DE957331C - Schmierfett - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 31. JANUAR 1957

N 6406IVc123c

Schmierfett

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Schmierfetten die üblichen Seifen großenteils oder vollständig durch anorganische Gele zu verdrängen. Man erreicht dies in der Weise, daß man den Wassergehalt des Gels zunächst durch ein zweiseitiges Lösungsmittel verdrängt, welches sowohl Wasser als auch Schmieröl löst, wie ein. Keton, ζ. B. Aceton, worauf man das zweiseitige Lösungsmittel durch ein Schmieröl verdrängt. Eine allgemeine Anregung für ein solches Verfahren war zwar bereits einmal erfolgt, aber es zeigte sich, daß die so gewonnenen Schmiermittel hinsichtlich ibrer Wasserbeständigkeit sehr viel zu wünschen übrig ließen. Auch die Erfinder des vorliegenden Patentes haben bereits Verfahren beschrieben, nach denen die Wasserbeständigkeit derartiger Schmierfette erhöht werden kann.

Vorliegender Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Konsistenz sowie die Qualität der durch Austausch des Lösungsmittels im Kiesel- so säuregel hergestellten Schmierfette stark von den Bedingungen beeinflußt wird, unter denen das wäßrige Gel hergestellt wird. Anscheinend steht dies mit der Größe der Gelteilchen im Zusammenhang, die unter den verschiedenen Bedingungen der Gelausfällung gebildet werden.

Kieselsäuregele werden gewöhnlich durch Fällung wäßriger Lösungen von Natriumsiilicat mit

starker Säure hergestellt. Wenn die Säuren dem Natriumsililcat, das im allgemeinen· ein. spezifisches Gewicht von etwa 1,185 hat, zugesetzt werden bildet sich das Gel in dem p_H-Bereich von 1 bis 8,5. Die für die Sol-Gel-Umwandlung erforderliche Zeit ändert sich mit dem p_H, sie -ist (bei einem p_H von. etwa 6,5 minimal.

Wenn io diesen Gelen die Lösungsmittel ausgetauscht werden, d. h. zuerst gegen Aceton und dann gegen Mineralschmieröl (das Aceton kann auch zuerst durch ein Leichtbenzin und dieses dann durch das Schmieröl verdrängt werden), erhält man Produkte von großer Variationsbreite hinsichtlich Konsistenz oder Härte des Fettes bei gegebenem Gelgehalt. Diese Va.riationsmöglichkeit scheint weitgehend eine Funktion des p_H-Wertes zu sein.

Gemäß dem Schiaubild, das diie Konsistenz von·unter verschiedenen p_H-Bedingungen hergestellten Kieselsäuregelen darstellt, tritt bei einem p_H-Wert von etwa 5 ein scharfes Maximum in der Konsistenz auf. So betrug die Konsistenz für ein Kieselsäuregel, das unter stark sauren Bedingungen von p_H = ι hergestellt war, nur sechs Einheiten; sie war noch geringer für ein Gel, das bei der schwach alkalischen Reaktion von p_H = 8 hergestellt war. Zwischen diesen Grenzen ergab sich bei p_H = 2 die Konsistenz 8, bei p_H = 3,5 die Konsistenz 11, bei p_H = 4,3 eine Konsistenz von 15,2 und bei p_H = 5 ein maximaler Wert von-etwa 19,7. Wenn der p_H-Wert bis auf 5,5 gesteigert wurde, sank die Konsistenz auf 15,7. Bei p_H= 5,75 war sie bis auf 14,6 gefallen; bei pg-Werten von 6,3 bzw. 6,4 lag sie bei 11,2 bzw. 10,2. Bei p_H = 6,6 betrug sie nur 7,6, und bei p_H = 7 war sie 5,7. Bei p_H = 7>5 lag ihr Wert bei 4,8 und sank schließlich auf etwa 4,4 bei pjj = 8.

Erfmdungsgemäß werden daher zum Dicken von Schmierölen solche Kieselsäuregele, deren p_H-Wert auf etwa 4,3 bis 5,5 eingestellt ist, verwendet.

Die Konsistenzwerte des Fettes wurden folgendermaßen bestimmt: Ein acetonfeuchtes Kieselsäuregel, welches 5,76% Feststoffe (trocken) enthielt,'wurde mittels einer Kolloidmühle in 94,24 g eines Mineralschmieröle (Viskosität 300, Viskositätsindex 95) vorteilt, nachdem das Aceton aus dem öl abgedampft war. Dann· wurden die Plastizitätsmessungen durchgeführt, indem man das Fett bei Raumtemperatur unter verschiedenen Drucken durch ein Kapülarviskosämeter ausstieß, dessen Länge 2,45 cm und dessen Durchmesser 0,089 ^cm betrug. Das Fettgewicht, welches in der Minute ausgestoßen wurde, wurde gegen den Druck aufgetragen. Der Abschnitt auf der Abszisse, der von der Tangente in dem geradlinigen Teil der Kurve gebildet wird, ist der Konsistenzwert.

Schmierfette, die in der -oben beschriebenen Weise uniter Verwendung von Kieselisäuregelen hergestellt sind, können noch anderen Bethandlungen. unterworfen, werden. So ist die Erzielung der Wasserfestigkeit des Gels, bevor oder nachdem ihm das Schmieröl einverleibt wird, besonders erwünscht; .dies ist von entscheidender Bedeutung, wenn das Schmierfett unter Bedingungen verwendet werden soll, unter denen es mit merklichen Mengen von Feuchtigkeit, sogar Luftfeuchtigkeit, in Berührung kommt.

Dieses Ziel kann erreicht werden, indem man ein öllösliches Harz, vorteilhaft ein Alkydharz, in Mengen von 10 bis 100 Gewichtsprozent des Trockengewichtes Kieselsäuregel in das Schmierfett einarbeitet. Hierfür empfehlen sieh besonders Alkydharze, die durch Kondensation von Glycolen oder Glycerin mit Phthalsäureanhydrid gebildet und durch Zusatz von Leinöl, ungesättigten Säuren des Leinöls, ölsäure oder Gemischen derselben in Mengen von 2 bis 5 Gewichtsprozent des Gewichts der der Kondensation unterliegenden Reaktionsteilnehnier gebildet werden. Diese Mittel bringen lange Ketten in die polymeren Harze und erhöhen ihre Öllöslichkeit. Eine derartige Behandlung der Harze verbessert die Verträglichkeit des mit dem Harz überzogenen Kieselsäuregels mit dem Schmieröl. Das Gel stellt gewöhnlich etwa 4 bis 25 Gewichtsprozent des Schmierfettes (gerechnet als Trockengewicht Gel) dar. Man kann auch andere Verfahren zur Erzielung der Feuchtigkeitsfestigkeit anwenden, aber im allgemeinen empfiehlt es sich, die hydrophilen Eigenschaften des Gels zu beseitigen, indem man dieses' mit einem verhältnismäßig oleophilen und wasserabstoßenden Stoff behandelt.

Als Schmieröle oder andere Bestandteile kann man diejenigen Produkte verwenden, die man bereits als für Schmierfettgemische geeignet kennt. Man kann Mineralöle von einer Viskosität von 7,4 bis 1085 cSt bei 37,8° verwenden; man kann auch synthetische öle, wie die Ester zweibasischer Säuren, komplexe Ester, die aus einem Gemisch von ein- und bifunktionellen Säuren und Alkoholen gebildet sind, Polyglycole oder Glycoläther, Siliconöle für sich allein oder in Kombination miteinander oder mit Mineralölen als flüssige Komponente des Schmierfettes verwenden. Geeignete zweiseitige Lösungsmittel müssen, wie ohne weiteres ersichtlich ist, auf jeden Fall verwendet werden. Äther und Ketene, insbesondere Aceton, werden gewöhnlich vorteilhaft verwendet, insbesondere, wenn Mineralschmieröle verwendet werden, aber auch andere Lösungsmittel, wie niedere Alkylalkohole, d. h. wasserlösliche Alkohole, können für manche synthetische Schmieröle vorteilhaft oder notwendig sein. Wenn solche Alkohole verwendet werden, ist es nicht immer notwendig, das gesamte Wasser der Gelierung zu entfernen. Vorhandene Rückstände können mit dem Alkohol abgetrieben werden, nachdem das Schmieröl dem Gel einverleibt ist.

Beispiel

100 g Natriumsilicat (41 ° Baume) mit 28,7% SiO₂ und 8,9% Na₂O wurden mit destilliertem Wasser auf 450 ecm verdünnt. Unter Rühren wurden dem Natriumsilicat 500 ecm verdünnte Schwefelsäure, welche 22 g Schwefelsäure 1 :1 enthielt, zugesetzt. Mehrere Minuten nach beendetem

Zusatz der Säure hatte das Kieselsäuresol einen p_H-Wert von 5. Nachdem man die Masse 24 Stunden bei Raumtemperatur hatte stehenlassen, wurde das Kieselsäuregel in einem Waringmischer in 11 Wasser zerkleinert und filtriert. Nach viermaligem Auswaschen war das Kieselsäuregel im wesentlichen natriumsulfatfrei.

Das Kieselsäuregel wurde mit 1 1 Aceton gemischt und filtriert. Das teilweise acetonfeuchte Kieselsäuregel wurde. nun in einen gefritteten Scheidetrichter aus Glas gebracht und frisches Aceton, ständig durch die Masse hindurchgeleitet, welches man durch eine Füllkörpeirsäule destillierte, bis das ursprünglich im Gel enthaltene Wasser vollständig durch Aceton verdrängt war. Ein Teil des Kieselsäure-Aceton-Gels, welches einen Kieselsäuregehalt von 5,76 g (fest) enthielt, wurde nun in 94,24 g Mineralöl von der Viskosität 65 cSt bei 37,S° und dem Viskositätsindex 95 dispergiert. Nachdem das Aceton abgetrieben und das Gemisch durch eine Kolloidmühle getrieben war, wurde die Konsistenz des Schmierfettes in der obenbeschirie^ banen. Weise bestimmt. Es besaß eine sehr zufrie^ denstellende Struktur und Konsistenz. Die Penetration des nach dem vorstehenden Beispiel hergestellten Fettes wurde in dem ASTM-Penetrometer geprüft. Sie betrug unbearbeitet 200 mm/1 ο und bearbeitet (nach Doppelhüben mittels der 6,35-mm-Lochplatte des ASTM-Fettbearbeiters) 210 mm/10. In beiden Fällen hatte das Schmierfett ein klares, durchscheinendes, leicht bernsteinfarbenes gelartiges Aussehen.

Ferner wurde die Schmierölabtrennung des nach dem vorstehenden Beispiel hergestellten Schmierfettes in Gegenwart von Wasser geprüft. Eine sehr einfache und hochempfindliche Prüfung besteht darin, daß man Wasser in eine kleine Fettprobe einrührt. Wenn eine Ölabscheidung eintritt, wird das klare Gel opak und das Wasser wolkig oder milchig, wenn sich die kolloidal dispergierte Kieselsäure vom öl trennt. Es erfolgte keine ölabtrennung, wenn Alkydharz in einer Menge von 50 Gewichtsprozent des Gels zum Wasserfestmachen verwendet wurde.

Ein besonderer Vorteil der Verwendung von Kieselsäuregel als Verdicker an Stelle von Seife -i ist seine Beständigkeit bei sehr hohen Temperaturen. Indessen sind mit seiner Verwendung noch weitere Vorteile verbunden. Die in den üblichen Schmierfetten verwendeten Seifen vertragen sich .mit Schmierölen von hohem Viskositätsindex viel weniger als mit Schmierölen von niedrigem Viskositätsindex. Infolgedessen ist es in der Schmiermittelindustrie fast überall üblich geworden, Schmieröle von niedrigem Viskositätsindex zu verwenden. Für viele Zwecke sind aber Schmieröle von höherem Viskositätsindex vorteilhafter. Wenn nun Kieselsäuregel als Verdicker verwendet wird, können Schmieröle von höherem Viskositätsindex ebenso verwendet werden wie solche von niedrigem Viskositätsindex. Infolgedessen ist der Hersteller in der Wahl.der Schmieröle nicht mehr wie.bisher eingeschränkt, sondern kann unabhängig von Fragen der Verträglichkeit mit dem Verdicker die für den jeweiligen Verwendungszweck am besten geeigneten Schmieröle verwenden. So können im Bedarfsfall Schmieröle vom Viskositätsindex 95 oder höher verwendet werden.

Die gewöhnlichen Schmieröl- und Schmierfettzusätze, wie Antioxydationsstoffe, Desaktivatoren, Mittel' zur Verbesserung des Viskositätsindex können den erfindungsgemäßen Schmierfetten in den üblichen Mengen zugesetzt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schmierfett, das im wesentlichen aus einem Schmieröl besteht, welches durch Zusatz von Kieselsäuregel, dessen austauschbarer Wassergehalt durch Schmieröl verdrängt ist, auf. Fettkonsistenz gedickt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Kieselsäuregel enthält, das aus einer Natriumsilicatlösung mit soviel Säuire ausgefällt ist, daß das Fällungsgemisch einen! p_H-Wert von über 4,3 und unter 5,5 aufweist.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Kieselsäuregel enthält, dessen Fällungsgemisch einen p_H-Wert von etwa 5 aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schwedische Patentschrift Nr. 129 771.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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