DE2143848B2 - Schmierfett - Google Patents
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- C10M2227/081—Organic non-macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2203/00, C10M2207/00, C10M2211/00, C10M2215/00, C10M2219/00 or C10M2223/00 as ingredients in lubricant compositions having metal-to-carbon bonds with a metal carbon bond belonging to a ring, e.g. ferocene
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Description
(1) mindestens 65 Gewichtsprozent Äthylen,
(2) mindestens 5 Gewichtsprozent Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren, mit 1
bis 6 C-Atomen, Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Dialkylmaleate und Dialkylfumarate aliphatischer
Alkohole mit 1 bis 6 C-Atomen und
(3) 0,01 bis 3 Gewichtsprozent eines Monomeren aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure,
Maleinsäure und Fumarsäure, aus dem Anhydrid der Itaconsäure, der Maleinsäure und der
Fumarsäure, aus Alkylhydrogen-maleaten und Alkylhydrogen-fumaraten, aus Monoacrylaten
und Monomethacrylaten von Glykolen, 2-Hydroxy-3-aminopropylallyläther,
Allylglycerinäther, Divinylglykol, 2-Dimethylaminoäthylacrylat,
2-Dimethylaminoäthylmethacrylat und
N-Vinylpyrrolidon umfaßt.
2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Terpolymer 20 bis 30 Gewichtsprozent der Komponente (2) und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Komponente (3) enthält.
3. Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (2) aus
Vinylacetat, Äthylacrylat oder Methylmethacrylat besteht.
4. Schmierfett nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (3)
aus Acrylsäure oder Methacrylsäure besteht.
15
20
Die Erfindung betrifft ein Schmierfett auf der Basis eines Schmiermittelträgers, eines Verdickungsmittels
und eines Äthylencopolymeren als Verbesserungsmittel.
Es wurden bereits Äthylen-Vinylacetat-Copolymere in Schmierfette einverleibt, um deren Beständigkeit
gegen das Auswaschen mit Wasser zu verbessern. Bei bestimmten Schmierfetten jedoch hat sich der Gebrauch
solcher Copolymere als nicht zweckmäßig w erwiesen z. B. bei Ansätzen, deren Verdickung durch
Calcium-Blei-Komplexe bewirkt war, bei welchen keine
ausgeprägte Beständigkeit gegen das Auswaschen mit Wasser festzustellen war. Darüber hinaus wurde
ermittelt, daß solche Schmierfette wie auch andere übliche Verdickungsmittel enthaltende Schmierfette
nicht nur eine geringe Beständigkeit gegen das Auswaschen mit Wasser aufweisen, sondern auch dazu
neigen, bei hoher Temperatur der Umgebung zu erweichen und auszusickern. ω
So werden weiterhin in der DE-AS 12 78 056 Schmierfette beschrieben, die neben einem Mineralöl,
einem Verdickungsmittel, und einer Fettsäuremetallseife ein Polyolefin wie ein öllösliches ataktisches
Polypropylen oder ein Äthylen/Propylen-Copolymeres b5
enthalten. Diese Schmierfette sollen eine Verringerung der Wasserauswaschung zeigen. Es wird jedoch mit
diesem bekannten Schmiermittel noch keine ausreichende Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturerweichung
and Aussickern erzielt
In der DE-AS 11 24 174 und der US-Patentschrift
30 83 103 sind Schmierfette beschrieben, die Metallseifen organischer Säuren und eine kleine Menge eines
öllöslichen Copolymeren, welches aus Estermonomeren aufgebaut ist, enthalten. Die gemäß diesen Literaturstellen
als Verdickungsmittel dienenden Metallseifen dürften sich bei höheren Temperaturen zersetzen.
Metallsalze von Copolymeren sind als Geiierungsmittel,
d. h. Verdickungsmittel, für Schmierfette in den US-Patentschriften 26 98 298 und 26 98 299 und der
britischen Patentschrift 7 20 487 beschrieben. Die damit erhaltenen Fette weisen jedoch ebenfalls keine zufriedenstellende
Wasserauswaschbeständigkeit und keine guten Hochtemperaturerweichungseigenschaften auf.
Die in der US-Patentschrift 30 06 942 und Chem. Abstract 1970, Bd. 73, Nr. 16 beschriebenen Schmierfette
sind aus Wachsen hergestellt und zeigen infolgedessen eine schlechte Hochtemperaturstabilität Die US-Patentschrift
31 14 708 beschreibt Gemische aus Polymeren und Ölen, die in Form von trockenen Feststoffen
vorliegen, die gepulvert oder pelletisiert werden können. Die vorliegende Erfindung richtet sich demgegenüber
auf Schmierfette.
Schließlich beschreibt die US-Patentschrift 30 76 764 mit Poly(4-methyl-l-pentan) verdickte Schmierfette.
Auch diese bekannten Fettmassen besitzen nicht die erwünschte Stabilität gegenüber Wasserauswaschen
und gegenüber Hochtemperaturerweichung.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung von Schmierfetten, die übliche Verdickungsmittel enthalten
und eine verbesserte Wasserauswaschbeständigkeit, eine verbesserte Hochtemperaturerweichungsbeständigkeit
und eine verbesserte Aussickerungseigenschaft besitzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Schmierfett auf der Basis eines Schmiermittelträgers,
eines Verdickungsmittels und eines Äthylencopolymeren als Verbesserungsmittel geschaffen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß das copolymere Verbesserungsmittel aus einem Terpolymer mit einem
Schmelzindex von 0,5 bis 200 besteht, das
(1) mindestens 65 Gewichtsprozent Äthylen,
(2) mindestens 5 Gewichtsprozent Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren, mit 1 bis 6
C-Atomen, Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Dialkylmaleate und Dialkylfumarate aliphatischer Alkohole
mit 1 bis 6 C-Atomen und
(3) 0,01 bis 3 Gewichtsprozent eines Monomeren aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure
und Fumarsäure, aus dem Anhydrid der Itaconsäure, der Maleinsäure und der Fumarsäure,
aus Alkylhydrogen-maleaten und Alkylhydrogenfumaraten, aus Monoacrylaten und Monomethacrylaten
von Glykolen, 2-Hydroxy-3-aminopropyläther, Allylglycerinäther, Divinylglykol, 2-Dimethylarninoäthylacrylat^-Dimethylaminoäthylrnethacrylat
und N-Vinylpyrrolidon umfaßt.
Die Herstellungen des als Verbesserungsmittel eingesetzten oben erwähnten Terpolymers sind in der
US-Patentschrift 32 15 657 ausführlich beschrieben.
Viele verschiedenartige Verdickungsmittel können für die Schmierfette entsprechend der Erfindung
eingesetzt werden. Inbegriffen in diese Verdickungsmittel sind Alkali- und Erdalkaliseifen der Fette und
Fettsäuren mit etwa 12 bis 30 C-Atomen je Molekül.
Geeignete Metalle sind Natrium, Lithium, Calcium und
Barium. Fettsubstanzen stellen dar: Stearinsäure, Hydroxystetrinsäure, Stearin, Baumwollsamenölsäure,
ölsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure und gehärtete Fischöle (hydrogenated fish oils).
Andere Verdickungsmittel bestehen aus Komplexen von Salzen und Salz-Seifen wie Calciumstearat-acetat
(US-Patent 21 97 263); Bariumstearat-acetat (US-Patent
25 64 561); Calciumstearat-caprylat-acetat-lComplexe
(US-Patent 29 99 065); Calciumcaprylat-acetat (US-Patent 29 99 066); und Calciumsalze und -seifen von
Säuren mit niederem, mit mittlerem und hohem Molekulargewicht und von Nußölsäuren; und Aluminiumkomplexe.
Eine andere Gruppe von Verdickungsmitteln enthält substituierte Harnstoffe, Phthalocyanine, Indanthrene,
Pigmente wie Perylimide, Pyromellitdiimide, Diaminocyanursäure
und Ruß.
Als andere kolloidale Verdickungsmittel werden in den neuen Schmierfettansätzen im wesentlichen hydrophobe
Tone verwendet Solche Verdickungsmittel können aus Tonen hergestellt werden, welche ursprünglich
hydrophilen Charakter haben, jedoch vor dem Einsatz als Komponente eines Schmierfettansatzes
durch Einführung von langkettigen Kohlenwasserstoffradikalen in die Oberfläche der Partikel des Tones in die
hydrophobe Beschaffenheit umgewandelt worden sind. Sie können z. B. einer vorbereitenden Behandlung durch
ein organisches kationisches oberflächenaktives Mittel wie einer Onium-Verbindung unterworfen werden, jo
Geeignete Onium-Verbindungen sind Tetra-alkyl-ammonium-chloride
wie Dimethyldioctadecylammoniumchlorid, Dimethyldibenzylammoniumchlorid und Mischungen
davon. Für diese dem Fachmann wohlbekannte Methode der Umwandlung bedarf es wohl keiner r>
weiteren Erläuterung und sie stellt auch nicht etwa einen Teil der Erfindung dar. Kurz gesagt: die Tone,
welche als Ausgangsmaterial zur Bildung von Verdikkungsmitteln zum Gebrauch in Schmierfettansätzen
gebraucht werden, können natürlich vorkommende und chemisch unmodifizierte Tone umfassen. Diese Tone
sind Silicate von komplexer kristalliner Struktur, deren genaue Zusammensetzung nicht zuik Gegenstand einer
genauen Beschreibung zu machen ist, da sie von einer
naȟrlichen Fundstelle zur anderen weitgehend schwanken.
Diese Tone können als anorganische komplexe Silicate bezeichnet werden wie Aluminiumsiücat,
Magnetsiumsilicat, Bariumsilicat und ähnliche, die zusätzlich zu ihrem Silicatgitter wechselnde Mengen
kationisch austauschbarer Gruppen wie z. B. Natrium enthalten.
Inbegriffen in diese hydrophilen Tone, die für die Umwandlung in die gewünschten Verdickungsmittel
besonders geeignet sind, zeigen sich Montmorillonite wie Bentonit, Attapulgit, Hektorit, Mit, Saponit, Sepiolit,
Biotit, Vermiculit, Zeolith-Tone und ähnliche.
Bevorzugte Verdickungsmittel sind Calcium-Bleiacetat-Komplexe,
wie sie in Schmierfettansätzen gebraucht und im US-Patent 28 98 297 beschrieben sind. Solche
Verdickungsmittel umfassen eine Mischung von (A) Erdalkalimetallseifen und deren Salzen, wobei das aus
der Gruppe der Erdalkalien ausgewählte Metall aus Calcium besteht, und einer Mischung (B) von Calcium
und Barium, wobei das chemisch gebundene Äquivalentgewicht von Barium nicht mehr als etwa 15% in dieser
Mischung ausmacht, gerechnet gegen Calcium bei diesen Seifen und Salzen. Dabei ist die Mischung A
dieser Seifen und Salze in der eine Schmierfett bildenden Menge vorhanden. Die Metallsalze der
Mischung A sind Salze einer niedermolekularen, unsubstituierten, gesättigten Monocarboxylsäure (I) mit
1 bis 6 C-Atomen je Molekül. Die Metallseifen der Mischung A sind Seifen verschiedener Säuren mit der
Säure I, wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich:
Säure
Zahl der C-Atome | Gewichtsprozent |
der Gesamt-Sauren | |
1 bis 6 | 10 bis 50 |
7 bis 12 | 5 bis 50 |
wenigstens 13 | 5 bis 40 |
8 bis 18 | 25 bis 60 |
(I) mit niederem Molekulargewicht
(II) mit mittl. Molekulargewicht
(III) mit hohem Molekulargewicht
(IV) Ölsäuren
Säure II ist ausgewählt aus unsubstituierten, monohydroxysubstituierten
und methylsubstituierten gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren. Säure III ist
ausgewählt aus unsubstituierten und monohydroxysubstituierten gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren
und monoungesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren. Die ölsäuren sind Nußölsäuren, welche Mischungen
von Säuren umfassen, die von 8 bis 18 C-Atomen je Molekül und vorzugsweise C12- bis Cn-Säuren enthalten,
außerdem mindestens 0,5 bis zu 5 Gewichtsprozent (ausgedrückt in PbO) einer Bleiverbindung mit mindestens
einer der Säuren I bis IV.
Bei den Schmierfetten der Erfindung können Mineralöle oder auch synthetische öle mit Schmierviskosität
Anwendung finden. Brauchbare Mineralöle sind solche mit einer Viskosität (SUS) von mindestens 40 see
bei 37,80C(100° F) und besonders solche im Bereich von
etwa 60 bis etwa 6000 see bei 37,8° C.
Synthetische Träger anstelle von Mineralöl oder in Verbindung damit sind anwendbar. Geeignete synthetische
Träger sind: Polypropylen, Polypropylenglykol, Trimethylolpropanester, Neopentyl- und Pentaerythrit-Ester,
Di-(2-äthyIhexyl)-sebacat, Di- (2-äthyI-hexyl)-adipat,
Dibutylphthalat, Polyäthylenglykol, Di-2-äthylhexoat,
Fluor-Kohlenstoffverbindungen, Perfluoroalkylpolyäther, Ester der Kieselsäure,' Silane, Ester phosphorhaltiger
Säuren, flüssige Harnstoffe, Ferrocene-Derivate, gehärtete Mineralöle Polyphenyle des Kettentyps
Siloxane, weiterhin Silicone (Polysiloxane) Fluorsilicone, Alkyl-substituierte Diphenyläther z. B. Butyl-substituierte
Bis-(p-phenoxyphenyl)äther und Phenoxyphenyläther.
Andere Kohlenwasserstofföle schließen auch synthetische Kohlenwasserstoffpolymere ein, welche verbesserte
Viskositätsindices aufweisen. Sie werden hergestellt durch Polymerisation eines Olefins oder einer
Mischung von Olefinen mit 5 bis 18 C-Atomen im Molekül in Gegenwart von aliphatischen Halogeniden
und einem Katalysator vom Zieglertyp.
Es ist jedoch klar, daß die dabei In Betracht gezogenen Mischungen auch andere charakteristische
Materialien enthalten können. Es können z. B. Antioxidantien
wie Phenyl-a-naphtylamin (PAN), Korrosionsinhibitoren,
Mittel für extrem hohe Drücke, Viskositätsindexmittel, und Füllstoffe Verwendung finden. Unter
diesen Materialien befinden sich kolloidale Kieselsäure. Calciumacetat, Calciumcarbonat und Molybdendisulfid.
Derartige charakteristische Materialien beeinträchtigen nicht den Schmierwert der Zusammensetzung der
Erfindung noch beeinträchtigen sie die nützlichen Eigenschaften der Terpolymere; vielmehr sind diese
charakteristischen Materialien dazu dienlich, den einzelnen Zusammensetzungen, in die sie einverleibt
werden, ihre üblichen Eigenschaften zu verleihen.
Die Schmierfette der Erfindung können in Übereinstimmung
mit den herkömmlichen Fert^ungsmethoden wie jede beliebige Mischmethode, wodurch feste
Partikel mit einer Flüssigkeit benetzt werden, hergestellt werden. Geeignete Einrichtungen für diesen
Zweck stellen Kolloidmühlen, 3-Walzenfarbmühlen und die Manton-Gaulin Homogenisiermaschine und ähnliche
dar.
In bezug auf das Terpolymerverbesserungsmittel der
Erfindung enthalten bevorzugte Terpolymere 20 bis 30 Gewichtsprozent der vorerwähnten Komponente der
Gruppe 2 und zwar der zweiten äthylenisch ungesättigten monomeren Komponente; und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent
der vorerwähnten Komponente, der Gruppe 3 und zwar der dritten äthylenisch ungesättigten monomeren
Komponente. Maßgebende bevorzugte Terpolymere enthalten außer Äthylen 20 bis 30 Gewichtsprozent
Vinylacetat und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Acrylsäure; 20 bis 30 Gewichtsprozent Vinylacetat und
0,1 bis 1 Gewichtsprozent Methacrylsäure, 20 bis 30 Gewichtsprozent Äthylacrylat und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent
Acrylsäure; 20 bis 30 Gewichtsprozent Äthylacrylat und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Methacrylsäure;
20 bis 30 Gewichtsprozent Methylmethacrylat und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Acrylsäure; und 20 bis 30
Gewichtsprozent Methylmethacrylat und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Methacrylsäure (wobei die Zahlenangaben
nur Näherungswerte sind).
Was die Menge der Terpolymerverbesserungsmittel betrifft, wird letzteres, wie vorstehend beschrieben, in
geringer Menge verwendet, welche ausreicht, dem Schmierfettansatz die gewünschte Widerstandsfähigkeit
gegen das Auswaschen durch Wasser und den Widerstand gegen das Erweichen bei hohen Temperaturen
zu verleihen. Besonders bevorzugt sind Schmierfette, in welchen das Terpolytner in einer Höhe von
mindestens etwa 0,01 Gewichtsprozent vorhanden ist. Für die meisten Zwecke erbringt die Anwendung des
Terpolymers in einer Höhe von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsprozent eine höchst zufriedenstellende Verbesserung
der Schmierfettzusammensetzungen.
:o Um die Verbesserung des Widerstandes gegen das
Auswaschen durch Wasser und des Widerstandes gegen Erweichen bei erhöhter Temperatur nachzuweisen,
wenn das oben beschriebene Terpolymer angewendet wird, wurde ein geeignetes Schmierfett mit komplexen
Calcium-Blei-Verbindungen hergestellt. Es enthielt in
Gewichtsteilen ausgedrückt 16% Verdickungsmittel. 80% Träger und 4% Additive.
Das Verdickungsmittel wurde gebildet durch Reaktion eines geringen stöchiometrischen Überschusses
von Metallbase, bestehend aus 4,5 Teilen Kalk zu 1 Teil Bleiglätte mit Fettsäuren, bestehend aus 4,5 Teilen Kalk
zu 1 Teil Bleiglätte mit Fettsäuren, bestehend aus 27,5 Gewichtsprozent einer niedermolekularen Säure, nämlich
Essigsäure, 58 Gewichtsprozent einer Säure von mittlerem Molekulargewicht, nämlich Caprylsäure. und
14,5 Gewichtsprozent Säuren mit hohem Molekulargewicht, Kokusfettsäuren(Ci2bisCis). Der Träger bestand
aus einem naphthenischen, durch Lösungsmittel gereinigten Mineralöl, mit einer Viskosität von 800 SUS bei
jo 37,8° C bzw. 70 SUS bei 100° C. Die Additive enthielten 2
Gewichtsprozent eines chlorierten Wachses als Hochdruckmittel, 0,8 Gewichtsprozent eines Antioxidanten.
nämlich blockiertes Phenol und aromatisches Amin, und 1,2 Gewichtsprozent eines Korrosionsinhibitors.
Wie in den Beispielen der folgenden Tabelle I gezeigt ist, wurden unterschiedliche Mengen eines typischen
Terpolymers, wie es die Erfindung darstellt, in die oben hergestellten Schmierfette zur Auswertung gebracht.
Dieses Terpolymer stellt ein Äthylen-Vinylacetat-Methacrylsäure-Terpolymer
dar, hat einen Schmelzindex von 13 und enthält 27,5 Gewichtsprozent Vinylacetat.
0,7 Gewichtsprozent Methacrylsäure und 71,8 Gewichtsprozent Äthylen.
Die betreffenden Schmierfettansätze, die die genannten
Mengen des oben hergestellten Terpolymers gewichtsrnäßig erhalten, wurden dem Standard-Wasserauswaschtest
unterzogen (ASTM D 1264) unter Anwendung eines breiteren ringförmigen Schildes, um
den Durchschnitt des Wassers in das mit Schmierfett
in bestrichene Lauflager zu erleichtern.
Einfluß von Terpolymer auf den Widerstand gegen Auswaschen
Beispiel Schmierfett
1 Ausgangs-Schmierfett
2 AuNgangs-Schmierfett + 0,3% Terpolymer
3 AuSgangs-Schmicrfetl + 0,5% Terpolymer
4 Auxgangs-SchmierfeU + 1,0% Terpolymer
*) IJW/60W Unbe.irbeitet/mil M) Schlagen bearbeitet.
**) Unter Anwendung eines breileren ringförmigen Schilds.
Konsistenz | Wiisserauswuschlcst |
ASTM D 217 | ASTM D 1264 |
(UW/60W)*) | ("/„ Auswaschung)**) |
312/328 | 25 |
298/318 | 13 |
272/272 | 7 |
218/255 | 4 |
Aus den Beispielen der vorhergehenden Tabelle 1 wird offenbar, daß die Terpolymere der Erfindung eine
starke Wirksamkeit besitzen, um den Schmierfettansätzen gegen das Auswaschen durch Wasser Widerstandskraft
zu verleihen.
Wie anhand der Beispiele der folgenden Tabelle Il
Einfluß des Terpolymers auf die Erweichungswirkung gezeigt ist, wurden unterschiedliche Mengen des oben
beschriebenen, representativen Terpolymers in das oben beschriebene Schmierfett zur Auswertung im
Hinblick auf den Widerstand gegen Erweichungswirkung bei erhöhten Temperaturen eingearbeitet.
Beispiel Stoff
Konsistenz | Erweichungswirkung % | 160° | Radlagerschwund |
ASTM D 217 | (Grade in Celsius) | test ASTM D 126 | |
(UW/60W) | über 50**) | (126,7 C 130 g) | |
65,6° 93,3° 121,1° | 40 | modifiziert | |
Schwund in g | |||
301/318 | 21 35 über 50**) | 12,1 | |
256/286 | 13 20 33 | 4,6 | |
1 Ausgangs-Schmierfett
2 Ausgangs-Schmierfett + 0,3%
Terpolymer
Terpolymer
*) UW/60W = Unbearbeitet/mit 60 Schlagen bearbeitet.
**) Zu weich, als daß die Penetration hätte gemessen werden können.
**) Zu weich, als daß die Penetration hätte gemessen werden können.
Aus den Beispielen der vorgehenden Tabelle 11 geht hervor, daß die Terpolymere der Erfindung eine starke Wirksamkeit
besitzen, um den Schmierfetten Widerstandskraft gegen das Erweichen bei erhöhten Temperaturen zu
verleihen.
Claims (1)
1. Schmierfett auf der Basis eines Schmiermittelträgers, eines Verdickungsmittels und eines Äthylencopolymeren
als Verbesserungsmittel, dadurch
gekennzeichnet, daß das Copolymer-Verbesserungsmittel aus einem Terpolymer mit einem
Schmelzindex von 0,5 bis 200 besteht, das
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