DE1258536B

DE1258536B - Verfahren zur Herstellung eines Schmierfettes

Info

Publication number: DE1258536B
Application number: DES76572A
Authority: DE
Inventors: Peter Willcock
Original assignee: Shell Research Ltd
Current assignee: Shell Research Ltd
Priority date: 1960-11-07
Filing date: 1961-11-06
Publication date: 1968-01-11

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AtJLJk

DEUTSCHES ^HTSynSS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

ClOm

Deutsche Kl.: 23 c -1/01

1 258 536
S76572IVc/23c
6. November 1961
11. Januar 1968

Der Zusatz von Bleinaphthenat zu Schmierfetten, die mit einem bekannten Erdalkaliseife-salz-komplex verdickt sind, ist bekannt. Hierbei wurde das Bleinaphthenat dem fertigen Schmierfett oder frühestens während der Abkühlungsperiode des Sehmierfettes, gewöhnlich in Form einer Lösung in einem Mineralöl, zugesetzt. Wenn Bleinaphthenat in solcher Weise zugesetzt wird, wird beobachtet, daß zwar eine Verbesserung der Hochdruckeigenschaften eintritt, aber die Lagerungsbeständigkeit der Schmierfette beeinträchtigt wird, da solche Schmierfette zur Erhärtung beim Lagern neigen. Diese Härtung tritt oft in solchem Ausmaß auf, daß die Schmierfette für die Zwecke, für welche sie ursprünglich bestimmt waren, unbrauchbar werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß beim Zusetzen des Bleinaphthenats zu Schmierfetten bei einer Temperatur, bei welcher das Bleinaphthenat mit dem die Seife bildenden Teil des Verdickungsmittels einen Komplex bildet, die so hergestellten Schmierfette beim Lagern nicht mehr erhärten.

Um eine Komplexbildung des Bleinaphthenats mit der Seife, welche einen Teil des Seife-Salz-Komplexverdickungsmittels bilden, herbeizuführen, werden die Bestandteile des Schmierfettes in Anwesenheit von zugesetztem Bleinaphthenat auf eine Temperatur über der Mischbarkeitstemperatur des Schmierfettes erhitzt, d. h. über die Temperatur, bei welcher der Seife-Salz-Komplex in dem Basisöl peptisiert oder gelöst wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines Blei enthaltenden Schmierfettes, das als Verdickungsmittel einen Komplex aus einer Erdalkaliseife und einem Erdalkalisalz einer aliphatischen Carbonsäure mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Molekül enthält das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die das Schmierfett bildenden Bestandteile mit Bleinaphthenat versetzt, zusammen mit dem Bleinaphthenat auf eine über der Mischbarkeitstemperatur des Schmierfettes liegende Temperatur von 100 bis 21O⁰C erhitzt, bis das Bleinaphthenat mit der Erdalkaliseife einen Komplex bildet und das Gemisch dann zur Ausbildung der Schmierfettstruktur abkühlt.

Demnach wird nach der vorliegenden Erfindung ein Bleinaphthenat einem Gemisch aus einem mineralischen Schmieröl, einem Fett, einem fetten Öl oder einer Fettsäure, einer niederen aliphatischen Carbonsäure mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül sowie einem Erdalkaliverseifungsmittel zugesetzt, worauf das Gemisch zwecks Verseifung des genannten Fettes, fetten Öls oder der Fettsäure und Bildung des Verfahren zur Herstellung eines Schmierfettes

Anmelder:

»Shell« Research Limited, London

Vertreter:

Dr. E. Jung, Patentanwalt,
8000 München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Peter Willcock, Bebington, Wirral, Cheshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 7. November 1960 (38 167)

Seife-Salz-Komplexes erhitzt und dann abgekühlt wird, um eine Schmierfettstruktur zu erzeugen. Es kann auch ein Erdalkalisalz der genannten niederen aliphatischen Carbonsäure an Stelle der freien Säure vor der Verseifungsstufe zugesetzt werden.

Die Metallkomponente der verwendeten Seifen kann Calcium, Barium oder Strontium sein. Die Metallkomponente des Salzes, das mit der Metallseife eine Komplexverbindung bildet, kann die gleiche oder verschieden sein wie bei der Seife. Gewöhnlich werden die Hydroxyde oder die Oxyde verwendet.

Als Fettsäureanteil der Seife werden solche Säuren

verwendet, die als Ester in tierischen Ölen und Fetten, pflanzlichen Ölen, Fetten und Wachsen sowie in Fischölen enthalten sind, sowie auch synthetisch hergestellte langkettige Fettsäuren. Solche Fettsäuren können gesättigt sein, wie z. B. Myristin-, Palmitin- und Stearinsäure, oder ungesättigt, wie Ölsäure, oder sie können substituierte Fettsäuren, z. B. 12-Oxystearinsäure, darstellen. In der Praxis werden gewöhnlich Seifen verwendet, die sich von handelsüblichen Gemischen von Fettsäuren oder Fettsäureglyceriden ableiten. Auch die Seifen der in Bienenwachs oder Degras enthaltenen Säuren können verwendet werden. Der Seife-Salz-Komplex macht im allgemeinen 2 bis 20 Gewichtsprozent des fertigen Schmierfettes aus. Geeignete niedere aliphatische Carbonsäuren, die 2 bis 5 Kohlenstoffatome pro Molekül enthalten und gemäß vorliegender Erfindung verwendbar sind, können gesättigt oder ungesättigt sein; z. B. Essig-, Propion- und Buttersäure.

709 718/389

Als Schmieröl wird ein raffiniertes, nichtraffiniertes oder halbraffiniertes, paraffinisches,, naphthenisch.es oder asphaltbasisches Mineralöl mit einer Viskosität von etwa 50 bis 4000 SUS bei 37,8°C oder ein Gemisch derartiger Öle verwendet.

Das Bleinaphthenat kann von Naphthensäuren beliebiger Herkunft abgeleitet sein. Die Bezeichnung »Naphthensäuren« umfaßt die alicyclischen Carbonsäuren, wie die Cyclopentan- und Cyclohexancarbonsäure, welche an. dem Naphthenring gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen gebunden enthalten können. Die Säure kann durch Aryl- und/oder Alkylreste, ungesättigte geradkettige und/oder verzweigtkettige Reste, substituierte Alkyl-, Aryl- und/ oder Alkenreste substituiert sein. Weiterhin können die gesättigten cyclischen Carbonsäuren auch durch Seitengruppen . aus gesättigten cyclischen Kohlenwasserstoffen oder durch Kondensationsprodukte von Resten aus zwei oder-mehreren gesättigten cyclischen Kohlenswasserstoffen, die chemisch gebunden sind, substituiert sein. Geeignete Naphthensäuren werden aus Erdölen oder aus. anderen in der Natur vorkommenden Produkten gewonnen, z. B. die Harzsäuren aus verschiedenen pflanzlichen Grundstoffen, z. B. Abietinsäure aus Fichtenharz. as

ebenfalls verwendet werden. Ein besonders wirksamer Typ von Antioxydationsmittel sind die aromatischen Amine, vorzugsweise mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Diese Verbindungen können entweder monocyclisch oder polycyclisch sein, obwohl die Naphthylamine bevorzugt werden. Typische Beispiele sind Phenyl-oc-naphthylamin, PhenyI-/?-naptithylamin und Benzylphenylnaphthylamin. Andere geeignete Amine sind Di-(p-Aminophenyl)-phenylmethan und die Polyalkyldiaminodiarylalkane, wie p,p'-(N,N'-Tetramethyl)-diaminodiphenylmethan. Geeignete Hochdriickzusatzmittel, welche in den erfindungsgemäßen Schmierfetten verwendet werden können, umfassen, z. B. sulfurierte Fette.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Herstellung von Schmierfetten nach der Erfindung. Die genannten Teile sind Gewichtsteile. Das Bleinaphthenat wird in Form eines 50gewichtsprozentigen Konzentrates in einem Mineralöl, das eine Viskosität von 50 Sekunden Redwood I bei 6O⁰C aufweist, einverleibt.

Beispiel 1

Die genaue Zusammensetzung der Erdölnaphthensäuren ist nicht bekannt. Man nimmt aber an, daß sie ein Gemisch der cyclischen .Kohlenwasserstoffcarbonsäuren mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen in dem gesättigten Ring enthalten, obwohl auch Säuren mit kleineren oder größeren Ringen vorliegen können. Ferner enthält das Gemisch.gewöhnlich substituierte, gesättigte alicyclische Kohlenwasserstoffcarbonsäuren vom obenerwähnten .Typ. Andere Bestandteile des Erdöls, aus welchen ■ das als Erdölnaphthensäure bekannte Gemisch erhalten wird, können ebenfalls vorhanden sein.

Die Temperatur, bei welcher das Bleinaphthenat zu den übrigen Schmierfett bildenden Komponenten zugesetzt wird, hängt ab von der Mischbarkeitstemperatur des speziell verwendeten Seife-Salz-Komplexes. Im allgemeinen liegt die Temperatur über 100° C und in den meisten Fällen ist der Temperaturbereich von 120 bis 210° C gut geeignet. Wenn das Bleinaphthenat vor der Verseifungsstufe zu den das Schmierfett bildenden Komponenten zugegeben wird, wird das Gemisch im allgemeinen zwecks Herbeiführung der Verseifung über 180°C erhitzt.

Andere übliche Zusatzstoffe, wie Schmelzpunktserniedriger, Verbesserungsmittel für den Viskositätsindex, Antioxydationsmittel und zusätzliche Antikorrosionsmittel, sowie Hochdruckzusatzmittel können in den Schmierfetten der vorliegenden Erfindung 74,9 Teile eines. Gemisches aus mineralischen Schmierölen, welches gleiche Gewichtsteile eines mineralischen Schmieröls mit einer Viskosität von 50 Sekunden Redwood I bei 6O⁰C und eines mineralischen Schmieröls mit einer Viskosität von 500 Sekunden Redwood I bei 60°C enthält, 4,4 Teilen gespaltener Talgfettsäuren, 2,1 Teilen Calciumacetat und 0,6 Teilen Kalk werden in einen Autoklav gebracht und auf eine Temperatur von 205° C erhitzt.

Während der Verseifung beträgt der Druck in dem Autoklav zwischen 5,6 und 7,0 kg/cm⁸, und diese Temperatur und der Druck werden während einer Arbeitsdauer von etwa 3 Stunden aufrechterhalten. Nach Abziehen einer Probe zur Bestimmung der Azidität werden 12 Teile Bleinaphthenat (Konzentrat) zu dem Gemisch zugesetzt und das Gemisch weitere 30 Minuten auf 205° C erhitzt. Das Gemisch wird dann unter Rühren gekühlt, und sulfuriertes Spermöl wurde bei einer Temperatur von 95°C zugegeben. Das Rühren wird bei 75° C eingestellt. Das auf diese Weise hergestellte Schmierfett erhärtet beim Lagern nach 3 Wochen nicht wesentlich. Die Timken-O.K.Werte des Schmierfettes übersteigen 18,14 kg und nach dem Altern liegt der ASTM-Tropfpunkt über 210°C. Die Härte des Schmierfettes vor und nach dem Lagern ist ersichtlich aus den ASTM-Penetrationswerten, die in der nachstehenden Tabelle I zusammengestellt sind.

Tabelle I

Abgespaltene
Talgfettsäuren

Öl

Ca-Acetat

Kalk

Bleinaphthenatkonzentrat

Gewichtsprozent

Sulfuriertes
Spermöl

ASTM-Penetration bei 25° C

ursprünglich

bearbeitet

unbearbeitet

3 Wochen Lagerung
bearbeitet

unbearbeitet

4,4

74,9

2,1

0,6

12

364

359

360

386

Beispiel 2

65 hergestellt. Bei diesem Beispiel beträgt die höchste während der Schmierfettherstellung erreichte Tempeln ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 wird ein ratur 170°C. Die Eigenschaften dieses Schmierfettes Schmierfett nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind, in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Abgespaltene
Talgfettsäuren

Öl

Ca-

Acetat

Kalk

Bleinaphthenat-

konzentrat

Gewichtsprozent

Sulfuriertes
Spermöl

ASTM-Penetration bei 25° C

ursprünglich

bearbeitet

unbearbeitet

3 Wochen Lagerung
bearbeitet

unbearbeitet

4,4

75

2,1

0,5

12

385

382

380

Beispiel 3

Ein Schmierfett wird hergestellt durch Einverleibung des Bleinaphthenats vor der Verseifung der Fettsäure. 80,3 Teile eines 64: 36-Gemisches von Mineralölen mit einer Viskosität von 160 Sekunden Redwood I bei 6O⁰C bzw. einer Viskosität von 650 Sekunden Redwood I bei 60°C, 8,3 Teilen abgespaltener Tallölfettsäuren, 1,1 Teilen Kalk, 6,1 Teilen Calciumacetat und 4,2 Teilen Bleinaphthenatkonzentrat, werden in einem Kessel 265 Minuten auf 200⁰C erhitzt und dann gekühlt. Die Härteeigenschaften des Schmierfettes beim Lagern sind aus Tabelle III ersichtlich.

Um die Penetration des in dem vorstehenden Beispiel hergestellten Schmierfettes zu bestimmen,

ίο werden verschiedene Proben in verschiedene Büchsen von 0,454 kg Inhalt abgefüllt. Die Oberfläche des Schmierfettes wurde ausgeglichen und die Büchsen bei 20 und bei 40⁰C gelagert. Nach den Lagerungsperioden werden an einer Büchse von 0,454 kg jeder Schmierfettprobe drei Penetrationswerte bestimmt:

1. Penetration des ungestört gehaltenen Schmierfettes in der Büchse (t);

_ao 2. die übliche, nicht besonders bezeichnete Penetration, nachdem das Schmierfett in den Bearbeitungstopf gebracht war (unbearbeitet; üb);

3. Walkpenetration nach 60 Schlägen (bearbeitet; b).

Tabelle III

Gewichtsprozent

Abgespaltene Talgfettsäuren 8,3

Öl 80,3

Calcium 6,1

Kalk 1,1

Bleinaphthenatkonzentrat 4,2

ursprünglich

b

t

20° C

Penetration (ASTM

Lagerung
40° C

üb

D 217-52T)

t

20° C

12 Monate

Lagerung

40° C

b

312

305

üb

4 Monate

t

342

235

üb

t

üb

310

t

330

347

O

323

298

319

347

üb

315

b

347

b

311

319

Es wird ein zweites Schmierfett zum Vergleich zugegeben. Die Härtungseigenschaft dieses Schmierhergestellt durch Vermischen von 72 Teilen des fetts beim Lagern ist in Tabelle IV zusammengestellt, Ölgemisches gemäß Beispiel 3,12,5 Teilen abgespaltener und durch Vergleich mit den Tabellen I bis III ist Tallölfettsäuren 1,6 Teilen Kalk und 9,1 Teilen CaI- ersichtlich, daß durch die Zugabe des Bleinaphthenats ciumacetat in einem Kessel und Erhitzen auf 2'18⁰C 45 in der in den Beispielen I bis III angegebenen Weise während 290 Minuten mit anschließendem Kühlen. die Lagerungsbeständigkeit des Schmierfettes hin-Wenn die Temperatur 9O⁰C beträgt, werden 4,8 Teile sichtlich der Härtung wesentlich verbessert des Bleinaphthenatkonzentrates zu dem Gemisch wird.

Tabelle IV

Gewichtsprozent

Abgespaltene Talgfettsäuren 12,5

Öl 72,0

Calcium 9,1

Kalk 1,6

Bleinaphthenatkonzentrat 4,8

	t	üb	b	t	4	20° C	Penetration	(ASTM D 217-52T)	40° C	t	üb	b	t	12 Monate Lagerung	2O⁰C	b	4O⁰C	t	üb	b
	303	365	427	207	üb	Monate Lagerung	183	350	366	159	üb	367	116	246	333
			362				330
		b
ursprünglich		375

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines Blei enthaltenden Schmierfettes, das als Verdickungsmittel einen

Komplex aus einer Erdalkaliseife und einem ErdaÖcalisalz einer aliphatischen Carbonsäure mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen im Molekül enthält,

7 8

dadurchgekennzeichnet, daß man die das Gemisch dann zur Ausbildung der Schmier-

das Schmierfett bildenden Bestandteile mit Blei- fettstruktur abkühlt.

naphthenat versetzt, zusammen mit dem Blei-

naphthenat auf eine über der Mischbarkeitstemperatur des Schmierfettes Hegende Temperatur 5 ¹^ Betracht gezogene Druckschriften: von 100 bis 210⁰C erhitzt, bis das Bleinaphthenat USA.-Patentschriften Nr. 2 720 491, 2 759 893, mit der Erdalkaliseife einen Komplex bildet, und 2 859 180.

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