DE1064666B - Schmieroel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES MNm. PATENTAMT

ία. 23 c 1/01

INTERNAT. KL. C 10 m AUSLEGESCHRIFT 1064 666

E14187 IVc/23 c

ANMELDKTAG: 25.MAI 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

3. SEPTEMBER 1959

Die Erfindung betrifft Schmieröle mit einem Gehalt an Naphthalin.

Eine der vielen erstrebenswerten Eigenschaften von Schmierölen ist die, daß die Temperatur des Schmieröls unter den Arbeitsbedingungen innerhalb eines weiten Bereichs von Geschwindigkeiten und Drehmomenten möglichst nahe der Temperatur der Umgebung bleibt. Diese Eigenschaft wird als Temperaturcharakteristik des Schmieröls bezeichnet. Je niedriger die Temperatur des Schmieröls ist, desto länger ist seine Lebensdauer. Der bedeutende Einfluß der Temperatur auf die Lebensdauer eines Öls erklärt sich teilweise aus der bekannten chemischen Regel, daß sich die Reaktionsgeschwindigkeit beim Temperaturanstieg um 10° C verdoppelt.

Die Tieftemperaturschmierfähigkeit von Ölen, welche bei tiefen Temperaturen hohe Viskositäten aufweisen, ließe sich verbessern, wenn es gelänge, die Viskosität bei tiefen Temperaturen herabzusetzen. In gleicher Weise wurden sich Öle von guter Temperaturcharakteristik, jedoch hoher Viskosität bei tiefen Temperaturen, weiterverbessern lassen, wenn man die Viskosität bei tiefen Temperaturen herabsetzen könnte. Die Bestrebungen, ölzusätze aufzufinden, die derartige Öle verbessern, führten zur vorliegenden Erfindung.

Es wurde gefunden, daß Stoff zusammensetzungen, die Naphthalin und Mineralschmieröle oder Ricinusöl enthalten, wirksame Schmiermittel sind, die eine gute Tieftemperaturschmierfähigkeit besitzen, ohne sich beim Einsatz bei tiefen Temperaturen übermäßig zu erwärmen. Es wird angenommen, daß Naphthalin die Viskosität des Öls bei tiefen Temperaturen herabsetzt und außerdem die Beständigkeit von ölen mit ungesättigten Bindungen, wie Ricinusöl, erhöht.

Es ist bekannt, durch Auflösen von Kampfer und Naphthalin in niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffölen, wie Benzin oder Leuchtöl, Schmieröle herzustellen. Dieser aus dem Jahre 1906 stammende Vorschlag hat jedoch angesichts der inzwischen erfolgten Entwicklung der Erdölindustrie keinen Eingang in die Praxis gefunden.

Naphthalin und andere Kohlenwasserstoffe mit kondensierten Ringen sind ferner bereits zu Benzin als Harzinhibitoren zugesetzt worden.

Die verschiedensten Derivate des Naphthalins sind als oxydationshemmende Zusätze bekannt. So hat man Methylnaphthaline zu Schmierfetten, die einen anorganischen Verdicker enthalten, zwecks Erhöhung ihrer Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen zugesetzt. Ebenso hat man zu Schmierfetten Naphthylamine zwecks Erhöhung ihrer mechanischen Beständigkeit und als Antioxydationsmittel zugesetzt.

Bekannt ist ferner der Zusatz von Monoalkyläthern Schmieröl

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N.J. (V.St.A.)

Vertreter: E. Maemecke, Berlin-Licaterfelde West,

und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. Juni 1956

Edwin Mathieson Dodds,

Henley-on-Thames, Oxfordshire (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

25

von 1,4-Dioxydihydronaphthalin oder von 1,4-Dioxytetrahydronaphthalin zu Benzin, Speiseölen und Speisefetten als Oxydationsschutzmittel.

Die verschiedensten Naphthalinderivate sind ferner

als Zusätze zu Schmierölen bekannt. So wurde zu Schmierölen als Oxydations- und Korrosionsschutzmittel unter vielen anderen Verbindungen auch Bis-(/?-naphthylaminomethyl) -p-tert.-amylphenol zugesetzt. Ein Zusatz von ct-Naphthol oder A'lkylnaphtholen zu

Schmierölen soll die Rostbildung verhindern. Öllösliche aliphatische Säuren wurden zusammen mit aromatisch substituierten Carbonsäuren, wie z. B. durch den Naphthylrest substituierten Fettsäuren, zu Schmierölen zur Verhinderung der Emulsionsbildung

und der Korrosion zugesetzt. Als Alterungsschutzmittel und zur Verhinderung oxydativer Einflüsse wurde der Zusatz von Amiden von Oxynaphthoesäuren zu technischen ölen und Fetten auf Mineralölbasis empfohlen.

Auch zur Verbesserung anderer Schmieröleigenschaften, insbesondere des Hochdruckverhaltens, wurden bereits zahlreiche Naphthalinderivate als Zusätze vorgeschlagen.

So ist der Zusatz von Naphthylaminderivaten zu

Schmiermitteln zwecks Verbesserung ihrer Hochdruckeigenschaften bekannt. Dem gleichen Zweck sowie als Detergens dient der bekannte Zusatz von Sulfonsäurederivaten von Naphthalinverbindungen zu Hochdruckschmierölen.

Zur Erhöhung der Zerreißfestigkeit des schmierenden Ölfilms wurde bereits der Zusatz einer großen Anzahl verschiedener Naphthalinderivate zu Schmierölen empfohlen. Zur \^rerbes»erung der Hochdruckeigenschaften von Schmierölen auf Mineralölbasis ist weiterhin der Zusatz von öllöslichen Di- bzw. PoIysulfiden von Xanthogenaten neben organischen Nitroverbindungen, wie Nitronaphthalin, bekannt.

Dinaphthylamin und andere Naphthylaminderivate wurden zu Schmierölen als Schlamminhibitoren und zur Verhinderung des Festfressens der Kolbenringe zugesetzt. Bekannt ist ferner der Zusatz von basischen Sulfonate« des Naphthalins zu Schmierölen zwecks Erhöhung der Oxydationsbeständigkeit, der Detergentwirkung und der Vermeidung des Ringklebens und der Lackbildung auf dem Kolben sowie zur Verbesserung der Filmbeständigkeit des Schmieröls.

Weiterhin ist es bekannt, durch tertiäre Alkylgruppen substituierte Naphthaline als Flüssigkeiten für Reibungsgetriebe, wie Drehmomentuniwandler, zu verwenden. Diesen alkylierten Naphthaline« können für den gleichen Zweck auch mineralische Schmieröle in einer Menge zwischen Vs und 3 Gewichtsteilen der alkylierten Naphthaline zusammen mit einem Arylester einer Säure des Phosphors zugesetzt werden.

Der Zusatz von Naphthalin zu Schmierölen zwecks Verbesserung ihrer Tieftemperaturschmierfähigkeit wurde jedoch bisher noch nicht vorgeschlagen.

Aus der Zeitschrift »Journal of the Institute of Petroleum«, 1941, S. 169, ergibt sich, daß man bereits versucht hat, die Festigkeit des Schmierfilms, d. h. die Hochdruckeigenschaften von Schmierölen, durch einen Zusatz von 1 °/o Naphthalin zu verbessern, daß ein solcher Zusatz jedoch bei der Prüfung im Almen-Gerät keinerlei Wirkung zeigte. Hieraus mußte geschlossen werden, daß ein Zusatz von Naphthalin zu Schmierölen zwecklos ist.

Die Erfindung beruht nun auf der überraschenden Feststellung, daß der Zusatz von 2 bis 20 Gewichtsprozent Naphthalin zu Mineralschmierölen oder Ricinusöl die nachstehend im einzelnen beschriebenen Verbesserungen mit sich bringt.

Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung enthält 10 bis 15 Gewichtsprozent Naphthalin.

Die bevorzugten Mineralschmieröle sind Brightstocköle, z. B. Pennsylvanische Brightstocköle, und Schmieröle mit Viskositäten im Bereich von 20 bis 80 cSt bei 98,9° C.

Ricinusöl ist ein Schmieröl mit guter Temperaturcharakteristik. Tabelle I gibt die Höchsttemperaturen an, die von vier ölen bei der Prüfung auf dem Leyland-Schneckenachsenprüfstand (Stahl und Bronze) erreicht wurden.

Tabelle I

Mineralöl (b) ist ein Schmieröl mit einer kinematischen Viskosität von 49 cSt bei 98,9° C. Mineralöl (c) besitzt die folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht 0,902

Im geschlossenen Flammpunktprüfer gemessener Flammpunkt 296° C
Kinematische Viskosität

bei 98,9⁰C 32,5 cSt

ίο Kinematische Viskosität

bei 37,8⁰C 53OcSt

Stockpunkt - 15° C

Der niedrigere Temperaturanstieg bei niedriger Ge-.schwindigkeit bedeutet einen geringeren Ölwiderstand und die Entwicklung einer geringeren Wärmemenge als Folge der absoluten Druckaufnahme.

Reines Ricinusöl besitzt als Schmieröl den Nachteil, daß es bei gewöhnlichen Temperaturen zähflüssig ist. Die Viskosität von Ricinusöl ist die folgende:

Redwood Nr. 1 bei 21,1° C
Redwood Nr. 1 bei 93,3° C

4000 Sekunden
100 Sekunden

Diese hohe Viskosität von reinem Ricinusöl führt zu einem hohen Ölwiderstand und damit zum Kraftverlust unter den Arbeitsbedingungen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten. Die Erfindung schafft nun eine Möglichkeit, die Tieftemperaturviskosität von Ricinusöl herabzusetzen und seine Beständigkeit zu erhöhen, ohne seine Schmierfähigkeit zu beeinträchtigen.

Gemische, die Ricinusöl und 10 bis 15% Naphthalin, bezogen auf das fertige Schmieröl, enthalten, sind besonders geeignete Schmiermittel bei hohen Scherbeanspruchungen und Geschwindigkeiten, z. B. für Hinterachsen mit Hypoidgetriebe. Tabelle II gibt die Wirkung des Naphthalins auf die Viskosität von Ricinusöl an.

Tabelle II

Redwood-Viskosität Nr. 1
in Sekunden

bei 21,1⁰C

bei 93,3° C

Ricinusöl

4000
100

Ricinusöl
mn U⁰Io
Naphthalingehalt

1700
70

1. Ricinusöl

2. Mineralöl (a)

3. Mineralöl (b)

4. Mineralöl (c)

Höchsttemperatur über der
Temperatur der Umgebung in ° C

Hohe ] Niedrige

Geschwindigkeit, Geschwindigkeit,

niedriges hohes

Drehmoment I Drehmoment

83,5

47
79,5
84
86

Mineralöl (a) ist ein Schmieröl mit einer kinematischen Viskosität von 42,5 cSt bei 98,9° C.

Es wurde weiter gefunden, daß Naphthalin auch als Oxydationsverzögerer wirkt und die Beständigkeit des Ricinusöls erhöht. Dies ergibt sich aus Tabelle JII.

Es wird angenommen, daß das Naphthalin sich mit dem Ricinusöl zu Oxydationsverzögerern verbindet. Die Beständigkeit der Schmieröle nach der Erfindung kann weiter durch Zusatz der üblichen Schmierölzusätze verbessert werden. Hierunter werden alky-]i>rte Phenole. Phenothiazin, geschwefelte oder phoaphorgeschwefelte Kohlenwasserstoffe, z. B. Terpene, wie Dipenten, oxyaromatische Amide, Metallsalze von alkylierten aromatischen Phenolsulfiden, z. B. Barium-tert.-octylphenolsulfid, Metallsalze von Dithiocarbaminaten, wie Zinkdithiocarbammat-bisphenole, Metallsalze von Alkyldithiophosphaten und 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol verstanden. Oxydationsverzögernde Zusätze werden bevorzugt. Die Schmierölzusammensetzung nach der Erfindung enthält weniger al^ 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,05 bis

Tabelle III

Kinematische Viskosität

bei
37,8° C

bei 98,9° C

Redwood-Viskosität

bei
21,1⁰C

bei
60⁰C

bei
93,3° C

Neutralisationszahl

Viskositätsindex

Stockpunkt ⁰C

Ricinusöl

Ricinusöl (nach 100 Stunden langer

Oxydation)

88% Ricinusöl + 12% Naphthalin ...
88 % Ricinusöl -f ■ 12 % Naphthalin

(nach 100 Stunden langer Oxydation)
88 % Ricinusöl + 12 % Naphthalin

+ 1,9'% 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol

(nach 100 Stunden langer Oxydation)

294,1

441,9
148,1

198,4

147,9

26,7 13,02

4000

6500
1750

2450

1750

350

500
200

260
200

100

135
70

1,35

9,5
1,35

8,4
2,4

84

90 87

93

85

-34,5

-34,5 -34,5

4 Gewichtsprozent, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Schmierölzusatz, bezogen auf das fertige Schmieröl. Das Gemisch kann ferner bis zu 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise 25 bis 35 Gewichtsprozent aliphatische Ester mit mehr als 15 C-Atomen, vorzugsweise Monoester verzweigtkettiger Alkohole, wie Isopropyloleat, enthalten.

Soll das Schmieröl bei Höchstdrücken verwendet werden, so kann es durch Hochdruckzusätze, wie geschwefelte und chlorierte Erdölextrakte, Thioäther und Gemische von Schwefel und Bleinaphthenat, verbessert werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schmieröl, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Mineralschmieröl einer kinematischen Viskosität von 20 bis 80 cSt bei 98,9° C oder Ricinusöl sowie 2 bis 20 Gewichtsprozent Naphthalin besteht.

2. Schmieröl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Ricinusöl und 10 bis 15 Gewichtsprozent Naphthalin, bezogen auf die Gesamtmenge, besteht.

3. Schmieröl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,05 bis 4 Gewichtsprozent eines Schmierölzusatzes an sich bekannter Art, bezogen auf die Gesamtmenge, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 917 027, 917 636, 192, 938 148, 939 946, 941 218, 941 634;

deutsche Auslegeschriften F 11593 IVc/23 c (bekanntgemacht am 15. 12. 1955), N 5022 IVc/23 c (bekanntgemacht am 23. 2. 1956) ;

USA.-Patentschriften Nr. 2 497 097, 2 692 202; britische Patentschriften Nr. 319 363, 654 412, 325;

französische Zusatzpatentschrift Nr. 6332 zur Patentschrift Nr. 350 090;

französische Patentschriften Nr. 681 708, 974 374; öl und Kohle (1944), S. 103, 104; Journal of the Inst, of Petroleum (1941), S. 169, 172, 174 bis 176, 179, 180.

© 909 610/369 S. 59