DE2015069A1

DE2015069A1 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE2015069A1
Application number: DE19702015069
Authority: DE
Inventors: Walther Dr. 5070 Bergisch Gladbach; Schmidt Fritz Dr. 5679 Dabringhausen; König Klaus Dr.; Müller Erwin Dr. 5090 Leverkusen Lohmar
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-03-28
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1971-10-21
Also published as: BE764900A; NL7104045A; AT310334B; GB1353249A; FR2083649A1

Description

LEVERKUSEN-Bayerwerk 26. 3. 1970 Pttent- Abteilung B/ III

Die Erfindung "betrifft die Verwendung von Kohlensäureestern der Formel ·

R.0-/X-O-C-OZ-X-OR₀ I,

in der
R₁ und R₂ unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine

Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Acyl-, Alkoxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylgruppe stehen, η eine Zahl von 2 - 300 ist und X einen gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochenen, mindestens drei C-Atome in der Hauptkette aufweisenden Alkylenrest oder einen Cycloalkylen-, Aralkylen- oder Arylenrest bedeutet,
als Schmiermittel oder Schmiermittelzusätze.

Für R₁ und R₂ seien beispielsweise genannt: als Alkylgruppen gesättigte C₁ - C-g-Alkylgruppen, wie die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, sec.-Butyl-, 2-Äthylhexyl-, n-Decyl-, n-Dodecyl- und Stearylgruppe; ungesättigte Alkylgruppen, wie die Oleylgruppe;

als Aralkylgruppen insbesondere die Benzyl- und Methylbenzylgruppe;

als Arylgruppen die Phenyl- und Alkylphenylgruppen, wie die Methylphenyl-, tert.-Butylphenyl-, Nonylphenyl- und Podecylphenylgruppe;

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als Acylgruppen kommen aliphatisch^ Acylgruppen der allgemeinen Formel

in Betracht, in der η für eine Zahl von 1-18 steht, beispielsweise der Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-, Decanoyl-, Dodecanoyl- und Octadecanoylrest;

als Alkoxycarbonylgruppen beispielsweise die Methoxycarbonyl- und Äthoxycarbonylgruppe;

als Aryloxycarbonylgruppen beispielsweise die Phenyloxycarbonyl-, Tolyloxycarbonyl- und Kresyloxycarbonylgruppe.

Für X seien genannt:

P als mindestens 5 C-Atome aufweisende Alkylenreste beispielsweise der Propylen-(1,3)-, Butylen-(1,4)-, Pentamethylen-(1,5)-» Hexamethylen-(1,6)-, Octamethylen-(1,8)- und der 1,4-Hexahydroxylilenrest;

als durch Heteroatome, wie Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff, unterbrochene, mindestens drei C-Atome aufweisende Alkylenreste, insbesondere durch Äther-, Thioäther-, Carbonester-, Carbonamid-, Urethan-, Harnstoff- und tertiäre Aminogruppen unterbrochene Alkylenreste;

als Gycloalkylenreste insbesondere der Cyclohexylenrest; ™ als Aralkylenreste insbesondere der 1,4-Xylilenrest;

als Arylenreste insbesondere der 1,4-Phenylen- und der 2,2-Diphenylpropan-(4,4')-di-yl-Rest.

Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlensäureestern der Formel I handelt es sich sowohl um niedermolekulare

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Dicarbonate wie um höhermolekulare Polycarbonate. Das Molekulargewicht der Verbindungen liegt im allgemeinen im Bereich von 300 - 70 000.

Die Kohlensäureester stellen je nach Molekulargewicht und Aufbau mehr oder weniger viskose, farblose bis gelbliche Öle, niedrig schmelzende Wachse oder hoch schmelzende Harze dar.

Ein Teil der Kohlensäureester der Formel I ist wasserlöslich, ein anderer Teil löst sich nur in organischen Lösungsmitteln, wie chlorierten Kohlenwasserstoffen, z. B. Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Perchloräthylen, Chlorbenzol und Chlortoluol.

Die flüssigen oder wachsähnlichen Kohlensäureester können unmittelbar als Schmierstoffe bzw. Schmierstoffzusätze eingesetzt werden, während die festen Kohlensäureester in geeigneten organischen Verbindungen, z. B. Polychlordiphenylen, Phosphorsäurestern, gelöst angewendet werden.

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlensäureester der Formel I kann nach an sich bekannten Verfahren vorgenommen werden. Sie können z. B. durch Einwirkung von Phosgen auf Diole in Gegenwart von Säureacceptoren erhalten werden. Ebenso erhält man sie, wenn man zunächst z. B. aus einem Mol Diol und zwei Mol Phosgen den reinen Bischlorameisensäureester herstellt und diesen dann mit überschüssigem Diol oder substituierten Alkoholen in Gegenwart von Säureacceptoren, z. B. Kaliumcarbonat, umsetzt. In einfacher Weise erhält man die Kohlensäureester durch Umesterung von Dialkyl- oder Diarylcarbonaten mit Diolen oder Gemischen von Diolen und substituierten Alkoholen, in denen die Diole im Überschuß enthalten sind, unter Abdestillieren des entstehenden

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Alkohols oder Phenols. Vorzugsweise verwendet man Diarylcarbonate, insbesondere Diphenylcarbonat, da die Umesterung dann ohne Katalysator vorgenommen werden kann, während bei Verwendung von Dialkylcarbonaten alkalische Umesterungskatalysatoren benötigt werden, die in der Endphase Nebenreaktionen verursachen können.

Als Diole seien beispielsweise genannt:

aliphatische Diole, deren Hydroxygruppen durch eine mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweisende Alkylenkette getrennt sind,

z. B. 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol,

1,6-Hexandiol und 1,8-Octandiol.

Als substituierte Alkohole seien beispielsweise genannt: mono- und polyäthoxylierte JPettalkohole, z. B. die Mono-, Di-, Tri- und Tetraathylenglykoläther des 2-Äthylhexanols, Decanols, Dodecanols und Octadecanols; mono- und polyäthoxylierte Phenole und Alkylphenole, z. B. die Mono-, Di-, Tri- und Tetraathylenglykoläther von Phenol, Toluol, tert.-Butylphenol, Nonylphenol und Dodecylphenol.

Die Molekulargewichte der erfindungsgemäß zu verwendenden Polykohlensäureester lassen sich durch das molare Verhältnis, in dem Diphenylcarbonat und Diol miteinander umgesetzt werden, einstellen. Estert man z. B. (n-1) Mole Diphenylcarbonat mit η Molen Diol um, so beträgt das mittlere Molekulargewicht des erhaltenen, endständige Hydroxylgruppen aufweisenden Polycarbonate: η χ Molekulargewicht Diol + (n-1) χ 26.

Die Polycarbonate können nachträglich durch Umsetzung der endständigen Hydroxylgruppen mit Dialkylsulfaten, Säurechloriden, Säureanhydriden oder Keten zu Produkten mit endständigen Äther- oder Estergruppen modifiziert werden.

Eine weitere Möglichkeit Modifizierung besteht darin, daß man (n+1) Mole Diphenylcarbonat mit η Molen Diol umestert.

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Man erhält auf diese Weise Polycarbonate mit Phenylcarbonato-Endgruppen.

Zu Polycarbonaten, die an einem oder an beiden Kettenenden anstelle der Hydroxylgruppen Alkylcarbonatgruppen tragen, gelangt man beispielsweise, wejxn. man in dem Ansatz: η Mol Diol + (n-1) Mol Diphenylcarbonat 1 oder 2 Mol des Diols durch 1 oder 2 Mol eines monofunktioneilen, über 190° 0 siedenden Alkohols ersetzt. Als solche monofunktioneilen Alkohole kommen beispielsweise Octanol-1, Nonanol-1, Decanol, Laurylalkohol, Stearylalkohol und Oleylalkohol in Betracht.

Kohlensäureester der Formel I, in der X für einen durch Äthergruppen unterbrochenen Alkylenrest steht, werden beispielsweise dadurch erhalten, daß man Diphenylcarbonat mit Alkylenoxid-Oligomeren umsetzt, wie sie bei der Reaktion von 1 Mol Wasser mit 2-8 Mol Alkylenoxid, z. B. Äthylen-, Propylen- oder 1,2-Butylenoxid, erhalten werden.

Als Alkylenoxid-Oligomere seien z. B. genannt: Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol, Dibutylenglykol und Tributylenglykol.

Ferner können Kohlensäureester der Formel I, in der X für einen durch Äthergruppen unterbrochenen Alkylenrest steht, durch Umsetzung von Diphenylcarbonat mit Anlagerungsprodukten der vorstehend genannten Alkylenoxide an aliphatische Diole, wie 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol und 1,4-Bis-hydroxymethyl-cyclohexan; an cycloaliphatische Diole, wie 1,4-Dioxycyclohöxanj an araliphatische Diole, wie Hydrochinonhydroxyäthyläther, und an Diphenole, wie Hydrochinon und 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, erhalten werden.

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Zur Modifizierung der Polycarbonate kann man "bei der Umsetzung des Diphenylcarbonats mit den Alkylenoxid-Oligomeren und/oder den Diol- und/oder Phenol-Alkylenoxidanlagerungsprodukten zusätzlich noch mehr als ?. Hydroxylgruppen aufweisende Alkohole, z. B. dreiwertige Alkohole, wie 1,1,1-Trishydroxymethyläthan, 1,1,1-Trishydroxymethylpropan, oder vierwertige Alkohole, wie Pentaerythrit, mitverwenden. Man erhält durch diesen Zusatz verzweigte Polycarbonate.

Kohlensäureester der Formel I, in der X für einen durch Estergruppen unterbrochenen Alkylenrest steht, werden beispielsweise dadurch erhalten, daß man Diphenylcarbonat mit estergruppenhaltigen Diolen umsetzt, wie sie z. B. bei der Reaktion von 1 Mol Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Tetrahydrophthalsäure, Phthalsäure und Isophthalsäure, mit 1,3-2 Mol aliphatischen Molen, wie Äthylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4--Butandlül, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Dibutylenglykol und Tributylenglykol, erhalten werden.

Kohlensäureester der Formel I, in der X für einen durch Amidgruppen substituierten Alkylenrest steht, sind beispielsweise dadurch erhältlich, daß man Diphenylcarbonat mit amidgruppenhaltigen Diolen umsetzt, wie sie beispielsweise bei der Reaktion von Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, oder der Methylester mit Oxyalkylaminen, wie Äthanolamin und Propanolainin, erhalten werden.

Kohlensäureester der Formel I, in der X für einen durch Urethangruppen substituierten Alkylenrest steht, eind beispielsweise dadurch erhältlich, daß man Diphenylcarbonat mit urethangruppenhaltigen Diolen umsetzt, wie sie z. B. bei der Reaktion von 1 Mol Diisocyanat, wie Kexaiaethylendiisocyanat, mit etwa 2 Mol Diolen» wie Äthylen-, Propylen-,

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Butylen-, Diäthylen-, Triäthylenglykol usw., erhalten werden, oder aber indem man Diphenylearbonat mit einen Diol-Überschuß aufweisenden Mischungen von Diolen, wie sie vorstehend im zweiten Absatz auf Seite 6 aufgeführt sind, und Diaminen, deren Aminogruppen durch eine mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweisende Alkylenkette getrennt sind, z. B. 1,3-Propylendiamin, 1,6-Hexamethylendiamin, umsetzt.

Kohlensäureester der Formel I, in der X für einen durch Harnstoffgruppen substituierten Alkylenrest steht, sind beispielsweise dadurch erhältlich, daß man Diphenylearbonat mit harnstoffhaltigen Diolen umsetzt, wie sie bei der Reaktion von Alkanolamine^ z. B. Äthanolamin, Propanolamin, mit Diisocyanaten, z. B. Hexamethylendiisocyanat, Chlorkohlensäureestern oder Kohlensäureestern, z. B. Diphenylearbonat, erhalten werden.

Durch Umsetzen von Diphenylearbonat mit Diol-Gemischen, z. B. Gemischen verschiedener Diole mit durch Heteroatome nicht unterbrochener Alkylenkette, und/oder Diolen, die eine oder mehrere Äther-, Carbonester-, Carbonamid-, Urethan- und/oder Harnstoffgruppen aufweisen, gelangt man zu Kohlensäureestern der Formel I, in der X für verschiedene Alkylenreste steht, die je nach der Reihenfolge, in der die verschiedenen Diole zur Reaktion gebracht wurden, alternierend oder in Blöcken aufeinander folgen.

Die erfindungsgemäß au verwendenden Kohlensäureester der Formel I zeichnen sich vor den bislang in Getrieben, Lagern usw. verwendeten Schmiermitteln dadurch aus, daß sie die Reibung sehr viel stärker vermindern. Deshalb erlauben sie den Bau kleinerer Kraftübertragungs einrichtungen mit höherer Belastbarkeit als bisher. Infolge der geringeren Reibung ist auch die Wärmeentwicklung in den Kraftübertragungsvor-

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richtungen wesentlich geringer.

Die wasserlöslichen Kohlensäureester sind besonders als Schmiermittel für Textilmaschinen geeignet, da sie außer ihrer sehr guten Schmierwirkung eine ausgezeichnete Haftfestigkeit besitzen und sich außerdem leicht aus Textilgewebe auswaschen lassen. Es sei hervorgehoben, daß*die Kohlensäureester im Abwasser biologisch leicht abgebaut werden.

Außer als Schmiermittel in Getrieben, Lagern usw. eignen sich die erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlensäureester auch als Schmiermittel für die spanlose und spangebende Metallbearbeitung. Sie können für diesen Verwendungszweck unverdünnt oder in geeigneten Lösungsmitteln gelöst verwendet werden. So ergibt z. B. eine 5 #ige wäßrige Lösung des Polycarbonates auf Basis Tetraäthylenglykol vom Molgewicht 854 beim Bohren von Stahl und Aluminium glattere und sauberere Bohrlöcher bei verkürzter Bohrzeit als bei Verwendung üblicher Bohrflüssigkeiten. Auch das Aussehen der Bohrspäne, das häufig zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Bohrflüssigkeiten herangezogen wird, war deutlich besser als bei der Verwendung von Wasser oder einer der üblichen seither verwendeten Bohrflüssigkeiten. Wasserunlösliche Kohlensäureester können als wäßrige Emulsion eingesetzt werden und in dieser Form z. B. ebenfalls als Metallbearbeitungsflüssigkeiten verwendet werden.

Die wasserunlöslichen Kohlensäureester der Formel I eignen sich auch als Schmiermittel beim Tiefziehen und für die Verformung von Blechen und Profilen. Auf die zu verformenden Metalle wird hierbei eine Schutzhaut aus Kohlensäureestern und/oder einer Kombination der Kohlensäureester mit einem oder mehreren Zusatzstoffen aufgebracht. Als Zusatzstoffe können z. B. chlorierte Kohlenwasserstoffe, Phosphatester

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oder als Extreme-Pressure-Additive bekannte Produkte genommen werden; Mineralöle, Fettöle, Esteröle und andere, auch, als Weichmacher bekannte ölartige Flüssigkeiten, können als weitere Hilfsmittel mit dem Kohlensäureester kombiniert werden. Derartige Schmierfilme, die durch Tauchen, Spritzen oder Streichen aufgetragen werden, begünstigen die Verformung und schützen das verformte Metall vor Korrosion.

Das wasserlösliche Polycarbonat (MG 1000). des Tetraäthylenglykols eignet sich z. B. hervorragend als Hilfsmittel bei der spanlosen Verformung metallischer Werkstoffe, wie z. B. beim Tiefziehen, Ziehen von Drähten, Walzen usw. Es hat den Vorteil, daß das Schmiermittel von den Werkstücken bei der nachfolgenden Behandlung wegen seiner Wasserlöslichkeit auf einfachste Weise entfernt werden kann-. Außerdem tritt bei dem häufig an den Verformungsprozeß sich anschließenden Glühvorgang kein unerwünschter Rückstand oder eine Pleckenbildung auf.

Auf dem Hydrauliksektor sind flüssige Kohlensäureester, wie z. B. Polypropylenglykol-polycarbonate und deren Gemische, mit z. B. Esterölen oder Mineralölen besonders brauchbar wegen ihrer guten Schmiereigenschaften und ihrer sehr geringen Kompressibilität.

Die erfindungsgemäßen Kohlensäureester-Schmiermittel sind mit einer großen Zahl solcher Zusätze verträglich, die gewöhnlich zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften von Schmiermitteln verwendet werden. Man kann die neuen Schmiermittel z. B. mit Oxydationsinhibitoren versehen, etwa solchen auf der Grundlage von Hydroxyverbindungen, wie z. B. Isooctylphenol oder 2,6-di~tert.-Butyl-p-kresol und vielen anderen bekannten Inhibitoren. Ebenso lassen sich die in der Technik bekannten Antikorrosionsmittel, Reinigungsmittel und Extreme-Pressure-Additive und andere ähnliche Schmierstoff-

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zusätze mit den Kohlensäureester-Schmiermitteln kombinieren. Andere Komponenten, die als Bestandteile z. B. für hydraulische Flüssigkeiten an sich "bekannt sind, können gleichfalls zugesetzt werden, z. B. Phosphorsäureester, Halogenkohlenwasserstoffe u. ä. Man kann sie auch mit fettbildenden Seifen vermischen oder mit organischen Montmorillonitderivaten und damit Schmierfette nach den in der Technik bekannten Methoden herstellen.

Die nachstehend beschriebenen Reaktionsprodukte A₁ - A_Q sind Beispiele für die erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlensäureester der Formel I.

A₁: In einem 10 1-Dreihalskolben mit Rührer, k Kontaktthermometer und Füllkörperkolonne wurden " 4230 g (28,2 Mol) Triäthylenglykol und 5029 g (23,5 Mol) Diphenylcarbonat bei 14 Torr auf 150° C erhitzt. Nach etwa 30 Minuten begann Phenol abzudestillieren. Im Verlauf von 16 Stunden wurde die Temperatur nach Maßgabe der Destillationsgeschwindigkeit auf 200 C gesteigert. Bei Erreichen der Temperatur waren 4350 g Phenol abdestilliert (98,4 # der Theorie). Durch Verminderung des Drucks auf 0,2 Torr wurden im "Verlauf von 30 Minuten weitere 80 g Phenol abdestilliert. Der Kohlensäureester wurde in Form eines färb- und geruchlosen Öls vom mittleren Molekulargewicht 1040 (OH-Zahl: 107,5; ber.: 109) erhalten.

A₂: In der unter A₁ beschriebenen Weise wurde aus 3600 g (24 Mol) Triäthylenglykol,

643,2 g (4,8 Mol) Trimethylolpropan und 5136 g (24 McI) Diphenylcarbonat

nach. Abdestillieren der berechneten Phenol-Menge ein in der Aikylenkette schwach verzweigter Kohlensäureester

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erhöhter Viskosität erhalten (OH-Zahl: 150; mittleres Molekulargewicht: 1120).

A-: In der unter A₁ beschriebenen Weise wurde aus 1552 g (8 Mol) Tetraäthylenglykol und 1284 g (6 Mol) Diphenylcarbonat

nach Abdestillieren der berechneten Phenol-Menge ein Kohlensäureester in Form eines wasserlöslichen Wachses vom Erweichungspunkt 46 - 48° C erhalten (OH-Zahl: 138; mittleres Molekulargewicht: 810).

A.: In der unter A₁ beschriebenen Weise wurde aus

2220 g (6 Mol) eines aus 1 Mol Wasser und 8 Mol

Äthylenoxid erhaltenen Polyäthylenglykols und

856 g (4 Mol) Diphenylcarbonat

nach Abdestillieren der berechneten Phenol-Menge ein Kohlensäureester in Form eines dünnflüssigen wasserlöslichen Öls erhalten (OH-Zahl: 85,5; mittleres Molekulargewicht: 1310).

A(-: In der unter A.. beschriebenen Weise wurde aus 1652 g (14 Mol) 1,6-Hexandiol und 2140 g (10 Mol) Diphenylcarbonat

nach Abdestillieren der berechneten Phenol-Menge ein Kohlensäureester in Form eines farblosen Wachses vom Erweichungspunkt 40 - 42° C erhalten (OH-Zahl: 230; mittleres Molekulargewicht: 487).

Durch Zusatz katalytischer Mengen (50 mg) KOH konnte die Umesterung in ei:
durchgeführt werden.

die Umesterung in einem Temperaturbereich von 115 - 175° C

Ag: In der unter A₁ beschriebenen Weise wurde aus 1800 g (12 Mol) Triäthylenglykol, 1416 g (12 Mol) 1,6-Hexandiol und 4280 g (20 Mol) Diphenylcarbonat

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nach Abdestillieren der berechneten Phenol-Menge ein Kohlensäureester in Form eines farblosen Öls erhalten (OH-Zahl: 118; mittleres Molekulargewicht: 950).

Durch Zusatz katalytischer Mengen (100 mg) Titansäuretetrabutylester konnte die Umesterung im Temperaturbereich von 120 - 175° C durchgeführ zeit auf die Hälfte verkürzt werden.

bereich von 120 - 175° C durchgeführt und die Reaktions-

A₇: 3650 g (25 Mol) Adipinsäure und 5300 g (50 Mol) Diäthylenglykol wurden in der Schmelze unter Abdestillieren des Kondensationswassers bei 200° C verestert. Durch Einleiten von CO₂ in die Schmelze wurde bei der gleichen Temperatur die Reaktion im Verlauf von 12 Stunden beendet (Säure- «ahl: 1,9). Man erhielt ein Estergruppen enthaltendes Diolgemisch der OH-Zahl 347.

In der unter A₁ beschriebenen Weise wurde aus

2898 g (9 Mol) des so erhaltenen estergruppenhaltigen Diolgemisches und

1280 g (6 Mol) Diphenylcarbonat

nach Abdestillieren der berechneten Phenol-Menge ein Polycarbonat in Form eines flüssigen Öls erhalten (OH-Zahl: 115; mittleres Molekulargewicht: 970).

Ag: In der unter A.. beschriebenen Weise wurde aus 948 g (6 Mol) n-Decanol,

2220 g (6 Mol) des aus 1 Mol Wasser und 8 Mol Äthylenoxid erhaltenen Polyäthylenglykols und

1926 g (9 Mol) Diphenylcarbonat

ein Polycarbonat gewonnen, das an beiden Kettenenden Decylreste trug. Das Produkt war niedrigviskos und wasserlöslich. Das errechnete Molekulargewicht betrug 1050.

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Maßgebliche Kriterien für die Brauchbarkeit und Xeistungsfähigkeit von Schmiermitteln sind vornehmlich ein gutes Viskositäts-Temperaturverhalten, Pilmfestigkeit, Scherstabilität und niedrige Reibungswerte.

Diese Eigenschaften besitzen die beanspruchten Schmiermittel auf der Basis von Kohlensäureestern in hohem Maße. Auf den üblichen SchmierstoffPrüfmaschinen, wie z. B. der Almen-Wieland-Prüfmaschine, der Reichert-Reibverschleißwaage und dem sog. Vierkugelapparat nach Boerläge, werden ähnliche Belastungswerte erreicht, wie sie bei gleichviskosen und legierten Mineral- und Syntheseölen erhalten werden. Überraschenderweise zeigen aber die Kohlensäureester-Schmiermittel bei der Prüfung ihrer reibungsmindernden Eigenschaft ganz beträchtlich bessere Schmierwirkungen als Schmieröle auf der Basis von Mineralölen, Fettölen oder Esterölen. Die reibmindernde Schmiereigenschaft der Kohlensäureester wurde auf einer Prüfmaschine gemessen, deren Hauptbestandteil ein über das Schneckenrad rückwärts angetriebenes Schneckengetriebe darstellt. Gemessen wurde der Wirkungsgrad des Getriebes in Abhängigkeit von der Belastung bei konstanter Gleitgeschwindigkeit und Temperatur.

Die bei der Bestimmung der Schmierwerte der Polycarbonate A₁ - A₈, deren Herstellung oben beschrieben wurde, erhaltenen Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 zusammengestellt. Zum "Vergleich wurden die Schmierwerte von drei verschiedenen, handelsüblichen, hochwertigen Schmiermitteln für Schneckengetriebe in Tabelle 1 mit aufgenommen. (B₁ und B₂: Polyetheröle auf der Basis von Propylenglykol B₃: Mineralöl)

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	1	2	Tabelle 1	A	5	4	1	B	5
	1,250	1,250		1,211	1,162	1,020	2	0,90
	1000	1120	Schmiermittel	854	1162	1150	1,021	-
	-51	-24	+20	+5	-48	1450	-15
Dichte bei 20° C g/ml	7956	11540	-	1267	598	-44	2419
Molekulargewicht	678	790	225	256	99	615	285
Stockpunkt ⁰C	5,51	5,54	4,19	2,76	2,71	147 '	5,55
Viskosität bei 20° G cSt					2,61
Viskosität bei 50° C cSt
Richtungsfaktor m

Schmierwerte bestimmt auf

Almen-Wi eland-Ma a chine

Anpreßdruck kp	1200	1900	1550	1500	1400	1400	450
Reibungskraft kp	251	550	505	500	210	108	150

Reichert-Reibverschleißwaage

Verschleißmarke mm	10,5	9,2	9,5	7,5	mm	8,2	5,7	8,7
spez.^Belastbarkeit kp/cm	287	526	525	406	566	526	544
Vier-Kugel-Apparat
Verschleißlastwert kp	180	170	180	190	170	170	580
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Me Wirkungsgrade eines Cavex-Schneckengetriebes in $>_% wenn das Getriebe über das Schneckenrad angetrieben und

a) mit Polycarbonaten (A.. - A.) und

b) mit handelsüblichen, hochwertigen Schmiermitteln für Schneckengetriebe (B₁ - B,) geschmiert wird.

Cavex-Radsatz: Baureihe CRMR Größe 65 Übersetzungsverhältnis des Getriebes: 1 : 30

Schnecke: Einsatzstahl 16 Mn Cr 5> Steigung der Schnecke:

Schneckenrad: Schleuderbronze GZ-Sn Bz 12 Drehzahl der Schnecke: 1OOO U/min (konstant)

Belastung der Schneckenwelle: variabel von 0,05 mkp - 0,25 mkp

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Schmiermittel

Viskosität cSt/ 50 C

Wirkungsgrad bei einer Belastung von mkp 0,05 0.10 0.15 0.20 0,25

	^A1	678	50,0	61,5	0,10	68,0	72,5	74,5
	A₂	790	51,0	63,0	69,5	72,5	74,0
	^A3	223	67,0	72,5	74,5	75,5	73,5
	^A4	236	67,0	73,5	75,0	74,0	72,0
	^B1	181	56,0	62,5	63,0	61,5	_ '
	^B2	148	65,5	70,5	70,5	69,5	68,5
CD	^B3	286	56,0	59,0	56,0	49,0	-
CD
OO	Schmiermittel	Viskosität	?6 Wirkungsgrad bei	einer	Belastung	von mkp
CaJ		cSt/ 80° C	0,05	0,15	0,20	0,25

^L1 ^L2
^L3

^L4

B,
B,

176

156

69

84

67 50 60

78,5 78,0 75,0 78,5

65,5 73,0 58,5

81,0 80,0 71,5 78,0

64,0 72,5 51,0

82,0 80,0

61,5 76,0

61,0 70,0 40,5

80,5 79,0

73,0

57,0 67,5

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	Tabelle	r	2	2015069	Schmiermittel	A₇	^A8	Schmierwerte bestimmt auf	1300	1450	>2000	1450
			^A6	1,229	1,074		350	322	350	131
	^A5	1,178	1018	1050
	1,113	945	-17	+2
Dichte bei 20° 0 g/ml	500	-21	4657	393	9,0	8,6	7,2	10,1
Molekulargewicht	+25	wachs- 5293			' 333	348	423	299
Stockpunkt ⁰O	fest,		517	89
Viskosität bei 20° 0 cSt	artig	.659	3,12	2,94
	266	2,85
Viskosität bei 50° C cSt	3,04
Richtungsfaktor m

Almen-Wieland-Maschine
Anpreßdruck kp
Reibungskraft kp
Reichert-Reibverschleiß-
waage
Verschleißmarke mm
spez.«Belastbarkeit kp/cm
Vier-Kugel-Apparat

Verschweißlastwert kp

170

200

170

Schmiermittel Viskosität 76 cSt/ ^σ0

Wirkungsgrad bei einer Belastung von

mkp
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

77	72,5	75,0	73,5	72,0	70,0
103	77,5	82,5	82,5	82,5	80,5
98	73,0	78,5	79,0	78,0	76,0
54	71,0	72,0	70,5	70,0	70,0

Le A 12 913

- 17 -

109843/ 1

Wie die Tabelle 1 zeigt, bleibt der Getriebewirkungsgrad bei steigender Belastung im Falle der Polycarbonate nahezu konstant, während bei den handelsüblichen Schmierstoffen der Getriebewirkungsgrad bei 0,15 mkp ein Maximum erreicht, dann aber so steil abfällt, daß der Meßvorgang abgebrochen werden muß, da anderenfalls die Gefahr einer Beschädigung der Prüfapparatur besteht. Kein bekanntes Schmiermittel vermindert die Reibung zwischen Schneckenrad und Schnecke so stark wie die Polycarbonatschmiermittel. Nur mit Polycarbonatschmiermitteln kann das Prüfgetriebe höher belastet und können zugleich höhere und nahezu konstante Getriebewirkungsgrade erreicht werden. Dies zeigen auch die in der Tabelle 2 aufgeführten Schmierwerte der Polycarbonate A₅ -Ag.

Aus dem aus 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan hergestellten hochmolekularen Polycarbonat (Molekulargewicht: 35 OOO) erhält man ein wirksames Schmiermittel, indem man 150 g des Polycarbonats in 1000 g Methylenchlorid löst, diese lösung mit 2850 g Polychlordiphenyl (Chlorgehalt: etwa 41,5 Gewichtsprozent) vermischt und anschließend aus der erhaltenen Lösung das Methylenchlorid bei erhöhter Temperatur im Vakuum abdestilliert.

Dieses Schmiermittel hat folgende technische Daten: Verschweißlast auf dem Vierkugelapparat: 300 kp; Polychlordiphenyl: 220 kp (Chlorgehalt:^41,5 Gewichtsprozent) i» Wirkungsgrad auf dem über das Schneckenrad angetriebenen Cavex-Schneckengetriebe-Prüfgerät bei einer Belastung von: 0,02 mkp -40 #, 0,04 mkp«"45 f>, 0,06 mkp^S #, 0,08 mkp ^42 #, 0,10 mkp ^38 #. Das Polychlordiphenyl hat dagegen für sich allein einen so geringen Schmierwert, das es die Selbsthemmung des Schneckengetriebes nicht aufzuheben vermag.

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Claims

Pa t entans prüche

in der
R₁ und R₂ unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine

Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Acyl-, Alkoxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylgruppe stehen, η eine Zahl von 2 - 300 ist und X einen gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochenen, mindestens drei C-Atome in der Hauptkette aufweisenden Alkylenrest oder einen Cycloalkylen-, Aralkylen- oder Arylenrest bedeutet, als Schmiermittel oder Schmiermittelzusätze.
2) Schmiermittel, bestehend aus oder enthaltend Kohlensäureester der Formel

in der

R₁ und R„ unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine

Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Acyl-, Alkoxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylgruppe stehen,

η eine Zahl von 2 - 300 ist und

X einen gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochenen, mindestens drei C-Atome in der Haupt kette aufweisenden Alkylenrest oder einen Cyclo alkylen-, Aralkylen- oder Arylenrest bedeutet.

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