DE970291C

DE970291C - Schmiermittel

Info

Publication number: DE970291C
Application number: DEN4850A
Authority: DE
Inventors: Walter Howard Peterson; Thurston Alfred Skei
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1950-12-19
Filing date: 1951-12-20
Publication date: 1958-09-04
Also published as: GB709663A

Description

Die Erfindung betrifft die Zusammensetzung von Schmiermitteln auf ölgrundlage, insbesondere auf Mineralschmierölgrundlage, nach Patent 893 701, die jedoch hinsichtlich einer besonderen Art der Korrosion außergewöhnliche Eigenschaften aufweisen.

Eines der Erfordernisse, welchen die meisten Schmierfette entsprechen müssen, besteht in einer minimalen Korrosion der Metallflächen, auf welche die Schmierfette aufgebracht werden. Die Korrosion kann je nach den Bedingungen, unter welchen sie eintritt, in zwei hauptsächliche Arten zerlegt werden: »Dynamische Korrosion« bezeichnet die Art von Korrosion, weiche während der aktiven Schmierung einer Metallfläche eintritt; unter »statischer Korrosion« wird hier die Korrosion verstanden, die auf einer mit Schmierfett überzogenen Metallfläche entweder vor oder nach der Bewegung eintritt.

Bei den Versuchen, diesen beiden schädlichen Eigenschaften abzuhelfen, ist festgestellt worden, daß die gleiche Behandlung bzw. Modifikation eines Schmier- so fettes nicht unbedingt die dynamische und die statische Korrosion beseitigt. Beim Studium dieser Erscheinungen hat sich weiter ergeben, daß die Zusätze, welche zum Zweck einer Verringerung der Korrosion durch Schmierfette verwendet werden, nur in bestimmten entscheidenden Mengen vorliegen dürfen. Während die untere Grenze solcher Zusätze bezüglich der Konzentration nur von der wirksamen Verhinde-

80» «M/13

rung der Korrosion abhängt, wird die obere Grenze antikorrodierender Zusätze durch den ungünstigen Einfluß bestimmt, den übermäßige Mengen des Zusatzes auf die Konsistenz des Schmierfettes ausüben. Wenn die Mengen der nachstehend noch näher zu bezeichnenden Zusätze das abgegrenzte Gebiet überschreiten, werden die Schmierfette unerwünscht weich, oder sie können sich beim Erhitzen verflüssigen oder aus einem Lager oder von einer geschmierten Oberfläche abfließen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Zusammensetzung solcher Schmiermittel nach Patent 893 701, welche im wesentlichen keine statische Korrosionswirkung zeigen sowie eine wesentlich bessere Wasserbeständigkeit aufweisen. Weitere Ziele und Vorteile ergeben sich aus der nächfolgenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß besteht ein Schmiermittel aus

einer Schmierölgrundlage, einem anorganischen Gel

so in einer mindestens zur Verdickung der Ölgrundlage ausreichenden Menge und kleineren Mengen eines kationisch-oberfläche-naktiven Mittels sowie eines

. wasserlöslichen anorganischen Nitrits.

DieVerwendung wasserlöslicher anorganischer Nitrite als Korrosionsschutzmittel in Mineralölgemischen,. z. B. hydraulischen Flüssigkeiten, wässerigen Öl-"emulsionen, sowie auch zur Verhinderung der Korrosion in Ölleitungen ist bekannt. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung nicht auf die Zusammensetzung beliebiger, anorganische Gele enthaltender Schmiermittel auf Ölgrundlage mit einem Gehalt an wasserlöslichen anorganischen Nitriten, sondern es ist gefunden worden, daß die oben definierte .!»statische Korrosion«, welche bei Schmierfetten auftritt, die mit anorganischen Kolloiden verdickt .sind, durch die kombinierte Zugabe eines wasserlöslichen anorganischen Nitrits und eines kationisch-oberflächenaktiven Mittels zu dem Schmierfett ausgeschaltet wird. Es ist festgestellt worden, daß die Kombination dieser beiden Zusätze wesentlich ist, da die Anwendung eines derselben in Abwesenheit des anderen Zusatzes nicht zu einem befriedigenden Schmierfett führt. Außerdem wirkt im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Zusatzmischung nur befriedigend innerhalb bestimmter entscheidender Grenzen, mindestens soweit Zusammensetzungen mit Schmierfettstruktur in Betracht kommen.

Die bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen brauchbaren Nitrite umfassen insbesondere Ammoniumnitrit, Alkalinitrite, wie Natrium-, Kalium- und Lithiumnitrit, Erdalkalinitrite, wie Barium-, Calcium- und Magnesiumnitrit, sowie Schwermetallnitrite, wie Kupfernitrit, Eisennitrit und Bleinitrit, aber auch Nitrite amphoterer Metalle, wie Aluminiumnitrit und Zinknitrit. Wie schon erwähnt, hat sich gezeigt, daß die Menge des Nitrits in den erfindungsgemäßen Schmierfetten für den gewünschten Effekt entscheidend ist, mindestens soweit.es sich um Zusammensetzungen mit Schmierfettstruktur handelt. Die geringste verwendete Menge muß ausreichen, um einen wirksamen Schutz gegen statische Korrosion zu schaffen, und die zuverlässige Höchstmenge ist so zu bemessen, daß eine nennenswerte Erweichung des Schmierfettes vermieden wird. In dieser Hinsicht ist festgestellt worden, daß die Menge des Nitrits in bezug auf das anorganische Gelierungsmittel und nicht in bezug auf die gesamte Schmierfettzusammensetzung ausschlaggebend ist. Um für den vorliegenden Zweck wirksam zu sein, muß das Nitrit mehr als 1 Gewichtsprozent des anorganischen Gelierungsmittels betragen. Die obere Grenze für den Nitritzusatz ist nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten mit 2o°/₀ anzusetzen. Die bevorzugte Konzentration liegt zwischen 3 und -15 Gewichtsprozent, berechnet auf das anorganische Gelierungsmittel, während die besten Erfolge im allgemeinen in dem Bereich von 3 bis 6 °/₀ erzielt werden. Das anorganische Gel muß in dem Gemisch in einer zum Verdicken der Ölgrundlage ausreichenden Menge vorhanden sein. Im allgemeinen genügt für diesen Zweck eine Menge von 1 bis 20 Gewichtsprozent, berechnet auf die ganze Zusammensetzung.

Die Zugabe eines anorganischen Nitrits zu Schmierfetteil·, welche sowohl kationisch-oberflächenaktive Mittel.-ak -auch anorganische kolloidale Gelierungsmittel enthalten, ergibt Schmierfette, die einen offen- 85 sichtlich synergetischen Effekt zeigen, insbesondere hinsichtlich der Wasserbeständigkeit. Dies wird erläutert durch die in den nachstehenden Beispielen und insbesondere in den Beispielen 1 und 2 enthaltenen Angaben. Nach diesen Beispielen wurden Schmierfette hergestellt, welche entweder Nitrit oder oberflächenaktive Mittel enthielten; in beiden Fällen waren die entstehenden Schmierfette unbefriedigend. Wie jedoch in den Beispielen gezeigt ist, weisen Schmierfette, welche eine Kombination dieser beiden Stoffe hielten, befriedigende Arbeitseigenschaften auf, wenn sie nach zwei ganz verschiedenen Prüfungsmethoden untersucht wurden. Diese Prüfungsmethoden werden bezeichnet als »Wälzlager-Korrosionstest« und »Naß-Radlager-Test«.

Der Wälzlager-Korrosionstest wurde durchgeführt, indem man ein kleines Lager in einer Bohrmaschine bei 120% der Nennbelastung während Perioden zwischen 35 Minuten und 15 Stunden einer Schmierung unterwarf. Das Lager· wurde mit den zu prüfenden Schmierfetten (etwa/.1,2 bis 1,4 g), welche 4 ecm Wasser enthieKfe^-geschmiert. Nach der Prüfung unter diesen i&cjangüngen wurde das Lager entfernt, in eine Petrischale gebracht," die mit Wasser aus dem Prüf versuch gefüllt war, und über Nacht stehengelessen. Dann wurde geprüft, welche Korrosion während dieser Ruhezeit aufgetreten war. Die Lager wurden mit den Ziffern 0 bis 10 beurteilt, wobei 10 praktisch keine Rosterscheinüngen und 0 schwere Rosterscheinungen bezeichnet. Die bei diesen Priifungen untersuchten Lager waren Rollenlager. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung übermäßiger Mengen der Nitrite die Schmierfette gegenüber Wasser empfindlich und außerdem weich wurden, wodurch sich während der Benutzung in Anwesenheit von iao Wasser eine Zerlegung ergab. Wenn die Nitrite innerhalb der oben beschriebenen Grenzen verwendet wurden, war der Wälzlager-Korrosionstest praktisch voll befriedigend, sofern in dem gleichen Schmierfett sowohl Nitrit als auch Aminoverbindungen vorlagen. 1*5 Eine Durchsicht insbesondere der. Beispiele 1 und 2

zeigt die synergetische Wirkung im Sinne der Erfindung und beweist, daß die durch Kombination der drei Mischungskomponenten erzielten außergewöhnlichen Ergebnisse nicht zu erwarten waren.
Die Einrichtung für die »Naß-Radlager-Prüfung« besteht aus zwei Timken-Kegelrollenlagern, welche in geeigneter Weise unterstützt und mit geeigneten Schmierfettbehältern versehen sind. Bei der gewünschten Geschwindigkeit werden die Lager belastet, und die gewünschte Wassermenge wird in zeitlichen Zwischenräumen in das Lagergehäuse eingespritzt.

Das Gerät besteht aus einem Lauson-Motorblock, welcher zum Stützen der beiden Timken-Hauptlager dieses Motors dient. Diese Lager wurden als Prüflager verwendet, da sie den üblichen Radlagern bei Automobilen u. dgl. entsprechen. Auch die Motordeckplatten wurden mit kleinen Abänderungen verwendet. Besonders hergestellte Teile waren die inneren Deckel der Schmierfettbehälter und zwei Spannstücke, welche die Lagerkonusse halten und Kegelbohrungen tragen, so daß sie mit entsprechenden Konussen an beiden Enden einer Antriebswelle zusammenpassen. Ein Motor von ^x/₄ PS und 1750 Umdrehungen je Minute treibt die Lager mit dieser Geschwindigkeit an. Vier kalibrierte Federn, jede bis zu einer bestimmten Menge gegen die Deckplatte der Prüfeinrichtung angepreßt, ergeben die gewünschte Gesamtbelastung (axial) für das Lager. Von Hand erfolgt periodisch eine Einspritzung von Wasser in das Prüflager mit Hilfe einer Bürette von 25 ecm Inhalt, welche mit der Prüfkammer verbunden ist. Ein Thermoelement, welche.; die Außenfläche des geprüften Lagers berührt, dient zm Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur während der ganzen Prüfung.

Das gereinigte Prüflager (Timken Konus Nr. 15 118, Timken Schale Nr. 15 250 X) wird mit etwa 6 g des geprüften Schmierfettes gefüllt. Die Innenflächen der Deckplatte und des Schmierfettbehälters werden mit

einem dünnen Überzug des Schmierfettes bedeckt. Der Prüfteil wird an Ort und Stelle zusammengesetzt und dann auf dem Stützblock montiert, wobei das konische Ende der Antriebswelle in die Kegelbohrung des Spannstückes für den Lagerkonus eingreift.

Man läßt die Maschine mit sehr geringer Belastung anlaufen und steigert diese dann während des Laufes bis zu der Probebelastung in etwa 3 Minuten. Einzelne Einspritzungen von 2 ecm Wasser werden in folgender Weise" durchgeführt: Erste Einspritzung 5 Minuten nach Beginn der Prüfung; alle weiteren Einspritzungen mit ^ständigen Zwischenräumen, wobei die letzte Einspritzung 10 Minuten vor Beendigung der Prüfung erfolgt. Bei der 2¹/₂stündigen Prüfung werden insgesamt 12 ecm Wasser in den geprüften Lagerbehälter eingeführt.

Die Arbeitsbedingungen sind folgende:

a) Geschwindigkeit.

b) Belastung (axial)

c) Prüfdauer

d) Art des Wassers.

1750 Umdrehungen je Minute 240 kg (Nennbelastung für das

Lager)
2¹Z₂ Stunden
destilliertes Wasser + 0,05

Gewichtsprozent NaCl.

Am Ende des Versuchs wird der Prüfteil vor der Maschine entfernt, zerlegt und die Lager auf Korrosion untersucht. Die Bezeichnung für die Korrosionsgrade ist die gleiche wie bei dem Wälzlager-Korrosionstest.

Beispiel 1

Es wurden drei Schmierfette A, B und C hergestellt. Jedes derselben enthielt mit Siliciumdioxyd geliertes Schmieröl. Die Schmierfette A und B wurden nach der direkten Übertragungsmethode hergestellt. Hierbei wird zu einem Hydrogel des anorganischen Gelierungsmittels ein wasserabstoßendes Mittel, z. B. ein Amin, zugegeben und das Gemisch unter für die Entfernung des Wassers günstigen Bedingungen wie Wärme und/oder Vakuum verrührt. Das so erhaltene wasserfreie Gel wird von Schmieröl besonders gut benetzt. Das bei der direkten Übertragung verwendete kationisch-oberflächenaktive Mittel war das ^j-Teilamid aus Tallöl und dem Kondensationsprodukt von Epichlorhydrin mit Ammoniak. Schmierfett B enthielt das oberflächenaktive Mittel, aber kein Nitrit. Schmierfett A enthielt nicht nur das oberflächenaktive Mittel, sondern auch Natriumnitrit. Schmierfett C wurde hergestellt durch Dispergieren von Silicaaerogel in Schmieröl, das Natriumnitrit enthielt. Die folgende Tabelle zeigt die vergleichenden Ergebnisse, die bei der Prüfung der drei Schmierfette nach den beschriebenen Prüfmethoden erhalten wurden.

A. Siliciumdioxyd....
Oberflächenaktives

Mittel

NaNO₂

■ Schmieröl

B. Siliciumdioxyd ...
Oberflächenaktives

Mittel

Schmieröl

C. Siliciumdioxyd ...
NaNO₂

Schmieröl

Gewichtsprozent

7.7
3.5

0,25

88,55
7.7

3.5
88,8

8,0
0,25

91.75

Nass-Radlager-Test

Wälzlager-Korrosions test

IO

Schmierfett zersetzt

Beispiel 2

Es wurden drei Schmierfette D, E und F hergestellt durch Gelieren eines Schmieröls mit einem Gemisch, welches 5 °/₀ Magnesiumoxyd in Form von Magnesiumsilicat und 95 °/₀ Siliciumdioxyd enthielt. Die Schmierfette D und E enthielten das in Beispiel χ verwendete kationisch-oberflächenaktive Mittel. Schmierfett E enthielt außerdem Natriumnitrit. Schmierfett F enthielt Natriumnitrit, aber kein oberflächenaktives Mittel. Diese Schmierfette wurden nach dem »Naß-

Radlager-Test« geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

D. MgO — SiO₂

Oberflächenaktives

Mittel

NaNO₂

Schmieröl

E. MgO — SiO₂

Oberflächenaktives

Mittel

Schmieröl

F. MgO-SiO₈

NaNO₂

Schmieröl

Gewichtsprozent

7.9 3.1

0,25

88,75 7,7

3,5

88,8

8,o

0,25

91.75

Nass-Radlager-Test Beurteilung

IO

Schmierfett zersetzt Nähere Angaben für das Maß der Korrosion wurden in den Beispielen iC und 2F aus dem Grund nicht gemacht, weil die betreffenden Schmierfette sich schon nach sehr kurzer Zeit zersetzt hatten und somit die Versuche abgebrochen werden mußten, so daß keine einigermaßen quantitative Wertung im Vergleich mit den übrigen Schmierfetten möglich war. Die beobachtete Körrosion war jedoch auf alle Fälle erheblich schwerer als bei den Versuchen iA und 2D.

Beispieles bis 10

Die folgenden Beispiele sind typische Zusammensetzungen, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können. Wenn die Schmierfette mit den beschriebenen Mengenverhältnissen der Bestandteile hergestellt werden, besitzen sie außergewöhnliche Beständigkeit gegen Zerlegung durch Wasser und zeigen auch praktisch keine statische Korrosion.

Beispiel

III

IV

Beispiel
VI I VII

VIII

IX

Anorganisches Kolloid Gewichtsprozent, berechnet auf Schmierfett

Siliciumdioxyd

Magnesiumoxyd ,

Magnesiumsilicat

Aluminiumoxyd ,

95 % Siliciumdioxyd + 5 %

Mg-Silicat ".

Wyoming-Bentonit

Hectorit

5,0

Kationisches Mittel, Gewichtsprozent, berechnet auf Schmierfett'

Octadecylamiri

Dimethyldioctadecyl-

ammoniumchlorid

Heptadecylammoniumacetat ⁴" Stearinsäurediamid von

Tetraäthylenpentamin

Nitrit, Gewichtsprozent, berechnet auf Schmierfett

go NaNO₂

KNO₂

NH₄NO₂

Ca(NO₂),

Ba(NO₂),.....

Schmieröl, Gewichtsprozent, berechnet auf'Schmierfett

Mineralöl

Trioctylphosphat

Bis-(2-äthylhexyl)-sebazat... Polymerisierte a-Olefine,

C₄ bis C₁₀ ..

Polymerisiertes Eropylenoxyd

2,0

1,0

92,0

4.0

1.5

0,5

94.0 8,0

3,5

0,25

10,0

4.0

0,75

85,25

12,0

3,5

2,4

82,1

6,0

3,0

0,2

90,8

7.0

3,o

1,0

89,0

5,o

o,5

93,0 "5

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Schmiermittel auf ölgrundlage, insbesondere auf Mineralschmierölgrundlage nach Patent 893 701, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe an Stelle der kationisch-oberflächenaktiven Mittel eine synergistische Mischung aus kleinen Mengen, vorzugsweise ι bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die anorganischen Gele, an kationisch-oberflächenaktiven Mitteln mit 1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 6 Gewichtsprozent, berechnet auf das anorganische Gel, eines als Bestandteil von flüssigen Schmiermitteln an sich bekannten anorganischen wasserlöslichen Nitrits enthält.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche anorganische Nitrit ein Alkali- oder Ammöniumnitrit ist.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche anorganische Nitrit ein Erdalkalinitrit ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 680 884; italienische Patentschrift Nr. 391 823; USA.-Patentschrift Nr. 2 106 786; Chemisches Centralblatt, 1938, II, S. 229, 1943,1, S. 2714;
Chemical Abstracts, 1943, Bd. 27, S. 1369.

© 509597/122 11.55 (4Q96M/13 8.5&)