DE1205439B

DE1205439B - Verfahren zur Herstellung von wasserbestaendigen Tonverdickungsmitteln fuer Schmiermittel

Info

Publication number: DE1205439B
Application number: DES83355A
Authority: DE
Inventors: Gerard Paul Caruso
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1962-01-22
Filing date: 1963-01-21
Publication date: 1965-11-18
Also published as: BE627368A; NL288049A; GB977366A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C04b

Deutsche KL: 80 b -12/01

Nummer: 1205439

Aktenzeichen: S 83355 VI b/80 b

Anmeldetag: 21. Januar 1963

Auslegetag: 18. November 1965

In den letzten Jahren sind Schmierfette entwickelt worden, welche oleophile Tone als Gelierungsmittel in einer Schmierölbasis enthalten. Die Tone können entweder durch Umsetzen mit einer Oniumverbindung oder durch Absorption hydrophober, oberflächenaktiver Mittel, wie Aminoverbindungen, auf der Oberfläche des Tongels oleophil und hydrophob gemacht werden. Derartige Schmierfette weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber den traditionellen Seifenbasenschmierfetten auf, insbesondere im Hinblick auf das Fehlen eines Schmelzpunktes und von Phasenübergängen.

Schmierfette auf Tonbasis werden vorzugsweise hergestellt, indem man den Ton in Wasser dispergiert und den so erhaltenen verdünnten Tonschlamm von der Hauptmenge des Wassers befreit, ohne jedoch nach Möglichkeit die Struktur des feinverteilten Tons zu zerstören.

Um die Abtrennung des Wassers zu erleichtern, hat man den Tonschlamm schon vor dem Vermischen mit dem Schmieröl mit einer hydrophoben, oberflächenaktiven Verbindung behandelt, welche gleichzeitig die Tonteilchen wasserfest macht. Wahlweise kann man den Ton vor Zusatz des oberflächenaktiven Mittels auch noch bei Zimmertemperatur oder wenig erhöhten Temperaturen unterhalb 50° C mit einer Mineralsäure behandeln, wodurch sich Alkaliionen aus dem Ton entfernen lassen.

Beim Vermischen eines so modifizierten Tonhydrosols mit dem Schmieröl scheidet sich ein aus dem Ton, dem öl und einer geringen Menge Wasser bestehendes Gerinnsel von der Hauptmenge des Wassers ab, und dieses Gerinnsel wird abgetrennt, vom Restwasser befreit und zu einem Schmierfett homogenisiert.

Es wäre nun sehr erwünscht, wenn man das Tonverdickungsmittel auch ohne Mitverwendung eines Schmieröls aus dem Tonschlamm abtrennen könnte, ohne daß die Hauptmenge des Wassers, z. B. durch Destillation oder eine vergleichbare, relativ umstandliehe Maßnahme, entfernt werden muß.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß die bisher angewendeten Maßnahmen zu einem Schmierfett führen, welches ein wolkiges Aussehen aufweist, was für verschiedene Anwendungszwecke unerwünscht ist. Tonschmierfette dieser Art sprechen außerdem nicht immer befriedigend auf Hochdruckzusatzstoffe an, insbesondere, wenn das Tonverdickungsmittel unter Verwendung von etwa 60 Gewichtsprozent, berechnet auf den Ton, an hydrophoben, oberflächenaktiven Verbindungen modifiziert worden ist.

Es wurde nun gefunden, daß wasserbeständige Verfahren zur Herstellung von wasserbeständigen Tonverdickungsmitteln für Schmiermittel

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag

Vertreter:

Dr. E. Jung, Patentanwalt,

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Gerard Paul Caruso, New Orleans, La. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Januar 1962 (167 958)

Tonverdickungsmittel für Schmiermittel mit verbesserten Eigenschaften erhalten werden können, wenn man eine von Gangart befreite Tonsuspension, welche durch Dispergieren von Ton in Wasser und Abtrennen der gebildeten Gangart mittels physikalischer Methoden erhalten worden ist, vor dem Zusetzen eines als wasserfest machende Verbindung an sich bekannten hydrophoben, kationischen oberflächenaktiven Mittels mit einer Säure auf eine Temperatur von mehr als 50° C erhitzt, worauf der so modifizierte Ton nach Zusatz des oberflächenaktiven Mittels von der Hauptmenge des Wassers befreit wird.

Die Säurebehandlung bei Temperaturen oberhalb 50° C führt den im Tonschlamm noch vorhandenen Caicit offensichtlich in lösliche Verbindungen über, welche sich leicht aus dem Ton auswaschen lassen. Ein derart von Caicit und anderen Verunreinigungen befreites Tonverdickungsmittel ergibt klare, durchscheinende Schmiermittel, welche auch sehr gut mit Hochdruckzusatzstoffen verträglich sind.

Das erfindungsgemäß hergestellte Tonverdickungsmittel kann in Form eines krümeligen oder pulverförmigen Produktes erhalten werden, welches beliebig lange lagerfähig ist und ohne weiteres an diejenigen Orte versandt werden kann, wo es mit einem Schmieröl zu dem gewünschten Schmiermittel weiterverarbeitet werden soll.

Vorzugsweise wird die Säurebehandlung oberhalb 50° C mittels Salzsäure, Phosphorsäure und bzw. oder Essigsäure durchgeführt. Im allgemeinen sind

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für diese Behandlung relativ große Säuremengen werden, wobei letztere vorzugsweise von gesättigten

zwischen etwa 50 und 70 Gewichtsprozent, berechnet Fettsäuren von 10 bis 22 Kohlenstoffatomen im

auf trockenen Ton, erforderlich, die jedoch durch Molekül und Polyäthylenpolyaminen abgeleitet sind,

den Zusatz einer geringen Menge eines oberflächen- Das oberflächenaktive Mittel kann dem Tonschlamm

aktiven Mittels, z. B. 1 bis 10 Gewichtsprozent be- 5 zwecks Bildung einer wasserfest machenden Adsorp-

rechnet auf den Ton, wesentlich herabgesetzt werden tions- oder Überzugsschicht entweder vor oder nach

können. In diesem Fall benötigt man nur noch etwas dem Auswaschen der bei der heißen Säurebehand-

3 bis 7,5 Gewichtsprozent an der Säure. Vorzugs- lung gebildeten Salze zugesetzt werden. Eine sich

weise wird für diesen Zweck eine hydrophobe, katio- dabei abscheidende Wasserphase wird auf jeden Fall

nische oberflächenaktive Verbindung eingesetzt, wo- io entfernt. Vorzugsweise wird das chlorierte Wachs,

bei es sich zweckmäßig um das gleiche Mittel han- falls ein solches mitverwendet wird, aber erst nach

delt, mit welchem der Ton wasserfest gemacht wird. der Einverleibung des oberflächenaktiven Mittels zu-

Gemäß vorliegender Erfindung kann eine wirk- gesetzt.

same Entfernung des Calcits wie folgt durchgeführt Nach der Entfernung der Hauptmenge des Wassers

werden: Ein Ton mit hohem Basenaustauschver- 15 kann das Tonverdickungsmittel entweder direkt mit

mögen wird in Wasser dispergiert und einer Behänd- einem Schmieröl vermischt und beispielsweise zu

lung zwecks Entfernung praktisch der gesamten einem Produkt mit Schmierfettstruktur homogeni-

Gangart unterworfen. Die verdünnte (2 bis 4% Ton) siert werden, oder man entfernt durch Erhitzen, z. B.

Ton-Wasser-Dispersion wird dann bei einer Tem- im Ofen oder auf beheizten Walzen, auch noch das

peratur unter 50° C mit Phosphorsäure in einer 20 Restwasser, wodurch ein krümeliges bzw. pulveriges

Menge von z. B. 1 bis 10 Gewichtsprozent, berech- Produkt anfällt.

net auf trockenen Ton, behandelt, um Alkaliionen Eine Schmierfettstruktur wird nach den in der

aus dem Ton zu verdrängen. Anschließend wird Technik bekannten Methoden erzeugt, indem man

der Tonschlamm mit einer Säure, wie Salzsäure, die Schmierfett bildenden Bestandteile einer

Phosphorsäure und/oder Essigsäure, behandelt, vor- 25 scherenden Wirkung unterwirft, wie Hindurchpumpen

zugsweise bei 80 bis 100° C. Das bei der Umsetzung durch eine enge Öffnung oder Mahlen des Produk-

zwischen der betreffenden Säure und dem Calcit ge- tes, bis die gewünschte Konsistenz erhalten ist.
bildete Kohlendioxyd entweicht aus dem Gemisch.

Der Ton kann dann zwecks Entfernung der gebil- Beispiel 1

deten wasserlöslichen Salze mit Wasser gewaschen 30

werden. Roher Hektoritton wird in Wasser unter Bildung

Unabhängig von der genauen Reihenfolge dieser eines Schlammes dispergiert, aus welchem der

beiden Stufen wird der Ton entweder von oder größere Teil der Gangart durch hochtouriges Zentri-

nach der Wasserwäsche durch Zusatz einer wasser- fugieren entfernt wird. Der von Gangart befreite

festmachenden oberflächenaktiven Verbindung in 35 Ton, der nunmehr etwa 10 Gewichtsprozent rest-

solcher Menge (vorzugsweise 60 bis 110 Gewichts- liehen Calcit enthält, wird bei etwa Raumtemperatur

prozent des Tons auf trockener Basis) modifiziert, mit 12,5 Gewichtsprozent Phosphorsäure, berechnet

daß ein wesentlicher Anteil des Wassers sich von auf den trockenen Ton, behandelt, und darauf wird

dem Tonschlamm abtrennt und entfernt wird. der Tonschlamm zum Sieden erhitzt. Der siedende

Die Abtrennung der Hauptmenge des Wassers 40 Tonschlamm wird mit etwa einer gleichen Menge

wird begünstigt, wenn der Anteil an der oberflächen- 35%iger Salzsäure, berechnet auf das Gewicht des

aktiven Verbindung gegenüber der bisher üblichen trockenen Tons, modifiziert. Es entwickelt sich

Menge erhöht wird. Allerdings kann dann in man- Kohlendioxyd, der Ton verliert seine Wolkigkeit und

chen Fällen eine Emulsionsbildung eintreten, und ge- wird durchscheinend.

maß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- 45 Es wird ein Aminoamid, das aus Polyäthylentri-

dung wird daher zusätzlich ein chloriertes Wachs aminen und Tallölsäuren gebildet ist, in einer Menge

mitverwendet. In diesem Fall ist es nicht erforder- von etwa 60 Gewichtsprozent des trockenen Tons

lieh, den Anteil der wasserfest machenden ober- zugesetzt. Es bildet sich ein feines Gerinnsel

flächenaktiven Verbindung über den normalen Be- (»curd«), das gewaschen wird, bis das Filtrat einen

reich von 60 bis 85 Gewichtsprozent, berechnet auf 50 negativen Chlortest mit Silbernitrat ergibt. Das Ge-

den trockenen Ton, hinaus zu erhöhen. Das rinnsei wird von der Hauptmenge des Wassers abge-

chlorierte Wachs enthält vorzugsweise 20 bis 60 Ge- trennt.

wichtsprozent Chlor, und es wird zweckmäßig in Es wird in einen Kessel übergeführt, und dann Mengen von etwa 40 bis 125 Gewichtsprozent, be- wird ein mineralisches Schmieröl allmählich zugerechnet auf trockenen Ton, mitverwendet. 55 setzt, bis sich Wasser abtrennt, das abgezogen wird.

Der Zusatz des chlorierten Wachses bietet darüber Darauf wird weiteres öl in einer Menge zugesetzt,

hinaus den Vorteil, daß die Mitverwendung von welche zur Bildung eines Schmierfettes ausreicht.

Hochdruckzusatzstoffen in dem mit einem solchen Die Mischungsbestandteile werden dann unter Rüh-

Tonverdickungsmittel hergestellten Schmiermittel ren im Kessel entwässert, worauf sie durch einen

erleichtert wird. 60 Homogenisator geführt werden, bis eine Schmier-

Vorzugsweise wird im Rahmen der Erfindung Ton fettstruktur gebildet ist. Das so erhaltene Schmierfett

mit einem hohen Basenaustauschvermögen einge- ist durchscheinend im Aussehen,
setzt, welches beispielsweise etwa 15 bis lOOMilli-

äquivalenten austauschbarer Base je 100g Ton ent- Beispiel 2

spricht. Montmorillonit und die Bentonite sind für 65

diesen Zweck besonders geeignet. Der in Beispiel 1 beschriebene, von Gangart be-

AIs hydrophobe, kationische oberflächenaktive Mit- freite Tonschlamm wurde der nachfolgend beschrie-

tel können z. B. Amine und Aminoamide verwendet benen Behandlung unterworfen. Der wässerige Ton-

schlamm, der etwa 10 Gewichtsprozent an Calcitrückständen enthält, wurde mit etwa 10 Gewichtsprozent Phosphorsäure und 1 Gewichtsprozent des in Beispiel 1 beschriebenen hydrophoben Aminoamids beim Siedepunkt des Tonschlammes behandelt. Es entwickelte sich Kohlendioxyd, und der Ton verlor seine Wolkigkeit und wurde durchscheinend. Dies zeigt an, daß im wesentlichen die Gesamtmenge des Calcitrückstandes reagiert hatte, obwohl nur eine verhältnismäßig geringe Menge Säure verwendet worden war. Der Tonschlamm wurde dann mit einer solchen Menge des gleichen Aminoamids modifiziert, daß die Gesamtmenge dem Gewicht des trockenen Tons entsprach. Das sich abscheidende Gerinnsel wurde zwecks Bildung eines Schmierfettes in gleicher Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt.

Beispiel 3

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt ao bis zu dem Zeitpunkt, in welchem ein Gerinnsel aus modifiziertem Ton und wasserfest machendem Mittel vorlag. In diesem Zeitpunkt wurden ^Gewichtsprozent (berechnet auf den trockenen Ton) chloriertes Wachs zugesetzt, worauf das Gemisch zwecks Bildung eines Pulvers entwässert wurde. Dieses Pulver konnte mit öl unter Bildung einer Schmierfettmischung vermischt werden, welche zur Erzielung einer Schmierfettkonsistenz gemahlen wird.

Claims

30 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wasserbeständigen Tonverdickungsmitteln für Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Gangart befreiter Tonschlamm, welcher durch Dispergieren von Ton in Wasser und Abtrennen der Gangart mittels physikalischer Methoden erhalten worden ist, vor dem Zusetzen eines als wasserfest machende Verbindung an sich bekannten hydrophoben, kationischen oberflächenaktiven Mittels mit einer Säure auf eine Temperatur von mehr als 50⁰C erhitzt wird, worauf der so behandelte Ton nach Zusatz des oberflächenaktiven Mittels von der Hauptmenge des Wassers befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonhydrosol mit Salzsäure, Phosphorsäure und bzw. oder Essigsäure behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonschlamm zusammen mit der Säure auf 80 bis 100° C erhitzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ton nach der Wärmebehandlung mit Wasser gewaschen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in einer Menge von 50 bis 70 Gewichtsprozent, berechnet auf trockenen Ton, verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß schon zum Zeitpunkt der heißen Säurebehandlung eine kleine Menge eines oberflächenaktiven Mittels zugesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsprozent, berechnet auf den trockenen Ton, verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophobes, kationisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird, welches vorzugsweise dem für das Wasserfestmachen des Tones eingesetzten Mittel entspricht.

9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in einer Menge von 3 bis 7,5 Gewichtsprozent, berechnet auf trockenen Ton, verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein chloriertes Wachs zusammen mit der wasserfest machenden Verbindung verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das chlorierte Wachs in einer Menge von 40 bis 120 Gewichtsprozent, berechnet auf trockenen Ton, verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonhydrosol vor der Wärmebehandlung mit Phosphorsäure in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsprozent, berechnet auf trockenen Ton, behandelt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1185 105;
»Chemie-Ingenieur-Technik«, 1951, S. 279.