DE1959626B2

DE1959626B2 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1959626B2
Application number: DE19691959626
Authority: DE
Inventors: Gerard Paul New Orleans La. Caruso (V.StA.)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-11-29
Filing date: 1969-11-27
Publication date: 1976-12-30
Also published as: NL6917830A; GB1283592A; US3607746A; FR2027561A1; DE1959626A1; BE742286A

Description

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Schmiermittel in Pelletform zur Verfügung zu stellen, das sich insbesondere zur Schmierung von Mittelplatten der Eisenbahnwaggons eignet, aber auch für andere HD-Anwendungszwecke geeignet ist, z. B. für Raupenschlepper und Bodenbewegungsmaschinen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Schmiermittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus freifließenden Teilchen eines Wachs-Polymerisat-Gemisches besteht, deren Oberfläche mit einem Netzmittel und einem festen Schmierstoff beschichtet ist.

Die aus Wachs und Polymerisat bestehenden freifließenden Teilchen, zum Beispiel Pellets, dienen nicht nur als Trägermedium für den festen Schmierstoff, sonderen bilden ferner einen zähen Schmierfilm, der zum Beispiel auf der Mittelplatte gut haftet, so daß eine ausreichende Zeitspanne für die Ausbildung einer Bindung zwischen dem festen Schmierstoff und den Metalloberflächen zur Verfügung steht Das erfindungsgemäßo Schmiermittel besitzt daher den Vorteil, daß der feste Schmierstoff an der Oberfläche der Pellets leicht verfügbar ist und daß somit der Wirkungsgrad des festen Schmierstoffes besonders hoch ist Die aus Wachs und Polymerisat bestehenden Pellets besitzen eine ausreichende Formbeständigkeit um nicht von der Mittelplatte abgequetscht zu werden, was häufig bei Verwendung von Schmierfetten oder einfachen Wachsträgern beobachtet wird.

Man kann die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln eingesetzten, aus Wachs und Polymerisat bestehenden Pellets aus jedem beliebigen herkömmlicnen Wachs herstellen, indem man diesem eine solche Menge Polymerisat zusetzt daß das erhaltene Gemisch zu Pellets verarbeitbar wird. Die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln in der Grundmasse bevorzugt verwendeten Wachse werden beim Raffinieren von wachshaltigen Schmierölbasen erhalten. Hierzu gehören sogenannte Destillatwachse, d. h. Wachse, welche beim Raffinieren von Destillatschmierölen anfallen und im allgemeinen einen Schmelzpunkt von etwa 48,9 bis 76,7° C aufweisen. Ferner eignen sich im Rahmen eier Erfindung sogenannte Rückstandswachse, d. h. Wachse, welche beim Raffinieren von Rückstandsschmierölen abgetrennt werden, beispielsweise aus Brightstockölen, und im allgemeinen einen Schmelzpunkt von etwa 54,4 bis 82.2°C aufweisen. Die Destillatwachse haben im allgemeinen paraffinischen Charakter, wobei sich das Verhältnis der Normalparaffine zu den Isoparaffinen umgekehrt wie das Molekulargewicht ändert. Die Rückstandswachse können andererseits aus mikrokri stallinen Wachsen oder hochschmelzenden Paraffinwachsen oder aus Wachsen beider Typen bestehen. Bei den Rückstandswachsen handelt es sich irr» allgemeinen hauptsächlich um eine Mischung aus sowohl mikrokristallinen als auch Paraffinwachsen. Derartige Wachse können jedoch noch weiter raffiniert werden, so daß man verschiedene Wachsfraktionen erhält, von denen die einen im wesentlichen mikrokristallin sind und die anderen im wesentlichen paraffinischen Charakter haben. Jede dieser Wachsarten kann allein oder je nach der gewünschten Endzusammensetzung in Kombination miteinander im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.

Die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln enthaltenen Polymerisate besitzen im allgemeinen langkettige Grundgerüste, die statistisch und unregelmäßig gebundene Seitenketten mit einer Kettenlänge von vorzugsweise nicht mehr als etwa 4 C-Atomen als Substituenten aufweisen. Besonders geeignet sind Copolymerisate von Äthylen mit ungesättigten, vorzugsweise endständig äthylenisch ungesättigten Verbindungen mit 3 bis 6 C-Atomen. Die bevorzugten Comonomere sind Olefine, vorzugsweise a-Olefine, Ester ungesättigter, vorzugsweise endständig äthylenisch ungesättigter Monocarbonsäuren, mit gesättigten aliphatischen Alkoholen, sowie Ester gesättigter Monocarbonsäuren mit ungesättigten, vorzugsweise endständig äthylenisch ungesättigten aliphatischen Alkoholen. Spezielle Beispiele für solche «-Olefin-Comonomere sind Propylen, Buten-1 und Penten-1. Spezielle Beispiele für als Comonomere geeignete ungesättigte Ester sind Vinylacetat, Äthylacrylat, Methylmethacrylat und Äthylmethacrylat.

Copolymerisate aus Äthylen und Vinylacetat, welche in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln angewendet werden können, entsprechen der nachstehenden allge-

;■.. meinen Formel:
Γ/

ίο

'5

„ In dieser hat π einen Wert im Bereich von et *a 15 bis ietwa 250. Die Acetatgruppen-Substituenten längs der 4Kohlenwasserstofikette sind in der Praxis statistisch ibrerteilt, unddaher bedeutet die Zahl m die mitüere ^Anzahl von Athyleneinheiten je Vinylacetateinheiten in dem betreffenden Molekül. Es kann nicht vorausgesetzt werden, daß die in der vorstehenden Formel in Klammern angegebenen Gruppen in regelmäßiger Anordnung erscheinen, m hat im allgemeinen Werte im Bereich von 63 bis etwa 30 und vorzugsweise von etwa 2s 8 bis 14.

Im Rahmen der Erfindung können auch Copolymerisate aus Äthylen und einem a-Olefin verwendet werden, und diese weisen die nachstehende allgemeine lineare Konfiguration auf:

H
-(CH₂)_n-C-

R

In dieser Formel hat η einen mittleren Wert von etwa 10 bis etwa 50 und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 40. R ist ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und die Einheit (CH₂J_n ist eine unverzweigte Kohlenwasserstoffkette. Diese Copolymerisate haben ein Durchschnittsmolekulargewicht von etwa 20 000 bis 800 000 und vorzugsweise von etwa 200 000 bis 400 000. Die Copolymerisate können auch durch den Wert für die Grenzviskosität, gemessen in Dekalin bei 150⁰C, charakterisiert werden, wobei die Grenzviskositäten Werte im Bereich von vorzugsweise etwa 1,0 bis 6,0 dl/g aufweisen. Das Molverhältnis von Äthylen zu dem höheren Alkylen in dem Copolymerisat kann im Bereich von etwa 60 bis etwa 95% variieren. Um das Auftreten einer zu hohen Klebrigkeit zu vermeiden, werden hochkristalline Copolymerisate bevorzugt, d. h. solche mit einem Gehalt an Äthyleneinheiten von 80 bis 95%.

Die verschiedenen Copolymerisate können dem Wachs allein oder in Kombination einverleibt werden, d. h. in Kombination eines Copolymerisates aus Äthylen und Propylen und eines Copolymerisates aus Äthylen und Vinylacetat oder in Form einer Kombination aus Copolymerisaten von Äthylen und Vinylacetat bzw. Äthylen und Methylmethacrylat.

Die vorgenannten aus Wachs und Polymerisat bestehenden Gemische sowie Verfahren zur Herstellung von Pelletes aus diesen Gemischen sind an sich bekannt. Elin häufig angewendetes Verfahren besteht darin, daß man das geschmolzene Gemisch aus Wachs und Polymerisat durch eine Spritzform pumpt, wobei man lange Drähte oder Schnüre erhält, die abgekühlt und anschließend zu den gewünschten Längen geschnitten werden. Die Abmessungen und die Form der Pellets sind im Sinne der Erfindung nicht wichtig. Pie Pellets müssen natürlich groß genug sein, damit ihr freies Fließen gewährleistet und ein Zusammenbacken nach dem Aufbringen des festen Schmierstoffes verhindert wird. Andererseits dürfen sie nicht so groß sein, daß sie Tür den gewünschten Anwendungszweck schwierig einsetzbar sind. Besonders geeignete Pellets weisen eine zylindrische Form, eine Länge von etwa 3,2 mm und einen Durchmesser von ebenfalls 3,2 mm auf. Die Pellets enthalten vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Polymerisat insbesondere ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat Das Vinylacetat-Copolymerisat enthält vorzugsweise etwa 25 bis 28 Mol-% Vinylacetat-Einheiten.

Das Schmiermittel der Erfindung kann die verschiedensten Arten fester Schmierstoffe aufweisen. Spezielle Beispiele für feste Schmierstoffe, die auf Pellets aus Wachs und Polymerisat aufgebracht werden können, sind Molybdändisulfid, Graphit, Mennige Zinkoxyd, Kupferflocken oder -pulver, Bleipulver und Zinkpulver, Lagermetall (etwa 65 bis 95 Teile Sn, 8 bis 12 Teile Sb, 1 Teil Cu) in Form von Granulaten oder Pulvern und Talcum. Molybdändisulfid und Graphit sind dabei als feste Schmierstoffe bevorzugt Der Anteil der erfindungsgemäßen Schmiermittel an den festen Schmierstoffen beträft vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%.

Man kann die Schmiermittel der Erfindung herstellen, indem man die Pellets aus Wachs und Polymerisat mit einem Netzmittel befeuchtet und anschließend in einem Reaktor verrührt oder vermischt, der eine vorgegebene Menge festen Schmierstoff enthält Ein abgewandeltes Verfahren besteht darin, die Pellets aus Wachs und Polymerisat mit dem festen Schmierstoff zu vermischen und anschließend langsam das Netzmittel hinzuzusetzen, wobei die Haftung des festen Schmierstoffes auf der Oberfläche der Pellets aus Wachs und Polymerisat vervollständigt wird. Bei einem anderen Herstellungsverfahren vermischt man den festen Schmierstoff und das Netzmittel zu einer Lösung oder Dispersion, setzt dann die Pellets aus Wachs und Polymerisat hinzu und rührt die Masse, bis die Pellets vollständig überzogen sind.

Das Netz- oder Haftmittel kann ein beliebiges Material sein, das ein Festhaften des festen Schmierstoffes an der Oberfläche des Wachs-Polymerisat-Gemisches bewirken kann. Beispiele für solche Materialien sind Mineralschmieröle, synthetische Schmieröle, wie Polyolefine, Polyester oder Polyäther. und synthetische Flüssigkeiten, wie Polyoxyalkylene oder Silikone. Besonders bevorzugt werden Mineralschmieröle, die aus jedem beliebigen paraffin-, naphthen-, asphalt- oder gemischtbasischen Rohöl erhalten werden können. Die Viskosität dieser öle kann innerhalb eines breiten Bereichs liegen und zum Beispiel 50 bis 6500 SUS. vorzugsweise 57 bis 3000 SUS (Saybolt-Universal-Sekunden) bei etwa 38°C betragen. Das Beschichtungsverfahren kann bei Raumtemperatur oder jeder beliebigen anderen zweckmäßigen Temperatur durchgeführt werden.

Der Netzmittelanteil soll dazu ausreichen, daß die Haftung des gewünschten Anteils des festen Schmierstoffes an der Oberfläche der Pellets aus Wachs und Polymerisat gewährleistet wird, andererseits jedoch nicht so groß sein, daß ein Festkleben oder ein Zusammenbacken der Pellets bewirkt und ihr freies Fließvermögen gehemmt wird. Der Netzmittelanteil, der von der Viskosität und von der Art und dem Anteil

des festen Schmierstoffes, der aufgebracht werden soll, abhängt, beträgt vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Schmiermittel. Wenn man beispielsweise bei Verwendung eines relativ hohen Anteils der festen Schmierstoffes, z. B. von 25% idolybdändisulfid (vgL Beispiel 1), als Netzmittel Mi%2ralöl einsetzt kann man einen Mineralölanteil von 5ß bis 6 Gew.-°/o verwenden. Bei Schmiermitteln, die weniger als 5,5 Gew.-% Mineralöl enthalten, zeigt sich, daß der feste Schmierstoff an der Oberfläche der Pellets nicht vollständig haftet, während andererseits bei Gemischen mit einem Mineralölanteil von mehr als 6 Gew.-% ein Zusammenbacken der Pellets erfolgt

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Die in den Beispielen 1 bis 7 eingesetzten Pellets aus Wachs und Polymerisat werden aus einem Gemisch aus Destillat- und Rückstands-Erdölwachsen einerseits und einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat andererseits hergestellt Die typische Zusammensetzung dieser Pellets (»Pellets WP«) lautet:

Vollständig raffiniertes
Wachs vom Fp. 60⁰C
Vollständig raffiniertes
Wachs vom Fp. 71°C
Mikrokristallines Wachs
vom Fp. QO⁰C
Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat
(etwa 25 Mol.-%
Vinylacetat-Einheiten)

38,6Gew.-%
12,8Gew.-%

38,6Gew.-ß
lO,OGew.-°/o

Beispiel 1

Molybdändisulfid
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25,0Gew.-%
69,5Gew.-%
5,5 Gew.-%

Beispiel 2

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl als Lösungsmittel befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-% Graphit beschichtet, wobei die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt werden. Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender ungefährer Zusammensetzung:

Graphit
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25,0Gew.-%

69,5Gew.-%

5,5 Gew.-%

35

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl (mit hohem Viskositätsindex, d. h. von mindestens 85, und einer Viskosität von 500 SUS bei etwa 38° C) als Lösungsmittel befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-ß Molybdändisulfid beschichtet, indem man die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt. Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender ungefährer Zusammensetzung:

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Beispiel 3

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl als Lösungsmittel befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-% Mennige beschichtet, indem man die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt. Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender ungefährer Zusammensetzung:

Mennige (Pb₃O₄)
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25,OGew.-°/o

69,5 Gew.-%

5,5 Gew.-%

Beispiel 4

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl als Lösungsmittel befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-% Zinkoxyd beschichtet indem man die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender ungefährer Zusammensetzung:

Zinkoxyd
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25.0Gew.-9 69,5Gew.-°> 5,5 Gew.«!

Beispiel 5

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl als Lösungsmittel befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-% Kupferflocken beschichtet, indem man die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender ungefährer Zusammensetzung:

Kupferflocken
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25,0Gew.-%

69,5Gew.-%

5,5Gew.-%

Beispiel 6

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-% Bleipulver beschichtet indem man die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender Zusammensetzung:

Bleipuivei
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25,0Gew.-%

69,5 Gew.-%

5,5 Gew.-%

Beispiel 7

Pellets WP werden mit 500 HVI Neutral-Mineralöl befeuchtet und anschließend mit 25 Gew.-% Zinkpulver beschichtet, indem man die Bestandteile bei Raumtemperatur in einem Reaktor vermischt. Man erhält freifließende, beschichtete Pellets aus Wachs und Polymerisat mit nachstehender Zusammensetzung:

Zinkpulver
Pellets WP
Neutral-Mineralöl

25,OGew.-O/o 69,5 Gew.-% 5,5Gew.-%

Beispiel 8

Pellets WP werden mit einem aus einem synthetischen Ester bestehenden Schmiermittel befeuchtet und anschließend mit 30 Gew.-% Molybdändisulfid beschichtet.

Beispiel 9

Pellets WP werden mit einem Propylenoxyd-Polymerisat befeuchtet und anschließend mit 5 Gew.-% Kupferflocken beschichtet.

Beispiel 10

Pellets WP werden mit einem polymeren Silikon
)efeuchtet und anschließend mit 10 Gew.-% Bleipulver
jeschichtet.

Zur Veranschaulichung der Wirksamkeit der Schmiermittel der Erfindung werden die beschichteten Pellets von Beispiel 1 zur Schmierung von Wlittelplatten von Eisenbahnwaggons eingesetzt Das Schmiermittel zeigt nach über 6 Monaten immer noch ein befriedigendes Verhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus freifließenden Teilchen eines Waehs-Polymerisat-Gemisches besteht, deren Oberfläche mit einem Netzmittel und einem festen Schmierstoff beschichtet ist

2. Schmiermittel nach Anspru;* 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Erdölwachs und einem aus Äthylen-Einheiten und Einheiten ehiCi höhermolekularen Olefins, eines Esters einer gesät tigten Carbonsäure mit einem ungesättigten aliphatischen Alkohol oder eines Alkanolesters einer ungesättigten Carbonsäure aufgebauten Copolymerisat besteht

3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polymerisat ein Copolymerisat von Äthylen mit Propylen, Vinylacetat oder Methylmethacrylat enthält

4. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus freifließenden Teilchen eines Wachs-Polymer-Gemisches besteht und der Polymer satanteil des Wachs-Polymerisat-Gemisches 5 bis 3t) Gewichtsprozent beträgt

5. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Netzmittel ein Mineralschmieröl oder ein synthetisches Schmieröl enthält

6. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es das Netzmittel in einer Menge von 1 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Fertigprodukt, enthält.

7. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als festen Schmierstoff Molybdändisulfid, Graphit, eine Lagermetall-Legierung, Blei, Zink oder Zinkoxyd enthält.

8. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es den festen Schmierstoff in einer Menge von 5 bis 30 Gewichtsprozent. bezogen auf das Gemisch, enthält.