EP0134234A1 - Oil composition, production and utilization thereof - Google Patents

Oil composition, production and utilization thereof

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EP0134234A1
EP0134234A1 EP84900713A EP84900713A EP0134234A1 EP 0134234 A1 EP0134234 A1 EP 0134234A1 EP 84900713 A EP84900713 A EP 84900713A EP 84900713 A EP84900713 A EP 84900713A EP 0134234 A1 EP0134234 A1 EP 0134234A1
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grease composition
composition according
additives
oil
polyurea
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EP84900713A
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Norbert Matzat
Hans Schreiber
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Optimol-Olwerke GmbH
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Abstract

Une composition de graisses avec, comme huile de base, de l'huile minérale ou synthétique contient un composé de polycarbamide, qui est le produit de réaction d'un isocyanate avec au moins 3 groupes isocyanate dans la molécule avec une monoamine aliphatique à chaîne longue, servant d'épaississant, ainsi que des additifs habituels.A fat composition with mineral or synthetic oil as the base oil contains a polycarbamide compound, which is the reaction product of an isocyanate with at least 3 isocyanate groups in the molecule with a long chain aliphatic monoamine , serving as a thickener, as well as usual additives.

Description

B e s c h r e i b u n g Schmierfettzusammensetzung, ihre Herstellung und Yenrendung Description of the grease composition, its manufacture and use
'Die Erfindung betrifft eine Schmierfettzusammensetzung auf Basis eines größeren Anteils an Mineral- oder Syntheseöl als Grundöl und eines kleineren Anteils Polyharnstoff als Verdickungsmittel.The invention relates to a grease composition based on a larger proportion of mineral or synthetic oil as the base oil and a smaller proportion of polyurea as a thickener.
Es ist bekannt,-schmierwirksame Mineral- oder Synthese¬ öle durch Zusatz von Polyharnstoffen so zu verdicken, daß sie die Eigenschaften eines Schmierfettes erhalten¬ de in diesen Schmierfetten verwendeten Polyharnstoffe werden durch Umsetzung einer oder mehrerer Monoamino- oder/und Diaminokomponenten, die aliphatisch oder aro¬ matisch sein können, mit Diisocyanaten hergestellt, die ebenfalls aliphatisch oder aromatisch sein können. Typische Beispiele hierfür finden sich in DE-OS 25 40 470, 26 04 342 und 26 04 343 sowie der Europäi¬ schen OS 31 179. Die so erhaltenen Schmierfette werden durch Zusatz von Additiven auf die speziellen Einsatz¬ zwecke des Fettes eingestellt, wobei Hochdruckzusätze, Antiverschleißzusätze und Antioxidantien üblicherweise verwendet werden.It is known for synthesis -schmierwirksame mineral or oils to thicken so by the addition of polyureas that they are the properties of a lubricating grease obtained ¬ de these greases used polyureas by reaction of one or more monoamino and / or Diaminokomponenten which may be aliphatic or can be aromatic, produced with diisocyanates, which can also be aliphatic or aromatic. Typical examples of this can be found in DE-OS 25 40 470, 26 04 342 and 26 04 343 and European OS 31 179. The lubricating greases obtained in this way are adjusted to the special uses of the grease by adding additives, with high-pressure additives , Antiwear additives and antioxidants are commonly used.
Diese Fette haben sich für viele Zwecke als gut geeig¬ net erwiesen. Insbesondere eignen sie sich für höhere Dauereinsatztemperaturen als die Lithiumfette, mit welchen zwar die meisten Schmierprobleme befriedigend gelöst werden können, jedoch nur bis zu maximalen Einsatztemperaturen in der Gegend von 135 °C. Mit den polyharnstoffhaltigen Schmierfetten konnte diese Tempe¬ raturgrenze bis in den Bereich von 150 bis 160 °C gesteigert werden. Für Anwendungszwecke unter besonders schwierigen Bedin¬ gungen reichen jedoch auch die bisher erreichten Dauer¬ einsatztemperaturen noch nicht aus. Eine weitere Stei¬ gerung wäre daher erwünscht. Außerdem erwies sich in vielen Fällen die Haltbarkeit der Polyharnstoff-Ver- dickungsmittel in Gegenwart der erforderlichen Additive, insbesondere wenn es sich um öllösliche Additive handelte, als unbefriedigend.These fats have proven to be suitable for many purposes. In particular, they are suitable for higher continuous operating temperatures than lithium greases, with which most lubrication problems can be solved satisfactorily, but only up to maximum operating temperatures in the region of 135 ° C. With the polyurea-containing lubricating greases, this temperature limit could be increased in the range from 150 to 160 ° C. For application purposes under particularly difficult conditions, however, the long-term operating temperatures which have been achieved so far are also not sufficient. A further increase would therefore be desirable. In addition, the durability of the polyurea thickeners in the presence of the required additives, in particular if they were oil-soluble additives, proved unsatisfactory in many cases.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nach¬ teile der bisher bekannten Schmierfette auf ölbasis mit Polyharnstoffen als Verdickungsmittel zu verringern oder zu beseitigen.The object of the invention is to reduce or eliminate these disadvantages of the previously known oil-based greases with polyureas as thickeners.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schmierfettzusammensetzung auf Basis eines größeren Anteils an Mineral- oder Syntheseöl als Grundöl und eines kleineren Anteils einer Polyharnstoffverbindung als Verdickungsmittel sowie üblichen Additiven, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Polyharnstoff das Reaktionsprodukt eines Isocyanats mit mindestens 3 Isocyanatgruppen im Molekül mit einem langkettigen aliphatischen Monoamin enthält. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyharnstoffe sind vernetzte hochmoleku¬ lare Produkte, die mechanisch zerkleinert wurden. Die Aminkomponente besteht vorzugsweise überwiegend, aus den Monoaminen mit 16 bis 24 C-Atomen, es können jedoch auch kleinere Anteile von Monoaminen mit kürzeren Ket¬ ten bis herab zu 10 C-Atomen enthalten sein, wobei je¬ doch eine Menge von 10 % des Gesamtamins nicht über¬ schritten werden sollte. Ebenso können kleine Mengen an Diaminen zugegeben sein, wobei eine Menge von etwa 5 % nicht überschritten werden sollte.This object is achieved according to the invention by a grease composition based on a larger proportion of mineral or synthetic oil as the base oil and a smaller proportion of a polyurea compound as a thickener and conventional additives, which is characterized in that, as polyurea, it is the reaction product of an isocyanate with at least 3 isocyanate groups in the Contains molecule with a long chain aliphatic monoamine. The polyureas used according to the invention are crosslinked high-molecular products which have been mechanically comminuted. The amine component preferably consists predominantly of the monoamines with 16 to 24 C atoms, but it can also contain smaller proportions of monoamines with shorter chains down to 10 C atoms, but an amount of 10% of the Total amines should not be exceeded. Small amounts of diamines can also be added, an amount of about 5% should not be exceeded.
O PI Unter der Bezeichnung "langkettiges aliphatisches Mono- a in" werden Verbindungen mit mehr als 14 C-Atomen, vorzugsweise solche mit 16 bis 24 C-Atomen und Gemische davon verstanden. Längerkettige Monoamine sind zwar . technisch ebenfalls brauchbar für die Erfindung, derzeit aber wirtschaftlich nur schwer erhältlich.O PI The term "long-chain aliphatic mono-a in" is understood to mean compounds with more than 14 C atoms, preferably those with 16 to 24 C atoms, and mixtures thereof. Longer chain monoamines are indeed. technically also useful for the invention, but currently difficult to obtain economically.
Das Monoamin kann ein gesättigtes Fettamin sein oder eine oder mehrere olefinische Doppelbindungen enthal¬ ten. Es kommen sowohl geradkettige, verzweigte als auch cyclische aliphatisσhe Amine in Betracht. Besonders bevorzugt werden bei einfach ungesättigten Fettaminen solche mit 16 bis 20 C-Atomen, noch mehr bevorzugt ein Alkenylamin mit 18 C-Atomen (Oleylamin) , einerseits sowie bei gesättigten aliphatischen Alkylaminen solche mit 18 bis 24 C-Atomen, noch mehr bevorzugt mit 20 bis 22 C-Atomen, andererseits. Jede dieser bevorzugten Aus¬ führungsformen des Polyharnstoffs weist besondere Eigenschaften hinsichtlich der Verträglichkeit mit Additiven auf.The monoamine can be a saturated fatty amine or contain one or more olefinic double bonds. Both straight-chain, branched and cyclic aliphatic amines can be used. Particularly preferred for monounsaturated fatty amines are those with 16 to 20 C atoms, more preferably an alkenylamine with 18 C atoms (oleylamine), on the one hand, and for saturated aliphatic alkylamines those with 18 to 24 C atoms, even more preferably with 20 up to 22 carbon atoms, on the other hand. Each of these preferred embodiments of the polyurea has special properties with regard to compatibility with additives.
Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.This will be discussed in more detail below.
Als Isocyanatkomponente mit mindestens 3 Isocyanatgrup- pen im Molekül kommen die handelsüblichen Verbindungen, wie sie beispielsweise als Desmodur-Marken der Firma Bayer AG, Hylene - Marken der Firma DuPont, Mondur-Mar- ken der Firma Mobay Chem. Corp. oder Nacconate der Firma Allied Chem. & Dye Corp. bekannt sind. Bevorzugt werden Triisocyanate, jedoch können auch Tetraisocyanate und noch höhere Polyisocyanate verwendet werden, zweck¬ mäßig im Gemisch mit Triisocyanaten. Sie werden im Rahmen der Erfindung nachstehend alle als "Polyisocya¬ nate" bezeichnet. Es können sowohl aliphatische Poly¬ isocyanate, wie beispielsweise Desmodur N, welches Tri-, Tetra- und höhere Polyisocyanate enthält, als auch aromatische Polyisocyanate, wie beispielsweise Desmodur R, verwendet werden. Letzteres, bei dem.es sich chemisch um p,p* ,p"-Triphenylmethantriisocyanat in Form einer 20%igen Lösung in Methylenchlorid handelt, erwies sich als besonders gut geeignet im Rahmen der Erfindung. Die Eignung eines speziellen Polyisocyanats im Rahmen der Erfindung kann im übrigen durch einfache Vorversuche leicht festgestellt werden.Commercially available compounds such as Desmodur brands from Bayer AG, Hylene brands from DuPont, Mondur brands from Mobay Chem. Corp. come as the isocyanate component with at least 3 isocyanate groups in the molecule. or Nacconate from Allied Chem. & Dye Corp. are known. Triisocyanates are preferred, but tetraisocyanates and even higher polyisocyanates can also be used, advantageously in a mixture with triisocyanates. In the context of the invention, they are all referred to below as "polyisocyanates". Both aliphatic polyisocyanates, such as Desmodur N, which Contains tri, tetra and higher polyisocyanates, as well as aromatic polyisocyanates, such as Desmodur R, can be used. The latter, which is chemically p, p *, p "-triphenylmethane triisocyanate in the form of a 20% solution in methylene chloride, has been found to be particularly suitable in the context of the invention. The suitability of a special polyisocyanate in the context of the invention can be otherwise can be easily determined by simple preliminary tests.
Die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung enthält den Polyharnstoff in einer zur Erzielung der gewünschten Verdickungswirkung ausreichenden Menge. Gute Ergebnisse werden im allgemeinen bei Zusätzen zwischen 3 und 45 Gew.-% Polyharnstoff, bezogen auf das Grundöl, erhal¬ ten. Die besten Ergebnisse werden im allgemeinen bei Mengen zwischen 8 und 15 % erhalten.The grease composition according to the invention contains the polyurea in an amount sufficient to achieve the desired thickening effect. Good results are generally obtained with additions of between 3 and 45% by weight of polyurea, based on the base oil. The best results are generally obtained with quantities between 8 and 15%.
Als Grundöl kommen, wie erwähnt, Mineralöl und Synthese- öl in Betracht. Bevorzugt werden naphthenbasische Grundδle. Es können aber auch paraffinbasische Grundöle verwendet werden. Im letzteren Fall werden vorzugsweise Polyharnstoffe als Verdickungsmittel eingesetzt, bei denen die Monoaminkomponente möglichst langkettig ist im Rahmen des von der Erfindung gelehrten Bereiches.As mentioned, mineral oil and synthetic oil come into consideration as base oil. Naphthenic bases are preferred. Paraffin-based base oils can also be used. In the latter case, polyureas are preferably used as thickeners in which the monoamine component is as long-chain as possible within the scope taught by the invention.
Bei den synthetischen Grundölen erwiesen sich alle üblichen Klassen als prinzipiell geeignet, auch wenn hinsichtlich der Kombination mit dem Polyharnstoffharz einzelne Glieder der jeweiligen Gruppen bessere Ergeb¬ nisse als andere liefern. Typische Beispiele für geeig¬ nete Syntheseöle sind Polyalphaolefine, Glykole, Ester, Alkylbenzole und in organischen Lösungsmitteln lösliche Silikonöle. Die erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen können sowohl öllösliche als auch nicht öllösliche Additive enthalten, um beispielsweise die Hochdruck¬ eigenschaften, das Verschleißverhalten und die , Oxidationsbeständigkeit zu verbessern. Diese Schmier¬ stoffadditive sind dem Fachmann bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung, soweit nicht besondere Gesichtspunkte im Zusammenhang mit den verschiedenen möglichen Abwandlungsformen des erfindungsgemäß einge¬ setzten Polyharnstoffs zu beachten sind.In the case of the synthetic base oils, all the usual classes have proven to be suitable in principle, even if individual members of the respective groups provide better results than others with regard to the combination with the polyurea resin. Typical examples of suitable synthetic oils are polyalphaolefins, glycols, esters, alkylbenzenes and silicone oils soluble in organic solvents. The lubricating grease compositions according to the invention can contain both oil-soluble and non-oil-soluble additives in order, for example, to improve the high-pressure properties, the wear behavior and the resistance to oxidation. These lubricant additives are known to the person skilled in the art and do not require any further explanation here unless special considerations in connection with the various possible modification forms of the polyurea used according to the invention need to be taken into account.
Als Feststoffadditive mit hochdruck- oder/und antiver- schleißverbessernden Eigenschaften kommen vor allem Graphit und die schmierwirksamen Metallsulfide allein oder in Kombination mit Wirkungsverstärkern in Betracht. Unter diesen wiederum werden Graphit und Molybdändisulfid und deren Gemische im Rahmen der Er¬ findung bevorzugt. Geeignete Wirkungsverstärker sind z. B. Metalloxide, -hydroxyde, -phosphate oder -fluoride. Diese nicht öllöslichen Additive eignen sich besonders in Kombination mit Polyharnstoffen, deren Monoaminkom- ponente im längerkettigen Bereich, also zwischen etwa 18 bis 24 C-Atomen, vorzugsweise 20 bis 22 C-Atomen, liegt. Sie können jedoch bei sämtlichen im Rahmen der Erfindung einzusetzenden Polyharnstoffen Verwendung finden. Die Menge dieser nicht öllöslichen Additive liegt im allgemeinen zwischen 0,5 und 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Fettzusammensetzung, besonders bevorzugt wird ein Zusatz von 2 bis 6 %. Werden die an¬ gegebenen Mengen überschritten, so erhält man keine Verbesserung der Eigenschaften, die den erhöhten Kosten adäquat wäre, bei einer Unterschreitung der Grenzwerte werden die angestrebten Eigenschaften nicht mehr erhal¬ ten. Unter den Gesichtspunkten möglichst guter Dauer¬ standfestigkeit, Reibungseigenschaften und akzeptablem Preis werden mit 2 bis 4 % Zusatz an nicht δllδslichem Additiv und überlicherweise öl.löslichem Antioxidans be¬ sonders befriedigende Ergebnisse erhalten.Solid additives with high-pressure and / or anti-wear-improving properties are primarily graphite and the lubricating metal sulfides, either alone or in combination with activity enhancers. Among these, graphite and molybdenum disulfide and their mixtures are preferred in the context of the invention. Suitable effect amplifiers are e.g. B. metal oxides, hydroxides, phosphates or fluorides. These non-oil-soluble additives are particularly suitable in combination with polyureas, the monoamine component of which is in the longer-chain range, that is to say between about 18 to 24 carbon atoms, preferably 20 to 22 carbon atoms. However, they can be used in all polyureas to be used in the context of the invention. The amount of these non-oil-soluble additives is generally between 0.5 and 10% by weight, based on the total fat composition, an addition of 2 to 6% is particularly preferred. If the specified amounts are exceeded, there is no improvement in the properties which would be adequate for the increased costs if the limit values are undershot the desired properties are no longer obtained. From the point of view of the best possible fatigue strength, friction properties and an acceptable price, particularly satisfactory results are obtained with a 2 to 4% addition of non-δlsδsliches additive and usually oil-soluble antioxidant.
Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Schmierfett- zusammensetzung"besteht jedoch in der ausgezeichneten Verträglichkeit mit öllöslichen Additiven, insbesondere auch öllöslichen Hochdruck- und Antiverschleißadditiven. Bei den bisher bekannten Schmierfetten mit Polyharnstoff- zusätzen als Verdickungsmittel erwiesen sich die hochwirksamen öllöslichen Hochdruck- und Antiverschleiß- zusätze als ungeeignet, da sie zu einem raschen Abbau der Polyharnstoffe führten, welche mit Diisocyanaten hergestellt wurden. In dieser Hinsicht unbedenkliche öllösliche Additive ergaben nur unbefriedigende Eigen¬ schaften der Schmierfettzusammensetzung. Bei der erfin¬ dungsgemäßen Schmierfettzusammensetzung dagegen können auch die besonders wirksamen öllöslichen Additive eingesetzt werden, ohne daß sich im Dauerbetrieb negative Einwirkungen auf die Polyharnstoffkomponente zeigen. Bei den öllöslichen Additiven werden die Phosphor und Schwefel enthaltenden Verbindungen, sowie die in jüngerer Zeit bekannt gewordenen Austauschpro¬ dukte für geschwefeltes Spermöl bevorzugt. Besonders gute Eigenschaften werden mit den aus der DE-AS 1954452 bekannten Additivkombinationen erzielt.A particular advantage of the lubricating grease composition according to the invention, however, is the excellent compatibility with oil-soluble additives, in particular also oil-soluble high-pressure and anti-wear additives. With the previously known lubricating greases with polyurea additives as thickeners, the highly effective oil-soluble high-pressure and anti-wear additives have proven to be unsuitable, since they led to a rapid breakdown of the polyureas which were prepared with diisocyanates. In this regard, harmless oil-soluble additives only gave unsatisfactory properties of the grease composition. In contrast, the particularly effective oil-soluble additives can also be used in the grease composition according to the invention, without having any negative effects on the polyurea component in continuous operation. With the oil-soluble additives, the compounds containing phosphorus and sulfur, as well as those more recently, are known exchange products preferred for sulfurized sperm oil. Particularly good properties are achieved with the additive combinations known from DE-AS 1954452.
Für diese öllöslichen Additive haben sich besonders diejenigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzung als geeignet erwiesen, bei denen die Aminkomponente des Polyharnstoffs ungesättigt ist und im unteren Bereich der in Betracht kommenden Kettenlänge liegt. Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang ein Alkenylamin mit 18 C-Atomen, wie Oleylamin.Those embodiments of the grease composition according to the invention have proven to be particularly suitable for these oil-soluble additives which the amine component of the polyurea is unsaturated and is in the lower range of the chain length in question. In this context, an alkenylamine with 18 C atoms, such as oleylamine, is particularly preferred.
Die öllöslichen Additive werden im allgemeinen in Mengen zwischen 3 und 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Schmierfettzusammensetzung, verwendet. Bevor¬ zugt wird ein Zusatz zwischen etwa 5 und 12 Gew.-%.The oil-soluble additives are generally used in amounts between 3 and 20% by weight, based on the total grease composition. An addition between about 5 and 12% by weight is preferred.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung der oben näher beschriebenen Schmier¬ fettzusammensetzung. Dieses Verfahren ist dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man ein langkettiges aliphatisches Monoamin oder ein Gemisch solcher Amine-im Grundöl auf¬ löst, Polyisocyanat zugibt, das Gemisch auf eine Tempe¬ ratur von mindestens 160 °C erhitzt, bis eine Gelierung eintritt, das gelierte Produkt mechanisch fein zer¬ kleinert und die Additive und gegebenenfalls weiteres Grundöl zusetzt.Another object of the invention is the method for producing the grease composition described in more detail above. This process is characterized in that a long-chain aliphatic monoamine or a mixture of such amines is dissolved in the base oil, polyisocyanate is added, the mixture is heated to a temperature of at least 160 ° C. until gelation occurs, which gels The product is mechanically finely comminuted and the additives and optionally further base oil are added.
Das Verfahren geht aus von dem Mineral- oder Syntheseöl oder Gemisch derartiger öle, welches als Grundöl für die Schmierfettzusammensetzung verwendet werden soll. Handelt es sich um eine Mischung von ölen, so kann das Verfahren auch nur mit einer ölkomponente durchgeführt und die weitere lkomponente erst später zugesetzt wer¬ den. Ebenso ist es möglich, beim Verfahren von einem kleineren Anteil an Grundöl auszugehen, als für die an¬ gestrebte Zusammensetzung hinsichtlich der Polyharnstoff- menge benötigt wird. Die ölmenge muß lediglich ausreichen, um das Amin vollständig aufzulösen.The process is based on the mineral or synthetic oil or a mixture of such oils which is to be used as the base oil for the grease composition. If it is a mixture of oils, the process can also be carried out with only one oil component and the further oil component can be added later. It is also possible to use a smaller proportion of base oil in the process than is required for the desired composition with regard to the amount of polyurea. The amount of oil only has to be sufficient to completely dissolve the amine.
OMPI Das aliphatisσhe Monoamin bzw. Gemisch davon wird zweckmäßig in geschmolzenem Zustand in das Grundöl ein¬ gebracht, um die Auflösung zu erleichtern, wobei durch Rühren und Erwärmen die Auflösung erleichtert werden kann. Danach oder gleichzeitig wird eine geeignete Menge des ausgewählten Triisocyanats zugesetzt. Geeignet sind im allgemeinen Mengen, bei welchen 1/2 bis 4 Isoσyanatgruppen pro Amingruppe zur Verfügung stehen. In speziellen Fällen können diese Verhältnisse aber auch über- oder unterschritten werden.OMPI The aliphatic monoamine or mixture thereof is expediently introduced into the base oil in the molten state in order to facilitate the dissolution, the dissolution being facilitated by stirring and heating. A suitable amount of the selected triisocyanate is added thereafter or simultaneously. Quantities in which 1/2 to 4 isocyanate groups per amine group are available are generally suitable. In special cases, these conditions can also be exceeded or fallen short of.
Das erhaltene Gemisch wird aufgeheizt bis mehrere er¬ kennbare Reaktionsstufen durchlaufen werden und schließlich eine Gelierung auftritt. Die erforderliche Temperatur hängt von den verwendeten Reaktionskomponen- ten und gegebenenfalls vorhandenen Zusätzen ab und liegt in der Regel über 160 °C, bevorzugt über 200 °C. Eine Erhitzung über 240 °C ist im allgemeinen nicht er¬ forderlich, kann jedoch angewendet werden.The mixture obtained is heated until several recognizable reaction stages are run through and finally gelation occurs. The temperature required depends on the reaction components used and any additives present and is generally above 160 ° C., preferably above 200 ° C. Heating above 240 ° C. is generally not necessary, but can be used.
Die gelierte Masse wird anschließend mechanisch zerklei¬ nert, wobei die bekannten Zerkleinerungsmethoden und -Vorrichtungen angewendet werden können. Zweckmäßig wird das Gel in einer Kolloidmühle fein zermahlen. An¬ schließend werden die Additive zugesetzt, sowie gegebe¬ nenfalls die restliche Menge an Grundöl.The gelled mass is then mechanically comminuted, it being possible to use the known comminution methods and devices. The gel is expediently ground in a colloid mill. The additives are then added, and, if appropriate, the remaining amount of base oil.
Als Amin wird für das Verfahren Oleylamin oder ein ge¬ sättigtes Alkylamin bzw. Alkylamingemisch mit 20 bis 22 C-Atomen bevorzugt. Hinsichtlich des bevorzugten Poly- isocyanats gilt das oben Ausgeführte.Preferred amine for the process is oleylamine or a saturated alkylamine or alkylamine mixture having 20 to 22 carbon atoms. The statements made above apply with regard to the preferred polyisocyanate.
Die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung zeich¬ net sich durch eine verbesserte mechanische Stabilität, insbesondere in Kombination mit öllöslichen Additiven,The lubricating grease composition according to the invention is characterized by improved mechanical stability, in particular in combination with oil-soluble additives,
ΠIAΠIA
OMPIOMPI
W1PO d. h. öllöslichen Hochdruck- und AntiverschleißZusätzen aus. Bisher konnten jedoch zufriedenstellende Schmier¬ fette auf Sσhmierδlbasis mit Polyharnstoff als Verdik- kungsmittel mit guten Hochdruckeigenschaften nur bei Verwendung nicht öllöslicher Hochdruckadditive erhalten werden.W1PO ie oil-soluble high pressure and anti wear additives. So far, however, satisfactory lubricating greases based on lubricating oil with polyurea as a thickener with good high-pressure properties have only been obtainable when non-oil-soluble high-pressure additives are used.
Die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung ist hinsichtlich der erzielbaren Hochdruckeigenschaften und der Verschleißfestigkeit sogar den besten bekannten Lithiumfetten überlegen und läßt gleichzeitig eine Er¬ höhung der Dauereinsatztemperatur, die bei Lithiumfet¬ ten im Bereich von 80 bis 110 °C und kurzzeitig bis 135 °C liegt, auf eine Dauereinsatztemperatur von 150 bis 160 °C, kurzzeitig noch darüber hinaus, zu. Dies ent¬ spricht einer ganz wesentlichen Verbesserung von Lebensdauer und Temperaturfestigkeit. Die erfindungsge¬ mäße Schmierfettzusammensetzung ist aber auch im nie¬ drigen Temperaturbereich bis erheblich unter minus 30 °C herab den besten handelsüblichen Schmierfetten nicht unterlegen. Sie weist damit eine Kombination von Eigenschaften auf, die bisher bei handelsüblichen Pro¬ dukten nicht bekannt geworden ist.The lubricating grease composition according to the invention is even superior to the best known lithium greases in terms of the achievable high pressure properties and wear resistance, and at the same time allows an increase in the continuous operating temperature, which for lithium greases is in the range from 80 to 110 ° C. and briefly up to 135 ° C. Continuous operating temperature from 150 to 160 ° C, for a short time even beyond. This corresponds to a very substantial improvement in service life and temperature resistance. However, the grease composition according to the invention is not inferior to the best commercially available greases even in the low temperature range down to well below minus 30 ° C. It thus has a combination of properties that have not previously been known for commercially available products.
Beispielsweise werden mit den besten bekannten Lithium¬ fetten bei besonders schwierigen Bedingungen, wie sie beispielsweise in homokinetischen Gelenken vorliegen und in Gelenkwellenprüfständen simuliert werden, 20 bis 25 Millionen Uberrollungen bei 50 °C erreicht. Mit den erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen können auf derartigen Gelenkwellenprüfständen noch bei Tempe¬ raturen von 150 bis 160 °C mindestens 30 Millionen Überrollungen erzielt werden.For example, with the best known lithium greases, in particularly difficult conditions, such as those present in homokinetic joints and simulated in cardan shaft test benches, 20 to 25 million rollovers at 50 ° C. are achieved. With the lubricating grease compositions according to the invention, at least 30 million rollovers can be achieved on such cardan shaft test benches even at temperatures of 150 to 160 ° C.
OMPI Die erfindungsgemäß erreichten verbesserten Eigenschaf¬ ten lassen sich durch Fig. 1 der beigefügten Zeichnung veranschaulichen.OMPI The improved properties achieved according to the invention can be illustrated by FIG. 1 of the attached drawing.
Fig. 1 zeigt ein Prüfblatt, welches mit der erfindungs¬ gemäßen Schmierfettzusammensetzung von Beispiel 1 auf dem handelsüblichen, von der Anmelderin vertriebenen Schmiermittelprüfgerät SRV, welches in ant "antriebs- technik 19 (1980) Nr. 1 - 2 beschrieben ist, erhalten wurde. Die Schmiermittelzu¬ sammensetzung wurde bei den angegebenen Betriebsbedin¬ gungen einer von 50 auf 1000 Newton steigenden Bela¬ stung unterworfen, ohne daß dabei die Schmierwirksam¬ keit zusammenbrach. Dies bedeutet, daß die Fließgrenze des Metalls in den Oberflächenrauhigkeiten erreicht wird, ohne daß die Schmierwirkung der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzung verlorengeht.1 shows a test sheet which was obtained with the grease composition according to the invention from Example 1 on the commercially available lubricant tester SRV, which is sold by the applicant and which is described in ant "drive technology 19 (1980) Nos. 1-2. Under the specified operating conditions, the lubricant composition was subjected to a load increasing from 50 to 1000 Newtons without the lubricating effectiveness breaking down, which means that the yield point of the metal in the surface roughness is reached without the lubricating effect the grease composition according to the invention is lost.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.The following examples further illustrate the invention.
Beispiel 1example 1
4000 g naphthenbasisches Grundöl von 100 Centistoke bei 40 °C, Viskositätsindex ca. 45, werden mit 400 g gesättigtem Monofettamin mit 20 bis 22 C-Atomen/in ge¬ schmolzenem Zustand gemischt und mit 1200 g einer 20%igen Lösung von p,p' ,p"-Triphenylmethantriisocyanat in Methylenchlorid versetzt, unter Rühren erhitzt, bis das Methylenchlorid abgedampft ist und dann weiter er¬ hitzt, bis 240 °C erreicht sind. Sobald die Mischung geliert ist, wird sie abgekühlt, zerkleinert und in einer.Kolloidmühle fein gemahlen. Man erhält so ein Grundfett, welches der Penetrationsklasse 3 nach DIN 51818 zuzurechnen ist. - Η -4000 g of naphthenic base oil of 100 centistokes at 40 ° C, viscosity index approx. 45, are mixed with 400 g of saturated monofatty amine with 20 to 22 C atoms / in the molten state and with 1200 g of a 20% solution of p, p ', p "-Triphenylmethane triisocyanate added to methylene chloride, heated with stirring until the methylene chloride has evaporated and then heated further until reaching 240 ° C. As soon as the mixture has gelled, it is cooled, crushed and fine in a colloid mill This gives a base grease which is classified as penetration class 3 according to DIN 51818. - Η -
Dem so hergestellten Grundfett werden dann.2,5 Gew.-% einer Mischung von Graphit und Molybdändisulfid und 0,5 % eines handelsüblichen öllöslichen Antioxidans zuge¬ setzt.2.5% by weight of a mixture of graphite and molybdenum disulfide and 0.5% of a commercially available oil-soluble antioxidant are then added to the base fat thus produced.
Das so erhaltene Schmierfett wird im SRV-Gerät getestet« Die Ergebnisse sind in dem als Fig. 2 beigefügten Test¬ blatt 7922 wiedergegeben. Man erkennt, daß bei einer Belastung von 400 Newton und 80 °C nach eineinhalb Stunden Laufdauer ein Reibwert zwischen 0,093 und 0,110 μ erreicht wird. Der Durchmesser der Verschlei߬ kugel beträgt 0,95 mm. Das Profilogramm der Oberfläche an der Reibstelle zeigt einen sehr guten geradlienigen Verlauf.The grease obtained in this way is tested in the SRV device. The results are shown in the test sheet 7922 enclosed as FIG. 2. It can be seen that at a load of 400 Newton and 80 ° C, a coefficient of friction between 0.093 and 0.110 μ is reached after one and a half hours of running. The diameter of the wear ball is 0.95 mm. The profilogram of the surface at the friction point shows a very good straight line.
Der Versuch wird mit dem gleichen Grundfett, jedoch ohne Additive wiederholt. Die Ergebnisse zeigt das in Fig. 3 gezeigte SRV-Testblatt 7650. Danach war bei einer Belastung von 300 Newton und 50 °C nach 2 Stunden Testdauer die Schmierwirkung zusammengebrochen und ein Fresser entstanden. Der Durchmesser der Verschleißkugel betrug 1,35 mm, die Profiltiefe an der Reibstelle 12,0 μm im Vergleich zu 1,0 μm beim additivierten Pro¬ dukt. Das Profilogramm zeigt übermäßigen Verschleiß bis zum Fressen.The experiment is repeated with the same basic fat, but without additives. The results are shown in FIG. 3, SRV test sheet 7650. After a test period of 2 hours, the lubricating effect had broken down under a load of 300 Newtons and 50 ° C. and a seizure had occurred. The diameter of the wear ball was 1.35 mm, the profile depth at the friction point was 12.0 μm compared to 1.0 μm for the additive product. The profilogram shows excessive wear until eating.
Beispiel 2Example 2
Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben verfahren, anstelle eines gesättigten Monofettamins mit 20 bis 22 C-Atomen wurde jedoch eine äquivalente Menge an einfach ungesättigtem C18-Alkenylamin (Oleylamin) verwendet. Als Additiv wurde ein öllösliches Additiv gemäß DE-AS 19 54 452 zugesetzt, welches Pb- und Mo-Dialkyldithio- phosphat, eine metallfreie Schwefel-Phosphor-Verbindung und ein Epoxyd eines Esters einer ungesättigten Fett¬ säure mit einem Alkanol enthielt.The procedure was as described in Example 1, but instead of a saturated monofatty amine having 20 to 22 carbon atoms, an equivalent amount of monounsaturated C18 alkenylamine (oleylamine) was used. As an additive, an oil-soluble additive according to DE-AS 19 54 452 was added, which contained Pb- and Mo-dialkyldithiophosphate, a metal-free sulfur-phosphorus compound and an epoxide of an ester of an unsaturated fatty acid with an alkanol.
Die Ergebnisse des SRV-Tests zeigt Fig. 4 der Zeichnung in Form des Testblattes 8286. Man erkennt daraus, daß bei einer Belastung von 300 Newton ein Reibwert von 0,030 μ erreicht wird und-der Durchmesser der Verschlei߬ kugel nur noch 0,65 mm beträgt. Die Einlaufzeit bis zum Erreichen des niedrigen Reibwertes ist kurz, das Profilogramm zeigt sehr guten Verlauf.The results of the SRV test are shown in FIG. 4 of the drawing in the form of test sheet 8286. It can be seen from this that at a load of 300 Newtons a friction coefficient of 0.030 μ is achieved and the diameter of the wear ball is only 0.65 mm is. The running-in period until the low coefficient of friction is reached is short, the profilogram shows very good progress.
Beispiel 3Example 3
Das Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch werden anstelle der öllöslichen Additive die Additive des Beispiels 1 in der dort angegebenen Menge zuge¬ setzt. Die Ergebnisse des Tests auf dem SRV-Gerät zeigt Fig. 5 der Zeichnung in Form des Testblattes 8254. Der minimale Reibwert beträgt 0,085 μ, der Durchmesser der Verschleißkugel 0,50 mm bei 300 Newton Belastung.The procedure of Example 2 is repeated, but instead of the oil-soluble additives, the additives of Example 1 are added in the amount specified there. 5 of the drawing in the form of test sheet 8254 shows the results of the test on the SRV device. The minimum coefficient of friction is 0.085 μ, the diameter of the wear ball is 0.50 mm at 300 Newton load.
Beispiel 4Example 4
Wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde ein Schmierfett hergestellt, jedoch wurden statt 800 g Isocyanatlösung 1200 g und statt 0,5 % Antioxidanz 3 % eingesetzt. Das so erhaltene Schmierfett wurde auf einem Gelenkwel¬ lenprüfstand untersucht. Hierzu wurde das Gelenk auf 75 °C Umgebungstemperatur aufgeheizt und dann bei 1200 Umdrehungen, 8 ° Beugewinkel und 320 Nm belastet. Bei einer Bewertungsskala von 1 bis 6, in der 1 den besten und 6 den schlechtesten Wert darstellt, ergab sich mit dem besten auf dem Markt erhältlichen Serienfett auf Lithiumseifenbasis eine Bewertung von 4,3 +1 und eine Außentemperatur-von 103 +10 °C, was einer Gelenkinnen¬ temperatur von 105 bis 130 °C entspricht.As described in Example 1, a grease was produced, but 1200 g was used instead of 800 g isocyanate solution and 3% instead of 0.5% antioxidant. The grease obtained in this way was examined on an articulated shaft test bench. For this purpose, the joint was heated to an ambient temperature of 75 ° C and then loaded at 1200 revolutions, 8 ° flexion angle and 320 Nm. With a rating scale from 1 to 6, in which 1 represents the best and 6 the worst value, the best lithium soap-based series grease available on the market gave a rating of 4.3 +1 and an outside temperature of 103 +10 ° C , which corresponds to an internal joint temperature of 105 to 130 ° C.
Mit dem erfindungsgemäßen Fett wurde unter gleichen Be¬ dingungen eine Bewertung von 3,0 +1 und eine Außentem¬ peratur von 95 +10 °C erzielt. Alleine durch die Tempe¬ raturherabsetzung läßt sich somit beim erfindungsgemäßen Schmierfett eine Verdoppelung der Gelenklebensdauer er¬ warten ganz abgesehen davon, daß das Serienfett an der Grenze seiner Dauertemperatur-Standfestigkeit arbeitet, während das erfindungsgemäße Fett weit unterhalb eines solchen Grenzwertes liegt und damit eine große Sicher¬ heitsreserve bietet. With the grease according to the invention, a rating of 3.0 +1 and an outside temperature of 95 +10 ° C. were achieved under the same conditions. Alone due to the temperature reduction, a doubling of the joint service life can be expected in the grease according to the invention, quite apart from the fact that the series grease works at the limit of its permanent temperature stability, while the grease according to the invention is far below such a limit value and is therefore very reliable ¬ safety reserve offers.

Claims

p a t e n t a n s p r ü c h e claims
1. Schmierfettzusammensetzung auf Basis eines größeren Anteils an Mineral- oder Syntheseöl als Grundöl und eines kleineren Anteils einer Polyharnstoff- verbindung als Verdickungsmittel sowie üblichen Additiven, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie als Polyharnstoff das Reaktionsprodukt eines Isocyanats mit mindestens 3 Isocyanatgruppen im Molekül mit einem langkettigen aliphatischen Monoamin enthält.1. Lubricating grease composition based on a larger proportion of mineral or synthetic oil as base oil and a smaller proportion of a polyurea compound as a thickener and conventional additives, characterized in that as polyurea it is the reaction product of an isocyanate with at least 3 isocyanate groups in the molecule with a long-chain aliphatic monoamine contains.
2. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie 3 bis 45 Gew.-% Polyharnstoff, bezogen auf das Grundöl, enthält.2. Grease composition according to claim 1, which also contains 3 to 45% by weight of polyurea, based on the base oil.
3. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Polyharnstoff auf Triphenylmethantriisocyanat basiert.3. Lubricating grease composition according to claim 1 or 2, that the polyurea is based on triphenylmethane triisocyanate.
4. Schmierfettzusammensetzung nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie."einen Polyharnstoff mit einem Alkenylamin mit 18 C-Atomen als Aminkomponente enthält.4. Grease composition according to one of the preceding claims, characterized in that it. "contains a polyurea with an alkenylamine with 18 carbon atoms as an amine component.
5. Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie einen Polyharnstoff mit einem gesättigten C20- bis C22- Alkylamin als Aminkomponente enthält. 5. Grease composition according to one of claims 1 to 3, characterized in that it contains a polyurea with a saturated C20 to C22 alkylamine as the amine component.
6. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie öllösliche Hochdruck- oder/und Antiverschleiß- zusätze enthält.6. Lubricating grease composition according to claim 4 or 5, which also contains oil-soluble high-pressure or / and anti-wear additives.
7. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie 3 bis 20 Gew.-% Additive enthält.7. Lubricating grease composition according to claim 6, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that it contains 3 to 20 wt .-% additives.
8. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie nicht öllösliche Hochdruck- bzw. Antiver- schleißzusätze enthält.8. Grease composition according to claim 4 or 5, which also means that it does not contain oil-soluble high-pressure or anti-wear additives.
9. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie Graphit oder/und ein schmierwirksames Metallsulfid als Hochdruck- bzw. AntiverschleißZu¬ satz enthält.9. The grease composition according to claim 8, which also contains graphite and / or a lubricating metal sulfide as high-pressure or anti-wear additive.
10. Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie 0,5 bis 10 Gew.-% Additive enthält.10. Grease composition according to claim 8 or 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that it contains 0.5 to 10 wt .-% additives.
11. Schmierfettzusammensetzung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, d a d u/r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie 2 bis 6 Gew.-% nicht öllösliche Additive oder 3 bis 12 Gew.-% öllösliche Additive enthält.11. Grease composition according to any one of the preceding claims, that it contains 2 to 6% by weight of non-oil-soluble additives or 3 to 12% by weight of oil-soluble additives.
12. Verfahren zur Herstellung einer Schmierfettzusam¬ mensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man ein langkettiges aliphatisches Amin oder ein Gemisch solcher Amine im Grundöl auflöst, Iso- cyanat mit mindestens 3 Isocyanatgruppen im Mole¬ kül zugibt, das Gemisch auf eine solche Temperatur von mindestens 160 °C erhitzt, daß eine Gelierung eintritt, das gelierte Produkt mechanisch fein zerkleinert und die Additive und gegebenenfalls weiteres Grundöl zusetzt.12. A method for producing a grease composition according to one of claims 1 to 11, characterized in that a long-chain aliphatic amine or dissolves a mixture of such amines in the base oil, adds isocyanate with at least 3 isocyanate groups in the molecule, heats the mixture to a temperature of at least 160 ° C. that gelation occurs, the gelled product is mechanically minced and the additives and, if appropriate add more base oil.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man 1/2 bis 4 Äquivalente Isocyanatgruppen pro Amingruppe zu¬ setzt.13. The method according to claim 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that one adds 1/2 to 4 equivalents of isocyanate groups per amine group.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Amin Oleylamin oder ein gesättigtes Alkylamin bzw. Alk lamingemisch mit 20 bis 22 C-Atomen verwendet.14. The method according to claim 12 or 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that is used as the amine oleylamine or a saturated alkylamine or alklamine mixture with 20 to 22 carbon atoms.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Triisocyanat Triphenylmethantriiso¬ cyanat verwendet.15. The method according to any one of claims 12 to 14, that the use of triphenylmethane triiso cyanate as the triisocyanate is carried out.
16. Verwendung einer Schmierfettzusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 11 in homokinetischen"Gelenken.16. Use of a grease composition according to claims 1 to 11 in homokinetic "joints.
iOTEAiiOTEAi
OMPI o OMPI o
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Inventor name: MATZAT, NORBERT

Inventor name: SCHREIBER, HANS