DE2560382C2

DE2560382C2 - Schmierfett mit einem paraffinischen Mineralöl als Schmiermittelträger

Info

Publication number: DE2560382C2
Application number: DE2560382A
Authority: DE
Inventors: Francis Sutfin Rocky Hill N.J. Sayles
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1986-07-17
Also published as: US3904534A; JPS56127691A; JPS6019954B2; DE2528600C2; FR2277143A1; JPS5925836B2; GB1507697A; CA1050524A; AU8259475A; JPS5124604A; GB1507698A; ZA754010B; DE2528600A1; FR2277143B1; AU497712B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmierfett, das einen Schmiennittelträger, ein Calcium- oder Calcium-Blei-Komplex-Seifenverdickungsmittel, übliche Zusatzstoffe und ein organisches Terpolymer enthält

Calciumseifen wurden seit langem als Verdickungsmittel für Fette verwendet Beispielsweise beschreibt J. I. Clower die Verwendung von Fetten auf der Basis von Calciumoxid in »Lubricants and Lubrication«, 1. Ausgäbe, McGraw-Hill, New York, 1939, Seiten 68 ff. Die Seifen werden durch Verseifung von Fetten (natürlich vorkommende Triglyceridester oder die von den Glyceriden abgeleiteten Fettsäuren) mit Calciumoxid hergestellt, was allgemein bekannt ist Die Verwendung von verschiedenen Komplexseifenverdickungsmitteln, wie gemischte Calciumsalze und -seifen, ist gleichfalls bekannt Beispielsweise beschreibt Boner in »Manufacture and Application of Lubricating Greases«, Krieger, 1971 (Reprint der Auflage 1954), Kapitel 16 ausführlich solche Komplexseifenverdickungsmittel und in der US-PS 29 99 065 ist die Verwendung von Calciumkomplexverdikkungsmitteln beschrieben, die von Säuren mit niederem, mittlerem oder hohem Molekulargewicht abgeleitet and. In der US-PS 28 98 297 ist ein Calciumkomplexverdickungsmittel beschrieben, das Calciumseifen von

Nußölseifen umfaßt

Die DE-OS 2341 802 bzw. die entsprechende US-PS 38 09 647 bezieht sich auf ein Schmierfett, das einen flüssigen Schmierstoff und ein Verdickungsmittel emhäii und außerdem eine Menge eines Pfröpfcöpöiymeren von Äthylen und einer ungesättigten Dicarbonsäure oder deren Anhydrid aufweist Das Schmierfett kann als Verdickungsmittel ein Calciumkomplexseifengemisch oder ein Calcium/Blei-Seifengemisch enthalten.

Die DE-OS 22 29 065 bezieht sich auf ein mit Seife verdicktes Schmierfett auf Mineralölbasis, das Lithium- und/oder Calciumseife und verschiedene organische Zusatzstoffe (Hilfsstoffe) zur Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Wasser enthalten kann. Der Schmiermittelträger kann aus einem Mineralöl, z. B. einem paraffinischen, naphthenischen, asphaltischen oder paraffinisch-asphaltischen Öl bestehen. Dabei werden Mineralöle bestimmter Eigenschaften bevorzugt. Möglicherweise können diese paraffinischen Öle mit dem in der DE-OS beschriebenen System von Seifen/Verbesserungsmitteln verwendet werden, und wenn genügend Verdickungsmittel verwendet wird, können die Nachteile des paraffinischen Öls möglicherweise überwunden werden.

Es besteht jedoch in der Technik ein Interesse dafür, dickere Schmierfette mit paraffinischen ölen ohne Erhöhung der Menge an Verdickungsmittel herzustellen. In der DE-OS 21 43 848 ist ein Schmierfett auf der Basis eines Schmiermittelträgers, eines Verdickungsmittels und eines Copolymerverbesserungsmittel beschrieben, bei dem das Copolymerverbesserungsnujtel aus einem Terpolymer mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 200 besteht, das

(1) mindestens 65 Gew.-% Äthylen,

(2) »nindestens 5 Gew.-% Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 1 bis 6 C-Atomen, Alkylacrylaten usw. und

(3) 0,01 bis 3 Gew.-% eines Monomeren aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure besteht

Das Terpolymer soll erhöhten Widerstand gegen das Auswaschen mit Wasser und erhöhten Widerstand

gegen das Erweichen bei hohen Temperaturen ergeben.

Außer diesem Copolymerverbesserungsmittel enthalten die aus der DE-OS bekannten Schmierfette auch geeignete Verdickungsmittel, u. a. Komplexe von Salzen und Salzseifen von Calcium bzw. Calcium/Blei. Der Schmiermittelträger kann aus einem Mineralöl oder einem synthetischen öl bestehen. Es werden verschiedene synthetische Träger als anwendbar angegeben, einschließlich von Olefinpolymeren. Es ist jedoch zu beachten, daß keine spezifische Art von Mineralöl angegeben wird. Es wird hierin ausdrücklich festgestellt, daß der Träger aus einem naphthenischen, durch Lösungsmittel gereinigten Mineralöl bestimmter Viskositäten besteht. Außerdem ist zu beachten, daß das Terpolymer dem Schmierfett zugesetzt wird, um dem Schmierfett die gewünschte Widerstandsfähigkeit gegen das Auswaschen durch Wasser und den Widerstand gegen das Erweichen bei hohen

Temperaturen zu verleihen.

Die DE-AS 15 94 563 bezieht sich auf synthetische Schmiermittel, d. h. Schmierfette auf der Basis von polymeren ölen, die durch Polymerisation von «-Monoolefinen erhalten worden sind.

Dabei besteht das Schmierfett

(a) aus einem hydrierten Homopolymeren eines «-Olefins mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen, das im wesentlichen frei von Dimeren ist, und

(b) aus einem oberflächenmodifizierten organophilen Ton als Verdickungsmittel.

Übliche Verdickungsmittel auf Seifenbasis werden als unzweckmäßig bezeichnet.

In der DE-AS 12 58 536 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Blei enthaltenden Schmierfettes beschrieben, das als Verdickungsmittel einen Komplex aus einer Erdalkaliseife und einem Erdalkalisalz einer aliphatischen Carbonsäure enthält

Die US-PS 28 33 718 bezieht sich auf die Verwendung von Polyäthylen in Schmierfetten. Es können auch andere Verdickungsmittel vorhanden sein, wie z. B. Seifen-Salz-Komplexe. Die Erdalkalimetalle, wie Calcium, Barium und Strontium, werden als besonders brauchbar für die Herstellung der Komplexverdickungsmittel bezeichnet wobei Calciumhydroxid bevorzugt wird.

Die in der Technik als Schmiermittelträger mit Calciumkomplexverdickungsmittel verwendeten Materialien waren zumeist naphthenischer Natur. Das heißt die Kohlenwasserstoffe des Grundmaterials waren vorwiegend alicyclisch anstatt geradkettig. Diese Grundmaterialien wurden bevorzugt, da sie festere Fette ergeben, während paraffinische Grepdmaterialien bei gleicher Menge eines gegebenen Seifenverdickungsmittels weichere Fette liefern. Mit anderen Worten heißt dies, daß naphthenische Grundmaterialien eine bessere Ausbeute an Fetten mit Bezug auf die Menge des Verdickungsmittels ergeben.

Obwohl es möglich wäre, eine größere Menge an Verdickungsmittel zu verwenden, um bei Verwendung von paraffinischen Grundmaterialien ein Fett gegebener Konsistenz herzustellen, ist dieser Weg aufgrund der hohen Kosten der Seife im Vergleich zu dem des Öls, unökonomisch. Ferner kann die zur Herstellung eines dicken Fettes auf der Grundlage von paraffinischem Material, z. B. NLGI, Qualität 3, erforderliche Menge an Seife zu einer instabilen Struktur des Fettes führen. Ein solches Fett kann während der Verwendung erweichen und dann aus den Lagern auslaufen, oder bei der Verwendung sich verhärten und die Lager vollständig blockieren.

Dieses Verhalten der verschiedenen öle ist in dem Buch von C J. Boner »Manufacture and Application of Lubricating Greases« (1971) auf Seite 384 veranschaulicht wo zum Ausdruck gebracht wird, daß das Öl auf paraffinischer Basis· das schlechteste Ansprechen auf das Verdickungsmittel hat. Aus diesem Grund bestand in der Technik offensichtlich eil? VorurH.il gegen die Verwendung von ölen auf paraffinischer Basis für Schmierfette.

In der US-PS 37 05 853 ist die Ve) vendung von gewissen Äthylenterpolymerisaten zur Verbesserung von Fetten, die mit Calcium oder Calcium/Blei verdickt sind, beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schmierfettes, wobei unter Verwendung eines paramnischen Mineralöls als Schmiermittelträger Fette mit einer zufriedenstellenden dicken Konsistenz in wirtschaftlich vorteilhafter Weise erhalten werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Schmierfett, das einen Schmiermittelträger, ein Calcium- oder Calcium-Blei-Komplex-Seifenverdickungsmittel, übliche Zusatzstoffe und ein organisches Terpolymer enthält wobei der Schmiermittelträger ein paraffinisches Mineralöl ist

Vorzugsweise enthält das im Schmierfett enthaltene Terpolymer (1) wenigstens 65 Gew.-% Äthylen, (2) wenigstens 5 Gew.-% eines zweiten äthylenisch ungesättigten Monomeren, nämlich eines Esters aus der Gruppe Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Dialkylmaleate und Dialkylfumarate mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und (3) 0,01 bis 3 Gew.-% eines dritten äthylenisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, den Anhydriden der ltaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, Alkylhydrogenmaleaten und Alkylhydrogenfumaraten, Monoacrylaten und Monomethacrylaten von GIykolen, 2-Hydroxy-3-aminopropylaIlyläther, Allylglycerinäthsr, Divinylglykol, 2-Dimethylaminomethylacrylat, 2-Dimethylaminoäthylmethacrylat und N-Vinylpyrrolidon.

Günstigerweise umfsßt das Terpolymer (1) wenigstens 65 Gew.-% Äthylen, (2) 20 bis 30 Gew.-% Vinylacetat und (3) 0,01 bis 3 Gew.-% einer ungesättigten Säure oder eines ungesättigten Anhydrids, vorzugsweise Methacrylsäure.

Die Konsistenz des Schmierfettes nach der Erfindung entspricht im wesentlichen der eines gleichen Fettes mit einem naphthenischen Schmiermittelträger.

Zusätzlich zu dem Schmiermittelträger, dem Komplexverdickungsmittel und dem organischen Terpolymeren enthalten die Fette jegliche andere gewünschte Additive, z. B. Rostinhibitoren, Additive für hohe Drücke und Antioxidationsmittel.

Der Schmiermittelträger enthält paraffinisches Schmiermittelmaterial. Wenigstens 30%, im allgemeinen wenigstens 50% und vorzugsweise wenigstens 80 Gew,-°/o können aus einem paraffinischen Schmieröl bestehen, Der Rest des Schmiermittelträgers kann ein naphthenisches Schmiermittel sein. Da jedoch diese Materialien teurer sind als paraffinische Materialien ist deren Verwendung wirtschaftlich ungünstig. Insbesondere wird es durch vorliegende Erfindung möglich, Fette herzustellen, die gänzlich auf paraffinischen Materialien basieren, d. h. der Schmiermittelträger besteht vollständig aus paraffinischem Material. Wenn die Schmiermittel für besondere Zwecke verwendet sollen, können zusammen mit den paraffinischen Materialien auch asphaltische Materialien verwendet werden. Wie nachstehend näher erläutert wird, ist es jedoch vorteilhaft, während der Verseifune Daraffinische Materialien zu verwenden und die anderen Materialien sDäter zuzusetzen.

Il Gewünschtenfalls können Schmiermittelträger auf anderer Basis als Mineralölen mit den paraffinischen ölen

*ji gemischt werdea Dies ist empfehlenswert, wenn die Schmierfette besondere Eigenschaften erhalten sollen.

If Geeignete synthetische Schmiermittelträger sind beispielsweise: Synthetische Esterschmiermittel, z. B. zweibasi-

|| sehe Säureester, wie Diäthylhexylazelat oder -sebacat, die gehinderten Polyolester, wie Neopentylglycolester,

|i 5 z. B. Trimethylolpropan und Pentaerythritester von Monocarbonsäuren mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, synthe-

JS tische Kohlenwasserstoffe, wie die hydrierten Olefinpolymere, die in der US-PS 31 49 178 beschrieben sind. Es

fX können auch Mischungen von drei oder mehreren Schimermittelträgern verwendet werden, obwohl das paraffi-

%i nische Mineralöl normalerweise wenigstens 50 Gew.-% des Schmiermittelträgers im Fett ausmachen sollte.

fjj Die für die Fette verwendeten paraffinischen Materialien haben im allgemeinen eine Viskosität zwischen 4

^ 10 und 2000 mm²/s bei 38°C und vorzugsweise 10 bis 1200 mm²/s bei 38°C. Wird eine geringere Menge eines

Il naphthenischen Mineralöls mit dem paraffinischen Mineralöl gemischt, so weist dieses im allgemeinen gleichfalls

iSf eine Viskosität in diesem Bereich auf. In beiden Fällen sind Viskositätsindices zwischen 30 und 100 bevorzugt.

jK; Die paraffinischen Grundmaterialien sind normalerweise säurebehandelte, lösungsmittelraffinierte oder hy-

*■ droraffimerte Paraffinöle. Die verschiedenen Behandlungen, denen die öle unterworfen werden können, haben

.?" 15 den Zweck, die weniger paratfinischen Bestandteile zu entfernen und dadurch den Viskositätsindex zu erhöhen.

%i Beispielsweise werden beim Lösungsmittelraffinieren die weniger paraffinischen Bestandteile entfernt und beim

te Hydrofinishing die nicht paraffinischen Bestandteile in paraffinische Bestandteile umgewandelt Säure setzt sich

?}. mit den nicht paraffinischen Bestandteilen um und diese können dann entfernt werden.

|: Als Verdickungsmittel können Calcium-Komplex- und Calrium-Blei-Komplex-Verdickungsmittel verwendet f| 20 werden, obwohl erstgenannte bevorzugt werden. Beide Arten von Verdickungsmitteln werden von einer Mill schung der Säuren abgeleitet und die Verdickungsmittel werden üblicherweise durch Betreibung der zur Il Salz-Seifen-Mischung verwendeten Säuren charakterisiert Da diese Kompiex-Verdickungsminel immer Ace- |f tatsalze enthalten, werden sie oft als Calcium- oder Calcium-Blei-Acetat-Komplex-Verdickungsmittel bezeich- §1 net

il 25 Die Säuren umfassen vorzugsweise eine komplexe Mischung aus Carbonsäuren mit niederem, mittlerem und

!§ hohem Molekulargewicht Die Molekulargewichte (Gehalt an Kohlenstoffatomen) dieser Säuren und die Antei-

|| Ie, in denen sie verwendet werden, sind nachstehend angegeben:

1-6	10-60	20-45
7-12	10-80	25-50
13 oder mehr	2-75	15-50

30 Säure Anzahl der Atome Gew.-% der gesamten Säuren

breit bevorzugt

Niederes Molekulargewicht Mittleres Molekulargewicht 35 Hohes Molekulargewicht

Essigsäure ist die bevorzugte Carbonsäure mit niederem Molekulargewicht und die Caprylsäure/diejenige mit mittlerem Molekulargewicht. Da sie eine gerade Anzahl von Kohlenstoffatomen aufweist, ist sie aus natürlichen Quellen leicht erhältlich. Natürlich vorkommende öle sind geeignete Ausgangsmaterialien für die Csrboni äuren 40 mit hohem Molekulargewicht (normalerweise 13 bis 36 C-Atomen, obwohl auch Materialien mit höherem Molekulargewicht zugegen sein können). Kokosnußöl ist eine geeignete Quelle für Säuren mit 12 bis 15 C-Atomen und Talg ein geeignetes Material für Säuren mit i8 C-Atomen. Hydrierter Talgsäuren (18 C-Atome) werden bevorzugt. Candellilawachs ist eine geeignete Quelle für Säuren mit 20 oder mehr Kohlenstoffatomen.

Bevorzugte Komplexsäuremischungen dieser Art sind folgende (Gew.-% der gesamten Säuren):

45

Breit Bevorzugt

Essigsäure 50 Caprylsäure

Kokosnußölsäuren Talgsäuren

Die Talgsäuren werden vorzugsweise hydriert, um restliche ungesättigte Bindungen zu verringern.
55 Eine andere bevorzugte Klasse von Calcium- oder Calcium-Blei-Komplexseifenmischungen ist die, die von einer Anzahl von Carbonsäuren mit hohem Molekulargewicht abgeleitet ist und die auch Carbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht enthält. Vorzugsweise liegen eine gesättigte und eine ungesättigte Säure vor, um eine zufriedenstellende Konsistenz des Fettes zu erreichen. Solche Mischungen haben folgende Zusammensetzung (Gew.-%):

60

Breit Bevorzugt

20-30	etwa 25
15-20	etwa 17
40-45	etwa 43
10-20	etwa 15

Säuren mit hohem Molekulargewicht (Ci3 + ) 70—90 80-90

65 Säuren mit niedrigem Molekulargewicht (Ci bis C₆) 10—30 10—20

Die Säuren mit hohem Molekulargewicht sind vorzugsweise eine Mischung aus ungesättigten Carbonsäuren mit 18 C-Atomen, z. ß. ölsäure, und ungesättigten Carbonsäuren mit 18 C-Atomen, z. B. hydrierte Talgsäuren

30-40	30-40
30-90	30-50
10-30	10-20

und höheren Carbonsäuren (20 und mehr Kohlenstoffatome). Die bevorzugte Säure mit niederem Molekulargewicht ist Essigsäure. Der bevorzugte Bereich für Säuren mit hohem Molekulargewicht ist folgender (Gew.-% der gesamten Säuren):

Breit Bevorzugt

Ungesättigte Säuren mit 18 C-Atomen

Gesättigte Säuren mit 18 C-Atomen

Säuren mit 20 und mehr C-Atomen 10-30 10-20 to

Eine andere Klasse von Komplexverdickungsmitteln ist die auf der Basis einer Mischung von Säuren mit niederem und mittlerem Molekulargewicht, z. B. eine Mischung aus Essigsäure mit Caprinsäure oder Caprylsäure. Bei diesen Komplexen liegt das Verhältnis zwischen Säuren mit niederem Molekulargewicht und Säuren mit mittlerem Molekulargewicht vorzugsweise zwischen 0.25 : 1 bis 10 : 1.

Die Säuren werden durch Umsetzung mit Calciumoxid (im Fall von mit Calcium verdickten Fetten) oder Calciumoxid/BIeioxid (PbO) (im Fall von mit Calcium-Blei verdickten Fetten) in die entsprechenden Salze und Seifen umgewandelt. Das Verhältnis von Calciumoxid zu Bleioxid für die gemischten Fette beträgt wenigstens 5 : 1 (CaO : PbO) und vorzugsweise wenigstens 10:1.

Calciumkomplex- und Calcium-Blei-Komplex-Verdickungsmittel dieser Arten sind in den US-PS 31 70 878, 29 99 065,21 97 263,28 98 297 und 28 78 187 beschrieben, auf deren Offenbarung Bezug genommen wird.

Die gemäß der Erfindung eingesetzten Terpolymere sind in der US-PS 37 05 853 beschrieben, auf deren Offenbarung Bezug genommen wird. Die Terpolymere weisen einen Schmelzindex zwischen 0,5 und 200 auf und enthalten:

(1) wenigstens 65 Gew.-% Äthylen,

(2) wenigstens 5 Gew.-% eines zweiten äthylenisch ungesättigten Monomeren, nämlich eines Esters aus der Gruppe Vinylester von niederen (1 bis 6 Kohlenstoffatome) gesättigten aliphatischen Carbonsäuren, Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Dialkylmaleate und Dialkylfumarate von niederen (1 bis 6 Kohlenstoffatome) aliphatischen Alkoholen, und

(3) 0,01 bis 3 Gew.-% eines dritten äthylenisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, den Anhydriden der haconsäure. Maleinsäure und Fumarsäure, den Alkylhydrogenmaleaten und den Alkylhydrogenfumaraten, den Monoacrylaten und Monomethacrylaten von Glykolen, 2-Hydroxy-3-amino-propylallyläther, Allylglycerinäther, Divinylglykol, 2-DimethyIaminoäthylacrylat, 2-Dimethylaminoäthylmethacrylat und N-Vinylpyrrolidon.

Die Herstellung dieser Terpolymeradditive ist in der US-PS 32 15 657 beschrieben.

Die bevorzugten Terpoiymere enthaiten etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% der Bestandteile der Gruppe (2), d. h. die zweiten äthylenisch ungesättigten Monomeren, zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% der Bestandteile der Gruppe (3), d. h. der dritten äthylenisch ungesättigten Monomerkomponente. Repräsentative bevorzugte Terpolymere umfassen zusätzlich zu Äthylen zwischen etwa 20 und 30 Gew.-% Vinylacetat und zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% Acrylsäure; zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-% Vinylacetat und zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% Methacrylsäure: zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-% Äthylacrylat und zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% Acrylsäure, zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-% Äthylacrylat und zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% Methacrylsäure; zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-°/o Methylniethacrylat und zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% Acrylsäure; und zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-°/o Methylmethacrylat und zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% Methacrylsäure.

Die bevorzugtesten Terpolymere umfassen (1) wenigstens 65 Gew.-% Äthylen, (2) 20 bis 30 Gew.-°/o Vinylacetat und (3) 0,01 bis 3 Gew.-% einer ungesättigten Säure oder eines Anhydrids, vorzugsweise Methacrylsäure. Ein besonders bevorzugtes Terpolymer enthält 71,8Gew.-% Äthylen, 25Gew.-% Vinylacetat und etwa 0,71 Gew.-% Methacrylsäure.

Das Terpolymer ist wesentlich, um die gewünschte Konsistenz und Stabilität des Fettes zu erreichen. Ferner wird auch die Beständigkeit gegen Auswaschen mit Wasser und die Beständigkeit gegenüber dem Erweichen bei hoher Temperatur verbessert. Die Fette gemäß der Erfindung zeichnen sich durch eine schwerere Konsistenz aus, als sie haben würden, wenn kein Terpolymer zugegen wäre und das Fett ansonsten gleich zusammengesetzt wäre.

Der Anteil an Verdickungsmittel, bezogen auf das öl, hängt natürlich von der für das Fett geforderten Konsistenz ab. Obwohl Erfahrungen in der Vergangenheit zeigten, daß aus hauptsächlich paraffinischen Materialien hergestellte Fette nicht so fest waren, als solche aus naphthenischen Materialien (Boner, lit cit Seiten 384, 511) wurde gefunden, daß aus paraffinischen Materialien ebenso feste Fette bei Verwendung gleicher Mengen an Verdickungsmitteln wie aus naphthenischen Materialien hergestellt werden können. Die Fette zeichnen sich durch einen Gehah eines vorwiegend paraffinischen Schmieröls aus, der nicht wesentlich geringer ist als der eines naphthenischen Öls, der für ein Fett von im wesentlichen gleicher Konsistenz erforderlich ist

Die Menge an Verdickungsmittel hängt wie vorstehend angegeben, von der Qualität (Festigkeit) des Fettes ab. Die Konsistenz wird bei festen oder dicken Fetten normalerweise gemäß ASTM D 217-68 (Kegelpenetration von Schmierfetten) und bei halbflüssigen Fetten durch die Brookfield-Viskosität bestimmt

Das National Lubricating Grease Institute (NLGI) hat die Fette gemäß ihrer Konsistenz, wie sie durch die

10-15	11-14	12-13	12
8-13	9-12	10-11	10
4-9	5-8	6-7	6
3-8	4-7	5-6	5
2-7	3-6	4-5	4

Penetration bei Bearbeitung bestimmt wird, klassifiziert. Die Penetrationswerte bei der NLGI-Klassifizierung sind folgende:

NLGI-Klassifikation ASTMD2I7-68

(bearbeitet. 60 Schläge)

3 220-250

2 265-295

1 310-340

0 355-385

00 400-430

000 445-475

Diese Klassifikationen sind willkürlich. Es ist natürlich möglich. Fette herzustellen, deren Konsistenz zwischen den angegebenen Bereichen liegt.

Die Menge an für ein Fett benötigten Verdickungsmittel kann in bezug auf die Menge des verseifbaren Fettmaterials berechnet werden. Dies wird hier als Basis für solche Berechnungen verwendet.

Die ungefähren Mengen an bei Fetten verwendeten Verdickungsmitteln verschiedener Konsistenz sind in der nachstehenden Tabelle I angegeben.

Tabelle I

NLGI-Klassifikation Konsistenz bearbeitet Gehalt Verdickungsmittel, Gew.-% Fett

Breit Bevorzugt¹) Bevorzugt²) Nominal

3 220-250

2 265-295

1 310-340

0 355-385

00 400-430

000 445-475 1,5-6 2-5,5 3,5-4,5 35

Die in Tabelle I angegebenen Zahlen stehen für homogenisierte Fette mit einem Calcium- Komplex-Verdikkungsmitte!, die aus einer Mischung aus Fettsäuren mit niederem, mittlerem und hohem Molekulargewicht abgeleitet sind (etwa 25% Essigsäure, 18% Caprylsäure, 14% Säuren mit hohem Molekulargewicht, 42% Kokosnußölsäuren).

Wenn die Fette nicht homogenisiert sind, wie im Fall von röpey-iextured Fetten, können größere Mengen an Verdickungsmitteln wünschenswert sein. Beispielsweise würde ein Fett der NLGl-Qualität 0 dieser Art etwa 7 bis 15% Verdickungsmittel enthalten und ein Fett der Qualität 1 etwa 10 bis 20%. Die vorstehend angegebenen Zahlen sind in bezug auf die NLGI-Qualitäten aufgeführt Wie vorstehend erwähnt ist es natürlich möglich. Fette jeder gewünschten Konsistenz durch Änderung der Menge an Verdickungsmittel herzustellen. Beispielsweise könnte ein Fett der Art, wie es in Tabelle 1 angegeben ist, einen Penetrationswert von 240 bis 270 bei einem nominalen Verdickungsmittelgehalt von 11 % aufweisen.

Die Konsistenz hängt auch von der Art des verwendeten Komplex-Verdickungsmittels ab, da jedes Komplex-Verdickungsmittel sich bezüglich der verdickenden Wirkung unterscheidet.

Die Menge an verwendetem Terpolymer liegt zwischen 0,01 und 10 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 0,1 und 5%. Zusätze können in üblichen Mengen zugegen sein.

Die Herstellung der Fette ist in der DE-OS 25 28 600 beschrieben.

Wenn ein zweiter Schmiermittelträger zusätzlich zu dem paraffinischen Mineralölmaterial verwendet wird, wird dieser zu dem Fett nach der Dehydrierung zugegeben. Das paraffinische Material liegt in der Beschickung für den Kontaktor immer vor, da die Wirkung des Terpolymers auf das Fett ausgeprägter ist, wenn das paraffinische Material in dieser Stufe zugegeben wird. Wenn ein gemischtes paraffinisches/asphaltisches Fett hergestellt werden soll, wird die Verseifung bei Anwesenheit des paraffinischen Materials vorgenommen und das asphaltische Schmiermaterial nach der Entwässerung zugegeben, wenn das Fett auf seine endgültige gewünschte Konsistenz gebracht wird. Die Viskosität des paraffinischen Grundmaterials für die Beschickung des Kontaktors liegt im Bereich zwischen 4 und 420mm²/s bei 38° C und im allgemeinen zwischen 10 und 220mm²/sbei38°C.

Die auf diese Weise hergestellten Fette sind in ihrer Konsistenz dicker als solche Fette, die durch Zugabe des Terpolymers in das Endbearbeitungsgefäß erhalten werden, wenn ansonsten identische Fette hergestellt werden.

Die den Fetten zugesetzten Additive können in jeder gewünschten Stufe zugesetzt werden. Geeignete Additive sind Rostinhibitoren, wie Natriumnitrit, Antioxidationsmittel, wie alkylierte phenolische Materialien, aromatische Amine wie ρ,ρ'-DioctyI-diphenylamin, und Zusätze für hohe Drücke, wie chlorierte Kohienwasserstoffe. Gewünschtenfalls können auch färbende Materialien zugegeben werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert

Die bei den Beispielen zur Herstellung der Fette angewandte Arbeitsweise bestand darin, daß einem Kontaktor geeignete Mengen an verseifbarem Fettmaterial, Calciumoxid, Bleioxid, Wasser und öl zugegeben wurden.

Nach dem Verseifen wurde das Seifengrundmaterial in einen Kessel zur Endbearbeitung überführt. In einigen Beispielen wurde das Terpolymer zu diesem Zeitpunkt zugegeben, während in anderen Beispielen das Terpolymer einen Teil der ursprünglichen Beschickung für den Kontaktor darstellte. In den erstgenannten Fällen erfolgte die Entwässerung der Seifengrundsubstanz gleichzeitig mit der Dispergierung des Terpolymeren. Kühlen, die Zugabe von verschiedenen Additiven, Homogenisieren und schließlich die Zugabe von Ölen vervollständigen die Herstellung.

Das in den Beispielen angewandte Terpolymer hatte einen Schmelzindex von etwa 6 und enthielt etwa 71,8Gew.-% Äthylen, etwa 25Gew.-% Vinylacetat und etwa 0,71 Gew.-% Methacrylsäure. Die Menge an Terpolymeren betrug etwa 0,5 Gew.-% des gesamten Fettes.

Das in den Beispielen 1 bis 6 eingesetzte Ol war ein lösungsmittelraffiniertes, paraffinisches, neutrales Öl von lOOmmVs und einem Viskositäisindex von 60 oder ein solventraffiniertes, paraffinisches, neutrales öl von 70 mnv/s und einem Viskositätsindex von 90. Das in den Beispielen 7 bis 12 eingesetzte öl war entweder ein solventraffiniertes, naphthenisches, neutrales Öl von 200 mm²/s mit einem Viskositätsindex von 65 oder ein solventraffiniertes, paraffinisches, neutrales öl von 70 mm²/s und einem Viskositätsindex von 90.

Das Verdickungsmittel war entweder ein Calcium- oder Calcium-Blei-Acetat-Komplex, der von einer Mischung aus Fettsäuren mit niederem, mittlerem und hohem Molekulargewicht der in Tabelle I beschriebenen Art abgeleitet war. Die Menge an verwendetem Verdickungsmittel ist in bezug auf die Menge des verseifbaren Fettmaterials angegeben.

Die Ergebnisse sind in Tabellen Il und IH zusammengestellt.

Einfluß des Terpolymeren und des ölgrundmaterials auf Calcium-Blei- und Calcium-Komplexfette

Tabellen
Calcium-Blei-Komplexfette

Beispiel

Terpolymer zugegeben

Zugegeben zu

nein

ja

nein

ja

Endbearbeitungskessel Kontaktor-Beschickung

Endbearbeitungskessel Kontaktor- Beschickung

Fettmaterial	Grundöl	Konsistenz
;%)	Art	UW/W')
12,0	naphthenisch	319/328
12,0	naphthenisch	267/298
10,5	naphthenisch	280/301
15,0	paraffinisch	365/378
15,0	paraffinisch	347/361
11,0	paraffinisch	277/295

■)UW/W = unbearbeitet/bearbeitet bei 60 Schlagen (ASTM D-217-68-Versuch).

Tabelle III
Calcium-Komplexfette

Beispiel

Terpolymer zugegeben

Zugegeben zu

Fettmaterial (o/o)

Grundöl Art

Konsistf. iz (UW/W)¹)

10

11

12

nein

ja

nein

ja

Endbearbeitungskessei Koniaktor- Beschickung

Endbearbeitungskessel Kontaktor- Beschickung

13,3
13,3
133
133
14,0
10,5

")UW/W = unbearbeitet/bearbeitet bei 60 Schlagen (ASTM D-217-68-Versuch).

naphthenisch

paraffinisch

270/320
250/297
210/235
277/313
268/320
251/276

Aus Tabellen II und III ist ersichtlich, daß höhere Mengen an Fettmaterial oder eine weichere Konsistenz bei den fertigen Fetten erhalten werden, wenn das Terpolymer entweder nicht zugegen ist oder in das fertige Fett eingebracht wird. Im Gegensatz dazu werden geringere Mengen an Fettmaterial oder eine festere Konsistenz erzielt, wenn das Terpolymer in die Beschickung für den Kontaktor eingebracht wird.

Die verbessernde Wirkung des Terpolymers wurde ferner in der Weise untersucht, daß zwei Fette ähnlicher Konsistenz hergestellt wurden, von denen eines das Terpolymere enthielt und das andere nicht Es wurde ein solventraffmiertes, paraffinisches Grundmaterial einer Viskosität von 70 mmVs bei 38° C und einem Viskositätsindex von 90 verwendet. Das fertige Fett wurde in einem ausgedehnten Bearbeitungsversuch (ASTM D-217-68, 10 000 Schläge) und dem Hochtemperatur Churn Test, beide mit und ohne Wasser, untersucht Der Hochtemperatur Churn Test ist ein modifizierter RIV-Test, ein simulierter rotierender Kugellagertest Der RIV-Test ist in NLGI Spokesman, April 1955, Seiten 38 bis 43 beschrieben. Dieser Versuch wird durch Arbeiten bei höherer Temperatur, nämlich 93° C bei 300 U/min modifiziert Die Versuchsapparatur wurde durch die Verwendung eines schwereren Kopfes zum Zurückhalten des Wassers modifiziert, das mit dem Fett in einer Schüssel während des Teiles des Versuches, in dem Wasser zugegeben wird, gemischt wird Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV angegeben.

Tabelle IV

Beispiel Nr.	0,5	14
13	14,0	ke'.nes
204	15,7
60	212
10	78
114	112
	132

Polymermenge (Gew.-%) Fettmaterial (Gew.-°/o) Penetration, bearbeitet 60 χ Penetrationsänderung nach 10 000 χ (%) ίο Penetrationsänderung nach Churn Test bei 93°C (%) Penetrationsänderung nach Churn Test mit Wasser bei 93° C (%)

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Ausbeute besser ist und daß das Fett eine bessere Bearbeitungsstabilität aufweist. Dies ergibt sich aus dem ausgedehnten Bearbeitungstest und aus dem Hochtemperatur Churn Test. Es 15 hat ferner eine bessere Stabilität in Gegenwart von Wasser bei höheren Temperaturen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmierfett, bestehend aus (¹O einem paraffinischen Mineralöl als Schmiermittelträger, (2) einem Calcium- oder Calcium-Blei-Komplex-Seifenverdickungsmittel, (3) einem organischen Terpolymer und (4) übli- chen Zusatzstoffen.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 3 ein Terpolymer enthält, das aus (1) wenigstens 65 Gew.-% Äthylen, (2) wenigstens 5 Gew.-% eines zweiten äthylenisch ungesättigten Monomeren, nämlich eines Esters aus der Gruppe Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkylacrylate, Alkyimethacrylate, Dialkylmaleate und Dialkylfumarate mit

ίο aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und (3) 0,01 bis 3 Gew.-% eines dritten äthylenisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, den Anhydriden der Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, Alkylhydrogenmaleaten und Alkylhydrogenfumaraten, Monoacrylaten und Monomethacrylaten von Glykolen, 2-Hydroxy-3-aminopropylallyläther, AUylglycerinäther, Divinylglykol, 2-Dimethylaminomethylacrylat, 2-DimethyIaminoäthylme- thacrylat und N-Vinylpyrrolidon aufgebaut ist

3. Schmierfett nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Terpolymer enthält, das aus (1) wenigstens 65 Gew.-% Äthylen,(2) 20 bis 30 Gew.-% Vinylacetat und(3) 0,01 bis 3 Gew-% einer ungesättigten Säure oder eines ungesättigten Anhydrids, vorzugsweise Methacrylsäure, aufgebaut ist