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Verfahren zum Herstellen von Schmiermitteln Gegenstand der Erfindung
ist ein Veifahren zum Herstellen von Schmierölen durch Vermischen von Mineralölen
mit einer Viscosität von nicht weniger als 2,o5° E bei 37,8° mit Aluminiumsalzen
von Fettsäuren mit mindestens 15 CAtomen unter Erhitzen und nachträglichem Abkühlen.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Herstellen von Schmierölen
bekannt, bei denen Mineralschmieröle mit Aluminiumstearaten unter Erwärmen vermischt
werden. In einem Falle hat man versucht, durch Einhaltung eines Temperaturbereiches
von etwa 168 bis 29o° eine gleichmäßige Fettmasse zu gewinnen. Bei einem anderen
bekanntere Verfahren wird an Stelle einer bestimmten Temperaturhöhe der Temperaturbereich
lediglich nach dem Flammpunkt des verwendeten Mineralöles bestimmt, der zweckmäßig
nicht überschritten werden soll. Bei den in Frage kommenden geeigneten Ölen ergeben
sich dabei Mindesttemperaturen von etwa 1q.9°, die sich vorzugsweise auf etwa 177°
erhöhen. In allen Fällen entsprechen jedoch die gewonnenen Schmieröle nicht den
an ein hochwertiges Produkt zu stellenden Anforderungen hinsichtlich Konsistenz
und Ölbindungsvermögen. Es ergeben sich vielmehr Produkte, die neben Undurchsichtigkeit
entweder ölig oder bei Abkühlung, z. B. in rotierenden Trommeln, klumpig und grießig
werden und somit als Schmierfett in weitaus den meisten Fällen unbrauchbar sind.
Es hat sich nur. überraschenderweise ge-
zeigt, daß es nicht so sehr
auf die Einhaltung einer bestimmten hohen Temperatur ankommt, um ein vollwertiges
Schmieröl zu erhalten, als vielmehr darauf, außer der Erhitzung der-Masse in gleicherweise
auch einen bestimmten Verlauf des Abkühlungsvorganges zu sichern, um die vorerwähnten
Mängel zu vermeiden, daß das Gemisch in den Zustand öliger oder grießiger Beschaffenheit
übergeht. Erfindungsgemäß wird dies dadtirch erreicht, da.ß beim Erhitzen die Temperatur
von 125' nicht überschritten wird und hierauf das Gemisch der Kühlung mit der Maßgabe
unterworfen wird, daß die erhaltenen Fettmassen weder ölig flüssige Beschaffenheit
beibehalten noch durch Überkühlung inungleichmäßigegrießige bis klumpige Struktur
übergehen.
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Es wird auf diese Weise ein in jeder Hinsicht einwandfreies Schmieröl
erzielt, das den höchsten Anforderungen genügt und sich insbesondere durch seine
homogene Beschaffenheit auszeichnet.
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Die Aluminiumsalze kommen vorteilhaft in Mengen zur Anwendung, die
sich von etwa 5°1o bis zu etwa 5o°Jp, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischungskomponenten,
bewegen. Die Mischung von Fettsäure und Mineralöl wird auf eine Temperatur von etwa
7o bis 12o° erhitzt, und zwar derart, daß dabei die Temperatur langsam zum Ansteigen
gebracht wird. Üblicherweise beginnt
die LTmwandlung des Gemisches
langsam bei über 7o° und ist praktisch bei etwa 115' beendet. Innerhalb dieses
Bereiches findet ein im wesentlichen vollkommener Wandel der Eigenschaften des Gemisches
aus Öl und Fettsäure statt, und zwar ein Wandel von öliger Konsistenz bis zu gummiartiger
Konsistenz, begleitet von einem Wandel der Farbe und sonstigen Eigenschaften. Diese
Änderungen können durch ein verhältnismäßig schnelles Abkühlen bzw. auch Abschrecken,
und zwar mit Hilfe der Luft bei Ausbreitung indünnerLage öder auch mittels künstlicher
Kühlung, festgehalten werden. Bei Sommertemperaturen werden beispielsweise die fertigen
Massen zur Abkühlung in Lagen von nicht mehr als etwa 5 cm Schichtdicke ausgebreitet.
Es hat sich gezeigt, daß, wenn man eine derartige sorgsame Kühlung nicht beachtet,
die Masse in ihre alte Beschaffenheit zurückkehrt, mindestens aber die für ein Fett
charakteristischen Eigenschaften verliert.
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Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele gegeben. Zur Erklärung
des Begriffes Eindringungstiefe soll kurz erklärt werden, daß zu dieser Feststellung
ein Aluminiumstab von etwa i cm Durchmesser gleitend in rechtwinkliger Stellung
zu der Fettoberfläche über diese hingeführt wird und alsdann eine Stahlkugel .im
Gewichte von 95>67g aus einer Entfernung von 2,5,8 cm auf das andere Ende des Stabes
fallen gelassen wird. Die Tiefe, bis zu welcher der Stab in das Fett eingetrieben
wird, ist kennzeichnend für die Konsistenz des Fettes insofern als bei größerer
Steifheit naturgemäß die Eindringtiefe geringer sein wird als bei geringerer Steifheit.
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Beispiele i. Ein Neutralöl auf Paraffinbasis mit einer Viscosität
von 6,22° E bei 37,8° wird in einer Menge von 1970 kg mit 2,70 kg
Aluminiumstearat gemischt und stufenweise auf 127° erhitzt, was etwa 7 Stunden erfordert.
Proben werden genommen, wenn die Temperatur etwa 65, etwa 8o und etwa 95° erreicht
hat. Diese Proben zeigen, daß eine verhältnismäßig große, aber mit der steigenden
Temperatur zunehmend geringere Menge'von Aluminiumstearat in der Masse suspendiert
ist. Die ersten beiden Proben zeigen eine hellgelbe Farbe, die dritte Probe beginnt
bereits die charakteristische Goldfarbe des schließlich erhaltenen Fettes anzunehmen.
Eine Probe der letzten Art zeigt einen verhältnismäßig geringen Gehalt an suspendiertem
Aluminiumstearat, und bei etwa 115° ist praktisch kein Aluminiumstearat mehr in
Suspension enthalten, das Fett ist - Kühlung in der obengenannten Weise vorausgesetzt
- durchweg klar und von goldener Farbe.
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Proben der heißen Masse werden in runde Schalen von etwa 2q.,8 cm
Durchmesser gegeben, und zwar in drei Schalen zunächst in einer Tiefe von 2,5 cm,
5 cm und 7,6 cm. Diese Masse wird dann durch künstliche Kühlung oder Luftkühlung
auf annähernd - i7,8° gebracht. In weiteren fünf Schalen wird Masse in einer Tiefe
von 2,5 cm, 5 cm. 7,6 cm, io cm und 15,5 cm gegeben und auf Raumtemperatur von etwa
-21' gekühlt. Eindringungsversuche, wie eingangsbeschrieben, ergeben dann folgende
Werte:
| Künstliche Kühlung Nichtkünstliche Kühlung |
| Füllhöhe Eindringung Füllhöhe Eindringung |
| 2,5 cm o,616 cm 2,5 cm 1,775 cm |
| 5 - 0,960 - 5 - 2,633 - |
| 7,6 - 136o - 7,6 - 3,000 - |
| 10 - 3500 - |
| 15,2 - 4133 - |
Die künstlich gekühlten Proben und die auf Raumtemperatur gekühlte Probe mit einer
Füllhöhe von 2,5 cm sind nicht zufriedenstellend, da sie eine grießige Masse mit
einem verhältnismäßig großen Anteil an harter, kittartiger Substanz darstellen,
was auf Überkühlung zurückzuführen ist. Die künstliche Kühlung wurde schließlich
noch über eine Zeit von 6 bis 8 Stunden fortgesetzt und die Kühlung auf Raumtemperatur
über 12 Stunden. Bei der Aussetzung jeder Probe auf eine Zeit, die dem Fett die
Annahme einer kittartigen Konsistenznicht ermöglichte, wurde ein geeignetes Material
erhalten, das aber sehr geringe Festigkeit zeigt. Die Beispiele des bei Raumtemperatur
mit einer Tiefe von 15,2 cm bei langsamer Abkühlung erhaltenen Produktes zeigen
eine verhältnismäßig geringe Konsistenz, sind fast halbflüssig und daher insbesondere
für Hochdruckschmierung geeignet.
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Die Beispiele des mit 7,6 cm Füllhöhe gekühlten Materials zeigen größeren
Festigkeitsgrad und sind deshalb für Schmierbüchsen und gewisse Arten von Druckschmierung
geeignet.
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Die Beispiele des bei Raumtemperatur in etwa 5 cm Füllhöhe gekühlten
Materials zeigen hohe Konsistenz und eignen sich daher für langsamer laufende Maschinen.
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Es ist zu bemerken, daß die Konsistenz des abgekühlten Materials und
seine besondere Eignung für gewisse Fälle vollkommen von dem Ausmaß der Abkühlung,
d. h. der Temperaturspanne von höchster Erhitzung bis tiefstem Abkühlungspunkt,
abhängig ist.
Alle von den geeigneten Fetten der genannten Art können
unter den gleichen Temperaturbedingungen verwendet werden, da sie sämtlich die gleichen
Seifenmengen enthalten.
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2. Ein Mineralöl mit einer Viscosität von 8.27° E bei 37,8° in einer
Menge von 55 bis 85 Gewichtsprozent und .1 .5 bis 15 Gewichtsprozent Aluminiumstearat
werden auf eine der obengenannten Temperaturen zwischen 70 und etwa i i6°
erhitzt und in Schalen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Füllhöhe 5 cm nicht
überschreitet.
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3. Ein Neutralöl mit einer Viscosität von i i,oi ° E bei 37,8° wird
in einer Menge von 84. Gewichtsteilen mit 16 Gewichtsteilen A1uminiumstearat
auf etwa i25° erhitzt, und zwar etwa 5 Stunden läng, bis sich eine klare Masse gebildet
hat, die dann, vorzugsweise bei Abkühlung auf etwa 15', ein Endprodukt von
verhältnismäßig schwerer Konsistenz ergibt, das sich insbesondere für Radnaben und
für Zapfenlager an Pumpen eignet. Hierbei kann ein Teil des l',,Teutralöles auch
durch ein hochfiltriertes Zylinderöl ersetzt werden, damit das Fett eine grüne Schattierung
annimmt, ohne daß sich hierdurch die Eigensrhaften bemerkenswert ändern.
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4. Ein Öl auf Asphaltbasis mit einer Viscosität von 4,i9° E
bei 37,8° wird mit einer Menge von 78 Gewichtsteilen mit 22 Gewichtsteilen Aluminiumstearat
erhitzt. Bei Kühlung in einer Schichtdicke von 2,2 cm auf 21' ergeben sich o,2 cm
Eindringung. Dieses sehr steife Fett mit hohem Seifengehalt eignet sich insbesondere
für hohe Temperaturen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Feuchtigkeit, beispielsweise
für Wasserhähne oder Dampfventile.
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5. Ein Öl auf Paraffinbasis mit einer Viscosität von 5,27° E bei 37,8
wird zu 7o Teilen mit 3o Teilen Aluminiumstearat auf etwa i25° erhitzt und in einer
Schichtdecke von 4,4 cm auf io° abgekühlt. Die Eindringung ist o,i cm, das Produkt
sehr hart und infolge seines hohen Seifengehaltes für große Hitze und Feuchtigkeit
geeignet, z. B. für Ablaßhähne oder Ventile an Dampfkesseln. ' Die Zunahme der Konsistenz
gegenüber Beispiel i erklärt sich durch die Verwendung eines viel schwereren Öles.
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6. Weißes Petrolatum wird zu 8o Gewichtsteilen mit 2o Gewichtsteilen
Aluminiumstearat vermischt und etwa 7 Stunden lang auf 115 bis 125' erhitzt. Hierauf
wird gekühlt bei etwa i 5,o cm Füllhöhe bis auf etwa :21', und zwar i2 Stunden lang.
Das. Produkt hat hqhe Konsistenz und ist äußerst rein, es eignet sich daher für
Kaffeefilterz> und für solche an Seifenkochapparaten.
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Trotz des hohen Abkühlungsgrades, d. h. von hoher Temperatur auf verhältnismäßig
niedere Temperatureng ist= die Konsistenz verhältnismäßig hoch, da das Paraffin
im Petrolatum dazu neigt, ein Flüssigwerden der Masse zu verhindern.
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Zu den vorstehenden Beispielen ist noch zu bemerken, daß sie den Bedingungen
der Praxis entsprechen und daher die gemachten Angaben keine Übertragung auf den
Maßstab des Laboratoriums zulassen. Würden beispielsweise die an sich für die den
obigen Beispielen zugrunde liegenden Mengen (vgl. Beispiel i) als sehr gering zu
bezeichnenden Abkühlungszeiten auf kleine Laboratoriumsproben angewendet, so wäre
in allen Fällen mit einem Mißerfolg durch Überkühlung zu rechnen.
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Bei Durchführung des Verfahrens gemäß Erfindung ist es, wie bereits
erwähnt, von besonderer Bedeutung, daß die genannten Temperaturgrenzen eingehalten
werden; als obere Grenze hat sich die Temperatur von 1o5° in allen Fällen der genannten
Beispiele als genügend erwiesen, es wurden Produkte von einwandfreier Beschaffenheit
erhalten. Die Steigerung der Temperatur auf i25° bringt keinerlei Änderungen, sondern
dient lediglich einer Beschleunigung. Der Anstieg der Temperaturen soll zweckmäßig
allmählich und gleichmäßig durch die ganze Masse erfolgen, wozu sich ein stetes
Umrühren o. dgl. Maßnahmen empfehlen. Die jeweils höchsten Temperaturen sollen nicht
eher, als kurz vor Beendigung des Erhitzungsprozesses erreicht werden.
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Als Mineralöle kommen vorzugsweise Erdöle der bekannten Art, wie sie
unter den verschiedensten Handelsnamen erhältlich sind, in Frage, z. B. Zylinderöle,
Bright-Stocköle, Rückstandsöle u. dgl. Auch hinsichtlich der Herkunft eignen sich
die verschiedensten Öle, sofern sie nur nicht schädliche Bestandteile, z. B. korrosionsfördernde
Stoffe o. dgl., enthalten. Die Auswahl für das Verfahren gemäß Erfindung ist nach
dem Kriterium des Viscositätsgrades erfolgt, sie kann nach den dadurch gegebenen
Richtlinien auch nach anderen Kriterien, wie Flammpunkt o. dgl., erfolgen.
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Außer den Erdölen kommen gegebenenfalls auch Erdölfraktionen in Frage,
insbesondere grüne, bernsteinfarbene und weiße Fraktionen.
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Neben dem Mineralöl, wie Erdöl, und der fettsauren Seife soll im allgemeinen
kein weiterer Zusatz zu dem Gemisch für die Schmierfettherstellung vorgesehen werden.
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Die Mengen der fettsauren Salze, als welche, wie bereits erwähnt,
Aluminiumstearate sowie -palmitate besonders in Frage kommen, werden je nach dem
Grade der gewünschten
Steifheit bemessen, und zwar, je mehr hiervon
verwendet werden, desto steifer ist das Endprodukt, und außerdem steigt auch damit
die Temperaturbeständigkeit. In gleicher Weise wie durch die Steigerung der Menge
an Aluminiumseifen kann auch durch Erhöhung des Ausmaßes cler Abkühlungshöhen die
Konsistenz erhöht werden. Die Menge der zugesetzten Seife bestimmt auch das spezifische
Gewicht des erhaltenen Schmiermittels.
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Der erwähnte Einfluß des Grades der Abkühlung macht es, wie gefunden
wurde, möglich, daß mit weniger Aluminiumseife, aber bei g rößeremTempera tursturz,
eine Konsistenz erhalten wird, die der eines Produkts mit höherem Aluminiumseifengehalt,
aber geringerem Temperatursturz entspricht. In keinem Falle soll jedoch die Abkühlung
mit solcher Geschwindigkeit erfolgen, daß eine grießige und mit harten, kittartigen
Teilen durchsetzte Masse entstehen kann.
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Die gemäß Erfindung erhaltenen Schmiermittel sind in mancher Hinsicht
gewöhnlichen Fetten ähnlich, unterscheiden sich aber dadurch wesentlich, daß sie"
bei erheblich höheren Temperaturen Steifheit beibehalten und daher neben arideren
Eigenschafen für gewisse Anwendungszwecke gewöhnlichen Fetten weit überlegen sind.
Vor allem sind die erhaltenen Schmiermittel wasserfrei, bei Kälte glatt und bei
Erwärmung zähe und weisen bei hohen Temperaturen eine kautschukähnliche Konsistenz
auf. Diese für alle Schmiermittel gemäß Erfindung giltigen Eigenschaften machen
die Produkte besonders geeignet für Bedingungen, unter denen das Schmiermittel hohen
Temperaturen und hoher Reibung ausgesetzt ist, z. B. in den hochbeanspruchten Teilen
von Flugzeug- und Automobilmotoren, in schnell laufenden Getrieben u. dgl.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Schmiermittel weisen auch einen Erstarrungspunkt
auf, der unter - r7,8° liegt.