DE1091687B - Schmierfett - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Schmierfette, die mit Hilfe eines Esters eines Saccharides und einer Monocafbonsäure von hohem Molekulargewicht sowie einem Erdalkalisalz einer niederen Fettsäure verdickt sind.

Aus der USA.-Patentschrift 2 700 022 ist es bekannt, zu Kurbelkasten-Schmierölen, die zur Verwendung in Benzinmotoren bestimmt sind, Ester von Mono-, Di- oder Trisacchariden mit aliphatischen Carbonsäuren, die 10 oder mehr Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, zur Unterdrückung der Bildung lackartiger Abscheidungen im Motor zuzusetzen. Diese bekannten Schmieröle müssen natürlich flüssig sein, da sie als Kurbelkasten-Schmieröle verwendet werden sollen, und können als Zusätze z. B. Ester von Zuckern, wie Erythrose, Threose, Xylose, Arabinose, Rhamnose, Mannose, Galaktose, Glucoheptose, Fructose, Sorbose, Glucodecose, Lactose, Saccharose, Maltose, Cellobiose, Raffinose, Rhamninose oder Melicitose, mit aliphatischen Carbonsäuren, wie Caprinsäure, Undecylsäure, Laurinsäure, Oleinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Naphthensäure oder aus pflanzlichen Ölen gewonnenen höheren Carbonsäuren, in Mengen von etwa 3 bis 20 Gewichtsprozent enthalten.

Die deutsche Patentschrift 955 890 beschreibt flüssige Schmieröle auf Mineralölgrundlage, die als Korrosions-Schutzmittel einen Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent an höheren Fettsäureestern von Polyoxyalkylenäthern von Hexiten der allgemeinen Formel

Schmierfett

R-(OC₂H₄)„;

(OR'),

enthalten, worin R die Kohlenwasserstoffkette des Hexits, vorzugsweise Sorbit, R' den Säurerest einer Fettsäure mit 12 bis 18 C-Atomen, vorzugsweise Lauryl- oder Ölsäure, η eine Zahl von 6 bis 12, χ eine Zahl von 4 bis 6 bedeutet und wobei die Anzahl der C-Atome in (OR'), größer als 6 » ist.

Es wurde nun gefunden, daß man Schmierfette von ausgezeichneter Beständigkeit gegen Phasentrennung erhält, die sich in Anbetracht ihrer Ungiftigkeit für alle diejenigen Anwendungszwecke eignen, wo ein ungiftiges Schmiermittel verlangt wird, wenn man Schmieröle mit Estern von Disacchariden und hochmolekularen Fettsäuren und mit Erdalkalisalzen von Fettsäuren mit 2 bis 6 C-Atomen verdickt.

Die erfindungsgemäßen Schmierfette auf der Basis eines überwiegenden Anteils eines Schmieröls sind durch einen Gehalt an einem Ester aus 1 Mol eines Disaccharides und 1 bis 3 Mol einer C₁₂- bis C₃₂-Fettsäure in Mengen von 5 bis 30 Gewichtsprozent und einem Erdalkalisalz einer C₂- bis C₆-Fettsäure in Mengen von 5 bis 40 Gewichtsprozent gekennzeichnet.

Anmelder:

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

Vertreter: E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,

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

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. März 1958

Arnold J. Morway, Clark, N. J.,

und Walter E. Waddey, Westfield, N. J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Die neuen Schmierfette können insbesondere in Anlagen zur Verarbeitung von Lebensmitteln, wie Teigmischern, Förderern, Abfüll-, Verpackung- und Konservenherstellungsanlagen, verwendet werden.

Das Disaccharid des Esters kann Saccharose, Maltose, Lactose oder Cellobiose sein. Der Monocarbonsäurerest kann sich von Fettsäuren mit 12 bis 32, z. B. 16 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül ableiten. Hierher gehören in der Natur vorkommende oder synthetische, substituierte und unsubstituierte, gesättigte und ungesättigte Fettsäuren. Beispiele für solche Säuren sind Palmitinsäure, Stearinsäure, Dioxystearinsäure, Behensäure, Montansäure, Linolensäure, Linolsäure, Arachidinsäure, Ricinolsäure, Oleinsäure, hydrierte Fischölsäuren, Talgsäuren usw.

Zu den als Verdicker verwendbaren Estern gehören Mono-, Di- und Triester. Besondere Beispiele dafür sind Saccharosemonostearat, Saccharosedistearat, Saccharosetristearat, Maltosedipalmitat, Maltosemonolaurat, MaI-tosedimelissat, Cellobiosemonooleat, Saccharosemonotalgsäureester usw. Besonders bevorzugt werden wegen ihrer leichten Erhältlichkeit in großen Mengen Saccharosemono- und -distearat.

Als Erdalkalisalze von C₂- bis C₆-Fettsäuren können z. B. die Calcium-, Barium- oder Strontiumsalze von Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure oder Capronsäure verwendet werden. Calciumacetat wird für diesen Zweck besonders bevorzugt, da es ein festes Schmierfett von hohem Tropfpunkt mit verschleißmindernden Eigenschaften und Hochdruckeigenschaften erzeugt.

009 629/394

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schmierfette kann z. B. erfolgen, indem man zunächst 5 bis 30 Gewichtsprozent Disaccharidester in einem Schmieröl dispergiert. Zu diesem Zwecke wird das Gemisch von Ester und Öl unter Rühren erhitzt, bis der Ester in dem Öl in Lösung geht. Dies erfolgt allgemein bei etwa 138 bis 160° C. Hierauf kann man das Erdalkalisalz in Form einer wäßrigen Lösung zusetzen und das Gemisch dann dehydratisieren. Zweckmäßiger ist es jedoch, das Erdalkalisalz in dem Gemisch von Ester und öl selbst herzustellen. Dies ist leicht möglich, indem man eine Erdalkalibase, z. B. Kalk, mit der gewünschten Säure, z. B. Essigsäure oder Essigsäureanhydrid, umsetzt. Das Gemisch kann je nach Bedarf auch von außen her erhitzt werden, was sich danach richtet, welches Salz hergestellt werden soll und ob das Salz in Form eines Hydrates vorliegen soll oder nicht. Wenn das Salz ζ. B. Calciumacetat ist und wenn eine geringe Menge Wasser vorhanden ist und die Reaktionstemperatur unterhalb etwa 82 bis 93° C gehalten wird, dann bildet sich das Dihydrat. Wird jedoch das gleiche Reaktionsgemisch auf mehr als 82 bis 93° C erhitzt, so bildet sich das Monohydrat, während man bei Temperaturen von etwa 149° C wasserfreies Calciumacetat erhält. Je nach dem Verwendungszweck können Hydrate oder die wasserfreie Form erwünscht sein. Beim Einsatz bei tiefen Temperaturen liefern die Hydrate die stärkste Verdickungswirkung, während die wasserfreie Form eine geringere Verdickungswirkung ausübt, jedoch für höhere Temperaturen günstiger ist. Erfindungsgemäß kann man dem mit dem Ester verdickten Öl etwa 5 bis 40, z. B. 10 bis 35 Gewichtsprozent Erdalkalisalz zusetzen.

Das in dem erfindungsgemäßen Schmiermittel verwendete Schmieröl kann ein Mineralschmieröl, ein synthetisches Schmieröl oder ein Gemisch derartiger Schmieröle sein. Zu den erfindungsgemäß verwendbaren synthetischen Schmierölen gehören Dicarbonsäureester (ζ. B. Di-2-äthylhexylsebacat), Ester von Glykolen (z. B. der C₁₃-Oxosäurediester von Tetraäthylenglykol), Komplexester (z. B. der durch Umsetzung von 1 Mol Sebacinsäure mit 2 Mol Tetraäthylenglykol und 2 Mol 2-Äthylcapronsäure gebildete Komplexester), Formale, Silicone, Kohlensäureester, Polyglykole und andere an sich bekannte synthetische Schmieröle.

Man kann auch verschiedene andere Schmierölzusätze in Mengen von etwa 0,1 bis 10,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtgewichtsmenge des Schmiermittels, zusetzen. Beispiele für solche Zusätze sind Schlamminhibitoren, wie Calciumerdölsulfonat, Korrosionsinhibitoren, wie Sorbitanmonooleat, Stockpunkterniedriger, Farbstoffe, andere Schmierfettverdicker u. dgl.

Beispiel 1

10,0 Gewichtsteile Saccharosedistearat werden in 55,6 ,Gewichtsteilen eines Mineralschmieröles von einer bei 98,9° C gemessenen Viskosität von 8,76 cSt durch Erhitzen auf 149° C unter Rühren dispergiert. Dieses Grundmaterial wird erkalten gelassen. Zu der auf 38 bis 49° C erkalteten Masse werden 13,4 Gewichtsteile Kalkhydrat zugesetzt und gründlich in der Esterdispersion dispergiert, bis sich eine glatte Aufschlämmung gebildet hat. Dann werden unter Rühren 20,0 Gewichtsteile Eisessig zugesetzt. Fast sofort bildet sich eine feste Fettstruktur. Die Reaktionstemperatur steigt auf 82° C, und die Masse wird weitergerührt, bis die Temperatur zu sinken beginnt. Dann wird die Temperatur durch Außenbeheizung auf 104° C erhöht. An diesem Punkt des Verfahrens wird von dem Produkt ein Teil zur Untersuchung abgezogen. Der Rest des Schmierfettes wird auf 160° C erhitzt und dann unter Rühren erkalten gelassen. Sobald die Masse auf 93° C erkaltet ist, wird 1,0 Gewichtsteil Phenyl-a-naphthylamin als Oxydationsverzögerer zugesetzt, worauf das Fett weiter auf Raumtemperatur erkalten gelassen wird.

Beispiel 2

Es wird ein Fett nach Beispiel 1 bei 160° C hergestellt, wobei jedoch die Bestandteile in anderen Mengenverhältnissen angewendet werden und das Distearat durch Monostearat ersetzt wird.

Zu Vergleichszwecken wird ein Schmierfett mit Calciumacetat als dem einzigen Verdicker, d. h. ohne den Ester, folgendermaßen hergestellt: 13,4 Gewichtsprozent Kalkhydrat und 65,6 Gewichtsprozent Mineralschmieröl (Viskosität 8,76 cSt bei 98,9° C) werden innig miteinander zu einer Aufschlämmung vermischt. Dann werden langsam unter Rühren 20,0 Gewichtsprozent Eisessig zugesetzt, wobei die Temperatur auf 82° C steigt. Dann wird die Masse erhitzt, bis die Temperatur auf 104° C gestiegen ist, worauf eine Probe entnommen wird. Der Rest der Masse wird auf 160° C erhitzt, um das Calciumacetat vollständig zu dehydratisieren. Beim nachfolgenden Erkalten wird bei 93° C Phenyl-a-naphthylamin zugesetzt, worauf die Masse auf Raumtemperatur erkalten gelassen wird.

Die verschiedenen Zusammensetzungen und ihre physikalischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Zusammensetzung und Eigenchaften von Schmiermitteln

	04° C	16O0C	Beispiel	j	104° C	16O0C
			2
1	10,0	10,0	160° C	—	—
20,0	20,0	5,0	20,0	20,0
13,4	13,4		13,4	13,4
1,0	1,0	10,0	1,0	1,0
55,6	55,6	6,7	65,6	65,6
ausgezei	chnetes,	1,0	weich,	kein
glattes, gleich	77,3	halb	Fett-
mäßiges Fett	ausgezeichnetes,	flüssig	gefüge
glattes, gleich
mäßiges Fett

Zusammensetzung, Gewichtsprozent

Saccharosemonostearat

Saccharosedistearat

Eisessig

Kalkhydrat

Phenyl-a-naphthylamin

Mineralschmieröl

(Viskosität 8,76 cSt bei 98,9° C)

Eigenschaften

Aussehen

1 091 ÖÖ7

Tabelle (Fortsetzung)

104° C 160° C

Beispiel

2 160⁰C

104° C

Tropfpunkt, ⁰C

ASTM-Penetration bei 25° C, mm/10

Ruhpenetration ,

Walkpenetration nach 60 Stoßen
Walkpenetration nach 100 000 Stoßen

Wasserlöslichkeit

Oxydation nach Norma Hoffmann* ...

Schmierdauer, Stunden***

(121° C — 10 000 U/min)

>260 >260

225 ! 250 275 I 275 280 290

Unlöslich j Unlöslich 320

Almenprüfung, Gewichte

Verschleißprüfung im Vierkugelgerät
(1 800 U/min — 10 kg Belastung — 75°
1 Stunde) Schrammendurchmesser, mm.

1300

Stunden**
15

>260

275

300

330

Unlöslich

414

1300
Stunden**

0,26

* Stunden bis zum Abfall des Sauerstoffdruckes um 0,35 kg/cm². ** Wirkt bei Beendigung der Prüfung noch als Schmiermittel.

*** Prüfmaschine des Anti-friction Bearing Manufacturers — National Lubricating Grease Institute.

Wie sich aus der obigen Tabelle ergibt, zeigt Beispiel 1 (104° C), daß aus dem mit Saccharosedistearat und Calciumacetatmonohydrat verdickten Öl ein hochschmelzendes Fett von gutem Druckaufnahmevermögen und geringen Werten für Oxydation und Verschleiß entsteht. Beispiel 1 (160° C) zeigt, daß wasserfreies Calciumacetat praktisch die gleiche Wirkung ausübt und daß diese Schmierfette bei höheren Temperaturen eine lange Schmierdauer besitzen. Beispiel 2 (160° C) erläutert die Verwendung von wasserfreiem Calciumacetat zusammen mit Saccharosemonostearat. Die Vergleichsproben A (104° C) und A (160° C) zeigen die Wirkung von Calciumacetatmonohydrat und wasserfreiem Calciumacetat als einzigem Verdickungsmittel.

Zur Herstellung von Schmiermitteln im Sinne der Erfindung können auch die anderen, obengenannten Ester, z. B. Cellobiosetrioleat an Stelle von Saccharosemonostearat, verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schmierfett auf der Basis eines überwiegenden Anteils eines Schmieröles, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Ester aus 1 Mol eines Disaccharides und 1 bis 3 Mol einer C₁₂- bis C₃₂-Fettsäure in Mengen von 5 bis 30 Gewichtsprozent und einem Erdalkalisalz einer Fettsäure mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen in Mengen von 5 bis 40 Gewichtsprozent.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ester ein Saccharosemono- oder -diester einer C₁₆- bis C₂₄-Fettsäure, vorzugsweise Saccharosemono- oder -distearat, ist.

3. Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz Calciumacetat, vorzugsweise wasserfreies Calciumacetat, ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 955 890; USA.-Patentschrift Nr. 2 700 022.

1 009 629/39+ 10.60