DE2304608A1

DE2304608A1 - Schmierfette fuer verlaengerte wartungsintervalle

Info

Publication number: DE2304608A1
Application number: DE2304608A
Authority: DE
Inventors: Crawford Francis Carter
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1972-02-14
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1973-08-30
Also published as: US3833500A; CA983913A; DE2304608C2; BE794421A; NL7302022A

Description

RECHTSANWÄLTE 2304808

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30.Jan.1973

Unsere Nr. 18 450

Chevron Research Company, San Francisco, CaI., V.St.A.

Schmierfette für verlängerte Wartungsintervalle

Gegenstand der Erfindung sind neue Schmierfette, die eine Alkali- oder Erdalkaliseife oder einen Seifenkomplex als Verdickungsmittel und außerdem eine Mischung aus einem Car-"boxamid und einem oder mehreren Phosphatester(n) enthalten

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ie eine none

die dem Eett eine" bessere Rostschutz eigenschaft sowie eiaeiiöhere Wasserbeständigkeit und Haftfestigkeit verleihen.

Mit der Verbesserung der Kraftfahrzeuge entstand in steigendem Masse der Wunsch, nach einer Verlängerung des WartungsIntervalls der verschiedenen geschmierten Teile. Für den Besitzer eines Privatfahrzeugs bedeutet dies grossere Bequemlichkeit und niedrigere Wartungskostea. Für den Betrieb von Nutzfahrzeugen wie Geländetransportern bedeuten verlängerte Schmierintervalle (32 000 km oder mehr) höhere Nutzungszeiten und eine schnellere Wiederverfügbarkeit bei gleicher Investition sowie verminderte Wartungskosten, Aber verlängerte Schmierintervalle .bringen bei Verwendung der handelsüblichen Fette den Nachteil mit sich, dass sich der Fahrer über eine harte Lenkung beklagt. Ferner wurde ein hoher Verschleiss an Achsschenkelbolzen, Bügeln sowie Kugel— und Achsschenkelgelenken beobachtet. Der Grund für den hohen Verschleiss an diesen Fahrzeugteilen scheint Rostbildung zu sein, die im wesentlichen durch das zum Enteisen der Strassen verwendete Salz verursacht wird. Diese Salzkorrosion bewirkt Lochfrass in den Metallflächen und Verstopfung der Schmierrinnen, was zu beschleunigtem Verschleiss infolge mangelhafter Schmierung führt. Handelsübliche Fette gewähren nicht den notwendigen Rostschutz in den geschmierten Fahrzeugteilen bei längeren Benutzungszeiträumen ·

Ausserdem werden handelsübliche Schmierfette, die mit Wasser in Berührung gelangen, oft hart und lösen sitrh manchmal von den zu schmierenden Teilen ab. Im gehärteten. Zustand benetzen diese Fette das zu schmierende Fahrzeugteil nicht mehr. Dadurch wird

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der Verschleiss beschleunigt· Da das Schmierfett erhärtet und sich von den zu schmierenden Teilen ablöst, hält es Wasser, Schmutz und mit Salz verunreinigten Schneematsch nicht mehr zurück, was zu Abriebverschleiss und Rostansatz führt. Der Zutritt dieser verunreinigenden Stoffe zu den Fahrzeugteil en beschleunigt die Abnutzung weiterhin.

Ein weiteres Problem, das sich in Zusammenhang mit den handelsüblichen Fetten stellt, ist das ihrer mangelhaften Betriebsbeständigkeit* Anders ausgedrückt, die Fette bleiben nicht auf dem geschmierten Teil haften, wenn dieses in Betrieb ist« Sie werden von den geschmierten Flächen abgetragen und lassen diese ungeschmiert zurück, sodass nur kurze Betriebszeiten erlaubt sind, bevor das Schmierfett nachgefüllt werden muss« Die üblichen Fette werden auch durch Erschüttetungen leicht verdrängt» Derartige Erschütterungen, die das ganze Lenkungssystem betreffen, treten beispielsweise auf, wenn ein Rad in ein Loch oder eine Furche gerät oder gegen einen Gegenstand auf der Stsasse stösst. Der plötzliche Stoss presst die geschmierten Teile gegeneinander und quetscht das dazwischen befindliche Fett hssaus. Bei einem LKV ist das fünfte Rad ein weiterer Punkt, der Erschütterungen ausgesetzt ist_e Wenn ein harter Stoss erfolgt, kann eine Erschütterung eintreten, durch die das Fett verdrängt und eine Verschweissung des Berührungspunkts bewirkt wird.

Endlich treten Schmierungsprobleme in erhöhtem Masse bei Fahrzeugen auf, die über weite Stcecken verkehren, besonders in Nord-Süd-Richtung während der Wintermonate, wenn die Temperatur in den südlichen Staaten bei 30 C und darüber liegt, während im Norden Temperaturen unter dem Gefrierpunkt mit Eis, Schnee-und Salz

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auf den Strassen herrschen» Ein Fett., das bei solchen Fahrzeugen den Anforderungen bei verlängerten Schmierintervallen genügen soll, muss nicht nur die oben beschriebenen Eigenschaften besitzen, sondern auch günstige Eigenschaften bei hohen und niedrigen Temperaturen aufweisen. Mit anderen Worten, das Fett darf unter den Betriebsbedingungen in wärmerem Klima nicht weich werden und weglaufen und muss die geforderten Eigenschaften auch bei unfreundlicher Witterung behalten sowie eine gute Pumpfähigkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Bis jetzt steht ein Hochleistungsfett, das alle diese Eigenschaften besitzt, noch nicht zur Verfügung.

Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässen Schmierfette die meisten, wenn nicht alle, erforderlichen Eigenschaften besitzen, um Fahrzeuge ausreichend zu schmieren, die mit längeren Betriebszeiten benutzt werden sollen« Die erfindungsgemässen Fettmischungen enthalten (a) als Hauptanteil ein Mineralöl mit S_chmierviskosität und (b) in wirksamen Mengen (l) eine Alkalioder Erdalkaliseife einer Fettsäure, vorzugsweise einen Seifenkomplex aus einem Gemisch einer Fettsäure und einer aliphatischen Säure mit niederem Molekulargewicht, (2) ein gesättigtes aliphatisches Bis(hydroxyalkyl)-carboxamid mit einem Alkylrest mittlerer Kettenlänge und niederen Hydroxyalkylresten und (3) mindestens einen und vorzugsweise ein Gemisch von Mono- und Dimatriumortho- und pyrophosphat-alkylesteifti) mittlerer Kettenlänge«

Die Alkali- und Erdalkaliseifen, die in den Fetten gemäss der Erfindung als Verdickungsmittel verwendet werden, werden hergestellt durch Umsetzung einer Fettsäure oder des niederen Alkyl-

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esters einer Fettsäure mit einem Alkali- oder Erdalkalihydroxid oder -carbonat. Die bevorzugten Verdickungsmittel sind Seifenkomplexe, die durch. Vereinigung einer Fettsäure oder des niederen Alkylesters einer Fettsäure, einer aliphatischen Säure mit niederem Molekulargewicht, eines Alkali- oder Erdalkalihydroxids und eines Alkali- oder Erdalkalicarbonate hergestellt werden. Es kann aber auch, eine grossere Menge des Hydroxids in situ mit Kohlendioxid oder Harnstoff nach der Umsetzung /mit den Säuren in das Carbonat umgewandelt werden.

Der Seifenkomplex kann nicht durch eine Allgemeinformel sondern nur durch die Art seiner Herstellung beschrieben werden, die dem Fachmann bekannt ist. Der Seifenkomplex wird hergestellt durch Vereinigung der Fettsäure, die im allgemeinen in Form eines niederen Alkylesters vorliegt, mit dem Schmieröl und Zusatz des Hydroxids bei höherer Temperatur unter Rühren, wobei so lange weitergerührt wird, bis eine einheitliche Mischung erhalten ist. An— schliessend wird die niedermolekulare aliphatisch^ Säure zugesetzt, worauf der Zusatz von Kohlendioxid oder Harnstoff erfolgt.

Die Fettsäuren, die zur Herstellung der Verdickungsmittel der erfindungsgemässen Schmierfette verwendet werden, können 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten und besitzen vorzugsweise etwa l6 bis etwa 20 Kohlenstoff atome. Stearinsäure und ihre Derivate wie z.B. 12-Hydroxystearinsäure sind als Fettsäuren besonders geeignet.

Bei der Herstellung des Schmierfetts kann die Fettsäure als freie Säure oder als niederer Alkylester verwendet werden. Der niedere Alkylalkohol, der zur Herstellung des Esters verwendet wird, kann 1 bis h Kohlenstoffatome enthalten} es können also Methanol

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Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol und andere benutzt werden. Im allgemeinen wird Methanol verwendet, weil dieser Alkohol bequem zu handhaben, leicht verfügbar und wirtschaftlich ist.

Geeignete niedermolekulare Säuren sind gesättigte und ungesättigt te aliphatisch^ Monocarbonsäuren mit etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatomen wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Acrylsäure und ähnliche einschliesslich ihrer Hydroxyderivate wie Milchsäure. Ameisensäure mnd insbesondere Essigsäure werden bevorzugt zur Herstellung der Verdickungsmittel benutzt, die in den erfindungsgemässen Fettmischungen verwendet werden.

Bei der Herstellung eines Seifenkomplexes ist das Molverhältnis der niedermolekularen aliphatischen Säure zu der Fettsäure innerhalb eines weiten Bereichs von etwa 2 bis etwa 40 Mol der niedermolekularen Säure pro Mol der Fettsäure variabel.

Die Wahl der Metallkomponente hängt in gewissem Umfang von dem beabsichtigten Yerwendungszweck des Fettes ab» Die Alkall— und Erdalkalimetalle gehören zur Gruppe IA und HA des Periodischen Systems der Elemente. Brauchbare Alkalimetalle sind Lithium, Natrium und Kalium. Besonders geeignet ist Lithium« Brauchbare Erdalkalimetalle sind Magnesium, Calcium und Barium· Ton diesen ist Calcium besonders geeignet. Weitere erfindungsgemäss verwendbare Metalle sind die Schwermetalle der Gruppen HB und IVA des Periodischen Systems, beispielsweise Zink und Blei, die in geringen Mengen angewandt werden können, um den Schmierfetten spezielle Eigenschaften zu erteilen.

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Schmierfette, die als Verdickungsmittel einen Seifenkomplex mit Erdalkaliseifen enthalten und Verfahren zu ihrer Herstellung werden von Morway Wa ai in der amerikanischen Patentschrift 2 846 392 vom 5. August 1958 und von Dreher in der amerikanischen Patentschrift 3 186 944 vom 1. Juni I965 beschrieben« Auf diese Patentschriften wird hier Bezug genommene

Das gesättigte aliphatische Bis(hydroxyalkyl)-carboxamid mit einem Alkylrest mittlerer Kettenlänge und mit niederen Hydroxyalkylresten hat die Formel:

^R₂OH

I R₁-C-N

¹ J! \

O R₃OH

worin R- eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 9 bis 21 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 11 bis I9 Kohlenstoffatomen ist, wie beispielsweise Nonanyl, Decyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl, Heneieosylo Diese gesättigten aliphatischen Reste bilden im allgemeinen den aliphatischen Teil der Fettsäuren oder der hydrierten Säuren aus Fischölen. Der durch R_ wiedergegebene Rest kann auch geringe Mengen, vorzugsweise weniger als 1 Prozent, von Gruppen enthalten, die eine oder mehrere ungesättigte Bindungen besitzen wie z_oB_e der Rest der Ölsäure, Im allgemeinen bedeutet R- ein Gemisch von gesättigten aliphatischen Gruppen, das beispielsweise zu 15 bis 30 Prozent die Tridecylgruppe, zu 25 bis 40 Prozent die Pentadecylgruppe, zu 20 bis 30 Prozent die Heptadecylgruppe und zu 0,5 bis 7 Molprozent andere Gruppen mit 11 bis 19 Kohlenstoffatomen enthält.

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In der obigen Formel I bedeuten R_p und R_ niedere Alkylengruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methylen, Äthylen, Propylen, Isopropylen, Butylen, Isobutylen und andere« R„ und R^ können gleich oder unterschiedlich sein, vorzugsweise sind R- und R„ gleich und bedeuten Äthylen«

Phosphatester, die in den Fettmischungen gemäss der Erfindung Verwendung finden, lassen sich durch die folgenden Formeln wiedergeben :

II .-(Rj-O -) -P- (0- Na). und

III R- - 0- - P - P - ONa

-O-	i	- 0 -	a	0
		0	I.
	I.	J
	/	0
	0	J
	I	*
^R5

In den obigen Formeln II und III bedeuten Rl und R- gesättigte aliphatische Gruppen mit 8 bis 17 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl und andere. Die aliphatische ©ruppe kann gerad- oder verzweigtkettig sein und ist vorzugsweise verzweigtkettig. Die Gruppen können sich von Oligomeren von Olefinen wi» Propylen und Butylen ableiten. Rl und R_ können beispielsweise gesättigte aliphatische Gruppen bedeuten, die sich von Tri- und Tetrapropylen, Di-, Tri- und Tetraisobutylen ableiten. Vorzugsweise bedeuten Rl und R- den Kohlenwasserstoffrest eines primären Oxoalkohols eines Oligomers von Propylen oder Butylen. Besonders bevorzugt für Rl und R- ist der Kohlenwasserstoff rest eines primären Oxoalkohols, der sich vom Triisobuten ableitet«

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Die Oxoreaktion ist dem Fachmann als Verfahren zur Herstellung von DerxTFaten der Olefine bekannte Sie besteht, kurz beschrieben, darin, dass ein Olefin mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators wie Kobalt in Berührung gebracht wird. Durch Addition an die Doppelbindung entsteht ein Aldehyd, von dem ein Teil durch den Wasserstoff in Gegenwart des Kobaltkatalysators zum primären Alkohol reduziert wird« Dieses gemischte Reaktionsprodukt wird dann mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators vollständig zum Alkohol reduziert. Dieser Alkohol enthält ein Kohlenstoffatom mehr als das Ausgangsolefin.

Da die. Alkohole aus den Polymeren des Olefinmonomeren hergestellt werden, bilden die erhaltenen Polymeren im allgemeinen ein Gemisch von Isomeren, Ferner kann die Addition an die Doppelbindung an jedem Kohlenstoffatom erfolgen (ausgenommen, wenn ein Kohlenstoffatom nur Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen besitzt),' sodass ein ziemlich komplexes Gemisch von Verbindungen erhalten wird. Da aber als erste Stufe bei der Herstellung des Alkohols immer ein Aldehyd entsteht, werden nur primäre Alkohole gebildet.

In der obigen Formel II sind a und b jeweils 1 oder 2 und zwar so, dass die Sunoce von a und b gleich. 3 ist.

Die Mono- und DinatriunuSalze der Ortho- und Pyrophosphatester liegen in den Schmierfetten als Gemisch der drei Yerbindungstypen vor, die durch die Formeln II und III wiedergegeben werden. Typische Gemische der Phosphatester enthalten etwa 20 bis k5 Gewichtsprozent des Phosphatesters der Formel II, worin a I und b. 2 bedeutet, etwa 40 bis 65 Gewichtsprozent eines Phosphates t er β der Formel II, worin a 2 und b 1 bedeutet und etwa 5

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bis etwa 20 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel III.

Das Schmierfett enthält vorzugsweise etwa 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel II, worin a 1 und b 2 bedeutet; etwa 0,6 bis etwa '1,0 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel II, worin a 2 und b 1 bedeutet und etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel III_O

Beispiele ähnlicher Orthophosphate und Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen werden von Ernst U₀ a« in der amerikanischen Patentschrift 2 656 372 vom 2O₀.Oktober 1953 beschrieben,

Wenra diese Aussagen auch nicht als bindend anzusehen sind, so ist doch anzunehmen, dass eine Art Komplexbildung und/oder chemische Bindung, zwischen den Phosphatestern und dem Carboxamid zustande kommt, wenn diese Additive mit einer geringen Menge Öl als Verdünnungsmittel zusammengegeben werden, um ein Konzentrat herzustellen, das dem Schmierfett zugesetzt wird. Es werden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, wenn diese Additive als vorher zubereitetes Konzentrat in der beschriebenen Weise zu dem verdickten Fett zugesetzt werden; deshalb ist dies die bevorzugte Methode zur Herstellung der erfindungsgemässen Schmierfette.

Das MineralSchmieröl

Ein Mineralöl mit Schmierviskosität bildet den Hauptanteil der erfindungsgemässen Produkte« Vorzugsweise beträgt sein Anteil mindestens 55 Gewichtsprozent der Ge samt mischung und im günstigsten Falle etwa 65 Gewichtsprozent· Mehr als etwa 95 Gewichtsprozent der Ge samt mischung liegen aber nie -vor» Dieses Grundöl kann ein einzelnes Öl sein oder es kann ein Gemisch von ölen ve wendet «erden· Die Viskosität des Öls soll im BereicJt von etwa

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2,8 bis 43 cSt bei 1OO°C liegen, wobei ein Viskositätsindex von 100 oder darüber benutzt werden kann. Aber Öle mit einem niedrigeren Viskositätsindex, etwa unter 60, erfordern im allgemeinen weniger Verdickungsmittel in dem Schmierfett, um eine bestimmte Konsistenz zu erreichen.

Es können Öle auf Naphthenbasis, Paraffinbasis und Öle auf gemischter Basis aus Rohöl wie auch Schmieröle aus Kohleprodukten verwendet werden· Ein besonders geeignetes Grundöl enthält etwa 40 bis 60 Prozent eines durch Lösungsmittel-Raffination gereinigten Neutralöls mit einer Viskosität von 105 cSt bei 38°C und 10 cSt bei 1OO°C, 30 bis 40 Prozent eines hellen Mineralöls auf Naphthenbasis mit einer Viskosität von etwa 390 cSt bei 38 C und etwa 17 cSt bei 100 C und etwa 10 bis 20 Prozent eines schweren Brightstocks mit einer Viskosität von 1080 cSt bei 38⁰C und 46 cSt bei 100⁰G.

Die Fettmischung

Sie enthält normalerweise etwa 20 bis etwa 30 Gewichtsprozent des Seifenkomplexes als Verdickungsmittel und etwa 1 bis etwa 5» vorzugsweise etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsprozent von jedem der beiden Additive Carboxamid und Phosphatester.

Verschiedene weitere Additive können dem erfindungsgemässen Schmierfett beigemischt werden, wobei nur die Voraussetzung erfüllt sein muss, dass sie mit den erforderlichen Komponenten gemäss der Erfindung und untereinander verträglich sind. Als Additive häufig zugesetzt werden Rostschutzmittel (wasser- wie auch öllösliche), Oxydationsireraögerer, Mittel zur Erhöhung der Zähigkeit, Farbstoffe und andere Farbzusätze, Dispersantzusätze, Antiverschleiss-

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mittel und andere. Als Rostschutzmittel werden ausser dem oben beschriebenen Gemisch aus Carboxamid und Phosphatester Alkalinitrite wie Natrium- und Kaliumnitrit verwendet; als Mittel zur Erhöhung der Zähigkeit wirkt beispielsweise Kautschuklatex; als Farbzusätze können Stoffe verschiedenster Art wie natürlich vorkommende und synthetische organische Farbstoffe wie auch Materialien wie Russ verwendet werden, Dispersantzusätze werden benutzt, um eine bessere Dispergierung des Verdickungsmitteis in dem Grundölzu erreichen und damit die Wirksamkeit der Verdickungsmittel zu erhöhen. Besonders geeignet sind polymere Dispergierungsmittel wie Alkylmethacrylat-Vinylpyrrolidin-Copolymere. Diese Produkte können von einer Reihe von Firmen bezogen werden. Beispielsweise sind Polymere dieser Art unter der Handelsbezeichnung Acryloid von Rohm und Haas in der. Typen- · reihe 900 erhältlich, und die Produkte 909, 917, 950, 966S und andere haben sich in den. erfindungsgemäasen Schmierfetten als Dispersantzusätae bewährt. Schutzmittel gegen Verschleiss stehen in grosser Auswahl zur Verfügung, besonders geeignet ist Molybdän.tUJsiifliJrid.

Die wahlweise verwendbaren. Additive liegen in den erfindungsgemässen Schmierfetten im allgemeinen in Mengen vor, die 3 Gewichtsprozent nicht überschreiten. Die Additive zur Erhöhung der Zähigkeit und die Färbemittel sind häufig nur in Mengen bis zu 0,1 Gewichtsprozent zugegen.

Eine bevorzugte Fettmischung enthält 1 bis 3 Gewichtsprozent eines polymeren Dispergierungsmittels, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent eines Rostschutzmittels, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent eines Antiverschleissmittels und 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent eines Zusatzes zur Erhöhung der Zähigkeit.

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Durch den Zusatz des Carboxaraid-Phosphatester—Gemisches erhält das Schmierfett ausgezeichnete Rostsehutzeigenschaften, Ausser— dem erhöht dieses Gemisch die durch den Seifenkomplex erzielte Verdickung des Fetts und Verbessert dessen Haftfestigkeit. Mit anderen Worten, das Schmierfett bleibt nun auf dem Teil haften» auf das es aufgebracht worden ist*

Endlich verbessert das Carboxamid-Phosphatester-Gemisch auch die Wasserbeständigkeit des Schmierfetts, Fette, die die gleiche Zusammensetzung haben, aber das Carboxamid—Phosphatester-Gemiseh nicht enthalten, erhärten im allgemeinen bis zu einem gewissen Grade, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen. Beim Betrieb werden die Fette dann wieder etwas weicher, erreichen aber in den meisten Fällen nicht wieder den Penetrationswert, den sie vor der Berührung mit Wasser besassen.

Dagegen erhärten die erfindungsgemässen Schmierfette, die das Garboxamid-Phosphatester-Gemisch enthalten, im allgemeinen bei Berührung mit Wasser viel weniger als die Fette, die diesen SEusatz nicht enthalten. Ausserdem erweichen die Fette beim Betrieb stärker und erreichen ungefähr den Penetrationswert, der vor der Berührung mit Wasser beobachtet wurde. In manchen Fällen sind sogar höhere Penetratio&swerte zu beobachten« Der Zusatz des Carboxamid—Phosphatester—Gemisches zu den Schmieffetten bietet also deutliche Vorteile.

Gute Eigenschaften des Schmierfetts bei Berührung mit Wasser sind sehr wichtig, weil sich härtere Fette leicht von dem geschmierten Teil ablösen oder, wenn sie irgendwie von dem geschmierten Teil weggedrückt werden, nicht wieder von selbst dorthin zurückgelangen· In jedem Falle geht dadurch die Schmierung

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des Teils TFerloren, das aber vor allem nihlrfc mehr gegen äussere Einflüsse wie Urgent Schnee und Salzmatsch abgedichtet ist· Der Korrosions- und Rostschutz, der normalerweise durch das Fett erreicht wird, ist nicht mehr vorhanden, und die Abnutzung des Teils wird erheblich beschleunigt.

Die erfindungsgeraässen Schmierfette können nach Methoden, hergestellt werden, die dem Fachmann geläufig sind. · Kurjs beschrieben besteht ein-allgemeines Verfahren zur Herstellung der Komplexfette, das befriedigende Ergebnisse liefert, darin, dass die Fettsäure mit dem Grundöl Trermischt und das Gemisch dann auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der eine gute Dispersion der Säure in dem Öl erzielt wird» Anschliessend wird das Alkali oder Erdalkali, beispielsweise in Form des Hydroxids, zugesetzt, wobei im allgemeinen mit einem grossen Überschuss gegenüber der Fettsäure gearbeitet wird· Das erhaltene Gemisch wird bei höherer Temperatur gerührt, um eine einheitliche Dispersion der gebildeten Seife in dem Öl zu erreichen« Das Gemisch wird weitererwännt, beispielsweise auf etwa 82 G, worauf die niedermolekulare ali— phatische Säure langsam zugesetzt wird. Das G-emisch wird nun genügend lange gerührt, um eine geschmeidige Dispersion herzustellen, anschliessend wird Kohlendioxid oder Harnstoff zufesetzt. Im allgemeinen wird das Gemisch dann unter Druck auf eine höhere Temperatur erhitzt, z»B» auf etwa 150—l6O°C. Der Druck ist nicht kritisch, er ist aber nötig:» um das Kohlendioxid in dem Öl in Lösung zu bringen. ¥enn Harnstoff verwendet wird, kann während der Umsetzung Ammoniak aus dem Reaktionsgefäss abgezogen, werden. Im Ans'chluss an diese Operation werden das Garboxamid—Phosphatester-Gemisch sowie die gewünschten Additive in bekannter Weise

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dem Pet ir beigemischt, was gewöhnlich, während des Abkiihlens der Masse geschieht. ^:ΐ/^.

Die erfindungsgemässen Fette sind besonders zum Schmieren aller Teile von Schwerlastwagen geeignet, vor allem auch dann, wenn in feuchter und korrodierender Umgebung längere Schmierintervalle wünschenswert sind. Diese Fette zeigen bei niedrigen Temperaturen eine gute Pumpfähigkeit, wenn sie entsprechend NLGI-Fetten des Typs 2 zubereitet werden. Die Scheinviskosität; (Fliesswiderstand während des Pumpens) ist im allgemeinen ebenso niedrig oder niedriger als bei Fetten des Typs 1. Das bedeutet, dass die Fette bei kalter Witterung bequem zu handhaben und zu pumpen sind, aber das Betriebsverhalten und die Funktionen von Fetten des Typs 2 zeigen. Detngemäss altern sie nicht, wenn sie in wärmerem Klima und während heisser Sommer verwendet werden. Die Beständigkeit gegenüber sommerlicher Hitze in Verbindung mit dem Schutz:, den sie gegen feuchte Witterungsbedingungen bieten, bedeutet, dass die erfindungsgemässen Schmierfette bei jedem Wetter und ζ& jeder Jahreszeit eingesetzt werden können_o

Die erfindungsgemässen Fette werden in den folgenden Beispielen näher erläutert. In diesen Beispielen sind alle Mengen in Gewichtsteilen angegeben«,

BEISPIELE Beispiel 1

Ein Schmierfett wurde formuliert, indem 6k₉h Teile eines Schmierölgemisches verdickt wurden, das 32 Teile eines durch Lösungsmittel-Raffination gereinigten Neutralöls mit einer Viskosität.

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von 105 cSt bei 38⁰C und IO cSt bei 1OO°C, 23,3 Teile eines hellen Mineralöls auf Naphthenbasis mit einer Viskosität von 390 cSt bei 38⁰C und 17 cSt bei 100°C und 9,1 Teile eines schwer ren Brightstocks mit einer Viskosität von 1080 cSt bei 38⁰C und k6 cSt bei 100°C enthielt« Das Verdickungsmittel wurde hergestellt, indem in situ 6 Teile Methyl-12-hydroxystearat und 12,5 Teile; Kalkhydrat bei etwa 55°G unter Rühren zur Reaktion gebracht wurden, bis eine einheitliche Mischung entstanden war. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde auf etwa 82 C erhöht, und nach etwa 0,5 Stunden wurden 3,7 Teile Eisessig langsam während der folgenden 0,75 Stunden zugesetzt· Das Reaktionsgefäss wurde dann mit Kohlendioxid unter Druck gesetzt und 4,3 Teile CO wurden zugegeben, während die Temperatur auf etwa I60 C erhöht wurde. Diese Temperatur wurde noch etwa eine Stunde beibehalten, worauf das Gefäss entspannt wurde. Das Fett wurde entwässert, indem das Reaktionswasser abgedampft wurde, ein Prozess, der durch Anlegen eines massigen Vakuums an das Reaktionsgefäss beschleunigt werden konnte. Während des Abkühlens wurden 5 Teile einer hellen Öllösung, die etwa 35 Gewichtsprozent eines C-_?-C_„ gesättigten aliphatischen Bis(hydroxyäthyl)-carboxamids und etwa 31 Gewichtsprozent eines Gemisches von Natriumsalzen der Tridecylphosphatester (etwa 39 Prozent der Formel I, worin a β 1 und b = 2 ist, etwa 53 Prozent der Formel X₉ worin a = 2' und b = 1 ist, und etwa 12 Prozent der Formel II) enthielt, dem Fett beigemischt. Ausserdem zugesetzt wurden Rostschutzmittel und Antioxydantien, ein Dispersantzusatz und ein Antiverschleissmittel sowie Mittel zur Erhöhung der Zähigkeit und Farbstoffe in Mengen von 0,01 bis k Teilen, sodass die Gesamtzahl der zwecks Herstellung der erfindungs· gemässen Fettmischung vereinigten Teile 100 beträgt· Nach Belieben

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wurde die Durclimischling des Schmierfetts in einer Stator-Rotor-Mühle weiter verbessert« Anschliessend wurde es nach ASlM D-217 mit 60 Doppeltakten/Minute im Fettkneter behandelt.

Das so erhaltene Schmierfett hatte eine Walkpenetration iron etwa 295f war gut pumpfähig und zeigte eine ausgezeichnet» Haftfestigkeit sowie hervorragende Eigenschaften bei Berührung mit Wasser, hinsichtlich Rostschutz und Dochtschmierung» Die letzten drei Eigenschaften werden unten näher erläutert,

Beispiel 2

In entsprechender Weise wurde ein mit Lithiumseife verdicktes Schmierfett hergestellt, indem in situ in einem gemischten Öl auf Naphthen-Paraffinbasis (Viskosität 108 cSt bei 38°C und Viskositätsindex 65) Lithiumhydroxid und Methyl-12-hydroxystearat umgesetzt wurden. Essigsäure und Kohlendioxid wurden bei der Herstellung des Verdickungsmittels weggelassen. Während des Abküh— lens wurde das in Beispiel 1 verwendete Carboxamid-Phosphatester-G-emisch in dem gleichen Mengenverhältnis zugesetzt. Ausserdem wurden polare und nichtpolare Antioxydantien und Rostschutzmittel dem Pett zugesetzt, das dann gründlich durchmischt und gewalkt wurdeo Die Walkpenetration betrug etwa 310» Dieses Fett zeigte die bei dem Calciumseife enthaltenden Komplexfett des Beispiels 1 angeführten Vorzüge in gleichem Masse.

Beispiel 3

Zu einem Calciumseife enthaltenden Komplexfett, wie es unter der Handelsbezeichnung Nebula von den Vertriebsgesellschaften der Standard Oil Company of New Jersey bezogen werden kann und

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das ein Naphthen-Paraffinöl enthält und im allgemeinen nach dem Verfahren der amerikanischen Patentschrift 2 846 392 hergestellt wird, wurde das in Beispiel 1 verwendete Carboxamid-Phosphatester-Gemisch in dem gleichen Mengenverhältnis zugesetzt. Das Gemisch wurde wie oben durchgearbeitet und gewalkt, wobei eine Walkpenetration von etwa 325 erhalten wurde. Diesel Fett zeigte die gleichen Vorzüge wie das Komplexfett des Beispiels

Korrosionstest

Das. Schmierfett von Beispiel 1 wurde nach ASTM D-1743 und nach dem EMCOR-Korrosionstest auf Rostschutzeigenschaften geprüft.

Bei dem ASTM-Test wird eine abgewogene Menge Fett auf ein zylindrisches Radlager aufgebracht, das dann kurze Zeit in Betrieb gesetzt, wird, um das Fett zu verteilen, wie es in der Praxis geschieht. Das Lager wird dann einige Sekunden in Wasser getaucht und anschliessend in einem verschlossenen Behälter bei 100 Prozent relativer Feuchtigkeit gelagert. Um diesen Test zu beschleunigen, wurden weitere Umdrehungen durchgeführt, und zu dem destillierten Wasser, in das das Lager getaucht wurde, wurden 1 und 5 Prozent künstliches Meerwasser zugesetzt. Nach zwei Wochen wurde das Lager auf Rostansatz geprüft, wobei die Bewertung nach, einer Skala von 0 bis 5 erfolgt (O = keine Rostbildung; 5 = s-ftarke Rostbildung). Die Ergebnisse sind in Tabelle I unten wiedergegeben.

Bei dem EMCOR-Test wird ein zyklisches Verfahren angewandt und es werden doppelreihige Kugellager benutzt. Eine abgewogene Menge Fett wird auf das Lager aufgebracht, welches auf eine

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Kunststoff welle montiert und in ein rostfreies Gehäuse eingesetzt^aas dem Lagerblock des Standardlagers angepasst ist« Das Lager wird einige Minuten in Betrieb gesetzt, um das Fett zu verteilen» Dann wird eine geringe Menge Wasser darauf gegeben und das Lager dr#i Tage lang mit drei Lauf- und Ruhe-Zyklen gefahren, worauf es noch viereinhalb Tage stehengelassen wird, bevor die Prüfung auf Rost erfolgt. Zur Beschleunigung der Tests wurden zusätzliche Läufe gefahren, bei denen das destillierte Wasser, das auf das Lager gegeben wurde, mit 3 und 5 Prozent künstlichem Meerwasser versetzt war. Es wurde die gleiche Bewertungsskala benutzt wie bei dem ASTM-Test. Die Ergebnisse sind in Tabelle I unten aufgeführt.

	TABELLE I	EMCOR-Test	Fett₂
	Korrosionstest	Fett I^X	0
	ASTM-Test	0
Wasser	FeJt Fett₂
Destilliert	0 0		2
Destilliert + 1$	0 1	O
Künstl. Meerwasser			3
Destilliert + 3$		1
Künstl. Meerwasser
Destilliert + 5$	1 3
Künstl. Meerwasser

Das in Beispiel 1 hergestellte Fett

2
Das in Beispiel 1 hergestellte Fett, aber ohne Zusatz von

Carboxamid und Phosphatestern«

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¥ie aus den obigen Ergebnissen zu ersehen ist, führten die Fette, die kein Carboxamid-Phosphatester-G-emisch enthielten, zu Rostbildung, mit Ausnahme des Falles, wo sie nur mit destilliertem Wasser in Berührung kamen, während die Fette, denen das Carboxamid-Phosphatester-Gemisch zugesetzt war, auch unter den besonders korrodierenden Versuchsbedingungen nur Spuren von Rost zeigten,

Dochts cihmiert es t

Bei diesem Test wird die Schnelligkeit bestimmt, mit der das Schmieröl dem Fett durch ölabsorbierende Stoffe entzogen wird. Dieser Test zeigt das Betriebsirerhalten des Fettes unter Bedingungen, wo es mit Staub in Berührung kommt, weil die geschmierten Teile nicht gegen di· Aussenluft abgedichtet sind« Das Fett wird im allgemeinen auf die geschmierten Teile aufgebracht, bis es ausschwitzt· Staub aus der Umgebung bleibt an dem der Luft ausgesetzten Fett haften und absorbiert das Öl« Wenn das Fett schlechte Antidochtschmiereigenschaften besitzt, wird das 01 dem Fett in dem geschmierten Teil in ähnlicher Weise entzogen, wie Petroleum in den Docht einer Petroleumlampe fliesst. Je grosser die Dochtschmierung des Fettes ist, um so schneller wird das Öl dem Fett entzogen und um so häufiger müssen die Teile neu geschmiert wenden. Daher setzt diese Eigenschaft des Fettes das Wartungsintervall zwischen den einzelnen Schmierungen erheblich herab. Bei diesem Test wird eine kleine etwa kugelförmige Menge Fett in die Mitte eines Stücks Rundfilterpapier (im allgemeinen etwa 10 cm Durchmesser) gelegt, das sich auf einer nichtabsorbierenden Unterlage wie Glas befindet. Das Fett wird eine bestimmte Zeit (im allgemeinen etwa 24 Stunden) auf dem Filterpapier belassen und dann, der Durchmesser des ölgetränkten Teils des Papiers ge-

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messeno Die Ergebnisse der Prüflingen der in den Beispielen 1-3 hergestellten Fette sind in Tabelle II wiedergegeben. Zu ¥ergleichszwecken sind atfcch die Ergebnisse aufgeführt, die mit den gleichen Fetten erzielt wurden, wenn das Carboxamid-Phosphatester-Gemisch weggelassen war.

TABELLE II Dochtschmiertest Durchmesser des ölgesättigten Papiers (mm)

Fett -von Mit Carboxamid Ohne Carboxamid

Beispiel + Phosphatester + Phosphatester

1 26,9 *H_t3

2 68,3 >68,3

3 33f3 ^2,9

In allen Fällen zeigte das Fett, das Carboxamid-Phosphatester-Gemisch enthielt, viel bessere Aittidochts chmi ereigens chaf ten als die Fette ohne Zusatz dieser Additive_o

Wassertest

Während des Betriebs kommen die Fette oft mit Wasser in Berührung. Bei diesem Test wird bestimmt, in welchem Masse Fette durch die Einwirkung des Wassers erhärten. Das Fet* wird hergestellt, wie in den Beispielen 1—3 beschrieben« Dann wird der Penefcxatione— wert des Fettes bestimmt. Es werden fünfundzwanzig Prozent Wasser zu einer Probe zugesetzt und mit dem Fett zu einer einheitlichen Mischung verarbeitet. Da· Gemisch wird Zk Stunden stehengelassen, bevor die Ruhpenetration bestimmt wird. Die Probe wird dann nach ASTM D-217 mit 60 Doppeltakten/Minute im Fettkneter behandeltj

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worauf die Penetration gemessen wird. Die Ergebnisse der Tests mit den in den Beispielen 1-3 hergestellten Fetten, mit und ohne Z_usatz von Carboxamid-Phosphatester-Gemisch, sind in Tabelle III wiedergegeben.

	TABELLE III	Fett +	25 Gew.i H-O
	Wassertest	Ruh penetration	WaIK- penetration
		288 185	315 266
Fett von Beispiel	Walk- penetration	448 313	340 325
1-CP¹	295 320	246 146	284 256
2-CP¹	310 315
3-CP¹	325 330

Fett; ohne Carbpxamid-Phosphatester-Gemisch

In allen Fällen war das Fett, dem kein Carboxamid-Phosphatester-Gemisch zugesetzt war, nach der Behandlung mit Wasser viel Härter als das gleiche Fett, das diese Additive enthielt« Bei allen drei Fetten erreichte die Walkpenetration des Fettes nach dem Zusatz des Wassers nahezu den Wert, der vor dem Wasserzusatz ermittelt wurde, wenn das'Fett das Carboxamid-Phosphatester— Gemisch enthielt. Wenn die Fette diese Additive nicht enthielten, waren di· kalkverseiften Fette nach der Behandlung mit Wasser Tiel barter, während das lithiunrcereeifte Fett ziemlich unverändert blieb«

Die obigen Versuche beweisen die überlegenen Eigenschaften der erfindungagemäesen Schmierfette, die das Carboxamid-Phosphatester-Geeiach enthalten*

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Claims

Patentanspruch e ;

1. Schmierfett mit einem Hauptanteil an einem Mineralöl mit Schmierviskosität, enthaltend

(1) eine Alkali- oder Erdalkaliseife einer Fettsäure,

(2) ein Carboxamid der allgemeinen Formel:

0 R₀-OH

RC-N (I) -

R₃OH und

(3) mindestens einen Phosphatester der allgemeinen Formel

0 H

(E₄ - 0 -)_a- P-(O- Na)_b >(II) oder

0 0

Il IJ R₅-O-P- P-ONa (III)

0 0

Ii

R₅ R₅

.j- wobei . ·

R₁ eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 9 Ms 21 Kohlenstoffatomen,

Rp und R^ jeweils eine Alkylgruppe Mt 1 Ms 4 Kohlenstoffatomen, ■ R- und Rc jeweils eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 8 bis 17 Kohlenstoffatomen und ■ - ; a und b jeweils 1 oder 2 und zwar so, dass die Summe von a und b gleich 3 ist, bedeuten.

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2· Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkali- oder Erdalkaliseife in Form eines Seifenkomplexes eines Gemisches aus einer Fettsäure und einer niedermolekularen aliphatischen Säure vorliegt.

3· Schmierfett nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäure 12-Hydroxystearinsäure und die niedermolekulare aliphatische Säure Essigsäure ist.

4. Schinierfett nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass es 20 bis 30 Gewichtsprozent des Seifenkomplexes enthält.

5· Schmierfett nach Anspruch. 2, 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass die niedermolekulare aliphatische Säure 1 bis Kohlenstoffatome enthält.

6. Schmierfett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

(a) R_ eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet,

(b) R und R jeweils eine niedere Alkylgruppe mit bis 3 Kohlenstoffntomen bedeuten und

(c) die Fettsäure 10 bis 22 Kohlenstoffatome enthalte

7· Schmierfett nach einem der* vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Carboxamid in einer Menge von 1 bis 5 Gewichtsprozent und der Phosphatester in einer Menge von 1 bis 5 Gewichtsprozent vorliegen.

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8. Schmierfett nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es

1 "bis 3 Gewichtsprozent eines polymeren Dispergierungsmittels, 0,5 "bis 1,5 Gewichtsprozent eines Rostschutzmittels, 0,5 "bis 1,5 Gewichtsprozent eines Antiverschleissmittels und 0,01 Ms 0,1 Gewichtsprozent eines Zusatzes zur Erhöhung der Zähigkeit enthält.

9. Schmierfett na,ph Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Di spergierungsmittel ein Alkylmetha^crylat-Vinyl-pyrrolidin-Copolymerisat, das Rostschutzmittel ein Alkalinitrit, das Antiverschleissmittel Molybdändisulfid und der Zusatz zur Erhöhung der Zähigkeit ein Kautschuklatex ist.

10. Schmierfett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Carboxamid und der Pho spha.tester in Form eines Konzentrats auf Ö'lbasis zugesetzt wurden, in dem diese beiden Additive enthalten sind.

11. Schmierfett nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen R.-0- und Rc-O- sich von einem primären Alkohol ableiten, der aus Triisobutylen hergestellt ist.

12. Schmierfett nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es etwa 0,3 his 0,7 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel II, worin a = 1 und b = 2 ist, etwa 0,6 bis etwa 1,0 Gewichtsprozent eines Phosphat esters der Formel II, worin a. = 2 und b = List und etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent eines Phosphat esters der Formel ΙΙΪ enthält.

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Für: Chevron/Research Company

Dr.H.J.wölff)