DE2222181A1

DE2222181A1 - Schmiermittel und Schmierverfahren

Info

Publication number: DE2222181A1
Application number: DE19722222181
Authority: DE
Inventors: Newingham Thomas Cavis; Reiland Jun William Henry; Coppock Walter Joseph; Thompson Sheldon Lee; Bryer Robert Paul; Griffith John Quintin; Amaroso James Richard; Williams Edward Shepard; Reynolds Ronald William; Crouse Jun William Woolf
Original assignee: Sun Oil Co
Current assignee: Sunoco Inc
Priority date: 1971-05-05
Filing date: 1972-05-05
Publication date: 1972-12-14
Also published as: NL7206151A; AU468233B2; CA991165A; DE2222181C2; AU4190872A; BE791942R; IT960620B; BE783047A

Description

B e s c h r e i b u n g zu Qer Patentanmeldung Schmiermittel und Schmierverfahren Priorität: 5. Mai 1971s Nr. 140 398, USA 7. September 1971, Nr. 178 193, USA Die Erfindung bezieht sich auf ein Schmiermittel, das polymere Zusatzstoffe oder Additivs (Polyolefine, wie Polystyrole, Polybutene, Acrylverbindungen, wie Polymethacrylate, einschließlich der entsprechenden Verbi-ndungen des dispergierenden Typs oder Gemische solcher Verbindungen) enthalten kann und sich zur Verwendung als Aerosol-Schmiermittel eignet, wobei das erforderliche Gleichgewicht von Aerosolbildungs- und Wiederabscheidungseigenschaften erzielt wird. PUr ein gegebenes Polymeres ist ein sehr schmaler olekulargewichtsbereich und/oder Konzentrationsbereich in dem Schmiermittel erorderlich, um ausreichende Wiederabscheidung oder Reklassifixierung und geringe Streunebelbildung zu erzielen. Beispielsweise kann zum Bilden eines Streunebels von 6 g/h oder weniger in einer Norgren-Testvorrichtung und zum Erzielen einer Reklassifizierung von 28,35 g/h pro'254 Lager-cm oder mehr ein Polyisobutylen-Zusatz mit einem durchschnittlichen Viskositäts- Molekulargewicht von 10.000 bis 2.000.000 in einer Konzentration von etwa 0,04 Gew.- (bezogen auf 100 ffi Feststoffe) in einem paraffinischen oder hydrierten naphthenischen Grund-Schmieröl mit einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3.000 SUS bei 37.8° C, in typischer Weise von 500 SUS, verwendet werden.
Gebräuchliche Mineralöl-Schmiermittel mit nicht polymeren Zusätzen sind in einigen Typen von Schmiersystemen, beispielsweise Lagern in einigen Kaltwalzvorrichtungen, als Aerosol-Schmiermittel unbefriedigend. Ein polymerer Zusatz (Polyolefine, wie Polybutene, Polystyrole, Polyacrylate, Polyacrylate des dispergierenden Typs, Polymethacrylate und Polymethacry- -late des dispergierenden Typs oder Gemische dieser Verbindungen) können als Zusätze für Aerosol-Schmiermittel verwendet werden, um die erwünschten ausgewogenen Nebelbildungs- und Reklassifiziereigenschaften zu erzielen. Um beispielsweise den erwähnten Streunebel von 6 g/h oder weniger in einer Norgren-Microfog-Prfvorrichtung und die vorstehend genannte Reklassifizierung von 28,35 g pro 254 Lager-cm oder mehr (pro 100 bearing inches) zu erreichen, kann eine 20 %-ige Dispersion eines Polyisobutylens mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von 150.000 als Zusatzstoff in einer Menge von etwa 0,2 Vol.-% (etwa 0,04 Gew.-% Polymerfeststoffe) in einem paraffinischen oder naphthenischen Basis-Schmieröl verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Schmiermittel, das sich als Aerosol- oder Nebelschmiermittel eignet.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel enthält ein Mineralschmieröl mit einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3.000 SUS bei 37.8° C une eine wirksame Menge eines polymeren Zusatzstoffes mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 2.000.000, der ein Polyolefin, Polystyrol, Polyacrylat-Terpolymeres, Palymethacrylat-Terpolymeres, Polyacrylat vom dispergierenden Typ, Polymethacrylat vom dispergierenden Typ oder ein Gemisch solcher polymeren Zusatzstoffe sein kann.
Die erfindungsgemäß wirksame Menge des polymeren Zusatzstoffes reicht aus, um die Streunebelbildung zu vermindern und dem Mineralschmieröl geeignete Reklassifizier- bzw. Abscheidungseigenschaften zu verleihen.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Schmierverfahren, das d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ist, daß (a) ein Gemisch aus einem Mineralschmieröl mit einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3.000 SUS bei 37,8 0C und einer wirksamen Menge eines polymeren Zusatzstoffes mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 2.000.000, der ein Polyolefin, Polystyrol, Polyacrylat-Terpolymere, Polymethacrylat-Terpolymeres, Polyacrylat des dispergierenden Typs, Polymethacrylat des disdieser polym Typs oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser polymeren Zusatzstoffe sein kann, wobei die wirksame Menge ausreicht, um die Bildung von Streunebel zu vvermindern und dem en zu verleihen, geeignete Reklassifi zierungseigenschaften zu verleihen, in ein Aerosol überführt, (b) das erhaltene Aerosol pneumatisch in eine Zone leitet, in der Schmierung eintritt, und (c) das Aerosol in dieser Zone reklassifiziert oder abscheidet, wobei die Öltröpfchen des Aerosols sich in dieser Schmierzone, vorsugsweise in größerer Menge als ohne diesen Zusatzstoff, vereinigen.
Die Menge des daß das Mine soll vorzugsweise erfindungsgemäß er Norgren-"M daß das Minera,lschmieröl bei der Prüfung in einer 48,9° C (120° F) und einer Lufften bei einer Öltemperatur von icht mehr F) und einer Lufttemperatur von und und daß F) nicht mehr als 8 g Streunebel pro Stunde bildet und daß die Reklassifizierung oder Wiederabscheidung nicht weniger als 17,0 g pro Stunde pro 254 Lager-cm beträgt.
Geeignete Polystyrole sind hochmolekulare Polymere von Styrol, a-Methylstyrol, /3 -Methylstyrol und dergleichen, einschließlich deren Terpolymere und Copolymere (beispielsweise Lubrizol 3702").
Geeignete Polyisobutene sind die Produkte, die von Enjay Chemical Company unter den Handelsbezeichnungen "Paratone N", "Paratac" und "Paratac 108" vertrieben werden. Im allgemeinen sollten die Konzentrationen dieser Olefinpolymeren nicht mehr als 0,5 VoL-% des Schmiermittelgemisches mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 50 Qew.- (vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-% Peststoffe) betragen.
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn Polyisobutylen in Verbindung mit einem Polyacrylat oder einem Polymethacrylat (die dem dispergierenden bzw. Dispergiermittel-Typ angehören können) verwendet wird. Bevorzugte Polyacrylate und,,,,Poiymethacrylate sind Terpolymere, im Gegensatz zu Copolymeren. Die Polyisobutylene sind ausgezeichnete Zusatzstoffe zum Unterdrück',en der Streunebelbildung; sie neigen jedoch dazu, die Gesamtölausbeute auf einen unbefriedigenden Wert zu vermindern. It Gegensatz dazu führen die Polymethacrylate zu einer ausgezeichneten Ölausbeute, sind jedoch relativ unwirksam zum Vermindern der Streunebelbildung. Eine Kombination dieser beiden Polymerenklassen führt zu einem zufriedenstellenden Schmiermittel sowohl im Hinblick auf Streunebelbildung als auch Gesamtölausbeute. Im allgemeinen hat der Polymethacrylat-Zusatz ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht im Bereich von 75.000 bis 260.000 und kann in Konzentrationen im Bereich von 0,05 bis 4 Vol-% (bezogen auf Materialien, die 10 bis 70 Gew.-% Polymeres in einem Verdünnungsmittel enthalten) verwendet werden. Die Polyisobutylene haben ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 2.000.000 und können in Konzentrationen im Bereich von 0,05 bis 2,0 Vol.-%, vorzugsweise jedoch von weniger als 0,5 Vol.- (bezogen auf Materialien, die 10 bis 70 Gew.- Polymeres in einem Verdünnungsmittel enthalten) verwendet werden. Das bedeutet, daß, bezogen auf 100 % Polymeres, das Schmiermittel 0,005 bis 1,5 Gew.- Polymeres, bevorzugt 0,01 bis 0,35 % Polymeres, insbesondere Polyisobutylen, enthalten kann.
Bevorzugte Acrylate und Methacrylate des Nicht-Dispergiermittel-Typs entsprechen der Strukturformel in der n eine ganze Zahl bedeutet, die so gewählt ist, daß das durchschnittliche Viskositäts-Molekulargewicht (VAMW) im Bereich von 10.000 bis 2.000.000, vorzugsweise von 50.000 bis 600.000 liegt (innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 2 Gew.-Feststoffe in dem endgültigen Aerosolöl liegt das bevorzugte VAMW im Bereich von 200.000 bis 400.000). In dieser Formel steht bei den Acrylaten R für H und bei den Methacrylaten R für eine Methylgruppe. In Materialien des Copolymertyps bedeutet R' eine einzige verzweigte oder normale Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl im Bereich von 6 bis etwa 30, vorzugsweise 8 bis 24, die gewöhnlich eine gerade Zahl darstellt. In den bevorzugten Terpolymer-Materiålien liegen in der Polymerkette mindestens zwei verschiedene Alkylreste (in den angegebenen Bereichen der Kohlenstoffzahlen) vor (beispielsweise n-Octyl und n-Decyl oder jeder der geradzahligen normalen Alkylreste im C10-C22-Bereich). Bei den Materialien des Dispergiermittel--Typs sind die vorstehend genannten Copolymeren oder Terpolymeren einer Pfropfpolymerisation mit N-Vinylpyrrolidon unterworfen-worden.
Ein besonders bevorzugtes Polymethacrylat ist dadurch Rohm und Haas unter der Handelsbezeichnung "PL 1019-0" vertriebene Produkt, das ein Molekulargewicht von etwa 100..000 aufweist und die gleiche chemische Struktur hat wie die "700-Serie". Zwei verwendbare Polyisobutylene sind Paratone N", das ein Molekulargewicht nach Staudinger von etwa 20.000 aufweist und etwa 20 Polymeres enthält und Paratac 108", das ein Molekulargewicht nach Staudinger von etwa 10.000 aufweist und etwa 35 Gew.-% Polymeres in Mineralöl einer Viskosität von 150 SUS bei 37,80 C enthält.
Ein Gemisch aus 10 Gewichtsteilen eines Methacrylat-Terpolymeren mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulatgewicht (VAMW) von 300.000, in welchem zwei oder mehr der Alkylgruppen im C12-C24-Bereich liegen, und 1 bis 4 Gewichtsteile eines Polyisobutylens mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von 150.000 ist besonders wertvoll als polymerer Zusatzstoff für ein Aerosol-Schmiermittel. Ebenfalls geeignet ist das als Dispergiermittel wirksame Polymethylmethacrylat-Terptlymere, das unter der Handelsbezeichnung "Acryloid 96cis" vertrieben wird. Ein geeignetes Acrylpolymeres ist Acryloid 162".
Die bevorzugten Schmiermittel-Grundmaterialien sind naphthenische und paraffinische Schmieröle mit einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3.000 SUS bei 37,80 C. Die paraffinischen Schmieröle sind im allgemeinen lösungsmitte;-entparaffiniert (dewaxed), beispielsweise bis zu einemFließpunkt (pour point) von 17,80 C (00 F) oder weniger, Und lösungsmittel-raffiniert.
Sie haben vorzugsweise einen ASTM-Viskositätsindex im Bereich von 90 bis 130 und eine Viskositäts-Dichte-Konstante von weniger als 0,82. Das paraffinische Schmieröl kann hydroraffiniert, hydrogecrackt oder hydroisomerisiert sein. Es können auch Ge- , mische aus solchen paraffinischen Schinierölen mit naphthenischen Schmierölen etwa des gleichen Viskositätsbereiches oder, was stärker bevorzugt wird, mit hydroraffinierten naphthenischen Schmierölen, verwendet werden. Im allgemeinen wird die naphthenische Komponente in niederviskosen Ölen (beispielsweise von 100 bis 600 SUS bei 37,80 C) bevorzugt, weil ein höherer Viskositätsindex im allgemeinen in höher viskosen Grundölen bevorzugt wird. Zu naphthenischen Ölen können Öle gehören, die als "relativ naphthenisch" klassifiziert werden und die eine Viskositäts-Dichte-Konstante im Bereich von'0,820 bis 0,899, insbesondere 0,859 bis 0,899 aufweisen können. Diese naphthenischen Öle sind vorzugsweise frei von Naphthensäuren.
Das bevorzugte naphthenische Öl ist hydroraffiniert und hat eine Ultraviolett-Absorption bei 260,mMikron (260 USA), die mindestens 40 % niedriger ist als die 260 UVA des nicht hydroraffinierten Öls (beispielsweise des Einsatzmaterials für die llydroraffinationsstufe).
Das Hydroraffinieren (sowohl von paraffinischen als auch von naphthenischen Ölen), das Hydroisomerisieren von paraffinischen (oder leicht naphthenischen) Schmierölen oder das Hydrocracken von paraffinischen Ölen können nach Verfahren erfolgen, die bereits in der Literatur beschrieben sind.
Beliebige -dieser Öle (hydrogecrackte, hydroraffinierte oder hydroisomerisierte Öle) können entweder vor oder nach der Stufe des Hydrocrackens, Hydroraffinierens oder Hydroisomerisierens mit einem aromatenselektiven Lösungsmittel (wie Furfural, Phenol und dergleichen) extrahiert werden. Die Öle können einer zusätzlichen Nachbehandlung unterworfen werden, wie mit einem Absorptionsmittel (beispielsweise Aktivkohle, Attapulgit, säure-aktiviertem Montmorillorit, Bauxit, zeolithischen Molekularsieben, verbrauchtem Crack-Katalysator oder Gemischen davon) und/oder durch Säurebehandlung (beispielsweise mit HF, H2S04, HCl und dergleichen) und anschließende Neutralisation.
Ein besonders bevorzugtes Aerosol-Schmiermittelgemisch enthält eine wirksame Menge des polymeren Zusatzstoffes, die ausreicht, um Streunebelbildung zu unterdrücken, und ein hydrogecracktes paraffinisches Öl (vorzugsweise ein lösungsmittelextrahiertes oder hydroraffiniertes Öl, um die Schlammbildung bei der Einwirkung von Licht zu vermindern oder zu unterdrücken) mit einer Viskosität im Bereich von 80 bis 3.000 SUS bei 37,80 C sowie einen Oxydationsinhibitor in einer Menge, die ausreicht, damit das Gemisch während einer Dauer von mindestens 200 Stunden, insbesondere 300 Stunden, dem Oxydationstest nach ASTM D-943 genügt. Diese Menge des Oxydationsinhibitors ist geringer, als die zum Erzielen des gleichen Testergebnisses nach D-943 erforderliche Menge bei einem kntsprechenden Gemisch, in welchem das hydrogecrackte Schmieröl durch ein nicht hydrogecracktes, lösungsmittelraffiniertes Schmieröl der gleichen Viskosität, der gleichen Viskositäts-Dichte-Konstante und des gleichen Viskositätsindex ersetzt ist. Wenn das hydrogecrackte Öl durch Extraktion oder Hydroraffinieren stabilisiert wurde, ist die Lebensdauer gemäß D-943 geringer, als bei Verwendung eines nicht stabilisierten hydrogecrackten Schmieröls; die das stabilisierte Öl enthaltende Schmiermittelmischung kann jedoch in typischer Weise verbesserte thermische Beständigkeit und Abbaubeständigkeit bei Einwirkung von Ultraviolettlicht aufweisen.
Die folgende Tabelle zeigt typische Eigenschaften von stabilisierten hydrogecrackten Ölen, die in erfindungsgemäßen Aerosol-Schmiermitteln verwendet werden können.
Eigenschaften von hydrogecrackten Ölen Viskosität, SUS, ASTM- API- Gew.-% Anilinpunkt, 37.80 C VI Dichte Aromaten °C (°F) 100 103 34.2 12 104,4 (220) 200 107 33.3 11 112,8 (235) 500 107 31.5 13 121,1 (250) Alle Öle wurden durch Eingießen in ein Lösungsmittel entparaffiniert (entwachst) bis zu einemFließpunkt von 17,80 C und wurden durch Extraktion mit Furfural stabilisiert.
Zu bevorzugten Antioxydationämitteln gehören Zinkorganothiophosphate, beispielsweise Zinkdialkyldithiophosphate, substituierte Phenple und Polyalkylphenole mit Methylenbrücken, beispielsweise d;itertiär-Butylparakresol, 2,6-ditertiär-Butylphenol, 4,4'-Methylenbis-(2,6-ditert.-butylphenol) und dergleichen, Amine, beispielsweise Phenylendiamin, 2,6-ditert.-Butyl-alpha-d-imethylamino-p-kresol, N,N'-Di-sec.-butyl-pphenylendiamin, N,N1 -Diisopropyl-p-phenylendiamin und dergleichen.
In Aerosol-Schmierölgemischen, die ein lösungsmittelraffiniertes paraffinisches Schmieröl enthalten, kann die Konzentration des Oxydationsinhibitors vermindert werden, wenn 85 bis 100 des lösungsmittel-raffinierten Schmieröls durch das stabilisierte hydrogecrackte Öl ersetzt werden.
Außerdem ermöglicht in einigen Aerosol-Schmiermi:ttel-Rezepturen, die ein Iösungsmitte-raffiniertes paraffinisches Schmieröl enthalten, der teilweise oder vollständige Ersatz durch ein hydrogecracktes, vorzugsweise ein stabilisiertes hydrogecracktes Schmieröl, die Verwendung einer niedrigeren Konzentration des polymeren Zusatzstoffes für einen gegebenen Wert -1; von Streunebelbildung. Diese Maßnahme führt zu einem verbesserten Reklassifizierungs-Verhalten (bei einem gegebenen Grad der Streunebelbildung) bei dem Schmiermittelgemisch, welches das hydrogecrackte Schmiermittel enthält. Nach einer anderen Aus führungs form kann ein niedermolekulares Polymeres dem Gemisch zugegeben werden, welches das hydrogecrackte Schmieröl enthält.
Wenn das Schmiersystem, in welchem das Aerosolöl verwendet werden soll, Gummidichtungen hat, wird bevorzugt, ein Grundöl zu verwenden, das naphthenische Öle enthält, wie ein Gemisch aus paraffinischen oder naphthenischen Ölen (einschließlich hydroraffinierter Öle und eines rohen naphthenischen Destillats) mit einem Anilinpunkt im Bereich von 65,6 bis 76,7° C (150-170°F), um die Dichtungen in gut gequollenem Zustand zu halten. Bei Verwendung von Silikonkautschuk-Dichtungen liegt der bevorzugte Anilinpunkt im Bereich von 90,6 bis 101,70 C (195-2150 F).
Es wird außerdem bevorzugt, daß der Gehalt des Grund-Schmiermittels an basischem Stickstoff möglichst niedrig ist und vorzugsweise weniger als 5 Teile Stickstoff auf 1 Million Teile, insbesondere weniger als 1 Teil Stickstoff auf 1 Million Teile beträgt, da gefunden wurde, daß basische Stickstoffverbindungen in Schmierölen Hautreizungen verursachen.
Nachstehend soll auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen werden. Darin verdeutlicht Fig. 1 den Zusammenhang zwischen den beiden erwünschten Haupteigenschaften eines Aerosol-Schmiermittels, gemäß Fig. 1 ausgedrückt als Funktion des Molekulargewichts des polymeren Zusatzstoffes und, in Fig. 2, als Funkl-ion des Anteils (in Volum-Proæcn+) der Polymer-Dispersion.
Es ist ersichtlich, daß bei einer gegebenen Konzentration des Methacrylpolymeren nur in einem sehr schmalen Molekulargewieht3 bereich ein Aerosolöl mit den gewünschten Eigenschaften im Elinblick auf Streunebelbildung und Reklassifizierungseigenschaften gebildet wird. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht von etwa 300.000 erforderlich war, um ein zufriedenstellendes Aerosol-Schmiermittel zu bilden. Im allgemeinen liegt bei Acrylpolymeren, besonders bei Polymethacrylaten, das durchschnittliche Viskositäts-Mo lekulargewicht (VAMW) vorzugsweise im Bereich von 200.000 bis 400.000; bei einem Terpolymeren des dispergierenden Typs (beispielsweise Acryloid 966S) kann ein so hohes VAMW von 2.000.000 wirksam sein bei Konzentrationen des Polymeren von nicht mehr als 0,5 Gew.-%.
In Fig. 2 wurde als polymerer Zusatzstoff handelsübliches Polyisobutylen, "Paratone N" verwendet. Das Produkt enthielt etwa 20 % Feststoffe; die Konzentration des Polymeren in Gewichtsprozent, bezogen auf Feststoffe in dem Schmiermittel, beträgt daher etwa ein Fünftel der angegebenen Konzentration in Volum-Prozent, Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, führte nur ein sehr enger Konzentrationsbereich des Polyisobutylen-Zusatzstoffes zu der erforderlichen Kombination von Streunebelbildung und Reklassifizierungseigens9haften. Es ist jedoch zu bemerken, daß für manche Anwendungszwecke die Erfordernisse bei einer Streunebelbildung von 8 g pro Stunde oder weniger und/oder einer Rek]assifizierung von 17 g/h oder mehr pro 254 Lager-cm liegen können, so daß die Verwendung eines Polymeren mit niedrigerem Molekulargewicht und/oder die Anwendung eines breiteren Konzentrationsbereiches ermöglicht wird.-Den Untersuchungen gemäß Fig. 1 und 2 liegen folgende Testbedingungen zugrunde: Eihe Öltemperatur von 48,90 C (1200F), eine Lufttemperatur von 37,80 C (1000 F) in der Norgren-Testvorrichtung. Die Untersuchung wurde in einem Gemisch aus lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Basisölen durchgeführt, das eine Viskosität von 1.500 SUS bei 37,80,0 und eine Viskosi-tät von111 SUS bei 98,9° C hatte (Viskositätsindex 97).
Das Polybuten hatte ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht von etwa 150.000, Die Acrylpolymeren waren Terpolymere des nicht dispergierenden Typs (der Acryloid 700-Serie) und wurden bei einem Wert von 1 Vol-o getestet (der Feststoffgehalt der Polymerdispersionen schwankte zwischen etwa 20 und 60 %; bei diesen Polymeren verändert jedoch die Konzentrationsschwankung in diesem Bereich nicht merklich die in Fig. 1 gezeigte Folgerung, daß ein Methacrylat-Terpolymeres mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200.000 bis 400.000 ein Aerosolöl mit den gewünschten Eigenschaften bildet. Die geprüften Terpolymeren enthielten mindestens zwei verschiedene Alkylgruppen im Bereich von C10 bis 022.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele verdeutlicht.
In diesen Beispielen bedeuten alle Prozentangaben Gewichtsprozent, wenn nichts anderes ausgesagt ist.
Beispiel I Ein Aerosol-Schmiermittel mit einer Viskosität von 2030 SUS bei 37,80 C wurde in folgender Weise gebildet (hierbei sind alle Prozentangaben Volum-Prozent): 22 eines lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Schmieröls mit einem Gehalt an 15,5 Gew.-Gelaromaten und einer Viskosität von 508 SUS bei 37,80 C und von 64,3 SUS bei 98,90 C; 75,78 % eines paraffinischen bright stocks mit einem Gehalt an 24 % Gelaromaten und einer SUS-Viskosität von 2700 bei 37,80 C und von 165 bei 98,90 C; 1,72 % "Vanlube 71" (Bleidiamyldithiocarbamat); .0,02 % "Acryloid 162" (Acrylpolymeres, das im allgemeinen als Fließpunkt-Erniedriger verwendet wird); 0,5 % "Acryloid 966S" (Polymethylmethacrylat-Terpolymeres des Dispergiermittel-Typs mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 1.000.000, bestehend aus etwa 26 Gew.- polymeren Feststoffen).
Das Aeroso-Sch'miermittel zeigte bei der Gebrauchsprüfung überlegene Reklassifiziereigenschaften und der Test zeigte an, daß das dispergierende Acrylpolymere eine gute Wirkung als Zusatzstoff zu einem Aerosolöl hatte.
Ähnliche Ergebnisse können erzielt werden, wenn Vanlube 71 durch Zinkdialkyldithiophosphat oder durch ein Chlor-Phosphor-Additiv ersetzt wird, wie "Lubrizol 757" oder durch ein anderes Hochdruck-Additiv.
Im allgemeinen können solche -Schmiermittel in entsprechender Weise so gebildet werden, daß sie irgendeine gewünschte Viskosität im Bereich von etwa 70 bis 3.000 SUS bei 37,80 C aufweisen, indem das Grundöl in geeigneter Weise gewählt wird. Eine gute Grundöl-Kombination wird durch Mischen von Motorölen SAE 20 und 30 erzielt.
Beispiel Ii Ein Aerosolöl wurde aus 78,0 r eines lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Schmieröls mit einem Gehalt an 13 % Gelaromaten und einer SUS-Viskosität von 208 bei 37,80 C und von 47,4 bei 98,90 C (Sunvis 21); 19;6 % eines lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Schmieröls mit einem Gehalt an 15,5 % Gelaromaten und einer SUS-Viskosität von 508 bei 37,8° C und 64,3 bei 98,90 C (Sunvis 51); 2,0 so einer Polyisobutylen-Disperslon mit einem Gehalt an etwa 20 % Polymerfeststoffen (Paratac); und 0,4 % einer konventionellen Additiv-Packung des Zinkdithiophosphat-Typs (Lubrizol 1360) gebildet. Das so zusammengesetzte Aerosolöl hatte eine SUS-Viskosität von 295 bei 37,80 C und 54,5 bei 98,90 C (2100 P) und einen ASTMFeßpunkt (pour point) von 150 C (+50 F).
Beispiel III Ein ' Aerosolöl wurde aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzt: 31,8 % eines lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Schmieröls mit einem Gehalt an 12 % Gelaromaten und einer SUS-Viskosität von 110 bei 37,80 C und 46,3 bei 98,90 C (Sunvis 11); 59,8 % Sunvis 21, 8,0 % einer Polyisobutylen-Dispersion mit einem Polymergehalt von etwa 20 % (Paratone N) und 0,4 % Lubrizol 1360. Das so gebildete Aerosolöl hatte eine Viskosität von 513 SUS bei 37,80 C und 59,2 bei 98,90 C und einen ASTM- Fließpunkt von -17, 8° C (0° F).
Beispiel IV Ein Aerosolöl wurde aus folgenden Bestandteilen gebildet: 7,48 Sunvis 11, 25,95 % Sunvis 51, 0,1 ffi eines Acrylpolymeren, das im allgemeinen als Fließpunkterniedriger verwendet wird (Acryloid 162), 0,3% Zinkdithiophosphat, 1,0 % Lubrizol 1734 (Motoröl-Additivpackung); 0,15 % eines neutralen Barium-Erdölsulfonats als Rostinhibitor (Vanderbilt BSN) und 0,02 % Dow Corning-Entschäumungsmittel. Dieses Aerosolöl zeigte zufriedenstellendes Verhalten bei der Gebrauchsprüfung in Norgren-Microfog-Schmiervorrichtungen.
Beispiel V Ein Aerosolöl wurde hergestellt, das folgende Bestandteile enthielt: 22 %Sunvis 21, 73 % des bright stocks gemäß Beispiel 1, 1 % einer Polymethacrylat-Terpolymer-Lösung des Nicht-Dispergier mittel-Typs mit einem Gehalt an 47,5 % Polymeren und einem durchsrhnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von 290.000 (Zahlenmittel des Molekulargewichts 80.000).; 0,5 ffi eines gemischten phenolischen Phosphat-Sulfonats (Santalube 680); 0,1 % eines Gemisches von gemischten, sauren Alkylammoniumphosphaten (Ortholeum 535); 2,75 % eines cosulfurierten Gemisches von Specköl und C18-Olefinen, 0,5 % eines Pettsäureassphat-Hochdruckadditivs (Ortholeum 162); und 0,02% einer t %-igen Lösung von Dow Corning-Silikon-Entschäumungsmittel 200 (60.000 cS bei 37,80 C) Dieses Aerosol-Schmiermittel wurde im Hinblick auf sein Schmiervermögen für Lager in der Kaltwalzvorrichtung eines Stahlwalzwerks geprüft. Es zeigte besonders gute Schmiereigen schaften und zufriedenstellende Eigenschaften im Hinblick auf Äerosolbiidung und Reklassifizierung. Ähnliche Schmiermittel mit SUS-Viskositäten im Bereich von 70 bis 3.000 können durch geeignete Wahl des Grundöls gebildet werden.
Das AXerosolöl dieses Beispiels kann verbessert werden (beispielsweise im Hinblick auf Oxydationsbeständigkeit), indem das Gemisch aus Sunvis 21 und bright stock ganz oder teilweise durch ein hydrogecracktes paraffinisches Öl (das vorzugsweise stabilisiert ist) etwa der gleichen Viskosität ersetzt wird. Hydroraffinierte paraffinische Öle (beispielsweise der Sunvis H-Serie) können auch ganz oder teilweise anstelle der lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Ole in diesem und den anderen Beispielen verwendet werden.
Beispiel VI Ein konventionelles Führungsbahn-Schmiermittel, das beispielsweise zum Schmieren von Drehbänken zur Metallbearbeitung geeignet ist, wurde durch Vermischen folgender Bestandteile hergestellt: Volumteile Naphthenisches Destillat (100 SUS bei 37,80C) 36,9 Naphthenisches Destillat (2400 SUS bei 37,80 C) 55,0 Talgfettsäure 8,0 Das Führungsbahn-Schmiermittel (way lubricant) war unbefriedigend in einem Aerosol-Schmiersystem, weil es übermäßig viel Streunebel bildete.
Beispiel VII <0,1 Volumteil einer handelsiiblieten Polyisobutylendispersion (Paraton N der Enjay Co.), die etwa 20 Vol.-% Polymeres in Mineralöl von 150 SUS bei 37,8° C enthielt, wurde dem Führungsbahn-Schmiermittel gemäß Beispiel VI zugesetzt. Das Para1-ton N hatte ein:Staudinger-Molekulargewicht von etwa 20.000.
Das erhaltene Schmiermittel verhielt sich zufriedenstellend in dem gleichen Aerosol-Schmiersystem, in welchem das Öl des Beispiels VI unbefriedigend war. Das bedeutet, daß das polymere Additiv die Streunebelbildung auf einen befriedigenden Wert verminderte.
Das erhaltene Aerosol-Schmiermittel hatte folgende Eigenschaften: Eigenschaft ASTM Testergebnis Viskosität, SUS/37,80C (1000 F) D2161 510 Viskosität, SUS/98,90C (2100 F) D2161 52,0 Viskositätsindex D2270 0 Viskosität cSt/37,80 C (1000 ?) D445 43,3 (110,0) Flammpunkt, COC, °C(°F) D92 c 179,4 (355) ESeßpunkt, 0C (° F) D97 -23,3 (-10) Dichte, oAPI D287 20,0 Gesamtsäurezahl, mgKOH/g D974 1,0 Kupferstreifentest, Klasse,(3 h/1000C) D130 1A Schwefel, ffi D129 0,65 Timken-Test, kg/passiert D2509 15,88 (351bs) Haftungs-Gle it-Verhältnis 0,80 Derartige Führungsbahn-Schmiermittel können, zur Verwendung als Aerosolöle, ein Mineralöl, einen Haftungs-Gleitungs-Zusatz in einer Menge, die zur Ausbildung eines Haftungs-Gleitungs-Verhältnisses von 0,85 oder weniger führt, und einen polymeren, die Streunebelbildung terhindernden Zusatzstoff in einer zum Unterdrücken von Streunebel wirksamen Menge enthalten.
Zu den bevorzugten Haftungs-Gleit-Zusätzen gehören Talgfettsäuren, sulfuriertes Spermazetöl und synthetische Ersatzstoffe für Spermazetöl (beispielsweise Caravan 6106 der Cincinnati Milacron Chemicals, Inc.), ein cosulfuriertes Gemisch aus Specköl und Olefin, neutralisierte saure Phosphate und saure Phosphate (Ortholeum 162 oder 535).
Besonders wertvolle Haftungs-Gleitungs-Zusatzstoffe sind die chemischen Reaktionsprodukte, die durch Einwirkung von Schwefel oder Schwefelmonochlorid auf Specköl und Olefine (oder Polyolefinöle) gebildet werden können. Diese cosulfurierten Gemische sind im allgemeinen wertvoll als Ersatz für sulfuriertes Spermazetöl:und können durch Sulfurieren eines Gemisches aus 90 bis 30 Gewichtsteilen Specköl und 10 bis 70 Teilen eines aliphatischen Olefins mit 6 bis 128 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise 12 bis 60 Kohlenstoffatomen) erhalten werden.
Die Sulfurierung wird unter Verwendung von elementarem Schwefel durchgeführt. -Schwefelmonochlorid kann sowohl zum SulfA-rieren al auch zum gleichzeitigen Ohlorieren verwendet werden.
Die Sulfurierung kann das Kochen bei 165,6'bis 2290 C (330 bis 4450 pl während 20 Minuten bis 10 Stunden und anschließendes Burchblasen-eines Gases (vorzugsweise bei 51,7 bis 1710 a (125 bis 3400 F) während 30 Minuten bis 20 Stunden) umfassen, um Schwefelwasserstoff zu entfernen. Bei Verwendung vsn Schwefelmonochlorid liegt die bevorzugte Temperatur des Kochens im Bereich von 65,6 bis 121,10 C (150 bis 2500 F'),gewünschtenfalls unter Druck. Die sulfurierten Öle können 5 bis 25 Gew.-% Schwefel, bezogen auf das Gemisch aus Olefin und Specköl (d.h., 5 bis 25 Gewichtsteile Schwefel pro 100 Gewichtsteile Olefin Specköl-Gemisch) enthalten.
Eine wirksame Verminderung des Haftungs-Gleitungs-Verhältnisses kann beispielsweise erzielt werden, indem einem Mineralöl 0,1 bis 10 Gew.-% einer Stoffzusammensetzung zugegeben werden, die im wesentlichen aus einem Schwefel enthaltenden chemischen Reaktionsprodukt eines Gemisches aus Specköl und Poly- -isobutylen mit 12 bis 60 Kohlenstoffatomen besteht.
Ein solches cosulfuriertes Gemisch wird in folgender Weise hergestellt 2260 ml winter-gealtertes (winter-strained) Specköl wurden mit 400 ml Tetraisobutylen in einem mit Vibromischer versehenen 5 l-Kessel vermischt. Das Gemisch wurde auf 1210 C (2500 F) erhitzt und der Vibromischer mit Maximalgeschwindigkeit betrieben. 239 g Schwefel wurden zugesetzt und die Temperatur des Gemisches wurde 2 Stunden auf einem Wert von 190,wo C (3750 F) gehalten. Dann wurde das Gemisch auf 93,30 C (2000 pl abgekühlt und Luft mit Hilfe eines Glasrohrs mit mäßiger Geschwindigkeit (unterhalb der Rate, bei der Verspritzen und Durchmischen stattfindet) während einer Stunde geleitet. Das resultierende sulforierte Öl wurde analysiert, wobei ein Gehalt an 8,23 % Schwefel festgestellt wurde. Ein 10 g-Anteil des sulfurierten Öls wurde in 100 g eines handelsüblichen lösungsmittel-raffinierten paraffinischen Schmieröls gelöst, das eine Viskosität von 40,45 SUS bei 98,90 C (2100 F), einen ASTM-Viskositätsindex von 104 hatte und 12 % Aromaten,(bestimmt nach ASTM-D2007) enthielt.
Die Öllösung blieb klar und es bildete sich keine Abscheidung, nachdem sie bei 2,20 C (36° P) über Nacht und bei Raumtemperatur während einer Woche getestet worden war.
In Aerosol-Schmiermitteln kann ein beliebiges Mineralöl oder ein Gemisch von Mineralölen mit einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3000 SUS bei 37,80 C verwendet werden; die bevo;zugten.Mineralöle umfassen jedoch lösungsmittel-raffiniertes paraffinisches Destillat oder bright stock, hydroraffiniertes paraffinisches Destillat oder bright stock, hydrogecracktes paraffinisches Destillat (das durch Lösungsmittelextraktion oder Hydroraffinieren stabilisiert sein kann), naphthenische Destillate (vorzugsweise mit niederem Naphthensäuregehalt), lösungsmittel- und/oder säure-raffiniertes naphthenisches Destillat und hydroraffiniertes naphthenisches Destillat sowie Gemische aus zwei oder mehreren dieser Öle.
Wenn die Möglichkeit der Inhalation oder Einnahme besteht, bevorzugt man besonders hydroraffiniertes naphthenisches Destillat, stabilisiertes hydrogecracktes paraffinisches Destillat und hydroraffiniertes paraffinisches Destillat (das vor oder nach der Hydroraffination lösungsmittel-raffiniert werden kann).
Die hier verwendete Bezeichnung "hydrogecracktes paraffinisches Öl" bedeutet ein durch Hydrocracken eines Erdöl-Einsatzmaterials (das entweder paraffinisch oder naphthenisch nach der * durch das Gemisch Viskositäts-Dichte-Konstante-Klassifizierung sein kann) erhaltenes Produkt des Schmieröl-Viskositätsbereiches, das eine Viskositäts-Dichte-Konstante von weniger als 0,820 aufweist. Das heißt, daß durch Hydrocracken (wie durch Schwer-Lösungsmittel-Extraktion) Öle mit niedrigerer Viskositäts-Dichte-Konstante (die daher stärker paraffinisch sind) erhalten werden können, als die Viskositäts-Dichte-Konstante des Ausgangsmaterials. Beispielsweise kann als Einsatzmaterial für das Hydrocracken eine Destillatfraktion eines Lagomedio-Rohöls mit einer Viskosität von 191 SUS bei 37,80 C, einer API-Dichte von 27,5 und einer Visksitäts-Dichte-Konstante von 0,837 verwendet werden, die somit als relativ naphthenisch klassifiziert würde. Das hydrogecrackte Öl kann innerhalb etwa des gleichen Bereiches wie das Ausgangsmaterial sieden und eine Viskosität von 93,5 SUS bei 37,80 C, eine API-Dichte von 36,5 und eine Viskosität3-Dichte-Konstante von 0,791 aufweisen (oder als paraffinisch klassifiziert werden). Nach dem Entparaffinieren (Entwachsen) kant der Ai'M-Viskositätsindex des Produkts 120 betragen. Ein solches hydrogecracktes Öl, das eine "paraffinische" Viskositäts-Dichte-Konstante aufweist, soll durch die Bezeichnung "hydrogecracktes paraffinisches Öl" umfaßt werden.
Nachstehend soll das angewendete Prufverfahren für die Schmieröle beschrieben werden.
Die erwähnte "Norgren"-estvorrichtung wird schematisch in der beiliegenden Fig. 3 dargestellt. Sie umfaßt ein Gasregelventil 1, ein Gasfilter 2, ein Luftregelventil (einschließlich eines Strömungsmessers) 3, einen Zeitmesser 4, Lufterhitzer 5, einen Primär-Druckmesser 6, Thermometer 7 und 8, den C. A. Norgren-Aerosolgenerator 9, einen Ölerhitzer 10, Ölsumpf 11, Leitungsdruckmesser 12, eine Mehrfachleitungsanordnung 13, Reklassifizierdüsen 14 und eine Reklassifizier-Sammelschale- 15.
In der beiliegenden Fig. 4 sind die drei Haupttypen von Düsen (Vernebelungs-, Sprüh- und Kondensatordüse) dargestellt.
In all den angegebenen Versuchen wurde die Vernebelungsdüse verwendet.
Mit der No-rgren-Testvorrichtung wurde folgendes Testverfahren durchgeführt: 1. Wiegen aller Öl enthaltenden oder Öl aufnehmenden Bestandteile der Apparatur (9, 11, 13, 14, 15).
2. Füllen des Sumpfes mit dem zu prüfenden Öl.
3. Erneutes Wiegen des Sumpfes zur Berechnung des Öle gewichts.
4. Einbau des Sumpfes und Einstellen der Luftzuuhr auf 1,62 atü (Druckmesser 6). Die Strömungsrate sollte etwa 0,151 Standard-m³ pro minute betragen (5,35 SCFM).
5. Durchführen des Versuches während einer Stunde, wobei das Öl und die Luft auf die gewünschte Temperatur gebracht werden.
6, Zerlegen der Vorrichtung und Auswiegen aller Bestandteile.
7. Wiederholung der Stufen 3 bis 5 nach Wunsch zum Erhalten der Testdaten (die Versuchsergebnisse der ersten Stunde werden gewöhnlich nicht bewertet).
8. Berechnungen: n. Die Ausbeute ist das aus dem Generator entnommene Ölgewicht, dividiert durch den gesamten Luftdurchfluß in m3/Min. (SCFM), im allgemeinen angegeben als g/m3/h 3. Leitungsverluste sind das Gewicht des Öls, das sich in dem Sumpf und den Leitungen angesanimelt hat (im allgemeinen angegeben in Prozent der Gesamtausbeute).
C. Die Reklassifizierung bzw. Wiederabscheidung ist das Gewicht des Öls, das in der Schale 15 aufgefangen wurde, ausgedrückt in Prozent der Gesamtausbeute (oder durch Berechnung, in 28,35 g/h/100 B.I. (oz/hr/100 B.I.) oder in Tropfen pro CP (bzw. 0,02832 m3) pro Minute (wobei ein Tropfen 0,071 g darstellt) ).
D. Streunebel ist das aus dem Generator entnommene Öl minus Beitungsverluste und Reklassifizierung und wird im allgemeinen als Prozent Streunebel (100-B-C) oder in g/h angegeben.
Bei diesem Testverfahren sind die wichtigen Parameter die Zelt, der Luftdruck und die Strömungsrate, Leitungsdruck, Luft-und Öltemperatur sowie Art und Zahl der Reklassifiziervorrichtungen (jede Düse wird als eine Reklassifiziervorrichtung bezeichnet), In dem angegebenen Testverfabren wurden 10 Vernebelungsdüsen verwendet.
Die beiden Schldsseleigenschaften eines Aerosol-Schmiermittels sind die Menge des Produkts, das auf das Lager gelangt, um die Schmiererfordernisse zu erfüllen, und die Menge des Streunebels, der in die Atmosphäre übergeht, Im allgemeinen sollte durch das Öl während des Gebrauchs kein sichtbarer Streunebel gebildet werden. Bei dem Verhalten eines Äerosol-Schmiermittels können im allgemeinen vier Faktoren zu beachten sein (wobei die ersten beiden wichtig in der Norgren-Testvorrichtung sind): 1. Streunebel: Ein Anteil der Aerosol- oder Nebel-Ausbeute, der an der Schmierstelle nicht reklassifiziert bzw.
wieder abgeschieden wird; 2. Reklassifizierung. Der prozentuale Anteil der Ölausbeute, (oil output), der sich wiederabscheidet und verwendbares Schmiermittel darstellt; -3. Aerosol-Ausbeute (outPut): Die Menge des Aerosols, die aus dem Vorratsbehälter pro cubic foot (0,02832 m3) Luft entnommen wird (sie stellt hauptsächlich eine Funktion der Ölviskosität und -temperatur dar); 4. Leitungsverlust: Der prozentuale AnteiJ -der Aerosol-Ausbeute, der in den Leitungen des Systems verlorengeht.
In dem angegebenen Testverfahren sollte dieser Verlust weniger als 60 % betragen; in industriellen Verfahren beträgt jedoch dieser Verlust weniger als 10 %.
Da die Viskosität eine Wirkung auf die Aerosolbildung hat, werden in der folgenden Tabelle die Eigenschaften von drei.Viskositätsstufen des Aerosol-Schmiermittels gemäß Beispiel V verglichen (die unterschiedlichen Viskositäten sind auf verschiedene Grundöle zurückzuführen).
Öl A öl B Öl e Viskosität,'SUS/37,80 C 111 340 1520 Temperatur, °C (°F) 25,0(77) 29,4(85) 4b,9t-l20) Reklassifi zie;runs-Ausbeute, g Öl/h 0,02832 Standard-m /Min. 20,90 11,56 11,0 0,283 l/h/254 Lager-cm 2,06 1,12 1,0 Leitungsverlust, % der Ausbeute 49,3 45,9 47,4 Reklassifizierung, % der Ausbeute 45,0 51,0 48,8 Streunebel, % d. Ausbeute 5,7 3,1 3,8 Das Öl gemäß Beispiel V ist besonders geeignet als Aerosol-Schmiermittel, weil es eine gute Kombination von Aerosol-Eigenschaften und Schmierfähigkeit besitzt. Zu Aerosol-Eigenschaften gehören niedere Streunebelbildung, sehr konstante Ölausbeute (geringe Veränderung mit der Temperatur) und geringer Leitungsverlust, Die Schmiereigenschaften umfassen gute Okydationsbeständigkeit, Schäumungsbeständigkeit, gute Entemulgierbarkeit, Rost- und Korrosionsbeständigkeit, gute Belastungsfähizkeit (load carrying ability) und bei wachsartiger Schmierung, niederer statischer Reibungskoeffizient. Die-Oxydationsbestandigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Schäumen sind von vorherrsuchender Bedeutung während des Verfahrens der Aerosol-Schmierung. Im Hinblick auf die Oxydationsbeständigkeit sind folgende Testergebnisse zu erwähnen, welche die ausgezeichnete Oxydationsbeständigkeit des Öls gemäß Beispiel V im Vergleich mit einem handelsüblichen Aerosol"; zeigen. Der Test war ein modifizierter Oxydationstest gemäß D943 (ohne Wasser), der während 1000 Stunden mit Kupfer- und Eisenkatalysator und mit Luft von 95,00 C (2030 F) durchgefÜhrt wurde.
Handelsübliches Öl gemäß Aerosolöl B Beispiel V Viskositätsanstieg, 37,80 C, % 414 2.3 Gesamtsäurezahl, mgKOH/g, Endwert 3.2 1.2 in Pentan unlösliche Bestandteine, % 0.68 0.07 sichtbare Schlammbildung stark leicht Die Schaumbeständigkeit und Entemulgierbarkeit sind ebenfalls wichtig, wenn das Einsatzöl mit Wasser verunreinigt wird.
Das Öl gemäß Beispiel V hat ausgezechnete Schaumbeständigkeit und Entemulgierbarkeit, Eigenschaften, die beide ziemlich schlecht bei dem handelsüblichen Aerosolöl 3 waren, wie durch die folgenden Daten gezeigt wird: Handelsübliches Öl, gemäß Aerosolöl Beispiel V Schaumtest, D892, ml Neigung/Beständigkeit Sequenz 1 520/30 5/0 Sequenz II 290/0 5/0 Sequenz III 330/15 rlo Entemulgierbarkeit, 82,2 0C (1800), D2711 Freies Wasser, ml 58.0 85.0 zentrifugiertes Wasser, ml 13.Q 2.5 Gesamtwasser, ml 71.0 87.5 Manschette (cuff), ml 5.0 0.25 Wenn das Öl sich einmal an der Schmierstelle reklassifiziert hat, muß es ein gutes Schmiermittel und Rostverhütungsmittel darstellen. Die Fähigkeit des Öls gemäß Beispiel V, in konventionellen Tests eine Schmierwirkung und Rostschutzwirkung hervorzurufen, wird durch den ASTM-D665 B-Test veranschaulicht, welchem das Öl des Beispiels V genügt, und durch den Korrosionstest nach ASTM-D130 (drei Stunden/1000 C), bei dem das Öl gemäß Beispiel V mit "1" bewertet wird.
Die Schmierfähigkeit des Öls gemäß Beispiel V unter hoher.
Ylächenbelastungen während kurzer Zeiten (Hochdruck-Schmierfähigkeit) kann mit Hilfe des Timken-Testgeräts geprüft werden und die Schmierfähigkeit unter normalen Belastungen während langer Dauer (Antiverschleißeigenschaften) kann mit Hilfe des 4-Kugel-Abriebtesters geprüft werden.
Die für das Öl des Beispiels V erhaltenen Daten werden nacstehend im Vergleich mit einem handelsüblichen Antiverschleiß-Hochdruck-Aerosolöl gezeigt. Beide Öle zeigten ausgezeichnetes Verhalten.
Vergleichs-Aerosolöl Öl gemäß Beispiel Beispiel V Timken-Test, überstandene kg (lbs) 27,2 (60 27,2(60) 4-Kugel-Verschleißtest, -Rillendurchmesser/mm 20 kg, 1800 Upm, 54,4 OC,1 Std. 0,40 0,40 40 kg, 1800 Upm, 54,4°C,1 Std. 0,45 0,45 Die Eignung des Öls gemäß Beispiel V zur Beschickung von Gleitbahnen wird durch Messungen gezeigt, die unter Verwendung des Cincinnati-Nilling-Machine-Testverfahrens durchgeführt wurden, das versuchsweise bestätigt wird durch ASTM-D2877. Nachstehend wird ein Vergleich des Reibungskoeffizienten des Ols gemäß Beispiel V mit dem handelsüblichen Aerosolöl gegeben (beide zeigten gutes Verhalten).
Vergleichs- Öl gemäß Aerosolöl Beispiel V Haftungs-Gleitungs-Reibungs-Test statischer Reibungskoeffizient Ms 0,108 0,103 kinetischer Reibungskoeffizient Fk 0,128 0,124 Verhältnis ps/Uk 0,8 0,83 Es ist zu bemerken, daß die statische Reibung auf einen ert unterhalb der kinetischen tbeweggen)-Reibung vermindert ist, wodurch Haftungs-Gleiten ausgeschaltet und glattes Anlaufen der Maschine gewährleistet wird.
In Aerösol-Schmiersystemen wird die Ölausbeute aus dem Aerosolgenerator in einem Luftstrom als Aerosol zu der Schmierstelle transportiert, wo das Öl reklassifiziert oder verf lüssigt wird.
Die optimalen Nebeltröpfcnen haben eine Teilchengröße, die von 0,5 bis 2,0 p variiert. Diese kleinen Tröpfchen sind bei niederen Luftgeschwindigkeiten yon etwa 610 cm (20 feet) pro Sekunde oder weniger erforderlich, um stabile, nicht kondensierende Aerosole aufrechtzuerhalten. Alle Teilchen von mehr als ?,0 II werden durch ein Prallblech herausgeholt und in den Vorratsbehälter zurÜckgeführt. Außerordentlich kleine Teilchen (von weniger als 0,5 ) können bei hohen Luftgeschwindigkeiten stabil sein, die Kondensation ist jedoch schwierig und störender Nebel kann die Atmosphäre rund um die Vorrichtung erfüllen.
Der prozentuale Anteil an reklassifiziertem Öl- ist der Anteil der Ölausbeute, der sich abscheidet und verwendbares Schmiermittel darstellt. Die Ölausbeute ist die Ölmenge in Gramm, die pro 0,02832 m3 (cubic foot) Luft aus dem Vorratsbehälter entnommen wird. Die Menge des gebildeten und reklassifizierten Aerosols bzw. Nebels kann durch Druck und Temperatur beeinflußt werden. Die Aerosol- oder Nebelausbeute erhöht sich mit dem Druck der Beschickungsluft. Es muß jedoch ein kritisches Gleichgewicht aufrechterhalten werden, weil bei Einführung der Luft unter einem zu hohen Beschickungsdruck in den Generator zu viel Öl aufgenommen werden kann und erhöhte Tropfenablagerung (Ausnässen) in den Leitungen verursacht werden kann. Der 01-sumpf und Lufterhitzer können verwendet werden, um die Aerosolbildung bei viskosen Produkten zu egleichtern. Die Viskositätsklasse wird gewöhnlich durch die Schmiererfordernisse bestimmt.
Wenn die Klasse bzw. der Grad zu schwer für optimale Aerosolbildung ist, sollte die Temperatur eingestellt werden, um das Öl auf die zur Nebelbildung geeignete Viskosität zu verdünnen.
Erhitzen ist zu empfehlen, wenn ein Öl mit 500 SUS bei 37,80 C oder darüber verwendet wird, weil festgestellt wurde, daß zum Erzielen einer zufriedenstellenden Schmierung von 0,283 1 pro Stunde pro 254 lager-cm, die Viskosität vorzugsweise bei der Anwdndungstemparatur unter 900 Sekunden liegen sollte.
Wenn der Verbraucher Aerosolöle des Typs gemäß Beispiel V verwendet (beispielsweise paraffinisches Grundöl mit hohem VI), so sollte er sich nach der folgenden Tabelle richten: Generatoröl Viskosität/37,80 C Temp. OC (°F) Viskosität 500 29,4 ( 85) 800 1000 40,6 (los) 850 1500 48,9 (120) 800 2000 54,4 (130) 800 2500 60,0 (140) 800 Der Anteil der Ölausbeute, der an den Schmierstellen nicht reklassifiziert wird oder der nicht als Streunebel verlorengeht, stellt das Ausnässen" in den Aerosol-Zuführungsleitungen dar und wird Leitungsvcrlust genannt. Der Streunebel ist ein Anteil der Ölausbeute, der an der Schmierstelle nicht reklassifiziert wird. Er entweicht gewöhnlich an der Schmierstelle in den Raum, in welchem sich die Vorrichtung befindet. Der Polymergehalt sollte so eingestellt werden, daß kein sichtbarer Streunebel gebildet wird (beispielsweise weniger als 10 g/h in dem Norgren-Test).
Die Reklassifizierdüsen sind so ausgebildet, daß sie Turbulenz hervorrufen, welche das Reklagsifizieren fördert. In Fig. 4 sind drei verschiedene Typen von Reklassifizierdüsen gezeigt. Es sind folgende Düsen: (a) Nebeldüse: Für Anwendungsverfahren, wie in Hochgeschwin digkc-its-Kuge.l- und Wälzlagern, bei denen die Düse lediglich das Öl-Luft-Gemisch zu dem Lager leitet, welches sich rasch genug bewegt, um das Öl zu reklassifizieren.
(b) Sprühdüse: Diese Düse hat eine begrenztere Strömungsfläche der Öffnung und -einen längeren Leitungsweg, wodurch ein halbfeuchtes Spray erzeugt wird. Diese Düse wird verwendet, wenn Getriebe, Ketten und Antifriktionsiager mit mittlerer Geschwindigkeit geschmiert werden sollen.
(c) Kondensatordüse: Es bilden sich winzige Tröpfchen, wenn der Nebel oder das Aerosol auf ein Prallblech in der Düse trifft, und diese Tröpfchen tropfen in oder auf den zu schmierenden Nechanismus. Die Düse wird für Niedergeschwindigkeits-Lager, -führungen und -gleitschienen verwendet.
Verschiedene Kombinationen dieser Düsen können unter Verwendung eines einzigen Aerosolsystems angewendet werden. Es sollte in Betracht gezogen werden, daß keine dieser Düsen 100 %-ige Wirksamkeit zeigt-und daß eine gewisse Menge an Öl als Streunebel in die Atmosphäre entweicht.
Aerosol-Schmiervorrichtungen sind sehr empfindlich und erfordern genaue Einstellung. In Abhängigkeit von der Art des jeweiligen Systems können einige oder alle der nachstehend genannten Einstellungen für einen optimalen Vorgang in Betracht gezogen werden: 1. Druck der Beschickungsluft; durch Erhöhung des Luftdrucks wird die Menge des gebildeten Aerosols erhöht.
2. Temperatur der Beschickungsluft; eine Erhöhung bewirkt ebenfalls eine Erhöhung der Menge des gebildeten Ölnebels.
3. Temperatur des Ölsumpfs; sie kann verwendet werden, um die Ölviskosität für eine optimale Nebelbildung einzustellen.
4. Regelung des Öl-Ansaugrohres; durch Einstellen der Größe des Ansaugrohrs wird die Menge des Öls, die bei gegebener Temperatur, gegebenem Druck und gegebener Ölviskosität zerstäubt wird, geregelt.
Diese Einstellungen beeinflussen die Aerosolausbeute in vor herzubestimmender Weise und sollten so festgelegt werden, daß die Abscheidung in den Leitungen und die Streunebelbildung möglichst gering gehalten wird. Die Wahl der Ölviskosität sollte in Abhängigkeit von den Schmiererfordernissen- erfolgen und die Viskosität sollte für optimale Aerosolbildung durch Verändern der Temperatur und erforderlichenfalls des Druckes eingestellt 'werden.
Nachstehend sollen einige der verwendeten Bezeichnungen definiert werden.
Lager-Zentimeter (bearin inch): Maßeinheit, die zur Wahl der geeigneten Kapazität der Aerosol-Vorrichtung verwendet wird.
Der Durchmesser der Achswelle in cm (inches) bedeutet den Wert Lager-cm (bearing inch) bei einem einreihigen Antifriktionslager.
CFM (SCFM): Cubic feet pro Minute Luft oder Nebel.
Fluid Ounce (Fl. oz.): Ein fluid ounce = 1,805 cubic inches = 0,283 l.
Leitungen (manifold): Nebel- bzw. Aerosol-Verteilungsleitungen.
Beitungsdruck: Manometerdruck (Überdruck) des Aerosols in dem Leitungssystem.
Aerosol oder Nebel: Öl-Nebel ist ein Aerosol, bestehend aus einer Dispersion von Ölteilehen einer Größe von 1/2 p Burchmesser bis etwa 8 p Durchmesser in Luft.
Nebel-Vorrichtung (mist fitting): Eine Vorrichtung (application fitting), die Ölnebel mit maximaler Umwandlung zu Ölspray oder -tröpfchen zudosiert, Nebel- oder Aerosolgeschwindigkeit: cm/Sek. (feet per second), PPS. Die maximale empfohlene Nebelgeschwindigkeit beträgt 731,5 cm pro Sekunde (24 FPS).
Vorschmierung: Da der Ölnebel ein System ist, welches kontindierlich ergänzendes Öl zuführt, miossen alle Maschinenelemente vor-Beginn des Betriebs der Maschine vorgeschmiert werden, Geregelter Luftdruck: Der geregelte Manometerdruck, der an die Olnebel-Erseugerdüse angelegt wird. Der Druckabfall über die Düse ist gleich dem geregelten Luftdruck minus Leitungsdruck in kg/cm2 (psi), Nachstehend wird eine Tabelle angegeben, in der die typischen Eigenschaften von Aerosol-Schmiermitteln des Typs gemäß Beispiel V gezeigt sind (das Polymere kann entweder Acrylpolymeres oder ein Polyolefin-Aerylpolymer-Gemisch sein). Typische Eigneschaften von Aerosol-Schmiermitteln * Eigenschaft Viskosität, SUS/37,8°C D2161 97,0 205 301 509 1031 1520 2065 2550 Viskosität, SUS/98,9°C D2161 41,6 49,8 57,5 68,4 97,0 119 141 162 Viskositätsindex D2270 174 137 138 116 109 104 102 102 Viskosität, cSt/37,8°C D445 19,8 44,0 54,8 109,8 222,9 328,3 445,9 551,1 Viskosität, Cst/98,9°C D445 4,66 7,20 9,50 12,54 19,64 24,7 29,8 34,2 Flammpunkt, COC, °C(°F) D92 179 202 210 216 227 238 243 260 (355) -(395) (410) (420) (440) (460) (470) (500) Entzündungspunkt (fire) COC, °C (°F) D92 196 216 224 232 243 254 260 274 (385) (420) (435) (450) (470) (490) (500) (525) Fließpunkt, °C (°F) D97 -31,7 -40 -40 -31,7 -26 -26 -23 -23 (-25) (-40) (-40) (-25) (-15) (-15) (-10) (-10) Färbung D1500 4.5 5.0 6.0 6.0 6.0 6.5 6.5 6.5 Dichte, °API D287 33.4 31.7 30.1 29.3 28.5 ,27.5 26.9 27.2 kg/3,785 l (1bs/gallon) D1250 3,24 3,46 3,28 3,31 3,34 3,35 3,36 3,36 (7,14) (7,63)(7,24) (7,30) (7,37) (7,39)(7,42) (7,42) Spezifisches Gewicht D1250 0,858 0,916 0,869 0,877 0,886 0,888 0,890 0,892 Gesamtsäurezahl, mgKOH/g D664 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 Kupferstreifentest, Kalsse (3 h/100°C) D130 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A Schaumbildung, Neigung/ Beständigkeit D892 Sequenz I, ml 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 Sequenz II, ml 20/0 10/0 5/0 5/0 5/0 5/0 10/0 10/0 Sequenz III, ml 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 Fortsetzung Tabelle Typische Eigenschaften von Aerosol-Schmiermittel * Rostbildung (Syn), Meerwasser D665B passiert passiert passiert passiert passiert passiert passiert passiert Timken-Test, kg (lbs) Fed. 6505 24,9 27,2 27,2 27,2 27,2 27,2 27,2 27,2 (55) (60) (60) (60) (60) (60) (60) (60) Haftungs-Gleitungs-Verhältnis 0,82 0,80 -- 0,82 -- -- -- 0,82 Entemulgierbarkeit, 82,2°C (180°F) D2711 freies Wasser, ml -- -- 83 85 -- 83 82 80 zentrifugiertes Wasser, ml -- -- 2,5 2,5 -- 6,0 8,0 9,0 Manschette (cuff) ml -- -- 0,25 0,25 -- 0,60 0,50-Oxydationsbeständigkeit D943(1) Mod.
Viskositätsanstieg bei 98,9 C, % -- -- -- -- 10,0-Anstieg der Gesamtsäurezahl, mgKOH/g -- -- -- -- 0,83-in Pentan Unlösli- -- -- -- -- 0,2-ches, % sichtbare Schlamm- -- -- -- -- sehrbildung gering (1) 95,0°C 1000 Stunden, 3 liter Sauerstoff/h, 300 ml Öl, Eisen- und Kupfer-Katalysator * Wie im Beispiel V, jedoch unter Verwendung von Grundölen unterschiedlicher Viskosität.

Claims

Patentansprüche

1. Als Aerosol-Schmiermittel geeignetes Schmiermittelgemisch, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß es ein Mineralöl einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3000- SUS bei 37,8°C und eine zum Verhindern der Streunebelbildung und zum Erzielen einer geeigneten Reklassifizierung des Mineralschmieröls ausreichende Menge eines polymeren Zusatzstoffes mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 2.000.000 enthält, der ein Polyolefin, Polystyrol, Acrylat-Terpolymeres, Methadrylat Terpolymeres, ein Polyacrylat vom dispergierenden Typ, ein polymethacrylat vom dispergierenden Typ oder ein Gemisch solcher polymerer Zusatzstoffe darstellt.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es 0,005 bis 0,35 Gew.-%, bezogen auf das Mineralöl, eines P.olybutens mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 2.000.000 enthält.

3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es Polyisobuten mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von weniger als 100.000 enthält.

4. Schmiermittel nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Mineralöl einen überwiegenden Anteil eines naphthenischen Destillats oder eines hydroraffinierten naphthenischen Destillats oder ein Gemisch davon enthält.

5. Schmiermittel nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e' -k e n n z e i c h n e t, daß es außerdem ein Mittel zum Verbessern des Haftungs-Gl&itungs-Verhältnisses in einer solchen Menge enthält, daß ein Haftungs-Gleitungs-Verhältnis von weniger als 0,85 erzielt wird.

6. Schmiermittel nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i e h n e t, daß es als Zusatz zum Verbessern des flaftungs-Gleitungs-Verhältnisses eine Talgfettsäure in einer Menge im Bereich von 4 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Mineralöl, enthält.

7.'Schmiermittel nach'Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es als Mittel zum Verbessern des Haftungs-Gleitungs-Verhältnisses ein cosulfuriertes Gemisch aus 30 bis 90 Gew.-Teilen Specköl und 70 bis 10 Gew.-Teien eines aliphatischen Monoolefins mit 6 bis 60 Kohlenstoffatomen in einer Menge von 0,1 bis 10 %,' bezogen auf das Mineralöl, enthält.

8. Schmiermittel nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß es einen Oxydationsinhibitor in einer solchen Menge enthält, daß gemäß ASTM-Test D943 eine Lebensdauer von mindestens 200 Stunden erzielt wird.

9. Schmiermittel nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß es als Grundöl ein Mineralöl mit einer Viskosität im Bereich von 100 bis 3.000 SUS bei 37,80 C, das 60 bis 100 Gew.--% eines paraffinischen Öls mit einem Viskositätsindex gemäß ASTM von mindestens 100 umfaßt, und einen polymeren Zusatzstoff in einer solchen Menge enthält, die bewirkt, die Streunebelbildung in der Norgren-Testvorrichtung bei einer Öltemperatur von 48,90 C und einer Lufttemperatur von 37,8° C auf 8 g pro Stunde oder weniger zu vermindern und in dieser Vorrichtung eine Reklassifizierung von 17 g pro Stunde oder mehr pro 254 Lager-cm zu verursachen.

10. Schmiermittel nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es eine Streunebelbildung von nicht mehr als 6 g pro Stunde, eine Reklassifizierung von nicht weniger als 28,35 g pro Stunde zeigt und als polymeren Zusatzstoff ein Polyolefin, Polystyrol, Polyacrylat, Polymethacrylat, dispergierendes Polyacrylat, dispergierendes Polymethacrylat oder ein Gemisch dieser Verbindungen, mit einem durch Viskosität bestimmten durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 2.000.000 enthält.

11. Verwendung eines Schmiermittels gemäß Ansprüchen 1 bis 10 in einem Aerosol-Schmierverfahren, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man (a) ein Schmiermittel gemäß Ansprüchen 1 bis 10 in ein Aerosol überführt, (b) das erhaltene Aerosol pneumatisch in eine Zone leitet, in der Schmierung eintritt, und (c) das Aerosol in der Schmierzone reklassifiziert, wobei die Öltröpfchen des Aerosols innerhalb der Schmierzone vereinigt werden.

12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man ein Schmiermittel verwendet, welches 0,01 bis 2 Gew.-% des polymeren Zusatzstoffes, bezogen auf das Mineralschmieröl, enthält.

13. Verwendung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß man ein Schmiermittel ver-, wendet, das als polymeren Zusatzstoff ein olymethacrylat-Terpolymeres vom dispergierenden Typ, ein Polybuten oder ein Gemisch aus einem Polyolefin und einem Polymethacrylat oder -polyacrylat enthält.

14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Methacrylat- oder Acrylat-Ter- -polymere mindestens zwei verschiedene Alkylgruppen mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen enthält.

15. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der polymere Zusatzstoff mindestens ein dispergierendes Polyacrylat oder Polymethacrylat umfaßt, das der Pfropfcopolymerisation mit N-Vinylpyrrolidon unterworfen wurde.

16. Verwendung nach Ansprüchen 11 bis 15, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Mineralschmieröl im wesentlichen aus einem oder mehreren paraffinischen Schmierölen besteht.

17. Verwendung nach Ansprüchen 11 bis 16, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der polymere Zusatzstoff ein durch Viskosität bestimmtes mittleres Molekulargewicht im Bereich von 200.000 bis 400.000 aufweist.

18. Verwendung nach Ansprüchen 11 bis 17.in den Lagern einer Kaltwalzvorrichtung für Stahl.

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