DE1594477C3

DE1594477C3 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1594477C3
Application number: DE1594477A
Authority: DE
Inventors: Frederic Van Quaethoven; Georges Souillard
Original assignee: Labofina Sa Bruessel
Current assignee: Labofina Sa Bruessel
Priority date: 1965-09-10
Filing date: 1966-08-10
Publication date: 1975-12-04
Also published as: NL150159B; GB1162157A; DK115196B; BR6682650D0; CH467854A; BE669450A; SE334966B; NL6612173A; ES331114A1; AT279013B; DE1594477B2; DE1594477A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel, das aus einem Gemisch aus flüssigem Polybuten, Mineralöl und einem Schmiermittelzusatz besteht, das für Zweitaktmotoren und Drehmotoren vom Wankeltyp geeignet ist. Beispiele solcher Maschinen sind Gartenmaschinen wie Rasenmäher, Gliedersägen, Pumpen, elektrische Generatoren und Außenbordmotore für Wasserfahrzeuge. Bei Maschinen dieser Art, welche eine störungsfreie Schmierung über einen längeren Zeitraum ohne fortlaufende Wartung erfordern, bestehen die durch die vorliegende Erfindung gelösten Probleme darin, daß sich die Durchlässe und Zündkerzen verstopfen, die Kolbenringe haften bleiben, eine Rostung einsetzt, die Schmierung des Kurbelantriebes und der Hauptlager versagt, sich Kohlenstoff und Abscheidungen (Lack- bzw. Harzschichten) auf Arbeitsflächen bilden und auch eine höchst unangenehme Rauchbildung eintritt.

Für die Schmierung solcher Maschinen werden bekanntlich übliche Mineralöle verwendet, die jedoch zu einem Festkleben der Kolbenringe, teerartigen Verschmutzungen und Verunreinigungen von Maschinenteilen in einem solchen Ausmaß führen, daß man von der Anwendung von Maschinen dieser Art in größerem Umfang abgeschreckt wird. Man hat schon vorgeschlagen, flüssiges Polybuten zu verwenden, da es den Vorteil besitzt, sich unter den Arbeitsbedingungen an einer Zweitaktverbrennungskammer völlig zu zersetzen und keine teerartigen Abscheidungen selbst bei mäßigen Temperaturen zu bilden; aber dieses Schmiermittel gewährleistet keinen ausreichenden Schutz der sich bewegenden Teile, ferner treten bei Verwendung dieses Schmiermittels an der Maschine relativ schnell Korrosionsschäden auf, es bildet sich Rost, und es versagt eventuell die Lagerung. Zusätze, die metallische Bestandteile enthielten oder aschefrei waren, hat man schon für weitere Arten von Schmiermitteln verwendet. Sie erwiesen sich jedoch als unzureichend im Hinblick auf eine teerfreie Schmierung. Auch das Haftvermögen dieses Schmiermittels an den Maschinenwandungen und Lagern war unzulänglich. In einigen Fällen bewirkten sie sogar eine verstärkte Abscheidung von Teer und »Lacken«.

Es wurde gefunden, daß ein Gemisch, welches zum größten Teil aus Polybutylen und zu einem kleineren Anteil aus Mineralöl und aus bekannten Schmiermittelzusätzen besteht, sich ausgezeichnet als Schmiermittel eignet. Dieses Gemisch ist im Hinblick auf seine Schmierwirkung jedem seiner Bestandteile überlegen.

wenn diese alleine oder in Kombination mit anderen Mitteln verwendet werden; mit dem erfindungsgemäß als Schmiermittel verwendbaren Gemisch werden die vorstehend angegebenen, bei Zwsitaktmaschinen auftretenden Probleme gelöst.

Aus der US-PS 31 66 545 ist ein Verfahren zur Herstellung von Isobutylenpolymerisaten bekannt, die für Schmiermittel geeignete Viskositätsbereiche aufweisen können.

Die GB-PS 7 84 624 bezieht sich auf die radioaktive Polymerisation von Styrol mit ungesättigten Estern. Die Produkte sollen zur Verbesserung der Viskosität von Schmiermitteln geeignet sein.

In der GB-PS 8 10 210 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten und Mischpolymerisaten von Kohlenwasserstoffen beschrieben, die als Schmiermittelzusätze zur Viskositätsverbesserung geeignet sein sollen. Bei den Verfahrensprodukten handelt es sich um feste Stoffe.

Die DT-PS 8 68 293 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von* Ölen durch Polymerisation von Isobutylen. Die Produkte sollen geeignete Schmieröle für Kältemaschinen, insbesondere aber Isolieröle für Kabel und Transformatorenöle sein.

In der DT-PS 8 63 038 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Schmierölen durch Polymerisation von Olefinen beschrieben. Die Produkte sollen gute Autoöle sein. Gegenstand der DT-AS 10 24 240 ist ein Verfahren zur Herstellung von Pfropf-Mischpolymerisaten, die Ölzusätze zur Erhöhung der Viskosität von wachsartigen Schmierölen sein können.

In der DT-AS 10 42 164 ist ein Schmierölgemisch beschrieben, bei dem die Viskosität der Schmieröle durch geringe Zusätze an öligen Polymeren des Propylene verbessert wird. Das Molekulargewicht der verwendeten Polymerisate liegt zwischen 10 000 und 30 000. Ihr Anteil beträgt von 0,1 bis 10%, bezogen auf das Gewicht der fertigen Mischung.

Die DT-OS 14 44 777 betrifft eine hochviskose Schmierölzusammensetzung aus Mineralöl, Polybuten und einer ungesättigten polymerisierbaren Verbindung. Die Viskosität dieser Mischungen soll ohne den kritischen Zusatz an der polymerisierbaren Verbindung im Gebrauch sehr schnell absinken.

Nach dem Stand der Technik ließ sich nicht ableiten, daß ein gemäß vorliegender Erfindung zusammengesetztes Schmiermittel sich mit dem Brennstoff leicht mischt, keine Ablagerungen auf den beweglichen Teilen eines Motors während des Verbrennungsvorganges bildet, die beweglichen Motorteile gut geschmiert werden und die bisher üblichen dichten Auspuffrauchschwaden weitgehend gering sind.

Diese Wirkungen des erfindungsgemäßen Schmiermittels ließen sich aus dem Stand der Technik um so. weniger herleiten, als aus der US-PS 27 28 351 bekannt ist, daß jedes Polymerisat eigentümliche und spezielle Eigenschaften hat und infolgedessen Rückschlüsse auf Verwendungsmöglichkeiten von einem Produkt zum anderen nicht zu ziehen sind. So sind z. B. Mischungen aus Polybuten mit verschiedenen Zusätzen, die aber nur aus zwei Bestandteilen bestehen, nämlich Polybuten und Zusatz, als Schmiermittel für den erfindungsgemäßen Zweck ungeeignet. Das gilt auch für Zweikomponentengemische aus Schmieröl und Zusatzmittel. Es muß als überraschend angesehen werden, daß die erfindungsgemäßen ternären Gemische demgegenüber den an sie gestellten Anforderungen genügen.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel enthält ein Polybuten, das eine Viskosität im Bereich von 30 SSU bei 99°C (2,0 Centistoke bei 98,9°C) und etwa 600 SSU bei 99⁰C (130 Centistoke bei 98,9⁰C), sowie ein Molekulargewicht von 250 bis 800 hat. Das Polybuten kann einesder in flüssiger Form in diesem Viskositätsbereich erhältlichen Polybutene sein; es kann Polybuten oder Polyisobutylen oder eine Mischung dieser beiden isomeren Formen sein. Manchmal ist es zweckmäßig, ein hydriertes Polybuten wegen seiner besseren Oxidationsbeständigkeit zu verwenden, wie es in der US-PS 31 00 808 beschrieben ist.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Polybuten ist in der US-PS 29 57 930 beschrieben. Nach diesem Verfahren wird ein Polybuten überragender Qualität erhalten, da es in einem engeren Molekularbereich von weitgehend homogener Struktur ist.

Das im Rahmen der Erfindung verwendete Mineralöl hat zweckmäßigerweise eine Viskosität von 50 bis 500 SSU bei 38°C (7,3 Centistoke bis 108 Centistoke bei 37,8° C). Zwar kann jedes mineralische Schmieröl verwendet werden, aber ein Öl auf naphthenischer Basis ist als mineralische Ölkomponente zu bevorzugen. Als Zusatz können bekannte Brennstoffzusätze verwendet werden, entweder, die Asche bildenden, wie die überalkalisierten Metallkomplexe oder die aschefreien Additive vom Typ des Fettsäurepolyamids. Bevorzugt werden die aschebildenden Arten verwendet, wie sie z. B. in den US-PS 29 16 454, 29 72 579, 29 89 463, 3015 320, 30 55 951, 30 90 753, 3126 430, 2120160, 3135 692, 3178 368, 3180 831, 3210 277 beschrieben sind.

Ein bevorzugtes Zusatzmittel ist ein überalkalisiertes Erdalkalipetroleumsulfonat, z. B. ein überalkalisiertes Calciumpetroleumsulfonat, das vorteilhafterweise als 20- bis 40%ige Lösung in dem Öl als Lösungsmittel gelöst ist. Das Öl ist entweder ein Polybuten-Mineralöl oder ein anderes organisches Öl, wie ein Polyalkylenpolyamin, vorzugsweise wird indes das Zusatzmittel zunächst in einem der oben angegebenen Öle gelöst. Ein für die Zwecke der Erfindung brauchbarer handelsüblicher Zusatz ist ein Calciumpetroleumsulfonat, das eine Alkalizahl von annähernd 60 mg KOH/g und ein durchschnittliches Molekulargewicht von 480 hat. Es ist bis zu 30% in einem aromatischen Mineralöl gelöst.

Aschefreie handelsübliche Arten von Zusätzen sind:

1. eine Kombination von Polyaminen und Alkylbernsteinsäureanhydrid und

2. ein Polyamid einer Fettsäure.

Ein erfindungsgemäßes Schmiermittel besteht im allgemeinen aus 80 bis 98 Volumprozent Polybuten, 1 bis 19,5 Volumprozent eines mineralischen Schmieröls und 0,5 bis 10 Volumprozent Zusatz.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel wird in üblicher Menge dem Brennstoff in einem Verhältnis von etwa 1 Teil Schmiermittel auf 10 Teile Brennstoff bis etwa 1 Teil Schmiermittel auf 100 Teile Brennstoff zugegeben; vorzugsweise liegt das Mengenverhältnis im Bereich von 1: 20 Volumteilen bis 1: 50 Volumteilen. Der Brennstoff ist z. B. Benzin (Gasolin) oder ein anderes handelsübliches Brennstoffgemisch für Zweitaktmaschinen.

Das Schmiermittelgemisch verbrennt im Gegensatz zu üblichem Mineralöl oder Polybuten mit oder ohne Zusatz mit erhöhter Schmierung der Zylinderwände und Lager; es verbleibt ein wirksamer Schmierfilm auf den sich bewegenden Teilen, und es bleibt keine teerartige oder lackartige Abscheidung zurück; das Schmiermittel ermöglicht einen langen störungsfreien Zweitaktbetrieb.

Das erfindungsgemäße Mittel hat den weiteren sehr wichtigen Vorteil, daß es ungewöhnlich schnell auf Zusätze anspricht. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die genannte Mischung eine Schmierung einer Zweitaktmaschine bei hoher Beanspruchung selbst dann ermöglicht, wenn der Gehalt an üblichem Zusatz verringert ist. Wenn dagegen z. B. beim Betrieb einer üblichen Zweitaktmaschine eine übliche Mischung aus einem Mineralöl und einem Zusatz verwendet wird, sinkt die Leistung der Maschine im selben Maße, wie die Menge Zusatzmittel verkleinert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Schmiermittel die Menge der rauchigen Abgase weitgehend verringert oder diese sogar beseitigt. Es wurde ferner gefunden, daß eine während langer Zeiträume nach der erfindungsgemäßen Verwendung des Schmiermittels gelagerte Maschine rostfrei ist, und zwar in erster Linie nicht deshalb, weil der Zusatz Rost verhindert, sondern weil, wie angenommen wird, der Zusatz in der Mischung aus Mineralöl und Polybuten an den Metallflächen während langer Zeiträume einer Lagerung der Maschine haften bleibt, so daß es seine Rostschutzwirkung voll ausüben kann.

Die erfindungsgemäße Kombination aus Mineralöl, einer großen Menge Polybuten und einem üblichen Zusatz ist als Schmiermittel in seiner Gesamtwirkung bekannten Schmiermitteln weit überlegen. Wenn man z. B. ein übliches Brennstoffgemisch verbrennt, das aus 3 % eines Zusatzes von Calciumpetroleumsulfonat, welches lediglich in 97% Polybuten als dem Schmieröl gelöst ist, und aus Benzin im Verhältnis von 1 bis 16 Volumteilen besteht, wurde nach zweihundertstündiger Betriebsdauer gefunden, daß in den Lagern der Maschine eine starke Verbrennung einge-

treten war. Wenn man dagegen dieselbe Maschine mit einem Volumteil Schmiermittel auf 16 Volumteilen Brennstoff betreibt, wobei das Schmiermittel aus 94% Polybuten, 3% lösungsmittelraffiniertem Küstenöl und 3 % desselben Calciumpetroleumsulfonats besteht, und die Maschine insgesamt 1500 Stunden betreibt, wurde gefunden, daß die Lager sauber geschmiert waren und kein Zeichen einer Verbrennung aufweisen. In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher beschrieben.

Beispiel I

Es wurden Vergleichsversuche mit verschiedenen Brennstoff-Ölgemischen durchgeführt. Für dieses Beispiel wurde der »Mobylette Test« angewendet. Dieser Test beruht auf dem Betrieb einer 49 cm³ Mobylette Zweitaktmaschine unter folgenden Bedingungen:

Dauer 100 Stunden

Geschwindigkeit 3 300 Umdrehungen

je Minute

Leistung eingestellt, um einen richtigen Brennstofffluß bei der angegebenen Geschwindigkeit zu erzielen

Brennstoffverbrauch ... 10 cc je 70 Sekunden +/—2

(±2) Sekunden

Öl-Brennstoff-Verhältnis 1 : 16

Dieser Versuch diente dazu, die folgenden Vorgänge zu bewerten:

Verstopfung der Auslaßventilkammer, Verstopfung der Einlaßventilkammer, Ankleben der Kolbenringe, Beschmutzung der Zündkerze und Abscheidungen am Kolbenkopf, unterem Rand, Ringen und Zylinderköpfen.

Außer einer allgemeinen Bewertung, unter Berücksichtigung der vorstehenden Gesichtspunkte, wurden einige wesentliche der geprüften Merkmale mit dem sogenannten »2-stroke-Merit-Rating-System« verglichen. Gemäß diesem System werden die folgenden Faktoren bewertet:

Ankleben des Kolbenringes; Zustand des Kolbenmantels hinsichtlich der Bildung von Abscheidungen; Zustand des Einlaß- und Auslaßventils hinsichtlich einer Verstopfung.

Der höchste nach dem »2-stroke-Merit-Rating-System« zu erzielende Wert ist 100. Bezüglich des Klebens des Kolbenringes erhält ein freier Ring 10 Punkte, ein langsam arbeitender Ring 9 Punkte und haftende Ringe werden je 45° Haftung mit 10 Punkten bewertet, und für jede weitere Haftung von 45° wird ein weiterer Punkt abgezogen. Das so erhaltene Ergebnis wird mit 2 multipliziert, um für die Bewertung des Haftens der Ringe eine höchst mögliche Zahl von 20 Punkten zu erzielen.

Hinsichtlich der Blockierung des Einlaß- und Auslaßventils werden 10 Punkte eingesetzt, wenn der Durchlaß keine Verstopfung zeigt. Wenn eine Verstopfung ist, wird die verstopfte Fläche in Prozent bestimmt. Dann wird von 10 Punkten ein Wert abgezogen, der durch die Multiplikation von 10 des Verhältnisses der verstopfen Fläche zur Gesamtfläche erhalten wird. Das Ergebnis wird mit 2 multipliziert, um die Endbewertung der.Verstopfung des Einlaß- und Auslaßventils zu erhalten. Daraus ergibt sich ein mögliches Endergebnis von 20 Punkten für die Bewertung des Auslaßventils und von 20 Punkten für die Bewertung des Einlaßventils.

Ein gleiches Punktzuteilungssystem wird hinsichtlich der Abscheidung eines Überzuges am Kolbenmantel angewendet. Ein Mantel ohne Abscheidung erhält 10 Punkte. Die einem Mantel zugeteilten Punkte, der eine Abscheidung trägt, hängt von der bedeckten Fläche in Prozenten ab. Das Verhältnis der bedeckten Fläche zur Gesamtfläche des Kolbens in Prozenten wird mit 10 multipliziert; der so erhaltene Wert wird mit einem Farbfaktor multipliziert, der auf der Entfärbung des Kolbens beruht. Die angewendete Farbfaktortabelle ist folgende: .

Sauber 0

Leicht braun ¹Z₄

Braun -¹I₂

Dunkelbraun ³/₄

Schwarz 1

Nach der Multiplikation mit dem Farbfaktor wird das erhaltene Ergebnis von 10 abgezogen und mit 2 multipliziert. Die höchst erreichbare Punktzahl ist wiederum 20.

Die Versuche wurden mit den folgenden Gemischen durchgeführt, wobei die folgenden Schmiermittel verwendet wurden (die Zusammensetzungen sind in Volumteilen angegeben):

1. 100% Mineralöl

2. 97% Mineralöl und 3% Calciumpetroleumsulfonat

3. 100% Polybuten

4. 97% Polybuten und 3% Calciumpetroleum-

sulfonat

5. 94% Polybuten, 3% Calciumpetroleumsulfonat und 3% von 75-lösungsmittelraffiniertem

Küstenöl, das die in Tabelle I angegebenen physikalischen Werte hat.

Die erzielten Versuchergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Tabelle

Brennstoff- schmiermittel- gemisch Nr.	Viskosität Centistoke bei 50⁰C	Viskosität SSU bei 38° C	Viskosität SSU bei 99° C	Ringh Ringl	äftung Ring 2	Kolben mantel	Einlaß ventil	Auslaß ventil	Weit
1	66,2	616,8	60,98	20	20	14,25	20	12	86,25
2	64,4	582,1	60,62	20	20	18,00	20	20	98,00
3	63,9	550,7	66,36	0	20	11,00	20	20	71,00
4	64,7	552,6	66,73	20	20	19,00	20	20	99,00
5	60,07	514,4	64,91	20	20	19,00	20	20	99,0

Bezüglich der Bewertung ergeben die Gemische 2, 4 und 5 die besten Ergebnisse; die Gemische 2 und 5 sind die besten Schmiermittel, da die Mischung 4, welche eine Kombination von 3 % Zusatz (Calciumpetrolcumsulfonat) mit reinem Polybuten ist, zu einer gewissen Schwächung in dem Verhalten der Lager nach Beendigung des Mobylctte Testes führte.

Beispiel II

Es wurde ein Vergleichsversuch mit einer Maschine mit verschiedenen Brennstoff-Schmiermittelgemischen durchgeführt. Als Test diente der sogenannte »Vespa-Test«. Gemäß diesem Test wird eine Vespa Zweitaktmaschine von 150 cm³ unter konstanter Geschwindig-

keit während 30 Stunden betrieben, und zwar nach einer fünfstündigen Unterbrechung. Die Arbeitsbedingungen waren folgende:

Dauer des Versuchs 30 Stunden

Geschwindigkeit 3750 Umdrehungen

+/—20 Umdrehungen je Minute

Leistung eingestellt, um einen

richtigen Brennstofffluß ίο bei der angegebenen Geschwindigkeit zu erzielen

Brennstoffverbrauch 25 cc in 45 Sekunden

Verhältnis Öl zu Brennstoff 1: 20

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Nach Beendigung des Vespatests wurde die Schmierleistung unter Berücksichtigung folgender Sachverhalte bewertet:

Durchlaßverstopfung, Verschmutzung der Zündkerze, Anhaften der Kolbenringe, Verrostung der Verbindungsstangen und der Hauptlager und Bildung von Kohlenstoff und Abscheidungen (lackartige und harzartige Abscheidungen).

Außer einer allgemeinen Bewertung unter Berücksichtigung der vorstehenden Gesichtspunkte wurde die im Beispiel I angegebene Methode der Bewertung auf folgende Vorgänge angewendet:

Haftung des Kolbenringes, Zustand des Kolbenmantels und des Einlaß- und Auslaßventils.

Für die Vergleichsversuche wurden die folgenden dreizehn Schmiermittel-Brennstoffgemische geprüft (die Mengen beziehen sich auf Volumteile):

1. 97% Paraffinisches Mineralöl und 3% Calcium-

petroleumsulfonat.

2. 97% Polybuten und 3% Calciumpetroleum-

sulfonat.

3. 97% Polybuten und 3% Calciumpetroleum-

sulfonat.

4. 97%

5. 90%

6. 92%

7. 90%

8. 90%

9. 93%

10. 94%

11. 94%

12. 94%

13. 94%

hydriertes Polybuten und 3% Calciumpetroleumsulfonat.

Polybuten und 5% Calciumpetroleumsulfonat und 5% eines 200-lösungsmittelraffinierten Küstenmineralöls (d. h. 200 SSU bei 38⁰C).

Polybuten, 5% Calciumpetroleumsulfonat und 3% 200-lösungsmittelraffiniertes Küstenmineralöl.

Polybuten, 5% Calciumpetroleumsulfonat und 5% 100-lösungsmittelraffiniertes Küstenmineralöl.

Polybuten, 5% Calciumpetroleumsulfonat und 5% eines 75-lösungsmittelraffinierten Küstenmineralöls.

Polybuten, 4% Calciumpetroleumsulfonat und 3% eines 200-lösungsmittelraffinierten Küstenmineralöls.

Polybuten, 3% Calciumpetroleumsulfonat und 3 % eines 200-lösungsmittelraffinierten Küstenmineralöls.

Polybuten, 3% Calciumpetroleumsulfonat und 3% eines 75-lösungsmittelraffinierten Küstenmineralöls.

Polybuten, 3% Calciumpetroleumsulfonat und 3 % eines 500-lösungsmittelraffinierten Küstenmineralöls.

Eigenschaften des Calciumpetroleumsulfonats:

Viskosität, SSU bei 99°-C 150

Ca-Gehalt, Gewichtsprozent 3,4

S-Gehalt, Gewichtsprozent 2,0

mittleres Molekulargewicht 480

Die erhaltenen Bewertungszahlen sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt:

Tabelle II

Brennstoff- Schmiermittel gemisch Nr.	Viskosität Centistoke bei 50⁰C	Viskosität SSU bei 38° C	Viskosität SSU bei 99° C	Ringh Ringl	aftung Ring 2	Kolben mantel·	Einlaß ventil	Auslaß ventil	Bewertung
1	62,9	582,1	60,62	19,0	20	17,5	20	16	92,50
2	64,7	552,6	66,73	0,0	20	17,5	20	20	77,50
3 .	66,2	540,5	68,60	0,0	20	16,5	20	17	73,50
4	60,9	540,0	63,10	4,0	20	17,5	20	18	79,50
5	62,4	535,45	65,64	19,0	20	18,0	20	15	93,00
6	63,3	546,1	66,36	19,0	20	18,5	20	20	97,50
7	59,4	508,2	64,55	18,0	20	17,5	20	18	93,50
8	57,7	492,9	63,83	18,0	20	18,0	20	19	95,00
9	63,2	544,2	66,00	19,5	20	19,0	20	19	92,00
10	62,8	540,5	66,00	14,0	20	19,0	20	19	92,00
11	60,0	514,4	64,91	19,5	20	18,5	20	20	98,00
12	64,7	559,9	66,73	18,0	20	19,0	19	19	95,00
13	60,0	514,4	64,91	19,5	20	19,0	20	19	97,50

Eine lediglich aus Polybuten und Calciumpetroleum- dem Zusatz Calciumpetroleumsulfonat ergibt jedoch sulfonat bestehende Mischung ist bezüglich der 65 eine schlechte Schmierung einer Zweitakt-Vespa-

Maschine, wenn man eine übliche Mischung aus Mineralöl mit demselben Prozentgehalt an Calciumpetroleumsulfonat als Zusatz vergleicht.

509 649/42

Bewertungszahl ein gutes Schmiermittel für eine Mobylette Maschine; die Ergebnisse der Versuche mit den ersten vier Gemischen irgendeines Polybutens mit

Die mit den Gemischen 5 bis 8 durchgeführten Versuche zeigen, daß der Zusatz einer kleinen Menge eines Mineralöls zu den unter 2 bis 4 aufgeführten Gemischen aus Polybuten und Calciumpetroleumsulfonat die Schmierung wesentlich verbessert. Die mit den Gemischen 9 bis 13 erzielten Ergebnisse zeigen, daß sie ohne Ausnahme ausgezeichnete Schmiereigenschaften besitzen, besonders gilt dies für die Gemische 11 und 13, die 3% eines Mineralöls mit einer Viskosität von 75 SSU bei 38° C enthalten. Die Vespamaschine wurde 500 Stunden mit jedem der Gemische 5 bis 13 gefahren, und die Lager waren nach dem Versuch noch in einem guten mechanischen Zustand.

Beispiel III

Es wurden mit einer anderen Vespamaschine unter den im Beispiel I angegebenen Bedingungen Tests durchgeführt. Es war eine neue 150 cc Vespamaschine mit einer rotierenden Mischungsverteilung, die die

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Anwendung eines Verhältnisses Öl/Gasolin von lediglich 1/50 ermöglicht.

Die verwendeten Schmiermittel waren wie folgt zusammengesetzt:

IO

1. 92,5% Mineralöl und 7V₂ % Calciumpetroleum-

sulfonat.

2. 95% Mineralöl und 5% Calciumpetroleum-

sulfonat.

ίο 3. 96% Mineralöl und 4% Calciumpetroleumsulfonat.

4. 89,5% Polybuten, 3% Mineralöl und 7V₂ %

Calciumpetroleumsulfonat.

5. 92% Polybuten, 3% Mineralöl und 5% CaI-ciumpetroleumsulfonat.

6. 93% Polybuten, 3% Mineralöl und 4% Cal

ciumpetroleumsulfonat.

Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle III

Brennstoff- schmiermittel-	Viskosität "	Ringhaftung	Ring 2	Kolbenmantel	Einlaßventil	Auslaßventil	Bewertungszahl
gemisch Nr.	50° C	Ringl	20
1	175.	20,0	20	19,5	20	19	98,50
2	177	12,0	20	14,5	20	18	84,50
3	180	0,0	20	16,5	19	15	70,50
4	139	20,0	20	18,0	20	20	98,00
5	140	'19,5	20	16,0	20	20	95,50
6	137,5 ■	19,5	17,5	20	18	95,00

Aus den vorstehend angegebenen Werten ist ohne weiteres ersichtlich, daß die erfindungsgemäß verwendeten Schmiergemische auch trotz der Verringerung des Gehaltes an Zusatz im Gegensatz zu einem üblichen Schmiermittel eine sehr hohe Schmierleistung aufweisen.

Beispiel IV

Es wurden Vergleichsversuche mit einer Johnson-Maschine durchgeführt, die folgende Merkmale hatte.

Zylinder 2

Fassungsvermögen des Zylinders 145 cc
Pferdekräfte 5,5 Hp bei 4000 Umdrehungen/Minute

Die Maschine wurde in einem Wasser enthaltenden Tank mit einem Fassungsvermögen von rund 230 Liter bei einer unter 20° C liegenden Temperatur gefahren. Die Betriebsbedingungen waren folgende:

Einlaufzeit: 5 Stunden, während welcher die Geschwindigkeit und die Belastung progressiv bis zur Erreichung folgender während des Versuchs angewandter Werte gesteigert wurden:

Versuchsdauer 100 Stunden

Geschwindigkeit 3300 ± 50 Umdrehungen je

Minute

Brennstoffverbrauch ... 25 cc während eines Zeitraums von 34 ± 2 Sekunden Öl/Gasolinmischung ... 5/100

Die Belastung der Maschine ist eine Funktion der Geschwindigkeit und des Verbrauches.

Der Versuch wird vor Erreichung der 100 Stunden unterbrochen, wenn die Geschwindigkeit und der Verbrauch nicht in den vorstehend angegebenen Grenzen gehalten werden kann. Während des Versuches werden die Geschwindigkeit, der Verbrauch und die Pferdekräfte alle 2 Stunden registriert.

Zwischen zwei Versuchen wird die Maschine völlig auseinandergenommen und sorgfältig gereinigt. Es. werden neue Kolben und Zündkerzen vor jedem Versuch eingesetzt. Nach Beendigung des Versuchs wurde die Schmierleistung unter Berücksichtigung folgender Zustände bewertet:

Verstopfung des Auslaßventils,
Haftung des Kolbenringes,
Farbe des Kolbenmantels.

Es wurden ein übliches Schmiermittel und ein Schmiermittel auf der Grundlage von Polybuten geprüft. Die erzielten Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV wiedergegeben, aus der sich ergibt, daß mit einem Schmiermittel auf der Basis von Polybuten die beste Wirkung erzielt wird.

Tabelle IV

Schmiermittel geprüfte Stelle

97% paraffinisches Öl 3 % Calciumpetroleumsulfonat

Zylinder 1 Zylinder 2

94% Polybuten, 3%Mineralö!,

75 SSU bei 38⁰C,
3 % Calciumpetroleumsulfonat

Zylinder 1

Zylinder 2

Kolbenring 1

Kolbenring 2

Kolbenring 3

Durchgang

Ein-Auslaß

Kolbenmantelfarbe

Gesamtbewertung .

frei

20% verstopft

Spuren von 1;

25%von³/₄;

0 von ¹J₂;

5% von¹/» 92/100 frei

frei

10% verstopft

Spuren von 1;

15%von³/₄

94,25/100

frei
frei
frei
frei
frei
5% von³/,

99,25/100

frei
frei
frei
frei
frei

Spuren von 1;
10%von³/₄

98,5/100

Die Versuchsergebnisse werden wie in den vorstehenden Beispielen angegeben nach dem Zweitakt »Merit Rating System« ausgewertet.

B ei s ρ i e 1 V

Es wurde ein Schmiermittelgemisch aus 94% Polybuten, 3% Mineralöl (75 SSU bei 38° C) und 3% von Calciumpetroleumsulfonat als Zusatz auf einer rotierenden Wankelmaschine Typ KKM-502 geprüft.

Die Maschine wurde 100 Stunden gefahren, und während dieses Zeitraumes trat keine Störung ein. Die Abscheidungen waren eindeutig geringer, während die Schmierung der Maschine sich als voll befriedigend erwies.

Die Verwendung eines solchen Schmiermittels beeinflußt überhaupt nicht die Kraftleistungskurve der Maschine, was zwischen 2000 und 6000 Rotierungen je Minute festgestellt wurde.

Beispiel VI

Es wurden mit einer Vespamaschine von der im Beispiel II angegebenen Type Vergleichsversuche mit einem üblichen Schmiermittel und einem Schmiermittel auf der Basis von Polybuten durchgeführt und jeweils in dem Schmiermittel-Brennstoff-Gemisch eine Konzentration von 5 % gewählt. Die Abgase wurden durch einen Hartridge Rauchmesser geleitet, mit dem der Abfall der Intensität eines Lichtstrahles gemessen wird, der durch den in einem Rohr strömenden Rauch geht.

Der Hartridge Rauchmesser ist von 0 bis 100 kalibriert; der niedrigere Wert entspricht dem für einen Lichtstrahl durchlässigsten Abgas.

Die Vergleichsversuche ergaben folgende Ergebnisse:

Schmiermittel	Hartridge Index	35 10	40 10
97% Mineralöl + 3 % Calciumpetroleumsulfonat 94% Polybuten 3% Mineralöl (75 SSU bei 38⁰C) 3 % Calciumpetroleumsulfonat	45 15

55

60 Wie aus der Tabelle ersichtlich, wird mit einem Schmiermittel auf der Basis von Polybuten ein beträchtlicher Abfall der Undurchlässigkeit des Abgases erzielt. Es wurde ferner festgestellt, daß der für verbranntes Öl typische Geruch verschwunden war.

Die Tabellen zeigen, daß das erfindungsgemäße Schmiermittel einem guten, aus zwei Komponenten, nämlich einem Mineralöl und einem Zusatz, bestehenden Schmiermittelgemisch für eine Zweitaktmaschine wesentlich überlegen ist. Die in der Tabelle 3 wiedergegebenen auf das Beispiel IH gestützten Versuchsergebnisse sind in der Zeichnung graphisch dargestellt, in welcher die Gesamtbewertung der Schmiermittel gegen den Prozentgehalt des Zusatzmittels eingetragen ist. Die Zeichnung zeigt, daß die sehr guten Eigenschaften eines eifindungsgemäßen Schmiermittels auch trotz erheblicher Verringerung des Zusatzes erhalten bleiben, woraus sich ergibt, daß das erfindungsgemäße Schmiermittel sehr stark auf den Zusatz anspricht. So liegt z. B., wenn die Bewertung der Schmierung 100% nahekommt, in beiden Schmiermittelgemischen Calciumpetroleumsulfonat in einer 7 % übersteigenden Menge vor. Wenn jedoch dieser Zusatz auf 5 % verringert wird, fällt, wie die unterbrochen gezeichnete Kurve zeigt, die Schmiermittelbewertung des Gemisches aus Mineralöl und einem Zusatz schnell auf 84% bis 70% und fällt darm weiter ab, wenn die Menge Zusatzmittel auf etwa 4% verringert ist. Beim erfindungsgemäßen Gemisch führt die Verringerung des Zusatzes, wie die ausgezogene Kurve zeigt, von 7 auf etwa 5 % zu einer Verringerung der Bewertung auf nur 96% und eine weitere Verringerung auf 4% zu einer Bewertung von 93 %, woraus sich ergibt, daß die hohe Schmierwirkung trotz der starken Verringerung des Gehaltes an Zusatzmittel noch vorliegt.

Ein vorwiegend aus Polybuten und kleineren Mengen eines üblichen Mineralöls und einer üblichen Menge eines Zusatzes bestehendes Schmiermittel ist sowohl einem allein verwendeten Mineralöl oder Polybuten oder einem Zusatz enthaltenden Mineralöl oder einem einen Zusatz enthaltenden Polybuten oder sogar einer keinen Zusatz enthaltenden Mischung aus einem Mineralöl und Polybuten, das heißt zur Schmierung von Zweitaktmaschinen verwendeten binären Mischungen wesentlich überlegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch: Schmiermittel für Zweitaktmotoren und Drehmotoren vom Wankeltyp, bestehend aus

1. 80 bis 98 Volumprozent Polybuten einer Viskosität von 2 bis 130 Centistoke bei 98,9⁰C,

2. 1 bis 19,5 Volumprozent Mineralöl einer Viskosität von 7,3 bis 108 Centistoke bei 37,8°C und

3. 0,5 bis 10 Volumprozent eines üblichen Schmiermittelzusatzes für Zweitaktmotoren.