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Publication number: DEST006156MA
Authority: DE

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 24. März 1953 Bekanntgeniacht am 5. Januar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schmierfetten, wonach zur Erzielung einer maximalen Dispersion der Seife Scherspannungsfelder angewandt werden, ohne daß hierbei eine Durchmischung der Masse eintritt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Wälzlagerfetten, wonach man ein Mineralöl oder ein synthetisches Öl von hohem V.l. (V.l. = Viskositätsindex) einem Gemisch aus Mischseifen bildenden Stoffen und einem Öl von niedrigem V.l. zusetzt, das Gemisch schnell abkühlt und dann der Wirkung hoher Schergeschwindigkeiten ohne gleichzeitige Durchmischung der Masse aussetzt.

Bei der bekannten Herstellung von seifengedickten Schmierfetten wird die Seife im Mineralöl unter Erhitzen dispergiert. Nach vollständigem Schmelzen der Seife wird die endgültige Verteilung herbeigeführt. Die eigentliche Bildung der festen Fettphase erfolgt durch Kristallisation der dispergierten Seife beim Abkühlen. Um nach diesem Verfahren eine genügend stabile Struktur zu erhalten, aus der sich kein Öl ausscheidet, muß man genügend Seife verwenden, damit das Öl in der Fettstruktur durch miteinander verbundene Fettkristalle eingeschlossen ist. Nach der vorliegenden Erfindung wird das Fett in üblicher Weise durch Erhitzen des Gemisches von Öl und Seife

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iM'il aiivhlieltende Kühlung ninl Krisialli-ation her JiI¹Si(¹IIl, es wird jedoch noil ι zusätzlich mechanische Energie ills weiteres Mittel zur I)ivjiiTL'it-runir der Seife angewandt.

NiH¹Ii Ki'ist;illis.it ion der Seife und lüldunt' der Fettsliiiktui wird das verhältnismäßig kühle Fett der W Ii k Ii in; von Sehei spanniuii'sfeldcrn oline gleichzeitige liieelianiselir | ^grclmiischnng ausi'esetzt. l'xi dieser I !el iii in 11 im;: wird die Sei lew irl; sanier und gleich mäliigi r κι dispergierl, als man es bisher für inö;.'lieh gehalten halle. Der Vorteil die-,er vollständigere:! Dispersion der Seile ist der, dal! man zur I !erst ellung von Fetten (.',leiche!' Konsistenz erlieMieh wellige! Seife brauch!

ids nach den bisherigen Veifahien llei geringeren

1.1 Seilengehallen lallt sieh die Thioxothropi.- d"S Svifeii-Verdiekeis besser le.eln, und außerdem !al'.-, si'!ι dl. Penetration des IYi !!!'produkte- leicht auf den gewinis( hleii Wert einstellen.

1 »inch die Seherwirkun;¹ u inl die Seift in Form eines

2" stark orientierten linearen < icbilde-dispei viert. Außer dieser linearen Oi ieiit ieninj' werden die kleinen !Windel (ider Mi/eilen de] Seilen!: I ist aiii in eine !'.bei ic ge-dl ort, und die erhall cue I ii-.ptTsion nähert sich der überhaupt erzielbaren feinsten Wi -teilung. Wild das Fett keinem

2.^r) mechanischen Kühl oder Ml· <h\ organ·¹ unterworfen, mi lilrilil diet· Dispersion in dein Fett erhallen. Wird i\.\-, I¹VtI jedoch nach Einwirkung der Scherkraft mechanisch gerühil oder durchmischt, so wird diese besondere Ai t der Dispersion zerstört, lind dir Seifen

H<> teilchen oiler krislalle ballen sich zu einer Dispersion zusammen, wie sie in den bisher üblichen Schmierfetten vorliegt.

Fs ist daher im Sinne der Eilindung wesentlirli, dall nach der Finw irkuni· der Scherkräfte, und vorzugs-

:t5 weise auch vor und während deren Hinv. irkung, keinerlei mechanische I tuielmiischun·/ des I'ettes statllindet.

Sehergeseliw indigkeiien von etwa io ono bis 500000 see ' oder mehr werden bevorzugt. !Cine

Ί" erhebliche Kousistenzerhöhiing läßt sich mit einer Sehergesohw indigkeit \'on etwa 10 (ion see ' oder mehl' ei hallen, um I die Konsistenz des 1¹YrI ir produkt es kann in diesem lliieich durch die Sehergesehu 'indigkeil genau geregelt werden Für technische Zwecke

Ί·^Γ> sind j^i-w Γι! 1 nli(l 1 Scherrcsohw 'indk'keiteii im l'ercieh von 100000 bis .)oo 000 see ' erfordirlich.

I'.ei der Aiisfüliniii;' des crrmdiiiH^j/einalieii \'erfahiens wild das I'ett zunächst in der üblichen Weise fiebildel und dann einer Scherkraft ohne mechanische

.I" k'ührmif oder Durchmiseliuii!.' unterworfen, indem man es mit hoher (leschwindiflaii und unter hohem Druck einen laminaren St röimin:^r.swej' zurücklegen läl't. Dies kann in einfacher Weise in einer (iaulin I Iomo;;enisierniaschin;' eifokvn, in der das FYtt unter

,^ri.^ri 11 oh ei η Di uck durch ein k'olir und dann bei tu \Yrlass,.n des Kohles durch einen rini'foi inij'en Kanal hindurchp;e]neltt wird, der von einem unter I^r( dcrdruck stehenden konischen \'entil oder Stopfen und einer daziuyhöi i;^fen konischen Fassuiu.' am Austi ittsende

fin des Kohns gebildet wird Zu dt 111 gleichen Zweck kiinnen auch Walzenmühlen, in denen das FYtt zwischen Stahlwal/en mit sein f.;erin;rem Abstand voneinander hindurch;'!·!rieben wird, oder die bekanntt Morehoiise-Mühle verwendet werden, in der das (ritt zwischen schnell laufenden Scheiben mit sehr geringer Spaltwcite hindurchgeht. Man kann auch ein Druckviskosiiiü'ter benutzi'u, wenn es mit genügend hohem Druck betrieben wird. Auch andere mit Scherwirkung arbeitende Vorrichtungen können Verwendung linden, vorausgesetzt, daß keine gleichzeitige Durohmischung des (intes erfolgt.

D.is Verfahren nach der Erfindung ist auf Felle anwendbar, in denen das Verdickungsmittel aus Mischseifen zweier oder mehrerer Bestandteile besieht. .Mischseifenfette aus Rübölseifen sowie Fette, die mit Komplexen hochmolekularer Seifen und niedrigmolekularer Salze, wie Acetate, furancarbonsaure Salz·, Acrylate gedickt sind, werden nach dem erlin-(limgÄgemälien Verfahren hergestellt. Fette, die mit einfachen Fettsäureseifon gedickt sind, kissen sich nach dem oben beschriebenen Verfahren anscheinend nicht herstellen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Schmierfett zunächst folgendermaßen gebildet:

Raffiniertes, nicht geblasenes Rüböl und eine gleiche bis doppelte Menge Schmieröl werden zusammen mit geringen Mengen des Natriumsalzes eines Erdölsulfonates in einen direkt beheizten I¹VItkessel eingegeben. Der Kessel ist mit einem kräftigen Rührer oder mit Mischsehaufeln ausgerüstet. Dann wird so viel Natronlauge in den Kessel gegeben, (IaM ein Überschuß von 0,3 bis o,(>"/_(| Natrhimhydroxyd, bezogen auf das fertige IVtt, vorhanden ist. Die Masse wird auf etwa 120 bis zur vollständigen Verseifung und Entwässerung der Seife erhitzt. Nun wird der Rest des Öles zugesetzt und die Masse langsam auf etwa 2(>c" erhitzt, bis die Masse vollständig geschmolzen ist. Das (icniisch wird dann unter Rühren auf ()_5" gekühlt. Während des Abkühleiis erfolgt die Rekristallisation der Seife, worauf man Inhibitoren zusetzt.

Wenn man nach diesem λ'erfahren arbeitet, sind etwa 20 bis 50".',, Seife erforderlich, um ein I¹Vlt mit einer Walkponetration von 200 bis 350 mm/ro nach (Ίο Stößen zu erhalten. Dieses soweit auf an sich bekannte Weise hergestellte I¹Vtt eignet sich ausgezeichnet zur Schmierung von Kugellagern.

ErlindungsgeniäM schließt sich nun der folgende Arbeitsgang an :

Nach dem Abkühlen der Masse auf etwa 93" und der Zugabe der Zusätze wird der Masse ein weilerer Voluintcil Öl zugesetzt. Dieses zusätzliche Öl, W(¹IcIiCS ein mineralisches oder synthetisches Produkt sein kann, setzt den Seifengehalt auf etwa f> bis i8^u/„ herab. Das so gewonnene Fett besitzt nicht die gewünschte Fettstruktur, sondern es ist eher eine halbflüssige Masse, welche zur Schmierung von Wälzlagern nicht geeignet ist. Diese halbflüssige Masse wird nun hohen Schergeschwindigkeiten ohne mechanische Durchini sehn ng unterworfen.

Versucht man, ein Schmierfett aus der Natriumsoifo von nicht geblasenem Rüböl, welches nur (> bis iHⁿ/_(l Seife enthält, auf die bisher übliche Weise herzustellen, so erhält man ein FYtt, dessen strukturelle Stabilität weit unterhalb derjenigen liegt, die zur Verwendung als Wälzlager-Hochtomperaturschmiorfett notwendig ist. Nach dom erundungsgoinäl.ien Verfahren erhält

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man jedoch ein Fett mit einem Gehalt von nur 6 bis i8°/₀ Seife, das als Schmiermittel von Rollenlagern bei langer Betriebsdauer brauchbar und gegen Konsistenzerhöhung stabilisiert ist.

Als synthetisches Schmieröl zum Verschneiden des Mischseifenfettes kann jedes der bekannten synthetischen Öle verwendet werden. Im allgemeinen empfehlen sich die synthetischen Schmiermittel auf Esterbasis, z. B. die Ester ein- oder mehrbasischer Säuren,

ίο Ester von Glykolen, polymerisierten Glykolen, Glykoläther, Mischester wie Alkohol-zweibasische Säure-Glykolester oder Alkohol-zweibasische Säure-Glykoleinbasische Säure-Ester oder Mischungen von Estern. Im allgemeinen werden Ester mit etwa io bis 30 C-Atomen mit verzweigten oder geraden Ketten bevorzugt. Beispiele für besonders bevorzugte synthetische Schmieröle sind: Di-2-äthylhexylscbacat, Dioctylsebacat, Di-nonyl-sebacat, Di-2-äthylhexyladipat, Di-C₇-oxoadipat, Di-C₈-oxoadipat, Di-C₁₃-oxoadipat,

ao ferner Mischester, wie diejenigen, die durch Reaktion von zwei Molen eines Halbesters eines C₄- bis C₁₀-Alkohols und einer zweibasischen Säure mit einem Mol eines Polyäthylenglykols hergestellt sind, sowie Gemische der obengenannten Verbindungen.

Außer den synthetischen Schmierölen auf Esterbasis können auch andere synthetische Öle verwendet werden. Polymerisierte Siliconöle, langkettige Formale, Kohlensäureester, polymerisierte Olefine, Mischpolymerisate aliphatischer und aromatischer Verbindungen usw. sind ebenfalls beim Verfahren nach der Erfindung verwendbar; die einzige Bedingung, die diese synthetischen Schmieröle als Verschnittöle erfüllen müssen, ist ihre Eignung in bezug auf das fertige Schmierfett. Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1
Rübölfett

Ein Fett von folgender Zusammensetzung wurde in der nachstehenden Weise hergestellt:

Gewichtsprozent
20,9
1,0

o,5

1,0

76,6

Bestandteile

Natriumseife von Rüböl
Oxydationsverzögerer (Phenyl-

ci-Naphthylamin)
Metalldesaktivator (Kondensationsprodukt aus Propylendiamin und Salicylaldehyd) Stabilisator (Natriumerdöl-

sulfonat)

Mineralöl (Coastal-Typ) Viskosität 6,3 cSt bei 98,9°.

Verfahren: Die Rübölseife und die Hälfte der Mineralöle wurden in einen beheizten Fettkessel eingebracht und auf über 204⁰ erhitzt. Bei 260⁰ wurde die Heizung unterbrochen, die restliche Ölmenge zugesetzt, die geschmolzene Masse in einen Kühlkessel gepumpt und dort unter Rühren abgekühlt. Bei 113° wurden die Inhibitoren zugesetzt, dann wurde das Fett abgezogen,

'io filtriert und in Kühlpfannen gekühlt.

Eine Probe dieses Fettes wurde nun durch einen Gaulin-Homogenisator mit 211 kg/cm² sechsmal hindurchgetrieben. Durch diese Anwendung von Scherkräften ohne gleichzeitige Durchmischung wurde das Fett infolge der besseren Dispergierung der Seife hart.

Tabelle	I	Nach Anwendung der Scherkraft
	Vor Anwendung der Scherkraft	178
Walkpenetration nach 60 Stoßen, mm/10	286

Beispiel 2

Das Fett nach Beispiel 1 wurde in dem Fettkesscl mit 100% Mineralöl verschnitten. Die Mischung war weich und flüssig. Dieses Verschnittprodukt wurde in einem Druckviskosimeter verschiedenen Schergeschwindigkeiten unterworfen. In dieser Apparatur wurde das Fett durch eine Kapillare von 0,4 mm Durchmesser und 16 mm Länge unter Anwendung variierender Drucke bis zu 211 kg/cm² hindurchgetrieben. Die Strömungsgeschwindigkeit wurde durch Auffangen des in einer gemessenen Zeit ausfließenden Fettes bestimmt. Die Schergeschwindigkeit in see"¹ wurde aus der Poiseuilleschen Formel — errechnet, worin Q die Strömungsgeschwindigkeit in Raumteilen je Sekunde und R der Radius der Kapillare ist. Nachdem die Probe durch das Druckviskosimeter geströmt war, ließ man sie auf Zimmertempejatur (25⁰) abkühlen. Nach Bearbeitung in einem Mikrofettkneter durch 4 Stöße wurde die Mikropenetration unter Verwendung eines Siebes mit 0,25 mm Maschenweite bestimmt.

Die dabei erhaltenen Werte sind in der Tabelle II angegeben:

Tabelle II

	Mikrowalkpcnetration
Schergeschwindigkeit	in mm/10
see—¹	nach 4 Stoßen
	im Mikrofcttkneter
	157
2I,800	123
63,800	106
184,000	98
278,000	99
413,000	97
534>°°o	94

Diese Werte sind in Fig. 1 eingetragen. Man sieht, daß die Härtungswirkung am stärksten bei Schergeschwindigkeiten bis zu 100 000 see"¹ ist. Obgleich auch Schergeschwindigkeiten bis zu sooooosec"¹ wirksam sind, ist die Neigung der Kurve geringer als bei niedrigeren Schergeschwindigkeiten. Es ist ferner zu erkennen, daß praktisch Schergeschwindigkeiten bis hinauf zu etwa 400 00OSeC^-1 verwendbar sind, wobei Schergeschwindigkeiten von 100 000 bis 400 000 zu bevorzugen und solche von 150 000 bis 250 000 see"¹ besonders zu bevorzugen sind.

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Durch Wahl der entsprechenden Schergeschwindigkeil kann Dian also Fette von gewünschter Härte llrrstelleu.

Jieispie] 3

Wirkung lies crfmdungsgemäßen Verfahren·? ,■Ulf die FYttkennzahlen

T.

ίο Nach dein in der Sehmierfetterhnik bisher üblichen Verfahren wurde ein I¹YIt hergestellt, welches 23,8°_MI Natriuinseife von Rüböl und 76,2 ",,, Mineralöl enthielt. Dieses IYlt wurde in zwei Anteile geteilt. Anteil I? wurde in einer (iauliii 1 lomogenisiermaschine bei einem Druck von 210 kg/Cm² homogenisiert, während Anteil Λ nicht homogenisiert wurde. Die Proben wurden dann auf ihre ASTM-Penetration und ihren Tiopfpunkl untersucht. Außerdem wurden sie 3oTage bei ().H,<)" und 30 Tage bei normaler Temperatur ge-

ao lagert. I¹YnIeI' wurden sie dein ASTM-Radlager-Test unterworfen, der im Anhang zum ASTM-Handhuch vom November H)|8 beschrieben ist. P.ei dieser Prüfung wird die Probe in ein normales Ford-Radlager eingebracht und dieses 6 Stunden bei io|^r mit /\.]0 U/min laufen gelassen. Wenn die Piobe versagt oder i)\ aus dem Lager nach der Prüfung ausläuft, ist das Ergebnis ungenügend.

Die I¹Yt(proben wurden außerdem dem Spindeltest des Annular Hearing Kngineering Committee und des National Lubricants and Grease Institute unterworfen. Hei diesem Test wird die Probe zur Schmierung eines auf einem Zapfen sitzenden Lagers Nr. 20] verwendet, welches bei 12Γ mit IO OfK) I"/min so lange betrieben wird, bis es versagt. Die Ergebnisse werden in Stunden bzw. Schinierdauer des Fettes angegeben. Außerdem wurden die FYttproben der Norma-FIoffmann-Oxydations-Prüfung unterworfen. Zu diesem Zwecke wird eine Probe des Fettes in eine Sauerstoffbombe eingebracht und Sauerstoff bis zu einem bestimmten Druck eingeleitet. Dann wird die Bombe so lange bei konstanter Temperatur gehalten, bis ein Druckabfall von 0,3 kg/cm² eingetreten ist, und das Ergebnis in Stunden angegeben.

Teil H

Kin Schmierfettgemisch, welches etwa 18,7"/„ Natriumseife von rohem Rüböl enthielt, wurde nach der Erfindung hergestellt, d.h., es wurde zunächst ein Grundfett hergestellt, das etwa 30% Seife enthielt. Dieses wurde dann unter die Erstarrungstempcralur (unter etwa 93⁰) abgekühlt. Nun wurde der Masse soviel Mineralöl zugesetzt, daß ihr Seifengehalt etwa 38,7 °/„, bezogen aiii das FYrtigprodukt, betrug. Anteil A wurde nicht homogenisiert, Anteil H wurde durch eine Gaulin-Homogenisierungsmaschine bei einem Druck von etwa 210 kg/cm² getrieben. Die Produkte wurden nun den in Teil A beschriebenen Prüfungen unterworfen.

Teil C

Ein weiteres erfindungsgemäß hergestelltes FYtt enthielt etwa i2°/„ Natriumseife von Rüböl. Anteil Λ hiervon wurde nicht homogenisiert, wohl aber Anteil Ii. Diese Proben wurden den gleichen Prüfungen unterworfen. Die hierbei erhaltenen Kennzahlen sind in Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Wirkung der Homogenisierung bei hohen Sehergeschwindigkeiten Homogenisiermaschine nach Gaulin -Druck: 210 kg'cm²

Ziii;inunen\et /un·.;

»/„ Seife

"/„ Mineralöl

Eigenschaften

Spindellest bei looool'/min

(Kugellager Nl. 20.| bei 121'), Stunden

Penetration bei 25' , mm Ίο

Kuhpenetration

Walkpenetiation ((mi Stölte)

Tiopfpunkt, ' (

Ausbluten nach 30t ;'i giger Lagern ng

Kadlagcitest

, Oxydationsbeständigkeit nach

Nornia Holiniann (Stunden bis zum Abfall des Sauerstofidiuckes um o, 5 kg'cm'-)

Teil Λ Anteil A ; Anteil Ii

2₃,,S

nicht homogenisiert

2₇,S 280

,.- 260 merklich

genügt

200

homogenisiert

\ - 2 Γι ο

keines genügt

Teil H
Anteil A ' Anteil B

18.7

nicht
homogenisiert

3°3
344

starkes

genügt

nicht

homogenisiert

930

182
201
232
keines
genügt

Teil C
Anteil A Anteil H

12,0
88,0

nicht
homogenisiert

zu weich

starkes

genügt

nicht

homogenisiert

770

2(>2

275
204

keines
genügt

34°

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Das Fett von Teil A, Anteil A, lieferte bei allen Untersuchungen ausgezeichnete Ergebnisse, ausgenommen bezüglich des Ausblutens. Nach 3Otägiger Lagerung hatten sich hierbei merkliche Ölmengen abgeschieden. Die Walkpenetration von 286 mm/10 liegt eindeutig innerhalb der zulässigen Grenzen von 200 bis 350. Anteil B, der der Homogenisierung unterworfen war, war viel zu hart zum Schmieren von Rollenlagern. Ein Vergleich der Anteile A und B der Teile B und C läßt die Vorteile des vorliegenden Verfahrens deutlich erkennen. Die Anteile A zeigen, daß das Fett mit niedrigem Seifengehalt ohne Homogenisieren eine zu geringe Konsistenz hat. Die Anteile B zeigen aber, daß man durch Homogenisierung außer der etwa doppelten Fettausbeute ausgezeichnete, glatte, schmierfähige Produkte erhält, ohne daß selbst nach 30tägiger Lagerung ein merkliches Ausbluten erfolgt.

Die Fette von Teil A, Anteil B, und Teil C, Anteil B, gemäß Tabelle III wurden in einem Rollenlager geprüft, welches 300 Stunden bei Arbeitstemperaturen von 38 bis 71⁰ betrieben wurde. Anteil A des Teiles A hatte nach der Prüfung eine Penetration von 173. Diese Erhärtung ist dem hohen Seifengehalt zuzuschreiben und macht das Fett zur Schmierung von Rollenlagern ungeeignet. Die Fettprobe Teil C indessen veränderte ihre Konsistenz nicht.

Beispiel 4

Lithium-Mischseifenfett auf Mineralölgrundlage

Nach dem unten beschriebenen Verfahren wurde ein Schmierfett von folgender Zusammensetzung hergestellt:

Bestandteile Gewichtsprozent

Hydrierte Fischtransäuren .... 20,0

Eisessig 4,0

Lithiumhydroxyd-Monohydrat . 6,2

Inhibitor gemäß Beispiel 1 . .. 1,0
Mineralöl (Coastal-Öl), Viskosität

6,3 cSt/98,9⁰ 68,8

Verfahren: Die Fischtransäuren und die Hälfte des Mineralöls wurden in einem direkt beheizten Fettkesscl eingegeben und unter Rühren auf 66° erhitzt. Dann wurde der Eisessig und unmittelbar darauf das Lithiumhydroxyd als io°/_nigc wäßrige Lösung zugesetzt. Die Temperatur wurde auf 104 bis 121⁰ gesteigert und dann das restliche Mineralöl zugesetzt, während die Temperatur weiter auf 271° stieg. Dann wurde der Inhibitor zugesetzt und das gesamte Gemisch unter Rühren gekühlt. Bei 93° wurde weiteres Mineralöl beigemischt. Die fertige Masse enthielt etwa I2°/_O Seife und ergab beim Abkühlen ein weiches, schmierfähiges Produkt.

Ein Teil des Fettes wurde einer hohen Schergeschwindigkeit ohne gleichzeitige Durchmischung unterworfen, indem man es dreimal unter einem Druck von 352 kg/cm² durch einen Gaulin-Homogenisator trieb. Ein zweiter Anteil des Fettes wurde mit weite rem Mineralöl auf einen Seifengehalt von 6 % verdünnt. Dieses Produkt war weich und halbflüssig und wurde durch einen Gaulin-Homogenisator bei 352 kg/cm² hindurchgetrieben. Die Penetrationswerte der Fettproben sind in Tabelle IV angegeben:

Tabelle IV

Walkpenetration nach
60 Stoßen, mm/10

Nach Verdünnung auf 6%
Seife

Ursprüngliches
Fett

350

Nach
Anwendung

der
Scherkraft

167
284

Diese Versuche zeigen, daß sich Lithium-Mischseifenfette nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft herstellen lassen.

Beispiel 5
Furfurolfett

Nach dem unten beschriebenen Verfahren wurde ein Furfurolfett folgender Zusammensetzung hergestellt :

Bestandteile Gewichtsprozent

Furfurol 10,6 ⁹^

Hydrierte Fischtransäuren .... 15,0

Natriumhydroxyd 5,38

Oxydationsinhibitor gemäß

Beispiel 1 1,0

Mineralöl (Coastal-Öl), Viskosität

3,2 cSt/98,9° 30,0

Mineralöl (Coastal-Öl), Viskosität

12 cSt/98,9⁰ 38,62

Verfahren: Das leichte Mineralöl und die Fischtransäuren wurden in einen dampfbeheizten Fettkessel eingebracht. Dann wurde das Natriumhydroxyd als 4O°/()igc wäßrige Lösung zugesetzt. Hierbei trat eine Temperaturerhöhung auf etwa 38 bis 41⁰ ein. Jetzt wurde das Furfurol beigegeben. Der Aldehyd ging mit dem überschüssigen Natriumhydroxyd in Gegenwart der Fischtransäureseife eine Cannizzarosche Reaktion ein. Man ließ diese Reaktion 1 Stunde fortschreiten, wobei die Temperatur auf etwa 45⁰ stieg. Nach ι Stunde wurde die Temperatur durch Wärmezufuhr auf etwa 135⁰ gesteigert. Sodann wurde das schwere Öl zugesetzt und das Gemisch unter Rühren auf etwa 165⁰ erhitzt. Nun setzte man den Oxydationsinhibitor zu und kühlte das Gesamtgemisch iinter Rühren im Kessel.

Das so erhaltene Fett wurde in einem Gaulin-Homogenisator bei verschiedenen Drucken der Wirkung von Schcrspanmmgen ohne gleichzeitige Durchmischung unterworfen. Die Wirkung dieser Behändlung ist in der nachfolgenden Tabelle V angegeben.

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St 61 r>6 IYr/23c

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I > c i S ] > i e 1 (ι

Nach dem Verfahren des Hi Npiels 5 wurde ein l'iii furolfetl von folgeiidii" Zusammensetzung hergestellt:

Hestandteile (levvichtspn. vnt

!•'in lurol κι,ο

llydiieite Fisch! 1 ansäuren .... 15.'»

Natriuiiihydioxyd 5."

Oxydationsinhibitor genial'.

I leispiel ι 1.0

Mineralöl (Coastal (M), \'iskosität

i.|,li cSt (jS,(|' .<-} 5

Mid Conl incut Öl, Viskosität

12 (St i)S,i) 3 1.5

Teil ι

Kilir l'lube dieses Fettes Wurde bei Verschiedenen

Drucken in einem (iaiilin I lomogenisator b arbeitet. Die ASTM Werte der l'iob.n sind in Tabelle YI an

i'ej'el μ 11.

I )i iirli. Kf Ί in'"'

ο (nil lit In inn li'ei
siert)

Yl

4» 2IO

W'.t II. ] "iirt ι .11 ion . mm ' 1 c

31,0

Jl"

3.Ϊ" J-"

Teil 2
Kille ZWeile l'lobe dieses Fette- W Ul(Ie mehrfach

M, |,,i .no und 2S1) kg cm- durch den (iauliii-Homogenisalol getrieben. Die Welle für die WaIk]K¹IIetialion sind in I abelle \ 11 angegeben

Tabelle \'II

I inn

\V.ilK|ii-ticti.(tii>ii, mm 10 .•κι lit' '( m-' j -'S·' Kv Ί m-

■ .|oo

_'So

Dieses l'.eispiel zeigt, daß auch mit Furfurol her-Γκι gestellte M ischseifenfet t e erfll idung'-.r, inä Ii gewonnen werden ki'iimen

Nach einem weiteren Merkmal der Krfmdung stellt man zunächst ein (iemisch einer Mischseife und eines Mincrali'ils von niedrigem V. I. her, erhitzt dieses auf über 250", um die Seife vollständig zu li'isen, lind kühlt das (iemisch so schnell auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und I2()^r ab, dal.i die gesamte Külildauer nur 2 bis 10 Stunden beträgt. Wenn das (iemisch diese Temjieratur erreicht hat, wird ein anderes Mineralöl zugesetzt, dessen X. I. wesentlich holier als der des (inindlageöls ist, worauf man das gesamte (iemisch hohen Scliergeschwindigkeilen unterwirft, ohne daß gleichzeitig eine Durchmischmig erfolgt.

Ks ist wesentlich, dal.i das zum Ycrschueiden verwendete Mineralöl einen hohen Flammpunkt und einen hohen λ'. I. besitzt. Zusätze zur Verbesserung A· < Y. I, haben keine Wirkung, da sie auf den Seifenteilcheii auskristallisieren, so daß lediglich der ursprüngliche Y. I. des (irundlageöls wirksam ist. Derartige Öle können infolge der Unlöslichkeit der geschmolzenen Seife nicht für die anfängliche Dispergierung der Seife verwendet werden. Ks wurde auch gefunden, daß man bei Herstellung der Felle nach der gewöhnlichen Methode des langsamen Abkühlen* der M.isst keine Mineralöle von hohem V. 1. zusetzen kann.

Nachdem das Fett mit dem Öl von hohem V, I. verschnitten worden ist, wird das (leinisch hohen Schergeschwindigkeiten von 10000 bis 500000 see ' oder mein" unterworfen. Man arbeitet dabei in einer Apparatur, in der kein gleichzeitiger Mischvorgang erfolgt, wie oben beschrieben.

Der ursprüngliche Seifengehall vor dem Zusatz des Mineralöls von hohem λ'. I. beträgt 20I)ISTO⁰Z₁₁. liei dem früher üblichen langsamen Abkühlen war ein Seifeiigelialt in diesem liereich notwendig, um die gewünschte ASTM-Penetration von 200 und 350111111/10 zu erhalten. Durch den weiteren Zusatz des Mineralölvon hohem Y. I. sinkt der Seifeiigelialt des Fertig-Produktes auf (1I)ISlK⁰Z₁₁. Die nachfolgende Homogenisierung mit hoher Seliergeschwindigkeit führt dann zu einem Produkt mit einer Penetration von 200 bis 350, vorzugsweise 275 bis 300 mm'io. ICs ist zu beachten, daß man von der erheblichen Herab-

set/.ung der Kühlzeit abgesehen die gewünschte

Penetration mit einem liruchteil des bisher für notwendig angesehenen Seifengehaltes erzielt.

Die Schmierdauer eines W'älzlagerschinierinil tels wurde im allgemeinen als proportional der Seifenmenge angesehen. Ks wurde nun gefunden, daß die erlmdungsgemiißen Schmierfette, die nur etwa '/., bis 1 _;i dieser Seifenmenge enthalten, eine den bekannten 1" et ten durchaus gleichwertige Sei miierdauer haben. Dieses Krgebnis, das auf den Zusatz eines Öles von hohem Y. I. zurückzuführen is1, war nach der bis-In rigen Methode des langsamen Kühlen* nicht zu erzielen.

In den folgenden l'eispielen ist dieses Merkmal der Krfmdung näher erläutert.

!■>ei*])iel 7

a) Nach dem nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahren wurde ein Fett von folgender Zusammensitzung hergestellt :

{'27 I'M

St 6156 IVc/23 c

Bestandteile

Rüböl

Natriumerdölsulfonat in Lösung

Natriumhydroxyd

Oxydationsinhibitor gemäß

Beispiel ι

Metalldesaktivator gemäß

Beispiel ι

Mineralöl' (aus einem Coastal-Rohöl), Viskosität

65 cSt/37,8⁰ (V. I. 50)

Gewichtsprozent

22,0 0,5 4.75

1,0

o,5

71.25

Herstellungsverfahren: Rüböl,Natriumerdölsulfonat (5o°/₀ige Lösung in Öl) und ¹I₃ des Mineralöls wurden in einen direkt beheizten Fettkessel eingebracht und auf 65⁰ erwärmt. Dann wurde 4O°/₀ige wäßrige Natronlauge zugesetzt und die Masse unter Rühren auf 150⁰ erhitzt. Nach der Entwässerung wurde das restliehe Mineralöl zugesetzt und das Fett auf 260⁰ erhitzt. Bei dieser Temperatur wurde die Wärmezufuhr unterbrochen und das Fett auf 93⁰ gekühlt. Während der Abkühlung (bei etwa 135°) wurden die Inhibitoren zugesetzt. Bei 93° wurde das Fett abgezogen und filtriert. Diese Verpackungstemperatur von 93⁰ wurde in 20 bis 22 Stunden erreicht.

b) 75 Gewichtsprozent dieses Fettes wurden mit 25 Gewichtsprozent des gleichen Mineralöls vermischt. Das so erhaltene Fett enthielt 18% Seife im Vergleich zu 24 °/o bei dem Fett gemäß Beispiel 1 und war für die üblichen Untersuchungen zu weich. Die Masse wurde bei einem Druck von 352 kg/cm² durch einen Gaulin-Homogenisator getrieben. Durch diese Einwirkung hoher Schergeschwindigkeiten ohne gleichzeitige Durchmischung härtete die Masse zu einem festen Fett.

Die beiden obigen Fette ergaben die folgenden Prüfwerte:

Tabelle VIII

Penetration, mm/10 bei 25⁰

Ruhpenetration

Walkpenetration nach
60 Stoßen

Tropfpunkt, ⁰C

Oxydationsprüfung nach
Norma-Hoffmann,
O₂-Druckabfall um
0,3 kg/cm², Std

Schmierdauer (Spindeltest),
Std

Ursprüngliches Fett

(a)

318

326 > 260

286 1900

Nach Anwendung

der Scherkraft

(b)

28₅

227 320

i6o5

Beispiel 8

75 Gewichtsprozent eines Fettes nach Beispiel 7 (a) wurden mit 25 Gewichtsprozent eines Öles von hohem V. I. verschnitten, welches durch Phenolextraktion eines Mid-Continent-Rohöles erhalten wurde und folgende Kennzahlen hatte:

Dichte (15,6°) 0,879

Farbwert (Robinson) 9

Flammpunkt, ⁰C 246

Entzündungspunkt, ⁰C 268

Viskosität, cSt/37,8⁰ 83,1

cSt/98,9⁰ 8,7

V. I 103,2

Fließpunkt, ⁰C — 9,4

Dieses Gemisch war halbflüssig und erhärtete selbst dann nicht auf Fettkonsistenz, wenn es im Kreislauf bei 352 kg/cm² durch den Gaulin-Homogenisator getrieben wurde.

Beispiel 9

a) Es wurde ein Fett nach Beispiel 7 (a) mit dem einzigen Unterschied hergestellt, daß die Abkühlung von 260 auf 93° nicht langsam, sondern schnell, nämlich innerhalb 8 bis 10 Stunden, erfolgte.

b) 75% dieses Fettes wurden mit 25% weiterem Grundlageöl vermischt, wozu das im Beispiel 7 beschriebene Coastal-Öl-Destillat von niedrigem V. I. diente. Diese Masse wurde hohen Schergeschwindigkeiten ohne gleichzeitige Durchmischung ausgesetzt, indem es bei 210 kg/cm² fünfmal durch den Gaulin-Homogenisator getrieben wurde. Die Prüfergebnisse für die beiden Fette waren die folgenden:

Tabelle IX

	Ursprüng liches Fett	Verschnitte
		nes Fett nach Anwendung der
	(a)	Scherkraft
		(b)
Penetration, mm/10 bei 25⁰	275
Ruhpenetration		195
Walkpenetration nach	260,
60 Stoßen		201
Walkpenetration nach	274
100 000 Stoßen	>2Ö0	—
Tropfpunkt, °C		241
Oxydationsprüfung nach
Norma-Hoffmann,
O₂- Druckabfall um	275
0,3 kg/cm², Std		268
Schmierdauer (Spindel	1315
test), Std	927

Beispiel 10

50 Gewichtsprozent des Fettes nach Beispiel 9 (a) wurden mit 50 Gewichtsprozent weiterem Grundöl kombiniert. Hierdurch wurde ein Fett mit einem Gesamtseifengehalt von I2°/_O erhalten. Dieses Fett wurde ebenfalls in einem Gaulin-Homogenisator bei 352 kg/cm² homogenisiert.

509 627/154

St 6156 IVc/23 c

Das Schmierfett halle danach folgende Keimzahlen:

A STM-Penetration, mm/io

bei 25"

Riihpenetration 270

Walkpenetration nach (>o Stoßen 276

Tropfpunkt, "C 204

O.xydationstest nach Norma-Hoff-

jnann, Std 340

Schmierdaner (Spindeltest), Std. ... 769

Beispie

11

50 Gewichtsprozent des FYtIes nach Beispiel 9 (a) wurden mit 50°/_(l des im Heispiel 8 beschriebenen Öls von hohem V. I. vermischt. Durch Homogenisierung mit hoher Schergeschwindigkeit ohne gleichzeitige

Tabelle X

Durchmischung im Gaulin-Homogcnisator erhielt man eine ausgezeichnete, stabile Fettstruktur von folgenden Kennzahlen:

ASTM-Penetration mm/10
bei 25°

Ruhpenetration 299

Walkpenetration nach

60 Stoßen 300

Tropfpunkt, ⁰C igfi

Oxydationstest nach Norma-

H off mann, Std 220

Schmierdauer (Spindeltcst) Std. 1365

Die hohe Schmierdauer ist besonders bemerkenswert, da das Fett nur i2°/„ Seife enthielt.

Die in den Beispielen 7 bis 11 angegebenen Werte sind nachfolgend tabellarisch zusammengestellt:

liri.spiel	% Seife	Kiilil- geschwindig- keit	V. I. des Zusatzöles	Homo genisiert	Walk penetration mm/10	Schmierdauer beim Spindeltest, Stunden	1315
7 00	24	langsam	„	nein	326	19ΟΟ	927
7(1')	18	langsam	niedrig	j^a	3"	1605	769
8	l8	langsam	hoch	)^Ά	(keine Fettstruktur)	1365
0 00	2 1 I	schnell	--	nein	269
y (I«)	l8	schnell	niedrig	J^a	201
10	12	schnell	niedrig	i^:i	276
I I	12	schnell	hoch	i^a	300

.Diese Werte und die Zeichnung zeigen die Verbesserung, die mit dein vorliegenden Verfahren erreicht wird. Heispiel 7 zeigt, daß sich ein Fett von guter Struktur und guter Sclimierdauer herstellen läßt, wenn man ein nach der bisherigen Arbeitsweise durch langsames Abkühlen erhaltenes Fett von 24⁰Z₀ Seifengehalt mit einem Öl von niedrigem V. 1. auf iS"/(i Seife verdünnt und anschließend homogenisiert. Heispiel 8 zeigt, daß ein Öl von hohem V.l. nicht zum Verschneiden verwendet werden kann, wenn man langsam abkühlt. Die Heispiele 9 und 10 zeigen, daß man eine niedrigere Schmierdauer erhält, wenn ein schnell gekühltes Fett mit einem Öl von niedrigem V. 1. verschnitten wird. Beispiel 11 zeigt den Vorteil der ciTnKlungsgeniül.ien Arbeitsweise: Ein Fett mit nur 12 "/„ Seife wird durch schnelles Abkühlen hergestellt, und trotzdem ist die Schmierdauer erheblich verbessert und die Struktur innerhalb des gewünschten Penetrationsbereichs. Diese Werte sind in Fig. 2 graphisch dargestellt.

In den weiteren Heispielen wird der Fettgrundlage

vor der Scherhoniogenisierung ein synthetisches Öl zugesetzt.

Heispiel 12

Als Grundlage diente das I¹Vtt nach Beispiel 7 (a).

Diesem wurde ein synthetisches Schmieröl zugesetzt, das aus einem (ionisch von 65 % Di-2-äthyl-hexylsebacal und ]^e>^l'j„ eines Mischesters bestand, der durch Umsetzung von 2 Mol des 2-Athylhexvlhalb-

esters der Adipinsäure mit 1 Mol eines Polyäthylenglykols von einem Molekulargewicht von etwa 200 erhalten wurde. Etwa 50 Gewichtsprozent Fett und 50 Gewichtsprozent synthetisches Ölgemiscli wurden in einem Fettkessel gemischt. Die so erhaltene weiche, halbflüssige Masse schied beim Stehen klares Öl aus. Die Masse wurde durch einen Gaulin-Homogenisator geschickt und dickte. Das Fett hatte dann folgende Kennzahlen:

ASTM-Penetration, mm/10	285
bei 25°
Ruhpenetration
Walkpenetration nach	385
60 .Stiißen	o,t6
nach 100 000 Stiißen	180
Freie Alkalität
Tropfpunkt, °C
Oxydationstest nach Norma-
Hoffmann (Zeitdauer des Ab	43»
falls des Sauerstoffdrucks um
0,3 kg/cm'-), Std	i860
Schmierdauer (Spindeltcst,
10 000 U/inin, 121⁰), Std. ..

.Beispiel 13

Unter Anwendung der Fettgrundlage und des Verfahrens nach Beispiel 12 wurde ein zweites Fett hergestellt. Hierbei wurde ein flüssiges Phenylsilicon

627/154

St 6156 IVc/23 c

(Dow Coming, Fluid 710) als synthetische Schmierfiüssigkeit verwendet.

Die Eigenschaften des Fettes nach der Homogenisierung waren die folgenden: 5

Penetration, mm/10 bei 25⁰

Ruhpenetration 290

Walkpenetration nach

60 Stößen 310

Walkpenetration nach

100 000 Stößen (Lochplatte mit 270 Bohrungen

zu 3,175 mm) 420

Tropfpunkt, ⁰C 223

Oxydationstest nach Norma-Hoffmann (Zeitdauer des Abfalls des Sauerstoffdruckes um 0,3 kg/cm²), Std >5o8

Beispiel 14

Dieses Beispiel entsprach dem Beispiel 13 mit der Maßgabe, daß als synthetische Flüssigkeit ein Formal verwendet wurde, das durch Umsetzung von C₈-OxO-alkohol mit Formaldehyd hergestellt war. Eigenschaften des Fettes:

AS TM-Penetration mm/10
bei 25⁰

Ruhpenetration 285

Walkpenetration nach

60 Stößen 320

Walkpenetration nach
100 000 Stößen 410

Tropfpunkt, ⁰C 200

Oxydationstest nach Norma-Hoffmann (Zeitdauer des Abfalls des Sauerstoffdrucks um
0,3 kg/cm²), Std 398

Die Fette nach Beispiel 12 bis 14 zeigten in einer beschleunigten Prüfung auf Ausbluten (50 Stunden bei 98,9°) eine Ölausscheidung von weniger als 3,0%.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Schmierfetten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein in bekannter Weise aus einem Mineralöl und einer komplexen Seife einer hochmolekularen und einer niedrigmolekularen Fettsäure unter weiterem Zusatz eines Mineral- oder synthetischen Schmieröles erhaltenes Schmierfett einer starken scherenden Einwirkung bei einer Schergeschwindigkeit von 10 000 bis 500 00OSeC-¹ ohne gleichzeitige oder darauffolgende mechanische Durchmischung unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße Gemisch von Seife und Öl vor dem weiteren Ölzusatz schnell auf eine unterhalb der Erstarrungstemperatur des Fettes liegende Temperatur kühlt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als weiteres Öl ein solches verwendet, das einen höheren Viskositätsindex als das zur anfänglichen Mischung mit der Seife verwendete Öl besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als komplexe Seife eine Rübölseife verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen