DE1594587C

DE1594587C - Schmierfett auf Organobentonitbasis

Info

Publication number: DE1594587C
Authority: DE
Inventors: Michele Dr Ciuti Brunello Dr Mailand Borza (Italien) ClOm 3 40
Original assignee: Snam SpA, Mailand (Ita hen)

Description

Bekanntlich bilden Fette auf der Basis von Organobentonit (organophilem Bentonit) Schmiermittel, die sich dadurch auszeichnen, daß sie praktisch nicht schmelzbar sind, so daß sie sich besonders zum Schmieren von Maschinenteilen eignen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie z. B. Ofentüren, Lager von Trockenvorrichtungen sowie Lager von Fahrzeugen, welche hohe Geschwindigkeiten erreichen. ' Es ist ferner bekannt, daß diese Fette eine ziemlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Arbeit besitzen. Trotzdem weisen die genannten Fette zwei grundlegende Mängel auf.

1. Der Schmierungszustand der mit den Fetten behandelten Organe, insbesondere im Fall von in Bewegung befindlichen Lagern, ist nicht immer ganz zufriedenstellend, da die Kugeln oder Rollen der genannten Lager nach mehr oder weniger langen Betriebszeiten auch bei nicht übermäßig hoher Temperatur fast »trocken« sind. Diese, auch in der Literatur erwähnte Erscheinung (s. C. J. Beuer, Manufacture and application of lubricating greases, S. 743 und 747) läßt sich unmittelbar feststellen, indem man industrielle Lager auseinandernimmt oder einfacher, indem man das Lager ASTM nach den. Normen D 1263-53 T nach einer Laufzeit von 6 bis 12 Stunden untersucht.

2. Die gewöhnlich von den Schmierfetten "auf Seifenbasis ausgeübte Rostschutzwirkung ist bei den Fetten auf Organobentonitbasis sehr gering, wobei natürlich die räumlichen Verhältnisse und die Art des Mineralöls zu berücksichtigen sind.

Zur Beseitigung bzw. Herabsetzung der angeführten Mängel wurden zahlreiche Fettzusammensetzungen studiert und erprobt. Zum Zwecke der gleichzeitigen Erhöhung der Schmierfähigkeit und der Rostschutzwirkung wurden und werden in Wirklichkeit gewöhnlich verschiedenartige metallische Seifen verwendet, die den Fetten auf Organobentonitbasis auf verschiedene Weise zugesetzt werden. In der Tat werden durch den Zusatz solcher Seifen die Schmier- sowie die Schutzfähigkeit der Fette auf Organobentonitbasis verbessert, doch wird dadurch im allgemeinen die Tropftemperatur der Fette verändert. Auch wird ihre Widerstandsfähigkeit mechanischer Arbeit gegenüber herabgesetzt.

So ist es aus der britischen Patentschrift 875 732 bekannt, Schmierfetten, die Bentonit als anorganische Gelierungskomponente enthalten, Erdalkalimetallsalze einer Carbonsäure mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen zuzumischen. Derartige Schmierfettzusammensetzungen haben jedoch den Nachteil, daß sie in der Praxis nur geringe Schmierwirkung zeigen, nach mehr oder weniger kurzer Zeit trocknen und schlechte Antirost-

' eigenschaften besitzen. Der genannten britischen

ίο Patentschrift ist auch zu entnehmen, daß den Fetten auf Bentonitbasis mit den Zusätzen, die für Fette auf Seifenbasis verwendet werden, nur sehr schwer gute Eigenschaften verliehen werden. Es konnte also für den Fachmann selbst bei Kenntnis der in der

x5 deutschen Patentschrift 1.044 328 beschriebenen Verwendung von Erdalkaliseifenmischungen als Schmierölzusätze nicht naheliegend sein, daß die erfindungsgemäßen Schmierfette überlegene technische Eigenschaften wie Stabilität während der Herstellung, bei der Lagerung und während des Gebrauchs sowie • ausgezeichnete Schmierwirkung und Antirosteigenschaften besitzen würden.

Der Einfluß von Seifen bzw. von Seifen enthaltenden Fetten auf die Eigenschaften von Organobentonitfetten wurde nun versuchsmäßig eingehend studiert. Es wurden hierzu Calcium-, Natrium-, Lithium- und Aluminiumseifen verwendet. Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Organobentonit-Seifen-Mischfette je nach der Ölart, dem Herstellungsverfahren und dem Anteil der Bestandteile einen .wohldefinierten Tropfpunkt besitzen, d. h., daß sie nicht mehr wie die Fette auf Organobentonitbasis allein unschmelzbar sind. In vielen Fällen verringert sich die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Arbeit.

Es ist auch bekannt, daß bei Erwärmung eines Gemisches aus zweckmäßigen Anteilen von organophilem Bentonit, Mineralöl und Lithiumseife unter bestimmten Verhältnissen ein Fett erhalten wird, dessen Tropfpunkt etwa 200⁰C ist. Wie aus der folgenden Tabelle I ersichtlich ist, erhält man dabei ein Fett mit einem wohldefinierten Tropfpunkt, das sich somit unter diesem Gesichtspunkt stark von den Fetten auf ausschließlicher Organobentonitbasis unterscheidet, selbst wenn die Menge des Organobentonits größer als jene der Seife ist. Im Fall von Lithiumstearat wird jedoch die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische. .Arbeit nicht beeinträchtigt.

Tabelle I
Mischfette auf der Basis von Lithiumstearat und Organobentonit

Zusammensetzungen	Anfangs eindringtiefe	Eindringtiefe nach 60 Doppelschlägen	Eindringtiefe nach 100 000 Doppel schlägen	Tropfpunkt
Organobentonit 1 °/₀, Lithiumstearat 9%, öl 90°/₀ Organobentonit 2°/₀, Lithiumstearat 8°/₀, 0190% Organobentonit 3 ⁰J₀, Lithiumstearat 7°/₀, öl 90°/₀ Organobentonit 4°/₀, Lithiumstearat 6°/₀, öl 90°/₀ Organobentonit 5 °/₀, Lithiumstearat 5°/₀, öl 90°/₀	getrennte Bestandteile desgl. 195 dmm 217 dmm 195 dmm	223 dmm 220 dmm 210 dmm	310 dmm 302 dmm 282 dmm	185°C 188°-C 197⁰C

	Tabelle I (Fortsetzung)	Eindringtiefe nach 60 Doppelschlägen	Eindringtiefe nach 100 000 Doppel schlägen	Tropfpunkt
Zusammensetzungen	Anfangs eindringtiefe	285 dmm 230 dmm 243 dmm 363 dmm	307 dmm 275 dmm 295 dmm 350 dmm	198° C 200° C 200° C 250° C
Organobentonit 8 °/₀, Lithiumstearat 4%, Öl 90°/₀ .... Organobentonit 7%, Lithiumstearat 3°/₀, Öl 90% Organobentonit 8 %, Lithiumstearat 2⁰I₀, Öl 90% .... Organobentonit 9 ⁰I₀, Lithiumstearat l°/₀, 0190%	280 dmm 225 dmm 210 dmm 327 dmm

Aus der folgenden Tabelle II sind das Wärmeverhalten und die Widerstandsfähigkeit gegen Arbeit von Schmiert fetten auf der Basis von Calcium-, Aluminium-, Natrium- und Lithiumseife und auf der Basis von Organobentoni entnehmbar.

Tabelle II
Getrennte Fette mit verschiedenen Seifen

Zusammensetzungen	Anfangs eindring tiefe	Eindring-. tiefe nach 60 Doppel schlägen	Eindringtiefe nach 100 000 Doppelschlägen	Tropf punkt	Tropfpunkt nach dem Schmelzen
1. Calciumfett 10%ig=50% Organobentonitfett 10%ig = 50% .. 2. Aluminiumfett 7%ig = 50% Organobentonitfett 10%ig = 50% .. 3. Natriumfett 15%ig = 50% Organobentonitfett 10%ig - 50% .. 4. Lithiumfett . 10%ig = 40% Organobentonitfett 12%ig = 60%.. 5. Organobentonitfett 10%ig	280 dmm 293 dmm 277 dmm 285 dmm 225 dmm	287 dmm 312 dmm 303 dmm 280 dmm 220 dmm	325 dmm über 400 dmm 360 dmm 320 dmm 245 dmm	260°C 231°C 270° C 210° C	65° C flüssig bei Raumtemperatur ' 184°C 200° C unschmelzbar

Offenbar sind die Mischungen, ausgenommen jener mit Lithiumseife und jener mit Natriumseife, hinsichtlich der Wärmewirkung nicht reversibel.

Tatsächlich sinkt für die Mischung mit Calciumseife der anfänglich über 200° C liegende Tropfpunkt auf 65° C, während das Fett mit Aluminiumseife sogar bei Raumtemperatur flüssig ist. Auch die Arbeitsfestigkeit ist niemals hoch, ausgenommen für das Fett, welches Calcium- oder Lithiumseife enthält.

Die Erfindung hat Schmierfettzusammensetzungen zum Gegenstand, welche trotz verbesserter Schmierfähigkeit und Rostschutzwirkung den Schmierfetten auf Organobentonitbasis gegenüber, nicht durch Erniedrigung des Tropfpunktes und der Arbeitsfestigkeit beeinträchtigt sind.

Das genannte Ergebnis wird durch Zubereitung von Fetten auf Organobentonitbasis nach den nachfolgend erläuterten Modalitäten erreicht: die Fette enthalten mehr oder weniger große Anteile an Erdalkalimetallsalzen von Monocarbonsäuren mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Stearinsäure, sowie an Erdalkalimetallsalzen von Monocarbonsäuren mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Essigsäure.

Die Fette werden wie folgt hergestellt: Etwa der Hälfte des Mineralöls werden bei Raumtemperatur eine Monocarbonsäure mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Monocarbonsäure mit 1 bis 8 Kohlen-Stoffatomen, ein Oxyd eines Erdalkalimetalls und ein Organobentonit zugegeben. Das Gemisch wird fein gemahlen, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Es wird dann Methylalkohol oder Aceton oder ein anderes der zur Herbeiführung des Anquellens der Organobentonite üblicherweise verwendeten Dispersionsmittel in einer Menge von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Endproduktes, hinzugefügt. Unter Rühren und Zugabe der zweiten Hälfte des Mineralöls wird die Masse erwärmt. Nach Erreichen einer Temperatur von 26O⁰C stellt man das Erwärmen ein und läßt in Ruhe bis zur Raumtemperatur abkühlen. Das erhaltene Produkt wird noch gemahlen, bis es das gewünschte Fettaussehen annimmt.

In der folgenden Tabelle III sind die bei einer Versuchsreihe mit vier Fettmustern erzielten Ergebnisse angegeben.

Tabelle III Eigenschaften der Fette A-B-C (mit hochviskosem öl)

Zusammensetzungen

Organobentonit

Calciumstearat

Calciumacetat

Mineralöl (hohe Viskosität)

Anfangseindringtiefe

Eindringtiefe nach 60 Doppelschlägen

Eindringtiefe nach 100 000 Doppelschlägen

Eindringtiefe nach 200 000 Doppelschlägen

Eindringtiefe nach 300 000 Doppelschlägen

Eindringtiefe nach 100 Stunden
»Shell Roll Test«

Eindringtiefe nach 200 Stunden
»Shell Roll Test«

Eindringtiefe nach 300 Stunden
»Shell Roll Test«

Tropfen ...:

Lagerversuch ASTM (6 Stunden 220⁰C)

7%

4% 82%

230 bis 240 dmm 235 bis 245 dmm

245 bis 250 dmm

250 bis 255 dmm

285 dmm

308 dmm

310 dmm unschmelzbar

1% -5% 3%

82%

bis 230 dmm
bis 235 dmm

bis 265 dmm

bis 275 dmm

bis 290 dmm

300 dmm

310 dmm

315 dmm unschmelzbar 1.2%

13%
3%

2%
82%

200 bis 205 dmm 205 bis 210 dmm

210 bis 220 dmm

235 bis 240 dmm

260 bis 265 dmm

305 dmm

315 dmm

320 dmm
unschmelzbar

1%

13%

87%

180 bis 190 dmm 180 bis 190 dmm

190 bis 200 dmm

200 bis 210 dmm

300 dmm

320 dmm

320 dmm unschmelzbar

0,8%

Die mit 1, 2 und 3 bezeichneten zubereiteten Fettmuster weisen die den Fetten auf Seifenbasis eigenen Eigenschaften auf und sind zur gleichen Zeit unschmelzbar, wie das mit 4 bezeichnete Muster, das ausschließlich öl und Organobentonit (Bentone 34) enthält. .

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergeT stellten Schmierfette gestatten es, in der Praxis einige Probleme bezüglich der Schmierung von Organen zu lösen, welche hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Es handelt sich in diesem Fall insbesondere um Lager an Kraftfahrzeugen mit Scheibenbremsen. Diese können für Rennzwecke oder jedenfalls unter drastischen Bedingungen verwendet werden. Hierbei ist das Schmiermittel lange andauernden mechanischen Beanspruchungen bei Temperaturen von über 200⁰C ausgesetzt. Jedenfalls haben sich bei praktischen Versuchen niemals Verflüssigungen und Austritte des Schmierfettes aus dem Vorratsraum des Lagers mit den möglichen schädlichen Wirkungen auf die Bremseigenschaften oder im Grenzfall ein völliger Mangel an Schmierfett im Antifriktionslager mit allen, sich aus dem Betrieb dieser Teile ohne Schmiermittel ergebenden Folgen gezeigt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmierfett, bestehend aus

1. einem Mineralöl oder einem synthetischen öl,

2. einem Organobentonit und

3. Erdalkalisalzen zweier Carbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierfett .als Komponente 3 ein Erdalkalisalz einer Carbonsäure mit 16 bis 18 C-Atomen sowie ein Erdalkalisalz einer Carbonsäure mit 1 bis 8 C-Atomen enthält.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 3 ein Calciumsalz einer Carbonsäure mit 16 bis 18 C-Atomen sowie ein Calciumsalz einer Carbonsäure mit 1 bis 8 C-Atomen enthält.

3. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 15 Gewichtsprozent Erdalkali-, insbesondere Calciumseife enthält.

4. Schmierfett nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 10 Gewichtsprozent eines Erdalkali- oder Calciumsalzes einer niedermolekularen Monocarbonsäure mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen enthält.