DE1594587C

DE1594587C - Organobentonite based lubricating grease

Info

Publication number: DE1594587C
Authority: DE
Inventors: Michele Dr Ciuti Brunello Dr Mailand Borza (Italien) ClOm 3 40
Original assignee: Snam SpA, Mailand (Ita hen)

Description

Bekanntlich bilden Fette auf der Basis von Organobentonit (organophilem Bentonit) Schmiermittel, die sich dadurch auszeichnen, daß sie praktisch nicht schmelzbar sind, so daß sie sich besonders zum Schmieren von Maschinenteilen eignen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie z. B. Ofentüren, Lager von Trockenvorrichtungen sowie Lager von Fahrzeugen, welche hohe Geschwindigkeiten erreichen. ' Es ist ferner bekannt, daß diese Fette eine ziemlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Arbeit besitzen. Trotzdem weisen die genannten Fette zwei grundlegende Mängel auf.As is known, fats based on organobentonite (organophilic bentonite) form lubricants that are characterized by the fact that they are practically not meltable, so that they are particularly suitable for Lubricating machine parts that are exposed to high temperatures, such as B. Oven doors, Storage of drying devices as well as storage of vehicles which reach high speeds. It is also known that these greases have a fairly high resistance to mechanical work own. Nevertheless, the above-mentioned fats have two fundamental shortcomings.

1. Der Schmierungszustand der mit den Fetten behandelten Organe, insbesondere im Fall von in Bewegung befindlichen Lagern, ist nicht immer ganz zufriedenstellend, da die Kugeln oder Rollen der genannten Lager nach mehr oder weniger langen Betriebszeiten auch bei nicht übermäßig hoher Temperatur fast »trocken« sind. Diese, auch in der Literatur erwähnte Erscheinung (s. C. J. Beuer, Manufacture and application of lubricating greases, S. 743 und 747) läßt sich unmittelbar feststellen, indem man industrielle Lager auseinandernimmt oder einfacher, indem man das Lager ASTM nach den. Normen D 1263-53 T nach einer Laufzeit von 6 bis 12 Stunden untersucht. 1. The state of lubrication of the organs treated with the fats, especially in the case of moving bearings is not always entirely satisfactory because the balls or rollers of the bearings mentioned after more or less long operating times, even if they are not excessively are almost "dry" at high temperatures. This phenomenon, also mentioned in the literature (see C. J. Beuer, Manufacture and application of lubricating greases, pp. 743 and 747) can be determined directly by dismantling industrial bearings or easier by checking the ASTM bearing according to the. Standards D 1263-53 T examined after a running time of 6 to 12 hours.

2. Die gewöhnlich von den Schmierfetten "auf Seifenbasis ausgeübte Rostschutzwirkung ist bei den Fetten auf Organobentonitbasis sehr gering, wobei natürlich die räumlichen Verhältnisse und die Art des Mineralöls zu berücksichtigen sind.2. The anti-rust effect usually exerted by soap-based greases is at the fats based on organobentonite are very low, although of course the spatial relationships and the type of mineral oil must be taken into account.

Zur Beseitigung bzw. Herabsetzung der angeführten Mängel wurden zahlreiche Fettzusammensetzungen studiert und erprobt. Zum Zwecke der gleichzeitigen Erhöhung der Schmierfähigkeit und der Rostschutzwirkung wurden und werden in Wirklichkeit gewöhnlich verschiedenartige metallische Seifen verwendet, die den Fetten auf Organobentonitbasis auf verschiedene Weise zugesetzt werden. In der Tat werden durch den Zusatz solcher Seifen die Schmier- sowie die Schutzfähigkeit der Fette auf Organobentonitbasis verbessert, doch wird dadurch im allgemeinen die Tropftemperatur der Fette verändert. Auch wird ihre Widerstandsfähigkeit mechanischer Arbeit gegenüber herabgesetzt.Numerous fat compositions have been used to remedy or reduce the stated deficiencies studied and tested. For the purpose of increasing the lubricity and the anti-rust effect at the same time were and are in reality usually used various types of metallic soaps, which are added to organobentonite-based fats in various ways. In fact, be through the addition of such soaps improves the lubricity and protection of the organobentonite-based fats improved, but this generally changes the dropping temperature of the fats. Also will be hers Resilience to mechanical work decreased.

So ist es aus der britischen Patentschrift 875 732 bekannt, Schmierfetten, die Bentonit als anorganische Gelierungskomponente enthalten, Erdalkalimetallsalze einer Carbonsäure mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen zuzumischen. Derartige Schmierfettzusammensetzungen haben jedoch den Nachteil, daß sie in der Praxis nur geringe Schmierwirkung zeigen, nach mehr oder weniger kurzer Zeit trocknen und schlechte Antirost-So it is known from British patent specification 875 732, lubricating greases, the bentonite as inorganic Gelling component contain, alkaline earth metal salts of a carboxylic acid with 1 to 10 carbon atoms to mix in. However, such grease compositions have the disadvantage that they can be used in practice show only a low lubricating effect, dry after a more or less short time and have poor anti-rust properties

' eigenschaften besitzen. Der genannten britischen'have properties. The said British

ίο Patentschrift ist auch zu entnehmen, daß den Fetten auf Bentonitbasis mit den Zusätzen, die für Fette auf Seifenbasis verwendet werden, nur sehr schwer gute Eigenschaften verliehen werden. Es konnte also für den Fachmann selbst bei Kenntnis der in derίο patent specification can also be seen that the fats Bentonite-based with the additives used for soap-based greases, very difficult good properties are imparted. So it could be for the expert even with knowledge of the

x5 deutschen Patentschrift 1.044 328 beschriebenen Verwendung von Erdalkaliseifenmischungen als Schmierölzusätze nicht naheliegend sein, daß die erfindungsgemäßen Schmierfette überlegene technische Eigenschaften wie Stabilität während der Herstellung, bei der Lagerung und während des Gebrauchs sowie • ausgezeichnete Schmierwirkung und Antirosteigenschaften besitzen würden.x5 German patent specification 1.044 328 described use of alkaline earth soap mixtures as lubricating oil additives should not be obvious that the invention Lubricating greases have superior technical properties such as stability during manufacture storage and use as well as • excellent lubricity and anti-rust properties would own.

Der Einfluß von Seifen bzw. von Seifen enthaltenden Fetten auf die Eigenschaften von Organobentonitfetten wurde nun versuchsmäßig eingehend studiert. Es wurden hierzu Calcium-, Natrium-, Lithium- und Aluminiumseifen verwendet. Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Organobentonit-Seifen-Mischfette je nach der Ölart, dem Herstellungsverfahren und dem Anteil der Bestandteile einen .wohldefinierten Tropfpunkt besitzen, d. h., daß sie nicht mehr wie die Fette auf Organobentonitbasis allein unschmelzbar sind. In vielen Fällen verringert sich die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Arbeit.The influence of soaps or fats containing soaps on the properties of organobentonite fats has now been studied in detail experimentally. There were calcium, sodium, lithium and Used aluminum soaps. It has been found that the organobentonite mixed soap fats a well-defined dropping point depending on the type of oil, the manufacturing process and the proportion of ingredients own, d. That is, they are no longer infusible alone like the organobentonite-based fats. In many cases the resistance to mechanical work is reduced.

Es ist auch bekannt, daß bei Erwärmung eines Gemisches aus zweckmäßigen Anteilen von organophilem Bentonit, Mineralöl und Lithiumseife unter bestimmten Verhältnissen ein Fett erhalten wird, dessen Tropfpunkt etwa 200⁰C ist. Wie aus der folgenden Tabelle I ersichtlich ist, erhält man dabei ein Fett mit einem wohldefinierten Tropfpunkt, das sich somit unter diesem Gesichtspunkt stark von den Fetten auf ausschließlicher Organobentonitbasis unterscheidet, selbst wenn die Menge des Organobentonits größer als jene der Seife ist. Im Fall von Lithiumstearat wird jedoch die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische. .Arbeit nicht beeinträchtigt.It is also known that when a mixture of appropriate proportions of organophilic bentonite, mineral oil and lithium soap is heated, a fat is obtained under certain conditions, the dropping point of which is about 200 ^° C. As can be seen from the following Table I, a fat is obtained with a well-defined dropping point which, from this point of view, thus differs greatly from the fats based exclusively on organobentonite, even if the amount of organobentonite is greater than that of the soap. In the case of lithium stearate, however, the resistance to mechanical. .Work not impaired.

Tabelle I
Mischfette auf der Basis von Lithiumstearat und OrganobentonitTable I.
Mixed fats based on lithium stearate and organobentonite

ZusammensetzungenCompositions Anfangs
eindringtiefeAt first
penetration depth Eindringtiefe nach
60 DoppelschlägenPenetration depth after
60 double hits Eindringtiefe nach
100 000 Doppel
schlägenPenetration depth after
100,000 doubles
beats TropfpunktDropping point Organobentonit 1 °/₀,
Lithiumstearat 9%, öl 90°/₀
Organobentonit 2°/₀,
Lithiumstearat 8°/₀, 0190%
Organobentonit 3 ⁰J₀,
Lithiumstearat 7°/₀, öl 90°/₀
Organobentonit 4°/₀,
Lithiumstearat 6°/₀, öl 90°/₀
Organobentonit 5 °/₀,
Lithiumstearat 5°/₀, öl 90°/₀ Organobentonite 1 ° / ₀ ,
Lithium stearate 9%, oil 90 ° / ₀
Organobentonite 2 ° / ₀ ,
Lithium stearate 8 ° / _0, 0190%
Organobentonite 3 ⁰ J ₀ ,
Lithium stearate 7 ° / ₀ , oil 90 ° / ₀
Organobentonite 4 ° / ₀ ,
Lithium stearate 6 ° / ₀ , oil 90 ° / ₀
Organobentonite 5 ° / ₀ ,
Lithium stearate 5 ° / ₀ , oil 90 ° / ₀ getrennte
Bestandteile
desgl.
195 dmm
217 dmm
195 dmmseparate
Components
the same
195 dmm
217 dmm
195 dmm 223 dmm
220 dmm
210 dmm223 dmm
220 dmm
210 dmm 310 dmm
302 dmm
282 dmm310 dmm
302 dmm
282 dmm 185°C
188°-C
197⁰C185 ° C
188 ° C
197 ⁰ C

Tabelle I (Fortsetzung)Table I (continued) Eindringtiefe nach
60 DoppelschlägenPenetration depth after
60 double hits Eindringtiefe nach
100 000 Doppel
schlägenPenetration depth after
100,000 doubles
beats TropfpunktDropping point ZusammensetzungenCompositions Anfangs
eindringtiefeAt first
penetration depth 285 dmm
230 dmm
243 dmm
363 dmm285 dmm
230 dmm
243 dmm
363 dmm 307 dmm
275 dmm
295 dmm
350 dmm307 dmm
275 dmm
295 dmm
350 dmm 198° C
200° C
200° C
250° C198 ° C
200 ° C
200 ° C
250 ° C Organobentonit 8 °/₀,
Lithiumstearat 4%, Öl 90°/₀ ....
Organobentonit 7%,
Lithiumstearat 3°/₀, Öl 90%
Organobentonit 8 %,
Lithiumstearat 2⁰I₀, Öl 90% ....
Organobentonit 9 ⁰I₀,
Lithiumstearat l°/₀, 0190% Organobentonite 8 ° / ₀ ,
Lithium stearate 4%, oil 90 ° / ₀ ....
Organobentonite 7%,
Lithium stearate 3 ° / ₀ , oil 90%
Organobentonite 8%,
Lithium stearate 2 ⁰ I ₀ , oil 90% ....
Organobentonite 9 ⁰ I ₀ ,
Lithium l ° / _0, 0190% 280 dmm
225 dmm
210 dmm
327 dmm280 dmm
225 dmm
210 dmm
327 dmm

Aus der folgenden Tabelle II sind das Wärmeverhalten und die Widerstandsfähigkeit gegen Arbeit von Schmiert fetten auf der Basis von Calcium-, Aluminium-, Natrium- und Lithiumseife und auf der Basis von Organobentoni entnehmbar.From the following table II the heat behavior and the resistance to work of Schmiert are fats based on calcium, aluminum, sodium and lithium soap and based on organobentoni removable.

Tabelle II
Getrennte Fette mit verschiedenen SeifenTable II
Separate fats with different soaps

ZusammensetzungenCompositions Anfangs
eindring
tiefeAt first
penetrate
depth Eindring-.
tiefe nach
60 Doppel
schlägenPenetrating.
deep after
60 doubles
beats Eindringtiefe
nach 100 000
DoppelschlägenPenetration depth
after 100,000
Double blows Tropf
punktdrip
Point Tropfpunkt nach
dem SchmelzenDropping point after
the melting 1. Calciumfett 10%ig=50%
Organobentonitfett 10%ig = 50% ..
2. Aluminiumfett 7%ig = 50%
Organobentonitfett 10%ig = 50% ..
3. Natriumfett 15%ig = 50%
Organobentonitfett 10%ig - 50% ..
4. Lithiumfett . 10%ig = 40%
Organobentonitfett 12%ig = 60%..
5. Organobentonitfett 10%ig 1. Calcium fat 10% = 50%
Organobentonite fat 10% = 50% ..
2. Aluminum grease 7% = 50%
Organobentonite fat 10% = 50% ..
3. Sodium fat 15% = 50%
Organobentonite fat 10% - 50% ..
4. Lithium grease. 10% = 40%
Organobentonite fat 12% = 60% ..
5. Organobentonite fat 10% 280 dmm
293 dmm
277 dmm
285 dmm
225 dmm280 dmm
293 dmm
277 dmm
285 dmm
225 dmm 287 dmm
312 dmm
303 dmm
280 dmm
220 dmm287 dmm
312 dmm
303 dmm
280 dmm
220 dmm 325 dmm
über 400 dmm
360 dmm
320 dmm
245 dmm325 dmm
over 400 dmm
360 dmm
320 dmm
245 dmm 260°C
231°C
270° C
210° C260 ° C
231 ° C
270 ° C
210 ° C 65° C
flüssig bei
Raumtemperatur
' 184°C
200° C
unschmelzbar65 ° C
liquid at
Room temperature
'184 ° C
200 ° C
infusible

Offenbar sind die Mischungen, ausgenommen jener mit Lithiumseife und jener mit Natriumseife, hinsichtlich der Wärmewirkung nicht reversibel.Apparently the mixtures, except those with lithium soap and those with sodium soap, are concerning the heat effect is not reversible.

Tatsächlich sinkt für die Mischung mit Calciumseife der anfänglich über 200° C liegende Tropfpunkt auf 65° C, während das Fett mit Aluminiumseife sogar bei Raumtemperatur flüssig ist. Auch die Arbeitsfestigkeit ist niemals hoch, ausgenommen für das Fett, welches Calcium- oder Lithiumseife enthält.In fact, for the mixture with calcium soap, the dropping point, which is initially above 200 ° C, drops to 65 ° C, while the fat with aluminum soap is liquid even at room temperature. Also the work resistance is never high except for the fat, which contains calcium or lithium soap.

Die Erfindung hat Schmierfettzusammensetzungen zum Gegenstand, welche trotz verbesserter Schmierfähigkeit und Rostschutzwirkung den Schmierfetten auf Organobentonitbasis gegenüber, nicht durch Erniedrigung des Tropfpunktes und der Arbeitsfestigkeit beeinträchtigt sind. The invention relates to grease compositions which, despite improved lubricity and rust preventive effect against the lubricating greases based on organobentonite, not through Lowering of the dropping point and the working strength are impaired.

Das genannte Ergebnis wird durch Zubereitung von Fetten auf Organobentonitbasis nach den nachfolgend erläuterten Modalitäten erreicht: die Fette enthalten mehr oder weniger große Anteile an Erdalkalimetallsalzen von Monocarbonsäuren mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Stearinsäure, sowie an Erdalkalimetallsalzen von Monocarbonsäuren mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Essigsäure.The above result is achieved by preparing organobentonite-based fats according to the following explained modalities: the fats contain more or less large proportions of alkaline earth metal salts of monocarboxylic acids with 16 to 18 carbon atoms, preferably stearic acid, as well as on Alkaline earth metal salts of monocarboxylic acids with 1 to 8 carbon atoms, preferably acetic acid.

Die Fette werden wie folgt hergestellt: Etwa der Hälfte des Mineralöls werden bei Raumtemperatur eine Monocarbonsäure mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Monocarbonsäure mit 1 bis 8 Kohlen-Stoffatomen, ein Oxyd eines Erdalkalimetalls und ein Organobentonit zugegeben. Das Gemisch wird fein gemahlen, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Es wird dann Methylalkohol oder Aceton oder ein anderes der zur Herbeiführung des Anquellens der Organobentonite üblicherweise verwendeten Dispersionsmittel in einer Menge von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Endproduktes, hinzugefügt. Unter Rühren und Zugabe der zweiten Hälfte des Mineralöls wird die Masse erwärmt. Nach Erreichen einer Temperatur von 26O⁰C stellt man das Erwärmen ein und läßt in Ruhe bis zur Raumtemperatur abkühlen. Das erhaltene Produkt wird noch gemahlen, bis es das gewünschte Fettaussehen annimmt. The fats are produced as follows: A monocarboxylic acid with 16 to 18 carbon atoms, a monocarboxylic acid with 1 to 8 carbon atoms, an oxide of an alkaline earth metal and an organobentonite are added to about half of the mineral oil at room temperature. The mixture is finely ground until a homogeneous mixture is obtained. Methyl alcohol or acetone or another of the dispersants commonly used to induce swelling of the organobentonites is then added in an amount of 0.5 to 3 percent by weight, preferably 1.5 percent by weight, based on the weight of the end product. The mass is heated while stirring and adding the second half of the mineral oil. After reaching a temperature of 26O ⁰ C represents one heating and allowed to cool at rest to room temperature. The product obtained is ground until it takes on the desired fat appearance.

In der folgenden Tabelle III sind die bei einer Versuchsreihe mit vier Fettmustern erzielten Ergebnisse angegeben.In the following Table III are the results obtained in a series of tests with four fat swatches specified.

Tabelle III Eigenschaften der Fette A-B-C (mit hochviskosem öl)Table III Properties of fats A-B-C (with high viscosity oil)

ZusammensetzungenCompositions

Organobentonit Organobentonite

Calciumstearat Calcium stearate

Calciumacetat Calcium acetate

Mineralöl (hohe Viskosität) Mineral oil (high viscosity)

Anfangseindringtiefe Initial penetration depth

Eindringtiefe nach 60 DoppelschlägenPenetration depth after 60 double hits

Eindringtiefe nach 100 000 Doppelschlägen Penetration depth after 100,000 double hits

Eindringtiefe nach 200 000 Doppelschlägen Penetration depth after 200,000 double hits

Eindringtiefe nach 300 000 Doppelschlägen Penetration depth after 300,000 double hits

Eindringtiefe nach 100 Stunden
»Shell Roll Test« Penetration depth after 100 hours
"Shell Roll Test"

Eindringtiefe nach 200 Stunden
»Shell Roll Test« Penetration depth after 200 hours
"Shell Roll Test"

Eindringtiefe nach 300 Stunden
»Shell Roll Test« Penetration depth after 300 hours
"Shell Roll Test"

Tropfen ...: Drops ...:

Lagerversuch ASTM (6 Stunden 220⁰C) Storage test ASTM (6 hours at 220 ^° C.)

7%7%

4% 82%4% 82%

230 bis 240 dmm 235 bis 245 dmm230 to 240 dmm 235 to 245 dmm

245 bis 250 dmm245 to 250 dmm

250 bis 255 dmm250 to 255 dmm

285 dmm285 dmm

308 dmm308 dmm

310 dmm unschmelzbar310 dmm infusible

1% -5% 3% 1% -5% 3%

82%82%

bis 230 dmm
bis 235 dmmup to 230 dmm
up to 235 dmm

bis 265 dmmup to 265 dmm

bis 275 dmmup to 275 dmm

bis 290 dmmup to 290 dmm

300 dmm300 dmm

310 dmm310 dmm

315 dmm unschmelzbar 1.2%315 dmm infusible 1.2%

13%
3%13%
3%

2%
82%2%
82%

200 bis 205 dmm 205 bis 210 dmm200 to 205 dmm 205 to 210 dmm

210 bis 220 dmm210 to 220 dmm

235 bis 240 dmm235 to 240 dmm

260 bis 265 dmm260 to 265 dmm

305 dmm305 dmm

315 dmm315 dmm

320 dmm
unschmelzbar320 dmm
infusible

1%1%

13%13%

87%87%

180 bis 190 dmm 180 bis 190 dmm180 to 190 dmm 180 to 190 dmm

190 bis 200 dmm190 to 200 dmm

200 bis 210 dmm200 to 210 dmm

300 dmm300 dmm

320 dmm320 dmm

320 dmm unschmelzbar320 dmm infusible

0,8%0.8%

Die mit 1, 2 und 3 bezeichneten zubereiteten Fettmuster weisen die den Fetten auf Seifenbasis eigenen Eigenschaften auf und sind zur gleichen Zeit unschmelzbar, wie das mit 4 bezeichnete Muster, das ausschließlich öl und Organobentonit (Bentone 34) enthält. .The prepared fat samples labeled 1, 2 and 3 have the same characteristics as soap-based fats Properties on and are infusible at the same time, like the pattern labeled 4, which is exclusively contains oil and organobentonite (Bentone 34). .

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergeT stellten Schmierfette gestatten es, in der Praxis einige Probleme bezüglich der Schmierung von Organen zu lösen, welche hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Es handelt sich in diesem Fall insbesondere um Lager an Kraftfahrzeugen mit Scheibenbremsen. Diese können für Rennzwecke oder jedenfalls unter drastischen Bedingungen verwendet werden. Hierbei ist das Schmiermittel lange andauernden mechanischen Beanspruchungen bei Temperaturen von über 200⁰C ausgesetzt. Jedenfalls haben sich bei praktischen Versuchen niemals Verflüssigungen und Austritte des Schmierfettes aus dem Vorratsraum des Lagers mit den möglichen schädlichen Wirkungen auf die Bremseigenschaften oder im Grenzfall ein völliger Mangel an Schmierfett im Antifriktionslager mit allen, sich aus dem Betrieb dieser Teile ohne Schmiermittel ergebenden Folgen gezeigt.The lubricating greases produced by the method according to the invention make it possible in practice to solve some problems relating to the lubrication of organs which are exposed to high temperatures. In this case, it is in particular a matter of bearings on motor vehicles with disc brakes. These can be used for racing purposes or in any case under drastic conditions. Here, the lubricant is exposed to long-lasting mechanical stresses at temperatures of over 200 ^{° C.} In any case, practical tests have never shown liquefaction and leakage of the lubricating grease from the storage space of the bearing with the possible harmful effects on the braking properties or, in borderline cases, a complete lack of grease in the anti-friction bearing with all the consequences resulting from the operation of these parts without lubricant.

Claims

Patent claims:

1. Lubricating grease, consisting of

1. a mineral oil or a synthetic oil,

2. an organobentonite and

3. Alkaline earth salts of two carboxylic acids, characterized in that the Lubricating grease .as component 3 an alkaline earth metal salt of a carboxylic acid with 16 to 18 carbon atoms and contains an alkaline earth salt of a carboxylic acid with 1 to 8 carbon atoms.

2. Lubricating grease according to claim 1, characterized in that it is a 3 component Calcium salt of a carboxylic acid with 16 to 18 carbon atoms and a calcium salt of a carboxylic acid with 1 to 8 carbon atoms.

3. Lubricating grease according to claims 1 and 2, characterized in that it is 1 to 15 percent by weight Alkaline earth, especially calcium soap.

4. Lubricating grease according to claims 1 and 2, characterized in that it contains 1 to 10 percent by weight of an alkaline earth or calcium salt contains low molecular weight monocarboxylic acid with 1 to 8 carbon atoms.