DE2306663B2

DE2306663B2 - Schmierfette

Info

Publication number: DE2306663B2
Application number: DE2306663A
Authority: DE
Inventors: Guy Camille Van Zellik Doorne (Belgien)
Original assignee: Labofina Sa Bruessel
Current assignee: Labofina Sa Bruessel
Priority date: 1972-02-18
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR2172080A1; DE2306663A1; CH550241A; GB1399544A; CA959037A; AU5228573A; NL7216676A; FR2172080B1; AU471779B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue, besonders beständige Schmierfette und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Bisher wurden die meisten Schmierfette aus mineralischen oder synthetischen öligen Grundbestandteilen oder Grundölen unter Zusatz von Verdickungsmittel zur Erreichung der erwünschten Konsistenz hergestellt. Als Verdickungsmittel werden meistens Seifen von Fettsäuren oder anorganische Mittel, wie kolloidales Siliziumoxyd, Bentonit usw., verwendet.

Diese bekannten Schmierfette sind Gele, wobei das Verdickungsmittel ein Netz bildet, welches das Öl aufnimmt. Bei der Herstellung eines homogenen und beständigen Gels stößt man jedoch auf Grund verschiedener Faktoren, wie z. B. der Art des Verdickungsmittel, der Art des Grundöls, der jeweiligen Menge dieser Komponenten, des Herstellungsverfahrens für das Schmierfett usw., auf Schwierigkeiten. Der Einfluß der verschiedenen Faktoren ist noch weitgehend unbekannt.

Das Einbringen von Polymerisaten in den Schmierfetten zur Verbesserung einiger ihrer Eigenschaften hat deshalb zu neuen Schwierigkeiten geführt. So hat man z. B. einige Olefinpolymerisate, nämlich PoIymerisate von Äthylen oder Propylen oder Mischpolymerisate von Äthylen mit höheren 1-OIefinen, als Verdickungsmittel vorgeschlagen, aber die erhaltenen Gele sind nicht beständig genug und brechen leicht unter mechanischer Beanspruchung, wobei sich ein ίο zu fließbares Produkt bildet (s. US-PS 31 12 270). Andererseits wurde beobachtet, daß Polyisobutylene, die durch Polymerisation bei niedrigem Druck hergestellt worden sind, als Verdickungsmittel nicht geeignet sind, und Versuche, aus diesen Polymerisaten verwendbare Schmierfette herzustellen, sind fehlgeschlagen (s. DT-PS 10 91 683).

Aus der DT-OS 19 55 951 ist des weiteren ein verdicktes Schmierfett bekannt, das eine Schmierflüssigkeit darstellt, welche ein Isobutylenpolymer mit einem mittleren Molekulargewicht von 800 bis 1900 enthält und ein Verdickungsmittel umfaßt, welches aus einem Metallseifensalzkomplex von 12-Hydroxystearinsäure und einer organischen Säure mit niedrigem Molekulargewicht aus der Gruppe: Carbonsäure und Hydroxycarbonsäure mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen oder einem seifenfreien Verdicker besieht. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Verschleißindex von derartigen Schmierfetten zu wünschen übrig läßt.

Den gleichen Nachteil zeigen auch Schmierfettzusammensetzungen, die als Hauptkomponente ein Öl mit einer Schmiermittelviskosität umfassen und zusätzlich ein Reaktionsprodukt aus einem Mischpolymerisat v^n Äthylen und einem zugesetzten Ester mit einem Alkoholat von Aluminium, Titan, Zink, CaI-cium oder Magnesium enthalten. Eine solche Schmierfettzusammensetzung ist in der US-PS 34 22 015 beschrieben.

Es ist auch vorgeschlagen worden, in die Schmierfette bestimmte Polymerisate einzubringen, um das Austreten der Fette und die Abscheidung des Öls aus dem von dem Verdickungsmittel gebildeten Netz zu verhindern. Derartige Zusammensetzungen enthalten im allgemeinen weniger als 10 bis 12% Polyisobutylen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von über 2500, insbesondere von 10 000 bis 11 000.

Das Einbringen dieser Polymerisate in die Schmierfette bedeutet eine neue Maßnahme, welche sich auf die Herstellung dieser Fette und auf einige ihrer Eigenschaften auswirkt. Auch hat man festgestellt, daß die Einbringung von Polymerisaten in die Fette ein kritischer Vorgang ist, und außerdem haben die erhaltenen Produkte hinsichtlich ihrer Leistung einige Nachteile.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schmierfett, das aus

a) 2 bis 15 Gewichtsprozent Aluminiumseife,

b) 25 bis 98 Gewichtsprozent hydriertem oder nicht hydriertem Polybuten oder Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 und

c) 0 bis 60 Gewichtsprozent Schmierölträger

besteht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schmierfetten, das nun dadurch gekennzeichnet ist, daß man 2 bis 15 Gewichtsprozent Aluminiumseife, bezogen auf das Ge-

wicht der Zusammensetzung, in 10 bis 50 Gewichtsprozent eines Polymerisats aus hydriertem und nicnt hydriertem Polybuten und Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 bei einer Temperatur von etwa 15 bis 50^cC dispergiert, die erhaltene Dispersion allmählich erhitzt und ihr 0 bis 60 Gewichtsprozent Schmierölträger zuführt, sobald eine Temperatur von etwa 90 bis 110°C erreicht ist, daß man 15 bis 48 Gewichtsprozent eines hydrierten und nicht hydrierten Polybutens und Polyisobutylens mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 zugibt, sobald die Temperatur, die während der gesamten Polymerisatszugabe auf der gleichen Höhe gehalten wird, etwa 150 bis 180°C erreicht hat, daß man diese Mischung abkühlt und sie bei etwa 10 bis 35°C homogenisiert.

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Schmierfette, die bis zu 98 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmierfett, eines Polymerisats von Buten oder Isobutylen mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht in Mischung mit einer Aluminiumseife als Verdickungsmittel enthalten können, geschmeidig, homogen und besonders beständig sind, wodurch sie als Schmierfette bestens geeignet sind. Dieses Ergebnis ist unerwartet, da es nach dem bisherigen Stand der Technik üblich war, Polymerisate mit einem hohen Molekulargewicht zu verwenden und nur geringe Mengen davon zuzugeben, um eine nachteilige Auswirkung auf die Beständigkeit und die Schmierwirkung der Fette zu vermeiden.

Die Aluminiumseife oder das Verdickungsmittel werden im allgemeinen in Mengen von etwa 2 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere von etwa 3 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, verwendet. Diese Aluminiumseife ist meistens eine Seife einer gesättigten oder ungesättigten höheren aliphatischen Carbonsäure mit etwa 12 bis 20 Kohlenstoffatomen, z. B. Stearin-, Olein-, Rizinolein- oder Palmitinsäure. Es können auch gemischte Aluminiumseifen, welche aus einer höheren aliphaschen Carbonsäure und aus einer Carbonsäure mit einem niederen Molekulargewicht erhalten wurden, verwendet werden. Solche Aluminiumseifen sind z. B. Seifen von Benzostearin-, Toluolstearin- oder Azetopalmitinsäuren. Letztere ist also beispielsweise eine Mischung von einer Seife der Essigsäure mit einer Seife der Palmitinsäure, wobei diese Mischung vorzugsweise wenigstens etwa 50 Gewichtsprozent der Seife der Essigsäure enthält.

Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von Alkali- oder Erdalkaliseife an Stelle einer Aluminiumseife unter Beibehaltung der übrigen Bedingungen das Schmierfett etwas weicher ist. Daraus ergibt sich, daß die zur Herstellung eines Fetts mit einer bestimmten Konsistenz benötigte Seifenmenge bei Verwendung eine· Alkali- oder Erdalkaliseife höher ist als bei Aluminiumseife; letztere ist daher wirtschaftlicher und wird aus diesem Grunde bevorzugt.

Als Schmieröl kann jedes mineralische, aromatische oder naphthenische Öl verwendet werden, wobei ein stark naphthenisches öl zur Herstellung von Schmierfetten mit einer hohen Wärmebeständigkeit bevorzugt wird. Es können auch synthetische Schmieröle verwendet werden, z. B. Ester von Sebacin- oder Adipinsäure und von Alkoholen mit etwa 6 bis ^Kohlenstoffatomen, wie 2-ÄthylhexanoI. Es werden nicht mehr als etwa 60% öl, meistens zwischen etwa 10 und 50 %, bezogen auf das Gewicht des Schmierfettes, verwendet. Im allgemeinen nimmt die Konsistenz des Schmierfettes zu, wenn die ölmenge abnimmt. Außerdem ist es vorteilhaft, Öle oder Mischungen von ölen mit einem Viskositätsindex zwischen etwa 10 und 100 5 oder noch höher, vorzugsweise zwischen etwa 30 und 70, zu verwenden.

Das am häufigsten verwendete lineare Polymerisat von Buten oder Isobutylen ist ein hydriertes oder unhydriertes flüssiges Homopolymerisat mit einem

ίο mittleren Molekulargewicht von etwa 300 bis 2500. Dieses Polymerisat kann der einzige ölartige Bestandteil des Schmierfetts und kann in einer Menge bis zu etwa 98 Gewichtsprozent vorhanden sein. Andererseits sollten mindestens 25 Gewichtsprozent eines Polymerisats verwendet werden, um ein Schmierfett mit hoher Konsistenz, Beständigkeit und Leistung herzustellen. Es können auch Mischungen der Polymerisate verwendet werden, nämlich eine Mischung au.·· zwei oder mehreren solcher Polymerisate mit

ao einem unterschiedlichen Molekulargewicht oder eine Mischung aus nicht hydrierten und hydrierten Polymerisaten.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierfette werden etwa 2 bis 15% Aluminiumseife, bezogen auf da;, Gewicht des Fetts, in etwa der Hälfte der benötigten Menge an Polybuten oder Polyisobutylen, d. h. in etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent des Polymerisats, dispergiert. Dieses Dispergieren erfolg! unter ständigem Rühren bei einer Temperatur von etwa 10 bis 50 C. Die erhaltene Mischung wird zunehmend erhitzt, und wenn sie die Temperatur von etwa 110⁰C erreicht hat, wird das eventuell verwendete öl zugegeben. Danach, wenn die Temperatur etwa 150 bis 180 C erreicht hat, wird die restliche Menge des benötigten Polymerisats nach und nach unter Rühren zugegeben, wobei die Temperatur zwischen etwa 150 und 180⁰C gehalten wird. Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei dem letzteren Polymerisat um ein anderes als in der ersten Stufe des Verfahrens handeln.

Dann wird die Mischung abgekühlt, und wenn sie Zimmertemperatur erreicht hat, wird sie in einer Kolloidmühle oder einer anderen geeigneten Homogenisierungsvorrichtung homogenisiert.

Dem Schmierfett können noch weitere Bestandteile zugegeben werden, z. B. Hochdruckzusatzmittel, Antikorrosionsmittel. Farbstoffe, Polymerisate mit einem hohen Molekulargewicht, welche die Haft- bzw. Bindefähigkeit des Fetts z. B. auf Metallflächen verbessern, wie Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 100 000; die Menge dieser Zusatzmitte! beträgt im allgemeinen nicht mehr als 2 bis 3 Gewichtsprozent des Schmierfetts.

Außerdem wurde gefunden, daß bei den erfindungsgemäßen Schmierfetten geringere Mengen an AIuminiumseife als Verdickungsmittel und an Zusatzinittel zur Verbesserung der Haftfähigkeit benötigt werden als bei den bekannten Schmierfetten, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Die Komponenten des erfindungsgemäßen Schmierfetts, also die Aluminiumseife, das Polymerisat des Cj-Monoolefins und das eventuell zugegebene Schmieröl, bilden, wenn sie in dem oben angegebenen Verhältnis verwendet werden, einzigartige Mischungen mit besonderen Eigenschaften. Wenn man dieses PoIymerisat durch ein anderes Homologes oder diese Seife ersetzt, wirkt sich das nachteilig auf die Qualität des Schmierfetts aus.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläu-

terung der Erfindung. In diesen Beispielen werden die 5,0 Gewichtsprozent Aluminiumstearat,

folgenden Tests erwähnt: 0,2 Gewichtsprozent Zusatzmittel zur Verbesserung der Haftfähigkeit.

ASTMD217-52T oder Eindringtest, mit dem die

Konsistenz und die mechauische Beständigkeit des ⁵ ^. _ , . , ... ,

Schmierfetts gemessen wird. ^Dieses Schmierfett war geschmeidig, homogen,

ASTM 2266 zum Testen der Antivmchleißeigenschaf- !?_o ^rbIos "^ηά ^mh "^nd ^ ?T ^Penetrationsindex von

ten von Schmierfetten (4-Kugel-Methode, 1800 UpM, ^{289 und} einen Verschleiß-Ind« von 0,63.

1 Stunde, 75°C und 40 kg/cm²). ^Zum Vergleich wurde ein Schmierfett hergestellt,

ίο das ebenfalls frei von Mineralölen war, jedoch Litniumseife an Stelle von Aluminiumseife enthielt. Selbst bei

Beispiel 1 Verwendung von 12 Gewichtsprozent Lithiumseife

war dieses Schmierfett weniger hart, die Eindringung

5 Gewichtsteile Aluminiumstearat und 42 Gewichts- betrug 319.

teile nicht hydriertes Polyisobutylen mit einem durch- 15

schnittlichen Molekulargewicht von 460 wurden bei B e i s η i e 1 3
Zimmertemperatur gemischt. Die«e Mischung wurde
dann so schnell wie möglich unter Rühren erhitzt.

Als die Temperatur etwa 120°C erreicht hatte, wurden Nach dem Verfahren vom Beispiel 1 wurde ein 20 Teile Naphthenöl mit einem Viskositätsindex von ao ähnliches Schmierfett hergestellt, jedoch mit 39,8 Ge-70 zugegeben. Die Mischung wurde weiter erhitzt, wichtsteilen eines hydrierten Polyisobutylen mit und — als die Temperatur auf 170 bis 180 C ange- einem mittleren Molekulargewicht von 447 und stiegen war — wurden 32,8 Teile nicht hydriertes Po- 35 Gewichtsteilen eines hydrierten Polyisobutylen lyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht mit einem mittleren Molekulargewicht von 633.
von 730 und 0,2 Teile Polyisobutylen mit einem as Dieses Schmierfett hatte eine etwas geringere Konmittleren Molekulargewicht von mehr als 100 000 sistenz (Eindringung: 296), aber die Antiverschleißnach und nach zugegeben. Während dieser Zugabe eigenschaften waren besser (Verschleiß-Index: 0,68). wurde die Temperatur auf etwa 175^rC gehalten, und

es wurde gerührt. Dann wurde das heiße Schmierfett Beispiel 4

in einen Kühlkessel gegeben. Das abgekühlte Fett 3°

wurde dann in einen Mischapparat gegossen und Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt,

durch eine Homogenisierungsvorrichtung geschickt. jedoch unter Verwendung von 74,8 Gewichtsteilen

Das Schmierfett war geschmeidig, zäh, homogen, Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht

schwach gefärbt und transparent. Die Härte betrug von 500.

285 (in Vio^mm be-i 25°C, siehe ASTM-Test 217-52T 35 Das Schmierfett hatte eine bemerkenswerte mecha-

bei mechanisch unbehandeltem Schmierfett und 297 nische Beständigkeit; die Eindringung betrug:
bei mit 60 Schlagen behandeltem Schmierfett.

Der Verschleißindex (ASTM-Test 2266) betrug 0 72. _{294 bei mechanisch unbeh}andeltem Fett,

Ein Vergleich ergab, daß fur ein Schmierfett, welches

kein Polyisobutylen mit einem niedrigen Molekular- 40 _{295 feei mechanisch} behandeltem Fett (60 Schläge), gewicht enthielt, eine größere Menge an Aluminiumseife (8 Gewichtsprozent an Stelle von 5 %) zur Erreichung des gleichen Härtegrades und eine größere Auch die Antiverschleißeigenschaften waren beMenge an Zusatzmittel zur Verbesserung der Haft- merkenswert; der Verschleiß-Index betrug 0,70.
fähigkeit (1 Gewichtsprozent an Stelle von 0,2%) 45

benötigt wurde. Andererseits betrug bei diesem Beispiel 5
Schmierfett, das 8 Gewichtsprozent Aluminiumseife,

1 % Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt,

mehr als 100 000 und 91% Mineralöl enthielt, der wobei jedoch das Mineralöl durch ein synthetisches Öl

Verschleißindex 1,07. 5° (Di-2-äthylhexyIsebazinsäureestor) ersetzt wurde.

Daraus geht klar hervor, daß du.-ch Verwendung Das Schmierfett besaß ebenfalls bemerkenswerte

von Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von Antiverschleiß-Eigenschaften (Verschleiß-Index 0,70),

weniger als 2500 bei der Herstellung des Schmierfetts jedoch eine etwas geringere Konsistenz (Eindringung:

geringere Mengen an Verdickungsmitteln und Zusatz- 340).

mitteln benötigt werden, das Schmierfett jedoch 55

bessere Schmier- und Antiverschließeigenschaften Beispiele 6 bis 9
besitzt.

Es wurden vier Schmierfette aus Naphthenmineral-

_ . I₇ °'en (Viskositätsindex: 70), nicht hydriertem Polyiso-

0 e 1 s ρ 1 e _{6o but}y]_en> Aluminiumseife und einem Zusatzmittel zur

_ j - ο ...... „ Verbesserung der Haftfähigkeit (Polyisobutylen mit

Es wurde ein Schmierfett hergestellt aus: _{einem miu}f_{eren M}otekulargewidit von mehr als

46,8 Gewichtsprozent nicht hydriertem Polyiso- 100 000) hergestellt.

butylen mit einem mittleren Molekulargewicht Die jeweiligen Gewichtsverhältnisse dieser Kompo-

von 460, 65 nenten in den Fetten und die Testergebnisse sind in

48,0 Gewichtsprozent nicht hydriertem Polyiso- der folgenden Tabelle aufgeführt.

butylen mit einem mittleren Molekulargewicht Das Molekulargewicht des verwendeten Polymeri-

von 730. sats ist nach der Abkürzune PlB aneeeehen.

Beispiele 6

PIB 300	34	72,8	71,8	33
PIB 670	8		5	41,8
Al-Stearat		7	3
Al-Azetopalmitat	57,8	20	20	5
Mineralöl	0,2	0,2	0,2	20
Haftfähigkeitsverbesserer	301	287	285	0,2
Eindringung (unbehandeltes Fett)	0,74	0,71	0,72	304
Verschleiß-Index			0,68

Die Hauptmerkmale dieser Schmierfette sind ihre Konsistenz und ihre Antiverschleißeigenschaften.

Zum Vergleich wurde ein Schmierfett aus 54,8 Gewichtsprozent Mineralschmieröl, 5 Gewichtsprozent Aluminiumstearat, 10 Gewichtsprozent Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 670 und 30 Gewichtsprozent Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 3500 hergestellt. Infolge der Zugabe des letztgenannten Polymerisats ließ sich das Fett bei niedrigen Temperaturen kaum bearbeiten oder mechanisch aufbringen. Denselben Nachteil wiesen Fette auf, welche Polyäthylen mit einem niedrigen Molekulargewicht und Polyhexan enthielten.

Andererseits können geeignete Schmierfette jedocl nicht aus Polyolefinen mit einem hohen Molekular gewicht hergestellt werden.

Es wurde das gleiche Schmierfett wie im Beispiel ι hergestellt, jedoch unter Verwendung von Kalzium stearat an Stelle von Aluminiumstearat. Diese Schmierfett hatte eine wesentlich geringere Konsistenz

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß die erfindungs gemäßen Schmierfette auf Grund der Verwendung de; oben angegebenen Komponenten in bestimmten Men genverhältnissen stark verbesserte Eigenschaften be sitzen.

109538/3»

Claims

Patentansprüche:

1. Schmierfett, bestehend aus

a) 2 bis 15 Gewichtsprozent Aluminiumseife,

b) 25 bis 98 Gewichtsprozent hydriertem oder nicht hydriertem Polybuten oder Polyisobuten mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 und

c) 0 bis 60 Gewichtsprozent Schmierölträger.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, bestehend aus

a) 3 bis 8 Gewichtsprozent Aluminiumseife,

b) 35 bis 97 Gewichtsprozent hydriertem oder nicht hydriertem Polybuten oder Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 und

c) 0 bis 57 Gewichtsprozent Schmieröfträger.

3. Schmierfett nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die Aluminiumseife einer Carbonsäure mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen enthält.

4. Verfahren zur Herstellung von Schmierfetten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 2 bis 15 Gewichtsprozent Aluminiumseife, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, in 10 bis 50 Gewichtsprozent eines Polymerisats aus hydriertem und nicht hydriertem Polybuten und Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 bei einer Temperatur von etwa 15 bis 50⁰C dispergiert, die erhaltene Dispersion allmählich erhitzt und ihr 0 bis 60 Gewichtsprozent Schmierölträger zuführt, sobald eine Temperatur von etwa 90 bis 110°C erreicht ist, daß man 15 bis 48 Gewichtsprozent eines hydrierten und nicht hydrierten Polybutens und Polyisobutylene mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 2500 zugibt, sobald die Temperatur, die während der gesamten Polymerisatszugabe auf der gleichen Höhe gehalten wird, etwa 150 bis 180"C erreicht hat, daß man diese Mischung abkühlt und sie bei etwa 10 bis 35°C homogenisiert.