DE831435C

DE831435C - Abschmierfette

Info

Publication number: DE831435C
Application number: DED6050A
Authority: DE
Inventors: William W Perdersen
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1945-07-18
Filing date: 1950-09-23
Publication date: 1952-02-14
Also published as: US2486674A; GB628878A

Description

S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1952

D 6050 IVd/ 23 c

Abschmierfette

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue Abschmierfette, die sich im besonderen zur Schmierung von Kugel- und Wälzlagern eignen. Diese Abschmierfette bestehen aus einer größeren Menge flüssiger Siloxanpolymerisationsprodukte und einer geringeren Menge Gasruß als anorganisches Verdickungsmittel, der die Konsistenz des Endproduktes bedingt.

Kugel-und Rollenlager werden häufig in Motoren oder anderen Maschinen an heißen Stellen eingebaut oder dort, wo große Temperaturschwankungen vorherrschen. Erfindungsgemäß handelt es sich um die Herstellung eines Abschmierfettes für Kugel- oder Wälzlager, das für ein außerordentlich weites Temperaturbereich geeignet ist und das so gut wie keine flüchtigen Bestandteile enthält und das gegenüber Oxydation widerstandsfähig ist.

Es ist bekannt, Mineralöle zu einer fettähnlichen Konsistenz mit koüoidalen_Siaffen,.wie z.B. Metallseifen, zu verdicken. Die Viskosität von Mineralöl hingegen steigt schnell an in dem Maße, wie die Arbeitstemperaturen fallen. Die Konsistenz eines solchen auf Mineralölbasis aufgebauten Fettes schwankt daher stark unter verschiedenen Temperaturbedingungen. Bei erhöhten Temperaturen, z. B. oberhalb i2O°, sind auf Erdöl aufgebaute Abschmierfette starken Verdampfungen des Grundöles ausgesetzt, wodurch ein Verdicken und gegebenenfalls sogar Hartwerden des Rückstandes hervorgerufen wird.

Es wurde gefunden, daß durch Vermischen eines größeren Teils flüssiger Siloxanpolymerisationsprodukte mit einem geringeren Teil eines neutralen, fein verteilten, hochporösen Gasrußes Abschmier-

fette erzeugt werden, die in ihrer Konsistenz sich nur gering verändern und ihre ursprünglichen Schmiereigenschaften in einem weiten Temperaturbereich, z. B. — 50 und + 2oo° behalten.
Die flüssigen Siloxanpolymerisationsprodukte, welche besonders als Bestandteile des Abschmierfettes geeignet sind, sind in einem weiten Temperaturbereich, z. B. zwischen — 50 und + 250⁰ oder darüber, nicht flüchtig. Im allgemeinen haben diese öligen Flüssigkeiten eine flachere Viskositätstemperaturkurve, einen niedrigeren Dampfdruck, eine geringere Verdampfbarkeit, einen höheren Flammpunkt und eine größere Oxydationsbeständigkeit als Erdöle der gleichen Viskosität bei gewöhnlichen Temperaturen. Es können flüssige Siloxanpolymerisationsprodukte erfindungsgemäß verwendet werden, die eine Viskosität zwischen 3 und 1000 cSt besitzen, was von dem Verwendungsgebiet der daraus hergestellten Abschmierfette abhängt. Die

ao flüssigen Siloxanpolymerisationsprodukte können entweder lineare oder cyclische Molekülstruktur besitzen. Oft liegen beide, d. h. lineare und cyclische Verbindungen vor. Die Si-Atome der Siloxanpolymerisationsprodukte sind untereinander durch Sauerstoffatome verbunden, z. B. Si-O-Si, und die restlichen Valenzen der Si-Atome sind durch organische Radikale, die mittels C-Atomen an das Si-Atorn gebunden sind, abgesättigt. Solche organischen Radikale können in erster Linie die einwertigen Alkylradikale, z. B. Methyl, Äthyl, Propyl, Isoproavl, Butyl, Amyl, Hexyl bis Octadecyl und höhere iflicyclische Radikale, z. B. Cyclohexyl, Aryl und Aran^ylradikale, z. B. Phenyl, Benzyl, Tolyl, Naphthyl usw., sein.

Die Siloxanpolymerisationsprodukte, wie sie oben beschrieben wurden, können durch Hydrolyse von Silanen gewonnen werden, die eines oder mehrere der gewünschten Kohlenwasserstoffradikale am Si-Atom enthalten, während die übrigen Valenzen dieses Si-Atoms durch hydrolysierbare Gruppen, wie z. B. Halogen, Kohlenwasserstoffoxyradikale, Aminogruppen usw., abgesättigt sind. Gewöhnlich wird die Hydrolyse derart durchgeführt, daß ein oder mehrere dieser hydrolysierbaren Silane zusammen mit Wasser und einer geringen Menge einer Mineralsäure, z.B. H₂SO₄ oder HCl, auf eine Temperatur von yo° oder darüber erhitzt werden. Während dieser Reaktion unterliegen die gebildeten Hydrolysierungsprodukte einer Kondensation unter Bildung von Siloxanpolymerisationsprodukten. Zum Beispiel kann ein Gemisch von etwa 19 Mol Diäthoxydimethylsilan (CHj)₂ Si (OC₂H₅)., und ι Mol Ätihoxytrimethylsilan (CH₃)₃ Si OC₂H₅ durch Einwirkung von Wasser, das eine geringe Menge Schwefelsäure enthält, hydrolysiert werden. Eine Kondensation findet gleichzeitig statt, und es wird ein öliges Produkt erhalten. Dieses wird gründlich mit Wasser gewaschen, um Säurespuren zu entfernen. Sodann kann es bei einem Vakuum von 15 mm auf eine Temperatur von etwa 250⁰ erhitzt werden, um die leicht verdampfbaren Anteile, d. h. niedrig polymere Bestandteile, zu verdampfen und zu entfernen. Das als Rückstand verbleibende Material besteht dann aus einer Flüssigkeit, die erfindungsgemäß für dieITcrstellungdes Abschmierfettes verwendet werden kann.

Als Verdickungsmittel für die flüssigen Siloxanpolymerisationsprodukte wird ein neutraler Ruß verwendet, der in feinster Verteilung oder in feinster Porengröße vorliegt und der eine große Oberfläche pro Gewichtseinheit besitzt. Ein Gasruß, der eine Oberfläche von etwa 134 bis i"8qm pro Gramm enthält, ist besonders geeignet. Auch soll der Gasruß in sehr kleinen Teilchengrößen vorliegen, d. h. mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 250 Angström-Einheiten. Wichtig ist es auch, daß der Ruß fast völlig neutral ist, ein wäßriger Auszug darf höchstens einen p^-Wert von 5.^ bis Qo. vorzugsweise von 6,5 bis 8,5, besitzen. Handelsüblicher Gasruß, der nachbehandelt, z. B. geglüht worden ist, um adsorbierte organische Verunreinigungen zu beseitigen, ist besonders geeignet. Der \väßrige Auszug eines so vorbehandelten Gasrußes zeigt gewöhnlich einen p_H-\Vert von (»,5 bis 9, gemessen in einem Glaselektroden-pn-MessiT.

Wenn auch die flüssigen Siloxanpolymerisationsprodukte und der Ruß in weiten Gewichtsgrenzen gemischt werden können, so enthält die vorzugsweise hergestellte Zusammensetzung zwischen 2 bis 25%, am besten zwischen 4 und 12% Gasruß. Der Rest zu 100 sind die Siloxanpolymerisationsprodukte. Auch können noch andere Substanzen, wie Stoffe zur Verhinderung der Korrosion der Lagermetalle, z. B. bei Gegenwart von Feuchtigkeit, einverleibt werden. Die Mischung der Ausgangsstoffe kann mit Hilfe irgendeiner Mischapparatur erfolgen, z. B. läßt man die Mischung mehrere Male durch einen Dreiwalzenstuhl laufen. Es ist auch öfters angezeigt, die so erhaltene Mischung auf iio° oder darüber zu erwärmen, um eingeschlossene Luft oder Gase herauszutreiben. Das Vermischen kann durch weitere Behandlung in der Mischapparatur fertiggestellt werden. Die Konsistenz des Endproduktes hängt in weitem Maße von der Menge des Rußes, der in der Mischung vorhanden ist, ab, d. h. je höher der Prozentgehalt an Gasruß ist, um so dicker ist das Endprodukt. Ein auf diese Weise hergestelltes Abschmierfett verändert sich nur sehr wenig in seiner Konsistenz bei den verschiedensten Arbeitstemperaturen. Auch neigt es nur sehr wenig zum Bluten oder zum Zerfall in seine Bestandteile, wie aus den folgenden Beispielen zu ersehen ist, die zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes gebracht werden.

Beispiel 1

Ein Siloxanpolymerisationsprodukt, das aus etwa 95 Molprozent (CH₃)₂ Si O _lj0-und 0,5 Molprozent (CH₃)₃ Si O0,5- Einheiten besteht, stellt ein öl mit folgenden Eigenschaften dar: Siedepunkt oberhalb 250⁰, Stockpunkt unterhalb — 55⁰, Flammpunkt oberhalb 500⁰, Viskosität bei —40° = 270 cSt, Viskosität bei o° = 85 cSt, Viskosität bei 25⁰ = 50 cSt, Viskosität bei ioo° = 16 cSt.

Zu 91,3 Gewichtsteilen dieses Öles werden 8,7 Gewichtsteile Gasruß zugesetzt, der die folgen-

den Eigenschaften besitzt: mittlerer Teilchendurchmesser 250 Angström-Einheiten, Oberfläche 142 qm pro Gramm, pu-Wert des Wasserauszuges 8.2. Ein Gasruß, der diese Eigenschaften aufweist, ist ein handelsübliches Produkt. Die Mischung des Öles und des Gasrußes wird mechanisch gerührt und dann über Nacht in einem Heizofen auf 115° erwärmt. Die Mischung wird dann mehrere Male durch einen Dreiwalzenstuhl gegeben. Die mikroskopische Prüfung hat ergeben, daß der Gasruß in kolloidaler Dispersion vorliegt.

Das erhaltene Abschmierfett zeigt keine Thixotropic, d. h. es zeigt keinen nennenswerten Anstieg der Steifigkeit beim Stehen. Die Penetration, gemessen nach der Methode D 217 - 44 T der American Society for Testing Materials, beträgt zwischen 31,5 bis 32 mm. Das Abschmierfett wird weder hart, noch gefriert es, wenn es 2 Wochen bei — 40⁰ gelagert wird. Die ölabscheidung oder das Bluten, gemessen nach der Methode der Army-Navy Grease Specification AN-G-3A, beträgt weniger als io°/o. Beispielsweise werden 10 g des Abschmierfettes in einem 60-Maschen-Tiegel eingewogen, der dann in ein sauberes Becherglas bekannten Gewichtes gehängt wird. Das Becherglas wird dann in einen auf 2oo° erhitzten Trockenschrank gestellt. Nach einer Erhitzungszeit von 24 Stunden wird die Menge öl gewogen, die in das Becherglas getropft ist. Die Menge beträgt 9,98%. Bei Zimmertemperatur verdampft das Abschmierfett nicht. Wird es 24 Stunden auf 200° erhitzt, dann tritt ein Gewichtsverlust von 6,4% ein. Die durchschnittliche Säurezahl, gemessen nach der A. S. T. M.-Methode D 663-44 T, beträgt 0,0331. Die Schmiereigenschaften werden in einem 212 Kugeln enthaltenden Lager bei 1750 Umdrehungen und 175⁰ ohne Belastung gemessen. Unter diesen Bedingungen hält es eine wirksame Schmierung für 127 Stunden durch.
Unter den gleichen Prüfungsbedingungen hält ein hochwertiges, auf Erdölbasis und Seife aufgebautes Abschmierfett, das besonders für die Verwendung bei hohen Temperaturen geeignet sein soll, nur eine Schmierdauer von 24 bis 40 Stunden aus. Die nachträgliche Untersuchung dieses Abschmierfettes zeigte, daß es zu einer so schweren Paste versteift war, daß es für die Lagerschmierung nicht langer

geeignet war. .

Beispiel 2

Ein flüssiges Siloxanpolymerisationsprodükt, das hauptsächlich aus 40 Molprozent C₆ H₅ CH₃ Si O ι,ο~ 5< > Einheiten, 49 Molprozent (CH₃)₂ Si O i,o -Einheiten und 11 Molprozent (CH₃)₃ Si O₀,5-Einr heiten besteht und das eine Viskosität von 140 cSt bei 25⁰, einen Siedepunkt über 310⁰ bei 0,5 mm Vakuum, einen Stockpunkt von etwa — 50⁰ und einen Flammpunkt über 260⁰ besitzt, wird mit Gasruß, mit den bereits oben beschriebenen Eigenschaften, eingedickt, d. h. zu 91,06 Gewichtsteilen der Flüssigkeit werden 8,94 Gewichtsteile Gasruß zugesetzt und die Dispersion, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Das erhaltene Abschmierfett hat im frischen Zustand einen Penetrationswert von 28,7 bis 29,2 mm und zeigt keine Thixotropic. Die Säurezahl variiert zwischen 0,031 bis 0,036. Eine während 50 Stunden auf 200⁰ erhitzte Probe ergibt ein Bluten von 5,2% und einen Gewichtsverlust von weniger als io°/o. In einem 212 Kugeln enthaltenden unbelasteten Lager zeigt es eine wirksame Schmierung während einer Zeit von über 400 Stunden bei 1725 Umdrehungen und bei 175⁰.

Claims

Patentansprüche:

i. Abschmierfette, insbesondere für Kugel- und Wälzlager, bestehend aus flüssigen Siloxanpolymerisationsprodukten und bis 25%, vorzugsweise 4 bis 12%, eines neutralen kolloidal darin dispergieren Gasrußes.
■ 2. Abschmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Siloxanpolymerisationsprodukte nur einwertige Kohlenwasserstoffradikale, z. B. Methyl- und/oder Phenylradikale, die unmittelbar an das Si-Atom durch C-Atome gebunden sind, besitzen.

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