DE667708C - Alterungsbestaendige Hochdruckmineralschmieroele - Google Patents

Description

• Alterungsbeständige Hochdruckmineralschmieröle Es sind zahlreiche Verfahren bekanntgeworden, um die Filmfestigkeit von Mineralölen durch Zusatz chlor- oder schwefelhaltiger Verbindungen zu erhöhen. Neuerdings ist auch der Zusatz von Phosphorsäureestern, z. B. Triphenylphosphat, Trikresylphosphat oder mittels Rizinusöl erhaltene Phosphorsäureester, zu Mineralölen als wirksam erkannt worden, worüber beispielsweise die britische Patentschrift 42438o und die-französischen Patentschriften 77o 289, 79o666 und 784 8o3 Aufschluß geben.
• Die Verbesserung der Schmierfähigkeit durch Zusatz geschwefelter oder gechlorter Schmieröle läßt sich jedoch nur durch den Nachteil verminderter Alterungsbeständigkeit erkaufen, so daß man bisher nur daran denken konnte, derartig verbesserte Schmieröle, oft als Hochdruckschmiermittel bezeichnet, allein in untergeordneten Schmierstellen, wie Getrieben und stoßbeanspruchten Lagern, zu verwenden, d. h. an Stellen, bei denen man glaubte, daß es auf Alterungsfestigkeit des Schmiermittels nicht so sehr ankäme. Inzwischen haben die Fortschritte im Getriebebau, wo neuerdings Zahnflankendrücke über 2ooo kg/cm² sehr häufig sind, gezeigt, daß die von bekannten Hochdruckschmiermitteln stammenden oft gummizähen Rückstände, die an den Gehäusewandungen kleben und als Alterungsprodukte geschwefelter und gechlorter Öle anzusehen sind, mehr als unerwünschte, mitunter betriebsgefährliche Begleit- und Folgeerscheinungen hervorrufen. Die obengenannten organischen Phosphorsäureabkömmlinge weisen dagegen bei Zusatz zu Mineralschmierölen in geringen Mengen (2 bis 5 %) keine nennenswerte Beeinträchtigung der Alterungsbeständigkeit auf. Es ist aber festgestellt worden, daß in Versuchs-Gleitlagern bei Zusatz von 2 % Trikresylphosphat (techn.) zu raffiniertem Mineralöl die Zapfenlauffläche geschwärzt wird, was auf die Einwirkung der Phosphorsäureester auf das Metall zurückzuführen ist.
• Diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch den Zusatz von natürlichen oder künstlichen Phosphatiden zu Mineralschmierölen, besonders auch zu wiederaufbereiteten Ölen, vermieden. Natürliche Phosphätide, wie sie in technischem Lecithin und ähnlichen bzw. verwandten Stoffen gegeben sind, erhöhen die Schmierfähigkeit des Öles und damit die Filmzerreißbeständigkeit ausgedünnter Schmierschichten ganz. bedeutend, ohne daß die Alterungsbeständigkeit merklich vermindert wird. Ausgangsstoffe für die Gewinnung von natürlichen Lecithinen sind Hühnereigelb und Sojabohnenschrot; Frischeigelb hat 8 bis ro-% Phosphatide, Trockeneigelb 16 bis 18%, Sojabohnen I,62 bis z%, blaue Lupinen 2,2 %. Auch,synthetisches Lecithin (B. 59,I350 und B. 6o,I47 und I5I) ist verwendbar; es ist jedoch nur von untergeordneter Bedeutung.
• Der Vorteil der Phosphatide, besonders des technischen Lecithins, als schmierfähigkeitserhöhender Zusatz gegenüber dem bekannten Zusatz von Phosphorsäureestern besteht zunächst darin, daß bei gleichen Zusatzmengen der Wirkungswert von Lecithin etwas höher liegt. Versuche auf der Ilochdruckschmiermittelprüfmaschine nach Wieland ergaben das folgende Bild: Als Versuchsgrundlage dienten drei Mineralölraffinate A, B und C, und zwar A pennsylvanisch, B hannoverisch und C wiederaufbereitetes Öl, mit folgenden Kennzahlen:

  Dichte Zähflüssigkeit Viscositäts- Flamm- Stock- Neutra- Ver-

  d/20 E/2o E/5o E/Ioo polhöhe indes punlt punkt lisationszahl seifungszahl

  A ...-..... . o,87o 34 7,2 I,88 472 +IoI 226°C -23°C o,03 o,II

  B.......:. o,9z5 93 I2,6 2,20 2,40 + 60 238°C -I89C o,o8 0,I4

  C......... o,897 7I II,3 2,2o 2,o2 + 85 23I°C -I5°C o,o7 0,23

  Den Ölen A, B und C wurden jeweils Zusätze von 3 % Trikresylphosphat (Tk) bzw. von 3 5 Pflanzenlecithin (L) gemacht. In der fo1-genden Zahlenaufstellung finden sich die Ergebnisse auf der Hochdruckschmiermittelprüfmaschine nach Wieland

  Gleitreibungszahlen p für die Öle

  Druck kg/cm²

  A ( A + Tk A + L B B + Tk, B + h I C C + Tk I C +I .

  Ioo ..... o,o65 o,o6o o,o6o o,050 o,o5o o,055 0,045 o,o55 0,05o

  2oo :..... o,o65 o,o6o o,o5o o,o6o o,o6o o,o6o o,o55 o,o55. o,o50

  3ao...... .o,o7o o,o7o o,o57 o,o8o o,o77 o,o8o o,o63 o,o67 0,o63

  40o.:.... ö,o75 o,o7o o,o62 0,095 0,o83 o,o85 o,o67 o,o70 o,o70

  50o ....... o,o86 o,o74 0,o66 * * * o,o84 o,o8o o,o84 o,o7o o,o74

  6oo.,:.... *** o,o8o 0,o67 o,o8o o,o76 o,ogo o,o73 0,o7o

  700 : ..... o,o8o o,064 o,o82 o,o78 * * * o,o77 0,074

  8o0....... o,o8o o,066 o,o83 0,079 o,o8o 0,o79

  goo .:.... o,o8I o,o67 o,082 o,o78 0,084 o,o86

  I0oo ..:... - o,o8o o,072 0,o83 o,o8o o,o86 o,o85

  I2oo ...... o,o96 o,o8o o,o78 0,o78 0,087 o,087

  I4oO...... o,Ioa o,078 0,o84 o,o79 o,089 0,087

  I6oo ..:... o,o99 0,o8I . 0,o92 o,o86 0,095 0,092

  I8o0...... o,II2 0,094 o,Io4 o,Ioo o,Io8 o,o98

  2ooo .. o,II2 . o,Io2 o,I22 o,I06. o,II2 o,Zo6

  *** bedeutet, däß die Versuchszapfen in den Lagerschalen festgefressen waren.

  Es ist nun ferner zu beachten, daß sich die Phosphatide der Art und dem Wesen der mineralischen Schmieröle besser anpassen als die Phosphorsäureester. Trikresylphosphat in flüssiger Form z. B. übt jedoch einen ungünstigen Einfluß auf die Zähigkeitstemperaturkurve des Schmieröls aus, während dieses bei den natürlichen Phosphatiden als filmfesten Mineralölzusätzen zur Erzeugung von Hochdruckschmiermitteln nicht der Fall ist.
• Es ist festgestellt worden, daß nach Prüfung der Lecithin enthaltenden Schmieröle in der Wieland--Maschine die' Stahlzapfen blanke, weißglänzende Laufflächen zeigen, während, wie bereits erwähnt, die Phosphorsäureester das Metall angreifen.
• Die Prüfung, auf Alterungsbeständigkeitvon Leeithin enthaltendem Schmieröl wurde nach einer Methode (Indiana-Methode nach Barnard, Rogers, ShoemakerundWilkin, SAE-Journal 1934, _i67-78) durchgeführt, nach der 30o ccm 01 eine bestimmte Anzahl von Stunden beständig auf 172° gehalten werden, während stündlich io 1 Luft Oder Sauerstoff durchgeführt weiden. Aus der anschließenden Zahlenaufstellung ist unschwer zu erkennen, daß durch den Lecithinzusatz. von 3 % die Alterungsbeständigkeit eines an sich äußerst alterungsfesten Mineralschmieröls nicht nennenswert beeinflußt wird:

  Alterung bei stündlicher Sauerstoffdurchfuhr von Io 1

  Versuchsdauer Zähflüssigkeit Viscositäts NZ. VZ. Asphalt Ölkohle

  h E/2o E/5o E/Ioo polhöhe steilheit % %

  Mineralöl allein

  0 30 5,9 I,72 2,o6 3,7o o,o2 , o,o8 o,ooo o,0oo

  8 33 6,2 I,72 I,95 3,6o o,35 I,79 oo43 o,oII

  I6 35 6,5 I,73 2,o8 3,7o o,68 2,57 o,o94 o,o22

  24 35 6,5 I,72 2,o8 3,7o I,I8 4,2I o,I25 o,I24

  32 37 6,8 I,8I I,95 3,58 I,5I 5,72 o,I65 o,I8o

  40 42 7,4 I,84 2,oo 3,59 2,I7 7,I7 o,2I8 o,395

  Mineralöl + g0/0 Lecithin

  o 3o 5,9 I,72 2,o6 3,7o o,og I,83 o,ooo o,ooo

  8 35 6,I I,67 2,35 3,84 o,48 3,72 o,o68 o,oo8

  I6 35 6,5 I,77 I,88 3,54 o,95 5,I2 o,II2 o,oI8

  24 34 6,3 I,73 I,o2 3,63 I,63 7,o4 o,I54 o,o8I

  32 34 6,3 474 2,o2 3,63 2,o2 6,58 o,I46 o,III

  4o 42 7,7 I,96 I,92 3,54 2,I 8,I5 o,I89 o,255

  Beispiele: I. In 88 Teilen eines Mineralölraffinates oder -destillates mit 6 bis 7 E/50 und Viscositätspolhöhe, etwa 2 bis 2,4, werden zwecks Geräuschdämpfung in Getrieben 2 Teile einer Metallseife, z. B. Aluminiumstearat, gelöst und dann Io Teile der erwähnten Phosphatide zugesetzt. Das nun mit 2o bis 3o E/5o zähflüssig gewordene Öl eignet sich hervorragend zur Schmierung hochbeanspruchter Stirnrad-, Kegelrad- und Schneckengetriebe und zeigt auf der Prüfmaschine nach Wieland eine Filmfestigkeit von über 2ooo kg/cm', während Mineralölraffinate nicht über 4 bis doo kg/cm2 hinauskommen.
• 2. Für hochbeanspruchte Gleitlager bei Walzwerken, Kalandern, Walken, Brechern, schweren Mineralmühlen u. dgl., insbesondere auch für Hängedrucklager und Spurlager, empfiehlt sich ein Ansatz wie unter I ohne Zusatz von Metallseife, gegebenenfalls aber mit einem Zusatz von o,2 bis 0,3 % eines der bekannten Stockpunkterniedriger. In den erwähnten Gleitlagern sind Drücke bis zu Iooo kg/cml möglich, denen man keinesfalls durch Auswahl besonders zähflüssiger Öle begegnen kann; durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Lecithin genügt bereits ein Ö1 mit einer Viscositätsstufe von 6 bis g E/5o. Die Viscositätspolhöhe wird durch die Phosphatide nur günstig beinflußt.
• Für die Zylinderschmierung von Verbrennungskraftmaschinen und Kolbenluftverdichter wird die Alterungsfestigkeit hochraffinierter Motorenöle durch den Zusatz von 2 bis 3 °% an Phosphatiden nicht merklich beeinflußt. Andererseits gelingt es, die Schmierfähigkeit bzw. die Filmfestigkeit der Motorenöle wesentlich zu verbessern, was bei der Schmierung des inneren Zylinderdrittels bei Verbrennungsmotoren ganz besonders wichtig ist. Ein leichtflüssiges Öl mit 5 bis Io % Lecithin kann dann auch als hervorragendes Obenschmiermittel verwendet werden, das man entweder im Treibstoff löst oder aber, auf geeignete Weise in den Verbrennungsraum eänblä.st, um die Trockenrevbung der Kolbenringe im iinneren Zylinderdrittel zu mildern.
• Dampfzylinderöle erbalten statt des bisher üblichen Zusatzes von Talgöl die gleichen Mengen an natürlichen Phosphatiden, die neben der erhöhten Filmzerreißfestigkeit auch die guteVerteilung des Schmieröls im Dampfstrom bewirken. Von den natürlichen Lecithinen ist ja; bekannt, daß sie leicht in Wasser quellen und beim Erhitzen mit Wasser kolloidale Lösungen von guter Beständigkeit liefern, so daß sie sich als Zusatz zu Dampfzylinderölen besonders eignen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Alterungsbeständige Hochdruckminer alschmieröle, gekennzeichnet durch den Gehalt an Phosphatiden in Mengen von 3 bis 120/p, gegebenenfalls mit einem Zusatz von Metallseifen.