NL7811913A

NL7811913A - Smeermiddelpreparaat.

Info

Publication number: NL7811913A
Application number: NL7811913A
Authority: NL
Original assignee: Skf Ind Trading & Dev
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-06-10
Also published as: ZA796164B; JPS55108494A; AU532328B2; DE2966233D1; EP0013773A1; EP0013773B1; BR7907831A; AU5280879A; CA1148926A; US4448700A; CS220797B2; DD148789A5

Description

\

- 1 - V

N.O. 26.658 SEP Industrial Trading & Development 33.V.

Plettenburgerweg 3450 AB Nieuwegein, Nederland.

Smeermiddelpreparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een smeermiddelpreparaat op basis van bepaalde kunststoffen of van een mengsel van bepaalde kunststoffen en bepaalde synthetische smeeroliën, alsmede op een werkwijze voor de bereiding daarvan, op een werkwijze voor het smeren van voorwerpen, zoals lagers, met behulp daarvan en 5 op voorwerpen, zoals lagers, die het smeermiddelpreparaat in vaste toestand bevatten.

ïïit de Nederlandse octrooiaanvrage 66.12772, het Britse octrooischrift 1.165.123 en de Amerikaanse octrooischriften 3.541.011, 3·547.819 en 3.729.415 zijn smeermiddelpreparaten be- 10 kend, bestaande uit een polyalkeen met een hoog molecuulgewicht, namelijk van meer dan 1 miljoen, en een smeerolie, in het algemeen een minerale smeerolie.

Tevens kunnen in het smeermiddelpreparaat een polyalkeen met een molecuulgewicht beneden 1 miljoen alsmede vulstoffen, 15 zoals nylonpoeder, worden opgenomen. Wanneer het polyalkeen met het hoge molecuulgewicht in een hoeveelheid van 5-90 gew.% in het smeermiddelpreparaat aanwezig is, heeft het smeermiddelpreparaat de vorm van een zelfdragend, stijf, vast gel. Het oppervlak van dit vaste preparaat is olieachtig, omdat het preparaat 20 olie uitzweet. Het vaste preparaat kan gemakkelijk worden toegepast als onderdeel van een zelfsmerend voorwerp, zoals een lager, waarin het gedurende de gehele levensduur van het voorwerp langzaam en geleidelijk olie afgeeft. Ter vervaardiging van een dergelijk voorwerp wordt een dispersie van een zachte 25 t gelachtige samenstelling, die naast minerale smeerolie minder dan 5 gew.% polyalkeen met een hoog molecuulgewicht bevat, tezamen met een hoeveelheid polyalkeen met een hoog molecuulgewicht 7811913 é' ;v' -2 in de ruimte- tussen de binnenring en de buitenring van het lager gebracht en verwarmd tot 104~232°C. Na afkoeling vormt het smeer-middelpreparaat de kooi voor de kogels van het lager, terwijl door krimpen en uitzweten van de olie tijdens de bereiding een zekere vrijheid voor de kogels mogelijk wordt. 5

In de bovengenoemde literatuurplaatsen is als polyalkeen met een hoog molecuulgewicht uitsluitend polyetheen beschreven, hoewel ook polypropeen en polybuteen als mogelijke polyalkenen zijn genoemd. Gebleken is nu, dat met deze polyalkenen niet algemeen 'bruikbare vaste smeermiddelen kunnen worden verkregen. Bij toe- 10 passing van polyetheen, dat een kristallijn smeltpunt van ongeveer 110°C heeft, worden de preparaten bij. een temperatuur boven 105°C kleverig en verliezen zij hun smerend vermogen. Bij toepassing in een lager worden de bekende preparaten bij dergelijke hoge temperaturen uit het lager gedrukt of loopt het lager vast. 15

Ook bij toepassing van polypropeen, dat een kristallijn smeltpunt van 160-165°C bezit, worden in vele gevallen geen bevredigende resultaten verkregen. Als men bijvoorbeeld de in de handel zijnde polypropenen met een molecuulgewicht tussen 400.000 en 800.000 mengt met een minerale smeerolie, verkrijgt men produkten met de 20 consistentie van zachte paraffine, welke produkten droog zijn en geen olie uitzweten, zodat ze onbruikbaar zijn om bijvoorbeeld in lagers te worden toegepast.

Gevonden werd, dat combinaties van een bepaald polypropeen en een of meer bepaalde synthetische smeeroliën wel het gewenste 25 resultaat opleveren. De uitvinding heeft dan ook betrekking op een smeermiddelpreparaat, dat polypropeen met een lage smelt-index alsmede een synthetische smeerolie op basis van een of meer neopentylpolyolesters met zuurresten met een gemiddeld relatief korte keten bevat. Met een dergelijk preparaat is 30 het mogelijk bij hogere temperaturen dan met de bekende preparaten, bijvoorbeeld bij temperaturen tot ongeveer 150°C, voorwerpen, zoals lagers te smeren.

Als polypropeen kunnen de in de handel verkrijgbare polypropenen met de hierna vermelde smeltindex worden gebruikt. Daarbij 35 worden onder polypropenen zowel homopolymeren van propeen als 7811913 > 3 \ copolymeren van propeen met bijvoorbeeld etheen of buteen-1 verstaan. Deze polypropenen hebben bij voorkeur een smeltindex van 0,3 - 1,0 g/10 minuten, zoals bepaald volgens DIN 53735, ASTM D 1238 of ISO 1133 hij een temperatuur van 230°C en een belasting van 2 kg. In het algemeen zal het molecuulgewicht van polypropenen 5 met een dergelijke smeltindex tussen de 500.000 en 800.000 liggen, in elk geval beneden 1.000.000.

Het polypropeen is in het smeermiddelpreparaat aanwezig in een hoeveelheid van in het algemeen 3 - 60 gew.%, bij voorkeur 15-50 gew.?é en in het bijzonder 15-30 gew.%. 10

De in de smeermiddelpreparaten volgens de uitvinding gebruikte neopentylpolyolesters zijn op zichzelf bekend (zie lubrication and Lubricants, edited by E.R.Braithwaite (1967) biz. 185-186 en ïïllmanns Encyklopadie der teehnischen Chemie, deel 15, blz.

292 - 293 (1964)). Het zijn esters van monocarbonzuren met meer- 15 voudige vertakte alcoholen, zoals neopentylglycol, trimethylol-ethaan, trimethylolpropaan, trimethylolbutaan, trimethylolhexaan, pentaerytritol en dipentaerytritol.

De in de smeermiddelpreparaten volgens de uitvinding bruikbare neopentylpolyolesters bezitten zuurresten met een gemiddeld 20 relatief korte keten. Gebleken is namelijk, dat esters met zuurresten met gemiddeld acht of meer koolstofatomen, mechanisch zwakke preparaten opleveren. Neopentylpolyolesters met zuurresten met acht of meer koolstofatomen kunnen echter wel in de smeermiddelpreparaten volgens de uitvinding aanwezig zijn, mits 25 het gemiddelde aantal koolstofatomen van de zuurresten maar beneden acht ligt. De in de handel verkrijgbare neopentylpolyolesters zijn in het algemeen opgebouwd uit mengsels van een bepaalde alcohol en verschillende monocarbonzuren. Het is gunstig gebleken, wanneer het gemiddelde aantal koolstofatomen van de zuurresten 30 tussen vijf en zeven ligt en bijvoorbeeld ongeveer zes tot zeven bedraagt.

In de handelsprodukten op basis van neopentylpolyolesters bevinden zich voorts in het algemeen bepaalde toevoegsels, die het smerende gedrag verbeteren. In de praktijk is het in de handel 35 zijnde produkt Mobil Jet Oil II (Mobil Oil Corporation) gunstig gebleken.

78119 1 J

s . · '4

De neopentylpolyolesters zijn in alle verhoudingen met polypropeen verenigbaar.

Toorts is gebleken, dat polypropeen tezamen met triësters van fosforzuur wel een mechanisch sterk preparaat oplevert, dat evenwel een geringer olie-afscheidend vermogen dan een smeermid- 5 delpreparaat van polypropeen met de bovengenoemde neopentylpolyolesters bezit. Gevonden werd, dat de neopentylpolyolesters in het smeermiddelpreparaat volgens de uitvinding wel gedeeltelijk door triësters van fosforzuur kunnen worden vervangen. In dat geval krijgt men wel een mechanisch sterk preparaat, dat een goed 10 olie-afscheidend vermogen bezit. Bij toepassing van dergelijke mengsels van synthetische smeeroliën ligt het maximale gehalte aan synthetische smeerolie in het uiteindelijke smeermiddelpreparaat bij ongeveer 85 gew.%.

De triësters van fosforzuur zijn op zichzelf als synthetische 15 smeermiddelen bekend (Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, deel 15» blz. 294 - 295 (1964))· Als triësters van fosforzuur kunnen bijvoorbeeld trialkyl-, tricycloalkyl-, triaryl- en/of alkylarylesters van fosforzuur worden genoemd, waarin de kool-waterstofgroepen eventueel gebruikelijke substituenten bevatten. 20 Bij voorkeur gebruikt men tricresylfosfaat.

Bij toepassing van mengsels van neopentylpolyolesters en fosfaten bestaat het mengsel in het algemeen uit 5-60 gew.% fosfaten en 95 tot 40 gev.% neopentylpolyolesters. .

Toorts werd gevonden, dat het voordelen biedt polyamiden, 25 zoals polyamide 11 (polyundecaanamide) of polyamide 12 (polylau-rinelactam) in het smeermiddelpreparaat op te nemen. Met deze polyamiden alleen kan men geen preparaat bereiden, dat olie afscheidt.

Een combinatie van polypropeen, polyamide en een of meer neopentylpolyolesters, al dan niet gemengd met fosfaatesters,' levert een 30 preparaat op, dat afhankelijk van de hoeveelheid polyamiden meer of minder buigzaam is alsmede olie afscheidt en derhalve zeer geschikt is voor het afdichten van ten opzichte van elkaar bewegende onderdelen.

. Het polyamide kan in een hoeveelheid tot 60 gew.%, betrokken 35 op het mengsel van polypropeen en polyamide, aanwezig zijn.

o 7811913 4» 5

Bij voorkeur "bedraagt die hoeveelheid echter niet meer dan 50 gew.%, betrokken op het mengsel van polypropeen en polyamide.

Een preparaat, dat polypropeen en polyamide bevat kan tot ruim 80 gew.% synthetische smeerolie bevatten. Meestal bedraagt in een dergelijk smeermiddelpreparaat de hoeveelheid polypropeen 5 plus polyamide 15-50 gew.%.

Be uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze ter bereiding van de bovenbeschreven smeermiddelpreparaten.

Baarbij wordt het poedervormige polypropeen, eventueel tezamen met poedervormig polyamide, gemengd met de synthetische smeer- 10 oliecomponenten van het preparaat, waarna het mengsel wordt verhit tot een temperatuur boven 180°C, bij voorkeur tussen 180°C en 250°C. Be bereiding kan ook in trappen worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door eerst het polypropeen, al dan niet tezamen met polyamide, te verwarmen tot vlak boven het kristallijne smelt- 15 punt van het polyprqeen, bijvoorbeeld tot 175 - 185°C, waarna de olie in het kunststofpoeder wordt opgenomen. Het aldus verkregen, zogenaamde pre-fluxmateriaal' kan vervolgens door verdere verhitting in het uiteindelijke preparaat .en de gewenste vorm daarvan worden omgezet. Het verwarmen kan bijvoorbeeld plaats 20 vinden in de cilinder van een spuitgiet-‘of extrusieapparatuur.

Be vormgeving kan op willekeurige wijze plaats vinden, bijvoorbeeld door spuitgieten of door extrusie. Bij het afkoelen ontstaat aldus het preparaat, dat het vermogen bezit olie af te scheiden.

Be bereide produkten kunnen bijvoorbeeld de vorm hebben van lager- 25 kooien of glijlagerbussen, terwijl ook door middel van spuitgieten gehele lagers (kogellagers en dergelijke) met het smeermiddelpreparaat volgens de uitvinding kunnen worden gevuld.

Indien slechts een kleine hoeveelheid polypropeen in de combinatie van polypropeen en smeerolie wordt gebruikt, bijvoorbeeld 30 een hoeveelheid van 3 tot 10 gew.% en bij voorkeur 4 a 5 gew.% polypropeen, betrokken op het mengsel van het polypropeen en de synthetische smeerolie, worden produkten verkregen, die zeer goed bruikbaar zijn als smeervet. Bit gehalte aan polypropeen is bijzonder laag, omdat meestal smeervetten een hoeveelheid van 85 tot 35 90 gew.% olie bevatten.

7811913 ·* 6 i

In de smeeroliepreparaten kunnen desgewenst ook nog vulstoffen, zoals talk, asbest en glasvezels worden opgenomen.

Voorbeeld I.

Verschillende hoeveelheden poedervormig polypropeen, in de handel gebracht als Hostalen PPH 1050 (ïïoechst A.G.) (een homo- 5 polymeer van propeen met een smeltindex van ongeveer 0,3) werden gesuspendeerd in het handelsprodukt Mobil Jet Oil II (Mobil Oil Corporation), een synthetische smeerolie op basis van neopentyl-polyolester, waarna het mengsel werd verhit tot 175°C. Daarbij ..nam het polypropeen olie op en vormde een zogenaamd pre-fluxma- 10 teriaal. Dit pre-fluxmateriaal werd verder verwerkt in een spuit-gietmachine, waarin de cilindertemperatuur 230°C bedroeg. Na het spuitgieten werden vaste voorwerpen verkregen, die een relatief • hoge mechanische sterkte hadden en olie konden afscheiden. Op deze wijze werden vaste voorwerpen vervaardigd, die 15» 20 respec- 15 tievelijk 30 gew.% polypropeen en voor het overige neopentyl-polyolester bevatten.

Ter illustratie van het smerend vermogen van de volgens dit voorbeeld bereide preparaten werden zogenaamde 6204-kogellagers gevuld met de preparaten en vervolgens onderzocht bij 10.000 20 omwentelingen per minuut bij een temperatuur variërend van 40°C tot 150°C. Onder deze omstandigheden werd steeds de gewenste lagersmering verkregen.

Voorbeeld II.

3 g polypropeenpoeder (Hostalen PPH 1022 (Hoechst A.G.) 25 (een copolymeer van propeen met een smeltindex van ongeveer 0,3)) werden gesuspendeerd in 20 g Mobil Jet Oil II, waarna het mengsel werd verhit tot 230°0. Na afkoelen werd een mechanisch sterk preparaat met olie-afscheidend vermogen verkregen. Ben gelijk resultaat werd bereikt met polypropeenpoeder Propathene HS 610E 30 (ICI), een homopolymeer van propeen.

Voorbeeld III.

Een suspensie van 3 B Hostalen PPH 1022 in een mengsel van 8,5 g Mobil Jet Oil II en 8,5 g Houghto-Safe 1120 (een tricresyl-fosfaat van E.P.Houghton and Co.) werd verhit tot 240°C. Na afkoe- 35 len werd een mechanisch sterk preparaatmet een goed olie-afscheidend vermogen verkregen. Eenzelfde resultaat werd bereikt met 7811913 ψ

V

7

Hostalen PPH 1050 en Propathene HS 610E.

Wanneer echter 10 g polypropeenpoeder Hostalen PPH 1050 werden gesuspendeerd in 10 g Houghto-Safe 1120 en het mengsel werd verhit tot 200°C, werden na afkoelen 17 g van een smeermid-delpreparaat verkregen, dat 41 gew.% fosfaatester bevatte. Een 5 dergelijk preparaat bezit echter slechts een gering olie-afscheidend vermogen, wanneer het aan druk wordt blootgesteld.

Voorbeeld 17.

2 g polypropeenpoeder (Hostalen PPH 1050) en 2 g poedervormig polyamide 12 (Vestamid X 1891 (Chemische Werke Hüls A.G.)) 10 werden gesuspendeerd in 16 g Mobil Jet Oil II, waarna het mengsel werd verhit tot 250°C. Na afkoeling ontstond een mechanisch sterk preparaat met een goed olie-afscheidend vermogen.

Voorbeeld V.

2 g Hostalen PPH 1022 en 2 g Vestamid X 1891 werden gesus^- 15 pendeerd in een mengsel van 7 g Mobil Jet Oil II en 9 g Houghto-Safe 1120, waarna het mengsel werd verhit tot 250°C. Na afkoelen werd een buigzaam preparaat met goed olie-afscheidend vermogen verkregen.

Op soortgelijke wijze werden preparaten vervaardigd waarin 20 het polypropeen, het polyamide 12, de neopentylpolyolesterolie en de fosfaatesterolie aanwezig waren in de gewichtsverhoudingen: 2,5/1,5/8/8- 3/3/8/6 3/3/7/7 25 3 /3/6/8 '2/2/8 /8 1,5 / 2,5/ 7 / 9

Dezelfde resultaten werden bereikt met het polyamidepoeder Rilsan ES (ATÖ chimie), een polyamide 11, en Pydraul 50 E 30 (Monsanto Company), een fosfaatesterolie.

Voorbeeld VI.

4 g Hostalen PPH 1022 werden gesuspendeerd in 96 g Mobil

Jet Oil II, waarna het mengsel onder roeren werd verhit tot 230°C.

Na afkoelen werd een smeermiddelpreparaat verkregen met de consis- 35 tentie van een smeervet, dat 96 gew.% olie bevatte.

781 19 1 3

Claims

1. Smeermiddelpreparaat, dat polypropeen met een lage smelt-index alsmede een synthetische smeerolie op basis van één of meer neopentylpolyolesters met zuurresten met een gemiddeld relatief korte keten bevat. 5

2. Smeermiddelpreparaat volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het polypropeen aanwezig is in een hoeveelheid van 3 tot 60 gew.%, by voorkeur van 15-50 ge\r,% en in het byzonder van 15-30 ge-w.%.

3. Smeermiddelpreparaat volgens de conclusies 1 en 2,met 10 het kenmerk, dat het polypropeen een smeltindex van 0,3 - 1»0 g/10 minuten, zoals bepaald op de in de beschrijving aangegeven wyze, bezit.

4. Smeermiddelpreparaat volgens één of meer dér voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het polypropeen een 15 molecuulgewicht van 500.000 tot 800.000 bezit.

5. Smeermiddelpreparaat volgens één of meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zuurresten in de neopentylpolyolesters een gemiddelde ketenlengte van 5 tot 7 en by voorkeur van 6 a 7 bezitten. 20

6. Smeermiddelpreparaat volgens één of meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat een deel van de neopentylpolyolesters vervangen is door een triester van fosfor-zuur.

7. Smeermiddelpreparaat volgens conclusie 6, m e t h e t 25 kenmerk, dat een trialkyl-, tricycloalkyl- en/of triaryl- ester van fosforzuur, waarin de koolwaterstofgroepen gebruikelijke substituenten kunnen bevatten, aanwezig is.

8. Smeermiddelpreparaat volgens conclusie 7» ni e t. het kenmerk, dat tricresylfosfaat aanwezig is. 30

9. Smeermiddelpreparaat volgens de conclusies 6 tot 8, m e t het kenmerk, dat de triësters van fosforzuur aanwezig zyn in een hoeveelheid van 5 tot 60 gew.%, betrokken op het mengsel van synthetische smeeroliën.

10. Smeermiddelpreparaat volgens één of meer der voorafgaande 35 conclusies, met het kenmerk, dat een deel van het polypropeen vervangen is door één of meer polyamiden, zoals 781 19 13 - * V polyamide 11 of polyamide 12.

11. Smeermiddelpreparaat volgens conclusie 10, i e t het kenmerk, dat het polyamide aanwezig is in een hoeveelheid van ten hoogste 60 gew.%, by voorkeur ten hoogste 50 gew.%, betrokken op het mengsel van polypropeen en polyamide. 5

12. Smeermiddelpreparaat volgens de conclusies 10 en 11, met het kenmerk, dat de hoeveelheid polypropeen plus polyamide in het smeermiddelpreparaat 15-50 gew.% bedraagt.

13* Smeermiddelpreparaat volgens één of meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat voorts vul- 10 stoffen, zoals talk, asbest en glasvezels, in het preparaat aanwezig zijn.

14· Smeermiddelpreparaat volgens conclusie 1, gekenmerkt door de consistentie van een smeervet bij een gehalte van 3 tot 10 gew.% polypropeen, betrokken op het mengsel 15 van polypropeen en synthetische smeerolie.

15· Werkwijze ter bereiding van een smeermiddelpreparaat volgens één of meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat men de componenten van het preparaat mengt, het mengsel verhit tot een temperatuur boven 180°C, by voorkeur 20 tussen 180°C en 250°C en daarna het mengsel laat afkoelen.

16. Werkwijze volgens conclusie 15» met het k e.n -merk, dat men het afkoelen onder vormgeving, bijvoorbeeld door middel van extrusie of spuitgieten, dóet plaatsvinden.

17· Werkwyze volgens de conclusies 15 en 16, met het 25 k e'n m e r k, dat.men het smeermiddelpreparaat bereidt als onderdeel van een voorwerp, zoals een lager.

18. Werkwyze voor het smeren van voorwerpen, met het kenmerk, dat men een smeermiddelpreparaat volgens één of meer der conclusies 1 tot 14 gebruikt. 30

19· Voorwerp, zoals lager, dat als geïntegreerd onderdeel een vast smeermiddelpreparaat volgens één of meer der conclusies 1 tot 14 bevat, byvoorbeeld als lagerkooi, giyiagerbus of afdichtingsmiddel. ------------- 55 7811913