DE1107867B

DE1107867B - Mineralschmieroel

Info

Publication number: DE1107867B
Application number: DEE18847A
Authority: DE
Inventors: Victor C E Burnop
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1959-02-06
Filing date: 1960-02-04
Publication date: 1961-05-31
Also published as: FR1247671A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mineralschmieröl, welches insbesondere als Hochdruckschmiermittel Verwendung findet.

Gewöhnliche Schmieröle können wegen der auftretenden hohen Drücke nicht immer den Schmierfilm zwischen zwei Metallflächen aufrechterhalten, so daß eine direkte Metall-auf-Metall-Berührung stattfindet. Diese Verhältnisse werden oft bei Getrieben und insbesondere bei Hypoidgetrieben in Kraftfahrzeugen angetroffen. Weiterhin erfolgen verschiedene Metallbearbeitungsvorgänge unter Höchstdruckbedingungen, wobei ebenfalls eine Metall-auf-Metall-Berührung stattfindet. Hierbei verursacht die entwickelte hohe Reibungswärme ein Verschmelzen oder Festfressen der Metalle an den Berührungsstellen, so daß durch das Verschweißen und nachfolgende Abreißen beachtliche Beschädigungen auftreten. Die unter derartigen Höchstdruckbedingungen verwendeten Öle enthalten chemische, mit den Metalloberflächen reagierende Zusätze, die ein oder mehrere wirksame Elemente, wie Halogene, Schwefel oder Phosphor, enthalten.

Es sind bereits zahlreiche Schmiermittelzusätze bekannt, die entweder aus freien halogenierten Fettsäuren bzw. deren Estern oder aus öllöslichen Salzen von nichthalogenierten Fettsäuren bestehen. Die freien halogenierten Fettsäuren wirken jedoch stark korrodierend und können daher für den vorliegenden Zweck kaum mit Erfolg verwendet werden, während die öllöslichen Salze von nichthalogenierten Säuren keine ausreichenden Höchstdruckeigenschaften ergeben. So ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 865 339 bekannt, öllösliche Zinksalze von Carbonsäuren mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen und öllösliche Reaktionsprodukte von Phosphorsulfid mit organischen Hydroxyverbindungen zu verwenden; derartige Zusätze dienen jedoch zur Verbesserung der Reinigungseigenschaften eines Öles und nicht als Hochdruckschmierölzusätze. Das gleiche gilt für die bekannten Alkylphenolsulfide oder deren Ester (z. B. gemäß der deutschen Patentschrift 944678) oder die als Schmierölseifen verwendeten Metallsalze von Carbonsäuren mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen und Umsetzungsprodukte von Phosphorpentasulfid mit organischen Verbindungen. Weiterhin sind niedrigviskose Sehmieröle in der deutschen Patentschrift 942 585 beschrieben, die zur Verringerung des Ölverbrauchs durchchlorierte oder durchfluorierte organische Säuren oder deren Abkömmlinge enthalten. Neuerdings wurden zur Verbesserung der Hochdruckeigenschaften Zusätze von Tetrachlorbuttersäure oder von langkettigen chlorierten Carbon-

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company,
Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:
DipL-Chem. Dr. rer. nat. J. D. Frhr. v. Uexküll,

Patentanwalt,
Hamburg-Hochkamp, Königgrätzstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. Mai und 6. Februar 1959

Victor C. E. Burnop, West Challow, Berkshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

säuren oder deren Ester, wie beispielsweise Methyltetrachlorlaurat, vorgeschlagen (vgl. zum Beispiel deutsche Patentschrift 1 035 355). Diese Stoffe sind jedoch nur äußerst gering oder kaum öllöslich und wirken stark korrodierend.

Es wurde nun festgestellt, daß öllöslich gemachte Zink-, Kupfer- oder Cadmiumsalze von halogenierten organischen Säuren hervorragende Hochdruckeigenschaften zeigen. Demzufolge wird erfindungsgemäß ein Mineralöl vorgeschlagen, welches sich kennzeichnet durch einen geringen Gehalt an einem Reaktionsprodukt eines Zink-, Kupfer- oder Cadmiumsalzes einer Säure der allgemeinen Formel

X(CXYCXY)_mCY₂— CQOH,

in welcher X und Y entweder Chlor oder Fluor bedeuten und wobei mindestens zwei von diesen Chlor sind und η eine ganze Zahl bis zu 15 darstellt, mit einem geradkettigen und/oder verzweigten primären Amin mit 15 bis 22 Kohlenstoffatomen.

109! 60W488

Vorzugsweise ist das Reaktionsprodukt durch Umsetzung des Salzes der halogenierten organischen Säure und des primären Amins in molaren Mengen von 1:0,5 bis 1:2 erhalten worden.

Als halogenierte organische Säure ist

Cl(CF₂CFCl)₃CFa-COOH

besonders geeignet. Das Reaktionsprodukt wird dem Öl in einer Menge von 0,1 bis 10% und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtschmieröl, zugesetzt.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von einigen Beispielen näher erläutert werden, in welchen Schmierölzusammensetzungen mit verschiedenen Anteilen der erfmdungsgemäßen Zusätze in einem Vierkugelprüfgetriebe untersucht wurden.

Bei einem Vierkugelprüfgetriebe wird auf eine gehärtete Stahlkugel mit einem Durchmesser von 1,27 cm eine bekannte Belastung ausgeübt, wobei die Stahlkugel unter Einheitsbedingungen 60 Sekunden in einer durch drei ähnliche Kugeln gebildeten Vertiefung rotiert wird. Die drei Kugeln sind in einem das Schmiermittel enthaltenden Gefäß zusammengeklemmt. Es wurde dann der mittlere Durchmesser der annähernd kreisförmigen Freßnarbe auf den unteren drei Kugeln gemessen. Die Prüfung wurde bei verschiedenen Belastungen wiederholt, wobei die Narbendurchmesser gegen die Belastung aufgetragen wurden. Die erhaltene Kurve ist im allgemeinen S-förmig ausgebildet, und die dem angenäherten senkrechten Bereich der Kurve entsprechende Last wird als kritische Belastung bezeichnet. Unterhalb dieser Belastung ist die Freßnarbe glatt, und oberhalb dieser Belastung zeigt sich eine Einkerbung und Beschädigung der Metalloberfläche; somit ist die kritische Belastung ein Maß für die Wirksamkeit des Schmiermittels.

Die Schweißbelastung ist diejenige Belastung, bei welcher die vier Kugeln nach Durchführung der Prüfung in einem Zeitraum von 60 ± 2,5 Sekunden zusammengeschweißt sind.

Die mit dem Vierkugelprüfgetriebe erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Beispiel I

Konzentration	Belastung des
der Zusätze	Vierkugelprüfgetriebes
in Gewichtsprozent	in kg
0	180
0,1	200
0,25	240
0,5	620/630
1,0	660/670
2,1	820+

Beispiel II

In der folgenden Tabelle sind die Durchmesser (Mittelwerte) der Freßnarben aufgeführt, die bei verschiedener Belastung bei Verwendung eines Grundöles, bei einem Öl mit Zusatz von 1,2% eines Zusatzmittels A bzw. 2,1% eines Zusatzmittels B gemessen wurden. Das Zusatzmittel A bestand aus Zinkdialkyldithiophosphat mit einem Zinkgehalt von 0,1 %> während das Zusatzmittel B das Zinksalz der

CI(CF₂CFCI)₃Cf₂COOH

war, welches durch Umsetzung mit einem Gemisch primärer Amine mit 15 bis 22 Kohlenstoffatomen je Molekül löslich gemacht war, wobei der Zinkgehalt des Zusatzmittels ebenfalls 0,1 betrug. Als Schmieröl wurde ein SAE-30-Mineralöl verwendet.

Belastung in kg	Grundöl	Zusatz A¹)	2,1 °/o Zusatz B²)
32	0,30	0,34	0,30
48	0,40	0,40	—
52	0,40	0,40	—
56	1,85	—	—
64	2,03 ■	0,40	0,36
88	—	0,50	—
96	2,52	0,80	0,50
112	2,38	0,90	0,90
116	—	1,75	—
128	2,50	2,00	0,90
180	ver	—	—
	schweißt
250		verschweißt	—
256			2,02
512			2,27
820			2,15

45

55

^x) Zusatz: Zinkdialkyldithiophosphat; Zusatz enthält 0,1 °/₀ Zink.

^a) Zusatz: Zinksalz von CI(CF₂CFCI)₃Cf₂COOH, welches mit einem Gemisch primärer Amine mit 15 bis 22 Kohlenstoffatomen je Molekül löslich gemacht war; Zusatz enthält 0,1 °/₀ Zink.
Als Schmieröl wurde ein SAE-30-Mineralöl verwendet.

Beispiel III

Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Zusätze als Hochdruckzusatz ergibt sich deutlich aus der folgenden Tabelle, in welcher die Mittelwerte der Durchmesser der Freßnarben bei verschiedener Belastung angegeben sind. Hierbei werden als Grundöl ein SAE-30-Mineralöl und als Zusätze die folgenden Stoffe in etwa gleichen Mengen verwendet:

60

Als Zusatz wurde das Zinksalz der

CI(CF₂CFCI)₃Cf₂COOH

verwendet, welches durch Umsetzung mit einem Gemisch primärer Amine mit 15 bis 22 Kohlenstoffatomen je Molekül löslich gemacht wurde. Das Schmieröl war ein SAE-30-Mineralöl.

Zusatz A:
Zusatz B:
Zusatz C:
Zusatz
Additiv D:

Zinkpropionat;

Trichloressigsäure;

Äthylester der Trichloressigsäure;

Zinksalz der

CI(CF₂CFCI)₃CFCOOh, welches mit einem Gemisch primärer Amine mit 15 bis 22 C-Atomen umgesetzt worden war.

Be	Grundöl	Zusatz A	Zusatz B	Zusatz C	Zusatz D
lastung
in kg	,30	,30	,30	,30	,30
32	,40	,40		—	—
48	,40	—	—	—	—
52	1,85	1,87	1,60	1,62	—
56	2,03	2,06	1,85	1,88	,36
64	—	2,48	—	—	—
88	2,52	—	2,35	2,25	,50
96	2,38	2,50	2,46	2,48	,90
112	—	2,50	—	—	—
116	2,50	—	2,50	2,50	,90
128	ver	ver	2,50	2,50	—
180	schweißt	schweißt
			ver	ver	—
250			schweißt	schweißt
					2,02
256					2,27
512					2,15
820

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mineralschmieröl, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt an einem Reaktionsprodukt eines Zink-, Kupfer- oder Cadmiumsalzes einer Säure

der allgemeinen Formel

X(CXYCXY)^CY₂-

-COOH,

2. Mineralschmieröl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt durch Umsetzung des Salzes der halogenierten organischen Säure und des primären Amins in molaren Mengen von 1:0,5 bis 1:2 erhalten worden ist.

3. Mineralschmieröl nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die halogenierte organische Säure CI(Cf₂CFCI)₃CF₂-COOH ist.

4. Mineralschmieröl nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt des Reaktionsproduktes in Mengen von 0,1 bis 10% und vorzugsweise 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtschmieröl.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 865 339, 870153, 585, 944 678, 948 075;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 033 355;
französische Patentschriften Nr. 1 050 806,1 097 961, 098 408.