DE708436C - Geschwefeltes Schmieroel - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AH
21. JULI 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vi 708436 KLASSE 23 c GRUPPt

St 58020 IVdJ23c

Arnold J. Morway in Rahway und Dr. John C. Zimmer in Union, New Jersey, V. St. A.,

sind als Erfinder genannt worden.

Geschwefeltes Schmieröl

Patentiert im Deutschen Reich vom 6. November 1038 an Patenterteilung bekanntgemacht am 12. Juni 1941

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Ölen, wie sie in der Metalle bearbeitenden Industrie ■ beim Bohren, Schneiden, Ziehen oder Prägen verwendet werden.

Die zur Zeit im Handel befindlichen Öle dieser Art sind in der Hauptsache Mineralöle oder fette öle oder Mischungen solcher, denen man einen Schwefelgehalt, sei es durch direkte Einverleibung von Schwefel, sei es durch Behandlung mit Schwefelchloriden,· gegeben hat. Diese geschwefelten Öle sind meist sehr dunkel gefärbt, besonders wenn sie einen genügenden Schwefelgehalt haben, um auch bei sehr hohen Drucken Verwendung zu finden. Manche derartigen Produkte sind im Anfang hellfarbig, dunkeln aber schnell nach und verlieren ihre Durchsichtigkeit. Man hat seit einiger Zeit erkannt, daß ein derartiges, für die Metallbearbeitung unter hohen Drucken bestimmtes Öl entschieden besser ist, wenn es hellfarbig bleibt.

Es wurde gefunden, daß sich dieses Ziel erreichen läßt, wenn man einem mild geschwefelten Öl einen Ester einer der Säuren des Phosphors in kleinen Mengen zusetzt. Die Schwefelung kann durch Behandlung des Ausgangsstoffes mit Schwefelungsmitteln, wie freiem Schwefel oder Schwefelhalogeniden, unter solchen sorgfältig einzuhaltenden Bedingungen, insbesondere bezüglich Temperatür und Schwefel menge, geschehen, daß es nur zu einer milden Schwefelung kommt. Unter milder Schwefelung soll hier verstanden werden, daß die eingeführte Menge Schwefel nicht genügt, um dem öl die notwendigen Eigenschaften zur Verwendung unter höchsten Drucken zu verleihen. Bei dieser milden Schwefelung tritt eine Dunkelfärbung des Öles nicht ein. Die Leistungsfähigkeit wird dem mild geschwefelten öl erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß den ölen ein Ester e,iner Säure des Phosphors

zugesetzt wird, wie z. B. Trikresyl- oder Triphenylphosphat oder -phosphit. Aliphatische Ester der Säuren des Phosphors können auch verwendet werden, doch wurden als best-, geeignet die alkylierten aromatischen Ester,-; befunden. /j'·

Der Schwefelgehalt soll sorgfältig in den'"' Grenzen von 0,5 bis 2% eingeregelt werden, ist also wesentlich niedriger, als er bei den im Handel befindlichen, in der mechanischen Metallbearbeitung gebräuchlichen ölen, wie z. B. Fräseölen, festgestellt wurde. Der Schwefelgehalt ist so niedrig gehalten, um die Gewinnung eines sauberen, transparenten Öles zu sichern. Wird diese Schwefelung durch Einführung von freiem Schwefel durchgeführt, so wird das Öl mit der nötigen Menge Schwefel gemischt, auf 120 bis 149⁰ erhitzt und die letztere Temperatur zweckmäßig nicht überschritten, da bei dieser Temperatur die Dunkelfärbung beginnt und darüber schnell fortschreitet. Das Erhitzen wird so lange fortgesetzt, bis der Schwefel gelöst ist und dauernd gelöst bleibt. Ein weiteres Erhitzen ist nicht zweckmäßig. Dagegen ist es gut, sobald der Schwefel gelöst bleibt, das öl schnell abzukühlen, um den günstigen Einfluß des Schwefels nicht zu mindern.

Der Phosphorester kann vor der Schwefelung zugesetzt werden, besser aber ist, diesen Zusatz erst nach der Schwefelung und Abkühlung zu machen. Die Zusatzmenge des Esters bewegt sich zwischen 0,25 und 2%. Der Ester muß gleichmäßig im Öl gelöst sein. Liegt der Schwefelgehalt in der Nähe der unteren Grenze, also z. B. um 0,5%) so ist es zweckmäßig, den Phosphorestergehalt an der oberen Grenze zu halten, z. B. bei etwa 2 %> und umgekehrt. Kommt es darauf an, dem Öl eine Eignung für höchste Drucke zu verleihen, so kann man beide Zusätze in den höheren Zusatzmengen verwenden.

Das zu verarbeitende Grundöl kann irgendein Mineralschmieröl paraffinischen, naphthenischen oder asphaltigen Ursprungs sein. Mit gutem Erfolg wird ein helles Destillat mit einer Viscosität von 3 bis 9⁰ E bei 43⁰ C verwendet. Sehr brauchbar sind auch mittels selektiver Lösungsmittel aus Schmierölen gewonnene Extrakte, da sich diese sehr leicht schwefeln lassen und auch etwas höher geschwefelt werden können als die nicht extrahierten öle. Es handelt sich bei diesen Extrakten um den Anteil des Ausgangsöles, der bei der Extraktion von dem selektiven Lösungsmittel, wie Phenol, Furfurol, Nitrobenzol, aufgenommen wird und einen niedrigeren Viskositätsindex hat als das rückständige öl. Das beste öl scheint eine Mischung von 10 bis 50% eines derartigen Extraktöls mit 90 bis 500/0 nicht behandeltem gutem paraffinischem Öl zu sein.

Benutzt man zur Schwefelung des Öles .-iSchwefelhalogenide, insbesondere Monochlor- ^.schwefel, so soll die Anfangsternperatur auf etwa 65° gehalten, dann allmählich bis auf 121 bis 135⁰ gesteigert und der Chlorschwefei langsam und unter forgfältigem Rühren zugesetzt werden. Auf diese Weise erhält man 7« ein klares, hochaktiven Schwefel enthaltendes Mineralöl, das sich mit dem Phosphorsäureester gut mischen läßt und ein vorzügliches Fräse- und Schneidöl für die Zwecke der mechanischen Metallbearbeitung ergibt.

Anstatt das öl selbst zu schwefeln, kann man auch andere Stoffe schwefeln und sie dann dem öl zusetzen oder die Hilfsstoffe mit dem Öl mischen und das Gemisch dann schwefeln. Solche Hilfsstoffe können fette öle sein, vorzugsweise ungesättigte, wie z. B. Schmalzöl, die sich leichter schwefeln lassen als die ungesättigten Mineralschmieröle selbst. Verwendet werden können als zu schwefelnde Hilfsstoffe auch terpenische Stoffe, wie Kienöl oder seine Fraktionen, Harzfraktionen oder Derivate wie Methyl- oder Äthylester der Abietinsäure, aus diesen durch Kondensation gewonnene Harze, Hydrierungsprodukte der Ester, carboxylfreie Produkte, wie Abietin 9<* oder teilweise hydriertes Abietin u. dgl. Derartige Stoffe können durch Behandlung mit Schwefel oder Schwefelhalogeniden geschwefelt werden.

Die Erfindung soll im folgenden an einigen zahlenmäßigen Beispielen erläutert werden:

Beispiel 1

Um die Hochdruckeigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Öle aufzuzeigen, wurden verschiedene Muster verglichen, nämlich:

Muster 1, ein normales Mineralöldestillat mit einer Viscosität von 2,9° E bei 37,8° C,

Muster 2, das gleiche Öl mit einem Zusatz von 2% Trikresylphosphat,

Muster 3, das gleiche Öl wie Muster 1, geschwefelt mit 2% Schwefel durch ¹I₂- bis istündiges Erhitzen auf 150⁰, schnell abgekühlt und mit 2% Trikresylphosphat versetzt. m>

Diese drei Muster wurden auf der Almenmaschine mit Stahl-auf-Stahl-Achse geprüft.

Die Belastungsprobe ergab:

Muster	Belastung	in kg/qcm
I	in Almeileinheiten	210 bis 280
2	3 bis 4	703
3		1053
IO
15

Diese Zahlen besagen, daß Muster ι in mehreren Proben versagte, wenn die Belastung 280 kg/qcm überstieg, ähnlich Muster 2 bei Steigerung der Belastung auf 770 kg/qcm. Muster 3 hielt die volle Belastung der Maschine von 1053 kg/qcm bis zum Ende der Prüfung aus. "Dieses Muster 3 war ein vollkommen sauberes, durchsichtiges öl, das keinen unangenehmen Geruch und keinerlei ίο störende Einwirkung auf die Haut zeigte.

'Beispiel 2

Für die Prüfung und Wertung von Schneidölen hat O. W. Boston eine sehr brauchbare Methode vorgeschlagen in der Arbeit, die er dem Unterausschuß für Schneideflüssigkeiten des A. S. T. M. auf der in Cincinnati Juni 1935 abgehaltenen Versammlung vorgelegt hat. Der Titel der Arbeit lautet »The Influence of Cutting Fluids on Tool Life in Turning Steel«. Nach der dort beschriebenen Prüfungsmethode wird ein Standard-Stahl ASME—SAE 3Γ4Ο bis zu einer Tiefe von 0,25 cm unter Fortschreiten des Schnittes um 0,003 ^cm bei jeder Umdrehung mit einem standarisierten Schneidewerkzeug bearbeitet. Das Werkzeug war ein 18-4-1-Schnelldrehstahl (Marke B) von 0,234 qcm Querschnitt, der in einem standarisierten Winkel angeschliffen war.

Das erfindungsgemäß zusammengesetzte Schneidöl ergab bei diesen Prüfungen ebenfalls sehr gute Ergebnisse.

Bei allen Prüfungen wurde die Vorrichtung durch das Öl sehr sauber gehalten, das Öl selbst blieb während der Prüfung durchsichtig, behielt im Gegensatz zu den meisten geschwefelten Ölen seinen milden Geruch und griff auch die Haut der die Vorrichtungen bedienenden Personen nicht an.

Es ist bereits vorgeschlagen, Schmierölen einen Gehalt an Schwefel dadurch zu geben, daß man ihnen Phosphorsäureester von aliphatischen oder aromatischen Thioalkoholen und Thiophenolen zusetzte. Dieser Zusatz wirkt nicht im Sinne der Erfindung, weil in dieser Form der Schwefel mangels Vorhandensein einer SH-Gruppe nicht aktiv (korrosiv) ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Geschwefeltes Schmieröl für die Zwecke der Metall verarbeitenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an aktivem Schwefel auf 0,5 bis 2% beschränkt ist und das Öl neben dem Schwefel noch öllösliche Aryl- oder Arakylester der Phosphorsäure oder phosphorigen Säure, z. B. Trikresylphosphat, in Mengen von 0,5 bis 2% enthält. "