmierölviskosität.
Von wesentlichem Interesse für die Erfindung sind in erster Linie die nicht reagierenden, thermisch stabilen Silikonflüssigkeiten, welche im allgemeinen die folgenden Typen umfassen : Methylsilikonflüssigkeiten :
EMI2.2
Phenylmethylsilikonflüssigkeiten :
EMI2.3
und bzw. oder
EMI2.4
Phenylmethylflüssigkeiten sind wegen ihrer ausserordentlichen grösseren thermischen Beständigkeit besonders bevorzugt.
Andere organische Gruppen sowie auch anorganische Gruppen können einen Teil der Methyl- oder Phenylgruppen ersetzen, z. B. Wasserstoff, niedere Alkyle und Halogene.
Die Viskosität der Silikonflüssigkeit ist von den Reaktionsbedingungen abhängig, die bei der Herstellung des Silikonpolymeren oder-copolymeren eingehalten werden ; z. B. variiert die Viskosität der Polymeren von Dimethylsilikon in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen von jener dünner Flüssigkeiten bis zu jener viskoser Flüssigkeiten und fester Harze. Die flüssigen Polymeren und Copolymeren mit einer bevorzugten Viskosität über 500 Sayboltsekunden bei 37. SOC werden bei der Herstellung
<Desc/Clms Page number 3>
der erfindungsgemässen Gemische bevorzugt verwendet.
Die Aldehyde, welche mit den Aminoverbindungen polymerisiert werden können, umfassen sowohl gesättigte als auch ungesättigte Aldehyde, welche entweder aliphatisch oder cyclisch sein können. Aus Gründen der Reaktionsfähigkeit sowie der thermischen Beständigkeit wird die Anwendung von Aldehyden mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Im Falle der aliphatischen Aldehyde zieht man besonders die Verwendung von niedrigen Alkylaldehyden vor, nämlich solche, die 1-4 Kohlenstoffatome pro Molekül enthalten. Beispiele aus dieser bevorzugten Gruppe sind : Formaldehyd, Acetaldehyd, Acrolein, Crotonaldehyd und Furfurol.
Damit die entstehenden Schmierfettmischungen befriedigende Schmiereigenschaften auch bei längerer Einwirkung von Verdampfung und Oxydation aufweisen ist es notwendig, dass das Gewichtsverhältnis von Harz zu Ton in ganz engen Grenzen festgelegt wird. Es ist speziell gefunden worden, dass bei einem Harz- -zu-Ton-Gewichtsverhältnis unter 0, 8 das Schmierfett allzu flüssig wird, wenn es längere Zeit Hochtemperatur-Arbeitsbedingungen ausgesetzt wird. Ein Harz-zu-Ton-Gewichtsverhältnis im Bereich von 1, 0 oder 1, 5 wird besonders bevorzugt. Es können zwar grössere Mengen von Harz, bis zu dem 5fachen des Tongewichtes, angewendet werden ; hiedurch wird aber die Wirksamkeit solcher stark überzogener Tone hinsichtlich der Bildung einer stabilen Schmierfettstruktur verringert.
Es ist ferner gefunden worden, dass das Verhältnis von Aldehyd zu Melamin und Benzoguanamin eine weitgehende Wirkung bezüglich der Fähigkeit des Schmierfettes zurBeibehaltung guter Schmierkonsistenz ausübt und dass das Aldehyd zu Amin-Verhältnis innerhalb ganz enger Grenzen gehalten werden muss. Eine befriedigende Plastizität des Schmierfettes bei hohen Temperaturen kann insbesondere nur aufrecht erhalten bleiben, wenn das Aldehyd zu Amin-Äquivalentverhältnis im Bereich von 0, 9 bis 1, 5 gehalten wird. Bei einem Verhältnis von 0, 9 oder weniger wird das Schmierfett zu trocken um noch gut schmieren zu können, und bei 1, 5 oder mehr wird das Schmierfett krümelig. Es wird daher ein Aldehyd zu Amin- Äquivalentverhältnis von 1, 0 : 1, 4 bevorzugt.
Unter" Äquivalentverhältnis" ist im Rahmen der Erfindung das Verhältnis von reagierenden Valenzen zu verstehen, die in den fraktionellen Gruppen der beiden verschiedenen Materialien vorliegen. So beträgt das Äquivalentverhältnis von einem Mol Aldehyd zu einem Mol Melamin 2 : 6 oder 0, 3, und zu einem Mol Benzoguanamin 2 : 4 oder 0, 5.
Zusätzlich zu diesen wichtigen Verhältnissen des Aminoplastharzes zu dem Ton und des Aldehyds zu dem Amin ist auch gefunden worden, dass das Verhältnis der beiden Aminreaktionskomponenten sowohl auf die Wasserbeständigkeit als auch auf die Ausbeute der Schmierfettmischungen wichtige Wirkungen aus- übt. Berücksichtigt man, dass mit den entsprechenden einzelnen aminhaltigen Harzen entsprechende Eigenschaften nicht zu erzielen sind, so sind diese Auswirkungen als völlig unerwartet anzusprechen. Aus diesem Grunde muss das Molverhältnis von Melamin zu Benzoguanamin in dem Harz, mit welchem der Ton überzogen ist, innerhalb der Grenzen von 0, 8 : 1 bis 5 : 1 und vorzugsweise von 1 : 1 bis 4 : 1 liegen.
Das zu verwendende kolloidale Gelierungs- oder Verdickungsmittel ist infolge seines verhältnismässig inerten Charakters bei hohen Arbeitstemperaturen besonders zur Anwendung in Hochtemperaturschmierfettmischungen geeignet. Wenn auch Tone von geringem Basenaustauschvermögen, wie Georgia-Ton, Attapulgit u. dgl., verwendet werden können, wird doch die Anwendung eines Tons mit hohem Basenaustauschvermögen, wie Wyoming-Bentonit oder Hectorit, bevorzugt.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren für die Herstellung der obigen harzüberzogenen Tonschmier- fettmischungen vorgeschlagen, welches folgende Massnahmen umfasst :
1. Bildung einer sauren Dispersion eines Tons, wobei die Menge der vorliegendenSäuregegenüber der zur Ansäuerung der dispergierten Tonteilchen erforderlichen Menge im Überschuss ist ;
2. Vermischen dieser Dispersion mit Melamin, Benzoguanamin und einem Aldehyd als amino- plastbildenden Coreaktionskomponenten ;
3. Sieden des Gemisches aus Tondispersion und Aminoplast bildenden Coreaktionskomponenten zwecks Bildung eines hitzehärtenden Harzes ;
4. Waschen mit Wasser und Filtrieren des gekochten Gemisches zwecks Entfernung von Säure und der überwiegenden Wassermenge ;
5.
Vermischen eines Schmieröls mit dem filtrierten Rückstand ;
6. fast vollständiges Entwässern des Gemisches aus Öl und Rückstand, und
7, Mahlen des entwässerten Gemisches zwecks Bildung einer Schmierfettstruktur.
Beim Verfahren gemäss der Erfindung wird Ton hauptsächlich aus zwei Gründen in Wasser dispergiert : Erstens zwecks Abtrennung der Nicht-Ton-Verunreinigungen (allgemein als Gangart bezeichnet) und zwei- tens zwecksQuellung der Tonteilchen auf ihr maximales Ausmass, so dass sie in der Lage sind, ihre Funktion als Gelierungsmittel für das daraus hergestellte Schmierfett zu erfüllen. In Abhängigkeit von den
<Desc/Clms Page number 4>
physikalischen Eigenschaften des speziell verwendeten Tons kann die erhaltene Dispersion ein langsam absitzender Schlamm sein oder sie kann die Form eines stabileren Hydrogels aufweisen.
Obwohl im vorliegenden Zusammenhang die Form der Dispersion im Rahmen der Erfindung keine wesentliche Bedeutung hat, scheinen doch die bevorzugten, stark basenaustauschenden Tone ein Hydrogel zu bilden, wenn sie in Wasser dispergiert werden. Es ist jedoch ein notwendiges Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens, dass die wässerige Tondispersion mit einem Überschuss einer starken Mineralsäure angesäuert worden ist.
Normalerweise wird es, um das Tonhydrogel in verarbeitbarer Konzentration (flüssig) zu halten, bevorzugt, dass der Ton unter Bildung eines Hydrogels dispergiert wird, das 0, 25-3 Gew.-" trockenen Ton enthält, berechnet auf das Hydrogel vor der mechanischen Abscheidung von Wasser aus demselben. Dieser Prozentsatz ist berechnet auf das Trockengewicht des von Gangart befreiten Tons. Unter"mechani- scher Abscheidung" wird jeder Prozess zur Abtrennung von Wasser von dem kolloidal dispergierten Ton verstanden, welcher keine Änderung im physikalischen Zustand, nämlich kein Schrumpfen der ausgeweiteten kolloidalen Struktur des Tons, herbeiführt, wie dies bei normalen VerdampfungsmethodenderFallist.
Daher umfasst die mechanische Abtrennung normalerweise Filtrationsmassnahmen und beschleunigende Ersatzmassnahmen hiefür, wie Zentrifugieren. Diese mechanische Abtrennung wird nach der Zugabe der oben beschriebenen aminoplastbildenden Aminoverbindungen zu dem Tonhydrogel durchgeführt und kann bei jeder gewünschten Temperatur erfolgen.
Es ist wesentlich für das Verfahren, dass das Melamin, das Benzoguanamin und der Aldehyd in Anwesenheit einer untergeordneten Menge einer starken Mineralsäure in dem Hydrogel zur Reaktion gebracht
EMI4.1
fläche der Tonteilchen erforderlichen Menge durch das ganze Hydrogel dispergiert vorliegen. Die Säuremenge zur Ansäuerung des Tons, d. h. zum Ersetzen aller basischen Metalle (meist Natrium, Kalium und Kalzium), die auf dem Ton enthalten sind, variiert in Abhängigkeit von der verwendeten Säure und dem Basenaustauschvermögen des Tons.
In dem Falle, dass Hectoritton mit Phosphorsäure angesäuert werden soll, muss die Säuremenge mindestens über 7% und vorzugsweise wenigstens 10 Gew.-% betragen, auf Basis des Gewichtes des trockenen Tons. Anderseits sollen nicht mehr als etwa 50% und vorzugsweise nicht mehr als 35 Gew.-% Säure angewendet werden, wobei ein Bereich von 10 bis 200/0 besonders bevorzugt wird. Obwohl Phosphorsäure die bevorzugte starke Mineralsäure ist, können auch andere Mineralsäuren, wie Salzsäure und Schwefelsäure, verwendet werden.
Obwohl nicht unbedingt wesentlich, wird es doch bevorzugt, dass die harzbildendenAminverbindungen dem angesäuerten Tonschlamm oder Hydrogel vor der Zugabe einer coreagierenden Aldehydverbindung zugesetzt und in diesem gründlich vermischt werden oder im Falle des Melamin-Benzoguanamin-Formaldehydharzes werden sowohl das Melamin als auch das Benzoguanamin mit dem Schlamm vermischt, bevor der Formaldehyd zugesetzt wird.
Nachdem die Amin-Coreaktionskomponenten vollständig mit dem Tonschlamm vermischt sind, wird der Aldehyd zugesetzt und in ähnlicher Weise gründlich mit dem Tonschlamm vermischt. Obwohl die Temperatur dieser Arbeitsstufe und der unmittelbar vorangehenden Stufe nicht besonders wichtig ist, wird es doch bevorzugt, erhöhte Temperaturen, d. h. solche über Zimmertemperatur, anzuwenden. Sobald die Zugabe und das Vermischen des zweiten harzbildenden Mittels beendet sind, muss die Temperatur des Reaktionsgemisches dann auf den Siedepunkt von Wasser erhöht und während eines Zeitraumes von mindestens 10 und vorzugsweise 15 min unter Siedebedingungen gehalten werden, um eine im wesentlichen vollständige Polymerisation zu gewährleisten. Längere Zeiträume und höhere Temperaturen können jedoch angewendet werden.
Die relativen Mengen der harzbildenden Verbindungen, d. h. das Äquivalentverhältnis von Aldehyd zu Amin und das Molverhältnis von Melamin zu Benzoguanamin, wechseln wie oben beschrieben. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Gesamtmenge des fertigen Harzes mindestens das 0, 8 fache des trockenen Ton- gewichtes beträgt, wobei ein Harz zu Ton Gewichtsverhältnis von 1, 0 : 1, 5 besonders bevorzugt wird. Es können zwar grössere Harzmengen bis zu dem 5fachen des Tongewichtes verwendet werden, hiedurchwirdaber die Wirksamkeit solcher stark überzogener Tone zur Bildung einer stabilen Schmierfettstruktur verringert.
Nach Vollendung der Polymerisation wird das Reaktionsgemisch filtriert, um den grösseren Teil (mindestens 50%) des Wassers aus dem Reaktionsschlamm zu entfernen, wobei feuchte Teilchen oder "Per- len"zurückbleiben. Die Perlen werden dann mit heissem Wasser (mindestens 500C) gewaschen, um die überschüssige darin verbliebene Säure zu entfernen, und wieder filtriert.
Zu den gewaschenen filtrierten Perlen wird das Schmieröl zugesetzt, welches, wie oben angege-
<Desc/Clms Page number 5>
ben, entweder ein mineralisches Schmieröl, ein Esteröl oder eine Silikonflüssigkeit sein kann. Die beiden Komponenten werden kontinuierlich vermischt, während das Gemisch auf mindestens 1300C erhitzt wird, um das im Gemisch zurückgebliebene Wasser abzutreiben. Das entwässerte Gemisch wird dann gemahlen, um die endgültige Schmierfettstruktur herbeizuführen. In Abhängigkeit von der verwendeten Mahlvorrich- tung kann es erforderlich sein, dass die Mahlbehandlung einmal oder mehrere Male wiederholt wird. Die Temperatur des entwässerten Gemisches wird vor dem Mahlen vorzugsweise auf 850C oder weniger herabgesetzt.
Eine sehr erwünschte und daher bevorzugte Variante gegenüber der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise besteht darin, dass das gesamte Basisschmieröl oder ein Teil desselben zu dem Gemisch aus Ton und harzbildenden Reaktionskomponenten zugesetzt wird, bevor das Reaktionsgemisch auf den Siedepunkt des Wassers erhitzt wird. Bei Anwendung dieser Variante werden die darauf folgenden Filtrier- und Waschstufen durch bessere Abtrennung der Wasserphase erleichtert, wenn mindestens 50% des Schmieröls in diesem Stadium zugesetzt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die unerwarteten, überlegenen Eigenschaften der Schmierfettmischung gemäss der Erfindung und die wichtigen Grenzen, die zur Erzielung dieser überlegenen Eigenschaften unbedingt notwendig sind.
Beispiel l : Ein durch mit Harz überzogenen Ton verdicktes Schmierfett gemäss der Erfindung wurde wie folgt hergestellt :
Zu einem wässerigen Schlamm des von Gangart befreiten Hectorittons, welcher 1, 73 Gew.-% Ton
EMI5.1
le tLPOauflGew.-TeilTonentsprach. Dann wurde zu dem angesäuerten TonschlammMelaminzugesetzt und gründlich damit vermischt ; anschliessend wurde Benzoguanamin in der gleichen Weise zugegeben. Eine Menge Formaldehyd (377"ige Lösung), die 0, 64 Gew. -Teilen auf 1 Gew. -Teil Gesamtamin entsprach, wurde mit dem aminhaltigen Schlamm vermischt, worauf das Gemisch während 15 min schwach im Sieden gehalten wurde. Das gekochte Gemisch wurde filtriert, der Rückstand mit heissem Wasser gewaschen und erneut filtriert.
Zudem gewaschenen und filtrierten Rückstand wurde ein Phenylmethylsiloxanöl und eine 18% ige Lösung eines Natriumsebacat-Korrosionsverhinderers zugesetzt. Das gemischte Öl und der Rückstand wurden auf 1350C erhitzt, um Entwässerung herbeizuführen, und das entwässerte Gemisch wurde zweimal gemahlen. Das resultierende Schmierfett hatte eine unbearbeitete Penetration von 235. Wegen der verhältnismässigen Härte des Schmierfettes wurden zu diesem noch 17 Gel.-% vol mehr zugegeben und das Gemisch noch einmal gemahlen. Das erhaltene Schmierfett hatte eine unbearbeitete Penetration von 260 ; sein Tongehaltbetrug 7, 3Gew.-% (ohne Berücksichtigung des darauf abgelagerten Harzes). Das Harz-zu-Ton-Verhältnis war 1, 1.
Die Eigenschaften der Bestandteile waren folgende :
EMI5.2
<tb>
<tb> Erste <SEP> Ölzugabe <SEP> : <SEP> Zweite <SEP> Ölzugabe <SEP> : <SEP>
<tb> Hectorit-Ton <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
<tb> HPO <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 4
<tb> Melamin <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Benzoguanamin <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Formaldehyd <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Phenylmethylsilikonöl <SEP> 78, <SEP> 7 <SEP> 81, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Natriumsebacat <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 100,0 <SEP> 100,0
<tb>
Die Verwendung von hitzehärtendenAminoplastharzen für Hochtemperatur-Tonschmierfette ist in der Technik bekannt. Diese Schmierfette sind jedoch nicht gleichmässig befriedigend in bezug auf ihre Wasserbeständigkeit oder die Ausbeute.
Dieser Mangel an gleichmässig zufriedenstellenden Eigenschaften sowie die ganz unerwartete Überlegenheit der Schmierfette gemäss der Erfindung wird durch folgendes Beispiel erläutert.
Beispiel 2 : Es wurden drei verschiedene Schmierfettmischungen nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 hergestellt, wobei in jedem Falle ein anderes Harz verwendet wurde. Bei Muster A wurde ein
<Desc/Clms Page number 6>
Melamin-Formaldehydharz erzeugt, bei Muster B ein Benzoguanamin-Formaldehyd und bei dem dritten Muster C wurde ein Benzoguanamin-Melamin-Formaldehydharz, das eine äquimolekulare Mischung der beiden Amine enthielt, verwendet. Jedes dieser drei Schmierfette, welche den Anforderungen für ein N. L. G. L-Qualität Nr. 2-Schmierfett entsprachen, wurden derASTM-Prüfung nachD1264-53TzurBe- stimmung des Wassers bei der Wasserauswaschung unterworfen.
Bei dem Wasserauswaschungstest wird das Schmierfett in ein Kugellager eingeführt, das in ein Gehäuse mit festgelegten Zwischenräumen eingesetzt ist und mit etwa 600 Umdr/min umläuft. Wasser mit der angegebenen Prüftemperatur (hier 79, 4 C) tropft auf das Lagergehäuse mit einer Geschwindigkeit von 5 cnr'/sec. Die Gewichtsmenge des in 1 h ausgewaschenen Schmierfettes wird dann gemessen, um die Beständigkeit des Schmierfettes gegenüber dem Auswaschen durch Wasser zu bestimmen.
Die Ergebnisse waren folgende :
Tabelle 1
EMI6.1
<tb>
<tb> Muster <SEP> : <SEP> Harz <SEP> : <SEP> Ausbeute <SEP> (Gew.-% <SEP> Wasser-Aus- <SEP>
<tb> Ton, <SEP> erforderlich <SEP> waschung
<tb> für <SEP> Schmierfett- <SEP> (Gew.-%
<tb> qualität <SEP> Nr. <SEP> 2) <SEP> : <SEP> Verlust <SEP> : <SEP>
<tb> A <SEP> Benzoguanamin-6, <SEP> 1 <SEP> 62
<tb> Formaldehyd
<tb> B <SEP> Melamin-Form-8, <SEP> 8 <SEP> 5
<tb> aldehyd
<tb> C <SEP> Benzoguanamin- <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 8
<tb> Melamin-Formaldehyd
<tb>
Es ist ersichtlich, dass das Benzoguanaminharz zwar eine gute Ausbeute ergab, das erhaltene Schmierfett aber eine äusserst schlechte Wasserbeständigkeit aufwies. Umgekehrt ergab das Melaminharz eine verhältnismässig schlechte Ausbeute, aber vorzügliche Wasserbeständigkeit.
Das aus einer äquimolekularen Mischung der beiden Amine hergestellte Harz hatte jedoch sowohl vorzügliche Wasserbeständigkeit als auch hohe Ausbeute. Die Ausbeute aus dem gemischten Aminharz war in der Tat besser als diejenige, die von einem Harz, das aus den einzelnen Aminen hergestellt wurde, erhalten wurde.
Die Notwendigkeit der verschiedenen Beschränkungen bezüglich der relativen Mengen der drei Bestandteile des Aminoplastharzes und der relativen Mengen von Harzen und Ton, welche oben beschrieben sind, wird durch das folgende Beispiel erläutert.
Beispiel 3: Es wurde eine grosse Zahl von Schmierfetten der Qualität Nr. 2 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, um die Wirkung der Variation in der Zusammensetzung zu untersuchen. Jedes der erhaltenen Schmierfette wurde dem Wasserauswaschungstest (ASTM D 1264-53T) und einem Hochtemperaturverdampfungs- und -Oxydationstest unterworfen.
Der Hochtemperaturtest besteht im Erhitzen einer dünnen Filmprobe des Schmierfettes auf einer glatten flachen Platte in Anwesenheit von Luft während 300 h auf 232 C, worauf der Gewichtsverlust der Proben festgestellt und die Textur des Schmierfettes beurteilt wird. Die Resultate dieser Prüfungen wa- ren folgende :
<Desc/Clms Page number 7>
Tabelle 2
EMI7.1
<tb>
<tb> Probe <SEP> Amin: <SEP> Aminverhält- <SEP> Verhältnis <SEP> Ton <SEP> zu <SEP> Aus- <SEP> Wasseraus- <SEP> Hochtemperatur- <SEP> VerhältNr.: <SEP> nis <SEP> (molar):
<SEP> Aldehyd <SEP> x) <SEP> beute <SEP> Quali- <SEP> waschungs- <SEP> beständigkeits- <SEP> nis <SEP> Harz
<tb> zu <SEP> Amin <SEP> tät <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> test <SEP> bei <SEP> test, <SEP> 300 <SEP> h <SEP> bei <SEP> zu <SEP> Ton
<tb> (Äquiva- <SEP> (Gew. <SEP> 79, <SEP> 40C <SEP> 2320c- <SEP> (Gew.) <SEP> : <SEP>
<tb> lente): <SEP> (Gew.-%
<tb> Verlust:
<SEP> (Gew.-% <SEP> Textur:
<tb> Verlust):
<tb> 1 <SEP> Melamin <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> 66 <SEP> 31 <SEP> weich <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 2 <SEP> Melamin <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 72 <SEP> 31 <SEP> trocken <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 3 <SEP> Melamin <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 79 <SEP> 32 <SEP> plastisch <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 4 <SEP> Melamin <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> 56 <SEP> 31 <SEP> plastisch <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 5 <SEP> Melamin <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 25 <SEP> 32 <SEP> plastisch <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 6 <SEP> Melamin <SEP> 1.
<SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 85 <SEP> 37 <SEP> zerbröckelt <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 7 <SEP> Benzoguanamin <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> etwa <SEP> 12 <SEP> 7 <SEP> 27 <SEP> weich <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 8 <SEP> Benzoguanamin <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> 5--1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 9 <SEP> Benzoguanamin <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 39 <SEP> plastisch <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 10 <SEP> Melamin/Benzo- <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 1. <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 35 <SEP> plastisch <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> guanamin
<tb> 11 <SEP> Melamin/Benzo- <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 1--1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> guanamin
<tb> 12 <SEP> Melamin/Benzo- <SEP> 7 <SEP> :
<SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 26--1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> guanamin
<tb>
x) = Formaldehyd (37%igue Lösung).
EMI7.2
<Desc/Clms Page number 8>
Bei den Proben 1 und 7 ist aus der geringen Ausbeute ersichtlich, dass etwa 0, 8 die untere Grenze für das Gewichtsverhältnis von Harz zu Ton ist. Ein Vergleich der Proben 2,5 und 6 zeigt, dass das AldehydAmin-Äquivalentverhältnis von 0, 9 oder weniger Schmierfette liefert, die zu trocken werden und so ih- re Schmiereigenschaften bei hohen Temperaturen verlieren, und dass bei Verhältnissen von 1, 5 und darüber die Schmierfette krümelig werden und infolge einer Änderung der Struktur ihre Schmiereigenschaften verlieren.
Aus den Proben 3,4, 5 und 9 ist ersichtlich, dass alle Schmierfette mit Aldehyd-Amin-Verhältnissen zwischen diesen Grenzen, und welche Harz-Ton-Verhältnisse von 1, 0 oder darüber aufweisen, bei dem Hochtemperaturbeständigkeitstest vollständig befriedigend waren.
Die Untersuchungsergebnisse der Proben 10,11 und 12 zeigen rein graphisch (1) den sehr grossen Vorteil der Anwendung des Zwei-Amin-Harzes an Stelle eines der einzelnen Aminharze und (2) die durchgreifende und unerwartete Wirkung des relativen Verhältnisses der Amine in den Zwei-Amin-Harz-Systemen. Bei allen Verhältnissen der Amine zeigen Zwei-Amin-Harz enthaltende Schmierfette Ausbeuten, die mit den Melaminharz enthaltenden Schmierfetten vergleichbar und die den Benzoguanaminharz enthaltenden Schmierfetten eindeutig überlegen sind.
Weiterhin ist aus den Wasserauswaschungsuntersuchungen ersichtlich, dass innerhalb der Grenzen der Amin-Molverhältnisse (Melamin zu Benzoguanamin) von etwa 0, 8 bis etwa 4, 0 die Wasserbeständigkeit der Schmierfette gemäss der Erfindung so gut war wie bei den Benzoguanaminharz enthaltenden Schmierfetten, und um ein Vielfaches überlegen gegenüber den Melamin enthaltenden Schmierfetten. Es ist besonders interessant, dass durch Steigerung des Verhältnisses von Melamin von mindestens 1 : 1 auf 3 : 1 eine Steigerung in der Wasserbeständigkeit beobachtetwurde.
Die Bedeutung der Behandlung des Tons mit einem Überschuss an Säure gegenüber der Menge, die zur Ansäuerung der Oberfläche des Tons erforderlich ist, wird durch das folgende Beispiel erläutert.
Beispiel4 :EswurdenzweiSchmierfette,jedesmitdemgleichenrelativenVerhältnisderbeiden Amine, von Formaldehyd und Ton, in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mit der Abweichung hergestellt, dass der Tonschlamm in einem Fall keinen Überschuss an H. PO, gegenüber der Menge aufwies, die zur Ansäuerung der Oberfläche der Tonteilchen erforderlich war. Der gewaschene und filtrierte Rückstand jeder Probe wurde zu einem Phenylmethylpolysiloxanöl in einer Menge zugesetzt die ausreichte, um ein Schmierfett NLGI der Qualität Nr. 2 zu liefern. Jedes dieser Muster wurde nach dem A STM-Wasseraus- waschungstest und dem vorstehend erwähnten Stabilitätstest untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
EMI8.1
<tb>
<tb> Säuremenge <SEP> Tonmenge <SEP> Wasseraus-Hochtemperaturbeständigkeits-
<tb> (Gew. <SEP> auf <SEP> zur <SEP> Liefe- <SEP> waschungs- <SEP> test, <SEP> 300 <SEP> h <SEP> bei <SEP> 232 C <SEP> : <SEP>
<tb> Basis <SEP> Ton) <SEP> : <SEP> rung <SEP> eines <SEP> test, <SEP> 79,4 C
<tb> Schmier- <SEP> (Gew.-% <SEP> Verlust) <SEP> : <SEP>
<tb> fettes, <SEP> Qua- <SEP> Verlust) <SEP> : <SEP> Verlust) <SEP> : <SEP>
<tb> lität <SEP> Nr. <SEP> 2
<tb> (Gew. <SEP> -0/0) <SEP> : <SEP>
<tb> 17 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 35 <SEP> plastisch
<tb> (Überschuss)
<tb> 7
<tb> (kein <SEP> tuber- <SEP> 9,8 <SEP> 57 <SEP>
<tb> schuss
<tb> Aminverhältnis <SEP> : <SEP> l <SEP> : <SEP> 1 <SEP> auf <SEP> Molbasis, <SEP> Melamin <SEP> zu <SEP> Benzoguanamin
<tb> Aldehyd <SEP> - <SEP> Amin- <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 1 <SEP>
<tb> Äquivalentverhältnis <SEP> :
<SEP>
<tb> Polymer-Ton- <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> : <SEP> 1 <SEP>
<tb> Gewichtsverhältnis
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
Aus den obigen Daten ergibt sich ganz deutlich, dass die Bildung des Harzes in Anwesenheit eines Überschusses von Mineralsäure vom Standpunkt der Ausbeute sehr vorteilhaft und vom Standpunkt der Wasserbeständigkeit unbedingt notwendig ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schmierfettmischung auf Tonbasis, enthaltend einen überwiegenden Anteil eines zur Schmierfettkonsistenz gelierten Schmieröls und eine untergeordnete Menge eines kolloidal dispergierten Tons, wobei dieser Ton auf seiner Oberfläche mindestens 0, 8 Gew.-Teile (berechnet auf Ton) eines Aminoplastharzes auf Basis Melamin und Aldehyd enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminoplastharz ein solches auf Basis Melamin, Aldehyd und Benzoguanamin ist, wobei das Molverhältnis Melamin zu Benzoguanamin 0, 8 : 1 bis 5 : 1 und das Äquivalentverhältnis Aldehyd zu Amin 0, 9 : 1 bis 1, 5 : 1 beträgt.
EMI9.1