DE682933C

DE682933C - Schmiermittel

Info

Publication number: DE682933C
Application number: DEST52832D
Authority: DE
Original assignee: Standard Oil Development Co
Current assignee: Standard Oil Development Co
Priority date: 1933-11-21
Filing date: 1934-11-21
Publication date: 1939-10-24
Also published as: NL44557C; DE684967C; NL71440C; GB434056A; BE407094A; NL71966C; GB431434A; FR776910A; FR779896A; FR783466A; GB454552A

Description

Seit einer Reihe von Jahren ist starke Nachfrage nach festen oder flüssigen Schmiermitteln, die Belastungen und Beanspruchungen auszuhalten imstande sind, die die Widerstandsfähigkeit der bisherigen aus reinen oder gemischten Ölen bestehenden Schmiermittel übersteigen. Das gilt insbesondere für kraftübertragende Organe an Automobilen, für Hyperboloidgetriebe u. dgl.

Für diese Zwecke hat man unter anderem auch Schmiermittel vorgeschlagen, die Schwefel und Chlor gebunden enthalten. Diese erfüllen ihren Zweck vollkommen, sowohl in der Richtung der Widerstandsfähigkeit gegenüber schwerer Belastung und Beanspruchung wie auch bezüglich ihrer Schmierfähigkeit. Das Haupthindernis für ihre Verwendung ist die Tatsache, daß sie korrosiv wirken, insbesondere wenn geringe Mengen Feuchtigkeit, die bei der praktischen Verwendung nicht ausgeschlossen werden können, vorhanden sind. Das hat dann zur Folge, daß die Getriebe und sonstigen Maschinenteile verfärbt und angefressen werden, rosten und schließlieh im Öl unlösliche, schleifend wirkende Körper entstehen, die die Schmierwirkung derartiger Mittel erheblich herabsetzen.

Gegenstand der Erfindung ist nun die Gewinnung von solchen Schwefel und Chlor enthaltenden Stoffen, bei denen diese korrosive Wirkung so stark herabgesetzt ist, daß im Betrieb die Stahlflächen nur sehr wenig angegriffen werden, und auch das nur während einer erträglich kurzen Zeit. Ferner bleibt das Mittel während der ganzen Lebensdauer des Schmieröls wirksam, während viele der bekannten Zusatzmittel ihre den Belastungswiderstand verbessernden Eigenschaften in kurzer Zeit verlieren.

Erfindungsgemäß wird von einem für den jeweiligen Zweck geeigneten Grundöl ausgegangen. Die Viscosität -kann je nach dem Anwendungsgebiet 3 bis 9⁰ E betragen. Das Grundöl kann aus einem naphthenischen oder paraffinischen Rohöl stammen und eine Destillations- oder Rückstandsfraktion darstellen. Der Flammpunkt ist für Getriebe- und Transmissionsschmiermittel nicht von besonderer Wichtigkeit, er liegt gewöhnlich bei 250⁰ und höher. Die Schmiermitte] nach 5» der Erfindung können Öle oder konsistente Fette sein. In letzterem Falle kann die Konsistenz durch Zusatz von Natron-, Kalk- oder Tonerdeseifen der Stearinsäure u. dgl. herbeigeführt sein, die in Mengen von 10 bis 50% verwendet werden.

Die zuzusetzende Schwefelverbindung soll reaktionsfähigen korrosiven Charakter haben, d. h. sie muß einen eingetauchten blanken Kupferstreifen verfärben. Sie übt aber auf

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stählerne Getriebe und metallene Aufbewahrungsgefäße keine merkbare Wirkung aus. Der Gehalt an reaktionsfähigem Schwefel soll über 0,2 °/o betragen, gewöhnlich bewegt. er sich von 0,3 bis 3°/o. , ^

Der Gehalt an korrosivem Schwefel ift Verbindungen, die daneben noch passiven Schwefel enthalten, kann so festgestellt werden, daß zunächst der gesamte Schwefel bestimmt und sodann der korrosive Schwefel allein entzogen wird. Aus der Differenz ergibt sich dann die Menge des korrosiven Schwefels. · Die Entfernung des korrosiven Schwefels kann z. B. durch mehrstündige Behandlung der Probe mit fein verteiltem Metall (z. B. Kupfer) im Dampfbad geschehen (siehe z. B. American Society for Testing Materials, D--129—27 im Bericht des Committee D,—2 on Petroleum Products and Lubricants and Method of Tests relating to Petroleum Products, page 174, 1928).

Als Schwefelverbindungen für den in Frage kommenden Zweck können Fraktionen aus Rohölen verwendet werden, die korrosiven Schwefel enthalten, wie dieses z. B. für West-Texas-Öle bekannt ist. Auch elementarer Schwefel kann verwendet werden zur Erhöhung vorhandenen Gehalts an korrosivem Schwefel. Es können ferner geeignete .30 Schwefelverbindungen durch Sulfurieren von pflanzlichen oder tierischen ölen, wie Tran, durch Erhitzen mit Schwefel auf höhere Temperatur gewonnen werden. Auch organische Polysulfide sind brauchbar. Diese werden über die Chloride derart gewonnen, daß zunächst Chlorgas mehrere Stunden durch Mineralöl oder -wachs geleitet wird, bis der Chlorgehalt 5 bis 30% beträgt. Durch Be-^: handeln mit Alkalipolysulfiden wird dann das Chlor durch Schwefel ersetzt, was quantitativ gelingt.

Für die Erfindung ist es aber wichtig, daß Chlor und Schwefel getrennt, d. h. also in zwei verschiedenen Verbindungen zugesetzt werden. Es wurde nämlich festgestellt, daß Chlor "und Schwefel enthaltende Verbindungen, wie sie z. B. bei der Behandlung von fetten ölen mit Sulfurylchlorid entstehen, beim Gebrauch allmählich das Chlor verlieren und der Schwefel allein dann nicht mehr in vollem Umfange die Widerstandsfähigkeit für hohe und höchste Belastungen zu leisten vermag.

Die Chlorverbindungen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung können gechlorte fette öle, Fettsäuren, Mineralöle, Paraffine sein, auch Tetrachlorkohlenstoff u. dgl. Die Fluor- und B rom verbindungen wirken analog, doch sind schon aus wirtschaftlichen Gründen die Chlorverbindungen vorzuziehen. Im allgemeinen werden Chlorverbindungen verwendet, bei denen das Chloratom an einem aromatischen Ring gebunden ist.

Wie sich ergeben hat, sind schon verhältnismäßig geringe Zusätze der Chlorverbin-/ftarng wirksam, wie z.B. 0,2 bis 0,6°/₀, doch jWfinn auch etwas mehr verwendet werden. -Bei diesen Zusätzen ist das Schmieröl, selbst wenn der Zusatz frisch erfolgt ist, nicht besonders korrosiv gegenüber der Metallwandung von Behältern und Maschinenteilen. Es ließ sich weder Rost noch die Bildung abrasiv wirkender Stoffe feststellen. Eine genaue Erklärung über die Rolle, die das Chlor spielt, kann nicht angegeben werden, doch scheint es nach Art eines Aktivators für den Schwefel diesen dauernd wirksam zu erhalten, so daß die Friktionskurve bei steigender Belastung flach und ohne scharfe Absätze verläuft. Es ist auffallend, daß diese Wirkung bestehen bleibt, trotzdem der Chlorgehalt allmählich· absinkt. Bei Automobilgetrieben wurde folgendes festgestellt:

Nach 150 bis 200 km, war der Chlorgehalt zum großen Teil, nach 600 bis 750 km vollkommen verschwunden. Das entspricht einer Fahrzeit von 10 bis 15 Stunden. Dagegen war der Gehalt an korrosivem Schwefel unverändert geblieben, und das öl hatte nach wie vor die gleiche Wider-Standsfähigkeit gegen hohe Getriebe- und Zahndrücke.

Es scheint danach, daß das Chlor dazu dient, eine Beeinflussung des Stahls der Getriebezähne durch den Schwefel einzuleiten, und daß diese Rolle überflüssig wird, sobald ein wesentlicher Teil der Oberflächen aktiviert ist.

Beispiel 1 . .

Das für die Herstellung der verbesserten Schmieröl dienende Ausgangsöl hatte folgende Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht 26,4 _ί0*

Viscosität bei 99° C 3,7° E

Viscosität bei 38⁰ 47° E

Fließpunkt ... —15⁰

Flammpunkt 250° C

Farbe ¹I₂R _no

Es wurden folgende Proben untersucht:

Probe 1: Grundöl mit 8 °/„ eines durch Erhitzen von Kienöl mit Schwefel auf 240⁰ sul- -furierten Öles mit 4% reaktionsfähigem Schwefel. ¹¹S

Probe 2: Grundöl mit 2,8% sulfuriertem Kienöl und 1 bis I¹I₂ ⁰I₀ gechlortem Paraffin mit 40⁰/o Chlor.

Probe 3: Grundöl allein.

Die Untersuchungen erfolgten an der Almen-Maschine, beschrieben in Automotive Industries Vo. 67 bis 21 PP 650. Festgestellt

wurden Gesamtbelastung, Schlußreibung, Belastung, bei der die Reibung plötzlich ansteigt, ferner Temperatur und Zustand des Zapfens:

₅ Probe	Belastung	Schlußreibung	Plötzlicher Reibungsanstieg	Schluß temperatur ⁰C	Zapfenzustand
I 2 io 3	H H Cn Cn cn	H OJ C^. O O cn	' ' '6 Einheiten " ' 9	125 6o 32	tief verschrammt vorzüglich angefressen

Beispiel 2

Als Grundöl diente eine Pennsylvaniafraktion von 2,92⁰E bei 99⁰. Verschiedene Zusätze wurden gemacht, um bestimmte Gehalte an korrosivem Schwefel und an Chlor zu erhalten.

Angegeben werden in der Tabelle in Gewichtseinheiten die Belastungen, die Schlußfraktion und der Zapfenzustand. Aus der Tabelle ergibt sich als bestes Verhältnis 0,2 bis 0,5% und mehr korrosiver Schwefel und 0,3 bis 0,5 °/o Chlor. Alle Proben mit einer Ausnahme trugen die volle Belastung mit 15 Gewichtseinheiten, eine 14. Das Grundöl selbst versagte schon bei 5 oder 6 Einheiten. Keines der öle führte eine Korrosion des Metalls der Getriebe herbei oder führte zur Bildung von schleifend wirkenden Stoffen in merkbarer Menge.

Mischung ²⁵ N,	% korrosiver Schwefel	% Chlor	Almen-Probe	Belastungs einheiten	Endreibung	Zapfenzustand
I 2 30 3 4 5 6 35 ⁷ ⁵ 8 9	0,2 0,2 0,2 0,5 0,5 o,5 1,0 1,0 1,0	0,1 o,3 o,5 0,1 o,3 o,5 0,1 0,3 o,5	6 15 14 15 15 15 15 15 15	15 29 28 57 63 35 55 48 53	festgefressen gut festgefressen geschrammt geschrammt gut etwas geschrammt geschrammt geschrammt

Beispiel 3

Um die Wirkung der Verminderung des Chlorgehaltes während des Betriebes aufzuzeigen, wurden Proben gemacht mit Mischungen nach vorliegender Erfindung mit käuflichen Schmiermitteln, die einen sog. Höchstleistungszusatz enthielten, der aus fettem öl durch Einwirkung von Chlorschwefel gewonnen war. Die Proben wurden verschieden

lange mit Stahlwolle bei 160 bis 170⁰ in Be- >oo rührung gebracht. Diese Behandlung entspricht den Vorgängen im Betriebe. Die öle wurden dann auf der Almen-Maschine geprüft, wobei sich ergab, daß die Chlorschwefelöle sehr schnell ihren Charakter als ¹⁰S Hochleistungsschmieren verloren, während dieses bei den erfindungsgemäß hergestellten ölprodukten nicht der Fall war.

50	Auf 165⁰ erhitzt mit 5% Stahlwolle ■ Stunden	Analyse	des Öles	Prüfung auf der Almen-Maschine	Reibung
55 Käufliches Chlor- I Schwefelschmieröl 1	O 6 8	Schwefel	Chlor	Belastung	33 74 46
60 öl nach der Erfindung-^	0 IO	0,99 1,11 1,15	0,62 0,49 o,34	15 14 6	30 60
0,4 0,4	o,5 Spuren	15 15 '

Ähnliche Prüfungen anderer Muster von öl wurden mit mehrtägiger Dauer im Autogetriebe durchgeführt. Die öle nach der Erfindung arbeiteten in der ganzen Prüfungs-5. zeit durchaus zufriedenstellend. Beim Ausbau der Getriebe zeigten die ölproben im. wesentlichen den ursprünglichen Schwefeln¹ gehalt und waren chlorfrei. Die Metallteile**-, waren nicht merkbar angegriffen und zeigten ίο sich rostfrei.

Claims

Patentansprüche:

i. Schmiermittel, bestehend aus einem Mineralschmieröl, gegebenenfalls in Mischung mit Seifen, einer reaktionsfähigen, korrosiven Schwefel und einer weiteren, Chlor enthaltenden öllöslichen organischen Verbindung.

.j 1,.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, da^lr ^:i'§t$h gekennzeichnet, daß der Gehalt an ||ktionsfähigem Schwefel mindestens ψ₀ beträgt und nötigenfalls durch zusätzliche Mengen freien Schwefels eingeregelt wird.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chlorgehalt des Schmiermittels 0,1 bis 0,6% beträgt.