DE829198C - Wasserbestaendige Schmiermittel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schmiermittel mit verbesserter Beständigkeit gegenüber der zerstörenden Wirkung von Wasser.

Bisher wurde die Viskosität von Schmiermitteln durch Zusetzen von Stoffen, wie Seife, Graphit, Talkum und Diatomeenerde erhöht. In neuerer Zeit wurden Verdickungsmittel verwendet, die den Schmiermitteln verbesserte Wärmebeständigkeitswerte vermittelten. Unter diesen Stoffen sind anorganische Gele von Stoffen, wie Kieselsäure, Magnesia, Ton usw., zu nennen. Es wurde gefunden, daß diese Stoffe nicht nur zur Herstellung verdickter öle, sondern auch zur Herstellung von Schmierfetten > in Gegenwart oder .Abwesenheit anderer schmierfettbildender Mittel dienen können. Außerdem sind derartige verdickte öle oder Schmierfette in den Fällen von Wert, in denen besonders hohe Temperaturen auftreten, und bei denen übliche Schmierfette, die ein Schmieröl und eine Seife enthalten, sich trennen oder zersetzen.

Diese anorganische Gele enthaltenden Schmiermittel besitzen zwar eine verbesserte Wärmebeständigkeit, jedoch hat ein Nachteil ihre Verwendung beschränkt: anorganische Gele dieser Art sind gegenüber der Wirkung von Wasser empfindlieh, und infolgedessen verhalten sich diese Stoffe enthaltende Schmiermittel gewöhnlich in Gegenwart von Wasser nicht zufriedenstellend, da das Gel, wenn es von Wasser angegriffen wird, zum Absetzen aus der Mischung neigt und auf diese Weise die erwünschte Struktur des verdickten Schmiermittels oder Schmierfettes zerstört.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung verbesserter Schmiermittel oder Schmier-

fette, die sowohl eine hohe Wärmebeständigkeit als auch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Wasser bei gleichzeitig verbessertem Viskositätsindex besitzen. Andere Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß durch anorganische Gele, wie Kieselsäuregel, verdickte bzw. gelierte Schmiermittel auf ölgrundlage wesentlich verbessert werden können durch An-Wesenheit einer geringen Menge (vorzugsweise ι bis 25% des Gels) hydrophober Salze mehrwertiger Metalle organischer Säuren, wie es weiter unten eingehend beschrieben wird. Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die die obenerwähnten Stoffe enthaltenden Schmiermittel eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber der Einwirkung von Wasser besitzen und gleichzeitig eine Erhöhung der Wärmebeständigkeit und des Viskosität-Temperatur-Verhältnisses aufweisen. Gemäß der Erfindung wurde ferner festgestellt, daß eine besonders vorteilhafte Ausführungsform in dem gleichzeitigen Zusatz einer Kombination von Mitteln zur Wasserbeständigmachung besteht, die die obenerwähnten Metallsalze sowie hydrophobe kationoberflächenaktive Mittel enthalten.

Die hydrophoben Salze mehrwertiger Metalle organischer Säuren, die gemäß der Erfindung Verwendung finden, weisen als bevorzugte Gruppe die Salze amphoterer Metalle und insbesondere die Aluminiumsalze der höheren Fettsäuren auf. Andere geeignete Salze bildende amphotere Metalle sind z. B. Blei, Eisen und Zink. Die Salze anderer mehrwertiger Metalle, wie die des Kupfers, Kobalts, Mangans, Calciums und Bariums, sind ebenfalls brauchbar.

Die Säuren, aus denen derartige Salze bestehen können, sind insbesondere: die höheren Fettsäuren, d. h. Säuren, die mindestens 12 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten; Naphthensäuren, wie sie durch Extraktion von Erdöldestillaten mit alkalischen Lösungen erhalten werden können; durch Verseifung von tierischen, pflanzlichen oder von Fischen herstammenden Fetten und ölen erhaltene Säuren; Harzsäuren; Tallölsäuren; aromatische Säuren mit aliphatischen Seitenketten; durch Oxydation von Kohlenwasserstoffen, wie Paraffinwachs, erhaltene Säuren; Wollfettsäuren usw.

Besonders wirksame Stoffe sind Aluminiumstearat, Bleistearat, das Aluminiumsalz der 12-Oxystearinsäure, Calciumnaphthenat, Bleinaphtlienat, Quecksilberacetatnaphthenat, Eisenoleat. Aluminiumoleat, Bleisalze organischer Sulfonsäuren, wie Bleiseifen wasserlöslicher Erdölsulfonsäureii.

Geeignete Vertreter der hydrophoben kationoberflächenaktiven Mittel, die mit den obengenannten Salzen kombiniert werden können, sind insbesondere die höheren aliphatischen Amine, quartäre Ammoniumverbindungen, Polyamine, cyclische Amine und ihre Salze, Amide und andere Derivate, wie die Chlor-, Hydroxyl-, Äther-, Ester-, Sulfo- oder Nitrogruppen enthaltenden Derivate oder analoge Schwefel-, Phosphor-, Arsen- oder Antimonverbindungen. Spezielle Vertreter dieser Klassen sind Octadecylamin, Dimethylamine Hydroxyäthylamin, Dodecylammoniumhydroxyd und Heptadecylimidazol.

Die bei den Schmiermitteln der vorliegenden Erfindung zu benutzenden Gele sind vorzugsweise die als Aerogele anorganischer Substanzen, wie Kieselsäure, Magnesia, Tonerde und andere gelbildende Metalloxyde oder Metallhydroxyde, bekannten Gele. Eine typische Arbeitsweise zur Herstellung solcher Aerogele ist das Ausfällen von Kieselsäure durch Zusetzen von Schwefelsäure zu einer Natriumsilicatlösung und Auswaschen des Gels mit Wasser, bis es verhältnismäßig frei von Salzen ist. Ein solcher Stoff wird in der Industrie als Zwischenprodukt für die Herstellung von Silicagel benutzt. Wenn das Wasser aus dem Gel in diesem Zustand verdampft wird, schrumpft sein Volumen beträchtlich, offenbar infolge der auf die feste Phase des Gels durch die Oberflächenspannung der in den Poren des Materials zurückbleibenden Flüssigkeit ausgeübten Kraft. Solche Stoffe werden als Xerogele bezeichnet. Zum Unterschied von den Xerogelen bestehen die Aerogele aus der ursprünglichen festen Gelphase in im wesentlichen dem Zustand, den sie bei Füllung mit der quellenden Flüssigkeit besitzen. Aerogele können hergestellt werden durch Erwärmen des Gels auf die kritische Temperatur der in ihnen enthaltenen Flüssigkeit unter Einstellung des Drucks im System auf solche Höhe, daß die flüssige Phase flüssig bleibt, bis die kritische Temperatur erreicht ist. In diesem Punkt wird die Flüssigkeit ohne Bildung von Menisken in der Gas-Flüssigkeits-Grenzschicht in den gasförmigen Zustand umgewandelt. Der Grad der Porosität kann in weitem Ausmaß durch Regelung der Kieselsäurekonzentration im Gel beim Fällen geregelt werden. Diese Aerogele können in diesem Zustand zur Herstellung der Schmiermittel gemäß der Erfindung verwendet werden oder können zu kleinerer Teilchengröße vermählen werden, z. B. in einer Steinkugelmühle.

Es wurde gefunden, daß die Verwendung eines fein gemahlenen Aerogels bei der Herstellung verdickter Schmieröle erwünscht ist, da eine glattere gleichförmigere Suspension erhalten wird. Es ist jedoch eine größere Gewichtsmenge gemahlenen Gels zur Erzielung eines gegebenen Grades der Dicke eines Öls notwendig, als wenn ungemahlenes Gel verwendet wird.

Die bei der Herstellung der Schmiermittel der vorliegenden Erfindung verwendbaren ölgrundlagen sind vorzugsweise solche von Schmieröleigenschaften und insbesondere Mineralölschmiermittel oder Fraktionen, wie Leuchtpetroleum, Gasöl, Schmieröl und andere Fraktionen. Auch vegetabilische Öle. wie Terpentinöl, Maisöl, Baumwollsaatöl und Rizinusöl; tierische Öle, wicKlauenöl, und Fischöle, wie Spermöl, sind verwendbar.

Durch Halogenieren, Hydrieren, Alkylieren oder ähnliche Mittel modifizierte Ölgrundlagen sind ebenfalls verwendbar. Je nach der beabsichtigten Anwendung können mit Erfolg Ölgrundlagen von

extrem niedriger oder extrem hoher Viskosität verwendet werden. Schmieröle mit einer Viskosität von etwa 30 Sekunden hei 3S⁰ bis etwa 250 Sekunden bei 99⁰ und höher können gewünschtenfalls verwendet werden. Außerdem können öle auf paraffinischer, naphthenischer oder asphaltischer Basis oder Kombinationen oder Mischungen zur Schaffung von ölen der erwünschten Eigenschaften verwendet und ausgewählt werden.

Eine spezielle Gruppe von Ölgrundlagen, die in den Produkten gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können, sind die üblicherweise als synthetische Schmiermittel angesprochenen Stoffe. Diese Gruppe kann Stoffe der früher verwendeten Art, wie polymerisierte Olefine, oder Stoffe der neueren und vielseitigeren Art enthalten, wie die Polyalkylenoxide, Polyalkylenglykole und verschiedene Ester von hohem Molekulargewicht. Bevorzugte Schmiermittel dieser Klasse sind PoIypropylenoxyd, Mischpolymere von Trimethylenglykol und Äthylenglykol, Di-(2-äthylhexyl)-sebazat, Di-(2-äthylhexyl)-adipat, Di-(heptadecylsebazat. sowie ihre Analogen und Homologen, wie die Azelate und Glutarate. Diese ölgrundlagen solas len im wesentlichen mit Wasser nicht mischbar sein und sind vorzugsweise die Hauptschmiermittelkomponenten gemäß der Erfindung. Sie können für sich oder in Mischung miteinander oder mit anderen Schmiermitteln verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Mittel zum Wasserfestmachen können den anderen Bestandteilen nach verschiedenen Methoden einverleibt werden. Eine besonders bevorzugte Arbeitsweise besteht in der Bildung des mehrwertigen Metallsalzes auf der Oberfläche des Aerogels vor dessen Einverleibung in das ölige Material.

Die Einverleibung einer größeren Menge des Aerogels, als sie lediglich zum Verdicken des Öls notwendig ist, bewirkt die Bildung eines Schmierfettes von hoher Wärmebeständigkeit und, bei Gegenwart der erfindungsgemäßen Salze, von einer erheblich verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber der Einwirkung von Wasser. Ein Schmierfett mit guten Eigenschaften kann durch Einverleiben von etwa io°/o eines Aerogels sowie eines hydrophoben Salzes eines mehrwertigen Metalles einer organischen Säure zu einem niedrig viskosen Mineralöl unter energischem Rühren und nachfolgendem Durchschicken der Mischung durch eine Homogenisierungsapparatur erhalten werden.

Ein anderer Weg zur Herstellung dieser Schmiermittel ist die Bildung des Gels bei Anwesenheit einer Lösung des Salzes und nachfolgendes Ersetzen des das Gel umgebenden flüssigen Mediums durch das ölige Material zwecks Bildung eines sog. Petrogels, wenn dieses Material vom Erdöl herstammt.

Bemerkt sei, daß die Schmiermittel und Schmierfette der Erfindung zusätzliche Stoffe, wie sie in diesem Zweig der Technik verwendet werden, enthalten können, wie Graphit, Fette, und Stoffe zur Verbesserung der öligen Eigenschaften, z. B. chlorierte Kohlenwasserstoffe von hohem Siedepunkt; Stoffe, die den Viskositätsindex verbessern, z. B. polymerisierte Olefine von höherem Molekulargewicht; Korrosionsverhinderer; Antioxydationsmittel usw.

Das folgende Beispiel veranschaulicht das Verfahren der Erfindung.

Beispiel

10 Teile eines Mineralölschmiermittels von hohem Viskositätsindex wurden mit 0,1 Teil Aluminiumstearat auf i6o° erhitzt. Zu dieser Mischung wurde ι Teil eines gemahlenen Kieselsäure-Aerogels zügegeben. Diese Mischung wurde kräftig bis zum Entstehen eines Schmierfettes gerührt. Ein zweites Schmierfett wurde aus dem gleichen öl und Aerogel unter Weglassen des Stearats hergestellt. Beide Schmierfette wurden mit Wasser in Berührung gebracht. Innerhalb weniger Sekunden begann das zweite Schmierfett sich zu zersetzen, während das das Stearat enthaltende verbesserte Schmierfett nach dem Stehenlassen in Gegenwart von Wasser während mehrerer Tage keine Änderung des Aussehens oder der Konsistenz zeigte.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wasserbeständige Schmiermittel auf ölgrundlage, insbesondere auf Mineralschmierölgrundlage, gekennzeichnet durch einen Gehalt an anorganischen Gelen in einer mindestens zur Verdickung der Ölgrundlage hinreichenden Menge und an hydrophoben Salzen mehrwertiger Metalle organischer Säuren in einer geringen Menge, vorzugsweise einer Menge von 1 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die anorganischen Gele.

2. Wasserbeständige Schmiermittel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der anorganischen Gele in einer zur Herbeiführung einer Gel-Struktur der Schmiermittel hinreichenden Menge beträgt.

3. Wasserbeständige Schmiermittel nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Gele Aerogele sind.

4. Wasserbeständige Schmiermittel nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Gele Kieselsäuregele sind.

5. Wasserbeständige Schmiermittel nach An-Spruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophoben Salze mehrwertiger Metalle organischer Säuren hydrophobe amphotere Metallsalze, insbesondere höherer Fettsäuren, wie Aluminiumsalz der Stearinsäure oder der 12-Oxystearinsäure, sind.

6. Wasserbeständige Schmiermittel nach Anspruch ι bis 5, gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt an hydrophoben kation-oberflächenaktiven Mitteln, wie hydrophobe Amine.

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