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Schmiermittel
Die Erfindung betrifft Schmiermittel auf Schmierölbasis aus synthetischen und mineralischen Ölen und ist gekennzeichnet durch einen Gehalt an Metallhydroxyd-Komplexseifen, in denen Metallhydroxyde vorzugsweise von Metallen der II. bis IV. Gruppe des periodischen Systems komplex an ein Metallseifen- molekül gebunden sind, wobei das Kation des komplexgebundenen Metallhydroxyds ein anderes sein muss i als das der Seife.
Die komplexe Bindung der Metallhydroxyde im Seifenmolekül erfolgt durch die Wechselwirkung der
Carboxylatgruppe des Seifenmoleküls und der OH-Gruppe der Metallhydroxyde unter Bildung von Wasser- stoffbrücken.
Das Eindringen der Metallhydroxyde in das Seifengitter geht von der Gleitebene zwischen den Carb- oxylatenden her vonstatten und ist nur möglich bei mesomorphen Phasenumwandlungen der Seife in den flüssig-kristallinen Zustand. Die beschriebenen Komplexverbindungen sind also nur innerhalb solcher
Temperatur-Intervalle und nicht auf mechanischem Wege bei unterhalb dieser Phasenumwandlungen lie- genden Temperaturen erzielbar. Anderseits erfolgt bei zu hohen Fertigungstemperaturen keine Bildung einer Seife-Metallhydroxyd-Komplexverbindung mehr, sondern es erfolgt durch Kettenspaltung des Sei- fenanions und die dadurch hervorgerufene Bildung niedrigmolekularer Fettsäuren eine Neutralisation des
Metallhydroxyds, so dass dann im Endeffekt eine Mischung von Seifen mit verschiedenen Kationen ent- steht.
Das bedeutet also, dass die Bildung von Seife-Metallhydroxyd-Komplexen nur innerhalb solcher Pha- senumwandlungstemperaturen der Seife möglich ist, die unterhalb etwa 150 C, aber oberhalb etwa 1050C liegen. Unterhalb der Grenze ist nur eine mechanische Vermischung der einzelnen Partner möglich, ohne dass die bei der Erfindung zu beobachtenden Veränderungen der Qualitätsmerkmale eintreten.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässen Komplexverbindungen grundsätzliche Veränderungen der für die Ursprungsverbindungen charakteristischen Eigenschaften bewirken, und dass sich für jedes
Komplex-Metallhydroxyd in spezifischer Weise die Tropfpunkte, die Penetrationswerte, das Kältever- halten, die Thermostabilität, das Verhalten gegenüber Wasser, Seewasser, Säuren, Laugen, Formalin,
Lösungsmittel usw., sowie die Oxydationsbeständigkeit, das antikorrosive Verhalten, das Konsistenz- - Temperaturverhalten und die mechanisch-dynamischen Schmiereigenschaften auf Prüfmaschinen ändern.
Vor allem für die kontinuierliche Fabrikation von Schmierfetten eröffnen sich dadurch grosse Möglichkei- ten, weil bei einer einzigen Grundrezeptur nur durch die Variation der komplexgebundenen Metall- hydroxyde ein vorausbestimmbarer und gezielter weitgehender Einfluss auf die erwünschten Qualitätsmerk- male des Endproduktes genommen werden kann und sich also die Kationeigenschaften der Seife und des
Komplex-Metallhydroxyds günstig kombinieren bzw. addieren lassen.
Ein zweiter, sehr wertvoller Vorteil dieser Komplexverbindungen besteht darin, dass man sowohl kon- tinuierlich als auch diskontinuierlich über beliebig lange Zeiträume neutrale Fette mit pH 7 fertigen kann, wenn die stöchiometrische Berechnung des Seifen-Metallhydroxyd-Komplexes so erfolgt, dass ein sehr geringfügiger Teil des Komplex-Metallhydroxyds mitverseift wird. Das ist von überragender Bedeu- tung für die Gleichmässigkeit der Produktion und des Gebrauchswertes von Schmierfetten und ermöglicht z. B. eine jahrelange Fahrweise ohne Fehlsude trotz der unvermeidlichen Fehlerquellen durch Schwankun- gen der Neutralisationszahlen oder Laugentiter bzw. der im Grossbetrieb immer auftretenden und nicht
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vermeidbaren Wägedifferenzen.
Völlig im Gegensatz zu bisher üblichen Mischungen von Seifen mit verschiedenen Kationen, bei de- nen in den weitaus meisten Fällen sich nicht deren positive, sondern deren negative Charakteristika kom- binieren, lassen sich durch gleichzeitige KomplexverbindungmehrererMetallhydroxyde Additionen aller nur wünschenswerten Eigenschaften erzielen und es gelingt z. B., Na-Seifen-Metallhydroxyd-Komplexfette bzw.
K-Seifen-Metallhydroxyd-Komplexfette herzustellen, die folgende Merkmale gleichzeitig in sich vereinen : Hohen Tropfpunkt, flaches Konsistenztemperaturverhalten, absolute Oxydationsstabilität, gutes
Kälte-und Wärmeverhalten,Beständigkeitgegen Wasser, Seewasser,Tropenklima, Säuren, Laugen, Formalin, hervorragende Korrosionsschutzwirkungen. einwandfreies Verhalten in mechanisch-dynamischer Hinsicht, lange Lebensdauer und unbegrenzte Lagerungsfähigkeit ohne Ausblutungserscheinungen.
Technologisch gesehen ist es für die Herstellung der Schmiermittel unerheblich, ob die Metallhydroxyde, beispielsweise Cu (OH), oder Zn (OH),, nach der vollständigen Verseifung der Fettsäuren zugegeben werden, oder ob man die Verseifung mit komplexen Verbindungen, wie Aluminaten, Plumbaten, Zinkaten, Manganiten, Cupraten u. ähnl. vornimmt. Im letzteren Falle entstehen ebenso Seifen-Metallhydroxyd-Komplexverbindungen. Ein mechanisches Vermischen von Metallhydroxyd mit fertigem Fett führt dagegen nicht zur Komplexbildung und also auch nicht zu den beschriebenen technisch wertvollen Effekten.
Einige Beispiele sollen die Herstellung und die Eigenschaften der erfindungsgemässen Schmiermittel erläutern.
In an sich bekannter Weise werden der verdünnten Lauge nacheinander geschmolzene Montansäure oder Raffinate des Rohmontanwachses unter Rühren beigefügt und die Verseifung durchgeführt. Nach dem Verseifen wird zirka die Hälfte des Öles zugesetzt und so lange gekocht, bis der Hauptanteil des Wassers verdampft ist. Darauf wird der Rest des Öles zugesetzt und bis zu einer Temperatur von etwa 1150C weiter gekocht. Nach dem Heissabfüllen in Eisenfässer erfolgt darin das Abkühlen und Nachreifen, das zirka 1 Woche dauern soll. Die Egalisierung und Homogenisierung erfolgt in bekannter Weise auf mechanischem Wege.
Eine andere Herstellungsmöglichkeit besteht auch darin, dass die Säure in Öl gelöst und mit Lauge in wässeriger und bzw. oder alkoholischer Lösung bzw. in Öl dispergiert bei über 1000C zugegeben wird.
Die Nachbehandlung erfolgt analog dem vorangegangenen Beispiel. Man kann auch die Seife in reiner Form herstellen und in Öl bei hohen Temperaturen aufquellen.
Beispiel 1 :
EMI2.1
<tb>
<tb> a) <SEP> 150 <SEP> kg <SEP> Montansäure, <SEP> VZ <SEP> 116 <SEP> mg <SEP> KOH/g
<tb> 850 <SEP> kg <SEP> Maschinenöl-R. <SEP> V50 <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 50 <SEP> E
<tb> 78, <SEP> 5kg <SEP> Natriumaluminatlauge, <SEP> Alk. <SEP> 185 <SEP> mg <SEP> KOH/g
<tb>
(Die Berechnung erfolgt so, dass 100/0 des vorhandenen Aluminiums mitverseift werden). b) Analysedaten :
Tropfpunkt nach Ubbélohde : 1480C
Ruhpenetration nach Richardson/20 C 154 1/10 mm Wasserbeständigkeit nach DIN 51 807 :
EMI2.2
<tb>
<tb> 1. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 4. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP>
<tb> . <SEP> 2. <SEP> 1.-II.- <SEP> 5. <SEP> 1.-II.- <SEP>
<tb> 3. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 6. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP>
<tb>
Beispiel 2 :
EMI2.3
<tb>
<tb> a) <SEP> 150 <SEP> kg <SEP> R-Wachs, <SEP> VZ <SEP> 130 <SEP> mg <SEP> KOH/g
<tb> 850 <SEP> kg <SEP> Maschinenöl-R. <SEP> V50 <SEP> = <SEP> 4,5 <SEP> E
<tb> 81,2 <SEP> kg <SEP> Kaliumaluminatlauge, <SEP> Alk. <SEP> 200 <SEP> mg <SEP> KOH/g
<tb>
(10% Al mitverseift) b) Analysedaten :
Tropfpunkt nach Ubbelohde : 1580C
Ruhpenetration nach Richardson/200C 129 1/10 mm
Wasserbeständigkeit nach DIN 51807 :
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EMI3.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> I. <SEP> - <SEP> H. <SEP> - <SEP> 4. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP>
<tb> 2. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 5. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb> 3. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 6. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb>
Beispiel 3 :
EMI3.2
<tb>
<tb> a) <SEP> 150 <SEP> kg <SEP> Montansäure, <SEP> VZ <SEP> 116 <SEP> mg <SEP> KOH/g <SEP>
<tb> 850 <SEP> kg <SEP> Maschinenöl-R. <SEP> V <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> E
<tb> 12, <SEP> 4 <SEP> kg <SEP> 100'iges <SEP> NaOH <SEP>
<tb> 25 <SEP> kg <SEP> Pb <SEP> (OH) <SEP>
<tb>
(Berechnung erfolgt so, dass Montansäure voll mit NaOH neutralisiert, so dass Pb (OH) im Uberschuss ist). b) Herstellung des Schmiermittels :
Das Ätznatron wird in einer Wassermenge gelöst, dass eine zirka 20% igue Natronlauge entsteht. Nach Einbringen dieser Lauge in den Kochkessel erwärmt man auf zirka 90 C. Anschliessend wird die gesamte auf Na stöchiometrisch berechnete und auf die gleiche Temperatur gebrachte Menge Montansäure unter Rühren eingetragen. Es wird dann zirka 1 h verseift.
Nach dieser Zeit gibt man 25 kg Pb (OH) 2 zu und kocht eine weitere Stunde. Hieran anschliessend setzt man etwa die Hälfte Menge Öl zu und kocht so lange, bis die Hauptmenge Wasser entfernt ist. Nunmehr wird die Restmenge Öl zugegeben und bis auf zirka 1200C ausgekocht. Das fertige Schmiermittel wird in Eisenfässer abgelassen und in diesen etwa 1 Woche zum Kühlen und Reifen gelagert. Anschliessend erfolgt Weiterbehandlung wie bei den vorangegangenen Beispielen.
Die beschriebenen Abwandlungen von Beispiel 1 können hier ebenfalls zur Anwendung kommen. Die Zugabe der Hydroxyde erfolgt dabei zweckmässig nach Beendigung der Verseifung.
EMI3.3
Wasserbeständigkeit nach DIN 51807 :
EMI3.4
<tb>
<tb> 1. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 4. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb> 2. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 5. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb> 3. <SEP> I. <SEP> - <SEP> H. <SEP> - <SEP> 6. <SEP> I. <SEP> - <SEP> Il. <SEP> - <SEP>
<tb>
Beispiel 4 :
EMI3.5
<tb>
<tb> a) <SEP> 150 <SEP> kg <SEP> Montansäure, <SEP> VZ <SEP> 116 <SEP> mg <SEP> KOH/g
<tb> 850 <SEP> kg <SEP> Maschinenöl-R. <SEP> Vso <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 50 <SEP> E
<tb> 17, <SEP> 4 <SEP> kg <SEP> KOH <SEP> 100%ig
<tb> 7,66 <SEP> kg <SEP> Ca <SEP> (OH) <SEP>
<tb>
b) Die Herstellung des Schmiermittels erfolgt analog dem Beispiel 3. c) Analysendatenz
Tropfpunkt nach Ubbelohde : 1540C
Ruhpenetration nach Richardson : 112 1/10 mm
Wasserbeständigkeit nach DIN 51807 :
EMI3.6
<tb>
<tb> 1. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 4. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb> . <SEP> 2. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 5. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb> 3. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> - <SEP> 6. <SEP> I. <SEP> - <SEP> II. <SEP> -
<tb>