DE2304608C2 - Schmierfette für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

(D

R₃OH

(3) mindestens einen Phosphatester der allgemeinen Forme!

Il

(R₄-O-L-P-(O-Na), oder

O O
Rj — O —P—P-ONa

! I ο ο

(ID

(ITl)

R,

wobei

R, eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 9 bis 21 Kohlenstoffatomen,

R2 und R3 jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

R₄ und R5 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 f> gleich 3 ist, bedeuten

und gegebenenfalls
(4) übliche Zusätze.

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

3. Schmierfett nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die Alkali- oder Erdalkaliseife in Form eines Seifenkomplexes eines Gemisches aus 12-Hydroxystearinsäure und Essigsäure enthält.

4. Schmierfett nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 bis 30 Gewichtsprozent des Seifenkomplexes enthält.

5. Schmierfett nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als niedermolekulare aliphatische Säure eine Säure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen enthält.

6. Schmierfett nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Alkali- oder Erdalkaliseife einer Fettsäure mit IO bis 22 Kohlenstoffatomen sowie ein Carboxamid der allgemeinen Formel

0 R₂OH

R₁C-N

R₃OH

worin Ri eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet unc R₂ und R₃ jeweils eine niedere Alkylgruppe mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, enthält.

7. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es das Carboxamid in einer Menge von 1 bis 5 Gewichtsprozent und den Phosphatester in einer Menge vor 1 bis 5 Gewichtsprozent enthält.

8. Schmierfett nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 3 Gewichtsprozent eines polymeren Dispergiermittels, 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 enthält.

9. Schmierfett nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als polymeres Dispergierungsmittel ein Alkylmethacrylat-Vinyl-pyrrolidin-Copolymerisat, als Rostschutzmittel ein Alkalinitrit, als Antiverschleißmittel Molybdändisulfid und als Zusatz zur Erhöhung der Zähigkeit einen Kautschuklatex enthält.

10. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Carboxamid und einen Phosphatester enthält, die in Form eines Konzentrats auf Ölbasis dem Schmierfett zugesetzt worden sind.

11. Schmierfett nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es Phosphatester der allgemeinen Formeln II oder III enthält, deren Gruppen R₄-O- und R5 —O— sich von einem primären Alkohol ableiten, der aus Triisobutylen hergestellt worden ist.

12. Schmierfett nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der allgemeinen Formel II, uorin a= I und 6 = 2 ist, 0,6 bis 1,0 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der allgemeinen Formel II, worin a = 2 und ö= 1 ist und 0,1 bir 0.3 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der allgemeinen Formel III enthält.

Gegenstand der Erfindung sind neue Schmierfette, die eine Alkali- oder Erdalkaliseife oder einen Seifenkomplex als Verdickungsmittel und außerdem eine Mischung aus einem Carboxamid und einem oder mehreren Phosphates!er(n) enthalten, die dem Fett eine bessere Rostschutzeigenschaft sowie eine höhere 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 größere Bequemlichkeit und niedrigere Wartungs-

kosten. 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 LochfraU 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 sich manchmal von den zu schmierenden Teilen ab. Im gehärteten Zustand benetzen diese Fette das zu schmierende Fahrzeugteil nicht mehr. Dadurch wird 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 Fahrzeugteilen beschleunigt die Abnutzung weiterhin.

Ein weiteres Problem, das sich in Zusammenhang mit den handelsüblichen Fetten stent, ist das ihrer mangelhaften Betriebsbeständigkeit. Anders ausgedrückt, die Fette bleiben nicht auf d-m geschmierten Teil haften, wenn dieses in Betrieb ist. Sie werden von den geschmierten Flächen abgetragen und lassen diese ungeschmiert zurück, so daß nur kurze Betriebszeiten erlaubt sind, bevor das Schmierfett nachgefüllt werden muß. Die üblichen Fette werden auch durch Erschütterungen 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 Straße stößt. Der plötzliche Stoß preßt die geschmierten Teile gegeneinander und quetscht das dazwischen befindliche Fett heraus. Bei einem LKW ist das fünfte Rad ein weiterer Punkt, der Erschütterungen ausgesetzt ist. 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 Strecken 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 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 ei,, 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 (ε) als Hauptanteil ein Mineralöl mit Schmierviskosität und (b) in wirksamen Mengen (S) eine Alkali- oder Erdalkaliseife einer Fettsäure, vorzugsweise einen Seifenkomplex aus einem Gemisch einer Fettsäure und einer aliphatischen.Säure mit niederem Molekulargewicht, (2) ein gesättigtes aliphatisches Bis(hydroxyalkyl)-carboxai;iid mit einem Alkylrest mittlerer Kettenlänge und niederen Hydroxyalkylresten und (3) mindestens einen und vorzugsweise ein Gemisch von Mono- und Dinatriumortho- und -pyrophosphat-alkylester(n) 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 Alkylesters 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 ni^.cerem Molekulargewicht, eines Alkali- oder Erdalkalihydroxids und eines Alkali- oder Erdalkalicarbonats hergestellt werden. Es kann aber auch eine größere 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 ?"emperatur unter Rühren, wobei so lange weitergerührt wird, bis eine einheitliche Mischung erhalten ist. Anschließend wird die niedermolekulare aliphatische Säure zugesetzt, worauf der Zusatz von Kohlendioxid oder Harnstoff erfolgt.

Die Fettsäuren, die zur Herstellung der Verdickungsmittel der erfindungsgemäßen Schmie^rfette verwendet werden, können 10 bis 30 Kohlenstoffar.ome enthalten und besitzen vorzugsweise etwa 16 bis etwa 20 Kohlenstoffatome. Stearinsäure und ihre Derivate wie z. B. 12-Hydroxystearinsäure sind als Fettsäuren besondersgeeignet.

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 4 Kohlenstoffatome enthalten; es können also Methanol. Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobiitanol 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 ungesättigte aliphatische Monocarbonsäuren mit I bis 6 Kohlenstoffatomen wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Acrylsäure und ähnliche einschließlich ihrer Hydroxyderivate wie Milchsäure. Ameisensäure und insbesondere Essigsäure werden bevorzugt zur Herstellung der Verdickungsmittel benutzt, die in den

erfindungsgemäßen Feitmischungen verwendet werden.

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

Die Wahl der Metallkomponente hängt in gewissem Umfang von dem beabsichtigten Verwendungszweck des Fettes ab. Die Alkali- und Erdalkalimetalle gehören m zur Gruppe IA und IIA des Periodischen Systems der Elemente. Brauchbare Alkalimetalle sind Lithium, Natrium und Kalium. Besonders geeignet ist Lithium. Brauchbare Erdalkalimetalle sind Magnesium, Calcium und Barium. Von diesen ist Calcium besonders geeignet. Weitere erfindungsgemäß verwendbare Metalie 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. in

Schmierfette, die als Verdickungsmittel einen Seifenkomplex mit Erdalkaliseifen enthalten und Verfahren zu ihrer Herstellung werden von Morway u. a. in der amerikanischen Patentschrift 28 46 392 vom 5. August 1958 und von Dreher in der amerikanischen Patent- Inschrift 31 86 944 vom 1. Juni 1965 beschrieben. Auf diese Patentschriften wird hier Bezug genommen.

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

R₁-C-N

R₂OH

R₃OH

(D

worin R, eine gesättigte aliphatische Gruppe mit 9 bis 21 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 11 bis 19 Kohlenstoffatomen ist. wie beispielsweise Nonanyl, Decyl, Dodecyl. Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl. Hexadecyl. Heptadecyl, Octadecyl. Nonadecyl. Eicosyl. Heneicosyl. Diese gesättigten aliphatischen Reste bilden im allgemeinen den aliphatischen Teil der Fettsäuren oder der hydrierten Säuren aus Fischölen. Der durch Ri 4-> wiedergegebene Rest kann auch geringe Mengen, vorzugsweise weniger als 1 Prozent, von Gruppen enthalten, die eine oder mehrere ungesättigte Bindungen besitzen wie z. B. der Rest der Ölsäure. Im allgemeinen bedeutet Ri ein Gemisch von gesättigten vt 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. >'>

In der obigen Formel I bedeuten R2 und Ri niedere Alkylengruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methylen, Äthylen. Propylen, Isopropylen. Butylen. Isobutylen und andere. R2 und R3 können gleich oder unterschiedlich sein, vorzugsweise sind R2 ^tl(l und R) gleich und bedeuten Äthylen.

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

O O

11 Il

R₅- Ο — Ρ — Ρ— ONa
O O

I I

R₅ R₅

(III)

'R, - O) -P-(O-NiD,

(H)

In den obigen Formeln II und III bedeuten R4 und R5 gesättigte aliphatische Gruppen mit 8 bis 17 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl und andere. Die aliphatische Gruppe kann gerad- oder verzweigtkettig sein und ist vorzugsweise verzweigtkettig. Die Gruppen können sich von Oligomeren von Olefinen wie Propylen und Butylen ableiten. R₄ und Rs können beispielsweise gesättigte aliphatische Gruppen bedeuten, d\", sich von Tri- und Tetrapropylen, Di-, Tri- und Tetraisobutylen ableiten. Vorzugsweise bedeuten Rt und R5 den Kohlenwasserstoffve^:'. eines primären Oxoalkohols eines Oligomers von Propylen oder Butylen. Besonders bevorzugt für R4 und R5 ist der Kohlenwasserstoffrest eines primären Oxoalkohols, der sich vom Triisobuten ableitet.

Die Oxoreaktion ist dem Fachmann als Verfahren zur Herstellung von Derivaten der Olefine bekannt. 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), so daß 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 Il sind a und b jeweils 1 oder 2 und zwar so. doQ die Summe von a und ^gleich 3 ist.

Die Mono- und Dinatriumsalze der Ortho- und Pyrophosphatester liegen in den Schmierfetten als Gemisch der drei Verbindungstypen vor, die durch die Formeln Il und III wiedergegeben werden. Typische Gemische de^r Phosphatester enthalten 20 bis 45 Gewichtsprozent des Phosphatestsrs der Formel II. worin a I und b 2 bedeutet, 40 bis 65 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel II, worin a 2 unc' b 1 bedeutet und j bis 20 Gewichtsprozent eines Phosphatesters Jer Formel III.

Das Schmierfett enthält vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent eines Phosphatest^rs der Formel II, worin a 1 und b 2 bedeutet; 0,6 bis 1,0 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel II, worin a 2 und b 1 bedeutet und 0.1 bis 0,3 Gewichtsprozent eines Phosphatesters der Formel III.

Beispiele ähnlicher Orthophosphate und Verfahren /ur Herstellung dieser Verbindungen werden von F.rnst u. a. in der iinierikanischen Patentschrift 2h 5b 372 vom 20. Oktober 1953 beschrieben.

Wenn diese Aussagen auch nicht als bindend anzusehen sind, so ist doch anzunehmen, daß eine Art Komplexbildung und/oder chemische Bindung zwischen den Phosphatcstern und dem Carboxamid zustande kommt, wenn diese Additive mit einer geringeren Menge Ol als Verdünnungsmittel /iisammengegeben '" wurden, um ein Konzentrat herzustellen, das dem Si/hmicrfi'tt /iigeset/t wird. Hs werden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, wenn diese Additive ,ils vorher zubereitetes Konzentrat in der beschriebenen Weise zu dem verdickten I-Vn zugesetzt werden: deshalb ist dies ^-die bevorzugte Methode zur Herstellung der erlindiing igemäHen Schmierfette.

Das Mineralschmien'i!

I'm Mineralöl mi' Schmierv iskoMtat bildet den Ha'iptanteil der erfindungsgcm;ißen Produkte. Vor zugsweise betragt sun Anteil mindestens 55 Gewichts prozcni der (iesamtmischuni; und im günstigsten Rille etwa η 5 Gewichtsprozent. Mehr als etwa ^ι·5 Gewiehtsnr.izen; eier Gesamiinisehung hegen aber nie vor. Die¹··."s Grundo! kann ein einzelnes ()! sein oder es kann ein fiemisi.li \on Öle;! verwendet werden. Die Viskosität de¹- ()!>· soll im Bereich \or. etwa 2.8 bis J 3 cSt bei !00 ( iiegen. «"K-i ein Viskositaisindex von 100 oder darüber benutzt λ erden k.inn. Aber Öle mi' einem niedrigere:¹ °v iskositatsindcx. etwa unter 60. eriordern im ailg'.'meiP'.T weniger \erdickungsmittel i^r. dem Schmiertet;. :ni eine 'vstirnmte Konsistenz /·.: erreiche-·..

[> können Oie auf Naphthenbasis. Paraffinbasis und .'■ C)Ie auf gemischter Basis aus Rohöl w ie auch Schmieröle ,ms Kohiepri-Jukten verwendet werden, Ein besonders iree'gtieie¹· Gri.-idö! enthält etwa 4ObIs 60 Prozent eines .r:-.. h i i.^ir.i;-H-!^!'e^:-Rafiination gereinigten \cutraiöis - ■ einer Viwsr.at von 105 cSt hei 38" C und 10 cSt bei ^;- ;ι,'ί ( . jf. bis M) p-ozent eines hellen Mineralöls auf N.-.pri'i-enb.iSis i;i!t einer \ iskosität v..n etwa 3^0 cSt bei 3* C :\-.ά cw.-. ITcSt be; '.00 C und etwa 10 bis 20 Prozent eire«· ^"v.cri-n Brightstricks mit einer Viskosi- :a< von \<i*n^: >:c 38 ( "-;nd -ib cSt bei 100 C".

Die Fettmischung

Sie er,·.;-..:!', :- rrnalerweise etwa 20 bis etwa 30 Gew ichtsprozert des Seifenkompiexes ais Verdickungsmittel und e:wa i bis etwa 5. vorzugsweise etwa 2 bis "· etwa ^Λ Gewichtsprozent von leder? der beiden Additive Carboxamid und Phosphatester.

Verschiedene weitere Additive kennen dem erf;rdungsgemäßen Schmierfeit beigemischt werden, wöbe; nur die Voraussetzung erfüllt sein muß. daß sie mit den " £-forder;:chen Kor-ponenten gemäß der Erfindung und unte:e;na'der \er:räslieh sind. AU Additive näufig /ugese'z: werden Ros! = ch':tzmi:tel {\* asser- wie auch ö'ioslicne). Oxvdaiionsverzögerer. Mittel zur Erhöhung der Zahigkeü. Farbstoffe und andere Farbzusätze. D:spergierm,;;ei. An;:ve-^chieißrnittel und andere. Ais Rostschutzmittel werden außer dem oben beschriebenen Gemisch aus Carboxamid und Phosphatester Alkalinhrite wie Natrium und Kaüumnitrit verwendet: ais Mittel zur Erhöhung de^r Zähigkeit wirkt beispleis- -' weise Kautsrhukiaiex: ais Farbzusätze können Stoffe ·■ e'schieden^er Art wie natürlich '.orkommende und synthetische orsanische Farbstoffe wie auch Materialien wie Ruß verwendet werden. Dispergiermittel werden benutzt, um eine bessere Dispergicrung des Verdickungsmittels in dem Grundöl zu erreichen und damit die Wirksamkeit der Verdickungsmittel zu erhöhen. Besonders geeignet sind polymere Dispergierungsmittel wie Aikyimethacrylat-Vinylpyrrolidin-Copolyniere. Schutzmittel gegen Verschleiß stehen in großer Auswahl zur Verfügung, besonders geeignet ist Molybdändisulfid.

Die wahlweise verwendbaren Additive Iiegen in den erfindungsgemäßen Schmierfetten im allgemeinen in Mengen vor. die 3 Gewichtsprozent nicht überschreiten. Die Additive zur l.rhohun.L' tier Zähigkeit und die Färbemittel sind häufig nur in Mengen Iw zu 0.1 Gewichtsprozent zugegen.

Fine bevorzugte Fetimisehung enthält I bis 3 Gewichtsprozent eines polymeren Dispergierungsmittels. 0.5 bis 1.5 Gew ichtsprozent eines Rostschutzmittels. 0.5 bis 1.5 Gewichtsprozent eines AntivcrschleiflmitteK Ulm O.i'm im i',1 ». ic« JL'nisj}iT»/cri'i eines /.;;Ίϋϊ/0Ί /;;;■ hrhohung tier Zähigkeit.

Dunh den Zusatz ties ( arboxamid-l'hosphatester Gemisches erhält das Schmierfett ausgezeichnete KoMsthutzcigenschaften. Außerdem erhöht dieses Gemisch die durch den Seifenkomplex erzielte Verdickimg des Fetts und verbessert dessen Haftfestigkeit. Mit ,iiKleren Worten, das Schmierfett bleibt nun aiii dem 1 ei! haft'"i. auf das es aufgebracht worden ist.

Fridlic!. .erbessert das Carboxa>-:id-Phosphatester-Gemiseh auch die Wasserbeständigen des Schmier fet'.s. Fette, die die gleiche Zusammensetzung haben. aber das ( jrboxanii-J Phosphate -ter-Gemisch 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 lallen nicht wieder den Penetrationswert, den sie vor der Berührung mit Wasser besaßen.

Dagesi'.Mi erhärten die erfindiingsgemäßen Schmitt fette, die das Carboxamiii-Phosphatester-Gemisch enthalten, iii: allgemeinen bei Berührung mit Wasser viel weniger als die Fette, die diesen Zusatz nicht enthalten. Außerdem erweichen die Fette beim Betrieb stärker und erreichen ungefähr den Penetratiotiswert. (!er vorder Berührung mit Wasser beobachtet wurde. In manchen Fällen sind sogar höhere Pene'rationsw ere zu beobachten. Der Zusatz des C'arboxaivid-Phosphatev.cr-Gemisches zu den Schmierfetten bietet aiso deutliche Vorteile.

Gute Eigenschaften des Schmierfetts bei Berührung mit Wasser sind sehr wichtig, weil sich härtere Fette leicht von dem geschmierten Teil ablösen oder, w ei,., sie irgendwie von dem geschrr.ierten Teil \veggedriick^; werden, nicht w leder von selbst dorthin zurückgelangen. In jedem Falle geht dadurch die Schmierung des Teils verloren, das aber vor allem nicht mehr gegen äußere Einflüsse w;e Regen. Schnee und Salzmatsch abgedichtet ist. Der Kor-osions- und Rostschutz, der normalerweise durch da^ Fett erreicht wird, ist nicht mehr vorhanden, und die Abnutzung des Teils w ird erheblich beschie-jnigt.

Die erfindungsgemäßen Schmierfette können nach Methoden hergestellt werden, die dem Fachmann geläufig sind. Kurz beschrieben besteht ein allgemeines Verfahren zur Hersteilung der Komplexfeile, das befriedigende Ergeb-.isse liefert, darin, daß die Fettsäure mit dem Grundöi vermischt und das Gemisch dann auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der eine gute

Dispersion der Säure in dem Ol erzieh wird. Anschließend wird das Alkali oder Frdalkali. 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 zn erreichen. Das Gemisch wird weilcrerwärmt. beispielsweise auf etwa 82" C. worauf die niedermolekulare aliphatische Siiure langsam zugesetzt wird. Das Gemisch wird nun genügend lange gerührt, um eine geschmeidige Dispersion herzustellen, anschließend wird Kohlendioxid oder Harnstoff zugesetzt. Im allgemeinen wird das Gemisch dann unter Druck auf eine höhere Temperatur erhitzt, z. B. auf eiwa l")0- 160C. Der Druck ist nicht kritisch, er ist aber nötig, um das Kohlendioxid in dem Öl in Lösung zu bringen. Wenn Harnstoff verwendet wird, kann \\ .'.Ίrend der Umsetzung Ammoniak aus dem Reaktionsgefäß abgezogen werden. Im Anschluß an diese Operation werden das Carboxamid-Phosnhatestcr Gemisch sowie die gewünschten Additive in bekannter Weise dem Fett beigemischt, -.vas gewöhnlich während des Abkühlensder Masse geschieht.

Die erfindungsgemäßen Fett* sind besonders zum Schmieren aller Teile von Schwerlastwagen geeignet, vor allem auch dann, wenn in feuchter und korrodierender Umgebung längere Schmierintervallc wünschenswert Miid. Diese Fette zeigen bei niedrigen Temperaturen eine gute Pumpfähigkeit, wenn sie entsprechend NLGI-Fetten des Typs 2 zubereitet werden. Die Scneinviskosität (Fließwiderstand während des Pumpens) ist im allgemeinen ebenso niedrig oder ■ ;edriger al· 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. Demgemäß 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 zu jeder Jahreszeit eingesetzt werden können.

Die erfindungsgemäßen Fette werden in den folgenden Beispielen näher erläutert. In den Beispielen sind alle Mengen in Gcwichtsteilen angegeben.

Beispiel 1

Ein Schmierfett wurde formuliert, indem 64.4 Teile eines Schmierölgemisches verdickt wurden, das 32 Teile eines durch Lösungsmittel-Raffination gereinigten Neutralöls mit einer Viskosität von 105 cSt bei 38⁵C und lOcSt bei 10O=C, 23.3 Teile eines hellen Mineralöls auf Naphthenbasis mit einer Viskosität von 390 cSt bei 38⁼C und 17 cSt bei 100⁼C und 9.1 Teile eines schweren Brightstocks mit einer Viskosität von 1080 cSt bei 38'C und 46 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" C 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 Rcaktionsgefäß wurde dann mit Kohlendioxid unter Druck gesetzt und 4.3 Teile CO2 wurden zugegeben, während die Temperatur auf etwa 160⁼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 > mäßigen Vakuums an das Reaktionsgefäß beschleunig! werden konnte. Während des Abkühicns wurden 5 Teile einer hellen Öllösung, die etwa 33 Gewichtsprozent eines Ci> — Gis gesättigten aliphatischen Bis(hydroxyäthyl)-carboxamids und etwa 31 Gewichtsprozent eines

ι» Gemisches von Natritimsalzen der Tridec; !phosphatester (etwa 35 Prozent der Formel I, worin λ=Ι und /i-2 ist. etwa ϊ5 Prozent der Formel I. worin ;i—2 und /)=1 ist. und etwa 12 Prozent der Formel II) enthielt, dem Fe'.t beigemischt. Außerdem zugesetzt wurden ■ Rostschutzmittel und Antiov.dantien. ein Dispergiermittel und ein Antiverschleißmittel sowie Mittel zur Frhöhung der Zähigkeit und Farbstoffe in Mengen von 0.01 bis 4 Feilen, so daß die Gesamtzahl tier zwecks Herstellung der erfindungsgemäßen Feitmischung ver-

" einigten Teile iüO noii.igi Mach "clicbcn wurde die Durchmischling des Schmierfetts in einer Stator-Rotor-Miihle weiter verbessert. .Anschließend wurde es nach ASTM D-217 mit bO | )oppeltakten-Mimite im Fettkneter behandelt.

Das so erhaltene Schmierfett hatte eine Walkpenetration von etwa 29:5. war gut pumpfähig und zeigte eine ausgezeichnete Haftfestigkeit sowie hervorragende Eigenschallen bei Berührung mit Wasser, hinsichtlich Rostschutz und Dochtschmierung. Die letzten drei

"' Eigenschaften w erden 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 JD der Herstellung des Verdickungsmittel weggelassen. Während des Abkühlens wurde das in Beispiel 1 verwendete Catboxamid-Phosphatester-Gemisch in dem gleichen Mengenverhältnis zugesetzt. Außerdem wurden polare und nichtpoiare Antioxidantien und j'' Rostschutzmittel dem Fett zugesetzt, das dann gründlich durchmischt und gewalkt wurde. 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, das ein Naphthen-Paraffinöl enthält und im allgemeinen nach dem Verfahren der amerikanischen Patentschrift 28 46 392 hergestellt wird, wurde das in Beispiel 1 verwendete Carboxamid-Phosphatester-Gemisch in dem gleichen Mengenverhältnis zugesetzt. Das Gemisch wurde wie oben durchgearbeitet und gewalkt.

c"- wobei eine Walkpenetration von etwa 325 erhalten wurde. Dieses Fett zeigte die gleichen Vorzüge wie das Komplexfett des Beispiels 1.

Korrosionstest

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

Hei dem ASTM-Test wird eine abgewogene Menge Fett auf ein zylindrisches Radlager aufgebracht, das dann ktir/.c /fit in Betrieb gcset/l wird, um das Fett /u verteilen, wie es in der Praxis geschieht. Das Lager wird dann einige Sekunden in Wasser getaucht und anschließend in einem verschlossenen behälter bei H)O Prozent relativer Feuchtigkeit gelagert. Um diesen lest zu beschleunigen, wurden weitere Umdrehungen durchgeführt, ui.d zu dem destillierten Wasser, in das das Lager getaucht wurde, wurden I und 5 Prozent künstliches Meerwasser zugesetzt. Nach zwei Wochen wurde das Lager auf Rosiansatz geprüft, wobei die Bewertung nach einer Skala von 0 bis 5 erfolgt (0 = keine Rostbildung; "> - starke Rostbildung). Pie Ergebnisse sind in Tabelle I unten wiedergegeben.

Bei dem FMCOR- lest wird ein /\klischcs Vertahren angewandt und es werden doppelreihige Kugellager benutzt. Mine abgewogene Menge Fett wird auf das Lager aufgebracht, welches auf eine Kunststoffteile

das dem I.aserblock ties Standarulagcrs 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 drei 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 zusatzliche Läufe gefahren, bei denen das destillierte Wasser, das auf das Lager gegeben wurde. mit :! und 5 Prozent künstlichem Meerwasser versetzt war. Es wurde die gleiche Beweriungsskala benutzt wie bei dem ASTM-Test. Die Ergebnisse sind in Tabelle I unten aufgeführt.

Tabelle I
Korrosionstest

λ ST	Μ	Ι ell	I	Μ(	OK-
Tesi			I	eM
Fett	I)	I	elt	IeU
[ ι	1	I	<	Ι-Ο-ι
O	(I		I)
η

Destilliert
Destilliert + V-.
Künstl. Meerwasser
Destilliert ->- 3%
Künstl. Meerwasser
Destilliert + 5\
Künstl. Meerwasser

ι Das in Beispiel 1 hergestellte Feit.

^:) Das in Beispiel 1 hergestellte Fett, aber ohne Zusatz Min Carboxamid und Phosphatestern.

Wie aus den obigen Ergebnissen zu ersehen ist. führten die Fette, die kein Carboxamid-Phosphatester-Gemisch 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.

Dochtschmiertest

Bei diesem Test wird die Schnelligkeit bestimmt, mit der das Schmieröl dem Fett durch ölabsorbierende Stolle entzogen wird. Dieser Test zeigt das Betriebsver hallen des Fettes unter .iedingungen. wo es mit Staub in Berührung konin... weil die geschmierten Teile nicht gegen die Außeiiliilt abgediente¹ and. Das Fett wird im allgemeinen auf i'«ie geschniierten 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 Öl dem Fett in dem geschmierten 'Ii'il in ähnlicher Weise entzogen, wie Petroleum in den Docht einer Petroleumlampe Hießt. )e größer die Dochtschmierung des Fettes ist. um so schneller wird das ()l dem I elt entzogen und um so hauliger müssen die I eile neu 'jc-chmn '' werden. Daher setzt dies-.-Eigenschaft des Felles ι:..-. W'artiingsmien all zwischen den 01"Zl¹IiICI) Schmierungen erheblich her,ib. Hei diesen lest wird eine kleine etwa kugelförmige Menge F'ett in die- Mille eines Stucks Riindfilterpapier (im allgemeinen etwa HKm Durchmesser) gelegt, das sun ..πif ΐΜπι'ΐ- im htabsorbierenden Unterlage wie ( ilas befindet. Das IcIt wird eine bestimmte /ei¹ (im allgemeinen c'.wa -'4 Stunden) auf dem I iltci ρ inier belassen und dan" der Durchmesser des ölgetränkten Ieils ties Papiei ■ gemessen. Die Ergebnisse dei Prüfungen der in ilen Beispielen 1 - i hergestellten Fette sind in Iahe Je Il wiedergegeben. Zu Vergleichszwecken sind auch die Ergebnisse aufgeführt, die mn den gleichen I etten erzielt wurden, wenn das C'a^rbo\· amid-Phosphatesier-C'icmisch weggelassen war.

Tabelle Il Doehtsebmi	erteil	^e"«e:	„e,„.,5	.,PlC,
I .'1I Mill Η.Ί-	pi. I Diirchmes 1 nun ι		ohne - I1Ii-	ι \ ,1111
	nut C.irhii ■ l'h.^phj		41 ->6S. 42.
1	26.')
	ilen I'
	C .ιrhi
0

In allen Fällen zeigte das Fett, das C arboxamid-Phosphatester-Gemisch enthielt, viel bessere »Antidochtschmiereigenschaften-< als die Fette ohne Zusatz dieser Additive.

Wassertest

Während des Betriebs kommen die Fette oft mit Wasser in Berührung. Bei diesem Test w ird bestimmt, in welchem Maße Fette durch die Einwirkung des Wassers erhärten. Das Fett wird hergestellt, wie in den Beispielen 1—3 beschrieben. Dann wird der Penetrationswert des Fettes bestimmt. Es werden fünfundzwanzig Prozent Wasser zu einer Probe zugesetzt und mit dem Fett zu einer einheitlichen Mischung verarbeitet. Das Gemisch wird 24 Stunden stehengelassen, bevor die Ruhepenetration bestimmt wird. Die Probe wird dann nach ASTM D-217 mit 60 Doppeltakten/Minute im Fettkneter behandelt, worauf die Penetration gemessen wird. Die Ergebnisse der Tests mit den in den Beispielen 1 — 3 hergestellten Fetten, mit und ohne Zusatz von Carboxamid-Phosphatester-Gemisch. sind in Tabelle IM wiedergegeben.

13 14

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In allen lallen war das I elt. dem kein ( arboxamki phatesierC iemisv. h enthielt. Wenn die I eile diese

i'liiisph,!tester (iemiseh zugesetzt war. n.'eli dci De \dditi\ e mehl enthielten, λ iiren die kalk\ erseiften Feite

liandl'ML' in¹! NN asser viel harter als das ^leu hi i en. Jas naeu dei tScMiiiiiüiiiii: n'ni W.-.vSi-i¹ viel lu'iilcr. «nurcnJ

diese Ai'ditise einhielt. Bei allen drei leiten enviihu .'as hthiumv erseifle I - et I ziemlich um eiaiidert blieb.

die Walkpenetration des letter n,u h dem /i^.nz vies Die obi-jen \ersuche beweisen die überlegenen

\N ,issers nahezu ilen Wen. der \ur dem NN .tsse'vus.nz I liienseh.ifteii der erfindiiniisizemiiUen Schmierfette, die

ermittelt wurde, wenn da·. IeH das ( ar^'Vimul Plins das C arhoxamid-l'hcisphalester-C iemiseh enthalten.

Claims (1)

Patentansprüche:

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

(1) eine Alkali- oder Er.dalkaliseife einer Fettsäure,

(2) ein Carboxamid der allgemeinen Formel:

R₁-C-N

R,—OH