DE941219C

DE941219C - Schmieroel auf Mineraloelbasis

Info

Publication number: DE941219C
Application number: DEST5245A
Authority: DE
Original assignee: Standard Oil Development Co
Current assignee: Standard Oil Development Co
Priority date: 1951-08-23
Filing date: 1952-08-23
Publication date: 1956-04-05
Also published as: FR1062155A; CH308276A; GB708017A; US2699429A

Description

Die Erfindung betrifft die Zusammensetzung von mineralischen Schmierölen, die für Betrieb unter hohen Lagerbelastungen geeignet sind.

Die Probleme, die sich aus der Schmierung von hochbelasteten Lagerflächen, Zahnradzähnen ergeben, sind allgemein bekannt, und es ist eine große Zahl von Vorschlägen gemacht worden, um die in diesem Zusammenhang festzustellenden Mängel der Mineralöle zu beseitigen. Im allgemeinen entstehen diese kritischen Bedingungen, wenn die Verhältnisse hydrodynamischer oder Füeßfilmschrnierung in die der Grenzschmierung übergehen. Im ersteren Fall sind die Lagerflächen voneinander durch eine makroskopische Schmiermittelschicht getrennt, die Reibung zwischen den Oberflächen ist weitgehendeine Funktion der Viskosität des Fließfihns, und das System kann an Hand der hydrodynamischen Theorie analysiert werden. Bei der Grenzschmierung ist die Schmiermittelschicht mikroskopisch und reicht im allgemeinen nicht aus, um die gegenseitige Be- ao rührung von Unebenheiten auf den Lagerflächen zu verhindern. Unter diesen Verhältnissen, die dann herrschen, wenn die Belastungen hoch und bzw. oder die Reibungsgeschwindigkeiten klein sind, ist die Reibung von der Viskosität des Schmiermittels weitgehend unabhängig.

Es ist bekannt, daß unter den Verhältnissen der Grenzschmierung polare Materialien gewählt werden können, die in dem Schmiermittel löslich sind und zäh an den Lagerflächen haftenbleiben. Solche Ver-

bindungen verkleinern den Reibungskoeffizienten erheblich, verringern den Verschleiß und erhöhen manchmal die zulässige Belastung, noch, bevor ein Fressen eintritt. So hat jede .Lagerfläche ihre kritischen Bedingungen in bezug auf Belastung, Reibungsgeschwindigkeit und Schmiermittelviskosität, die die Grenzen zwischen hydrodynamischer und Grenzreibung bestimmen. Wenn eine Grenzphasenreibung besteht, können polare Stoffe gewählt werden, um ίο diejenige Reibung zu verringern, die bei der beim Fehlen der mikroskopischen Schmiermittelschicht entstehenden unmittelbaren Oberflächenberuhrung herrschen würde. Diese Mittel werden Schmierfähigkeitsverbesserer genannt.
Ein anderer Weg zur Verringerung der Reibung und des Verschleißes und zur Erhöhung der kritischen Belastung unter Grenzphasenverhältnissen besteht darin, daß man in das Schmiermittel eine Menge einer Verbindung' einarbeitet, die mit den Lagerao flächen in gewissem Maße reagiert und sich mit diesen Flächen zu Schichten verbindet, die einen niedrigeren Reibungskoeffizienten aufweisen oder ein Verschweißen verhindernde Eigenschaften besitzen. Solche Zusätze werden Filmverbesserer genannt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Kombination von Zusatzstoffen vorgenommen werden kann, wovon das eine ein Mittel zur Verbesserung der Schmierfähigkeit und das andere ein Filmverbesserer ist und die eine mehr als additive Wirkuiigs-Steigerung aufweisen. Dieses Zusammenwirken und die gesteigerte Belastung, die von einem die beiden Zusatzstoffe enthaltenden Schmiermittel ausgehalten werden kann, ist'viel höher, als sich aus dem Verhalten des einzelnen Stoffes voraussagen läßt, . Erfindungsgemäß enthalten die Mineralschmieröle eine Mischung bekannter Schmierfähigkeitsverbesserer aus öjlöslichen Estern von Fettsäuren mjt 10 bis go C-Atomen und einem einwertigen gesättigten Alkohol mit 1 bis 10 C-Atomen und bekannter FiImverbesserer aus öllöslichen Alkylphosphaten mit untereinander gleichen gesättigten Alkylgrappen mit ι bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen, ζ. Β,. Tributyl·, Trihexyl- und Trioetylphosphat.

Die Sehmierölbasis ist eine mineralische Schmierölfraktion, deren Viskosität sich zwischen der eines sehr leichten Spindelöls und der eines Zylinder-Stock-Rückstandes bewegen kann. Es kann ein Öl auf ■ Paraffin-, lSfaphthen- oder gemischter Basis sein und auf irgendeine bekannte Methode, wie LösungsinitteL· extraktion, chemische- Behandlung, Entwachsung, Entasphaltierung und Adsorptionsbehandlung, raffiniert worden sein.

Die Gruppe der öllöslichen Schmierfähigkeitsverbesserer ist der einschlägigen Technik wohlbekannt und umfaßt Stoffe, die langkettige lipophile Gruppen mit lipöphoben Substituenten besitzen. Zur Durchführung der vorliegenden Erfindung dienen die Fettsäureester von einwertigen Alkoholen mit ι bis IQ C-Atomen, insbesondere mit Fettsäuren von 10 bis 20 C'Atomen. Zu den geeigneten Fettsäuren gehören gesättigte Fettsäuren, wie z. B. Caprinsäure, Laurinsäure, Pahnitinsäure, Stearinsäure, Arachidmsäure und Cerotinsäure und ungesättigte Säuren, wie J⁹-Decensäure, ^-Dodecensäure, Palmitolsäure, Ölsäure, Ricinolsäure, Linolsäure, Linolensäure, Ärachidönsäure, Erucasäure und Seiacholeinsäure. Ge-. eignete Alkohole sind die gesättigten Alkanole, wie z.B. Äthanol, n-Propanol und Isopropanol, n-Butanol, sek.-Butanol und tert.-Butanol und höhere homologe Alkohole bis zu 10 C-Atomen. Es können auch Alkoholmischungen verwendet werden, und diese können beliebige der obenerwähnten Alkanole enthalten oder Mischungen von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen sein, die nach Verfahren, wie z. B. dem Oxo-Verfahren, hergestellt worden sind.

Das öllösliche Alkylphosphat ist vorzugsweise ein Trialkylphosphat, wobei die drei Alkylgruppen zweckdienlich dieselben sind. Besonders bevorzugt werden diejenigen Phosphate, bei denen die Alkylgrappen gesättigt sind und 1 bis 20.und insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, z. B. Tributyl-, Trihexyl- und Trioctylphosphate.

Die Menge des zugesetzten Schmierfähigkeitsverbesserers beträgt normalerweise weniger als 10 Gewichtsprozent und bewegt sich vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent des gesamten Schmiermittels, z. B. beträgt sie 2 oder 3 Gewichtsprozent. Die Phosphätkonzentration liegt vorzugsweise unter 20 Gewichtsprozent und insbesondere zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Schmiermittehnenge.

Die Erfindung "wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert, in dem Isopropylölsäureester als Schmierfähigkeitsverbesserer und zwei Phosphate verwendet wurden, davon das eine Tributylphosphat, gemäß der vorliegenden Erfindung, und das andere Trikresylphosphat, das ein bekannter Hochdruckzusatz ist. Das verwendete Grundöl war ein mit Phenol extrahiertes Coastal-Schmieröl mit einer Viskosität von 26,3° E bei 37,77°. Die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse zeigen die Belastungsfähigkeit bei einer I. A. Ε,-Getriebemaschine, die im »Journal

Tabelle 1

Belastungsfähigkeit gemäß IAE.

(Hebelbelastung in Pfund) bei 4000 U/min 90⁰, Getriebe aus EN-39-Stahl

Grundöl ,

Grundöl + 1% I- P- E-*)

Grundöl + 2 % I. P. E

Grundöl + 2% T. C P.**) ...."

Grundöl + 2% T- C. P. + 0,5 < >/₀1. P. E.*) Grundöl + 2% T. C. P. + 1,2% I. P. E. Grundöl + 2% T. CP. + 2,0% I. P. E.

Grundöl + 2% T. B. P.***)

Grundöl + 2% T, B. P. + 0,5 % I. P, E. Grundöl + 2% T. B. P, + 1,2 °/₀1. P. E. Grundöl + 2 % T. B. P. + 2,0% I. P. E.

Qewichts^ einheit

35 30

27

47 •45 40

35 62

70 72 80

♦) I, P, Ε;, ist ein Schmierfähiglseitsverl?esserer

(Isopropylölsä,iireester), **) T. C. P. ist Trikresylphospliät, ***) T, B. P. ist Tributylphosphat.

of The Institute of Petroleum«, 1952, S.633, beschrieben ist. Wie ersichtlich, verringerte der Schmierfähigkeitsverbesserer, wenn er allein dem Grundöl oder einer Mischung von Grundöl und Tricresylphosphat zugesetzt wurde, die Belastungsfähigkeit um ein weniges, wohingegen eine beträchtliche Zunahme des Belastungswertes eintritt, wenn er zusammen mit Tributylphosphat zugesetzt wird. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse, die mit einer Mischung erzielt wurden, welche das obenerwähnte Grundöl, 2 Gewichtsprozent Tributylphosphat und 2 Gewichtsprozent Isopropylölsäureester enthielt. Aus dieser Tabelle geht hervor, daß das erhöhte Belastungsvermögen erreicht wurde, ohne daß andere wünschenswerte Eigenschaften, wie

Tabelle 2

Eigenschaften einer Mischung von 2% Tributylphosphat

und 2 % Isopropyloleat in mineralischem	Grundöl	Schmieröl
	0,08	Mischung
Acidität mg. KOH/gm	270	0,10
Demulgierungsvermögen/Sek.		300
Kupferkorrosion,	2
3 Stunden bei ioo°	191	I
Flammpunkt °C	—2^,3	185
Fließpunkt ⁰C		23,q
Schaumbildung (CR.C-L-12*)	26,3	keine Beanstand.
Visk. bei 37,77° (in °E)	68	24,0
Viskositätsindex		74,5
Acidität nach Oxydation	0,09
mg. KOH/gm		0,20
Demulgierungsbarkeit nach	1200
Oxydation, Sekunden :	720

*) Diese Prüfmethode ist in »Coordinating Research Council Handbook«, 194Ö Edition, S. 441, beschrieben.

z. B. Demulgierbarkeit vor und nach der Oxydation, Schaumbildung und Korrosion ernsthaft beeinträchtigt wurden.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusatzstoffe wird demnach zusätzlich erreicht, daß diese nicht die Nachteile der bisherigen Hochdruckzusätze bewirken, d. h. kerne nachteilige Wirkungen auf die anderen Eigenschaften der Schmierölgemische ausüben.

Noch ein weiterer Vorteil wurde beobachtet, der die Erfindung besonders für Turbinenöle geeignet macht. Es wurde gefunden, daß Tributylphosphat, wenn es in der erfindungsgemäßen Kombination verwendet wird, ein gutes Antischaummittel ist.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Schmieröl auf Mineralölbasis, enthaltend weniger als 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gewichtsprozent des'Gesamtmittels eines, als Zusatz zu Mineralschmierölen bekannten öllöslichen Esters aus einer Fettsäure mit 10 bis 20 C-Atomen und einem einwertigen, gesättigten Alkohol mit 1 bis 10 C-Atomen, ζ. B. Ölsäure-Isopropylester, und weniger als 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gewichtsprozent des Gesamtmittels eines als Zusatz zu Mineralschmierölen bekannten öllöslichen Alkyl-, besonders. Trialkylphosphates mit untereinander gleichen gesättigten Alkylgruppen mit 1 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen, ζ. B. Tributyl-, Trihexyl- und Trioctylphosphat.

Angezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 971155,
Kadmer: »Schmierstoffe und Maschinenschmierung«.

(1941)· .

»Auszüge Deutscher Patentanmeldungen« (1948).

θ 509 686 3.36