DE706049C

DE706049C - Schmieroel

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Publication number: DE706049C
Application number: DEST53537D
Authority: DE
Original assignee: Standard Oil Development Co
Current assignee: Standard Oil Development Co
Priority date: 1934-07-07
Filing date: 1935-05-25
Publication date: 1941-05-16
Also published as: FR785839A; US2113752A; GB442921A

Description

St 53537

Schmieröl

Seit Jahren hat man erkannt, daß bei aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Schmierölen die Schmierfähigkeit durch geringe Mengen von Zusatzstoffen verbessert werden kann. Fettsäuren und andere Säuren, die für diesen Zweck als Zusätze vorgeschlagen wurden, scheiden wegen ihrer korrodierenden Eigenschaften von vornherein aus. Man hat auch vorgeschlagen, hochmolekulare Alkohole zuzusetzen, durch die die Schmierfähigkeit von Kohlenwasserstoffen bis zu einem gewissen Grade gesteigert wird.

Es wurde nun gefunden, daß die Schmierfähigkeit von Schmierölen, die aus Kohlen-Wasserstoffen als Grundöl bestehen, hervorragend verbessert werden kann, wenn man ihnen verhältnismäßig geringe Mengen von Estern aus organischen Carbonsäuren mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen und Alko-

ao holen mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen im Molekül zusetzt. Das Grundöl kann ein gut raffiniertes Schmieröl sein, wie es aus den verschiedensten Rohölen in bekannter Weise durch Behandlung mit Säuren, Alkalien oder Ton oder durch Extraktion mit selektiven Lösungsmitteln oder durch Druckhydrierung, z. B. raffinierende Hydrierung, gewonnen werden kann. Man kann aber als Grundöl auch unbehandelte Destillatöle oder Mischungen oder hochraffiniertes Paraffinöl und ferner auch Mischungen von Mineralölen mit fetten Ölen verwenden. Die Öle können Paraffin enthalten oder frei davon sein und gegebenenfalls auch Stockpunktserniedrigier !enthalten.

Die zu verwendenden Ester können aus den verschiedensten Quellen stammen. Sie können sich z. B. von in der Natur vorkommenden Alkoholen ableiten, die vorzugsweise geradlinige Ketten mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen enthalten, wie z. B. Cetylalkohol. Alkohole mit entsprechendem Molekulargewicht aus Wollfett oder anderen tierischen oder pflanzlichen Fetten, z. B. Tran, können ebenfalls für die Bildung der Ester verwendet werden. Man kann sowohl primäre Alkohole anwenden als auch solche, die bei der Behandlung von Spaltprodukten aus Paraffin oder Vaseline oder Kohlenwasserstoffölen, mit Schwefelsäure und nachfolgender Hydrolyse gewonnen werden. Die Alkohole brauchen nicht s<> gesättigt zu sein; beispielsweise ist Oleylalkohol ebenso verwendbar wie Stearylalkohol.

Man kann einzelne einheitliche Alkohole verwenden, doch ist es häufig vorteilhaft, Gemische von Alkoholen verschiedenen Molekulargewichts anzuwenden. Derartige Alkohole werden durch Reduktion von organischen Säuren oder von Fetten oder auch durch unmittelbare Oxydation von flüssigen oder festen Kohlenwasserstoffen, wie Paraffin, Vaseline oder Mineralölen, gewonnen. Als Alkoholkomponente der Ester kann man auch hochmolekulare mehrwertige Alkohole, wie z. B. das durch Hydrierung von Rizinusöl erhältliche 7, 18-Stearylglykol, für die Esterbildung heranziehen, ferner auch hochmolekulare Alkohole, die noch andere Substituenten im Molekül enthalten, wie Amino-, Halogen-

oder Sulfoalkohole. Das Molekulargewicht der Alkohole liegt zweckmäßig zwischen etwa I2O und 350. Als Säurekomponente sind solche mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen ' besonders brauchbar, z. B. Essigsäure. Die Säuren können gesättigt oder ungesättigt sein.· Auch Oxysäuren sind brauchbar, wie z. B. die niedrigen Fraktionen der bei der Oxydation von Ölen oder Paraffin erhaltenen Säuren.

Die aus den genannten Alkoholen und Säuren hergestellten Ester haben einen Siedepunkt von über 150⁰, vorzugsweise von 200 bis 250. Zweckmäßig verwendet man bei gewöhnlicher Temperatur flüssige Ester, doch kann man auch Ester verwenden, die bei gewöhnlicher Temperatur fest sind, wenn ihre Anwendung auch weniger zweckmäßig ist, weil z. B. Ester mit Schmelzpunkten zwischen 40 und 6o° den Stockpunkt der Öle erhöhen. Besonders vorteilhaft ist es, öllösliche Ester zu verwenden, doch sind auch Ester, die in Ölen nur teilweise löslich oder sogar unlöslich sind, von guter Wirkung, wenn sie kolloidal oder in sonstiger Form im Öl verteilt sind.

Die Menge der zuzusetzenden Ester hängt bis zu einem gewissen Grade von dem jeweils vorliegenden Verwendungszweck und den Eigenschaften des betreffenden. Esters ab. Schon geringe Zusätze, wie z. B. 0,25 °/₀, ergeben eine deutliche Wirkung, doch verwendet man gewöhnlich etwas größere Mengen von ι bis 4 %, im allgemeinen zwischen etwa .0,05 und 4%. Bei den meisten Schmierölen wird beispielsweise mit einem Zusatz von 2 °/o die beste Wirkung erzielt, doch können auch Fälle vorkommen, in denen wesentlich größere Zusätze von z.B. 10% und mehr zweckmäßig sind.

Beispiel 1

Für die folgende Versuchsreihe wurde ein besonders gutes, hochraffiniertes Schmieröl vom Typus SAE 20 verwendet. Zu einer Reihe von Proben dieses Öles wurden je 2 °/o der nachstehend angegebenen Stoffe zugesetzt. Die verwendeten Alkohole wurden aus Paraffin durch unmittelbare katalytische Oxydation mit Luft und Befreiung von bei der Oxydation gebildeten Säuren und Estern gewonnen. Diese Alkohole bestanden aus einem festen Alkoholgemisch A und einem flüssigen Alkoholgemisch B. Beide hatten etwa das gleiche Molekulargewicht und lagen im Größengebiet von etwa 12 bis 20 Kohlenstoffatomen im Molekül. Zum Vergleich wurden sowohl das feste als auch das flüssige Alkoholgemisch wie auch ihre Essigsäureester dem Grundöl zugesetzt.

Bei der Prüfung auf der Mougey-Maschine (vgl. The National Petroleum News vom ii. November 1931, S. 47) ergaben sich folgende Werte:

₃g ölmuster	Belastung in kg/qcm	Schlußreibung
Grundöl ohne Zusatz	"95 1335 1476 1757 1757	Zapfen abgeschoren Zapfen abgeschoren Zapfen abgeschoren 2 mkg 2,5 mkg
Grundöl + 2 ⁰I₀ Alkohol A 40 Grundöl + 2 °/_ü Alkohol B Grundöl -j- 2 % Essigsäureester aus A Grundöl -f 2 ^0/ ₀ Essigsäureester aus B ·

^

Aus diesen Zahlen ergibt sich, daß das Grundöl weder für sich allein noch mit den Zusätzen der beiden Alkoholgemische die volle Belastung aushielt, da die Zapfen unter der hohen Reibung brachen. Die Proben mit den Estern dagegen hielten die volle Belastung von 1750 kg/qcm aus und zeigten einen bemerkenswert niedrigen Reibungswert. Überdies zeigten die Reibungskurven einen glatten Verlauf ohne Unregelmäßigkeiten, und während der Prüfung blieb das öl kalt, und die reibenden Apparateteile waren nicht wesentlich verfärbt.

Beispiel 2

Verwendet man als Zusatz zu Schmiermitteln acetyl iertes Rizinusöl bzw. acetyliertes hydriertes Rizinusöl, so ergeben sich bei der Prüfung in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise folgende Werte:

Ölmuster	Belastung in kg/qcm	Schlußreibung
Schmieröl Nr. 20 von Standard Oil Comp Schmieröl Nr. 20 plus 2°/₀ acetyliertes Rizinusöl Schmieröl Nr. 20 plus 2 °_;0 acetyliertes hydriertes Rizinusöl	"95 1757 1757	Zapfen abgeschoren 2,5 mkg 2 mkg

Claims

Beispiel 3

Die technische Überlegenheit der beanspruchten Zusätze gegenüber einem Zusatz von Estern mit niedrigem Molekulargewicht ergibt sich aus folgenden Zahlen:

5
Ölmuster Belastung
in lig/qcm Schlußreibung Grundöl ohne Zusatz II25
II95
1406
1476
• 1547
I757 9,6 mkg
Zapfen abgeschoren
6,22 mkg
Zapfen abgeschoren
Zapfen abgeschoren
2 mkg 10 Grundöl ohne Zusatz Grundöl -j- 2 % Butylacetat
Grundöl + 2 % Butylacetat
Grundöl -J- 2 °/₀ Amylacetat
15 Grundöl + 2 °/₀ Essigsäureester aus Alkohol A (vgl. Beispieli)

Je nach dem Verwendungszweck können die beschriebenen Mischungen auch noch weitere Zusätze enthalten, beispielsweise Stockpunktserniedriger, Farbstoffe, Verdickungsmittel, Oxydationsverhinderer, Schlammverteilungsmittel und Mittel gegen -Kohleabscheidung. Als Oxydationsverhinderer kommen vor allem schwefelhaltige Verbindungen in Frage, wie Thioäther, aromatische Marcaptane, Disulfide, Polysulfide, ferner metallorganische Verbindungen, wie Bleitetraäthyl oder -tetraphenyl oder die entsprechenden Zinn-, Queck

silber-, Arsen- oder Antimonverbindungen. *S Auch Mischungen mit fetten oder synthetischen oder voltolisierten Ölen können verwendet werden.

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Kohlen wasserstoff Schmieröl, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt an Estern aus Alkoholen mit mehr als io Kohlenstoffatomen und Carbonsäuren mit weniger als io Kohlenstoffatomen im Molekül.