DD201319A1 - Schmieroele fuer feinmechanische geraete,insbesondere der schreib-und fernmeldetechnik - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Schmieroele fuer feinmechanische Geraete, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik, die im Temperaturbereich von -30 bis 130 grd C unter Betriebsbedingungen, wie sie vor allem in Fern- und Blattschreibern bestehen, einsetzbar sind. Ziel der Erfindung ist die Schaffung qualitativ hochwertiger Feinmechanikoele, die durch guenstiges Verschleissschutz-, Kaelte- und Viskositaets- Temperatur-Verhalten sowie ausgezeichnete thermische Stabilitaet eine hohe Zuverlaessigkeit und Funktionssicherheit der Geraete, eine lange Lebensdauer hoch beanspruchter Bauteile sowie geringe Wartungskosten gewaehrleisten. Die erfindungsgemaessen Schmieroele bestehen aus einer KOmbination von 40 bis 85 Masse-% eines Trimethylolpropanmonocarbonsaeureesters und 60 bis 15 Masse-% einer Mischung aus einem hydroraffinierten, selektivraffinierten, gegebenenfalls entparaffinierten oder entparaffinierten und gebleichten Mineraloeldestillat und einem stabilen Dicarbonsaeuredialkylester im Mischungsverhaeltnis von 3:1 bis 1:2.

Description

Schmieröle für feinmechanische Geräte, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik 5

Anwendungsgebiet der .Erfindung

Die Erfindung betrifft Schmieröle für feinmechanische Geräte, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik, die im Temperaturbereich von - 30 bis 130 ⁰G unter Betriebsbedingungen, wie sie vor allem in Fern- und Blattschreibern bestehen, einsetzbar sind,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

iüs ist bekannt, zur Schmierung feinmechanischer Geräte Schmierstoffe auf Basis von Mineralölen und Syntheseölen einzusetzen, an die sehr hohe und spezifische Anforderungen gestellt werden. In Abhängigkeit von der Funktionsweise der Geräte sowie der Vielzahl der Einflüsse und ihrer komplizierten Wechselwirkungen bestehen die unterschiedlichsten Anforderungen, so daß für bestimmte Gerätegruppen verschiedene Schmierstoffe eingesetzt werden·

Es ist weiterhin bekannt, die Qualität mineralischer Schmierstoffe für die Feinwerktechnik durch die Zugabe von Wirkstoffen zu verbessern und in speziellen Anwendungsfällen Schmierfette oder Festschmierstoffe sowie für Geräte mit hohen Leistungsparametern und Eräzisionsanforderungen verstärkt synthetische Schmierstoffe, wie

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Carbonsäureester, Polyether, Etheralkohole, Silikone, Olefinpolymere und Alkylaromaten, einzusetzen.

Die in der JuIS-AS 15 94 637 beschriebenen Mittel, but Verbesserung der Eigenschaften von Schmierölen bestehen aus Kombinationen von Diestern geradkettiger Alkandisäuren, der Adipinsäure und einer dimeren Ölsäure mit verzweigtkettigen Alkoholen und werden Mineralölen zur Verringerung der Viskositäts-Temperatur-Abhängigkeit und zur Verbesserung des Tieftemperaturverhaltens zugesetzt.

Als Hauptbestandteil enthalten die in der DJi-AS 14 44 852 aufgeführten Schmiermittel gemischte Ester von Trimethylolethan mit geradkettigen Alkansäuren, denen gegebenenfalls Mineralöle, Schmierfette bildende Seifen sowie Antioxydantien, Korrosionsinhibitoren u. dgl. zugefügt werden, um eine gute thermische und oxydative Stabilität sowie hohe Viskositätsindexwerte zu erzielen.

Lihi-OS 24 58 441 beschreibt Ester des Trimethylolpropans mit Mischungen aus Mono- und Dicarbonsäuren, die unter Zi satz geringer Mengen Additives ebenfalls eine Verbesserung des Viskositätsindex bewirken.

Die bekannten Feinmechaniköle genügen zwar insgesamt

einer Vielzahl von Anwendungsfällen, erfüllen jedoch.die komplizierten und vielfältigen Anforderungen, wie sie bej der Schmierung von Geräten der Schreibtechnik und Fernmeldetechnikjbeispielsweise elektromechanischen Fern-

Schreibern, auftreten, nur in unzureichendem Maße.

Die aus Mineralölkomponenten bestehenden Feinmechaniköle besitzen für den Einsatz bei Temperaturen von 120 bis 130 ⁰O, wie sie an wichtigen Geräteteilen auftreten, ein unzulängliches Stabilitätsverhalten, wodurch insbesondere Verhärtungen und Verkohlungen der Filzscheiben von Friktionskupplungen in Fernschreibern eintreten. Hochviskose Mineralöle gewährleisten aufgrund ihres schlechten Kälte-

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und Viskositäts-Temperatur-Verhaltens keinen störungsfreien Betrieb von feinmechanischen Geräten, die auch in unbeheizten Räumen und im Freien bei Umgebungstemperaturen unter 10 ⁰G zum Sinsatz kommen, Niedrigviskose Mineralöle führen zu hohem Verschleiß und vermindern nicht die Reibrostbildung, die durch starke oszillierende Bewegungen von Geräteteilen auftritt.

Die bekannten synthetischen Feinmechaniköle besitzen zwar im Vergleich zu den Mineralölen ein besseres Stabilitäts-

Ί0 verhalten, jedoch entsprechen diese ebenfalls nicht den extremen Anforderungen hinsichtlich des Verschleißschutzes, die bei Punktkontakt oder Kantenpressungen und"sehr hohen Flächenbelastungen sowie unter Mischreibungsbedingungen in Pernsehreibern bestehen. Desweiteren wirken Feinmechaniköle auf synthetischer Basis der Reibrostbildung nur gering entgegen.

Infolge der unvorteilhaften Eigenschaften der bekannten Feinmechaniköle hinsichtlich des Einsatzes zur Schmierung von Fernschreibern und anderen Geräten der Schreib- und Fernmeldetechnik wird der !Temperatureinsatzbereich eingeschränkt sowie die Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit derartiger Geräte stark beeinträchtigt; besonders , beanspruchte Geräteteile müssen vorzeitig ausgewechselt werden, und es entstehen hohe Wartungskosten.

; Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Schmieröle für feinmechanische Geräte, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik bereitzustellen, die im Temperaturbereich von - 30 bis 130 ⁰O unter Betriebsbedingungen, wie sie vor allem in Fern- und BlattSchreibern bestehen, einsetzbar sind und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit der Geräte, eine lange Lebensdauer hoch bean-, ' spruchter Bauteile sowie geringe Wartungskosten gewährleisten.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, qualitativ hochwertige ^ Schmieröle für feinmechanische Geräte, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik au schaffen, die ein günstiges Verschleißschutzverhalten im Mischreibungsgebiet, eine ausgezeichnete oxydative Stabilität sowie ein gutes Kälte- und Viskositäts-Temperatur-Verhalten aufweisen und die Reibrostbildung in hohem Maße herabsetzen.

überraschenderweise wurde gefunden, daß Schmieröle für feinmechanische Geräte, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik mit ausgezeichneten Eigenschaften zum Einsatz unter Bedingungen, wie sie beispielsweise in elektromechanischen Fernschreibern bestehen, erhalten werden durch eine Kombination von

40 bis 85 Masse-% eines Trimethylolpropanmönocarbonsäure-

—1 esters mit einer OH-Zahl von 8 bis 20 mg KOH g , einer Viskosität von 18 bis 25 mm²s""¹ bei 40 ⁰C und einem Stock punkt von höchstens -35 ⁰O und

60 bis 15 Masse-% einer Mischung aus einem hydroraffinier ten, selektivraffinierten, gegebenenfalls entparaffinierten oder entparaffinieren und gebleichten Mineralöldesti lat aus paraffinbasischem Erdöl mit einem Paraffingehalt von mindestens 60 Masse-%, einem Aromatengehalt von 5 bis

2 —1

8 Masse-%, einer Viskosität von 78 bis 120 ms bei 40 0 und einem Stockpunkt von höchstens - 15 C und eine stabilen Dicarbonsauredialkylester, vorzugsweise Di-(2-ethylhexyl)-adipat, mit einer Viskosität von 7*5 "bis 8,5 ms"¹ bei 40 ⁰O und einem Stockpunkt von höchstens - 60 ⁰O im Masseverhältnis von 3 ι 1 bis 1:2. Der Trimethylolpropanmonocarbonsäureester wird nach der azsotropen Methode aus mit 10 Masse-% polaren Verbindungei verunreinigtem Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von

—1

1100 bis 1160 mg KOH g und einem Gemisch von Monocarboi säuren im Alkylkettenlängenbereioh von 0_c bis mittleren Säure zahl von 280 bis 380 mg KOH g unter Ein-

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satz eines Säureüberschusses von 5 Mol.-% erhalten. Der erfindungsgemaßen Schmierö!kombination können zur üirzielung weiterer gewünschter Eigenschaften für den Einsatz in speziellen Anwendungsfallen gegebenenfalls bekannte Schmierölzusätze zugefügt werden. Eine erforderliche Legierung der Schmierölmischung erfolgt vorzugsweise durch den Zusatz von

3 bis 12 Masse-% eines Polymethacrylsäurealkylesters und/ oder .

0,05 bis 0,5 Masse-% Di-tertiär-butyl-p-Kresol (DBPO) und/ oder

0,05 bis 0,5 Masse-% Alkenylbernsteinsäure. Zur Herstellung der vorgeschlagenen Schmieröle für feinmechanische Geräte werden die angegebenen Komponenten und erforderlichenfalls bekannte Schmierölzusätae in beliebiger Keiahenfolge bei einer Temperatur von 50 bis 60 C vermischt.

Ausführungsbe ispieIe

Beispiel 1:

Der einzusetzende Trimethylolpropanmonocarbonsäureester wird aus 20 Mol 90 %igem Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von 1106 mg KOH g""'¹ und 62 Mol eines Gemisches von Monocarbonsäuren im Alkylkettenlängenbereich von Cg bis CV₂ mit einer mittleren Säurezahl von 312 mg KOH g in Gegenwärt von 0,5 % p-Toluolsulfonsäure als Katalysator und 300 ml Toluol als Schleppmittel nach der azeotropen

3Q Methode hergestellt. Nach der Neutralisation nicht umgesetzter Monocarbonsäure und einer Bleicherdebehandlung entsteht ein hellgelber neutraler Ester, 4-5 Masse-% des erhaltenen Trimethylolpropanmonöcarbonsäureesters mit einer OH-Zahl von 14,8 mg KOH g , einer Viskosität von 24,4· ms"'' bei 40 ⁰O mit einem Stockpunkt von -44· ⁰C und 55 Masse-% einer Mischung aus einem hydroraffinierten,

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phenolraffinierten, entparaffinieren und gebleichten Mineralöldestillat aus paraffinbasischem Erdöl mit einem Paraffingehalt von 60,8 Masse-%, einem Arornatengehalt vor 5,4 Masse-%, einer Viskosität von 117,4 Im²S""¹ bei 40 ⁰G und einem Stockpunkt von - 26 ⁰O und Di<2-ethylhexyl)-adipat im Masseverhältnis von 3 : 2,5 werden bei einer Temperatur von 55 ⁰O 30 Min. lang verrüi

Beispiel 2: 10

Lie Komponente Trimethylolpropanmonocarbonsäureester wir< aus 20 Mol 90 %igen Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl

—1

von 1135 mg KOH g und 62 Mol eines Gemisches von Monocarbonsäuren im Alkylkettenlängenbereich von Gg bis C^* '15 das als Hauptbestandteil n-Nonansäure enthält, mit einer mittleren Säurezahl von 357 mg KOH g unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen gewonnen. 52 Masse-% des erhaltenen !Erimethylolpropanmonocarbon-

—1 säureesters mit einer OH-Zahl von 15,4 mg KOH g , einer Viskosität von 22,2 ms"' bei 40 ⁰C und einem Stockpunk von - 51 ⁰O und

48 Masse-% einer Mischung aus einem hydroräffinierten, phenolraffinierten und entparaffinieren Miner·alöldestil lat aus paraffinbasischem Erdöl mit einem Paraffingehalt von 61,2 Masse-%, einem Aromatengehalt von 6,2 Masse-%,

2 —1 o

einer Viskosität von 9&,6 mm s bei 40 G und einem Sto punkt von - 16 ⁰G und Di-(2-ethylhexyl)-adipat im Masseverhältnis von 1:2

werden durch Rühren in einer Zeit von 30 Min. bei einer Temperatur von 60 ⁰O vermischt.

Beispiel 3:

Der einzusetzende Trimethylolpropanmonocarbonsäureester wird aus 20 Mol 50 %igem Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von 1152 mg KOH g und 62 Mol eines Gemisches von stark verzweigten Monocarbonsäuren im Alkylkettenlängen

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bereich von C₁- bis O_q mit einer mittleren Säurezahl von 368 mg KOH g~' unter den im Beispiel 1 aufgeführten Bedingungen hergestellt

80 Masse-% des erhaltenen Trimethylolpropanmonocarbon-Säureesters mit einer OH-Z aal von 9,3 mg KOH g*"'¹, einer Viskosität von 18,7 mm s bei 40 ⁰C und einem Stockpunkt von - 54 ⁰C und

20 Masse-% einer Mischung aus einem hydroraffinierten, phenolraffinierten, entparaffinierten und gebleichten Mineralöldestillat aus paraffinbasischem Erdöl mit einem

Paraffingehalt von 62,6 Masse-%, einem Aromatengehalt von 6,7 Masse-%, einer Viskosität von 82 ms"¹ bei 40 ⁰G und einem Stockpunkt von - 24 ⁰O und Di-(Co -^₃ ^-alkyl)-adipat mit einer Viskosität von 8,4 mm^s*"* bei 40 ⁰O und einem Stockpunkt von - 65 ⁰G im Masseverhältnis von 1 : werden 30 Min. bei einer Temperatur von 50 ⁰C verrührt.

Beispiel 4:

77 Masse-% des Trimethylolpropanmonocarbonsäureesters entsprechend Beispiel 2,

20 Masse-% einer Mischung aus dem Mineralöldestillat gemäß Beispiel 2 und Di-(2-ethylhexyl)-adipat im Mas^everhältnis von 3 ' 1 und

25 3 Masse-% eines Polymethacrylsäurealkylesters

werden 30 Min. lang bei einer Temperatur von 52 ⁰G vermischt.

Beispiel 5*

51,7 Masse-% des Trimethylolpropanmonooarbonsäureesters

entsprechend Beispiel 2,

40,0 Masse-% einer Mischung aus dem Mineralöldestillat gemäß Beispiel 2 und Di-(2-ethylhexyl)-adipat im Masseverhältnis von 1:1,

8,0 Masse-% eines Polymethacrylsäurealkylesters, 0,1 Masse-% Alkeny!bernsteinsäure. und 0,2 Masse-% Di-tertiär-butyl-p-Kresol (DBPG)

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werden durch. Rühren in einer Zeit von 3° Min. bei einer Temperatur von 58 ⁰O vermischt.

Die zur Charakterisierung ermittelten Kennwerte der gemaß Beispiel 1 "bis 5 erhaltenen Schmieröle für feinmechanische Geräte sind Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 2vermittelt die Ergebnisse qualitativer Untersuchungen, die an der erfindungsgemäßen Schmierölkombination nach Beispiel 5 und an den einzelnen Komponenten sowie an Peinmechanikölen des Standes der Technik vorgenommen wurden. Die den vorgeschlagenen Schmierölen gegenübergestellten Produkte des Standes der Technik sind 2.bekannte Markenprodukte auf Mineralöl- bzw. Esterölbasis. Zur Durchführung des Oxydations-Korrosions-Testes werden 100 ml Öl in einen Glaseinsatz mit Rückflußkühler'eingefüllt. Im Glaseinsatz sind an einem Lufteinleitungsrohr 2 Erüfbleche aus Stahl und Kupfer in den Abmaßen 2 χ 3 cm

—1 ^;

befestigt. Unter Einleiten von 5 1h gereinigter Luft wird das Öl bei I5O ⁰C.72 Stunden erhitzt. Von dem gealterten öl werden die in Tabelle 2 aufgeführten Kenndaten ermittelt.

Neben dem Prüflauf auf der AJLmen-Wie land-Mas chine und dem Oxydations-Korrosions-Test wurden Verschleißuntersuchungen auf dem Nockenwellenprüfstand durchgeführt. Dazu wurde die Gleitpaarung Sendernockenwelle-Sendericontakthebel (Stahl-Stahl-Paarung) eines Fernschreibers mit Auflagekräfteη von 0,5, 1, 2, 3, 3,5 und 4- kp belastet und einmalig mit getränkten Schmierfilzen geölt. Der Verschleiß der Kontakt hebelfunktionsnasen nach 600 Stunden Laufzeit unter Einsatz der vorgeschlagenen Kombination nach Beispiel 5 "betrug im Durchschnitt für alle Laststufen 0,001 mm und ist als sehr niedrig einzustufen. Die aufgetretenen Reibrosterscheinungen waren ebenfalls sehr gering. > Die erhaltenen Kennwerte sowie die Ergebnisse der qualita-35 tiven Untersuchungen und durchgeführten Erüflaufe beweisen die Eignung der vorgeschlagenen Schmierölkombination für den Einsatz in insbesondere solchen feinmechanischen Gera-

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ten, wo häufig Punktkontakt oder Kantenpressungen, eehr hohe Flächenbelastungen und starke oszillierende Bewegungen auftreten· Die erfindungsgemäßen Produkte besitzen gegenüber Feinmechanikölen des Standes der Technik eine ausgezeichnete oxydative Stabilität, ein besseres Kälte- und Viskositäts-Temperatur-Verhalten, wirken der Beibrostbildung in höherem Maße entgegen und sind vor allem hinsichtlich des Verschleißßchutzverhaltens unter Mischreib ungsbe dingungen bekannten Markenprodukten überlegen.

Täbelle 1

Kennwerte Schmieröle für feinmechanische Geräte entsprechend der

erfindungsgemäßen Lösung in der Zusammensetzung nach

Beispiel 1	Viskosität bei 40 0O (inm2s~1)	24,5	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5
Viskosität bei -10 0C (mm2s""1)	324	18,4	16,8	32,4	43,6
Viskositätsindez	132	293	246	376	485
Stockpunkt (0O)	- 52	136	135	154	203
Prüflauf auf der Almen-Wie		- 54	- 51	- 37	-43
land-Maschine
Schadenslast (kp)	900
900	800	750	950

Tabelle. 2

- 44--

Ergebnisse qualitativer Untersuchungen

Schmierölkombination und Komponenten entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung

TMP-Mono- Mineral- Di- (2 Kombicarbonsäu- öldestil- ethyl- nation reester lat hexyl)- nach

adipat Beispiel 5

Feinmechaniköle des

Standes der Technik

Markenprodukte

auf Mi- auf Esterneralölölbasis basis

Prüf lauf auf der Almen-Wieland-Maschine Schadenslast (kp)

Οχ&δ ations-Korrosions-Te s t Farbe nach Ostwald Säurezahl (mg KOH g""¹)

Anstieg der Viskosität bei 50 ⁰O <&) Ablagerungen auf dem Stahlblech (mg cm ) Ablagerungen auf dem

Kupferblech (mg cm ) Schlammablagerungen

550

450

starke, festhaftende Kohle ablagerungen

3OO

600

8	10	D	10	ISJ
2,01	7,22	D	5,04	CJ
		2)		cn
8,5	35,3	10,9	cn
keine	0,52	keine	CD
keine	8,4	keine
keine	starke	keine

^starke Kohlebildung an den Glaseinsätzen sowie starke Schlammablagerungen im öl

Claims (3)

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1. Schmieröle für feinmechanische Geräte, insbesondere der Schreib- und Fernmeldetechnik, bestehend aus paraffinbasisohen Mineralölkomponenten und synthetischen ölen auf Basis von Carbonsäureestern und gegebenenfalls bekannten Schmierölzusätzen, gekennzeichnet dadurch, daß sie, bezogen auf das Fertigprodukt, aus 40 bis 85 Masse-% eines Trimethylolpropanmonocarbonsäureesters mit einer OH-Zahl von 8 bis 20 mg KOH g , einer Viskosität von 18 bis 25 ms"'' bei 40 ⁰G und einem Stockpunkt von höchstens - 35 ⁰O und 60 bis 15 Masse-% einer Mischung aus einem hydroraffinierten, selektivraffinierten, gegebenenfalls entparaffinierten oder entparaffinierten und gebleichten Mineralöldestillat aus paraffinbasischem Erdöl mit einem Paraffingehalt von mindestens 60 Masse-%, einem Aromate nge halt von 5 bis 8 Masse-%, einer Viskosität von, 78 bis 120 mm²s""^/1 bei 40 ⁰O und einem Stockpunkt von

20 höchstens - 15 ⁰O und

einem stabilen Dicarbonsäuredialkylester mit einer Vis-

2. Schmieröle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Trimethylolpropanmonocarbonsäureester nach der azeotropen Methode aus mit 10 Masse-% polaren Verbindungen verunreinigten Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von 1100 bis 1160 mg EOH g und einem Gemisch von Monocarbonsäuren im llkylkettenlängenbereich von Oc bis 0^2 mit einer mittleren Säurezahl von 280 bis 380 mg KOH g unter Einsatz eines Säureüberschusses von 5 Mol-% gewonnen wird,

2 —1 ο kosität von 7t5 "bis 8,5 mm s bei 40 G und einem Stockpunkt von höchstens - 60 ⁰C im Masseverhältnis von 3 ί 1 bis 1 : 2 bestehen.

25 .

3· Schmieröle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Dicarbonsäuredialkylester Di-(2-ethylhexyl)- , adipat eingesetzt wird.