DE2714752A1

DE2714752A1 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE2714752A1
Application number: DE19772714752
Authority: DE
Inventors: Robert Hall Davis; John William Schick
Original assignee: Mobil Oil AS
Current assignee: Mobil Oil AS
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1977-10-20
Also published as: AU2378077A; FR2346440A1; ZA771898B; BE852997A; JPS52119607A; NL7703486A; IT1075681B; AU502139B2; SE7703685L

Description

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DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT München Hamburg // I H /

TEIEFON:555476 ⁰^ 8000 M ü N C H E N 2,

TELEGRAMME _: KARPATENT MATH I LD EN STR A3 S E 12 TfLEX: 5 29 368 KARPD

W. 42 827/77 7/RS l. April 1977

Mobil Oil Corporation New York, N.Y. (V.St.A.)

Schmiermittel

Die Erfindung bezieht sich auf Schmiermittelzusammensetzungen, insbesondere solche, die zur Verwendung unter Bedingungen mit hoher Geschwindigkeit bestimmt sind, bei welchen eine Nebelbildung des Schmiermittelgrundöls in Betracht kommt.

Bei der Metallbearbeitung, insbesondere solchen Vorgängen wie Schneiden mit hoher Geschwindigkeit, Schleifen oder Verformen, wird ein Schmiermittel verwendet, um die Abnutzung des Werkzeugs zu verhindern. Wenn jedoch die Be-

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arbeitungs- oder Schneidfläche mit einem Schmiermittel überflutet wird, wird eine beträchtliche Menge Ölnebel erzsugt. ölnebel verdunkelt die Sicht, schafft mögliche Feuersgefahren und führt allgemein zu weniger erwünschten Arbeitsbedingungen. Es werden Methacrylatcopolymere zur Zeit benutzt, um in Schmiermitteln Antinebeleigenschaften zu erzeugen. Sie müssen jedoch in Mengen von wenigstens 1 bis 2 Gew.% angewendet werden, um eine Wirksamkeit zu gewährleisten. Es ist daher Zweck der Erfindung, Schaiermittelzusammensetzungen zu schaffen, welche ein IJebelregel- oder -bekämpfungscittel enthalten, das in wesentlich kleineren Mengen,als dies bisher möglich war, vorhanden ist.

Ataktisches Polypropylen ist früher als Viskositätsverbesserer hßi Schmierölen verwendet worden. In der US-PS 3 3Ao 194 ist ein nichtfleckendes Walzöl beschrieben, das 1 bis 3o Gew.% ataktisches Polypropylen in einem Grundöl enthält. Die US-PS lehrt, daß eine Fleckenbildung bei dan gewalzten Metall, die vorhanden ist, wenn schwereres Öl verwendet wird, um das Grundöl auf die gewünschte Viskosität zu bringen, beseitigt wird, wenn das Grundöl durch den Zusatz einer wesentlichen Menge von ataktischem Polypropylen auf die gewünschte Viskosität gebracht wird.

In der GB-PS 1 422 2o4 werden gewisse Polymere und Copolymere, die kein ataktisches Polypropylen sind, als Nebelbekämpfungsmittel angegeben.

Gemäß der Erfindung sind Schmiermittelzusammensetzungen mit verbesserten Antinebeleigenschaften durch die Verwendung einer äußerst geringen Menge eines ataktischen Polypropylenzusatzes vorgesehen. Dieser Zusatz kann in einer Menge von o,öl bis o,5 Gew.% zur Anwendung gelangen, vorzugsweise ist er jedoch in einer Menge von o,o5 bis o,3 Gew.96 vorhanden.

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Die Verwendung von größeren Mengen als den vorstehend angegebenen führt zu nicht zufriedenstellenden Produkten infolge von Trübung und übermäßigen Erhöhungen der Viskosität. Der Zusatz ist zur Verwendung bei allen Arten von Schmiermittelgrundlagen geeignet, bei denen eine Nebelbildung ein Problem sein kann. Grundlagen oder Grundmaterialien , die zur Verwendung gemäß der Erfindung geeignet sind, umfassen paraffinische, naphthenische, paraffinisch-naphthenische Mischungen, lösungsmittelraffinierte oder -sulfurierte Mineralclgrundlagen ebenso wie synthetische Schmiermittel. Die letztgenannten schließen Polyisobutylen, Polybutene, hydrierte Polydecene, Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol, Trircethylolpropanester, Neopentyl- und Pentaerythritester,Di-(2-äthylhexyl)sebacat, Di-(2-äthyihexyl)adipat, Dibutylphthalat, Fluorkohlenstoffe, Silicatester, Silane, Ester von Phosphor enthaltenden Säuren, flüssige Harnstoffe, Ferrocenderivate, hydrierte Mineralöle, kettenartige Polyphenyle, Siloxane und Silikone (Polysiloxane), alkylsubstituierte Diphenylather, beispielsweise butylsubstituierter Bia(p-phenoxyphenyl)äther, Phenoxyphenyläther usw. ein.

Zu dem Grundmaterial, das einen überwiegenden Anteil eines oder mehrerer der obengenannten Schmiermittel umfaßt, können funktionelle Zusatzstoffe, wie Schmierfähigkeitsraittel, AntiVerschleißmittel, Korrosionsinhibitoren, Antioxydantien, Reinigungsmittel od.dgl. zugesetzt werden. Sie sind in der Technik bekannt.

Ataktisches Polypropylen ist ein im wesentlichen amorphes, festes Kohlenwasserstoffpolymer, das eine willkürliche Kettenbildung hat, so daß die Methylgruppen in willkürlicher Anordnung mit Bezug auf die Ebene der Kohlenstoffatomkette vorhanden sind. Es hat ein Molekulargewicht von 3ooo bis Aoooo

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und ein spezifisches Gewicht von etwa 0,86. Dieses Material wird als Nebenprodukt bei der Herstellung von isotaktischein Polypropylen gebildet und kann im Handel erhalten werden. Andere Formen von Polypropylen, wie isotaktisches Polypropylen (die !lethylgruppen befinden sich auf der gleichen Seite der Kohlenstoffkette) und syndiotaktisches Polypropylen (die Kethylgruppen befinden sich abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene der Kohlenstoffkette), sind in keiner V/eise zufriedenstellend hinsichtlich der Verhinderung der ITebelbildung infolge schlechter Verträglichkeit mit dem Mineralöl.

Die Neigung zur Mebelbildung eines Schmiermittels kann unter Verwendung des iicrgren-Nebeltests gemessen werden. Der Test benutzt, kurz gesagt, einen Norgren-Mikro-Fog-Lubricator (Typ I0-0I5), der mit einem Luftfilter und einem Druckregler ausgestattet ist, so daß eine Testflüssigkeit in einen Druckluftstrom von etv/a o,5 at (7 PSI) zerstäubt wird. Dieser Lubricator wird etwa 75 am (3 inch) aufwärts von einer Kondensationsdüse angeordnet. Oie Düse entleert in die Seite einer leeren Kanne oder Dose von etwa 1/4 1 (1/2 pint) Inhalt, welche die kondensierten Öltröpfchen zurückhält. Der Luftstrom geht dann durch eine Dose von etwa 1/2 1 (1 pint) Inhalt, die mit absorbierender Baumwolle und aktiver Holzkohle gepackt ist und in der das übriggebliebene Öl von der Luft abgestreift wird. Der erzeugte Gesamtnebel wird als der kondensierte Nebel, der in der leeren 1/4-Liter-Dose gesammelt wird, zuzüglich des "übermäßigen" Nebels (Nebelüberschusses), der durch die Baumwolle und die Holzkohle in der gefüllten Dose sorbiert wird, definiert, übermäßiger Nebel (overmist) wird allgemein als Prozentsatz des erzeugten Gesamtnebels ausgedrückt und ist der Nebel, den man herabzusetzen wünscht.

Die Gewindeschneidwirksamkeit eines Schmiermittels wird

mittels eines Gewindeschneidwirksamkeitstests gemessen, und

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im allgemeinen umfaßt die Arbeitsweise dieser Prüfung eine Messung des in einem Innengewindesehneidvorgang entwickelten Drehmoments bei Anwendung eines warmgewalzten Stahls (SAE lo2o).Eei dieser Prüfung werden 3o Drehmomentwerte mit der Prüfflüssigkeit erhalten und mit 3o Bezugsflüssigkeitswerten verglichen, um die prozentuale Gewindeschneidwirksamkeit, d.h.

durchschnittl. 3o Bezugsflüssigkeitsdrehmoment- % Gewindeschneidwirksamkeit = werte χ loo

durchschnittl. 3o Prüfflüssigkeitsdrehmoment- werte

zu bestimmen.

Die bei der vorgenannten Prüfung verwendete Bezugsflüssigkeit umfaßte 9k Gew.% sulfuriertes Mineralöl, 3% korrosives sulfuriertes Fett und 3% oxydiertenCa/P₂Sc-Schneidflüssigkeits-Zusatzstoff.

Im allgemeinen wird die Fähigkeit eines Schneidöls zum wirksamen Erhitzen durch den Gewindeschneidtest gemessen. Bei dem Gewindeschneidtest wird eine Reihe von Löchern in ein Testmetall, wie z.3. warmgewalzten Stahl (SAE Io2o) gebohrt. Die Löcher worden in einer Bohrpresse gebohrt, die mit einem Tisch versehen ist, der frei um die Mitte eines Kugellagers drehbar ist. Ein Drehmomentarm ist an diesem "schwimmenden Tisch" befestigt,und der Arm wiederum betätigt eine Federskala, so daß das tatsächliche Drehmoment während des Gewindeschneidvorgangs mit dem zu bestimmenden öl unmittelbar gemessen wird. Die gleichen Bedingungen bei der Prüfung des Testöls werden beim Gewindeschneiden mit einem starken Ul, dem willkür-

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lieh eine Wirksamkeit von loo% zugeordnet worden ist, angewendet. Das durchschnittliche Drehmoment bei dem Testöl wird mit demjenigen des Standards verglichen, und es wird eine relative Wirksamkeit auf prozentualer Basis errechnet, z.B.:

Drehmoment mit Standard-

bezugsöl 19,3

Drehmoment mit Testöl 19»8

relative Wirksamkeit des

Testöls

19,3/19,8 χ loo 97 Λ

Diese Prüfung ist von CD. Flemming and L.H. Sudholz in "Lubrication Engineering", Bd. 12, Nr. 3, Mai-Juni 1956, Seiten 1-99 bis 2o3, und auch in der US-PS 3 278 432 beschrieben.

Es ist zu beachten, daß bei dem vorstehenden Gewindeschneidwirksamkei-ts-test, wenn die Tes-tflüssigkei-ts-Drehmomentwerte den Bezugswert übersteigen,die Gewindeschneidwirksamkeit unter loo# liegt. Kriterien für die Annehmbarkeit des Produkts werden wie folgt bestimmt:

Gewindesehneid-

wlrksamkelt Bemerkungen

^ loo% Die Flüssigkeit wird als hervorragend

betrachtet und soll den Bezugsprodukten bei schweren Schneidvorgängen überlegen sein.

8o - loo# Annehmbarer Bereich für Schneidflüssigkeiten für mittlere oder mäßige Leistung.

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Gewindeschneid-

wirksatakeit Bemerkungen

< 8o96 Alle Produkte mit Gewindeschneid

wirksamkeiten unter 80% werden als nicht annehmbar betrachtet. Die Drehmomentwerte sind erratisch oder unregelmäßig, häufig infolge von Kleben im Loch und/oder Bruch.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiele

Ein Metallschneidöl wird durch Mischen von ataktischem Polypropylen in ein Grundöl hergestellt, das aus sulfuriertem,lösungsmittelraffiniertem Paraffinöl mit einer Viskosität von 15o SUS bei 37,8⁰C (loo°F) zusammen mit funktioneilen Zusatzstoffen : Oleylalkohol, Polypropylenglykol und nicht-korrosivem, sulfuriertem Fett, in den in der Tabelle gezeigten Anteilen besteht. Die Mischungen wurden durch Erhitzen des Polymers und des Grundöls auf Ho⁰C (23o°F), bis das Polymer darin gelöst war, und darauffolgendes Abkühlen auf Raumtemperatur hergestellt, übermäßiger Nebel (overnist),wie vorstehend beschrieben, und Produktqualität werden gemessen und sind in der Tabelle wiedergegeben.

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TABELLE

Zusammensetzung und Eigenschaften des Schneidöls

Zusammensetzung

Komponente, Cev.% ataktisches Polypropylen Oleylalkohol Polypropylenglykol (2ooo Molekulargewicht) nichtkorrodierendes, sulfuriertes Fett sulfuriertes, raffiniertes Paraffinöl-Lösungsmittel

15o SUS bei 37,8⁰C (loo°F)

Eigenschaften

Viskosität, SUS bei 37»8⁰C (loo°F) übermäßiger Nebel, % Gewindeschneidwirksamkeit Trübung

*) Durchschnittliches Molekulargewicht auf 22ooo geschätzt

Deispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
O	o,25	X.0	Io
Ι,ο	Ι,ο	l,o	l.o
1,0	Ι,ο	l.o	l,o
Ι,ο	Ι,ο	l,o
97,ο	96,75	96,oo	87
149	161		1311
11,2	1,37	o,8o	—
1ο5	Ic4	—	—_
klar	sehr leichter	Schleier	wolkig,
	Schleier-		trüb

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Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß der Zusatz von ataktischen Polypropylen in einer Menge in dem Bereich von o,ol Oev».% bis o,5 Ge\v.& stark den übermäßigen Nebel (overniist) herabsetzt.

Es ist jedoch zu beachten, daß die Verwendung von ataktischem Polypropylen über I;"a Zusammensetzungen ergibt, die zu viskos i'ür Metallbear^aitungszv/ecke sind. Beispielsweise verursacht ein Zusatz von lo'/ό von ataktischen¹! Polypropylen zu Mineralöl von 149 SU5 (Beispiel 1) eine Viskos:.tatserhöhung von 1162 Saybolt-Sekunden (Beispiel 4). Die Wärmeübertragungξf ähi^keit dieser Flüssigkeit wird verschlechtert; aas Ol ist schwierig zu punpen und ein Ausziehen auf Späne ist nicht möglich. Ferrer ergibt die Verwendung von ataktis chem Polypropylen in solchen Mengen wie 1$ und höher unerwünschte Schleier aufweisende und trübe Produkte.

Es sind auch Oewindeschneid-Prüfimgsergebnisse, welche die Schmiennittel-Schneiaviirksarnkeit messen, eingeschlossen, um zu zeigen, daß die Verwendung des ataktischen Polypropylens in den hier angegebenen lien%en nicht diese Eigenschaften des Schmiermittels nachteilig beeinflußt.

7Ü9842/0819 ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

Schmiermittel für Metallbearbeitungszwecke mit verringerter Neigung zur Nebelbildung, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Grundlage für Metallbearbeitungsschmiermittel und ataktisches Polypropylen in einer o,5 Gew.% nicht übersteigenden Menge umfaßt.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an ataktischem Polypropylen o,ol bis o,5 Gew.% beträgt.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an ataktischem Polypropylen o,o5 bis o,3 Gew.% beträgt.
4. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ataktische Polypropylen ein Molekulargewicht zwischen 3ooo und 4oooo aufweist.
5. Verwendung eines Schmiermittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 bei Metallbearbeitungsvorgängen.

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