DE2810346A1

DE2810346A1 - Schmierfette mit hochdruckeigenschaften

Info

Publication number: DE2810346A1
Application number: DE19782810346
Authority: DE
Inventors: John Howard Adams
Original assignee: Chevron Research and Technology Co; Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-09-21
Also published as: CA1099698A; FR2384015A1; US4100080A; IT7821170A0; NL7802776A; MX3983E; JPS53115705A; FR2384015B1; GB1604685A; IT1093709B

Description

Unsere Nr. 21 85I Ka/La

Chevron Research Company San Francisco, CaI., V.St.A.

Schmierfette mit Hochdruckeigenschaften

Die Erfindung betrifft verbesserte Schmierfette, die feinteilige Dispersionen von Kaliumborat-EP-Mitteln enthalten.

Dank moderner Technologien werden Öffentlichkeit und Verarbeitungsindustrien heute mit Maschinen und Betriebsanlagen versorgt, die dazu bestimmt sind, innerhalb eines größeren Temperaturbereichs und unter höheren Belastungen zu arbeiten, als

809838/075«

dies früher möglich war. Ausserdem sind viele der neueren Maschinen darauf abgestellt, mit ausserordentlich hohen Tourenzahlen zu laufen. Pur viele dieser Maschinen werden Schmiermittel mit "bestimmten, spezifischen Eigenschaften verlangt, die die herkömmlichen Schmiermittel nicht besitzen. Die Modernisierung der Hochleistungs- und Hochtemperaturanlagen hat daher die Petroindustrie zur Entwicklung einer zweiten Generation von Schmierstoffen gezwungen, die imstande sind, den Anforderungen der neuen Maschinen zu genügen. In Jüngster Zeit entstand beispielsweise eine gesteigerte Nachfrage nach Schmiermitteln, die in Lagern und Getrieben hochtouriger Maschinen bei Temperaturen oberhalb 15O⁰C und Betriebszeiten von mehr als 500 Stunden ein befriedigendes Punktionsverhalten zeigen. Die Weiterentwicklung der versiegelten Hochleistungslager macht es ausserdem erforderlich, dass das Schmiermittel während der gesamten Lebensdauer des Lagers funktionsfähig bleibt.

Es wurden bereits zahlreiche Fettzusammensetzungen entwickelt, die den meisten der neuen, strengeren Anforderungen genügen. Tiele dieser Zusammensetzungen sind aber für kommerzielle Zwecke einfach zu teuer oder sie genügen nur einigen der an das Schmiermittel gestellten Ansprüchen, versagen aber in anderer Hinsicht. Eine Art von Schmiermitteln, die heute zur Verfügung stehen, sind die Lithiumfette. Bei diesen Fetten handelt es sich einfach um ein Gemisch aus einem Kohlenwasserstoff als Grundkomponente und einer Lithiumseife wie z.B. Lithiumhydroxystearat, unter Zusatz geringer Mengen anderer Additive. Diese Fette besitzen gute Schmiereigenschaften und zeigen bei mittleren Temperaturen ein gutes Betriebsverhalten.

Eine Fettzusammensetzung anderer Art mit ausgezeichneten Schmiereigenschaften bei höheren Temperaturen besteht aus einem (natürlichen oder synthetischen) Schmieröl, das als Additiv einen Polyharnstoff enthält. Schmierstoffe dieses Typs werden in den U.S.-PSn 3 242 210, 3 21*3 372, 3 346 497 und 3 401 027 beschrieben.

Der Polyharnstoff erteilt dem Fett eine signifikante Hochtemperaturstabilität und bewirkt ein geringes antithixotropes Verhalten, d.h. einen Anstieg der Viskosität des Schmiermittels bei steigender Scherbeanspruchung. Diese Eigenschaft des Schmiermittels ist vorteilhaft, denn sie verhindert die Entmischung oder den Verlust von Fett aus den sich bewegenden Teilen der Maschine. Die Polyharnstoffkomponente erteilt dem Schmiermittel aber keine Hochdruckeigenschaften, und folglich müssen bei Verwendungszwecken, bei denen hohe Kontaktdrücke auftreten, EP-Additive zugesetzt werden. Es besteht daher Bedarf an einer Fettzusammensetzung, die im Hochtemperatur- und Hochleistungseinsatz verwendet werden kann, die bei längeren Betriebszeiten gute Stabilität besitzt, die sowohl Hochdruckais auch Verschleißschutzeigenschaften aufweist und die relativ billig herzustellen ist. Andere Fette, von denen oft Hochdruckeigenschaften verlangt werden, sind die bekannten Natriumterephthalamate, Produkte auf Aluminium-, Calcium- und Natriumbasis.

In der Vergangenheit wurden bereits die verschiedensten Agentien als EP-Additive in Fetten angewandt. " Viele dieser Verbindungen verhalten sich aber Metallen gegenüber korrodierend. Zu diesen Verbindungen gehören Additive, die Phosphor, Schwefel

809838/678$

und Chlor enthalten, wie z.B. Phosphate, sulfurierte Olefine, sulfurierte aromatische Verbindungen, chlorierte Kohlenwasserstoffe usw. Ferner wurden Bleiverbindungen als EP-Additive verwendet. Die Interessen des Umweltschutzes machten es aber wünschenswert, bleihaltige Additive aus den Fetten zu entfernen. Alkaliborate, insbesondere Natriummetaborat, wurden mit wechselndem Erfolg verschiedenen Fetten als EP-Zusätze beigemischt.

Es ist also wünschenswert, Fettzusammensetzungen zu entwickeln, die gute EP- und Verschleißschutzeigenschaften besitzen, die erreicht werden, ohne dass die Korrosionswirkung gegenüber Metallen erhöht wird und ohne dass toxikologische Probleme auftreten.

Erfindungsgemäss wird ein Fett mit Hochdruckeigenschaften, das

einer kleinen Menge ein Öl von Schmierviskosität enthält, welches mittels/"eines organischen Verdickungsmittels bis zur Fettkonsistenz verdickt ist und dem zwecks Erteilung der Hochdruckeigenschaften eine geringe Menge eines Alkaliborats zugesetzt ist, das dadurch gekenn-

ist
zeichnet^ dass das Alkaliborat als Dispersion von hydratisiertem Kaliumborat vorliegt, in der die mittlere Partikelgrösse weniger als ein Mikron beträgt und das Bor/Kalium-Verhältnis bei etwa 2,5 bis 4»5 liegt, bereitgestellt.

Die Boratdispersionen werden den Fetten in Form einer Suspension in Öl zugesetzt.

809818/0761

Die erfindungsgemässen Kaliumborat-Dispersionen werden hergestellt, indem eine Wasser-in-Öl-Emulsion einer wässrigen Lösung von Kaiiumhydroxid und Borsäure dehydratisiert wird, wobei ein Bor/Kalium-Verhältnis von 2,5 "bis 4,5 erhalten wird. Hierzu wird in das inerte nichtpolare Öl eine wässrige Lösung von Kai iumhydr oxid und Borsäure (Kalrumb or at lösung) und vorztigsweise ein Emulgator eingebracht, worauf das Gemisch kräftig gerührt wird, um eine Emulsion der wässrigen Lösung in dem Öl au erhalten, und dann genügend lange auf eine geeignete Temperatur erwärmt wird, um den gewünschten Hydratisierungsgrad der Mikroemulsion zu erreichen.

Die Herstellung der Dispersionen wird in der U.S.-PS 3 997 454 beschrieben auf die hierin bezug genommen wird.

Die Temperatur, auf die die Emulsion erwärmt wird, beträgt im allgemeinen mindestens 12O⁰G und gewöhnlich mindestens 14O⁰O. Es können Temperaturen bis zu 230⁰C angewandt werden, vorzugsweise sollen die Temperaturen aber 180⁰C nicht überschreiten. Niedere Temperaturen können bei verminderten Drücken angewandt werden. Bequemerweise wird das Verfahren aber bei Atmosphärendrücken und bei Temperaturen im oben beschriebenen Bereich durchgeführt.

Die Reaktionszeit hängt von dem Dehydratisierungsgrad, der vorliegenden Wassermenge und der Temperatur ab. Die Zeit ist nicht kritisch und wird meistens durch die erwähnten Variablen bestimmt. Das anfänglich vorhandene Wasser soll ausreichen, um

809833/0751

28103A6

das Kaliumborat zu lösen, aber nicht in solchem Überschuss anwesend sein, dass die Dehydratisierung schwierig wird.

Die Kaliumborat-Dispersion kann auch nach einer anderen Methode hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird ein mit Kalium-

(overbased)

carbonat überalkalisiertes), öllösliches Alkali- oder Erdalkalisulfonat mit Borsäure umgesetzt, wobei als Reaktionsprodukt Kaliumborat erhalten wird. Die Borsäuremenge, die mit dem Kaliumcarbonat umgesetzt wird, soll ausreichen, um ein Kaliumborat herzustellen, dessen Bor/Kalium-Verhältnis mindestens 5 beträgt. Dieses Kaliumborat wird in das Kaliumborat gemäss der Erfindung umgewandelt, indem das als Zwischenprodukt gebildete Borat mit einer ausreichenden Menge Kaiiumhydroxid umgesetzt wird, um das Kaliumborat herzustellen, dessen Bor/Kalium-Verhältnis zwischen 2,5 und 4,5 liegt. Der Wassergehalt kann durch Zugabe von Wasser oder durch Dehydratisierung des Produktes auf die früher beschriebene Weise eingestellt werden.

Die Reaktion des mit Kaliumcarbonat überalkalisierten Metallsulfonats mit Borsäure μηά die anschliessende Reaktion mit Kaiiumhydroxid können bei einer Reaktionstemperatur von 20⁰C bis 200⁰C und vorzugsweise von 20⁰C bis 150⁰C durchgeführt werden. Während der beiden Reaktionsstufen kann ein Verdünnungsmittel anwesend sein, das später auf die übliche Weise durch Strippen entfernt wird.

-•r-

Als Verdickungsmittel für die Schmierfette in den erfindungsgemässen Zusammensetzungen werden die unterschiedlichsten Materialien verwendet, die organischer Natur sind, aber

keine herkömmlichen anorganischen Verdickungsmittel wie z.B. die

iclay) verschiedenen, mit Bleicherde^ verdickten Materialien enthalten.

Es wurde festgestellt, dass die Verwendung der Öldispersionen eine erhebliche Erweichung dieser letztgenannten Fette bewirkt.

Zu den Verdickungsmittel gehören also die verschiedenen Seifen und die Polyharnstoffe. Die Verdickungsmittel vom Seifentyp umfassen die Lithium-, Natrium-, Aluminium- und Oalciumseifen.

Fettverdickungsmittel sind somit die verschiedenen organischen Metallsalze sowie nichtmetallische organische Verdickungsmittel, z.B. die Polyharnstoffe. Am meisten angewandt werden die organischen Metallsalze, die durch die Formel

(RX)_nM

wiedergegeben werden können, worin R eine gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppe oder Aralkylgruppe bedeutet, in der R 10 bis 30 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 16 bis 22 Kohlenstoffatome besitzt, während X eine Oarboxygruppe, (d.h. eine

-0-0-Ί 0

G-ruppe), eine Phosphonylgruppe, (d.h. eine

0 k

-P-O-I 0-

- sr-

G-ruppe), eine SuIfonylgruppe, (d.lx_o eine

O W -S-O-

Ii 0

G-ruppe) oder eine SuIf at gruppe, (d.h. eine

Il -0-S-0-

Il 0

Gruppe) "bedeutet und M ein Metall der Gruppen I, II oder III des Periodischen Systems vertritt. M kann insbesondere Natrium, Kalium, lithium, Calcium, Barium, Strontium oder Aluminium sein. Vorzugsweise ist M aber ein Metall der Gruppe I des Periodischen Systems, wobei Natrium und Kalium bevorzugt sind, η ist eine ganze Zahl mit dem Wert 1 oder 2, je nachdem, ob M einwertig oder zweiwertig ist. Wenn M einwertig ist, hat η den Wert eins; wenn M zweiwertig ist, hat η den Wert zwei.

Die Gruppe R kann durch polare Substituenten wie z.B. Chlor-, Brom-, Alkoxy-, Hydroxy-, Mercaptogruppen usw. substituiert sein,

Organische Säuren, die bei der Herstellung der Metallsalze verwendet werden können, sind beispielsweise Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Arachidinsäure, Melissinsäure, Phenylessigsäure, Cety!benzoesäure, Säuren, die bei der Oxidation von Erdölprodukten (z.B. Wachsen ) erhalten werden, Öetänsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Dodecanphosphonsäure und Laurylschwefelsäure. Säuren mit niederem Molekulargewicht, wie z.B. Essigsäure und dgl., können den Säuren beigemischt werden, die bei der Umwandlung in das Metall-

809838/ÖtSI

salz die Verdickungsmittel bilden, wobei die Säuren mit niederem Molekulargewicht die Eigenschaften der ]?ettzusammensetzungen oft in nützlicher Weise verändern.

Das als Verdickungsmittel dienende Metallsalz der organischen Säure wird der erfindungsgemässen Zusammensetzung in Mengen zugesetzt, die ausreichen, um das Schmierfett zu bilden. Es können Mengen von etwa Y/o bis etwa 5O^ (bezogen auf die fertige Zusammensetzung) verwendet werden. Vorzugsweise aber betragen die Mengen etwa 3% bis etwa 30%.

Die bevorzugten Verdickungsmittel sind die lithiumseifen, insbesondere Lithium-12-hydroxystearat.

Die Lithiumfette werden in den U.S. Patentschriften 2 274 673;

2 274 674; 2 274 675; 2 274 676 und 2 293 052 beschrieben.

Pettverdickungsmittel auf Aluminiumbasis werden in den U.S. Patentschriften 2 599 553; 2 654 710; 2 768 138; 3 345 291;

3 476 684 und 3 725 275 beschrieben.

Andere geeignete Verdickungsmittel sind die Polyharnstoffe, die in den U.S. Patenten 3 242 210; 3 243 372; 3 346 497 und 3 401 027 beschrieben werden.

Der erfindungsgemässe Polyharnstoff ist eine in Wasser und Öl unlösliche organische Verbindung mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 375 und 2500, die mindestens eine Ureidgruppe und vorzugsweise zwischen etwa 2 und 6 Ureidgruppen besitzt. Eine Ureidgruppe, auf die hier bezug genommen wird, ist definiert als:

809833/0758

Eine besonders bevorzugte Polyharnstoffverbindung besitzt durchschnittlich zwischen 3 und 4 Ureidgruppen und hat ein Molekulargewicht zwischen etwa 600 und 1200.

Die Mono- oder Polyharnstoffverbindungen können durch Umsetzung der folgenden Komponenten hergestellt werden:

I. Ein Diisocyanat der Formel OGN-R-NOO, worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 15 Kohlenstoffatomen und im günstigsten Falle 7 Kohlenstoffatomen ist. II. Ein Polyamin mit insgesamt 2 bis 40 Kohlenstoffatomen, das folgende Formel besitzt:

fR

worin R₁ und Rp" die gleichen oder unterschiedliche zweiwertige Kohlenwasserstoffreste sind, die 1 bis 30 Kohlenstoff atome, vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatome und im günstigsten Falle 2 bis 4 Kohlenstoffatome besitzen, B. Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise Wasserstoff bedeutet, χ eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist, y 0 oder 1 ist und ζ eine ganze Zahl ist, die 0 beträgt, wenn y gleich 1. ist und die 1 beträgt, wenn y gleich 0 ist₀ III. Eine monofunktionelle Verbindung, die aus der Gruppe

ausgewählt ist, die aus Mono)cyanaten mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10 bis 24 Kohlenstoffatomen, Monoaminen mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10 bis 24 Kohlenstoffatomen und deren Gemischen besteht.

Die Reaktion kann durchgeführt werden, indem die drei Ausgangskomponenten in einem geeigneten Reaktionsgefäss 0,5 bis 5 Stunden und vorzugsweise 1 bis 3 Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa 15,5⁰C und 16O⁰C, vorzugsweise zwischen 38⁰C und 150⁰C in Kontakt gebracht werden. Das Molverhältnis der anwesenden Ausgangsstoffe liegt gewöhnlich bei 0,1-2 Mol Monoamin oder Monoisocyanat und 0-2 Mol Polyamin je Mol Diisocyanat. Wenn das Monoamin eingesetzt wird, betragen die molaren Mengen vorzugsweise (n+1) Mol Diisocyanat, (n) Mol Diamin und 2 Mol Monoamin. Wenn das Monoisocyanat eingesetzt wird, betragen die molaren Mengen vorzugsweise (n) Mol Diisocyanat, (n+1) Mol Diamin und 2 Mol Monoisocyanat.

Eine besonders bevorzugte Gruppe von Mono- oder Polyharnstoffverbindungen besitzt Strukturen, die sich durch die folgenden allgemeinen Formeln wiedergeben lassen:

/0 0 \ 0 0

Ml Il V Il (I

R-NH—i-G-NH-R, -NH-G-NH-R₁--NHH—G-NH-R. -NH-G-NH-R, 14 ο I 4 ο

0 /0 0 \ 0 ^"

Ii /Ii Ii I Ii

R^-NH-O-NH-Rc-NH-J- G-NH-R,-NH-G-NH-R^-NIH G-NH-R-

5 T^ 4 5 I 3

/0 0 \ 0

R₅-NH-I-O-NH-R₄-NH-G-NH-R₅ -NH4— G-NH-R₅

\ h (3)

S09838/Q7SI

worin η eine ganze Zahl von O "bis 3 ist, IU gleiche oder unterschiedliche Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10 his 24 Kohlenstoffatomen sind, R. gleiche oder unterschiedliche zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 15 Kohlenstoffatomen sind und R₁- gleiche oder unterschiedliche zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatomen sind.

Der Kohlenwasserstoffrest oben ist ein einwertiger organischer Rest, der aus Wasserstoff und Kohlenstoff besteht, und der aliphatisch, aromatisch, alicyclisch oder kombiniert sein kann, wie z.B. Aralkyl, Alkyl, Aryl, Cycloalkyl, Alkylcycloalkyl usw. und der gesättigt oder olefinisch ungesättigt sein kann. (Ein oder mehrere doppelt gebundene Kohlenstoffatome können konjugiert oder nichtkonjugiert vorliegen.) Der wie oben in R. und Rp definierte zweiwertige Kohlenwasserstoffrest ist ein zweiwertiger Rest, der aliphatisch, alicyclisch, aromatisch oder kombiniert sein kann, wie z.B. Alkylarylen, Aralkylen, Alkylcycloalkylen, Oycloalkylarylen usw., und der seine beiden, freien Yalenzen an verschiedenen Kohlenstoffatomen besitzt.

Die Mono- oder Polyharnstoffe, die die in Formel (1) oben wiedergegebene Struktur besitzen, werden hergestellt, indem (n+1) Mol Diisocyanat mit 2 Mol eines Monoamins und (n) Mol eines Diamins umgesetzt werden. (Wenn η in der obigen Formel (1) gleich 0 ist, wird das Diamin weggelassen.) Mono- oder Polyharnstoffe, die die in Formel (2) oben wiedergegebene

809838/0768

Struktur besitzen, werden hergestellt, indem (n) Mol eines Diisocyanate mit (n+1) Mol eines Diamins und zwei Mol eines Monoisocyanate umgesetzt werden. (Wenn η in der obigen Formel (2) gleich O ist, wird das Diisocyanat weggelassen). Mono- oder Polyharnstoffe, die die in Formel (3) oben wiedergegebene Struktur besitzen, werden hergestellt, indem (n) Mol eines Diisocyanate mit (n) Mol eines Diamins und einem Mol eines Monoisocyanats und einem Mol eines Monoamine umgesetzt werden. (Wenn η in der obigen Formel (3) gleich O ist, werden sowohl Diisocyanat als auch Diamin weggelassen.)

Zur Herstellung der obigen Mono- oder Polyharnstoffe werden die gewünschten Ausgangsstoffe (Diisocyanat, Monoisocyanat, Diamin und Monoamin) in einem geeigneten Reaktionsgefäss in den entsprechenden Mengenverhältnissen miteinander vermischt. Die Reaktion kann ohne Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt werden und wird durch einfachen Kontakt der Komponenten unter geeigneten Reaktionsbedingungen in Gang gesetzt« Die Reaktionstemperaturen betragen gewöhnlich 2O⁰C bis 10O⁰C unter Atmosphärendruck. Die Umsetzung selbst verläuft exotherm, und demzufolge werden höhere Temperaturen erreicht, wenn die Reaktion bei Raumtemperatur eingeleitet wird. Es kann gegebenenfalls wünschenswert sein, von aussen zu erwärmen oder zu kühlen.

Das bei der Formulierung des Mono- oder Polyharnstoffs verwendete Monoamin oder Monoisocyanat bildet die endständigen Gruppen, Diese endständigen Gruppen besitzen 10 bis 30 Kohlen-

809838/0758

s toff atome, aber vorzugsweise 5 his 28 Kohlenstoff atome und wünschenswerterweise 6 his 25 Kohlenstoffatome.

Geeignete Monoamine sind "beispielsweise Pentylamin, Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin, Eicosylamin, Dodecenylamin, Hexadecenylamin, Octadecenylamin, Octadecadienylamin, Abietylamin, Anilin, Toluidin, Naphthylamin, Cumylamin, Bornylamin, Fenchylamin, t-Butylanilin, Benzylamin, ß-Phenäthylamin usw. Besonders bevorzugte Amine werden aus natürlichen Fetten und Ölen oder aus den daraus gewonnenen Fettsäuren hergestellt. Diese Ausgangsmaterialien können mit Ammoniak umgesetzt werden, wohei zunächst Amide und dann Nitrile erhalten werden. Die Nitrile werden dann zu Aminen reduziert, hequemerweise durch katalytische Hydrierung. Nach dieser Methode hergestellte Amine sind beispielsweise Stearylamin, Laurylamin, Palmitylamin, Oleylamin, Petroselinylamin, Idnoleylamin, Linolenylamin, Eläostearylamin usw. Die ungesättigten Amine sind besonders bevorzugt.

Beispiele für Monoisocyanate sind Hexylisocyanat, Decylisocyanat, Dodecylisocyanat, Tetradecylisocyanat, Hexadecylisocyanat, Phenylisocyanat, Oyclohexylisocyanat, Xylolisocyanat, Cumolisocyanat, Abietylisocyanat, Oyclooctylisocyanat usw.

Die Polyamine, die die inneren Kohlenwasserstoffbrücken zwischen den Ureidgruppen bilden, enthalten gewöhnlich 2 bis 40 Kohlenstoff atome, vorzugsweise 20 bis 30 Kohlenstoffatome und wünschenswerterweise 2 bis 20 Kohlenstoffatome. Geeignete Polyamine sind beispielsweise Diamine wie Äthylendiamin. Propan =

diamin, Butandiamin, Hexandiamin, Dodecandiamin, Octandiamin, Hexadecandiamin, Cyclohexandiamin, Cyclooctandiamin, Phenylendiamin, Toluylendiamin, Xylylendiamin, Dianilinmethan, Ditoluidimnethan, Bis(toluidin), Piperazin usw., Iriamine wie Aminoäthylpiperazin, Diäthylentriamin, Dipropylentriamin, N-Methyldiäthylentriamin usw., und höhere Polyamine wie Triäthylentetrainin, Tetraäthylenpentainin, Pentaäthylenhexamin usw.

Geeignete Diisocyanate sind "beispielsweise Hexandiis ο cyanat, Decandiisοcyanat, Octadecandiisocyanat, Phenylendiisοcyanat, Toluylendiisocyanat, Bis(diphenylisοcyanat), Methylenbis(phenylisοcyanat) usw.

Eine "besoners bevorzugte Gruppe von Mono- und Polyharnstoffverbindungen, die mit Erfolg bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingesetzt werden kann, ist die folgende:

¹ (4)

worin η., eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, R. vorstehend definiert wurde und X und Y einwertige Reste sind, die aus Tabelle I unten entnommen werden können.

809338/075«

TABEIIE I

O O

Ii 'ι

R₇-C-NH- R₇-C-NH-R_n

O O

/ι H

N- R

O O

In der Iabelle wurde Rj- vorstehend definiert, Rg ist der gleiche Rest wie R, und wurde vorstehend definiert, R/- ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Arylenresten mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen und Alkylengruppen mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen besteht, und R₇ ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Alkylresten mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen und Arylresten mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen besteht.

Die durch die obige Formel (4) beschriebenen Mono- oder Polyharnstoff verbindungen können als Amide und Imide von Mono-, Di- und Triharnstoffen aufgefasst werden. Diese Materialien werden erhalten, indem geeignete Carbonsäuren oder innere Carbonsäureanhydride mit einem Diisocyanat und einem Polyamin mit oder ohne Zusatz eines Monoamine oder Monoisocyanats in den gewünschten Mengenverhältnissen umgesetzt werden. Die Mono- oder Polyharnstoffverbindungen werden hergestellt, indem die verschiedenen Ausgangsstoffe in einem geeigneten Reaktions-

809838/0751

gefäss miteinander vermischt und genügend lange auf eine Temperatur von 21⁰G bis 20 4⁰C erwärmt werden, um die Bildung der Verbindung zu bewirken, wozu im allgemeinen 5 Minuten bis

I Stunde erforderlich sind. Die Ausgangsstoffe können alle gleichzeitig oder nacheinander eingebracht werden.

Geeignete Carbonsäuren sind aliphatisch^ Carbonsäuren mit etwa

II bis 31 Kohlenstoffatomen und aromatische Carbonsäuren mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen, Geeignete Säuren sind beispielsweise aliphatisch^.Säuren wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Margarinsi:aire, Stearinsäure, Arachidinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure usw., und aromatische Säuren wie Benzoesäure, 1-IIaphthoesäure, 2-Naphthoesäure, Phenylessigsäure, Hydrozimtsäure, Zimtsäure, Mandelsäure usw. Geeignete Anhydride zur erfindungsgemässen Verwendung leiten sich von zweibasischen Säuren ab, die cyclische Anhydride bilden, wie z.B. Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid usw. Auch substituierte Anhydride wie z.B. Alkenylbernsteinsäureanhydrid mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen sind geeignete Materialien.

Geeignete Diisocyanate, Monoisocyanate, Monoamine und Polyamine wurden vorstehend an Hand von Beispielen beschrieben.

Die Mono- oder Polyharnstoffverbindungen sind im allgemeinen Gemische von Verbindungen, in deren Strukturen n. Werte von 0 bis 4 oder n.. Werte von 1 bis 3 besitzen kann und die alle gleichzeitig in der Fettzusammensetzung vorliegen. Wenn beispielsweise ein Monoamin, ein Diisocyanat und ein Diamin gleichzeitig in der Reaktionszone anwesend sind, wie es bei der

809838/0781

Herstellung -von Mono- oder Polyharnstoffen der In Formel (2) wiedergegebenen Struktur der EaIl ist, dann kann ein Teil des Monoamine mit "beiden Seiten des Diisocyanats reagieren und einen Diharnstoff "bilden. Neben der Umsetzung zum Diharnstoff können gleichzeitige Reaktionen unter Bildung von Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Octaharnstoffen usw. ablaufen. Besonders gute Resultate wurden erzielt, wenn der Polyharnstoff durchschnittlich 4 Ureidgruppen "besitzt.

Die Menge von Mono- oder Polyharnstoffverbindung in der fertigen Fettzusammensetzung soll ausreichen, um das Ausgangsöl bis zur Fettkonsistenz zu verdicken, wenn die Vereinigung mit dem Erdalkalisalz der Carbonsäure erfolgt ist. Im allgemeinen beträgt die Menge von Mono- oder Polyharnstoff 1 bis 15 Gewichtsprozent und vorzugsweise 2 bis 7 Gewichtsprozent der fertigen Fettzusammensetzung.

In Fällen, wo ein Ölkonzentrat gewünscht wird, kann die Konzentration des Mono- oder Polyharnstoffs in dem Basisöl oder in einer ölartigen organischen Flüssigkeit zwischen etwa 10 und 30 Gewichtsprozent des fertigen Konzentrats betragen. Die Verwendung von Konzentraten ist eine bequeme Methode zur Handhabung und zum Transport der Mono- oder Polyharnstoffverbindungen, die dann später zum Gebrauch verdünnt werden.

Die dritte Komponente, die notwendigerweise in der erfindungsgemässen Zusammensetzung anwesend sein muss, ist ein flüssiges Basisöl,. Zu diesem Zweck können die verschiedensten Schmieröle verwendet werden, wie z.B. Schmieröle auf Naphthenbasis,

809838/075«

Paraffinbasis und auf gemischter Basis. Andere Kohlenwasserstofföle sind Schmieröle, die sich aus Kohlenprodukten und synthetischen Ölen herleiten, z.B. Alkylenpolymere (z.B. Polymere von Propylen, Butylen usw. und deren Gemische), Polymere vom Allcyleiioxidtyp (z.B. Alkylenoxidpolymere, hergestellt durch Polymerisation von Alkylenoxid - z.B. Propylenoxidpolymere usw. - in Gegenwart von Wasser oder Alkoholen, z.B. Äthylalkohol), Carbonsäureester (z.B. Ester, die hergestellt wurden durch Veresterung von Carbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure, Sebacinsäure, Alkenylbernsteinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure xisw. mit Alkoholen wie Butylalkohol, Hexylalkohol, 2-Äthylhexylalkohol usw.), flüssige Ester von Säuren des Phosphor, Alkylbenzole, Polyphenole (z.B. Biphenole und Terphenole), Alkylbiphenoläther, Polymere des Silizium, z.B. Tetraäthylsilikat, Tetraisopropylsilikat, Tetra(4-methyl-2-tetraäthyl)silikat, Hexyl(4-methyl-2-pentoxy)-disilicon, Poly(methyl)siloxan und Poly(methylphenyl)siloxan usw. Die Basisöle können einzeln oder in Kombinationen verwendet werden, soweit sie mischbar sind oder mittels Lösungsvermittlerti vermischt werden können.

Ausser dem Mono- oder Polyharnstoff und dem Erdalkalicarboxylat können weitere Additive mit Erfolg in der erfindungsgemässen Fettzusammensetzung angewandt werden, ohne dass die hohe Stabilität und das gute -Funktionsverhalten über einen grossen Temperaturbereichs beeinflusst wird. Als Additiv verwendet werden kann ein Antioxydans oder Oxidationsinhibitor. Dieses

609638/0758

- ae -

ΆΑ

(«PÄ8AO346

Additiv wird angewandt, um der Bildung von Firnis! und Schlamm auf Metallteilen vorzubeugen und die Korrosion von legierten Lagern zu verhindern. Gebräuchliche Antioxydantien sind organische Verbindungen, die Schwefel, Phosphor oder Stickstoff enthalten, wie z.B. organische Amine, Sulfide, Hydroxysulfide, Phenole, usw., allein oder in Kombination mit Metallen wie Zink, Zinn oder Barium. Besonders nützliche Antioxydantien für Fette sind Phenyl-o(.-naphthylainin, Bis (alkylphenyl)amin, N,N~Diphenyl-p-phenylen&iamin, 2,2,4-'^rimethyldihydrochinolin-Oligomer, Bis(4-isopropylaminophenyl)äther, IT-Acyl-p-aminophenol, N-Acylphenothiazine, ίΤ-Hydrocarbylamide der Äthylendiamintetraessigsäure, Alkylphenol-Formaldehyd-Amin-Polykondensate usv/.

Ein anderes Additiv, das der erfindun^sgenässen Fettzusaminensetzung zugesetzt werden kann,ist ein Korrosionsinhibitor. Dieses Additiv wird angewandt, um der Korrosion durch saure Substanzen entgegenzuwirken und um Schutzfilme auf den Metalloberflächen zu bilden, die die Einwirkung korrodierender Stoffe auf die freiliegenden Metallteile vermindern. Ein besonders wirksamer Korrosionsinhibitor ist ein Alkalinitrit und vorzugsweise Natriumnitrit. Es hat sich erwiesen, dass die Kombination von Polyharnstoff als Verdickungsmittel und Erdalkalicarboxylat ausserordentlich gut mit dem Alkalinitrit zusammenwirkt. Wenn dieser Korrosionsinhibitor angewandt wird, so wird er gewöhnlich in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent und vorzugsweise von 0,2 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der fertigen Fettzusammensetzung, verwendet.

8Q9838/O7S0

- ar -

an

Ein Additiv anderer Art zur erfindungsgemässen Verwendung ist ein Metall-Desaktivierungsrnittel. Dieses Additiv wird verwendet, urn die katalytischen Einwirkungen von Metallen auf die Oxidation zu verhindern oder ihnen entgegenzuwirken, was im allgemeinen durch Bildung katalytisch inaktiver Komplexe mit löslichen oder unlöslichen Metallionen geschieht. Geeignete Metall-Desaktivierungsmittel sind komplexe organische Verbindungen, die Stickstoff und Schwefel enthalten, wie z.B. bestimmte komplexe Amine und Sulfide. Ein Desaktivierungsmittel ist beispielsweise Mercaptobenzothiazol.

Ausser den oben genannten können noch verschiedene andere Additive den Fetten erfindungsgemäss zugesetzt werden, darunter Stabilisatoren, Haftmittel, Iropfpunktverbesserer, Schmiermittel, Farbkorrekturmittel, G-eruchsverhütungsmittel usw.

Bei der Herstellung der Boratdispersionen kann jedes geeignete Dispersant verwendet werden, d.h. jedes Dispersant, das das Borat in dem Basisöl dispergiert. Vorzugsweise aber enthalten die erfindungsgemässen Zusammensetzungen ein Alkali- oder Erdalkalisulfonat als Dispersant, und wünschenswerterweise enthalten die Zusammensetzungen als Dispersant sowohl ein Metallsulfonat als auch ein Succinimid. Das Verhältnis von Sulfonat zu Succinimid ist ein Faktor für die Erreichung der zweckmässigen Wassertoleranz des Boratschmiermittels. Das als Dispersant verwendete Sulfonat ist ein Alkali- oder Erdalkalisalz einer Kohlenwasserstoffsulfonsäure, die 15 bis 200 Kohlenstoffatome besitzt. Die Bezeichnung "Sulfonat" umfasst vorzugsweise die Salze von Sulfonsäuren, die sich aus Erdöl-

809838/07Si

produkten herleiten. Säuren dieser Art sind allgemein bekannt. Sie können durch Behandlung von Erdölprodukten mit Schwefelsäure oder Schwefeltrioxid erhalten werden. Die so gewonnenen

(petroleum sulfonic acids) Säuren sind als ÖlsulfonsäurenTund die Salze als Ölsulfonate

"bekannt. Die meisten der Verbindungen in den Erdölprodukten, die sulfoniert werden, enthalten eine Öllöslichkeit vermittelnde Kohlenwasserstoffgruppe. Wenn von "SuIfonaten" die Rede ist, dann sind auch die Salze von Sulfonsäuren synthetischer AlkylarylverMndungen eingeschlossen. Diese Säuren werden ebenfalls durch Behandlung einer Alkylarylverbindung mit Schwefelsäure oder Schwefeltrioxid hergestellt« Mindestens ein Alkylsubstituent des Arylringes ist, wie oben diskutiert, eine Öllöslichkeit vermittelnde Gruppe. Die so erhaltenen Säuren sind als Alkylarylsulfonsäuren und die Salze als Alkylarylsulfonate bekannt. Die Sulfonate, in denen der Alkylsubstituent geradkettig ist, sind die bekannten linearen Alkylarylsulfonate.

Die durch Sulfonierung erhaltenen Säuren werden durch Neutralisation mit einer basisch reagierenden Alkali- oder Erdalkaliverbindung in die Metallsalze umgewandelt, wobei Sulfonate von Metallen der Gruppe I oder II gebildet werden. Im allgemeinen werden die Säuren mit einer Alkalibase neutralisiert. Erdalkalisalze werden aus den Alkalisalzen durch Salzaustausch gewonnen. Die Sulfonsäuren können aber auch direkt mit einer Erdalkalibase neutralisiert werden. Die Sulfonate können dann überalkalisiert werden, wenn auch die Überalkalisierung für die Zwecke der Erfindung nicht notwendig ist. Überalkalisierte Materialien und Methoden zu ihrer Herstellung sind dem Fachmann bekannt; siehe beispielsweise U.S. Patent-

809838/075*

2H

schrift 3 496 105,insbesondere Spalte 3 und H.

Die Sulfonate liegen in den Schmierölzusammensetzungen in Form der Alkali- und/oder Erdalkalisalze oder als deren Gemische vor. Als Alkalimetalle verwendet werden Lithium, Natrium und Kalium* als Erdalkalimetalle Magnesium, Calcium und Barium, von denen die "beiden letzten "bevorzugt sind.

Besonders "bevorzugt wegen ihrer allgemeinen Verwendbarkeit sind aber die Salze der Ölsulfonsäuren, insbesondere der Ölsulfonsäuren, die durch Sulfonierung verschiedener Kohlenwasserstofffraktionen, wie Schmierölfraktionen und aromatenreiche Extrakte, erhalten werden. Die Extrakte werden durch Extrahierung eines Kohlenwasserstofföls mit einem selektiven lösungsmittel gewonnen iind können nach Belieben vor der Sulfonierung durch Umsetzung mit Olefinen oder Alkylchloriden mittels eines Alkylierungskatalysators alkyliert werden. Bevorzugt sind ferner organische Polysulfonsäuren,wie z.B. Benzoldisulfonsäure, die alkyliert sein können oder nicht, und dgl.

Die bevorzugten Salze zur erfindungsgemässen Verwendung sind die Salze alkylierter aromatischer Sulfonsäuren, in denen der (die) Alkylrest(e) mindestens etwa 8 Kohlenstoffatome, beispielsweise etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatome enthält. Vertreter dieser als Ausgangsmaterialien bevorzugten Sulfonatgruppe sind beispielsweise die aliphatisch substituierten, cyclischen Sulfonsäuren, in denen der (die) aliphatische(n) Substituent(en) insgesamt mindestens 12 Kohlenstoffatome enthält, wie z.B. die Alkylarylsulfonsäuren^ die cycloaliphatischen

809838/075«

Alkylsulfonsäuren und heterocyclischen Alkylsulfonsäuren sowie aliphatischen Sulfonsäuren, in denen der (die) aliphatische(n) Rest(e) insgesamt mindestens 12 Kohlenstoffatome enthält. Beispiele für diese öllöslichen Sulfonsäuren sind im einzelnen Ölsulfonsäuren, Petrolatumsulfonsäuren, mono- und

(wax)
polyparaffirijsubstituierte Naphthalinsulfonsäuren, substituierte

Sulfonsäuren, wie z.B. Cetylbenzolsulfonsäuren, Cetylphenylsulfonsäuren, und dgl., aliphatische Sulfonsäuren, wie z.B.

,(wax) (wax)

Paraffirüsulfonsäuren, hydroxysubstituierte Paraffiräsulfonsäuren usw., cycloaliphatische Sulfonsäuren, Ölnaphthalinsulfonsäuren,

\£wax) Cetylcyclopentylsulfonsäuren, mono- und polyparafflBsubstituierte Oyclohexylsulfonsäuren, und dgl. Die Bezeichnung "Ölsulf onsäuren" soll alle Sulfonsäuren umfassen, die sich direkt aus Erdölprodukten herleiten.

Sulfonate von Metallen der Gruppe II, die sich zur Verwendung in der erfindungsgemässen Zusammensetzung eignen, sind Metallsulf onate, die wie folgt durch Beispiele erläutert werden:

(white oil) Caloiumbenzolsulfonat aus Knochenöl/, Bariumbenzolsulfonat aus Knochenöl, Magnesiumbenzolsulfonat aus Knochenöl, Calciumdipolypropenbenzolsulfonat, Bariumdipolypropenbenzolsulfonat, Magnesiumdipolypropenbenzolsulfonat, CaIciumölsulfonat aus

(calcium mahogany petroleum sulfonate)

Mahagoniöl/, Bariumölsulfonat aus Mahagoniöl, Magnesiumölsulfonat aus Mahagoniöl, Calciumtriacontylsulfonat, Magnesiumtriacontylsulfonat, CaIciumlaurylsulfonat. Bariumlaurylsulfonat, Magnesixunlaurylsulfonat usw. Die Konzentration des anzuwendenden Metallsulfonats ist innerhalb eines weiten Bereichs variabel und hängt von der Konzentration der Kaliumborat-

809838/07Si

- -2-5 -

IG

partikel ab. Irn allgemeinen liegt die Konzentration aber bei 0,2 bis etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise bei 0,3 bis 3 Gewichtsprozent.

Nach der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auch 0,01 bis 2 Gewichtsprozent und vorzugsweise 0,1 bis 2 Gewichtsprozent eines Succinimids als Dispersant in den borathaltigen Schmiermittelzusammensetzungen anwesend. Diese Succinimide werden gewöhnlich durch Umsetzung von Alkenylbernsteinsäure oder -bernsteinsäureanhydrid mit Alkylenpolyaininen erhalten. Diesen Verbindungen wird allgemein folgende

Formel zugeschrieben

0 Ii R-OH - C.

[ ^HT-AIk-GN-AIk) -NfUR.

CH₉- C^ I x 5 4 - .-

0 ⁵

worin R ein Kohlenwasserstoffrest mit einem Molekulargewicht von etwa 400 bis 3000 ist, d.h. ein Kohlenwasserstoffrest, der etwa. 30 bis etwa 200 Kohlenstoff atome besitzt,und Alk ein Alkylenrest mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, während R~, R. iind R₁- aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkyl- oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Wasserstoff besteht, wobei Wasserstoff bevorzugt ist, und χ eine ganze Zahl von 0 bis 6, vorzugsweise 0 bis 3 ist. Das tatsächliche Reaktionsprodukt aus Alkylenbernsteinsäure oder -bernsteinsäureanhydrid und Alkylenpoly- amin enthält ein Gemisch von Verbindungen einschließlich Succinaminsäuren und Succinimide. Es ist aber üblich, dieses Reaktionsprodukt als Succinimid der obigen Formel zu bezeich-

809838/0751

--es -Zf

nen, weil es eine Hauptkomponente des Gemisches bildet. Es wird dazu auf die U.S.-PSn 3 202 678, 3 024 237 und 3 172 892 verwiesen.

Diese N-substituierten Alkenylsuccinimide können hergestellt werden, indem Maleinsäureanhydrid mit einem olefinischen Kohlenwasserstoff umgesetzt wird, worauf das erhaltene Alkenylbernsteinsäureanhydrid mit dem Alkylenpolyamin zur Umsetzung gebracht wird. Der Rest R der obigen Formel, d„h_o der Alkenylrest, leitet sich vorzugsweise von einem Olefin ab _s aas 2 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt_o Der Alkenylrest wird also durch Polymerisierung eines Olefins, das 2 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt, erhalten, wobei ein Kohlenwasserstoff mit einem Molekulargewicht von etwa 400 bis 3000 gebildet wird_o Geeignete Olefine sind beispielsweise Äthylen, Propylen, 1-Buten, 2-Buten, Isobuten und deren Gemische«

Die bevorzugten Polyalkylenamine, die zur Herstellung der Succinimide verwendet werden, besitzen die Formel

H-^AIk₁-N) -R₁ A A

worin y eine ganze Zahl von 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 6 ist, während A und R^ jeweils Kohlenwasserstoffreste oder Wasserstoff sind, und der Alkylenrest AIk₁ vorzugsweise ein niederer Alkylenrest mit weniger als etwa 8 Kohlenstoffatomen ist„ Geeignete Alkylenamine sind in der Hauptsache Methylen= amine, Ithylenamine, Butyl enamine, Propylenamine _s Pentylen» amine, Hexylenamine, Heptylenamine _v Oetylenamine₅ andere Poly·= methylenamins und auch die cyclischen und höheren Homologen

von Aminen wie Piperazin und aminoalkylsubstituierte Piperazine. Als Beispiele angeführt seien im einzelnen folgende Amine: Äthylendiamin, Triäthylentetramin, Propylendiamin, Decamethyldianiin, Octamethylendiamin, Diheptamethylentriamin, Tripropylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Trimethylendiamin, Pentaäthylenhexamin, Ditrimethylentriamin, 2-Heptyl-3-(2-aminopropyl)-imidazolin, 4-Methylimidazolin, N,1T-Diinethyl-1,3-propandiamin, 1,3-Bis(2-aminoäthyl)-imidazolin, 1-(2-aminopropyl)-piperazin, 1,4-Bis(2-aminoäthyl)-piperazin lind 2-Methyl-1-(2-aminolDutyl)-piperazin. Höhere Homologe, wie sie z.B. durch Kondensation von zwei oder mehreren der ohen aufgeführten Alkylenamine erhalten werden, sind ebenfalls "brauchbar.

Die Äthylenamine sind "besonders geeignet. Sie werden im einzelnen unter dem Titel "Ethylene Amines" in Encyclopedia of Chemical Technology von Kirk-Othmer, Bd. 5, S.898-905 (Interscience Publishers, New York, 1950) beschrieben.

Die Bezeichnung "Äthylenamin" wird hier zur Beschreibung einer ganzen Gruppe von Polyaminen verwendet, die grösstenteils folgende Struktur besitzen

H₉N(OH₉CHNH) H I ⁷ R₂

worin R₉ ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff ist und y oben definiert wurde. Zu der Gruppe gehören also beispielsweise Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Pentaäthylenhexamin, 1,2-Diaminopropan, N_fN-Di(i-methyl-2-aminomethyl)--amin usw.

809838/0750

Das Gemisch aus Metallsulfonat als Dispersant und Succinimid als oberflächenaktives Dispersant liegt im allgemeinen in einer Menge von 0,25 bis 5 Gewichtsprozent, gewöhnlich von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf die Zusammensetzung, vor. Die tatsächlich angewandte Menge des Dispersant-Gemisches ist variabel und hängt von der jeweils verwendeten Mischung und der Gesamtboratmenge in dem Öl ab. Im allgemeinen werden 0,05 bis 0,5 Gewichtsteile, gewöhnlich etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile des Gemisches je Gewichtsteil Kaliumborat eingesetzt. (In den Konzentraten basiert die Konzentration der einzelnen Komponenten in der Mischung mehr auf der Beziehung zum Kaliumborat als auf den festen Prozentgrenzen, die oben für das Schmiermittel angegeben wurden.) Im allgemeinen wird das Dispersant-Gemisch in den oberen Konzentrationsbereichen angewandt, wenn die Kaliumboratkonzentration in den oberen Bereichen liegt.

Die Dispersion kann dem fertigen Fett zugesetzt werden oder sie kann dem Öl zugegeben werden, und zwar vor oder gleichzeitig mit dem Zusatz des Verdickungsmitteis. Die Schmierfette, werden nach den üblichen technischen Verfahren hergestellt, d.h. das Verdickungsmittel wird dem Öl in einer gebräuchlichen

(3-ball mill)

Mischanlage, beispielsweise einem Dreiwal.zenstuhJJi beigemischt.

Das Additiv wird vorzugsweise dem zubereiteten Schmierfett beigemischte

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

809838/075*

Beispiel 1

Ein Reaktionsgefäss wird mit 5628 g Neutralöl 130, 974 g eines neutralen Oalciumölsulfonats, hergestellt durch Sulfonierung eines Neutralöle, Neutralisation mit Natriumhydroxid und Bildung des Oalciumsalzes durch Salzaustausch mit Calciumchlorid, und 1817 g eines Polyisobutenylsuccinimids, hergestellt aus Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid und Tetraäthylenpentamin, beschickt. Der Kolbeninhalt wird durchmischt und dann mit einer Mischung aus 12 500 ml Wasser, in dem 2870 g 86%iges Kaliumhydroxid enthalten sind, und 8000 g Orthoborsäure versetzt. Der Inhalt wird mittels eines Manton-G-aulin-Mischers kräftig gerührt, wobei eine stabile Mikroemulsion der wässrigen Phase in dem Öl gebildet wird. Die Emulsion wird bei einer Temperatur von 129⁰C dehydratisiert, wobei 11 120 g Reaktionsprodukt erhalten werden. Die Infrarotanalyse ergibt, dass 5% Wasser in der Emulsion enthalten sind. Dies entspricht ungefähr 2,0 Hydratwasser, die in den Kaliumboratpartikeln zurückgeblieben sind. Das feinverteilte Borat besitzt laut Berechnung folgende Summenformel:

Das Borat wird in dem Schmierfett in Mengen von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1,0 bis 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf den Peststoffgehalt der Dispersion, zur Anwendung gebracht.

809838/075*

Beispiel 2

Zu Schmierfetten verschiedenen Typs wurden Dispersionen der in Beispiel 1 beschriebenen Art zugesetzt. Die Gemische wurden bei 6O⁰G hergestellt und durch einen Dreiwalzenstuhl geschickt. Die Fette, die die Boratdispersion enthielten, wurden dem in ASTM D-2509 beschriebenen Timken-Test unterzogen. Bestimmt wurden ferner die Ölausscheidung (ASTM D-I742), die Walkpenetration (ASTM D-217), die Wasserabscheidung (ASTM D-1264) und die Lebensdauer eines Hochleistungslagers (ASTM D-3336). Die Einheit der Penetration Pg₀ entspricht einer Penetration von 0,1 mm.

Aus Tabelle II sind die Ergebnisse der genannten Tests zu entnehmen.

809838/075«

	Kaliumborat (KB₅O₅.H₂O η Öl dispergiert Feststoffgew. %	2,5	Walkpenetration	⁰ nach - Additiv zusatz	TABELLE II	erweicht bis 431	22,7
	2,5	5,0	vor Additiv· zusatz	344	Timken-Tes¹	290	<9
Handelsübliches i: Schmierfett-	1,5		337	346	Max. bei Belastung	311	31,8
Lithiumhydroxy- stearat			337	365	27,2	314
Il		337	347	24,9
H	2,5	—	342	4,5
Blei-EP-Fett auf liithiumbasis	2,5	302	18,1-20,4
mit Natrium- terephthalamat verdicktes Fett	mit Aluminiumkomplex verdicktes Fett 2,5	327	20,4
sit Bleicherde verdicktes Fett	rait Calciumseife verdicktes Fett	270
	mit Polyharnstoff verdicktes Fett	286
286

^enthält 2,5 Gew.% NaBO₃.H₃O in Öl dispergiert ^äruck bei max. OK-Belastung

druck Ölaus- Wasserab-Timken ₂ scheidung scheidung

kg/cm Gew.% Gew.%

2 461

844

1 898

2 320

4,7

9,2

Lebensdauer eines Hochleistung^ lagers 149-⁰C Std.

650

380

Jo

*9

PO OO

CO

σ>

Es konnte festgestellt werden, dass verschiedenen Fetten durch die Boratdispersionen "brauchbare EP-Eigenschaften erteilt wurden. Die Boratdispersion erweichte ein Tonfett in erheblichem Masse. Bei dem Fett auf Lithiumbasis, das eine Dispersion von Hatritimmetaborat enthielt, zeigte es sich, dass dieser Zusatz bei diesem Fett als EP-Additiv unwirksam ist.

Kontaktdruck nach Timken, Wasserabscheidung, Ölausscheidung und die Bestimmung der Lebensdauer eines Hochleistungslagers bewiesen die Überlegenheit der Borat-Additive gegenüber den Blei-EP-Additiven.

Ein handelsübliches, mit CaIciumhydroxystearat verdicktes Fett wurde mit und ohne Borat-Additiv auf EP-Betriebsverhalten getestet, wobei der "Securing Load Wear Index"und der"Weld Point" nach ASTM D-2596 bestimmt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.

TABELLE III

Load Wear Weld Schmierfett Additiv, G-ew.% Index Point

mit Calciumhydroxystearat

verdicktes Fett 22,3 110

¹¹ " " " " " Boratdispersion,

5 30,0 170

Diese Daten, zeigen, dass die Boratdispersion ein wirksames EP-Additiv in mit Oalciumseife verdickten Fetten ist.

Für: Chevron Research Company

San FranciscοΛ/^CaI., V.St.A, Rechtsanwalt

Ö09838/07S8

OSfGlNAL INSPECTED

Claims

Patentanspruch e

1 . Schmierfett mit Hochdruckeigenschaften, das ein Öl von Schmierviskosität enthält, welches mittels eines organischen Yerdickungsmittels bis zur Eettkonsistenz verdickt ist und dem zwecks Erteilung der Hochdruckeigenschaften eine geringe Menge eines Alkaliborats zugesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkaliborat als Dispersion von hydratisiertem Kaliumborat vorliegt, in der die mittlere Partikelgrösse weniger als ein Mikron beträgt und das Bor/Kalium-Verhältnis bei etwa 2,5 bis 4,5 liegt.
2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel eine Lithiumseife ist.
3. Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Boratmenge etwa 0,5 bis 10·Gewichtsprozent beträgt.
4. Schmierfett nach Anspruch 1,2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Boratmenge 1,0 bis 5 Gewichtsprozent beträgt.
5. Schmierfett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaliumborat in einer Kombination aus einem öllöslichen Alkali- oder Erdalkalisulfonat und einem Alkenylsuccinimid als Dispersant dispergiert ist.

809838/0758

ORIGINAL INSPECTED