DE949678C - Schmierfett - Google Patents

Description

• Schmierfett Die Erfindung betrifft Schmierfettgemische, die durch Verdickung eines Schmieröls mit der Seife einer aliphatischen Sulfonsäure hergestellt sind.
• Es wurde gefunden, daß sich Schmierfettgemische herstellen lassen, indem man ein Schmieröl mit der Seife einer langkettigen aliphatischen Sulfonsäure, zweckmäßig von etwa 1o bis 20 oder mehr C-Atomen im äliphatischen Teil auf Fettkonsistenz verdickt. Die so hergestellten Fettgemische haben hervorragend gleichmäßiges Gefüge und hohen Tropfpunkt. Die durch Spalten von Mineralölwachs oder Mineralfett (Vaisel@ine) hergestellten Olefine besitzen im allgemeinen verhältnismäßig lange gerade Ketten, wobei die Olefingruppe in der Nähe des Molekülendes sitzt. Bei der Spaltung von Mineralölwachs oder -fett werden zu einen hohen Prozentsatz Alphaolefine neben etwas Betaolefinen gewonnen. Durch Sulfonierung dieser Olefine erhält man ein Produkt, dessen Sulfonsäuregruppe in der Nähe des Endes einer verhältnismäßig langen geraden Kette sitzt. Andere Olefinquellen für . die Herstellung dieser langkettigen Sulfonate sind -polymerisierte Olefine der Fischer-Synthese, Polyäthylene, Polypropylene, Polybutene und andere polymere Olefine, welche Moleküle von langen, geraden Ketten mit verhältnismäßig wenig Seitenketten ergeben.
• In der Literatur sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Sulfonsäuren aus Olefinen beschrieben. Hierzu gehört die Umwandlung des Olefins in ein Haloid und anschließende Behandlung mit Natriumsulfit. Das Olefinhaloid kann auch in ein Mercaptan umgewandelt und dieses zur Sulfonsäure oxydiert werden. Die Behandlung von Olefinen mit SO, oder CI SO. H in Form von Komplexen mit Äther, Dioxan u. dgl. hat sich ebenfalls als ein sehr brauchbares Verfahren zur Herstellung von Oxvsulfonsäuren oder Chlorsulfonsäuren erwiesen. yDie Oxysulfon@säuren können zu Alkensulfonsäuren dehydratisiert werden. Ähnliche Produkte kann man durch Erhitzen der Chlorsulfonsäuren erhalten, wobei Chlorwasserstoff abgespalten wird. Die einfachen Sulfonsäuren und die Chlorosäuren sind für die Herstellung der Fettgemische nach der Erfindung verwendbar. Es empfiehlt sich indessen, die nicht substituierten aliphatischen Su.lfonsäuren zu verwenden.
• Im allgemeinen werden die Schmierfettgemische nach der Erfindung hergestellt, indem man die Metallseife einer langkettigen aliphatischen Sulfonsäure herstellt und diese in einem Schmieröl dispergiert. Dies erreicht man auf einfache Weise dadurch, daß man das Gemisch aus Mineralöl und Sulfonat unter Rühren auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Sulfonates erhitzt und diese Masse dann, ohne weiter zu rühren, erkalten läßt.
• Es ist bekannt, Erdölsulfonate, d. h. Sulfonsäuren, die durch Einwirkung von Schwefelsäure auf Erdölprodukte erhalten werden, als Zusatzstoffe für Schmieröle zu verwenden. Bei dieser Behandlung von Erdölprodukten bleiben die aliphatischen Verbindungen unverändert. Die Olefine gehen in Sulfate, die aromatischen Verbindungen in Sulfonsäuren über. Wenn bei dieser Behandlung Sulfonsäuren entstehen, so handelt es sich ausschließlich um solche aromatischer Verbindungen; diese Sulfonate enthalten niemals langkettige aliphatische Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung.
• Es ist auch bekannt, ein Schmieröl durch ein komplexes Verdickungsmittel zu dicken, das aus einem öllöslichen Metallsulfonat hochmolekularer Erdölsulfonsäuren, einem öllöslichen Metallsalz . einer niedrigmolekularen Säure und einem Ester eines mehrwertigen Alkohols und einer organischen Säure von 12 bis 24 Kohlenstoffatomen besteht. Einmal handelt es sich hier nicht um Sulfonate gemäß Erfindung, sondern um ein Erdölsulfonat; zum anderen verlangt die Vorschrift für das ältere Verfahren den Zusatz von wenigstens zwei anderen Verbindungen neben dem Sulfonat. Demgegenüber zeichnet sich die Anmeldung dadurch aus, daß der erwünschte Dickungseffekt bereits durch Zusatz einer Komponente erzielt wird.
• Bekannt sind ferner Schmierfette aus Schmieröl und einem komplexen Reaktionsprodukt eines öllöslichen Salzes einer Sulfonsäure, z. B. von Mahagonisäuren, die durch Behandlung von Erdöldestillaten mit Schwefelsäure erhalten werden, oder von Sulfonaten, die durch Sulfonierung von Olefinen, aliphatischen Säuren usw. entstehen, und eines wasserlöslichen Salzes einer anorganischen Säure. Keine dieser Verbindungsgruppen führt bei der Sulfonierung zu langkettigen aliphatischen Sulfonsäuren: Fettsäuren liefern bei der Sulfonierung Verbindungen mit einer Sulfonsäuregruppe in der Kette ohne Veränderung der Carboxylgruppe. Die Sulfonsäuren gemäß Anmeldung enthalten keine Carboxylgruppen. Olefine gehen, wie erwähnt wurde, bei der Sulfonierung in Sulfate über. Abweichend von der Erfindung benötigt die ältere Arbeitsweise als weitere Komponente ein Salz einer anorganischen Säure, mithin wenigstens zwei Komponenten, zum Dieken von Schmieröl.
• Auch nach einem anderen Vorschlag werden wenigstens zwei Komponenten zum Dicken von Schmieröl benutzt, nämlich ein Erdölsulfonat und ein niedrigmolekulares aliphatisches Sulfonat.
• Den Schmierfettgemischen nach der Erfindung können noch weitere Eigenschaften erteilt werden, indem man ihnen geringe Mengen verschiedener anderer Zusatzmittel beimischt. Zum Beispiel erzielt man eine hohe Temperaturbeständigkeit, indem man die Metallsulfonate zusammen mit Salzen niedrigmolekularer Säuren dispergiert. Derartige Verbindungen sind die Metallsalze der Essigsäure, Furancarbonsäure und ähnliche Produkte, die an sich als Schmierölzusätze bekannt sind.
• Es ist ferner im Rahmen der Erfindung vorgesehen, ein Fettgemisch durch Verdickung eines Schmieröles mit einem Gemisch der Metallseife einer langkettigen Sulfonsäure und irgendeiner der gewöhnlich für die Fettherstellung verwendeten Seifen herzustellen, z. B. den Seifen hochmolekularer, im wesentlichen gesättigter Fettsäuren. Durch Einverleibung einiger weiterer Seifen üblicher Art erhöht man die Gleichmäßigkeit des Fettes und verbessert seinen Tropfpunkt.
• Wie oben festgestellt, enthält die langkettige aliphatische Sulfonsäure gemäß der Erfindung vorteilhaft io bis 2o C-Atome in ihrem aliphatischen Teil. Obgleich es sich empfiehlt, für den aliphatischen Teil der Sulfonsäure eine, geradkettige Konfiguration zu verwenden, ist auch eine nicht allzu starke Verzweigung zulässig. Insbesondere bevorzugt sind gemäß der Erfindung diejenigen aliphatischen Sulfonsäuren, die iö bis 2o C-Atome in ihrem aliphatischen Teil in der Konfiguration einer geraden Kette enthalten.
• Seifen der Sulfonsäuren werden, wie oben beschrieben, unter Verwendung von Alkali- oder Erdalkalimetallen hergestellt, die gewöhnlich bei der Herstellung von Seifen der üblichen hochmolekularen Fettsäuren verwendet werden. Hierzu gehört Natrium, Kalium, Lithium, Strontium, Barium, Calcium usw. Natrium wird vorzugsweise verwendet.
• Als Grundlage des Schmierfettgemisches nach der Erfindung kann man eines der bekannten Schmieröle natürlicher oder synthetischer Herkunft verwenden. Die für die vorliegende Erfindung bevorzugt verwendeten Mineralschmieröle haben Viskositäten in! Bereich von etwa 2,6 b,is 64,5cSt. Man kann auch synthetische Schmieröle verwenden, z. B. Ester ein- und zweibasischer Säuren, Äther, Glycole, Glycoläther, Glycolester, komplexe Ester oder Mischungen derartiger Produkte, ferner Erdölharze in geringen Mengen.
• Wie oben ausgeführt, kann man im Rahmen der Erfindung ein Fettgemisch herstellen, indem man eine Mischung der Metallseife einer langkettigen aliphatischen Sulfonsäure und der Metallseife einer hochmolekularen, im wesentlichen gesättigten Fettsäure in einem Öl dispergiert. Man kann auch Mischungen von Sulfonsäureseife mit den Seifen von hydrierten Fischölsäuren, Stearinsäure, Ölsäure, langkettigen dlyceriden und ähnlichen Produkten verwenden.
• Man kann auch Salze niedrigmolekularer Säuren, wie Essigsäure, Äthoxy-Propionsäure, Acrylsäure und Furancarbonsäure als Komplexseifenverdicker in Verbindung mit den hochmolekularen Seifen verwenden. Es ist besonders vorteilhaft, den mit Sulfonsäureseife verdickten Schmiermitteln Produkte wie die Metallsalze niedrigmolekularer Säuren, wie Essigsäure, einzuverleiben.
• Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Schmieröl mit der Metallseife der aliphatischen Sulfonsäure in Mengen von etwa 5 bis 3o Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des gesamten Gemisches, zu verdicken. Wenn eine Kombination aus einer üblichen Seife und dem Sulfonat verwendet wird, kombiniert man io bis 5o% Sulfonat mit etwa go bis 50% der üblichen Seife. Um die obenerwähnten Vorteile zu erzielen, kann auch ein Metallsatz eines niedrigmolekularen sauren Produktes in Mengen von 0,5 bis 4, vorteilhaft 2 bis 4 Gewilchtsprozent in die Kombination einbezogen werden, mit anderen Worten, bei dem durchschnittlichen Molgewicht der hochmolekularen Seifen in einem ungefähren Molverhältnis von i : i.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die nachfolgenden Beispiele: Die Herstellung der Seife einer langkettigen aliphatis:chen Sulfonsäwre, welche in Schmierfettgemischen nach der Erfindung verwendet werden kann, kann in folgender Weise erfolgen: Ein gemischtes Mineralfett, welches in Gegenwart von Dampf der Spaltung bei 538 bis 593° unterworfen war, wurde fraktioniert. Der Schnitt, der zwischen etwa 7o° bei 8 mm Druck und 17o° bei 0,7 mm Druck siedete, wurde für die Sulfonierung abgezogen. Diese Spaltfraktion des Mineralfettes hatte eine Bromzahl von 64,3 cg Br2/g.
• Die Sulfonierung wurde in einem Dreihalskolben von 31 Fassungsvermögen durchgeführt, der mit einem Rührer, Thermometer und Tropftrichter ausgestattet war. In diesen Kolben wurden 300 g wasserfreier Äthyläther eingegeben. Nachdem der Äther auf -5° abgekühlt war, wurden 3o6 g Cl S 03 H im Verlauf von 5 Minuten bei -5 bis o° zugesetzt, wodurch sich ein Cl S 03 H-Ätherkomplex bildete. Während dieser Cl S 03 H-Ätherkomplex bei -5 bis -I-2° gehalten wurde, wurden 630 g gespaltenes Mineralfett (welches etwa als C18 H36 vom Molekulargewicht 252 anzusehen ist) im Verlauf von 2o Minuten zugesetzt. Nachdem das gesamte Olefin zugesetzt war, wurde das Gemisch weitere 1l/2 Stunden gerührt, wobei man die Temperatur auf 25° ansteigen ließ. Das . Reaktionsprodukt wurde dann mit 25 °/oiger Natronlauge neutralisiert, und darauf wurde eine solche Menge von 99%igem Isopropylalkohol zugesetzt, daß eine 5o%ige alkoholische Lösung entstand, in der das Sulfonat gelöst war. Diese Lösung wurde nun mit Nag C03 entsalzt, worauf die überstehende Schicht abgezogen wurde. Nun wurde zu der überstehenden Schicht Wasser zugesetzt, bis ein etwa 5o%iger Isopropylalkohol entstanden war; der das Sulfonat enthielt. Die isopropylalkoholische Lösung wurde nun fünfmal mit Petroläther ausgezogen, um alle Reste von nicht reagiertem Olefin oder anderen Kohlenwasserstoffen zu entfernen. Nach Verdampfung des Petroläthers erhielt man 243 g nicht in Reaktion getretene Kohlenwasserstof£e.
• Die das Sulfonat enthaltende alkoholische Lösung wurde in einer Trommel zu einem bräunlich gefärbten Pulver getrocknet. Dieses Natriumsulfonat hatte einen Chlorgehalt von 4,910/0. Beispiel i i5o g Natriumseife von langkettigem Sulfonat, welches in der oben beschriebenen Weise hergestellt war, wurden in 250 g säurebehandeltem Mid-Continent-Destillat von der Viskosität von etwa 4,2cSt, welches nachstehend als »01 A« bezeichnet wird, dispergiert. Das Gemisch wurde unter Rühren auf 37,8° erhitzt. Dann wurde eine wäßrige Lösung von ioo g Natriumacetat zugesetzt und das Gemisch auf 1o7° erhitzt. Bei dieser Temperatur wurde die Seife dehydratisiert. Nun wurden 5o g des gleichen Öls zugesetzt und die Mischung auf 26o° erhitzt. Bei dieser Temperatur wurde die Masse vollständig flüssig. Nun ließ man das .Produkt abkühlen, ohne weiter zu rühren. Es entstand ein harter, gleichmäßiger Kuchen., welcher bei der Homogenisierung durch Rühren und Filtration ein gleichmäßiges, fest zusammenhängendes Produkt von ausgezeichneter Beschaffenheit ergab. Wenn dieses Fettgemisch der üblichen Fettprüfung unterworfen wurde, erhielt man folgende Werte: Penetration, 25°, mm/io =bearbeitet . ... ............... 200 beärbeitet (6o Doppelhübe) . . . . . . . . . . . . 24o Tropfpunkt, ° C . . . . . . . . ,............. 193 Wasserlöslichkeit ... . .. ... .. ... löslich =k) BEC (rcnod'.)-Lager-Schmüermittelprüfung, Stunden . . . . . . . . . 2o4 (Betrieb des Lagers bei 36o. U/Min. u. i21') *) Der modifizierte BEC-Test (Bearing Engineering Committee of the Anti-Friction BearingManufacturers Association) wird folgendermaßen ausgeführt: Ein horizontales Kugellager läuft auf einer vertikalen Welle mit 36oo U/Min. bei i21°; man beobachtet den Beginn des Auslaufens von Schmierfett auf eine Platte. Ausgezeichnetes Schmiermittel - keine Neigung des Fettes, infolge Flüssigwerdens aus dem Lager auszulaufen.
• Beispiel 2 10,00% Natriumseife von langkettigem Sulfonat t (wie oben), 5,000/0 hydiriierte Fisehölsäuren, 0,75 % Natriumhydroxyd, 84,25 0/0 Öl A. Ein Drittel des Mineralöles und die gesamten Fischölsäuren wurden in einem heizbaren Fettkessel gemischt und unter Rühren auf 66° erhitzt. Wenn die Säure vollständig geschmolzen war, wurde das Natriumhydroxyd in wäßriger Lösung zugesetzt. Wenn die Neutralisation der Säure oder die Seifenbildung beendet war, wurde das Natriumsulfonat dem Gemisch zugegeben und .die Masse zur Dehydratisierung auf 1o7° erhitzt. Nach beendeter Dehydratisierung wurde der Rest des Mineralöles zugesetzt und die Temperatur auf 127° gesteigert. Man ließ dann die Masse unter Rühren auf 93° abkühlen und erhielt ein ausgezeichnetes, gleichmäßiges Produkt von folgenden Stoffwerten: Penetration, 25°, mm/1o unbearbeitet ..... ............ 275 bearbeitet (6o Doppelhübe) . . . . . . . . . . . . 275 Tropfpunkt, ° C ..................... 179 Beispiel 3 Ein Teil des gemäß Beispiel :2 hergestellten Fettes wurde mit einer solchen Menge einer wäßrigen Lösung von Natriumacetat vermischt, daß das Gemisch 2% Natriumacetat enthielt. Die Lösung von Natriumacetat wurde in dem Fett dispergiert und die Masse auf 26o° erhitzt. Man ließ dann die Masse erkalten und homogenisierte sie durch Bearbeitung weiter. Die Stoffwerte dieser Fettprobe sind folgende: Penetration, 25°, mm/1o unbearbeitet . ... .:............ 225 bearbeitet (6o Doppelhübe) . . . . . . . . . . . . 265 Tropfpunkt, ° C .... ................ 218

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE.-i. . Schmierfett auf der Basis von mineralischen oder synthetischen Schmierölen, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit der Seife einer langkettigen aliphatischen Sulfonsäure auf Fettkonsistenz gedickt sind.
2. 2. Schmierfett nach Anspruch.l, dadurch gekennzeichnet, daß die Sühmieröle mit der Seife einer aliphatischen Sulfonsäure mit 1o bis 2o C-Atomen in ihrem aliphatischen Teil. gedickt sind.
3. 3. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl mit 5 bis 3o Gewichtsprozent einer langkettigen aliphatischen Sulfonsäure gedickt ist.
4. 4. Schmierfett nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Schmieröl besteht, das mit der Natriumseife einer aliphatischen S.ulfonsäure mit 1o bis 2o C-Atomen in ihrem aliphatischen Teil auf Fettkonsistenz gedickt ist.
5. 5. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Schmieröl besteht, das außerdem etwa o,5 bis 4 Gewichtsprozent des Metallsalzes, einer niedrigmolekularen Monocarbonsäure enthält.
6. 6. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Schmieröl besteht, das außerdem eine Seife einer hochmolekularen im wesentlichen gesättigten Fettsäure in Mengen von 5 bis 30 Gewichtsprozent des Gesamtgemisdhesenthält. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 562 814, 2 535 101, 2 483 800, 2 540 533; deutsche Patentschrift Nr. 874 940; französische Patentschriften Nr. 954 555 und 968596.