DE1594611C - Schmierfett - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Schmierfett, das sich für den Einsatz innerhalb eines weiten Temperaturbereichs eignet und verbesserte Höchstdruckeigen- ' schäften und verschleißmindernde Eigenschaften besitzt. .

Die nach bekannten Verfahren hergestellten Schmierfette enthalten gewöhnlich eine Grundkomponente, z. B. ein Schmieröl aus Erdölkohlenwasserstoffen, ein raffiniertes Mineralöl oder synthetische Ester, in welchen verschiedene Verdickungsmittel, ζ. Β. Metall- ίο salze oder -seifen, in fettbildenden Mengen in einem solchen Maße dispergiert sind, daß dem erhaltenen Fett die gewünschte Konsistenz verliehen wird.

Es wurde festgestellt, daß für übliche Fette, die ihre Funktion innerhalb weiter Temperaturbereiche einwandfrei erfüllen können und die außerdem Stabilität während des Gebrauchs besitzen, der Viskositätsindex der Grundkomponente von größerer Bedeutung im Hinblick auf die Erzielung dieser gewünschten Eigenschaften ist als andere Faktoren, z. B. Dichte, Brechungsindex oder spezifische Dispersion. Ferner ist in Fällen, in denen der Viskositätsindex der Grundkomponente zu niedrig ist, keine Möglichkeit gegeben, Fette zu erhalten, die für den Einsatz bei tiefen Temperaturen geeignet sind (gemessen am Drehmoment bei tiefer Temperatur) oder bei hohen Temperaturen eingesetzt werden können (gemessen am Verdampfungsverlust). Hinsichtlich des Verdickungsmittels war ferner bekannt, daß Calciumacetat Ölen und Fetten Höchstdruckeigenschaften verleiht, wenn es ihnen zugesetzt wird. Es wurde außerdem festgestellt, daß es schwierig ist, das Acetat gleichmäßig in einem Öl oder Fett zu dispergieren und stabile Dispersionen herzustellen. Diese mangelnde Gleichmäßigkeit ist mit einer mangelnden Gleichmäßigkeit der Gebrauchseigenschaften verbunden.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung einer ausgewählten Gruppe von' synthetischen Kohlenwasserstoffpolymeren verbesserte Fette erhalten werden, die über einen viel weiteren Temperaturbereich ,angewendet werden können, als dies bisher mit anderen Kohlenwasserstoffgrundölen möglich war, und daß ferner den Fetten überlegene HÖchstdruckeigenschaften und verschleißmindernde Eigenschaften verliehen werden, wenn den Fetten als Höchstdruckzusatz und als verschleißmindernde Mittel Calciumacetat und eine N-acylsubstituierte Sarcosinverbindung in einer Menge, die genügt, um das Calciumacetat im dispergieren Zustand zu halten, zugesetzt werden. Auf diese Weise hergestellte Fette erwiesen sich übliehen Fetten, die Erdölkohlenwasserstoffe, Schmieröle, raffinierte Mineralöle oder synthetische flüssige Ester als Grundöle und Calciumacetat als Höchstdruckzusatz enthalten, als überlegen hinsichtlich des Temperaturbereichs, in dem sie eingesetzt werden können, hinsichtlich der Höchstdruckcigenschaften oder der Belastbarkeit und der verschleißmindernden Eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Schmierfett, bestehend aus

1. einem Olefinpolymeren als Grundkomponente, welches einen Viskositätsindex von wenigstens UO besitzt und aus einem Olefin mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül hergestellt worden ist,

2. Calciumacetat,

3. einem Verdickungsmittel und

4. einer N-acylsubstituierten Sarcosinverbindung der allgemeinen Formel

O CH₃

■ - Il I

R-C-N-CH₂COOH

worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist,

in einer Menge, die ausreicht, das Calciumacetat in Dispersion zu halten.

Die als Grundkomponente für die Herstellung der verbesserten Fette verwendeten synthetischen Kohlenwasserstoffpolymeren haben einen verbesserten Viskositätsindex von wenigstens 110 und werden im allgemeinen aus Olefinen mit 5 bis 18, vorzugsweise 9 bis 11 Kohlenstoffatomen im Molekül nach verschiedenen Polymerisationsverfahren unter Verwendung verschiedener Katalysatoren hergestellt. Auf Grund der Tatsache, daß diese Polymeren so hergestellt werden können, daß sie im Gegensatz zu den Grundölen üblicher Fette (die wesentlich geringere Viskositätsindizes haben) einen verhältnismäßig hohen Viskositätsindex von wenigstens 110 haben, ist es möglich, bei Verwendung dieser speziellen Polymeren als Grundkomponente Schmierfette herzustellen, die die vorstehend genannten verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Belastbarkeit und Verschleißverhütung haben.

Zur Herstellung der als Grundkomponente verwendeten Olefinpolymeren können verschiedene Polymerisationsverfahren angewendet werden. Beispielsweise können geradkettige oder verzweigte Olefine mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül in Gegenwart von aliphatischen Halogeniden und Ziegler-Katalysatoren hergestellt werden. Diese Katalysatoren können aus Gemischen von Metallen der Gruppen IVa, Va, VIa oder VIIa des Periodischen Systems oder einer Eisenverbindung, z. B. Eisen(III)-chlorid, mit Elementen oder Verbindungen eines Metalls der' Gruppe I, II oder III oder einer Legierung dieser Metalle oder einer metallorganischen Verbindung oder einem Hydrid eines Metalls der Gruppe I oder III, oder von Zinn oder Blei bestehen. Das vorstehend genannte Polymerisationsverfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung vorpolymeren aus Olefinen mit 9 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül.

Nach einem anderen Verfahren können die polymeren Grundkomponenten durch Polymerisation von normalen «-Monoolefinen mit einem Di-t-alkylperoxyd als Katalysator hergestellt werden. Geeignet sind beispielsweise α-monoolefinische Normalkohlenwasserstoffe mit 5 bis 14, vorzugsweise mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen im Molekül. Besonders geeignet für dieses Verfahren sind olefinische Normalkohlenwasserstoffe, in denen die Doppelbindung in Nächbarstellung zum endständigen Kohlenstoffatom steht, nämlich Penten-1, Hexen-1, Hepten-1, Octen-1, Decen-1, Undecen-1, Dodecen-1 und Tetradecen-1. Die als Katalysatoren verwendeten Di-t-alkylperoxyde können durch die Formel ROOR' dargestellt werden, worin R und R' gleiche oder verschiedene tertiäre Alkylreste sind. Beispiele von Katalysatoren dieses Typs sind Di-t-butylperoxyd, Di-t-amylperoxyd und t-Biityl-t-amylperoxyd. Das vorstehend genannte Polymerisationsverfahren ist ausführlicher in der USA.-Patentschrift 2 937 129 beschrieben. In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, das synthetische Kohlenwasserstoffpolymere zu hy-

drieren, um nicht polymerisierte Olefine zu entfernen der organophilen Tone, z. B. Alkylammoniumbentonit und die Oxydationsbeständigkeit und die Empfindlich- oder Hectorit, Siliciumdioxyd, Pigmente, Polyarylkeit des Oxydationsinhibitors zu steigern. harnstoffe und Terephthalamate. Es ist jedoch zu be-

Wie bereits erwähnt, wird das als Grundkomponente merken, daß die Kombination von Qilciumacetat und dienende Olefinpolymere mit Calciumacetat und der 5 Sarcosin nicht die gleiche Verbesserung bei allen Fetten N-acylsubstituierten Sarcosinverbindung zusammen- bewirkt.

gegeben, wobei die letztere in einer genügenden Menge Natürlich können die Schmierfette auch andere Zuverwendet wird, um das Calciumacetat in Dispersion sätze und Füllstoffe enthalten, beispielsweise Antioxyzu halten. . dantien [Amine (Phenyl-\-naphthylamin) und Phenole

Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten io (2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol)], Zusätze zur Ver-N-acylsubstituierten Sarcosine haben die' allgemeine besserung der Schmierfähigkeit, nämlich freies Fett, Formel freie Fettsäuren, Ester von Alkyl-und/oder Arylsäiiren,

geschwefelte Fette, Bleiseifen, Molybdändisulfid und Alkalinitrite. Diese Zusätze beeinträchtigen nicht den

ρ r Kr ru rrinw ¹⁵ Schmierwert der Fette, sondern dienen dazu, ihre

^K ~~ ^ ~ , ~ ^! Eigenschaften den Fetten zu verleihen.

I Die Schmierfette eignensich für die verschiedensten

Anwendungen in der Technik, beispielsweise für Militärflugzeuge. Einige von ihnen eignen sich beispiels-

worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 20 weise als Mehrzweckfette für Automobile, z. B. für die 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, der gesättigt oder un- Schmierung von Chassis, Radlagern und Wassergesättigt sein kann. Typische Beispiele dieser Sarcosine pumpen. Andere erfindungsgemäße Produkte sind sind N - Pelargonylsarcosin, N - Ündecyloylsarcosin, Mehrzweckfette zur Schmierung von Gleitlagern und N - Lauroylsarcosin, N - Myristoylsarcosin, N - Pal- zur Aufhebung der Reibung für normal belastete und mitoylsarcosin, N - Stearoylsarcosin, N - Oleoylsar- 25 schwer belastete Maschinen. Im allgemeinen reichen cosin, N - Linoleoylsarcosin, N - Arachidoylsarcösin, die erfindungsgemäßen Schmierfette von halbflüssigen N-Behenoylsarcosin und N-Hyenoylsarcosin. Typen, die sich als Schmiermittel für Textilmaschinen

Eine Reihe der N-acylsubstituierten Sarcosine ist im . eignen, bis zu festen Fetten, die für die Schmierung Handel unter der Bezeichnung »Sarkosyl« erhältlich. von Maschinen in Stahlwerken, Papiermühlen, Ze-[Beispiele: »Sarkosyl-L« (N-Lauroylsarcosin), »Sarko- 30 mentfabrikenund Eisenbahnmaterial verwendet werden. syl-O« (N-Oleoylsarcosin) und »Sarkosyl-S« (N-Ste- Wie bereits erwähnt, werden die N-acylsitbslituierten

aroylsarcosin)]. . Sarcosinverbindungen in den Schmierfetten in einer

Für die Herstellung der gemäß der Erfindung ver- Menge verwendet, die ausreicht,- um .das Calciumwendeten Dispersionen kann wasserfreies oder hydra- acetat in Dispersion zu halten. Für viele Zwecke kann tisiertes Calciumacetat verwendet werden. Das CaI- 35 das Calciumacetat gewöhnlich in einer Menge von 1 ciumacetat kann vorher oder in situ gebildet werden. bis 20%, vorzugsweise von 2 bis 6⁰Z₀, bezogen auf das Bei Verwendung von vorher gebildetem Calcium- Gewicht des Gesamtschmierfetts, im fertigen Fett voracetat wird die Dispersion hergestellt, indem ein Ge- handen sein. Dementsprechend ist bei diesen Schmiermisch des Acetats, des N-A cylsarcosins und des Grund- fetten die N-acylsubstituierte Sarcosinverbindung, die Öls gebildet und das Gemisch kurzzeitig, beispielsweise 40 im allgemeinen erforderlich ist, um das Calciumeinige Sekunden bis zu 30 Minuten, bei einer Tempe- acetat in Dispersion zu halten, in einer Menge von raturvon25bis2C0^cC, vorzugsweise von 50 bis 150° C, 0,05 bis 2,0%, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5" ,„ begerührt wird. Zwar können stabile Dispersionen bei zogen auf das Gewicht des Gesamtschmierfettes, Raumtemperatur mit nur kurzer anfänglicher Ver- anwesend.

mischung des Calciumacetats, der Sarcosinverbindung 45 Vergleichsbeisniel A

und des· Öls und mehrstündigem Stehenlassen des Ge-

misches hergestellt werden, jedoch wird die Bildung Ein GrundEett wurde wie folgt hergestellt: Als

erheblich beschleunigt, wenn das Gemisch erhitzt und Grundkomponente wurde ein synthetisches hydriertes gerührt wird. Ferner kann das Gemisch gegebenenfalls Kohlenwasserstoffpolymeres, nämlich Polyclecen-1, einer mechanischen Homogenisierungsbehandlung un- 50 verwendet, das nach dem Verfahren des USA.-Patents terworfen werden, jedoch ist diese Maßnahme nicht 2 937 129 hergestellt war. Dieses Polymere hatte wesentlich. folgende Kennzahlen:

Das Calciumacetat kann in situ durch Neutralisation . .. .

von Calciumoxyd oder Calciumhydroxyd mit Essig- ;', '^'"/f,^;;,·,;.; V "" -7 τ·

säureanhydrid oder Essigsäure in Gegenwart des Öls 55 Stockpunkt (ASTM 97o2) .. unter -MC
und anschließendes Erhitzen des Gemisches auf eine ^τΤΓηί-/ ^at 'ιϊτ*

Temperatur, bei der etwaiges freies Wasser entfernt (AMM ^u, ,'---'I "V .;; -,,,/,-

wird, d. h. oberhalb von 100°C, gebildet werden. Das Flammpunkt (ASTM 92o7) ....... 230 L

N-Acylsarcosin wird dann zugesetzt und die Disper- 83,2 Gewichtsteile des vorstehend beschriebenen

sion ebenso wie im Falle des vorher gebildeten CaI- 60 hydrierten Polydecens-l als Grundkomponente des ciumacetats hergestellt. Schmierfettes wurden mit H)-Gewichtstoilen des Reak-

Die erfindungsgemäßen Fette können Seife als Ge- tionsprodukts von Nutriummontmorillonii mit einem Iiermittel oder seifenfreie Geliermittel enthalten. Ty- hochmolekularen quaternären Ammoniumhalogenid, pische Geliermittel sind Seifen, von Alkalimetallen und 1,7 Gewichtsteilen Pentaerythrit als Stabilisator, } Gevon Calcium und Barium, Gemische von Lithium- 65 wichtsteilen eines Gemisches von p.p'-Di-oct\lili- und Calciumseifen, in denen die Lithiumseifen über- phenylaniin und einem sterisch gehinderten Phenol als wiegen, Seifen von Metallen einschließlich Aluminium, Antioxydans und 2,1 Gewichtsteilen eines Gemisches Blei und Zink, seifenfreie Geliermittel einschließlich von NaNO₂ und dem Reaktionsprodukt von Glycin

und Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid als Rostschutzzusatz zusammengegeben.

Vergleichsbeispiel .B

Eine Dispersion von Calciumacetat und einer N-acylsubstituierten Sarcosinverbindung wurde wie folgt hergestellt: 565 Gewichtsteile von hydriertem Polydecen-1, das als Grundöl in Vergleichsbeispiel A diente, wurden in einen Fettkessel gegeben. Nach Zugabe, von 35 Gewichtsteilen N-Oleylsarcosin wurde das Gemisch 15 Minuten gerührt. Dann wurden innerhalb von 30 Minuten 400 Gewichtsteile Calciumacetat unter Rühren zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde langsam auf 138 ⁰C erhitzt und dann auf Raumtemperatur gekühlt. Das erhaltene Produkt stellte somit eine 40°/„ige Dispersion von Calciumacetat dar. ■' ·

Beispiel!

Ein Gemisch wurde aus 95 Gewichtsteilen des Grundfettes von Vergleichsbeispiel A und 5 Gewichtsteilen der Calciumacetatdispersion von Vergleichsbcispiel B hergestellt. Dieses Schmierfett wurde auf seine Belastbarkeit nach der üblichen Rock Island Arsenal-Methode für die modifizierte Hertzbelastung geprüft. Diese Standardmethode ist eine abgekürzte Version der Methode 6503 von Federal Test Method Standard Nr. 791a vom 13. Dezember 1961. Bei diesem Verfahren wurden die Prüfungen mit dem üblichen Vierkugel-Höchstdruckprüfapparat vorgenommen. Die mit dem Grundfett von Vergleichsbeispiel A vorgenommenen Prüfungen ergaben eine mittlere Hertz-Belastung von 28, während die Prüfungen, die mit dem Fettgemisch von Beispiel 1, das die beschriebene Calciumacetatdispersion enthielt, eine mittlere Hertzbelastung von 34,7 ergaben.

B e i s ρ i e 1 2

Ein Gemisch wurde aus 97 Gewichtsteilen des Grundfettes von Vergleichsbeispiel A und 3 Gewichtsteilen der Calciumacetatdispersion von Vergleichsbeispiel B hergestellt. Dieses Fett wurde dann auf seine Belastbarkeit nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Test geprüft. Hierbei ergab sich eine mittlere Hertz-Belastung von 33 gegenüber einem Wert von 28 für das Grundfett von Vergleichsbeispiel A.

B e i s ρ i e 1 3

Ein Gemisch wurde aus 90 Gewichtsteilen des Grundfettes von Vergleichsbeispiel A und 10 Gewich tstcilen der Calciumacetatdispersion von Vergleichsbeispiel B hergestellt. Dieses Fett wurde dann auf seine Belastbarkeit nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Test geprüft. Hierbei ergab sich eine mittlere Hertz-Belastung von 39 gegenüber einem Wert von 28 für das Grundfett von Vergleichsbeispiel A. Die Überlegenheit der neuen Schmierfette gemäß der Erfindung über übliche Schmierfette ergibt sich deutlich aus einem Vergleich der in den vorstehenden Beispielen genannten Werte. Natürlich können auch andere Olefinpolymere an Stelle der in den Beispielen genannten Polymeren als Grundkomponenten verwendet werden, wenn ihr Viskositätsindex wenigstens 110 beträgt und sie aus Olefinen mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül hergestellt sind. Ferner können auch andere N-äcylsubstituierte Sarcosine für die Herstellung der beschriebenen Dispersion von Calciumacetat im verbesserten Schmierfett verwendet werden. Die gemäß der Erfindung hergestellten Schmierfette können auch mit üblichen Schmierfetten zur Verbesserung der Qualität der letzteren gemischt werden. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung möglich, diesen Schmierfetten gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe als verschleißmildernde Zusätze, Rostschutzmittel und Höchstdruckzusätze zuzugeben.

Claims (5)

Patentansprüche: . Schmierfett, bestehend aus ■ ._

1. einem Olefinpolymeren mit einem Viskositäts- (> index von mindestens 110, welches durch Polymerisation von Olefinen mit 5 bis 18, vorzugsweise 9 bis 11 Kohlenstoffatomen hergestellt worden ist, als Grundkomponente

2. Calciumacetat,

3. einem N-acylsubstituierten Sarcosin der allgemeinen Formel ,

O CH₃

R-G-N-CH₂-COOH

worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist,

4. einem Verdickungsmittel und gegebenenfalls aus

5. verschleißmildernden Zusätzen, Rostschutzmitteln und Höchstdruckzusätzen. ;

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Verdickungsmittel organophile Tone, vorzugsweise Alkylammoniumben- ( tonite oder Hectorite enthält. ,

3. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Sarcosinverbindung N-Oleyl-,' N-Stearyl- oder N-Laurylsarcosin enthält.

.4. Schmierfett nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,05 bis 20, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent einer Sarcosinverbindung enthält.

5. Schmierfett nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 20, vorzugsweise 2 bis 6 Gewichtsprozent Calciumacetat enthält. ;