DE2425161A1

DE2425161A1 - Lithiumseifenschmierfett

Info

Publication number: DE2425161A1
Application number: DE19742425161
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter Grasshoff
Original assignee: Deutsche Texaco AG
Current assignee: Wintershall Dea International AG
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2272166A1; GB1518332A; FR2272166B1; AT345421B; ATA219975A; DE2425161C2; JPS51505A; NL7506096A; NL178978C; CH617717A5; JPS5337082B2; BE829412A; IT1037262B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lithiumseifenschmierfett, welches neben der üblichen Schmierölgrundlage und herkömmlichen Schmierfettzusatzstoffen ein Verdickungsmittel, bestehend aus dem Lithiumsalz des 12-Hydroxystearinsäuremethylesters und Borsäure, enthält.

Schmierfette sind bei vielen Anwendungen den Schmierölen überlegen. Sie werden beispielsweise eingesetzt, um den Zutritt störender Fremdstoffe durch ein Fettpolster zu vermeiden - Verwendung in Wälzlagern oder Stoffbüchsen um einen sehr geringen Schmiermittelbedarf sicher zu stellen - Verwendung an Ach3köpfen, bei Lagern mit häufiger Betriebsunterbrechung -

um den Wartungsaufwand klein zu halten - Verwendung in schwer zugänglichen Lagern oder in Haushaltsmaschinenlagern oder

um den Schmiermittelbedarf an Schmierstellen mit langsamen Gleitbewegungen, hohen Flächendrücken und/oder stark wechselnden Belastungen zu sichern - Verwendung z. B. an landwirtschaftlichen Geräten und Fahrzeugen -.

Von den einzelnen.Schmierfett-Typen sind insbesondere Alumimium- und Lithium

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nium-, Calcium-, Natrium- und Lithiumseifenfette bekannt _

geworden. Lithiumseifenfette werden seit vielen Jahren in großem Umfang eingesetzt. Ihre große Verbreitung rührt daher, daß sie die wesentlichen Vorteile von Calcium- und Natriumseifenfetten vereinigen. D. h. sie weisen eine gute Wässertes tändigkeit, hohe Scherstabilität und obere Gebrauchstemperaturen über 100 C auf.

Es hat sich aber gezeigt, daß in vielen Fällen, z.B. bei der Schmierung von Radlagern einiger PKW-Typen, die Temperaturbeständigkeit dieser Fette nicht mehr ausreicht. Bsonders bei Fahrzeugen, die mit in der Nähe der Radlager angebrachten Scheibenbremsen ausgerüstet sind, hat man auf Gebirgsstrekken, die häufiges Abbremsen erfordern, Lagertemperaturen von 180 bis 200⁰C gemessen. Bei Verwendung von Lithiumseifenfetten herkömmlicher Art besteht in solchen Fällen die Gefahr, daß die Fette bei dieser Beanspruchung aus den Lagern auslaufen und u. U. die Scheibenbremsen verschmieren.

Ein weiteres Beispiel ist die Schmierung von Heißluftventilatorenlagern. Auch hier können Temperaturen von 150 bis 200⁰C in den Lagern erreicht werden. Lithiumseifenfette mit Tropfpunkten bis 200⁰C können zur Schmierung dieser Lager nicht mehr eingesetzt werden.

Als zum Stand der Technik gehörig ist der in der DT-OS Kr. 21 57 207 beschriebene Erfindungsgegenstand zu erwähnen, nach welchem sich ein Lithiumseifenfett herstellen läßt. Das neben dem Schmieröl notwendige Verdickungssystem läßt drei Hauptbestandteile erkennen:

die Lithiumseife einer Hydroxyfettsäure mit -12 bis 24 C-Atomen,

das Lithiumsalz einer zweiten Hydroxyfettsäure mit 5 bis

14 C-Atomen

das Dilithiumsalz einer 4 bis 12 C-Atome enthaltenden

Dicarbonsäure, wobei diese Dicarbonsäure wahlweise durch

das Monolithiumsalz der Borsäure ersetzt werden kann.

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Weitfer ist aus der deutschen, hoch nicht offengelegten Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 22 64 263.3-43 ein konsistenzgebendes Verdickungsmittel in einem Lithiumseifenschräierfett zu entnehmen, das aus 5 -bis 2Q Gew.-% einer Litliitiiüseife einer Hydroxystearirisäure und D,1 bis 3 G-ew»-% des Lithiumsalzes einer Borverbindung besteht, wobei" dieses Verdickungsmittel dem Schmierfett einen erweiterten Gebrauchsteiüpörätürbereich verleiht.

Schließlich sei auf die DT-OS Nr. 22 35 098, die eine weitere Ausgestaltung der unter der Nr. 21 57 207 angemeldeten Erfindung bezweckt, verwiesen, in welcher die im Verdickungssystem des Schmierfettes der Hauptanmeldung enthaltene zweite Hydroxyfettsäure mit einem niederen Alkohol verestert sein soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, die bekannt gewordenen Nächteile, herkömmlicher -Lithiumseifenfette zu überwindeil und ein Lithiumseifenfett zu schaffen, welches eine hohe Temperaturbeständigkeit bei der Schmierung von beispielsweise Wälzlagern aufweist, wobei der Umstand zu berücksichtigen war, daß der Einsatz sowohl von relativ teurem Lithiuintetraborat als auch mehrerer Hydroxycarbonsäuren gleichzeitig im Verdickungssystem eines Schmierfettes eine Kostensteigerung bedeutete, welche vom Markt nicht ohne weiteres aufgenommen wurde.

Bei der Suche nach einem preiswerteren und damit auch einfacher konzipiertem Lithiumseifenschmierfett ergab sich als Gegenstand der Erfindung ein Lithiumseifenschmierfett mit hohen Tropfpunkten, das aus einem Schmieröl, üblichen Zusatzstoffen,' sowie einer hydroxyfettsauren Lithiumseife und einer Verbindung des Elements Bor als konsistenzgebendes Verdickungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdikkungsmittel die Lithiumseife eines Esters der 12-Hydroxystearinsäure und Borsäure enthalten sind.

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Es wurde gefunden, daß die Temperaturbeständigkeit dieses verbesserten Lithiumseifenschmierfettes bei Verwendung eines Esters der.12-HydroxyStearinsäure, bevorzugt des Methylesters, und von Borsäure erheblich erhöht ist und sich eine deutlich gestiegene Beständigkeit gegenüber oxidativen Einflüssen neben längerer Schmierdauer ergibt.

Weiterhin ergibt sich, daß bei Verwendung des Methylesters und des Dilithiumborats ebenfalls eine starke Tropfpunkterhöhung ermittelt werden kann.

Üblicherweise setzen sich diese Schmierfette aus drei Hauptkomponenten zusammen:

der flüssigen Phase - das G-rundöl dem Dickungsmittel den Zusatzstoffen.

Die handelsüblichen Schmierfette enthalten normalerweise naphthenische Mineralöle, paraffinische Öle oder auch schwach raffinierte Öle. Es ist aber auch üblich, vor allem, wenn Schmierfette speziellen Beanspruchungen ausgesetzt werden, synthetische Flüssigkeiten, wie Polyalkylglykole, Esteröle hergestellt-aus zweibasischen Säuren und einwertigen Alkoholen oder aus einbasischen Säuren und mehrwertigen Alkoholen, Silicone, halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Phenyläther, zu verwenden. Pur das erfindungsgemäße Schmierfett werden bevorzugt Mineralöle und die dem Nachlauf der Alkylbenzolsynthese entstammenden Alkylbenzole verwendet.

Als Zusatzstoffe im Schmierfett sind Wirkstoffe, z. B. Oxidations- und Korrosionsinhibitoren, Schmierfähigkeitsverbesserer und Hochdruckzusätze gebräuchlich.

Erfindungswesent lieh ist das Verdickungsmittel oder -system, welches aus einem Ester der 12-Hydroxystearinsäure, vorzugsweise dem Methylester, dem zur Seifenbildung benötigten

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- - 5 Alkalihydroxid, hier Lithiumhydroxid, und Borsäure besteht.

Es hat sich erwiesen, daß 5 his 20 Gew.-% ("bezogen auf den G-esamtschmierfettansatz)· Lithiumseife und 0,1 his 3 Gew.-% (ebenfalls bezogen auf den Gesamtschmierfettansatz) Borsäure im Verdickungsmittel ausreichend sind. Als bevorzugt werden 7,5 bis 15 Gew.-% Lithiumseife und 0,15 bis 1,5 ,-% Borsäure angesehen.

Formulierung,' Herstellung und Eigenschaften des neuen Schmierfettes werden durch die nachfolgenden Beispiele belegt:

Beispiel 1

Einwaage: 10,0 kg 12-Hydroxystearinsäure

1,73 kg LiOH . H₂O
0,50 kg Borsäure.
87,77 kg Solvat, paraffinbasisch, 65 cSt/50°C

Herstellung:

In Gegenwart von 30 kg Solvat wurden bei 70⁰C 10,0 kg 12-Hydroxystearinsäure mit 1,73 kg LiOH . H₂O, zusammen mit 0,5 kg Borsäure in 10 Liter Wasser gelöst, verseift. Nach der Entwässerung bei 100⁰C wurde die Temperatur des Ansatzes innerhalb von 2 Stunden auf 210⁰C gesteigert. Bei 150⁰C wurden weitere 30 kg Solvat und bei 210⁰C der Rest von 27,77 kg zugegeben. Nach anschließender Auskühlung auf 60⁰C unter intensivem Rühren erfolgte die Homogenisierung der Charge mittels einer Korundscheibenmühle.

Ein nach dieser Formulierung und der beschriebenen Verfahrensweise hergestelltes Fett wies folgende Daten auf:

Tropfpunkt ......._β : 221⁰C

Ruhpenetration .........: 269 mm/10

Walkpenetration ₉. „ : 263 mm/10

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Beispiel 2

Einwaage: 10,0 kg 12-Hydroxystearinsäuremethylester 1,5 kg LiOH-Monohydrat 0,5 kg Ii₂S₄O₇
88,0 kg Maschinenöl-Raffinat, 58 cSt/50°C

naphtheiib as i s cn

Herstellung:

In einem geeigneten TCührwerksb ehält er wurden 10,0 kg; 12-

methylester

Hydroxystearinsäure^zusammen mit 25,0 kg Maschinenöl-Raffinat auf 85°C erhitzt und anschließend mit 1,5 kg LiOH-Monohydrat gelöst in 10 Liter kochendem Wasser, verseift. Während der Entwässerungsperiode Dei 100⁰G wurden 0,5 kg UpB₄O₇ zugegeben. Nach erfolgter Entwässerung wurde die Temperatur des Kesselinhaltes innerhalb von 2 Stunden auf 240⁰C gesteigert. Während des Aufheizens wurde ein weiterer Teil des Maschinenöls (25 kg) bei 155°O zugegeben. Das restliche Öl wurde dem Ansatz nach Erreichen der Maximaltemperatur von 240 G zugegeben. Anschließend wurde die Charge auf 60⁰C kaltgerührt. Bei dieser Temperatur erfolgte mittels einer Korundscheibenmühle die Homogenisierung des Ansatzes,

Man erhielt auf diese Weise ein Schmierfett mit einem Tropfpunkt von 265⁰C nach DIN 51 801, einer Ruhpenetration von 272 mm/10 und einer Walkpenetration (60 Hübe) von 279 mm/10, sowie einer Walkpenetration nach 60 000 Hüben von 305 mm/10 nach DIN 51 804.

Beispiel 5

Einwaage: 10,0 kg 12-Hydroxystearinsäurejnethylester 0,5 kg Borsäure
1,65 kg LiOH . H₂O
87,77 kg Solvat, paraffinbasisch, 65 cSt/50°C

Die Herstellung dieser Charge erfolgte nach, der gleichen,

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_ 7 —

wie im Beispiel 2 genannten Verfahrensweise. Vom fertigen Schmierfett wurden folgende Daten gemessen:

Tropfpunkt ......,.....: 265°C Ruhpenetration ........: 261

Walkpenetration : 263

Beispiel 4

Einwaage: 10,0 kg 12-Hydroxystearinsäuremethylester

1,50 kg Borsäure

2,33 kg LiOH . H₂O
86,17 kg Solvent, paraffinbasisch, 65 cSt/50°C

Die Herstellung erfolgte nach der gleichen Verfahrensweise wie in dem Beispiel 2 angegeben.

Es wurden von dem fertigen Schmierfett folgende Daten ermittelt: .

Tropfpunkt : 278⁰C

Ruhpenetration .......: 265

Walkpenetration : 269

Beispiel 5

Einwaage: 10,0 kg 12-Hydroxystearinsäuremethylester

1,5 kg Borsäure

3,35 kg LiOH . H₂O
85,15 kg Solvat, paraffinbasisch, 65 cSt/50°C

Im Gegensatz zu den Beispielen 1, 3 und 4, in denen die zugegebenen Anteile an LiOH . H₂O auf Herstellung von Monolithiumborat berechnet worden waren, wurde in diesem Beispiel der zur Entwicklung von Dilithiumborat stöchiometrische Anteil an LiOH . H₂O zugegeben.

Bei gleicher Verfahrensweise wie Beispiel 4 ergab sich für das fertige Fett ein Tropfpunkt von-255°C, eine Ruhpeneträtion von 288 mm/10 und eine Walkpenetration von 293.mm/10.

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TABE

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tn ο cß co J?»

to (S) OQ

Beispiel	1	•	87,77	2	3.	k	5
12-Hydroxystearinsäure $	10,00
12-Hydroxystearinsäuremethylester 9ε		221	10,00	10,00	10,00	10,00
LiOH . H₂O °/ο	1,73	269	1,50	1,65	2,33	3,35
Borsäure $	0,50	263		0,50	1,50	1,50
Lithiumtetraborat °/o	0,50
Solvat, paraffinbasisch 65cSt/5O°C $		87,85	86,17	85,15
Maschinenöl-Raf f iiiat, naphthen basisch 58cSt/5O C io	88,00
Tropfpunkt, °C (DIN 51 801	265	265	278	255
Ruhpenetration, nun/10 (DIN 5I 804	272	261 ,	265	288
Walkpenetration, mm/10	279	263 '	269	293

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K?

■ cn

Claims

1.) Lithiumseifenschmierfett mit hohem Tropfpunkt, "bestehend aus Schmieröl, üblichen Zusatzstoffen, sowie einer hydroxyfettsauren Lithiumseife und einer Verbindung des Elemente Bor als konsistenzgebendes Verdickungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdickungsmittel die Lithiumseife eines Esteis der 12-Hydroxystearinsäure und Borsäure enthalten, sind.

2.) Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verdickungsmittel die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- oder Glycerinester der 12-Hydroxystearinsäure, vorzugsweise der Methylester, enthalten sind.

3.) Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

in demselben 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 7,5 bis 15 G-ew.-%-Lithiumseife und 0,1 bis 3 Gew.-?6, vorzugsweise 0,15 bis 1,5 Gew.-% Borsäure enthalten sind.

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