DE1444907C3

DE1444907C3 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1444907C3
Application number: DE1444907A
Authority: DE
Inventors: Robert Hall Woodbury N.J. Davis (V.St.A.)
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1962-11-16
Filing date: 1963-11-14
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE1444907A1; FR1502608A; US3194760A; GB1017442A; DE1444907B2

Description

eine Reihe von 10-Sekunden-Läufen mit zunehmender Hebelarmbelastung (schrittweise Zunahmen von 10 kg) durchgeführt, bis ein Verschweißen der Kugeln eintritt. Zwischen jedem Lauf wird ein neuer Kugelsatz eingebaut. Die Prüfergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Eine zweite Reihe von Suspensionen (Beispiele 9 bis 11) wurde in ähnlicher Weise wie die Suspensionen der vorausgehenden Reihe bereitet, mit der Ausnahme, daß das verwendete Calciumacetat aus wasserfreiem Calciumacetat bestand. Diese Öle wurden ebenfalls der Prüfung in dem Shell-Vierkugelapparat unterworfen. Diese Prüfergebnisse sind in der Tabelle II aufgeführt.

Eine dritte Reihe von Ölsuspensionen (Beispiele 12 bis 14) wurde in der gleichen Weise wie die vorausgehenden Reihen bereitet, mit der Ausnahme, daß als Calciumacetat die monohydratisierte Form, d. h. eine Verbindung der Formel Ca(C₂H₃Oa)₂ · H₂O, benutzt wurde. Diese Öle wurden ebenfalls der Prüfung in der Vierkugelmaschine unterworfen, die Ergebnisse sind in der Tabelle III angegeben.

Tabelle I

Beispiel	Ca (C₂H₃O₂) · V₂ H₂O	MoS₂	Grundöl	Shell-Vierkugelapparat
Nr.	Gewichtsprozent	Gewichtsprozent	Gewichtsprozent	Schweißlast, kg
1	5		95	190
2		5	95	290
3	2,5	2,5	95	420
4	2,5	—	97,5	170
5	—	2,5	97,5	230
6	1,25	1,25	97,5	270
7	1	4	95	330
8	4	1	95	350

Tabelle II

Beispiel Nr.	Ca (C₂H₃O₂)₂ Gewichtsprozent	MoS₂ Gewichtsprozent	Grundöl Gewichtsprozent	Shell-Vierkugelapparat Schweißlast, kg
9 10 11	5 2,5	5 2,5	95 95 95	220 290 460

Tabelle III

Beispiel Nr.	Ca (C₂H-A)₂ · H₂O Gewichtsprozent	MoS₂ Gewichtsprozent	Grundöl Gewichtsprozent	Shell-Vierkugelapparat Schweißlast, kg
12 13 14	5 2,5	5 2,5	95 95 95	250 290 320

Die in den Tabellen I, II und III aufgeführten Ergebnisse zeigen klar eine den Höchstdruck verbessernde synergistische Wirkung zwischen Calciumacetat und Molybdändisulfid; die Kombination dieser beiden Materialien ergibt in allen Fällen eine ausgeprägte Verbesserung des Verhaltens, das mit einem der Stoffe allein erzielt wird. Weiter ist ersichtlich, daß der Hydratationsgrad des Calciumacetats dessen Leistungsfähigkeit in Kombination mit dem Molybdändisulfid beeinflußt. So war das wasserfreie Calciumacetat am wirksamsten, während das Halbhydrat wirksamer war als das Monohydrat. Weiterhin scheint (Tabelle I) eine optimale Wirkung erreicht zu werden, wenn man gleiche Mengen der beiden Additive miteinander vereinigt.

Eine weitere Reihe von Ölsuspensionen (Beispiele 15 bis 17) wurde nach Art der ersten Reihe hergestellt, mit der Ausnahme, daß in diesem Falle Graphit an Stelle des Molybdändisulfids benutzt wurde; das verwendete Calciumacetat war die halbhydratisierte Form. Diese Suspensionen wurden ebenfalls in dem Vierkugelapparat geprüft, die Ergebnisse sind in der Tabelle IV angegeben.

Noch eine weitere Reihe von Ölsuspensionen (Beispiele 18 bis 20) wurde in der Art der ersten Reihe hergestellt, mit der Ausnahme, daß hier das Molybdändisulfid durch Stannisulfid ersetzt wurde; das verwendete Calciumacetat war die halbhydratisierte Form. Die Ergebnisse der Prüfungen dieser öle in der Vierkugelmaschine sind in der Tabelle V angegeben.

	Ca (C₂H₃O₂) · V₂ H₂O Gewichtsprozent	Tabelle IV	Grundöl Gewichtsprozent	Shell-Vierkugelapparat Schweißlast, kg
Beispiel Nr.	5 2,5	Graphit Gewichtsprozent	95 95 95	190 160 250
15 16 17	5 2,5

	5	1 444 907 Tabelle V	Grundöl Gewichtsprozent	6	Shell-Vierkugelapparat Schweißlast, kg
Beispiel Nr.	Ca (C₂H₃O₂). · V₂ H₂O Gewichtsprozent	SnS, Gewichtsprozent	95 95. ; 95 ' "-	190 .-, .· ., 310 - 470
18 19 20	5 2,5	5 2,5

Aus den Werten der Tabellen IV und V geht die io disulfid in einem Fettkessel bei 24° C 3 Stunden lar synergistische Höchstdruckwirkung, die durch die vermischt wurden.

Kombination des Calciumacetats mit dem Graphit Wenn das in der vorstehenden Weise bereite

(Tabelle IV) und mit dem Stannisulfid (Tabelle V) Schmierfett der Prüfung in der Shell-Vierkuge erzielt wird, klar hervor. maschine unterworfen wurde, trat bei 620 kg, d. '.

Wie bereits erwähnt wurde, gelten die Grundsätze 15 der größten Belastbarkeit der Maschine, kein Schwe der Erfindung für Schmierfette genauso wie für flüssige Ben ein. Die tatsächliche Lastaufnahmefähigkeit dies Schmierölzusammensetzungen. Auch hier sind, wie
eingangs erwähnt, vorteilhafte Ausführungsformen der
in Betracht kommenden Zusammensetzungen solche
Materialien, die bei Einverleibung eines Stabilisier- 20
mittels, welches eine Abtrennung der Feststoffe aus
dem Öl während der normalen Lagerung vor der Verwendung verhindert, erhalten werden.

Die Stabilisierung von Öldispersionen von Calciumacetat durch N-acylsubstituierte Sarcosinverbindungen 25 Gesamtfeststoffgehalte (d. h. Calciumacetat und M der allgemeinen Formel lybdändisulfid) von 11 bzw. 5 Gewichtsprozent hatte:

Diese verdünnten Zusammensetzungen wurden ebe: falls der Prüfung in der Shell-Vierkugelmaschir unterworfen. Wiederum trat in beiden Fällen kei 30 Schweißen bei der maximalen Belastbarkeit der Prü maschine, d. h. 620 kg, auf.

In der Praxis, wenn ein geringerer oder ein größere Grad an Höchstdruckwirksamkeit erforderlich is können die Mengen der beiden Additive entsprecher

Schmierfetts ist somit größer als dieser letztgenann; Wert.

Beispiele 22 und 23

Anteile der Schmierfettzusammensetzung gemil Beispiel 21 wurden mit hinreichenden Mengen Grund' verdünnt, um zwei fluide Schmiermittel zu bilden, d

R _ C — N — CH₂COOH

CH₃
in der R einen aliphatischen, gesättigten oder unge

sättigten Kohlenwasserstoffrest mit etwa 8 bis etwa 35 verringert oder erhöht werden; oder es können d 24 Kohlenstoffatomen bedeutet, ist bereits vorgeschla- Mengenanteile der beiden Additive geändert werde: gen worden. Die stabilisierten Calciumacetat-Öldispersionen eignen sich gut zur Verwendung im Rahmen

der vorliegenden Erfindung, da die Höchstdruck-

indem man die Menge des einen verringert und d; Menge des anderen erhöht. Beispielsweise brauche für flüssige Schmieröle, die für Kraftfahrzeugmasch Zusammensetzungen, die durch Vereinigung derselben 40 nen, Transmissionen u. dgl. geeignet sind, nur ve: mit den Schichtgitterfeststoffschmiermitteln gebildet hältnismäßig kleine Mengen von jedem Additiv ve: werden, wiederum sehr beständig über lange Lager- wendet zu werden, z. B. von etwa 0,1 bis etwa 10°/ zeiten sind. Diese Stabilität bildet einen bedeutenden Andererseits können für Schmierfette, die zur Ve: technischen und wirtschaftlichen Vorteil, da das Wendung bei der Metallverarbeitung geeignet sint Schmiermittel seine Homogenität, die ihm ein wün- 45 z. B. als Ziehverbindung oder bei stark beanspruchet sehenswertes Aussehen gibt, behält und vor der Ver- den Metallschneidvorgängen, wie Drehen, Gewinde Wendung nicht erneut vermischt zu werden braucht. bohren oder Räumen, größere Mengen der einzelne Das nachstehende Beispiel veranschaulicht die Ver- Additive, bis herauf zu 60 % oder mehr, Anwendur. Wendung einer stabilisierten Calciumacetatdispersion finden, wobei jedoch die Gesamtmenge im allgemeine zur Bildung eines Höchstdruckschmierfettes gemäß 50 etwa 80% nicht überschreitet. Wenn ein Stabilisie: der vorliegenden Erfindung. mittel, ζ. B. eine N-acylsubstituierte Sarcosinverbir

. . dung, benutzt wird, kann die Menge zweckmäßig ii

Beispiel 2i Bereich von etwa 0,01 bis etwa 20 Gewichtsprozej

a) Zu 57 Gewichtsteilen eines lösungsmittelraffinier- der Zusammensetzung liegen, je nach der Menge a ten naphthenischen Grundöls mit 500 sec (SUS) wur- 55 Calciumacetat und MoIybdändisulfid in der Zusamme! den 40 Gewichtsteile Calciumacetat (halbhydratisierte Setzung; gewöhnlich beträgt die Menge etwa 0,1 b Form) und 3 Gewichtsteile Oleoylsarcosin zugesetzt. etwa 3 ⁰J₀.

Das Gemisch wurde unter Rühren auf 138° C erhitzt. Neben dem Calciumacetat und den Schichtgitte

Die sich ergebende Dispersion wurde dann auf etwa feststoffschmiermitteln können die Zusammensetzui 77°C abgekühlt und durch ein Manton-Gaulin- 60 gen gemäß der Erfindung auch andere Additive en Homogenisiergerät geleitet, das bei 14,8 kg/cm² ar- halten, die zur Herbeiführung anderer Verbesserunge beitete, um eine klare fluide Dispersion zu schaffen. des Schmiermittels bestimmt sind, z. B. Antiox;

b) Es wurde ein weiches Schmierfett hergestellt, dationsmittel, Fließpunkterniedriger, Viskositätsinde. indem 75 Gewichtsteile der vorstehenden Disper- verbesserer, Dispergiermittel, Rostinhibitoren ur sion a) mit 25 Gewichtsteilen feinteiligem Molybdän- 65 Antischaummittel.

Claims

1 2 kleinerer Getriebesätze in Kraftübertragungseinricr Patentansprüche· tungen von Fahrzeugen, welche größere Einheit: belastungen erfordern, die Höchstdruckanforderunge

1. Schmiermittel, bestehend aus an Schmiermittel gesteigert. Die Schaffung von neue

S und besseren Hochstdruckschmiermitteln ist daher av.

1. Petroleumschmieröl, dem Fachgebiet der Schmierung von großer Bedeu

2. 0,1 bis 60 Gewichtsprozent Calciumacetat, tung.

bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, Das erfindungsgemäße Schmiermittel besteht au

3. 0,1 bis 60 Gewichtsprozent eines Schichtgitter- einem Petroleumschmieröl und, bezogen auf die Ge feststoffschmiermittels, wobei der Gesamt- io samtzusammensetzung, aus 0,1 bis 60 Gewichtsprozen gewichtsprozentsatz an Calciumacetat und Calciumacetat und aus 0,1 bis 60 Gewichtsprozen Schichtgitterfeststoffschmiermittel in der Zu- eines Schichtgitterfeststoffschmiermittels, wobei de: sammensetzung nicht mehr als 80% beträgt, Gesamtgewichtsprozentsatz an Calciumacetat unc und gegebenenfalls aus Schichtgitterfeststoffschmiermittel in der Zusammen-

4. 0,01 bis 20 Gewichtsprozent einer N-acyl- 15 Setzung nicht mehr als 80 % beträgt,
substituierten Sarcosinverbindung der all- Gemäß der Erfindung wurde folgendes ermittelt: gemeinen Formel Wenn man einem Schmieröl als Höchstdruckadditive

eine Kombination aus einem herkömmlichen Schicht-

^ gitterfeststoffschmiermittel, wie Molybdändisulfid.

'■'■ 20 Zinnsulfid, Graphit, Glimmer, Talkum, Seifensteir.

R — C — N — CH₂COOH od. dgl. und Calciumacetat einverleibt, wird eine

synergistische Steigerung der Höchstdruckeigenschaf-

CH₃ ten des Öles über jene erzielt, die durch Einverleibung

der einen oder der anderen dieser beiden Additivarter;

worin R einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest 25 allein erhalten werden. Der Hauptzweck der Erfindung mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen bedeutet. ist demgemäß die Zurverfügungstellung einer neu-

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch ge- artigen und stark verbesserten Klasse von Höchstkennzeichnet, daß es als Komponente 3 ein aus druckschmiermitteln, welche als Höchstdruckadditive Molybdändisulfid, Zinnsulfid oder Graphit be- einen Schichtgitterfeststoff der vorstehend beschriestehendes Feststoffschmiermittel enthält. 30 benen Art und Calciumacetat enthalten.

3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, da- Wegen ihrer Unlöslichkeit werden die Feststoffdurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 4 schmiermittel und das Calciumacetat entweder als ein Oleoylsarcosin enthält. grobe Suspensionen oder feine Dispersionen in das Ö!

einverleibt. Besonders vorteilhafte Zusammensetzun-

35 gen enthalten feine Dispersionen der Feststoffe, einschließlich kolloidale Dispersionen. Diesen wird noch ein Stabilisiermittel beigemischt, um ein Ab-

Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Höchst- setzen der Additive bei der Lagerung zu verhindern, druckschmiermittel, insbesondere Schmierölzusammen- Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Aussetzungen und Schmierfette, die eine Kombination von 40 führungsbeispielen und Prüfungen weiter erläutert.
Additiven enthalten, welche in synergistischer Weise

die Höchstdruckeigenschaften des Schmieröls ver- Beispiele 1 bis 20

bessern.

Es ist bekannt, daß gewöhnliche Petroleumschmier- Es wurde eine Reihe grober Suspensionen von CaI-

öle für sich allein nicht in der Lage sind, den äußerst 45 ciumacetat und Molybdändisulfid in Schmieröl herhohen Drücken zu widerstehen, die bei verschiedenen gestellt (Beispiele 1 bis 8), indem die festen Materialien Arten moderner Maschinen und Vorrichtungen, z. B. mit dem Grundöl in einem Waring-Mischer vermischt den in Motorfahrzeugen verwendeten Hypoidgetrieben, wurden. Als Calciumacetat wurde die halbhydratiinsbesondere den miteinander in Eingriff kommenden sierte Form verwendet, d. h. eine Verbindung der Metalloberflächen auftreten. Als eine Lösung dieses 50 Formel Ca(C₂H₃Oa)₂ ■ 1/2 H₂O. Das verwendete Grund-Problems ist es auf dem Fachgebiet üblich geworden, öl war eine Mischung, die aus 40,5 Gewichtsprozent dem Schmieröl gewisse Materialien einzuverleiben, die eines lösungsmittelraffinierten Zylinderöles mit 180 see unter Höchstdruckbedingungen einen Schmierfilm (SUS), 38,5 Gewichtsprozent eines Iösungsmittelraffibilden, der zur Aufnahme dieser hohen Drücke in der nierten paraffinischen Neutralöles mit 200 sec (SUS) Lage ist. Diese Materialien sind als Höchstdruck- oder 55 und 21,0 Gewichtsprozent lösungsmittelraffiniertem Lastaufnahmemittel bekannt. Beispielsweise ist es seit Brightstock mit 155 sec (SUS) bestand,
einiger Zeit bekannt, daß Schichtgitterfeststoffe, wie Jede der vorstehend angegebenen Suspensionen

Molybdändisulfid, Zinnsulfid, Graphit, Glimmer, Tal- wurde in der bekannten Shell-Vierkugelmaschine auf kum, Saponit, schmierende Eigenschaften besitzen ihre Belastbarkeit geprüft (nach gründlicher Nach- und daß sie sehr wirksame Höchstdruckmittel für 60 Vermischung unmittelbar vor der Prüfung). Der Prüf-Schmieröl bilden. Diese schmierenden Feststoffe sind Vorgang verläuft, kurz gesagt, in der folgenden daher Schmierölen zugegeben worden, welche für An- Weise: Drei 12,7 mm SAE 52 100 Stahlkugeln werden Wendungen mit starker Belastung bestimmt sind. In in einen feststehenden Kugelnapf eingespannt. Das jüngerer Zeit ist erkannt worden, daß Calciumacetat zur Prüfung kommende Schmiermittel wird so zuschmierende Eigenschaften hat und daß es ein sehr 65 gesetzt, daß es die Kugeln bedeckt. Eine vierte Kugel wirksames Höchstdruckadditiv für Schmieröl dar- ist in einer Einspannvorrichtung am unteren Ende einer stellt. Jedoch hat die fortgesetzte Entwicklung neuer senkrechten Spindel befestigt und wird bei 1800 U/min Arten von Maschinen und Vorrichtungen, z. B. gegen die drei stationären Kugeln gedreht. Es wird