DE68902532T2

DE68902532T2 - Schmierfettzusammensetzung.

Info

Publication number: DE68902532T2
Application number: DE8989310039T
Authority: DE
Inventors: Bernard Tury
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2009-10-03
Also published as: JP2711150B2; KR900006493A; CA2000834A1; KR0143561B1; CA2000834C; GR3005683T3; AU4980190A; IE893143L; US4929369A; ATE79647T1; GB8825073D0; JPH02158692A; EP0366280B1; ES2034645T3; DE68902532D1; AU622282B2; GB8921998D0; EP0366280A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmierfettzusammensetzung, insbesondere auf eine Schmierfettzusammensetzung, die, wenn sie mit Metall in Berührung kommt, eine verringerte Korrosion ergibt.
Viele Schmierfette sind Öle, die durch die Zugabe eines Gelierungsmittels zum Öl eingedickt worden sind. Die Öle, die für die meisten Schmierfette verwendet werden, sind Mineralöle, d.h. Kohlenwasserstofföle, aber es können auch andere Öle, wie z. B. synthetische Öle, zur Herstellung von Schmierfetten verwendet werden, wie z. B. synthetische Kohlenwasserstofföle, Diester, z. B. Di(2-ethylhexyl)- sebacat, Perfluoroalkylether und Siliconöle. Viele Fette werden unter Verwendung von Seifen, im allgemeinen Lithiumseifen,als Geliermittel erhalten. Jedoch können seifenfreie Geliermittel ein Schmierfett mit verbesserten Eigenschaften ergeben. So können beispielsweise solche Schmierfette länger bei einer höheren Gebrauchstemperatur angewendet werden.
Seifenfreie Geliermittel sind z. B. Tone, Ruß, Kieselsäure und Polyharnstoffe, welche alle vorzugsweise als feinteilige feste Materialien verwendet werden. Fein zerteilte Tonteilchen, wie z. B. Tone der Bentonit- oder Hektorittypen, können als seifenfreie Geliermittel verwendet werden, um aus einem Öl, wie z. B. einem Mineralöl Schmierfette herzustellen. Die Tonteilchen werden üblicherweise verwendet, nachdem sie oberflächlich mit einem organischen Material, wie z. B. einer quaternären Ammoniumverbindung, beschichtet worden sind. Bei Siliconölen kann ein Kieselsäurefüllstoff als seifenfreies Geliermittel verwendet werden.
Eine typische Kieselsäure für diesen Zweck ist rauchförmige Kieselsäure, die eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 1um aufweist.
Beim Gebrauch kommen viele Schmierfette mit Metallageroberflächen in Berührung, welche häufig einer Korrosion zugänglich sind. Um die Korrosion des Metalls zu verringern, können dem Schmierfett Zusätze zugegeben werden, um einen Korrosionsschutz zu erzielen. Jedoch können Schmierfette, die seifenfreie Geliermittel enthalten, wie z. B. Tone oder Kieselsäure, einer Destrukturierung unterliegen, womit zu verstehen ist, daß sich das Öl und das Geliermittel trennen. Zusätze, die nützlich sind, einen Korrosionsschutz zu liefern, können somit Schmierfette, die seifenfreie Geliermittel enthalten,destrukturieren. Natriumnitrit wurde als Korrosionsinhibitor in seifenfrei eingedickten Schmierfetten verwendet. Jedoch enthalten viele Schmierfette Aminverbindungen als Antioxydationsmittel, und es besteht dann ein Risiko zur Bildung von karzinogenen Nitrosoaminen, weshalb die Verwendung von Natriumnitrit unerwünscht ist. Dinatriumsebacat wird in seifenfrei eingedickten Schmierfetten verwendet, um etwas Korrosionsschutz zu erzielen, ohne daß die Destrukturierung der Schmierfette gefördert wird. Dieses Material ist aber teuer, und es ist erwünscht, andere Korrosionsinhibitoren aufzufinden, die seifenfrei eingedickte Schmierfette nicht destrukturieren.
Es wurde nunmehr gefunden, daß gewisse Metallsalze von aromatischen Carbonsäuren eine nützliche Inhibierung einer Korrosion ergeben, ohne daß sie eine Destrukturierung eines seifenfrei eingedickten Schmierfetts verursachen. Gegenstand der Erfindung ist also eine Zusammensetzung, die folgendes enthält:
(a) ein Salz aus einem einwertigen Metall (M) einer Caronsäure, worin mindestens eine Carbonsäuregruppe an ein Ringatom eines kondensierten Ringsystems gebunden ist, und
(b) ein Schmierfett, bei dem es sich um ein seifenfrei eingedicktes mineralisches oder synthetisches Öl handelt.
Nachstehend wird das Salz aus einem einwertigen Metall (M) und aus einer Carbonsäure, bei der die Carbonsäuregruppe an ein Ringatom eines kondensierten Ringsystems gebunden ist, der Einfachheit halber nur als "das Salz" bezeichnet.
Das kondensierte Ringsystem kann substituiert oder unsubstituiert sein. Geeignete Substituenten sind z. B. Halogenatome, Hydroxylgruppen, Kohlenwasserstoffgruppen, Kohlenwasserstoffoxygruppen, Hydrocarbonylgruppen oder Hydrocarbonyloxygruppen. Alle Substitutionsgruppen, die im kondensierten Ringsystem vorliegen, sind zusätzlich zu der Carbonsäuregruppe oder den Carbonsäuregruppen vorhanden. Die Substitutionsgruppe kann die Lösungscharakteristiken des Salzes modifizieren, aber sie sollte vorzugsweise nicht eine beträchtliche Löslichkeit in dem Öl besitzen, auf welchem das Schmierfett basiert. So kann der Substituent eine Alkyl-, Alkenyl-, Alkoxy- oder Acylgruppe sein, und zwar vorzugsweise eine solche, die nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome enthält. Brauchbare Resultate wurden erhalten, wenn das kondensierte Ringsystem mindestens eine Substitutionsgruppe enthält, die eine Hydroxylgruppe ist.
Das kondensierte Ringsystem enthält mindestens zwei Ringe, die miteinander verschmolzen sind. Mindestens einer der Ringe kann ein Heteroatom, wie z. B. ein Stickstoffatom, enthalten. Salze gemäß der Erfindung sind insbesondere solche, bei denen zumindest ein Ring des kondensierten Ringsystems ein Kohlenwasserstoffring ist. Zweckmäßige Verbindungen sind solche, bei denen das kondensierte Ringsystem ein Kohlenwasserstoffringsystem ist, wie z. B. ein kondensiertes aromatisches Kohlenwasserstoffringsystem. Wenn das kondensierte Ringsystem als Substituent eine Hydroxylgruppe enthält, dann wird es bevorzugt, daß die Hydroxylgruppe und die Carbonsäuregruppe an benachbarte Kohlenstoffatome des kondensierten Ringsystems und insbesondere eines Kohlenwasserstoffringsystems gebunden sind.
Das kondensierte Ringsystem ist typischerweise ein Naphthalinringsystem, wie z. B. 2-Naphthoesäure, 3-Hydroxy-2-naphthoesäure, 2-Hydroxy-1-naphthoesäure und 1-Hydroxy-2-naphthoesäure.
Das Metall (M) ist einwertig und ist typischerweise ein Alkalimetall, wie z. B. Lithium, Kalium und insbesondere Natrium. Es wurden brauchbare Resultate erhalten, wenn Natrium-2-naphthoat- und 3-Hydroxy-2-nahthoat verwendet wurden. Das Salz ist vorzugsweise fein verteilt und im allgmeinen ausreichend fein, daß es durch ein Sieb mit einer Maschenweite von nicht mehr als 100 um hindurchgeht.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält auch ein Schmierfett. Das Schmierfett kann auf einem Mineralöl basieren. Bei einem solchen Schmierfett ist das seifenfreie Eindickungsmittel vorzugsweise feinteiliger Ton und insbesondere ein organophiler Ton. Alternativ kann das Schmierfett auf einem synthetischen Öl basieren, bei dem es sich um ein Siliconöl handeln kann, wie z. B. ein Polydiorganosiloxan, z. B. ein Polydimethylsiloxan oder ein Copolymer davon. Ein geeignetes Eindickungsmittel für ein solches Schmierfett ist feinteilige Kieselsäure, insbesondere rauchförmige Kieselsäure.
Seifenfrei eingedickte Schmierfette, bei denen das Eindikkungsmittel ein Ton, Ruß, Kieselsäure oder ein Polyharnstoff ist, sind im Handel erhältlich, und das Salz, nämlich die Komponente (a), kann in ein solches Schmierfett einverleibt werden, um einen nützlichen Korrosionsschutz zu erzielen, wobei keinerlei feststellbare Destrukturierung des Schmierfetts stattfindet.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung, welche die Komponenten (a) und (b) enthält, kann neben dem Salz weitere Zusätze zum Schmierfett enthalten. Diese weiteren Materialien sind z. B. solche, die als Korrosionsinhibitoren bekannt geworden sind. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß diese weiteren Materialien nicht selbst das Schmierfett destrukturieren und auch nicht mit dem Salz reagieren, so daß eine Destrukturierung des Schmierfetts eintritt. Ob eine Destrukturierung des Schmierfetts eintritt oder nicht, kann leicht bestimmt werden, beispielsweise durch visuelle Beobachtung oder durch einen verhältnismäßig einfachen Test.
Die Zusammensetzung enthält typerischerweise 0,1 bis 30 Gew.-% von dem Salz, bezogen auf das Gesamtvolumen der Zusammensetzung. Vorzugsweise ist das Salz in einer Menge von 0,1 bis 5 % G/V vorhanden.
Zusätzlich zum Metallsalz kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung verschiedene andere Bestandteile enthalten, wie sie üblicherweise in ein Schmierfett einverleibt werden, wie z. B. Oxydationsinhibitoren und Extremdruckzusätze.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann unter Verwendung jeglicher Technik hergestellt werden, mit welcher wirksam Feststoffe in ein flüssiges oder plastisches Medium, worin der Feststoff im wesentlichen unlöslich ist, einverleibt werden kann. Eine zufriedenstellende Einverleibung des Salzes, das vorzugsweise eine feinteilige Form aufweist, in das Schmierfett kann dadurch errreicht werden, daß man das Salz und das vorher hergestellte Schmierfett miteinander vermischt, beispielsweise durch Rühren während weniger Minuten, typischerweise nicht mehr als 10 min. Alternativ kann das Salz in das Öl eingebracht werden, das anschließend zur Bildung des gewünschten Schmierfetts eingedickt wird.
Die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung kann wie jedes andere bekannte Schmierfett eingesetzt werden, und zwar insbesondere im allgemeinen im Automobilbau und auch in Lagern, wie z. B. Hochleistungslagern. Es wurde gefunden, daß, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung einem Antirosttest unterworfen wird, sie eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu einer Schmierfettzusammensetzung zeigt, die das gleiche Gewicht des bekannten Korrosionsinhibitors Dinatriumsebacat enthält.
Ein Lager, das als Schmiermittel eine Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält, stellt eine weitere Erscheinungsform der Erfindung dar.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind näher in den folgenden erläuternden Beispielen angegeben, worin alle Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind, sofern nichts anderes angegeben ist.

Herstellung von Natriumsalzen

Die Natriumsalze von 2-Naphthoe- und 3-Hydroxy-2-naphthoesäure wurden dadurch hergestellt, daß die Säure mit einer äquivalenten Menge wässeriger Natriumhydroxydlösung neutralisiert wurde, um eine Lösung des Salzes zu erhalten, und hierauf die Lösung zur Trockne eingedampft wurde.
Das erhaltene Salz wurde durch ein Sieb mit 300 Maschen (ungefähr 57 um Maschenweite) zerkleinert.

Beispiele 1 und 2

Proben eines Organotonschmierfetts wurden auf Lager aufgebracht, die dann dem dynamischen IP-Antirosttest für Schmiermittel (IP 220) unterworfen wurden, wobei destilliertes Wasser verwendet wurde. Das Schmierfett war durch Eindicken eines Schmieröls mit 9 % G/G eines organophilen Tons erhalten und enthielt keinen Korrosionsinhibitor. Der Test wurde unter Verwendung einer Probe des Schmierfetts, der 1 % G/G eines Korrosionsinhibitors zugesetzt worden war, und auch einer Probe des Schmierfetts, der kein Korrosionsinhibitor zugesetzt worden war, ausgeführt. Die Korrosionsinhibitoren wurden als feine Feststoffe verwendet und in das Schmierfett durch Einrühren von Hand einverleibt.
Nach Beendigung des Tests nach sieben Tagen wurden die Lager entnommen, gereinigt, und die äußere Ringspur wurde sorgfältig auf Rost oder Ätzflecken untersucht und gemäß den Standards des Tests eingeteilt. Die erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Beispiel oder Vergleichsbeispiel Zusatz-Type (a) Korrosionseinstufung (b)

Anmerkungen zu Tabelle 1

(a) SB bedeutet Natrium-3-hydroxy-2-naphthoat
SN bedeutet Natrium-2-naphthoat
DSS bedeutet Dinatriumsebacat, ein handelsüblicher Korrosionsinhibitor.
Nil bedeutet, daß kein Inhibitor dem Fett zugesetzt worden war.
(b) Die Korrosionseinstufung erfolgte gemäß IP 220 in Stufen, die auf einer nichtlinearen Skala von null (keine sichtbare Korrosion) bis fünf (Korrosionsfläche von mehr als 10 % der Oberfläche) reichen.
Visuelle Untersuchung der Schmierfettproben zeigen keinerlei Anzeichen einer Destrukturierung des Schmierfetts. Bei Verwendung eines Bohlin-Rheometers im Oszillationsmodus zeigten die erhaltenen Daten, daß keine wesentliche Destrukturierung eingetreten war und daß die Änderung der viskoelastischen Eigenschaften unter Scherung bei allen getesteten Schmierfettzusammensetzungen im wesentlichen gleich war, und zwar sowohl mit als auch ohne einem Korrosionsinhibitor.
Wenn im Gegensatz hierzu Zink-3-hydroxy-2-naphthoat verwendet wurde, dann war die EMCOR-Einstufung O, aber eine Destrukturierung des Schmierfetts war sowohl bei visueller Untersuchung als auch bei den Tests unter Verwendung des Bohlin-Rheometers offenkundig.

Beispiel 3

Das Verfahren der Beispiele 1 und 2 wurde unter Verwendung eines Schmierfetts wiederholt, das durch Eindicken eines Siliconöls mit ungefähr 8 % G/G feinteiliger Kieselsäure eingedickt worden war. Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Beispiel oder Vergleichsbeispiel Zusatz-Type (a) Korrosionseinstufung (b)

Anmerkungen zu Tabelle 2

für (a) und (b) siehe Anmerkungen zu Tabelle 1.
Eine Prüfung der Schmierfette durch sowohl visuelle Prüfung als auch durch Verwendung des Bohlin-Rheometers zeigt, daß keine merkliche Destrukturierung stattgefunden hatte.

Beispiele 4 und 5

Zu Proben eines Organotonschmierfetts (hergestellt nach der Vorschrift der Beispiele 1 und 2) wurde 1 % G/G eines Korrosionsinhibitors zugegeben, wobei das in den Beispielen 1 und 2 beschriebene Verfahren verwendet wurde.
Schmierfettproben, die einen Korrosionsinhibitor enthielten, und auch Schmierfettproben, die keinen Korrosionsinhibitor enthielten, wurden dem Konuseindringtest für Schmierfette unterworfen, wobei eine Konusvorrichtung mit dem halben Maßstab und das Verfahren von ASTM Test Method D1403 verwendet wurden. Die Konuseindringungen wurden an einer Schmierfettprobe ausgeführt, die auf 25ºC gebracht und in einem Grease-Worker 60 Doppelhüben in der Weise unterworfen worden war, wie es im ASTM Test Method D1403 beschrieben ist.
Unter Verwendung der in ASTM Test Method D1403 angegebenen Standardformel wurden die Messungen transformiert, um die "Eindringung" des Konuses für eine Konusvorrichtung mit dem vollen Maßstab zu erhalten. Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Beispiel oder Vergleichsbeispiel Zusatz-Type (a) Eindringung nach Durcharbeitung (b)

Anmerkungen zur Tabelle 3

(a) siehe Anmerkungen zu Tabelle 1
(b) Die "Eindringung nach Durcharbeitung" ist die Tiefe in Zehnteln eines Millimeters, die der Standardkonus in das durchgearbeitete Fett eindringt, wobei die in ASTM Test Method D1403 angegebenen Bedingungen und die Standardformel zur Transformierung der Messungen angewendet werden.

Claims

1. Zusammensetzung, welche folgendes enthält:

(a) ein Salz aus einem einwertigen Metall (M) und aus einer Carbonsäure, bei welcher die Carbonsäuregruppe an ein Ringatom eines kondensierten Ringsystems gebunden ist, und

(b) ein Schmierfett, bei welchem es sich um ein seifenfrei eingedicktes mineralisches oder synthetisches Öl handelt,

wobei die Zusammensetzung 0,1 bis 30 Gew.-% der Komponente (a), bezogen auf das Gesamtvolumen der Zusammensetzung, enthält.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welcher die Komponente (a) ein Salz ist, in welchem das kondensierte Ringsystem weiter durch mindestens einen Substituenten substituiert ist, der ein Halogenatom oder ein Hydroxyl-, Kohlenwasserstoff-, Kohlenwasserstoffoxy-, Hydrocarbonyl- oder Hydrocarbonyloxy-Gruppe ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Komponente (a) ein Salz eines Alkalimetalls ist und das kondensierte Ringsystem ein kondensiertes aromatisches Kohlenwasserstoff-Ringsystem ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Komponente (a) ein Salz ist, das eine Hydroxyl-Gruppe enthält, und die Carbonsäure- und die Hydroxyl-Gruppe an benachbarten Kohlenstoffatomen des kondensierten Ringsystems gebunden sind.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Komponente (a) aus Natrium-2-naphthoat oder Natrium-3-hydroxy-2-naphthoat besteht.

6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher das Schmierfett ein mit Ton, Ruß, Kieselsäure oder Polyharnstoff eingedicktes mineralisches oder synthetisches Ölfett ist.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, bei welcher das Schmierfett ein mit einem organophilen Ton eingedicktes Mineralöl ist.

8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher das Schmierfett ein seifenfrei eingedicktes synthetisches Ölfett ist, das aus einem synthetischen Kohlenwasserstofföl, einem Diester, einem Perfluoroalkylether oder einem Siliconöl erhalten worden ist.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, bei welcher das Schmierfett ein mit rauchartiger Kieselsäure eingedicktes Siliconöl ist.

10. Lager, das als Schmiermittel eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.