DE750165C

DE750165C - Schmiermittel

Info

Publication number: DE750165C
Application number: DEST58937D
Authority: DE
Inventors: John C Dr Zimmer
Original assignee: Standard Oil Development Co
Current assignee: Standard Oil Development Co
Priority date: 1938-07-20
Filing date: 1939-07-20
Publication date: 1945-01-05
Also published as: FR51126E; US2227952A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 5. JANUAR 1945

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV* 750 KLASSE 23 c GRUPPE loi

St 58937 lVä\23c

Dr. John C. Zimmer in Union, New Jersey, V. St. A.,

ist als Erfinder genannt worden

Schmiermittel

' - '· "'" Patentiert im Deutschen Reich vom 20. Juli 1939 an

Patenterteilung bekanntgemacht am 18. Mai 1944

ist in Anspruch genommen

In Vorrichtungen, z. B. in Getrieben, in denen die angewandten Schmiermittel einer hohen spezifischen Pressung ausgesetzt sind, lassen sich die gewöhnlichen Schmieröle nicht verwenden. Man hat jedoch schon vor längerer Zeit gefunden, daß man auch diese Schmieröle für den genannten Zweck in gewissem Umfang geeignet machen kann, wenn man ihnen Öle. zusetzt, deren Schwefelgelialt durch Behandlung mit schwefelabgebenden Stoffen .erhöht wurde. So hat man z. B. Mineralöle, Fischöle oder Schweineschmalz geschwefelt und Schmierölen zugesetzt.

Diese geschwefelten Öle und Fette haben jedoch neben der Fähigkeit, die Brauchbarkeit von Schmierölen unter hohem Druck in gewissem Grade zu verbessern, verschiedene Nachteile. So scheiden z. B. Mineralöle, wenn sie so viel Schwefel aufgenommen haben, als zur Verbesserung ihrer Druckbeständigkeit notwendig ist, beim Abkühlen leicht wieder Schwefel ab. Ferner haben fette Öle. nach Erhöhung ihres Schwefelgehalts, z. B. auf 10 bis 12 °/o, einen üblen Geruch, der bei ihrer Verwendung in Schneidölen oder für ähnliche Zwecke sehr stört. Auch die Löslichkeit dieser geschwefelten Öle in Mineralölen ist vielfach zu gering, so daß beim Lagern und bei der Verwendung Abscheidungen eintreten.

Es wurde nun gefunden, daß man geschwefeite Schmiermittel oder geschwefelte Zusatzmittel für Schmierstoffe erhält, die in weit stärkerem Maße als die bisher bekannten eine hohe Druckbeständigkeit besitzen oder Ölen solche zu verleihen vermögen und frei sind von den genannten Nachteilen der bisher verwendeten Mittel, wenn man Extrakte von Erdöl mit Schwefelhaloiden behandelt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch diese Behandlung von Erdölextrakten, z. B. mit Schwefelmonochlorid, Öle gewonnen werden, die in erhöhtem Maße, insbesondere zusammen mit anderen Schmierstoffen, für Getriebe und andere Vorrichtungen, in denen die Öle eine hohe spezifische Pressung auszuhalten haben, geeignet sind. Insbesondere sind die so verbesserten Öle im Gegensatz zu den bisher benutzten Ölen lange Zeit verwendbar

und neigen auch nicht zu Abscheidungen. Ferner haben sie keinen üblen Geruch und sind erheblich oxydationsbeständiger als die bekannten geschwefelten Öle, die bei längerem Gebrauch unter oxydierenden Bedingungen dick oder sogar fest werden. Gegenüber der Gewinnung aus Mineralölen hat die Herstellung der geschwefelten Öle aus Extrakten den weiteren Vorteil, daß die Schwefelaufnahme ίο erheblich leichter und schneller erfolgt.

Man hat zwar schon vorgeschlagen, mittels Schwefeldioxyds aus Erdölen gewonnene Extrakte zusammen mit Schwefel als Schmiermittel zu verwenden. Demgegenüber haben '5 Erdölextrakte, die mit Schwefelhaloiden behandelt wurden, den Vorteil, daß ihre Druckbeständigkeit in höherem Maße verbessert ist und daß sie bei der Verwendung als Schneideöle eine glatte Schnittfläche und eine Erhöhung der Geschwindigkeit beim Schneiden ermöglichen.

- Als Ausgangsstoffe für die Herstellung geeigneter Extrakte dienen paraffinische, naphthenische oder gemischtbasische Erdöle. Mit ²S Vorteil verwendet man solche, deren Gehalt an Schwefel von Natur aus verhältnismäßig hoch ist. Aus diesen Ölen werden zweckmäßig zunächst bestimmte Fraktionen gewonnen, wie Leuchtöl, Gasöl oder leichte und schwere Schmierölfraktionen, und diese dann extrahiert.

Als Extraktionsmittel zur Herstellung geeigneter Erdölextrakte können alle die Lösungsmittel verwendet werden, die zur Abtrennung von flüssigen paraffinischen Verbindungen von nichtparaffmischen dienen, z. B. Phenol, Kresol, Dichloräthyläther, Anilin, Schwefeldioxyd, Nitrobenzol oder Furfurol. Die Eigenschaften der mit Hilfe dieser Losungsmittel gewonnenen Extrakte können verschieden sein, je nach dem angewandten Ausgangsstoff und der Durchführung der Extraktion. Es ist zweckmäßig, von solchen Extrakten auszugehen, deren Viscositätsindex unter etwa + 50, vorteilhaft unter ο (ζ. Β. bei — 5 oder — 10 oder noch tiefer) liegt.

Die Extrakte werden vor der Behandlung mit schwefelnden Mitteln zweckmäßig einer Reinigung mit Schwefelsäure in der bei der Erdölraffination bekannten Weise unterworfen, um so die unbeständigen Asphaltstoffe zu entfernen. Man verwendet für diese Reinigung z. B. i,5 bis 5,5 kg Schwefelsäure je 100 Liter Extrakt.

Zum Schwefeln der Extrakte eignen sich Schwefelhaloide, insbesondere Schwefelmonochlorid. Da die Schwefelaufnahme bei Extrakten rascher verläuft als. bei gewöhnlichen Erdölen, muß man durch richtige Bemessung der Schwefelhaloidmenge dafür sorgen, daß die Reaktion nicht zu heftig verläuft, da sonst unlösliche schlammartige Produkte entstehen. Durch Vorversuche lassen sich leicht die günstigsten Mengen Schwefelhaloid und die geeigneten Temperaturen, bei denen die Schwefelung durchzuführen ist, ermitteln. In vielen Fällen genügen z. B. schon 5 % Schwefelchlorid, bezogen auf Extrakt; man kann j-edoch auch größere Mengen, bis zu etwa 25 °/e> anwenden. Die Behandlungstemperatur liegt in der Regel zwischen etwa 40 und 150⁰.

Die durch Schwefelung der Extrakte gewonnenen Stoffe werden, wenn sie nicht selbst als Schmiermittel dienen, den zu verbessernden Ölen zugesetzt.

Der Viscositätsindex der zu verbessernden Öle Avird durch Zusatz der geschwefelten Extrakte weniger erniedrigt, als nach dem Verhalten des ungeschwefelten Extraktes zu erwarten gewesen wäre. Wird z. B. ein Mineralöl mit einem Viscositätsindex von 95 bis 100 mit einem geschwefelten Extrakt versetzt, so erniedrigt sich der Viscositätsindex nur auf 85 bis 90. Gibt man dagegen die gleiche Menge eines nichtgeschwefelten Extraktes zu dem gleichen Mineralöl, so erniedrigt sich der Viscositätsindex auf 70 bis 75.

Man kann die geschwefelten Extrakte auch gleichzeitig mit den bekannten, durch Schwefeln von fetten ölen, z. B. Spermöl, Schweineschmalz oder Rapsöl, gewonnenen Stoffen zur Verbesserung von Schmierölen verwenden. Im diesem Falle kann die Schwefelung der Ausgangsstoffe (Extrakte und fette öle) mit dem Schwefelhaloid entweder getrennt oder gemeinsam durchgeführt werden. Im letzteren Falle werden Extrakte und fette Öle im Verhältnis 10 bis 75 zu 90 bis 25 gemischt. Die Gegenwart der Extrakte begünstigt nicht nur die Schwefelung der fetten Öle, sondern be- too wirkt auch gleichzeitig, daß die daraus hergestellten schwefelhaltigen Öle den ihnen sonst anhaftenden üblen Geruch nicht besitzen und eine höhere spezifische Pressung vertragen.

Die nach der Erfindung geschwefelten öle und ihre Mischungen mit Schmierölen können in allen den Fällen verwendet werden, in denen bisher geschwefelte Öle benutzt wurden, so z. B. als Schneidöle, für die Metallbearbeitung, z. B. Stanz- und Ziehverfahren, für Ge- "o triebe, in denen ein hoher Druck herrscht, z. B. für Differential- oder Hypoidgetriebe.

In vielen Fällen ist es zweckmäßig, den geschwefelten Ölen noch eine lösliche Bleiverbindung, z. B. Bleinaphthenat oder Bleisulfonat, oder auch Zinkseife oder Mischungen von Zink- und Bleisei'fe zuzusetzen. Dabei ist darauf zu achten, daß die Vermischung dieser Stoffe mit den geschwefelten Ölen erst nach deren Abkühlung erfolgt, um eine Reaktion zwischen dem Schwefel oder Chlor und dem Blei zu vermeiden.

Beispiel ι

Ein aus einem ieichteä Erdölschmieröl durch Behandlung mit Phenol gewonnener Extrakt von folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht (20 °) Viscosität bei 38 °

Viscosität bei 99⁰

Viscositätsindex ,

Schwefelgehalt 0,967

15,0 L·.

l· 2
0,98 %

wird mit etwa 3 kg Schwefelsäure je 100Liter Extrakt gereinigt und hierauf in zwei Teile zerlegt, von denen der eine mit 5 %> der andere 7,5 % Sohwefelmonochlorid bei 115 bis 125⁰ 2 Stunden lang behandelt wird. Die dabei gewonnenen Produkte zeigen die folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht

Viscosität bei 38 °

Viscosität bei 99 °

Feststoffabscheidung

Schwefelgehalt

Chlorgehalt

Die Probe I ist, wie die Tabelle zeigt, infolge der geringerem Abscheidung fester Stoffe der Probe II überlegen. Beide Proben zeigen jedoch hohe Widerstandsfähigkeit gegen starke Pressung. Sie gestatten beim Almen test eine Belastung mit 15 Gewichten, nicht nur unter normalen Bedingungen, sondern auch bei stoßweiser Belastung.

Probe I

(5% Schwefelmonochlorid)

Probe II

(7,5% Schwefelmonochlorid)

0,967 0,980

28,8° E. 37,o° E.

2,0° E. 2,2° E.

0,10% 1,14%

3,27% 3,78%

0,72% 1,140/0

Beispiel 2

Die Veränderung eines Schmieröls, dem die gleiche Volumenmenge eines nach Beispiel 1 hergestellten geschwefelten Extraktes (I und II) zugesetzt wurde, zeigt die folgende Tabelle:

Spezifisches Gewicht Viscosität bei 38 ° . Viscosität bei 99 ° . Viscositätsindex

Schwefelgehalt ,

Chlorgehalt

Feststoffabscheidung

Bei Bestimmung des Almentests tragen diese Mischungen bei gewöhnlicher und stoßweiser Belastung 15 Gewichte.

Beispiel 3

Ein nach Beispiel 1 hergestellter Extrakt wird mit der gleichen Menge Schweineschmalz gemischt und dann 2 Stunden lang mit 5 % Schwefelmonochlorid ibei 120 bis 125⁰ behandelt. Man erhält dabei ein Produkt, das 4,39 °/o Schwefel und 2,97 °/o Chlor enthält und dessen Viscosität bei 99⁰ 5,1° .E. beträgt.

Schmieröl 0,900
8,3° E.
1,60 ° E.

79
0,25

Schmieröl
+ Probe I

I₇,8° E.
1,84° E.

42

*>7

0,36

0,03

Schmieröl + Probe II

15,6° E. 1,78° E. 45

0,40

Misciit man von diesem Produkt 10 % ^zU einem hellen Paraffinöl, so erhält man ein Öl, das beim Almentest alle 15 Gewichte auch bei stoßweiser Belastung trägt.

Beispiel 4

Setzt man dem nach Beispiel 3 erhaltenen Produkt noch io°/₀ Bleinaphthenat zu, so erhält man ein zum Schmieren von Hypoidgetrieben oder ähnlichen Vorrichtungen besonders geeignetes Öl.

Claims

-: - Pat ε ν τ α ν s ρ ιϊ. ü c η ε :

ι. Schmiermittel, bestehend aus einem Erdölextrakt, der zur Erhöhung seines Schwefelgehalts mit einem Schwefelhaloid behandelt wurde.
2. Schmiermittel nach Anspruch i, bestehend aus einem mit Schwefelsäure raffinierten Erdölextrakt, der mit Schwefelhaloid behandelt wurde.
3. Schmiermittel, bestehend aus einem geschwefelten Erdölextrakt nach Anspruch ι und 2 im Gemisch mit anderen Schmierstoffen.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

USA.-Patentschriften Nr. 1 806 933,

ι 604 068.