DE1110797B - Schmierfett - Google Patents

Description

• Schmierfett Die Erfindung bezieht sich auf Schmierfette, die auch bei äußerst hohen Arbeitstemperaturen brauchbar und gleichzeitig gegen Zersetzung in Anwesenheit von Wasser widerstandsfähig sind.
• Die gewöhnlichen Schmierfette enthalten Seifen als Gelierungsmittel, und sie können daher nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen verwendet werden, welche den Schmelzpunkt der Seife nicht übersteigen dürfen. Zur Verwendung bei höheren Temperaturen brauchbare Schmierfette sind unter Verwendung anorganischer Gelierungsmittel, wie Siliciumdioxyd oder kolloidaler natürlicher Produkte, z. B. gewisser Arten von Ton, hergestellt worden. Wenn aber ein ein solches anorganisches hydrophiles Gelierungsmittel enthaltendes Schmierfett mit Wasser in Berührung kommt, so verursacht letzteres die Abtrennung des anorganischen Gelierungsmittels von der Schmierölgrundlage und führt so zur Zerstörung des Schmierfettes. Es sind schon Versuche gemacht worden, um anorganischen Gelierungsmitteln hydrophobe Eigenschaften zu verleihen, z. B. durch Einverleibung oberflächenaktiver Mittel in das Schmierfett oder durch überziehen des Gelierungsmittels mit Siloxanfilmen. Ferner hat man die Verwendung von Siliconharzen als wasserabstoßende Mittel empfohlen, wobei z. B. Dimethylchlorsilan auf der Oberbäche des Gelierungsmittels polymerisiert wird. Hierfür ist es jedoch erforderlich, daß das betreffende anorganische Gelierungsmittel in einen expandierten kolloidalen Zustand gebracht wird, z. B. durch Aerogelbildung, und während der Polymerisation des Silicons auch in diesem Zustand gehalten wird. Derartige Maßnahmen stoßen jedoch insbesondere bei den Tonen auf Schwierigkeiten, so daß die bekannte Arbeitsweise praktisch auf solche amorphe synthetische Gelierungsmittel wie Si 02 beschränkt ist, wobei auch noch berücksichtigt werden muß, daß die Aerogelbildung ein verhältnismäßig teures Verfahren darstellt. Diese bekannten Schmierfette mit einer ziemlich befriedigenden Wasserbeständigkeit sind ausreichend stabil bei Temperaturen, wie sie beim normalen Betrieb von Automobilen in Betracht kommen, doch zersetzt sich die eine oder die andere der Komponenten der Schmierfette während des Gebrauchs bei Temperaturen über etwa 200°C, was eine Zerstörung der Zusammensetzung oder eine Verringerung oder eine vollständige Vernichtung der schmierenden Eigenschaften zur Folge hat. Es sind verschiedene Versuche gemacht worden, um diese Unbeständigkeit bei erhöhten Arbeitstemperaturen zu beseitigen, z. B. durch die Einverleibung thermoplastischer Harze, wie gewisser Alkydharze, als wasserfestmachende Mittel. Wenn auch hierdurch der Anwendungsbereich in gewissem Grade verbessert werden kann, so können solche Schmierfette doch nicht beliebig lange bei Temperaturen, die wesentlich über 200° C liegen, verwendet werden, wie auch am Schluß der Beschreibung aufgeführte Vergleichsversuche bestätigen werden.
• Es ist nun gefunden worden, daß Schmierfette auf der Grundlage eines beliebigen Schmieröls und eines anorganischen Gelierungsmittel mit hoher Wasserbeständigkeit und vorzüglicher Hitzebeständigkeit bei außerordentlich hohen Arbeitstemperaturen erhalten werden, wenn die Oberfläche des anorganischen Gelierungsmittels einen Gehalt von 1 bis 20°/o, berechnet auf das Gewicht des Gelierungsmittels, eines hitzehärtbaren Phenol-Aldehyd- oder Amin-Aldehyd-Harzes aufweist.
• Gemäß einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag kann man die mechanische Wasserabtrennung aus zur Schmierfettherstellung gemäß dem Lösungsmittelverdrängungsverfahren erhaltenen Tonhydrologen beschleunigen, wenn man dem flüssigen Gel Hexamethyltetramin oder eine solche andere Aminoverbindung zusetzt, die zur Bildung von hitzehärtenden Amin-Aldehyd-Harzen befähigt ist. Gewünschtenfalls kann man zugleich oder im Verlauf des Herstellungsverfahrens auch noch einen Aldehyd bzw. Phenol zusetzen und das so erhaltene Gesamtgemisch zwecks Harzbildung erhitzen. Die gemäß diesen besonderen Maßnahmen mittels dieses ein- oder zweistufigen Verfahrens hergestellten Schmierfette sind vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen.
• Die zu verwendenden an sich bekannten. Gelierungsmittel umfassen anorganische kolloidale Stoffe, die entweder eine amorphe oder eine kristalline Struktur aufweisen, insbesonders - Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Ferrioxyd, Nickelsulfid, und Gemische solcher Stoffe, wie Siliciumdioxyd-Magnesiumoxyd. An Stelle der amorphen Kolloide oder neben diesen können tonähnliche Kolloide verwendet werden. Letztere werden infolge ihres verhältnismäßig inerten Charakters bei hohen Arbeitstemperaturen, die im vorliegenden Zusammenhang besonders in Betracht gezogen werden, bevorzugt. Sehr geeignet sind die stark basenaustauschenden Tone, wie Wyomingbentonit oder Hectorit. Vorzugsweise wird der rohe Ton mit Wasser vermischt zwecks Bildung eines Hydrosols, aus welchem die unerwünschte Gangart durch Sedimentieren oder Zentrifugieren abgetrennt wird. Das gereinigte Tonhydrosol, welches vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent Ton enthält, wird dann zwecks Bildung der den Erfindungsgegenstand bildenden zusammengesetzten Schmierfette in der nachstehend näher beschriebenen Weise behandelt.
• Das anorganische Gelierungsmittel wird in einer Menge verwendet, welche zum Verdicken der Schmierölgrundlage zur Schmierfettkonsistenz ausreicht. Im allgemeinen liegt die Menge des verwendeten Gelierungsmittels zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent, berechnet auf die Gesamtmasse.
• Diese erfindungsgemäßen Schmierfette können selbstverständlich auch unter normalen Arbeitsbedingungen angewandt werden, so daß bei Temperaturen unter etwa 200° C jedes der wohlbekannten mineralischen und synthetischen Schmieröle von bekanntem Typ, wie phosphorhaltige Ester, siliciumhaltige Ester und aliphatische Ester, die durch Verestern aliphatischer Dicarbonsäuren mit einwertigen Alkoholen entstanden sind, z. B. Trikresxylphosphät, Dioctylphthalat Bis-(2-äthylhexyl)-sebazat und Tetra-(2-äthylhexyl)-silikat, als Schmierfettgrundlage dienen kann.
• Als Schmiermittel mit einer hohen Hitzebeständigkeit für Arbeitstemperaturen über etwa 200° C eignen sich die Halogenkohlenstoffe, wie sie z. B. in der USA.-Patentschrift 2 679 479 beschrieben sind, und die organisch substituierten Siliconflüssigkeiten mit Schmierölviskosität.
• Diese Silicone enthalten im Durchschnitt 1,75 bis 4 und vorzugsweise 1,9 bis 2,5 Kohlenstoffatome auf 1 Siliciumatom.
• Die Viskosität eines solchen Polymeren oder Mischpolymeren ist abhängig von den bei seiner Herstellung verwendeten Reaktionsbedingungen. Die flüssigen Polymeren und Mischpolymeren, welche eine Viskosität über 500 Saybolt-Sekunden bei 37,8 C haben, werden gewöhnlich und bevorzugt zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierfette verwendet.
• Zu den erfindungsgemäß eingesetzten hitzehärtenden Harzen gehören insbesondere die Phenolformaldehydharze, die Harnstofformaldehydharze und die Melaminformaldehydharze. Es können jedoch auch andere Phenole, z. B. Resorcin, Dikresole und Alkylphenole, wie tert.-Butylphenol und tert.-Amylphenol, und andere Amine mit einer Vielzahl von Aldehyden mischpolymerisiert werden, beispielsweise mit Formaldehyd, Acrolein, Furfurol, Crotonaldehyd und Acetaldehyd. Zu den geeigneten Aminoverbindungen gehören Thioharnstoff, Anilin, Benzolsulfonamid, Toluolsulfonamid, alkylsubstituierte Harnstoffe und Guanidin.
• Vorzugsweise wird das hitzehärtende Harz mindestens in seinen Endstadien direkt auf der Oberfläche der anorganischen Gelierungsmittel polymerisiert, obwohl die ersten Stufen (in welchen in Lösungsmittel lösliche Produkte erhalten werden) zweckmäßig getrennt von dem Gelierungsmittel durchgeführt werden können. Die Arbeitsweisen zur Bildung von hitzehärtenden Phenol-Aldehyd- und Amin-Aldehyd-Harzen sind so bekannt, daß eine Beschreibung hier nicht erforderlich ist. Nach einem typischen Verfahren wird Phenol mit einem molekularen überschuß (1,5 Mol) Formaldehyd in Anwesenheit eines Ammoniakkatalysators vermischt und auf eine Temperatur von etwa 98,9° C erhitzt, wobei die Reaktion unterbrochen wird, solange das Produkt noch in Aceton löslich ist. Das überschüssige Formaldehyd enthaltende Produkt wird im Vakuum entwässert, in Aceton gelöst und dann mit einem Tonalcosol vermischt, welches aus einem von Gangart befreiten Tonhydrosol durch Lösungsmittelverdrängung erhalten wurde. Es werden dabei etwa 10 Gewichtsprozent -des Phenolformaldehydmonomeren, berechnet auf den Ton, angewandt. Die organische Dispersion des Tons und des Phenolformaldehydmonomeren wird mit weiterem Aceton und mit einem Dimethylsiliconschmieröl vermischt, wobei die zehnfache Menge Öl, berechnet auf Ton, verwendet wird. Nach der Behandlung in einem »Waring-Mischer« wird das Gemisch erhitzt, um das Lösungsmittel zu entfernen, und dann während 1 bis 4 Stunden auf eine Temperatur von etwa 230° C erhitzt. Auf diese Weise wird das Phenol-Aldehyd-Harz auf den Oberflächen des Tons vollständig polymerisiert. Darauf werden die so erhaltenen Schmierfettbestandteile gemahlen, um eine befriedigende Schmierfettstruktur zu erhalten.
• Unter Anwendung ähnlicher Maßnahmen können geeignete Schmierfette hergestellt werden durch Polymerisieren von Harnstoff und Formaldehyd auf der Oberfläche eines Siliciumdioxydgels, wobei vorzugsweise ein Molverhältnis zwischen Formaldehyd und Harnstoff zwischen 1,5:1 und etwa 2.:1 verwendet wird. Der pH-Wert des Polymerisationssystems liegt vorzugsweise zwischen etwa 5,5 und B. Bei Herstellung dieses Schmierfettes kann ein Methylphenylsiliconschmieröl angewandt werden.
• Geeignete Schmierfette können auch hergestellt werden durch Polymerisation von Melamin mit Furfurol auf der Oberfläche von Hectorit-Ton. Hierbei wird zunächst ein Hectorithydrosol mit Aceton behandelt, um das Hydrosol zu entwässern und ein Organosol zu bilden. Bei der Herstellung des Melamin-Furfurol-Harzes wird vorzugsweise ein Molverhältnis zwischen Furfurol und Melamin zwischen etwa 2:1 bis 6: 1 verwendet, wobei der pH-Wert des Systems zwischen etwa 7,5 und 9,5 liegt.
• Beispielsweise wird das erste der obengenannten Schmierfette wie folgt hergestellt: 47 Gewichtsteile Phenol und 49,8 Gewichtsteile einer 38o/oigen wäßrigen Formaldehydlösung werden zusammen mit 25 Gewichtsteilen konzentriertem Ammoniak auf 98,9° C erhitzt. Die Reaktion wird unterbrochen, solange das Produkt noch in Aceton löslich ist. Wyoming-Bentonit wird in Wasser zur Bildung eines Hydrosols dispergiert, von welchem die Gangart abgetrennt wird. Das Wasser wird aus dem Hydrosol unter Verwendung von Äthylalkohol verdrängt, so daß ein Alkosol des Tons entsteht. 15 Gewichtsteile des Tons in Form des Alkosols werden mit 1,5 Gewichtsteilen des Phenolformaldehydproduktes und 83,5 Gewichtsteilen eines Dimethylsiliconschmieröls in Anwesenheit eines Acetonüberschusses vermischt. Nach Entfernen des Lösungsmittels durch Erhitzen wird das Gemisch 2 Stunden auf etwa 230° C erhitzt, um die Polymerisation des Phenolformaldehydharzes auf der Oberfläche der Tonteilchen zu Ende zu führen. Das Produkt wird dann zwecks Erzeugung des erfindungsgemäßen Schmierfettes gemahlen.
• Um die praktischen Eigenschaften dieser Schmierfette zu prüfen, wurde ein Lager bei 10 000 Umdrehungen pro Minute und bei etwa 230° C bis zum Auftreten des Fressens oder bis zu einem sonstigen Versagen im Betrieb gehalten, wobei zur Schmierung das zu prüfende Schmierfett verwendet wurde. Unter diesen Bedingungen ermöglichte das vorstehend beschriebene Schmierfett einen Betrieb bis zu 113 Stunden. Bei einer Prüfungstemperatur von etwa 204° C war das Schmierfett gleichfalls beständig und schmierte befriedigend während mindestens 790 Stunden.
• Es wurden Vergleichsversuche mit anderen hochpolymeren oder harzartigen Überzügen durchgeführt: a) Ein mit Leinöl modifiziertes Alkydharz, welches auf Ton niedergeschlagen und dann in einem Siliconöl dispergiert worden war, lieferte bei der Prüftemperatur von 230° C kein brauchbares Schmierfett, vermutlich infolge Zersetzung der modifizierten Alkydharze bei dieser hohen Temperatur. b) Auf Ton niedergeschlagenes und in ein Schmierfett eingeführtes Polystyrol war ebenso nicht befriedigend, vermutlich infolge des niedrigen Schmelzpunktes des Polystyrols, welcher bei 104 bis 115° C liegt. c) Polymerisiertes Diallylphthalat war auch unbefriedigend, da es bei der Prüftemperatur nur ein Arbeiten während etwa 20 Stunden ermöglichte. d) Polymere auf Polyamidbasis waren etwas besser, aber ergaben nur eine Laufzeit von 60 Stunden. Bei jedem der vorgenannten Vergleichsversuche wurden je 10 Gewichtsprozent des Harzes bzw. Polymerisates auf der Oberfläche der Tonteilchen niedergeschlagen, und als Schmiermittelbasis wurde ein Dimethylsiliconschmieröl verwendet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schmierfett auf der Grundlage eines Schmieröls und eines anorganischen Gelierungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gelierungsmittels einen Gehalt von 1 bis 20 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gelierungsmittel, an einem hitzehärtenden Phenol-Aldehyd- oder Amin-Aldehyd-Harz aufweist, ausgenommen solche Schmierfette, bei deren Herstellung gemäß dem Lösungsmittelverdrängungsverfahren einem flüssigen Tonhydrogel vor der mechanischen Entfernung des Gelwassers zunächst eine Aminoverbindung oder Hexamethylentetramin und zugleich oder im Verlauf des weiteren Verfahrens auch noch ein Aldehyd bzw. Phenol zwecks Bildung eines hydrophoben Harzes zugesetzt wird.
2. 2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl ein flüssiges Organo-Siliconpolymeres, z. B. ein flüssiges Dirnethylsiliconpolymeres, ist.
3. 3. Schmierfett nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es das anorganische Gelierungsmittel in einer Menge von 1 bis 20 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gesamtgemisch, enthält.
4. 4. Schmierfett nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Gelierungsmittel ein kolloidal dispergierter Ton ist.
5. 5. Schmierfett nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzehärtende Harz ein Phenolformaldehydharz ist.
6. 6. Schmierfett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolformaldehydharz durch Umsetzen von Phenol mit mehr als einer äquimolekularen Menge Formaldehyd hergestellt worden ist. -In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 679 479, 2 682 506; britische Patentschrift Nr. 715 592. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1086 839.