DE686409C - Schmiermittel - Google Patents

Description

Mit der Verwendung schnell laufender Maschinenteile, insbesondere von Getrieben, die hohe Drucke entwickeln, beispielsweise von Hypocycloidgetrieben, Getrieben mit Schräg-, Winkel- oder Pfeilverzahnung, und der Einführung derartiger Getriebe, z. B. für Differentialgetriebe in der Kraftfahrzeugindustrie und anderen Industriezweigen, hat sich ein Bedürfnis nach geeigneten wirtschaftlichen Schmiermitteln eingestellt, da die gewöhnlichen Mineralschmieröle nicht die genügenden Eigenschaften aufweisen, um einen beständigen und widerstandsfähigen Ölfilm zu gewährleisten. So eignen sich z. B. Zylinderölfraktionen (straight run Pennsylvania oil) von etwa 4,32 Engler-Graden nur für die Verwendung bei Drucken bis zu 500 bis 600 Atm., während die obengenannten neuen Getriebearten Schmieröle erfordern, die Drucken von 1500 Atm. und mehr widerstehen. Die Höchstdruckschmierung hat die Getriebeölindustrie vor ganz neue Aufgaben gestellt.

Man hat bereits verschiedene Vorschläge für die Herstellung von Hochdruckschmiermitteln gemacht. So hat man empfohlen, die Schmiermittel zu halogenieren, jedoch sind derartige Erzeugnisse ungeeignet, weil die aliphatischen Halogenverbindungen der Mineralöle der Hydrolyse unterliegen und leicht dissoziieren, so daß freie Säure abgespalten wird, wodurch die Schmiermittel eine saure Reaktion annehmen und die zu schmierenden Metallteile korrodiert werden.

Man hat ferner vorgeschlagen, o-Dichlorbenzol zu verwenden, jedoch hat dieser Stoff einen verhältnismäßig niederen Siedepunkt von nur 179⁰. Infolge der hohen Dampftension verdampft er also leicht. Ferner zeigt er bei höheren Temperaturen eine geringe Viscosität von nur 1,19 bis 1,25 Engler-Graden.

Es ist weiterhin empfohlen, Chlornaphthaline zu verwenden, jedoch sind diese nicht genügend in Mineralölen löslich.

Es wurde nun gefunden, daß sich die oben bezeichneten Nachteile vermeiden lassen, wenn man Halogenverbindungen des Phenanthrens oder deren Homologen für die Herstellung von Hochdruckschmiermitteln verwendet.

Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Eric WaMforss in Cleveland, Carl L:Johnson in Bedford und George Lacy in Cleveland, Ohio, V, St. A.

Man mischt den Schmierölen oder -fetten geringe Mengen halogenierter bzw. gemischthalogenierter Phenanthrene oder deren Homologen, besonders chlorierten Retens," zu, bis das Schmiermittel zweckmäßig einen Halogen-, gehalt von etwa 0,2 bis 5 0/0 aufweist.

: Beispiel ι

Reten (1 - Methyl- 7 -isopr opylphenanthren), C₁₈H₁₈, von der Konstitutionsformel

—_■. CH₃

wird bekanntlich in der Fichteiiharzindustrie bei der Zersetzungsdestillation von harzreichen Nadelhölzern gewonnen. Es findet sich in der schweren Teerölfraktion, kristallisiert in Blättern vom Schmelzpunkt 98,5°, siedet über 390° und destilliert im absoluten Vakuum bei 135⁰. Das Reten steht in größeren Mengen und unter wirtschaftlichen Umständen zur Verfügung.

Zur Herstellung von Monochlorreten werden 234 kg Reten vom Schmelzpunkt 98⁰ in einem emaillierten Kessel im Wasserbad oder bei höherer Temperatur geschmolzen und in die geschmolzene Masse etwa 71kg Chlorgas eingeleitet. Das Chlor wird verhältnismäßig leicht absorbiert. Nach Beendigung der Reaktion kann die Masse durch Waschen mit verdünnter Natronlauge, Sodalösung 3. dgl. und bzw. oder mit Wasser gereinigt werden.

Das Monochlorreten stellt bei gewöhnlicher Temperatur eine schwach bernsteinfarbene viscose Flüssigkeit dar, die sich mit Mineralölen vollkommen mischt. Es zeigt einen Siedepunkt von etwa 215° bei 4 mm Hg und eine Viscosität von etwa 1,73 bis 1,82 Engler bei 37,8° C. Es hat zu metallischen Flächen eine außerordentlich gute Adhäsion. In ähnlicher Weise können die Di-, Tri-, Tetra-, Penta- und Hexachlorretenverbindungen hergestellt werden. Das Trichlorreten und die höheren Halogenierungsstufen lassen sich aber nicht mehr im Vakuum destillieren, da sie Zersetzungserscheinungen zeigen.

Das Dichlorreten ist ein sehr viscoses Öl. • Mit der Steigerung des Halogenierungsgrades nimmt auch der Viscositätsgrad zu über den zähflüssigen, den plastischen halbfesten Zustand bis zum Hexachlorreten, das eine harte harzartige Masse mit einem Erweichungspunkt von 59 bis 6i°, nach der Ring- und Kugelmethode gemessen, darstellt (vgl. Eng ler-Höfer, »Erdöl«, Leipzig, II. Auflage, BandIV, Seiteos). Es läßt sich leicht pulvern, jedoch neigt das Pulver bei höheren Sommertemperaturen von z. B. 30' etwas zum Sintern.

Alle Chlorretenverbindungen sind löslich .in Mineralöl, was für den vorliegenden Zweck von besonderer Bedeutung ist. In vielen Fällen ist die Verwendung bestimmter einheitlicher Halogenierungsstufen nicht erforderlich, so daß sich die Isolierung der einheitlichen Verbindungen erübrigt. In diesen Fällen können Gemische verschiedener Halogenierungsstufen, z.B. Mischungen von Mono- und Hexachlorreten oder das in Beispiel 1 genannte Chlorierungsprodukt des Retenöls verwendet werden.

An Stelle der Chlorverbindungen können auch andere Halogenderivate, wie Bromphenanthrenderivate oder Fluorderivate, oder gemischthalogenierte Stoffe, wie Bromchlordimethylphenanthren, verwendet werden.

Mischt man 454 g des so erhaltenen Monochlorretens mit 2500g hellgrünem, filtriertem Zylinderöl (Pennsylvania bright stock) mit einer Viscosität von 4,18 Engler-Graden bei 37,8° C, dann zeigt das Gemisch einen Chlorgehalt von etwa 2 0/0. Auf einer Timkenölprobiermaschine (vgl. National Petroleum News, New York, vom 14. November 1934, Seite 23 bis 31), die bekanntlich insbesondere zum Prüfen von Hochdruckschmiermitteln dient, wurde eine O. K.-Belastung von 14969 kg (entsprechend einem Druck von 1406 Atm.) und eine Scorebelastung von 17237 kg (entsprechend 1 582 Atm.) erhalten. Eine Verminderung des Chlorgehalts auf 1,50/0 im Gemisch verringerte die Schmierwirkung erheblich. Eine Erhöhung des Chlorgehalts auf 3 0/0 zeigte keine wesentliche Verbesserung der Schmierwirkung.

Eine sechsstündige Prüfung in der Timkenölprobiermaschine bei 14969 kg Belastung gab eine Abnutzung von 4,5 mg, während die Abnutzung mit dem reinen hellen Zylinderöl unter gleichen Umständen schon nach wenigen Sekunden so stark war, daß die Lagerschale der Ölprobiermaschine ausgelaufen war. Hinsichtlich der O.K.- und Scorebelastung wurden wiederum die obengenannten alten Werte erhalten. Daraus geht die Beständigkeit des Gemisches bei längerer Be- no anspruchung hervor.

'Beispiel 2

171g Dichlorreten, das durch Chlorierung in einem organischen Lösungsmittel, darauffolgende Reinigung durch Blasen mit Luft oder/und Dampf destillation, Lösung des Destillationsrückstandes in Benzin, Filtration der Benzinlösung zwecks Abtrennung der asphaltartigen Bestandteile durch Fullererde und Abdampfen des Lösungsmittels erhalten ist, wird mit 2500g hellem, filtriertem Zylinderöl

(Pennsylvania bright stock oil) von einer Viscosität von 4,18° Engler bei 37,8 'C gemischt. Dieses Zylinderöl wird bekanntlich häufig als Standardschmieröl auf der Timkenmaschine für Hochdruckschmierölprüfung benutzt. Das erhaltene Gemisch enthielt 1,5% Chlor. Es wurde wie nach Beispiel 1 geprüft. Das Gemisch zeigt eine O. K.-Belastung von 11430kg (entsprechend 1055 Atm.) und eine Scorebelastung von 14969 kg (entsprechend 1406 Atm.). Ein Gemisch von 234g Dichlorreten mit 2500 g des gleichen Öles, was einem Chlorgehalt von 2 0/0 entspricht, gab 17237 kg O. K.-Belastung (entsprechend

iS 1582 Atm.) und eine Scorebelastung von 19505 kg (entsprechend 1758 Atm.).

Beispiel 3

118 g gereinigtes Hexachlorreten werden mit 2500g des Zylinderöles nach Beispiel 1 und 2 von der Viscosität von 4,18° Engler bei 37j8° C zu einer Mischung mit einem Chlorgehalt von 2 0/0 vermischt. Es wurde eine O. K.-Belastung von über 45 359 kg (entsprechend etwa 4008 Atm.) erhalten, ohne daß eine Abnutzung eintrat. Die Maschine lief 6 Stunden mit einer Belastung von 14969 kg. Es wurde eine Abnutzung von 3,5 mg gemessen.

Nach diesem Versuch wurde dieselbe Mischung nochmals einer Belastung von 45359 kg unterworfen und die gleiche O. K.-Belastung gefunden.

Mit anderen Chlorierungsprodukten von Reten werden ähnliche Ergebnisse erhalten. Nach den vorliegenden Versuchen wird die Festigkeit des Ölfilms mit zunehmendem HaIogenierungsgrad des Zusatzes gemäß der Erfindung bei gleichem Gesamtchlorgehalt des Schmierölgemisches erhöht. Daraus folgt, daß die zuzusetzende Menge an Schmierölverbesserer sich entsprechend dem Chlorierungsgrad vermindert. Ein Chlorgehalt von 20/0 im Schmiermittelgemisch erfordert bei 2500 g Schmiermittel nur 118 g der Hexachlorverbindung gegenüber 454 g der Monochlorver- ■ bindung.

Im Gegensatz zu- anderen Chlorprodukten behalten die Chlorderivate des Phenanthrene, insbesondere die chlorierten Retene, ihre gute Löslichkeit in Mineralölen bei.

Wie durch Abnutzungsversuche nachgewiesen ist, ist ein Polychlorreten-Schmiermittelgernisch ebenso widerstandsfähig gegen Hydrolyse wie ein Monochlorretenschmiermittel.

Die halogenierten Retenverbindungen können außer mit Zylinderölen auch mit anderen Schmierölen, z. B. mit Mineralölfraktionen, mit Ölgemischen, Gemischen von Mineralölen mit fetten Ölen oder- Fetten sowie fetten ölen oder Fetten vermischt werden.

Obwohl sich die Gemische nach der vorliegenden Erfindung insbesondere für die Verwendung als Hochdruckschmiermittel eignen, hat sich gezeigt, daß sie sich auch für andere Zwecke verwenden lassen, z. B. für Automotorenöle, für Schneid- oder Bohröle zum Drehen, Gewindeschneiden, weil sie nicht nur als Schmiermittel, sondern auch als Kühlmittel wirken. Für diese Zwecke können Öle geringerer Viscosität verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schmiermittel aus Schmierölen oder -fetten, gekennzeichnet durch den Gehalt geringer Mengen halogenierter bzw. gemischthalogenierter Phenanthrene oder deren Homologen, besonders chlorierten Retens, wobei das Schmiermittel zweckmäßig einen Halogengehalt von etwa 0,2 bis 5 0/0 aufweist.