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Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelkomposition
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelkomposition, vorzugsweise in Form von Fetten, auf der Grundlage eines mineralischen oder synthetischen Schmiergrundöls mit einem Gehalt an Graphit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass (oleophiler) Graphit, der durch Mahlen in einer organischen Flüssigkeit im wesentlichen unter Luftausschluss erhalten wurde, vorzugweise in Mengen bis zu 50 Gew. -0/0, insbesondere in einer Menge von 5 bis 20 Gew. -0/0, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komposition, in das Schmiergrundöl eingearbeitet wird.
Es ist bekannt, Graphit in Dispersionen und in Verbindung mit andern Verdickungsmitteln in Fette einzuarbeiten. Bis jetzt war es jedoch nicht möglich, ohne Verwendung von oberflächenaktiven Substanzen als Stabilisatoren stabile Dispersionen zu erhalten, die mehr als nur eine geringe Menge Graphit enthalten. Es ist weiterhin bekannt, ein Graphitschutzmittel herzustellen, bei dem Graphitteilchen von kolloidaler Feinheit eingesetzt werden. Diese Graphitteilchen werden in einer mechanischen Behandlung mit Tran gemischt und in das Schmiermittel eingebracht.
Der wesentliche Unterschied gegenüber dem im erfindungsgemässen Verfahren verwendeten oleophilen Graphit besteht darin, dass erfindungsgemäss das Mahlen des Graphits in einem organischen Lösungsmittel im wesentlichen unter Luftausschluss, d. h. unter der Oberfläche des organischen Lösungsmittels, erfolgt.
Diese Art des Mahlens modifiziert die Eigenschaften des Graphits. Es ist anzunehmen, dass die Gra-
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"Polare Sitze" bilden sich, wenn blättchenartige Graphitkristalle auseinandergebrochen werden, an den Ecken der verbliebenen Kristalle. Diese "polaren Sitze" sind, da sie durch das Aufspalten von chemischen Bindungen entstanden sind, reaktiv und verbinden sich mit polaren Verbindungen wie Wasser, Alkohol usw.
"Oleophile Sitze" bilden sich an der Oberfläche der blättchenartigen Graphitkristalle. Im hexagonalen Kristallgitter des Graphits entsteht in der Mitte eines jeden Sechsecks eine Fläche mit niedrigem Potential. Der Abstand zwischen den Zentren der einzelnen Sechsecke im Kristallgitter ist ungefähr gleich dem Abstand zwischen den Kohlenstoffatomen in einem geradkettigen Paraffin, so dass es für ein geradkettiges Paraffin möglich ist, sich an der Oberfläche des Graphitkristallgitters anzulegen, u. zw. mit den Wasserstoffatomen an der einen Seite der Kohlenstoffatome, die an den Flächen mit vermindertem Potential liegen. Daraus ergibt sich eine anziehende Kraft zwischen dem Graphitkristall und dem langkettigen Paraffin.
Natürlicher und auch synthetischer Graphit bestehen hauptsächlich aus blättchenförmigen Kristallschichten, die übereinander gelagert sind, wobei die einzelnen Schichten nur durch schwache Bindungskräfte verbunden sind. Wenn Graphit in Gegenwart von Luft gemahlen wird, spalten sich die einzelnen Schichten und die "polaren Sitze" werden gebildet, die sich mit jedem verfügbaren Sauerstoff oder Stickstoff verbinden und so die Struktur stabilisieren. Die Graphitteilchen erhalten so eine klumpige Gestalt. Wenn Graphit in einer organischen Flüssigkeit mit niedriger Oberflächenspannung gemahlen wird, neigt die Flüssigkeit dazu, sich zwischen den Graphitkristallen auszubreiten. Beim Mahlen werden die
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Graphitschichten voneinander getrennt und bilden flache Kristalle.
Jedes Aufbrechen der Kristallschichten geht nur örtlich vor sich und die Struktur wird nicht stabilisiert.
Wenn Graphit im Vakuum gemahlen wird, werden die Kristallschichten gebrochen und der Bruch dehnt sich durch den ganzen Kristall hindurch aus und es bildet sich ein klumpiger Kristall aus. Die "polaren Sitze" an einer Kristallschichte verbinden sich mit den "polaren Sitzen" in der angrenzenden Kristallschicht.
Wenn Graphit mit Wasser gemahlen wird, so ergeben sich ähnliche Resultate wie beim Mahlen in Luft.
Als Resultat beim Mahlen von Graphit in organischer Flüssigkeit ergibt sich, dass blättchenartige Kristalle erhalten werden, welche einen vermehrten Anteil an"oleophilen Sitzen"gegenüber"polaren Sitzen" aufweisen. Dieser Graphit wird deshalb oleophiler Graphit genannt, da er eine besondere Affinität für die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle in Ölen aufweist.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können Fette mit dem Verdickungsmittel Graphit allein hergestellt werden. wobei die Menge an notwendigem Verdickungsmittel überraschend gering ist.
Dispersionen, die mit Graphit allein hergestellt werden. sind bemerkenswert stabil und weisen verbesserte Schmiereigenschaften auf.
Oleophiler Graphit :
Oleophiler Graphit adsorbiert zum Unterschied zu nichtoleophilem Graphit n-Dotriacontan bevorzugt im Verhältnis zu n-Butanol.
Sowohl natürlicher als auch synthetischer Graphit sind allgemein bekannt und in ausreichendem Mass erhältlich. Das synthetische Material wird z. B. dadurch hergestellt, dass man Petrolkoks im Vakuum oder in einem Inertgas auf 1000 bis 30000C erhitzt. Üblicherweise enthält er zwischen 95 und 100 Grew.-% Kohlenstoff. Das natürliche Material kann einen etwas niedrigeren Kohlenstoffgehalt aufweisen als das synthetische und besitzt üblicherweise ein grösseres Kristallausmass.
Oleophiler Graphit kann durch Mahlen von natürlichem oder synthetischem Graphit in den meisten
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eine'solche FlüssigkeitderenHauptmenge leicht vom oleophilen Graphit entfernt werden kann. Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt von unter 5000C und einer Viskosität von unter 600 cSt bei 380C werden daher bevorzugt. Flüssigkeiten mit einer Oberflächenspannung von unter 72 dyn/cm, vorzugsweise von 10 bis 40 dyn/cm, bei 250C werden bevorzugt.
Geeignete organische Flüssigkeiten sind Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, wobei gerad-oder verzweigtkettige, gesättigte oder ungesättigte Alkylverbindungen, gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylverbindungen und substituierte oder unsubstituierte aromatische Verbindungen inbegriffen sind. Beispiele derartiger Verbindungen sind n-Heptan, Octen-2, 2, 2, 4-Trimethylpentan, Cyclohexan, Benzol oder Toluol. Verzweigte Alkylverbindungen werden be- sonders bevorzugt. Andere geeignete organische Flüssigkeiten sind solche Verbindungen, die Fluor, Chlor oder Phosphor und Chlor enthalten, z. B. Tetrachlorkohlenstoff.
Andere geeignete organische Flüssigkeiten sind die polaren Sauerstoffverbindungen, wie Isopropylalkohol. Flüssige Silikonverbindungen können ebenfalls verwendet werden.
Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, wie Propan. Butan und Pentan, können unter Druck als Mahlflüssigkeiten verwendet werden.
Zur Erzielung der besten Ergebnisse soll die Menge an Graphit in der Mischung Graphit/organische Flüssigkeit 50 Gew.-% nicht überschreiten ; vorzugsweise soll diese Menge zwischen 2 und 20 Gel. do liegen.
Das Mahlen kann in jeder geeigneten Mühle oder Einrichtung durchgeführt werden, und es ist günstig, das Mahlen so lange fortzusetzen, bis der oleophile Graphit ein Oberflächenausmass (bestimmt durch Stickstoffadsorption) von 20 bis 800. vorzugsweise von 30 bis 200 m2/g aufweist. Üblicherweise kann das dadurch erreicht werden, dass man die erforderliche Zeit bei normalen Temperaturen mahlt, wobei aber
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können Flüssigkeiten mit Viskositäten bis 600 cSt bei 380C verwendet werden, z. B. Mineralschmieröle im Bereich von Spindelöl bis zu"bright stock" (unvollendetes Zylinderöl).
Eine der schnellsten und wirkungsvollsten Vorgangsweisen besteht aus dem Mahlen in einer Vibrationskugelmühle.
Es ist günstig, während des Mahlvorganges weitestgehend unter Luftausschluss zu arbeiten. Das kann sehr leicht dadurch erreicht werden, dass man die Mühle zuerst mit der organischen Flüssigkeit füllt, wonach die Kugeln und der Graphit zugegeben werden. Eine geeignete Vorgangsweise besteht darin,
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dass man die Mühle mit der Flüssigkeit füllt, dann die Hälfte der Kugeln und hierauf den Graphit zugibt, wonach der Rest der Kugeln folgt. Eine derartige Durchführungsart des Mahlens könnte als"ge- schlossenes"System bezeichnet werden.
Bei der Verwendung einer Kugelmühle ist es natürlich günstig, Kugeln zu verwenden, die aus einem
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dasabnutzt. Vibrationskugelmühlen enthalten gewöhnlich Stahlkugeln und sind für den vorliegenden Zweck geeignet. Es wird insbesondere bevorzugt, für die Kugeln und für die Mahlkammer einen harten Stahl zu verwenden.
Gegebenenfalls kann ein magnetisches Filter verwendet werden, um kleine Stahlteilchen zu entfernen, welche im Schlamm auftreten können, der bei dem Mahlvorgang gebildet wird. Es kann auch ein Zirkulationssystem verwendet werden, worin der Schlamm durch ein äusseres magnetisches Filter gepumpt und dann in die Mühle zurückgeführt wird. Das Zirkulationssystem kann halbkontinuierlich betrieben werden, wobei der Schlamm nach der Mahlperiode ausgepumpt und frisches Material in das System eingebracht wird.
Eine geeignete Vibrationskugelmühle wird unter dem Handelsnamen"Megapact"angeboten.
Als Anfangsstufe kann der Schlamm von oleophilem Graphit, der beim Mahlvorgang gebildet wird, von den, Kugeln durch Sieben oder durch Verdrängung der Mahlflüssigkeit durch eine andere Flüssigkeit und anschliessendes Sieben abgetrennt werden.
Wenn eine organische Flüssigkeit mit relativ hohem Siedepunkt zum Mahlen verwendet wird, kann es vorteilhaft sein, diese Flüssigkeit durch eine solche mit einem niedrigen Siedepunkt zu verdrängen.
Diese Flüssigkeit kann dann durch Kochen entfernt werden. Vorzugsweise wird heftiges Sieden verwendet.
Es ist auch möglich, den Schlamm zu filtrieren, wobei man einen Filterkuchen aus oleophilem Graphit erhält.
In jedem Fall wird es bevorzugt, die letzten Spuren der Mahlflüssigkeit oder der Verdrängungsflüssigkeit durch mehrstündiges Erhitzen des oleophilen Graphits in einem Vakuumofen z. B. bei 1000C und bei 1 mn Quecksilber zu entfemen.
Anderseits, und unter manchen Umständen vorzugsweise, wird die Mahlflüssigkeit oder die Verdrängungsflüssigkeit nicht von dem oleophilen Graphit abgetrennt und verbleibt im Schlamm. Dieser Fall wird häufig dann bevorzugt, wenn die Mahlflüssigkeit auch als Basisöl für eine Schmierzusammensetzung dienen kann.
Weitere Details zur Herstellung von oleophilem Graphit sind in der USA-Patentschrift Nr. 3, 381, 311 beschrieben.
Das Grundöl :
Das Grundschmieröl kann ein Mineralöl oder ein synthetisches Öl sein.
Geeignete Mineralöle sind raffinierte Mineralöle aus Erdöl, z. B. solche, die eine Viskosität bei 990C im Bereich von 2 bis 50 cSt, vorzugsweise von 4 bis 40 cSt, aufweisen.
Synthetische Schmieröle umfassen organische Ester, Polyglykoläther, Polyphenyläther, fluorierte Kohlenwasserstoffe, Silikatester, Silikonöle und Mischungen davon.
Die wichtigsten Klassen der synthetischen Öle sind die organischen flüssigen Polyester, insbesondere die neutralen Polyester, mit einer Viskosität bei 990C im Bereich von 1 bis 30 cSt. Der Ausdruck "Polyester" wird für Ester verwendet, welche mindestens zwei Esterbindungen pro Molekül besitzen. Der Ausdruck "neutral" wird für ein völlig verestertes Produkt verwendet. Beispiele geeigneter Polyester umfassen flüssigeDiester aliphatischer Dicarbonsäuren und einwertiger Alkohole (z. B. Dioctylsebazinsäureester, Dinonylsebazinsäureester, Octylnonylsebazinsäureester und die entsprechenden Azelain- und Adipinsäureester), flüssige Diester von aliphatischen Dicarbonsäuren und Phenol (z. B. solche, wie sie in der franz. Patentschrift Nr. 1. 483. 233 und in den brit.
Patentschriften Nr. 1, 044, 550, Nr. l, 044, 883,
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beschrieben sind.
Erfindungsgemässe Schmierfettzusammensetzungen.
Die Menge an oleophilem Graphit, die zum Verdicken des Grundöls erforderlich ist, hängt von der Art des Öls und der Konsistenz des herzustellenden Schmierfettes ab.
Für die meisten Zwecke wird eine Menge von bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das resultierende Schmierfett, verwendet. Es ist jedoch bemerkenswert, dass bei der Herstellung von Schmierfetten mit
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sehr günstigen Eigenschaften ein oleophiler Graphit Öle bei bereits so niedrigen Konzentrationen wie 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das resultierende Schmierfett, eindicken kann, was auch den bevorzugten Konzentrationsbereich darstellt.
Der oleophile Graphit kann in das Schmierfett nach einer Reihe von Methoden eingearbeitet werden. Es wird bevorzugt, den oleophilen Graphit sofort nach dem Mahlen in ein Schmierfett einzuarbeiten. Wenn jedoch der oleophile Graphit einige Zeit vor der Einarbeitung in das Schmierfett hergestellt wird, wird er bevorzugt in einem luftdichten Behälter gelagert. Er kann auch als Schlamm gelagert werden.
Im folgenden werden Beispiele angegeben, nach welchen Verfahren das Schmierfett hergestellt werden kann : a) Die Mahlflüssigkeit wird vom Schlamm des - oleophilen Graphits. welcher beim Mahlvorgang erzeugt wurde, abfiltriert. Der entstehende Filterkuchen wird gemahlen, z. B. in einer Kolloidmühle, und das entstehende Pulver wird in das Öl eingerührt.
Das hergestellte Schmierfett wird durch Mahlen in einer Kolloidmühle abschliessend behandelt. b) Die Mahlflüssigkeit wird schnell vom Schlamm des oleophilen Graphits abgedampft, um eine Zusammenballung des Graphits zu verhindern, das entstehende Pulver wird ins Öl gerührt und das Schmierfett wird durch Mahlen in einer Kolloidmühle fertiggestellt. c) Grundöl wird zum Schlamm des oleophilen Graphits hinzugegeben und die Mahlflüssigkeit wird abdestilliert. d) Grundöl wird zum Schlamm des oleophilen Graphits hinzugegeben und die Mischung durch einen Homogenisator zirkuliert (z. B. von der Type Manton-Gaulin), so dass Temperaturen bis zu oder über 1400C erreicht werden.
Die Temperaturen müssen hoch genug sein, um die Mahlflüssigkeit zu entfernen. e) Das Schmierfett kann auch direkt durch Mahlen des Graphits im Basisöl für das Schmierfett hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein mineralisches Schmieröl einer niedrigen Oberflächenspannung, mit niedrigem Siedepunkt und einer Viskosität bis zu 600 cSt bei 380C verwendet werden. Erhöhte Temperaturen bis zu 4000C können während des Mahlens verwendet werden.
Die Verfahrensweisen c), d) und e) werden insbesondere bevorzugt. Im allgemeinen können die oleophilen Graphite entweder bei Umgebungstemperaturen oder gewünschtenfalls bei erhöhten Temperaturen. z. B. biszu400 C, in das Basisöl eingearbeitet werden.
Die erfindungsgemässen Schmierfette haben bemerkenswert hohe Tropfpunkte. Wenn ihre Tropfpunkte nach IP oder ASTM Standardmethoden gemessen werden, findet man. dass sie über 4000C lie gen : Derartige Schmierfette werden als "unschmelzbar" bezeichnet und sind schwer nach herkömmlichen Methoden herzustellen. Bei Verwendung von sorgfältig ausgewählten Basisölen, z. B. synthetischen Ölen mit hoher Oxydations- und thermischer Stabilität, können Schmierfette mit einmaliger Kombination der Eigenschaften hergestellt werden.
Diese Schmierfette haben eine gute Oxydations- und mechanische Stabilität bei Temperaturen bis zu etwa 130 bis 140 C, wenn man als Basisöle Mineralöle verwendet. Für Temperaturen oberhalb dieses Bereiches können synthetische Basisöle verwendet werden. Für härtere Arbeitsbedingungen können auch Antioxydantien verwendet werden. Ebenso können Viskositätsindexverbesserer, Metalldeaktivatoren, Antikorrosionsmittel usw. zu den Schmierfetten zugesetzt werden. Die Belastbarkeit erhöhende Additive können ebenfalls zu den erfindungsgemässen Schmierfetten zugesetzt werden.
Eigenschaften der erfindungsgemässen Schmierfettzusammensetzungen :
Im allgemeinen gibt es zwei Klassen von Testmethoden für Schmierfette. Erstens gibt es solche, welche man als"Prüfstandsversuche"bezeichnen kann. Zweitens gibt es Versuche in speziell konstruierten Lagervorrichtungen.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässen Schmierfette, wenn sie als NLGI-Klassen 0 bis 1 hergestellt werden (gemessen durch die ASTM Methode D 217 oder Iso) Lagerverhalten zeigen, die man sonst nur bei den hochqualitativen Klassen 2 oder 3 von üblichen Schmierfetten erwarten kann. Es wurde auch beobachtet, dass bei Versuchen mit dem ASTM 1092-Viskosimeter ein Graphit-Schmierfett mit einer Walkpenetration von 325 (NLGI-Klasse 1) eine Fliesskurve ergab, die einem üblichen Lithium- - Hydroxystearat-Schmierfett mit einer Walkpenetration von 265 (NLGI-Klasse 2) entsprach. Es dürften somit die rheologischen Eigenschaften der erfindungsgemässen Schmierfette bis zu einem gewissen Grad von den üblichen Schmierfetten abweichen.
Die erfindungsgemässen Schmieröle wurden mittels des strengen SKF 4 A-Verfahrens geprüft. Bei diesem Test wird ein Lager mit dem zu untersuchenden Schmierfett ausgerüstet und die Vorrichtung
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<tb>
<tb> Mahlmedium <SEP> BET <SEP> Graphit-Penetration <SEP> eines <SEP> Fettes <SEP> aus
<tb> (Mahlzeit <SEP> 8 <SEP> h) <SEP> oberfläche <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP> Graphit <SEP> in <SEP> BG <SEP> 150/75,
<tb> m/g <SEP> mm-1
<tb> Ruhepenetration <SEP> Walkpenetration
<tb> Luft <SEP> + <SEP> 200 <SEP> kein <SEP> Schmierfett <SEP> gebildet
<tb> n-Pentan <SEP> 120 <SEP> 294 <SEP> 306
<tb> n-Hexan <SEP> 114 <SEP> 287 <SEP> 290
<tb> n-Heptan <SEP> 100 <SEP> 272 <SEP> 290
<tb> n-Octan/n-Heptan-Mischung <SEP> 125 <SEP> 287 <SEP> 302
<tb> 2, <SEP> 2,
<SEP> 4-Trimethylpentan
<tb> ("iso-Oktan") <SEP> 111 <SEP> 252 <SEP> 276
<tb> 2, <SEP> 2, <SEP> 5-Trimethylhexan <SEP> 113 <SEP> 252 <SEP> 290
<tb> Cyclopentan <SEP> 88 <SEP> 283 <SEP> 298
<tb> Cyclohexan <SEP> 90 <SEP> 276 <SEP> 290
<tb> Äthylcyclohexan <SEP> 102 <SEP> 264 <SEP> 283
<tb> Hepten-3 <SEP> 67 <SEP> 279 <SEP> 298
<tb> Octen-1 <SEP> 81 <SEP> 272 <SEP> 290
<tb> Octen-2 <SEP> 73 <SEP> 272 <SEP> 283
<tb> Di-iso-Butylen <SEP> 48 <SEP> 313 <SEP> 331
<tb> Toluol <SEP> 105 <SEP> 264 <SEP> 290
<tb> Benzol <SEP> 103 <SEP> 287 <SEP> 302
<tb> Tetrachlorkohlenstoff <SEP> 87 <SEP> 279 <SEP> 298
<tb>
+ nur 30 min gemahlen
Man erkennt, dass die oleophilen Graphite bessere Verdickungseigenschaften aufweisen als die in Luft gemahlenen Graphite.
Man sieht weiterhin, dass die verzweigten Kohlenwasserstoffe, insbesondere Iso-Oktan, oleophile Graphite mit einer besonders guten Verdickungskraft liefern.
Das Mahlen wurde in einer modifizierten"Megapact"-Vibrationskugelmühle durchgeführt, die in modifizierter Weise flexibel aufgestellt und durch einen stärkeren Motor als in Beispiel 2 angetrieben wurde.
Beispiel 2 : Eine Anzahl von erfindungsgemässen Schmierfetten wurde unter Verwendung von oleophilem Graphit als Verdickungsmittel hergestellt, wobei eine Mischung von 15 Gew.-% syntheti- schem Graphit und 85 Gew.-% n-Heptan 4 h lang in einer"Megapact"-Vibrationskugelmühle gemahlen wurde. Die zum Mahlen verwendete Mühle war eine Vibrationskugelmühle, die von den Herstellern "Megapact"-Mühle genannt wird. Bei diesem Beispiel waren die Mahlkammer Stahlzylinder mit einem inneren Durchmesser von 3, 18 cm und einer Länge von 38, 10 cm, die fast vollkommen mit Stahlkugeln gefüllt waren, die einen Durchmesser von 0, 64 cm hatten. Die Mühle war mit einem 8 PS-Elektromotor ausgestattet und die Oszillation konnte zwischen 1 und 5 mm eingestellt werden.
Bei der Durchführung des Verfahrens wurde jeder Zylinder vollständig mit n-Heptan gefüllt, worauf die Stahlkugeln und 25 bis 30 g Graphit zugefügt wurden. Dadurch blieben zirka 150 bis 200 cm3 n-Heptan in jedem Zylinder. Die Enden wurden mit Metallkappen verschlossen, die mit Gummipuffern ausgestattet waren, worauf der Mahlvorgang durchgeführt wurde. Nach dem Mahlen wurden die Zylinderinhalte in Siebe eingebracht, welche die Kugeln zurückhielten, worauf das n-Heptan von dem oleophilen Graphit durch rasches Abdampfen entfernt wurde.
Das Produkt aus oleophilem Graphit hatte eine BET-Oberfläche von 70 m2fg gemessen durch Stickstoffadsorption.
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Die Schmiergrundöle, die'zur Herstellung der Schmierfette verwendet wurden, waren folgende :
A) Ein raffiniertes Schmieröl der Klasse 160/95 aus einem Mittelost-Rohöl. Die Klassenangabebe- deutet eine Viskosität von 160 Redwood I-Sekunden (38, 9 cSt) bei 600C und einem Viskositätsindex von 95.
B) Eine 50 gew.-ige Fraktion eines Mittelost-Schmieröls der Klasse 620/95, die erhalten wurde, indem man letzteres durch Silicagel perkolieren lässt und die ersten 50 Gel.-%, die hindurchgehen, auffängt. Diese Fraktion enthält die stärker gesättigten Verbindungen, die einen hohen Viskositätsindex aufweisen.
C) Ein käuflich erhältliches flüssiges Silicon, das unter der Bezeichnung MS 550 verkauft wird.
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F) Tricapronsäureester von Trimethylolpropan.
G) Dodecyldiphenylsilan ;
In allen diesen Fällen wurde das Schmierfett durch Einrühren des oleophilen Graphits in das Grundöl bei Zimmertemperatur und anschliessendes Mahlen in einer Kolloidmühle hergestellt.
Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Schmierfette sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
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<tb>
<tb>
Schmierfette <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8
<tb> Grundöl <SEP> A <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G
<tb> Oleophiler <SEP> Graphit
<tb> Konzentration <SEP> 25 <SEP> 30 <SEP> 31 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> 33
<tb> Gew. <SEP> -0/0 <SEP>
<tb> Ruhpenetration <SEP> 307 <SEP> 241 <SEP> 265 <SEP> 248 <SEP> 223 <SEP> 290 <SEP> 230 <SEP> 245
<tb> (IP <SEP> 50) <SEP> 60 <SEP> Takte
<tb> mm/10 <SEP> 311 <SEP> 258 <SEP> 248 <SEP> 252 <SEP> 211 <SEP> 290 <SEP> 230 <SEP> 236
<tb> + <SEP> Tropfpunkt
<tb> (IP <SEP> 31) C <SEP> U <SEP> U <SEP> U <SEP> U <SEP> U <SEP> U <SEP> U <SEP> U
<tb> Ölabscheidung
<tb> 100 C <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> 5,9 <SEP> 2,7 <SEP> 3,4 <SEP> 1,5 <SEP> 2,1 <SEP> 4,7 <SEP> 1,3 <SEP> 2,9
<tb> Rolling <SEP> Stability
<tb> Test
<tb> Pen. <SEP> nach <SEP> 4 <SEP> h
<tb> b. <SEP> Raumtemperat.
<SEP> 281 <SEP> 273
<tb> bei <SEP> 1000C <SEP> 302 <SEP> 283
<tb>
U = unschmelzbar (d. h. höher als 300 C) + Die Tropfpunkte aller Schmierfette wurden annäherungsweise mit Hilfe eines Thermometers bestimmt und lagen über 400 C.
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: Aus oleophilem Graphit wurden erfindungsgemäss Schmierfette mit einem Gehalt vonges Mahlen von synthetischem Graphit in einer Mahlflüssigkeit gewonnen. In jedem Fall wurde der Graphit von der Mahlflüssigkeit durch rasches Absieden derselben getrennt, das trockene Pulver in das Öl eingerührt und das Schmierfett durch Mahlen in einer Kolloidmühle endbehandelt. Die Konsistenzen der Schmierfette lagen zwischen den Klassen 1 bis 3, gemessen nach der NIGI-Skala.
Die Oberflächen der verwendeten oleophilen Graphite sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt :
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Tabelle 3
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<tb>
<tb> Graphit <SEP> Zum <SEP> Mahlen <SEP> verwendetes <SEP> Mahlzeit <SEP> Oberfläche
<tb> Lösungsmittel <SEP> in <SEP> mag <SEP>
<tb> A <SEP> Straight-run-Benzin <SEP> 8 <SEP> 85
<tb> B <SEP> Cyclohexan <SEP> 8 <SEP> 90
<tb> C <SEP> n-Heptan <SEP> 8 <SEP> 97
<tb> D <SEP> n-Heptan <SEP> 8 <SEP> 100
<tb> E <SEP> n-Heptan <SEP> 8 <SEP> 100.
<tb>
F <SEP> iso-Oktan <SEP> 8 <SEP> 111
<tb> iso-Oktan <SEP> 116
<tb>
Die Testergebnisse der mit den oleophilen Graphiten der Tabelle 3 hergestellten Schmierfette sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben.
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Tabelle 4
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<tb>
<tb> Schmier-Graphit <SEP> Graphitgehalt <SEP> verwende- <SEP> Ruhpene- <SEP> Walkpene- <SEP> Ölabschei- <SEP> Tropf- <SEP> SKF <SEP> 4A- <SEP> Hoffmann
<tb> fett <SEP> Nr. <SEP> d. <SEP> Schmierfettes <SEP> tes <SEP> Öl <SEP> tration <SEP> tration <SEP> dung <SEP> punkt <SEP> Lagertest <SEP> Hoch- <SEP> Heiss- <SEP>
<tb> Gew.-% <SEP> (DTD <SEP> 825) <SEP> geschwin- <SEP> test
<tb> Gew.-% <SEP> digkeits- <SEP> (IOOOC)
<tb> test
<tb> 1 <SEP> F <SEP> 17,5 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 252 <SEP> 276 <SEP> - <SEP> I <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 2 <SEP> E <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 272 <SEP> 290 <SEP> - <SEP> I <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 3 <SEP> B <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 276 <SEP> 290 <SEP> - <SEP> I <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 4 <SEP> C <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 279 <SEP> 294 <SEP> 6,
<SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> bestanden <SEP> 1
<tb> 5 <SEP> F <SEP> 18. <SEP> 0 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 294 <SEP> 317 <SEP> - <SEP> I <SEP> gue <SEP> Sta- <SEP> gut
<tb> bilität <SEP> und <SEP> bestanden
<tb> Sauberkeit <SEP> 2
<tb> 63 <SEP> G <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 330 <SEP> 348-1 <SEP> bestanden <SEP>
<tb> gute <SEP> Sauberkeit
<tb> 73 <SEP> A <SEP> 14. <SEP> 5 <SEP> BG <SEP> 150/75 <SEP> 343 <SEP> 362 <SEP> - <SEP> I <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 8 <SEP> D <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP> Polyphenyl-219 <SEP> 234 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> äther
<tb> (OS <SEP> 124) <SEP>
<tb> 9 <SEP> D <SEP> 13, <SEP> 3 <SEP> Polyphenyl-309 <SEP> 335 <SEP> 5. <SEP> 4 <SEP> 1---
<tb> äther
<tb> (OS <SEP> 1240
<tb> 10 <SEP> D <SEP> 16.
<SEP> 7 <SEP> Siliconöl <SEP> 234 <SEP> 248 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1---
<tb> (MS <SEP> 710)
<tb>
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1. Nach den Testen in derSKF (Skefko) 4A-Vorrichtung hatte das Schmierfett eine Mikro-Ruhpene- tration von 245 und eine Mikro-Walkpenetration von 272. Die Ölabscheidung (DTD 825) betrug
6, 3 Gew.-%.
2. Es wurde ein sehr sauberes Lager erhalten. Nur eine geringe Menge Abrieb wurde gebildet, wahrscheinlich durch geringe Anteile von Metallteilchen, die beim Mahlen des oleophilen Graphits in der
Kugelmühle entstanden.
3. Die Schmierfette wurden dadurch hergestellt, dass das Grundöl dem Schlamm aus oleophilem
Graphit und der Mahlflüssigkeit zugesetzt und die Mahlflüssigkeit abdestilliert wurde.
Aus der Tabelle sieht man deutlich, dass die erfindungsgemässen Schmierfette direkt vergleichbar sind mit den seifenverdickten Hochtemperaturfetten, z. B. den Lithiumhydroxystearat-Fetten, sowohl was die Festigkeit als auch die Stabilität in Hochtemperatur-Lagern anlangt. In bezug auf den Tropf- punkt sind die erfindungsgemässen Schmierfette den seifenverdickten Fetten überlegen.
Es wurde auch gefunden, dass das Schmierfett Nr. 5 höhere Lastaufnahmeeigenschaften (gemessen im Vierkugelapparat) im Vergleich zu einem Lithiumhydroxystearat-Schmierfett aufweist. Schmier- fett Nr. 5 hatte eine mittlere Hertz-Last von 44 kg und eine Verschweisslast von 282 kg, wogegen das
Seifenfett (bezeichnet mit LS 2) eine mittlere Hertz-Last von 26 kg und eine Verschweisslast von 158 kg aufwies.
Beispiel 4 : Die Belastbarkeitseigenschaften der Dispersionen aus oleophilem Graphit, der durch
Mahlen in einer Anzahl verschiedener Mahlflüssigkeiten hergestellt wurde, wurden im Vierkugelapparat untersucht. Die oleophilen Graphite wurden in einem mineralischen Schmiergrundöl BG 160/95 disper- giert, das eine Redwood I-Viskosität bei 60 C von 160 sec und einen Viskositätsindex von 95 aufwies.
Die Resultate sind in der Tabelle 5 zusammengefasst.
Tabelle 5
EMI10.1
<tb>
<tb> Mahlmedium <SEP> Durchmesser <SEP> der <SEP> Verschleisskalotten <SEP> für
<tb> Dispersionen <SEP> von <SEP> 5 <SEP> Gel.-% <SEP> oleophilem
<tb> Graphit <SEP> in <SEP> BG <SEP> 160/95 <SEP> in <SEP> mm
<tb> 100 <SEP> kg/min <SEP> 150 <SEP> kg/min <SEP> 200 <SEP> kg/min <SEP> 15 <SEP> kg/60 <SEP> min
<tb> BG <SEP> 160/95 <SEP> (ohne
<tb> Verdickungsmittel) <SEP> 2, <SEP> 50 <SEP> Verschweissung <SEP> Verschweissung <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP>
<tb> Luft <SEP> 1
<tb> (1 <SEP> h) <SEP> 2, <SEP> 46 <SEP> 2, <SEP> 68 <SEP> Verschweissung <SEP>
<tb> n-Heptan <SEP> 1
<tb> (2 <SEP> h) <SEP> 1, <SEP> 85 <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP> 2, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP>
<tb> n-Heptan <SEP> 2
<tb> (8 <SEP> h) <SEP> 2, <SEP> 85 <SEP> 2, <SEP> 74 <SEP> Verschweissung <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP>
<tb> Octen-l <SEP> 2
<tb> (8 <SEP> h) <SEP> 3, <SEP> 32 <SEP> 2,
<SEP> 84 <SEP> Verschweissung <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP>
<tb> Toluol <SEP> 2
<tb> (8 <SEP> h) <SEP> 2, <SEP> 52 <SEP> 2, <SEP> 60 <SEP> Verschweissung <SEP> 0, <SEP> 82 <SEP>
<tb> Kohlenstofftetrachlorid <SEP> 2
<tb> (8 <SEP> h) <SEP> 2, <SEP> 18 <SEP> 2, <SEP> 44 <SEP> Verschweissung <SEP> 0, <SEP> 80 <SEP>
<tb>
1. Beide Graphite hatten eine BET-Oberfläche von 70 m/g.
2. Diese Graphite wurden in einem Grundöl BG 160/95 verschiedener Rohölherkunft dispergiert.
Wenn Graphitdispersionen in Grundölen gleicher Herkunft miteinander verglichen werden, so können verschiedene Schlüsse gezogen werden. Erstens ergibt ein in n-Heptan gemahlener Graphit Dispersionen mit einer Belastbarkeit, die höher ist als bei Dispersionen von in Luft gemahlenem Graphit.
<Desc/Clms Page number 11>
Zweitens (wie aus der unteren Hälfte der Tabelle zu ersehen ist) haben Dispersionen oleophiler Graphite, die in Tetrachlorkohlenstoff gemahlen wurden, besonders günstige Belastungseigenschaften.