DE1148343B - Schmierfett und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schmierfette auf der Basis eines Mineralöls oder synthetischen Öls mit einem Gehalt einer Mischung von Calciumsalzen bzw. -seifen. Die Schmierfette gemäß der Erfindung weisen einen hohen Wirksamkeitsgrad über einen weiten Bereich schwieriger Arbeitsbedingungen auf. Dabei enthalten die Schmierfette im Gleichgewicht befindliche Anteile von Salzen von Fettsäuren niedrigen und mittleren Molekulargewichts und von Seifen von Fettsäuren hohen Molekulargewichts und sind dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der Säuren hohen Molekulargewichts zu den Säuren mittleren Molekulargewichts weniger als 1:1 beträgt.

Es ist bekannt, daß Schmierfette einen Teil ihrer Wirksamkeit oder ihre gesamte Wirksamkeit verlieren, wenn sie schwierigen Arbeitsbedingungen unterworfen werden, insbesondere dann, wenn sie im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt sind. So ist es beispielsweise beim Schmieren von Maschinenteilen wesentlich, daß ein Schmierfett während der Verwendung seine Struktur behält. Wenn dies nicht der Fall ist, ergeben sich ein hoher Verbrauch an Schmierfett und ferner die Notwendigkeit einer häufigen Erneuerung. Im allgemeinen weisen die bekannten Schmierfette den ausgesprochenen Nachteil auf, daß sie ihre Eigenschaften ändern, wenn sie über einen weiten Temperaturbereich verwendet werden, insbesondere bei hohen Temperaturen in der Größenordnung von 120 bis 180° C und höher. Einige übliche Schmierfette weisen die Eigenschaft übermäßigen Erweichens auf, wenn sie im Betrieb solchen hohen Temperaturen ausgesetzt werden; dadurch werden sie schnell aus den Flächen, welche geschmiert werden sollen, ausgestoßen, so daß keine wirksame Schmierung erzielt wird.

Die Wirkung von Wasser, d. h. sowohl Salzwasser als auch Süßwasser, kann dazu führen, daß sich das Schmierfett verdünnt und dadurch aus den geschmierten Flächen ausleckt. Dies ist ein wesentlicher Faktor bei der Schmierung von fettgeschmierten Maschinenteilen bei Hafenanlagen, an Deck von Schiffen, in Stahlwalzwerken, Wasserpumpen aller Art, bei Bergwerksmaschinen oder Ölbohranlagen. In vielen solchen Fällen werden verhältnismäßig hohe Temperaturen entwickelt, so daß sogar Schmierfette auf Kalkbasis, welche gegenüber Wasser sehr widerstandsfähig sind, instabil werden. Man hat schon eine Anzahl von Modifizierungsmitteln den verschiedenen Schmierfettarten zur Verbesserung ihrer Stabilität einverleibt; jedoch sind solche Modifizierungsmittel im allgemeinen verhältnismäßig kostspielig; ferner führen manche von ihnen zu einer Beeinträchtigung einzelner

Schmierfett
und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:
Socony Mobil Oil Company, Inc.,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand, München 15, Nußbaums«. 10,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. April 1955 (Nr. 505 063)

Clarence Liddy, Brooklyn, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

oder der verschiedenen erwünschten Eigenschaften der Fette.

Metallsalze niedermolekularer Carbonsäuren und Seifen hochmolekularer Carbonsäuren sind zur Herstellung von Fettverdickern in Form einer Mischung oder eines Seifen-Salz-Komplexes bekannt. Zur Herstellung dieser Fettverdicker verwendet man gesättigte oder ungesättigte hochmolekulare Fettsäuren mit etwa 18 bis 24 Kohlenstoffatomen zusammen mit niedermolekularen Carbonsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Alkoxypropionsäure.

Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Schmierfetten werden als Verdicker Salze der bei der Paraffinoxydation anfallenden Nachlauf-und Vorlauffettsäuren verwendet, wobei die Vorlauffettsäuren ganz oder teilweise durch Essigsäure ersetzt werden können. Die Verdicker dieser bekannten Schmierfette enthalten also einerseits, falls neben Essigsäure auch Vorlauffettsäuren verwendet werden, auch niedermolekulare Carbonsäuren mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen im Molekül, andererseits enthalten sie aber keine Hauptlauffettsäuren mit 14 bis 19 Kohlenstoffatomen im Molekül. Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des bekannten Verfahrens die Vorlauffettsäuren vollständig durch Essigsäure ersetzt werden, so besteht der Fettverdicker ausschließlich aus Salzen der Essigsäure und hochmolekularer Carbonsäuren mit 19 und mehr Kohlenstoffatomen im Molekül. Diese bekannten Schmierfette weisen eine sehr

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3 4

weiche Konsistenz und verhältnismäßig niedrige gungen auf. Sie sind bei Verwendung unter hohen Tropfpunkte von nicht mehr als 210° C auf. Temperaturen, wie beispielsweise 120 bis 180° C oder Ferner ist bereits ein Schmierfett, bestehend aus höher, wirksam. Sie behalten über einen weiten Beeinem Schmieröl, z. B. einem Mineralschmieröl, wel- reich von Arbeitsbedingungen ihren ursprünglichen ches durch ein Gemisch von Metallsalzen der Essig- 5 Charakter. Ferner sind sie in Gegenwart von Wasser säure, mindestens einer Fettsäure mittleren Molekular- stabil, selbst wenn sie bei hohen Temperaturen mit gewichts und mindestens einer Fettsäure hohen Mole- Wasser in Berührung gebracht werden. Dabei liegt ein kulargewichts verdickt ist, vorgeschlagen worden, bei besonderer Vorteil der Erfindung darin, daß die spewelchem das Salzgemisch wasserfrei ist, die Säuren ziellen Fettsäuresalze bzw. -seifen mit einer Vielzahl mittleren Molekulargewichts 7 bis 10 Kohlenstoff- io von Trägern, welche vergleichbare Anwendungseigenatome und die Säuren hohen Molekulargewichts 14 schäften aufweisen, verträglich sind,
bis 30 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, das Gemäß der Erfindung können diese Schmierfette Molverhältnis der Essigsäure zu den Säuren mittleren hergestellt werden, indem man die betreffenden Säu- und hohen Molekulargewichts weniger als 5:1 beträgt ren und eine Calciumverbindung in einem größeren und das Molverhältnis der Säuren hohen zu den Sau- 15 Teil des Öls erhitzt, wobei die eingesetzte Menge der ren mittleren Molekulargewichts im Bereich von 1:1 Calciumverbindung so bemessen ist, daß sie 0,02 bis bis 10:1 liegt. 35 °/o, vorzugsweise 4 bis 12 °/o, unter der für die voll-Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Schmier- ständige Neutralisierung stöchiometrisch erforderfett auf der Basis eines Mineralöls oder synthetischen liehen Gesamtmenge an Calciumverbindung liegt, Öls mit einem Gehalt einer Mischung von Calcium- 20 worauf die sich ergebende saure Mischung entwässert, salzen bzw. -seifen von (I) unsubstituierten gerad- die zur Bildung des Schmierfetts erforderliche Restkettigen gesättigten Carbonsäuren von niedrigem menge des Öls zugesetzt und eine zusätzliche Menge Molekulargewicht mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen je der Calciumverbindung hinzugefügt wird, welche ausMolekül, (II) unsubstituierten gesättigten, gegebenen- reicht, um die Restazidität im wesentlichen vollständig falls Methylseitenketten aufweisenden Monocarbon- 25 zu neutralisieren.

säuren mit mittlerem Molekulargewicht mit 7 bis 12, Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß

insbesondere 7 bis 10 Kohlenstoffatomen je Molekül Schmierfette mit hervorragender Stabilität aus der

und (III) gesättigten oder ungesättigten Monocarbon- genannten Kombination von Calciumsalzen bzw.

säuren mit nicht mehr als einer Doppelbindung oder -seifen verschiedener Fettsäuren in im Gleichgewicht

monooxysubstituierten Monocarbonsäuren mit mehr 30 stehenden Anteilen erhalten werden können, wobei

als 12 Kohlenstoffatomen je Molekül, bei welchem das Calcium unter den Erdalkalimetallen eine be-

das Molverhältnis der Säuren (III) zu den Säuren (II) sondere Eignung für die Bildung von Fettsäuresalzen

kleiner als 1:1 ist. Es können bei jeder der Gruppen I, und -seifen mit den gewünschten Eigenschaften auf-

II und III Calziumsalze bzw. -seifen verschiedener weist.

Säuren der betreffenden Gruppe vorhanden sein. 35 Das angewendete Verhältnis der Säuren, insbe-Gemäß einer besonderen Ausführungsform können sondere der Säuren (II) und (III) ist kritisch. Beidie Schmierfette der Erfindung die Säuren in folgen- spielsweise bewirkt die Anwendung einer ungenügender Verteilung aufweisen: den Menge von Caprylsäure im allgemeinen, daß das

Produkt beim Lagern übermäßig härtet; ein Über-

Säure (I) _{40 sc}huß von Caprylsäure bewirkt, daß in dem Produkt

etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent, beim Lagern übermäßig viel Öl ausblutet. Ein un-

insbesondere richtiges Gleichgewicht wird auch festgestellt, wenn

etwa 25 bis 46 Gewichtsprozent zu wenig oder zu viel an Säure hohen Molekular-

Säure (II) gewichtes, wie Stearinsäure, benutzt wird. Zu wenig

„- t · -ο .r, · t +5 Stearinsäure ergibt ein Ölausbluten beim Lagern und

etwa 25 bis 48 Gewichtsprozent schlechte Arblitsstabilität, und eine übermäßige

Säure (III) Menge von Stearinsäure ist für unerwünschte Ände-

etwa 16 bis 50 Gewichtsprozent rangen beim Lagern und für einen verringerten Tropfpunkt verantwortlich.

wobei das Molverhältnis von Säuren (III) zu Säuren 50 Typisch für die hier in Frage kommenden gerad-(II) stets kleiner als 1 ist und beispielsweise 0,3 bis kettigen gesättigten Monocarbonsäuren niedrigen 0,4 beträgt (vgl. Beispiele und Tabelle I). Molekulargewichts sind Essigsäure, Propionsäure, Es kann bei den Schmierfetten gemäß der Erfin- Buttersäure, Valeriansäure und Capronsäure. Von dung die Mischung der Calciumsalze bzw. -seifen in diesen ist Essigsäure besonders erwünscht, weil sie einer Menge von etwa 10 bis 15 °/o, bezogen auf das 55 außerordentlich gute Produkte ergibt.
Gesamtgewicht des Schmierfetts, vorhanden sein. Typisch für die gesättigten Monocarbonsäuren mitt-Auch kann gemäß einer weiteren besonderen Aus- leren Molekulargewichts, die benutzt werden können, führungsform das Öl aus einem Mineralöl mit einer sind Heptanonsäure, Caprylsäure, Pelargonsäure, Viskosität von etwa 60 bis 6000 SUS bei 38° C be- Caprinsäure, Undecylensäure, Laurinsäure und gestehen. Es ist gemäß der Erfindung ferner die Mög- 60 mischte unsubstituierte C₈-, C_1n- und C₁₂-Säuren mit lichkeit gegeben, daß als Öl ein naphthenisches Öl Methylseitenketten, die nach dem Oxoverfahren ermit einer Viskosität von etwa 700 bis 800 SUS bei halten sind. Von diesen Säuren werden diejenigen be-38° C verwendet wird. Das Öl kann in einer Menge vorzugt, die 7 bis 10 Kohlenstoffatome je Molekül von etwa 70 bis 95 Gewichtsprozent und die Salz- enthalten. Caprylsäure, Caprinsäure und Pelargon- bzw. Seifenmischung kann in einer Menge von etwa 65 säure sind beonders vorteilhaft.
5 bis 30 Gewichtsprozent vorhanden sein. Für die erfindungsgemäß zu verwendenden Mono-Die erfindungsgemäßen Schmierfette weisen eine carbonsäuren hohen Molekulargewichts sind typisch: besondere Stabilität unter schwierigen Arbeitsbedin- gesättigte aliphatische Säuren, wie Myristin-, Pahnitin-,

Stearin-, Arachin-, Behen-, Lignocerin-, Cerotinsäure; ungesättigte aliphatische Säuren mit einer einzigen Doppelbindung, wie Ölsäure; monooxysubstituierte Monocarbonsäuren, wie 9-Oxystearinsäure, 10-Oxystearinsäure und 12-Oxystearinsäure; und ihre entsprechenden Isomeren mit Seitenketten. Bevorzugt sind wieder die gesättigten Säuren, besonders Stearin- und Palmitinsäure.

Es sei bemerkt, daß die Säuren mit hohem Mole-

Temperatur des Öles ausreichend ist, um sämtliche Säuren, die zugesetzt werden, zu schmelzen; im allgemeinen liegt die Temperatur bei etwa 65 bis 71° C. Die Säuren, z. B. ein Gemisch aus Essigsäure, Capryl-5 säure und Stearinsäure, werden in den Kessel hinzugefügt. Dann wird ein Kalkmehl-Öl-Schlamm zugesetzt. Wenn die Säuren und der Kalk zugesetzt werden, wird die Temperatur innerhalb des Kessels zwischen etwa 71 und 82° C gehalten. Um die ge-

zu benutzen, welche eine Menge an Säure hohen Molekulargewichts enthält, die innerhalb des oben angegebenen kritischen Bereiches hegt.

kulargewicht in ihrer technisch zur Verfügung stehen- io bildeten Calciumsalze bzw. -seifen in dem Öl gut den Form, in reinem Zustand und in der Form ihrer dispergiert zu halten, ist es erwünscht, die Bestandentsprechenden Fette und fetten Öle und insbesondere teile durch eine Pumpe oder eine andere geeignete in hydrierter Form benutzt werden können. Ge- Vorrichtung in dieser Stufe umlaufen zu lassen, wohnlich gelangen sie jedoch in ihrer im Handel zur Die Mischung von Öl und Fettsäuresalz bzw.

Verfügung stehenden Form zur Anwendung. Es ist 15 -seife, die man als eine konzentrierte Mischung bejedoch notwendig, diejenige Menge eines Materials trachten kann, wird auf eine Temperatur von etwa

149° C und höher erhitzt, damit sie entwässert wird. Nachdem die Temperatur von etwa 71 bis 82° C auf etwa 104° C erhöht worden ist, muß Sorge dafür ge-

Die Mineralölkomponenten der Schmierfette ge- 20 tragen werden, daß eine übermäßige Schaumbildung maß der Erfindung können beträchtlich in ihren verhindert wird. Ein Schäumen kann durch ein SiIi-Eigenschaften verschieden sein. Im allgemeinen sind con oder einen ähnlichen Zusatzstoff gehemmt oder solche Öle durch eine Saybold-Viskosität gekenn- verhindert werden. Im allgemeinen ist, wenn eine zeichnet, die größer als etwa 40 Sekunden bei 38⁰C Temperatur von 138° C erreicht ist, der Wasserist und vorzugsweise etwa 60 bis etwa 6000 Sekunden 25 gehalt des Konzentrats genügend niedrig, so daß die bei 38° C beträgt. Es ist jedoch gefunden worden, daß Schaumbildung kein Problem mehr bildet. Wenn das die Beschaffenheit des benutzten Mineralöls wesent- Konzentrat entwässert wird, besteht eine Neigung zur lieh den Charakter der Schmierfettzusammensetzung Klumpenbildung, und es ist daher wesentlich, daß ein beeinflußt. Beispielsweise liefert ein naphthenisches ausreichendes Rühren angewendet wird, um sämtliche öl (750 SUS bei 38° C) Schmierfette mehr faseriger 3c Materialien gut dispergiert zu halten. Beschaffenheit, während ein paraffinisches Öl der Wenn eine Temperatur von annähernd 154° C

gleichen Viskosität zu Schmierfetten von glatterem oder höher erreicht ist, beginnt die Mischung, eine Gefüge führt. An Stelle der gesamten Mineralöl- dickere Konsistenz anzunehmen. Die Mischung ist komponente oder eines Teiles von ihr können auch in dieser Stufe noch sauer. Der Rest der Ölkompoandere öle von Schmierviskosität benutzt werden. 35 nente, im allgemeinen etwa zwei Drittel der gesamten Solche öle schließen synthetische Träger ein, die Ölcharge, wird jetzt zugefügt. Während des Zusatzes Ester von aliphatischen zweibasischen Säuren, SiIi- des restlichen Öles ist es notwendig, daß die cone, Silicatester, Ester von Phosphor enthaltenden Mischung genügend gerührt oder homogenisiert wird, Säuren, Fluorkohlenstoffverbindungen usw. umfassen. um eine im wesentlichen vollständige Dispergierung Typisch für solche synthetischen Öle sind: Di-(2-äthyl- 4,0 der Fettsäuresalz- bzw. -seifenphase in dem flüssigen hexyl)-sebacat, Dibutylphthalat, Di-(2-äthylhexyl)- ölträger zu gewährleisten. Es wird dann genügend adipat. Andere geeignete synthetische Öle bestehen aus Kalkmehl dem Kessel zugesetzt, um das Fett alka-Estern von Polyalkoholen und Monocarbonsäuren, lisch zu machen. Im allgemeinen ist ein Überschuß wie z.B. Polyäthylenglykol-di-(2-äthylhexoat). Die des Alkaligehaltes von 0,3 °/o (als CaO berechnet) für synthetischen Träger sind am geeignetsten zur Her- 45 das fertige Fett erwünscht. Nach dem Zusatz des stellung von Schmierfetten zur Benutzung bei Luft- Kalkmehls wird die sich ergebende Mischung wieder fahrzeugen, da solche Schmierfette ihren Schmierwert entwässert. Während der ganzen Dauer des Zusatzes über einen weiten Temperaturbereich von ungefähr von Öl und Kalkmehl wird die Mischung auf einer -73 bis 260° C behalten. Temperatur von 149° C oder höher gehalten. Nach

Die ölkomponente — gleichgültig, ob es sich um 50 der endgültigen Entwässerung wird mit dem Kühl-Mineralöl oder synthetisches Öl oder um eine Korn- kreislauf begonnen. Es werden irgendwelche Zusatzbination davon handelt — wird im allgemeinen in stoffe oder Inhibitoren eingebracht, und das Fett wird Mengen in dem Bereich von ungefähr 70 bis unge- auf etwa 82° C zum Abzug aus dem Kessel gekühlt, fähr 95 Gewichtsprozent der fertigen Fettzusammen- Ein Schmierfett, das typisch für die Erfindung ist,

Setzung benutzt. Die Calciumsalze bzw. -seifen der 55 wird in dem nachstehenden Beispiel beschrieben: vorgenannten Säuren werden einer solchen Ölkomponente in Mengen in dem Bereich von etwa 5 bis Beispiel etwa 30 Gewichtsprozent einverleibt.

Obwohl die Schmierfette gemäß der Erfindung nach 18 Gewichtsteile eines naphthenischen Mineralöles

üblichen Schmierfettherstellungsarbeitsweisen bereitet 60 (750 SUS bei 38° C) wurden in Mischung mit 3,5 Gewerden können, ist gefunden worden, daß Schmier- wichtsteilen Essigsäure, 3,4 Gewichsteilen Caprylfette außerordentlicher Beschaffenheit erhalten wer- säure und 2,0 Gewichtsteilen Stearinsäure in einen den können, wenn eine neue Arbeits- oder Verfah- Fettkessel eingebracht. Die Mischung wurde auf rensweise befolgt wird. Es wird danach folgender- 71° C erhitzt und (allgemein etwa 10 Minuten) auf maßen gearbeitet: Ein Teil der Ölkomponente, im 65 dieser Temperatur gehalten, bis sämtliche Säuren in allgemeinen ein Drittel der für das fertige Öl erfor- dem Öl dispergiert waren. Ein Kalkmehlschlamm, derlichen Menge, wird in einen üblichen Fettkessel der 3,3 Gewichtsteile Kalk und 18,0 Gewichtsteile des eingebracht und der Kessel derart erhitzt, daß die Mineralöles enthielt, wurde in den Kessel hinzuge-

fügt. Die Temperatur des Kesselinhaltes wurde schließlich auf 154° C erhöht, und nach Verweilen von etwa 10 Minuten bei dieser Temperatur begann eine Erhöhung der Konsistenz der Mischung. Es wurde dann zusätzliches Mineralöl — 51,5 Gewichtsteile — hinzugefügt. Nachdem das Mineralöl der Mischung innig einverleibt war, wurden weitere 0,3 Gewichtsteile Kalkmehl dem Kesselinhalt zugesetzt. Die Erhitzung der Mischung wurde bei 154° C fortgesetzt, bis alles Schäumen aufgehört hatte und die Mischung wieder eine dickere Konsistenz angenommen hatte. In diesem Stadium wurde die Erhitzung des Kessels unterbrochen und mit dem Kühlen der Mischung begonnen. Nachdem eine Temperatur von 82° C erreicht war, wurde das so gebildete Fett aus dem Kessel abgezogen.

Die Beschaffenheit des im Beispiel beschriebenen Schmierfettes ist in der nachstehenden Tabelle I gezeigt, in der es mit Schmierfett 1 bezeichnet ist. Zu Vergleichszwecken sind in der Tabelle auch verschiedene weitere erfindungsgemäße Schmierfette gezeigt, die mit Schmierfett 2, 3 bzw. 4 bezeichnet sind, während das Schmierfett 5 nur Salze von Fettsäuren mit niedrigem und Seifen von Fettsäuren mit hohem Molekulargewicht enthält. Die Schmierfette 2 bis 4 wurden auf die gleiche Weise bereitet, wie dies im Beispiel beschrieben ist. Schmierfett 5 wurde nach einem üblichen bekannten Verfahren hergestellt.

Die Werte in der Tabelle I zeigen verschiedene physikalische Eigenschaften der verschiedenen Schmierfette. Die Konsistenz wurde gemäß der ASTM-Vorschrift D 217-48 »Cone Penetration of Lubricating Grease« bestimmt. Der Tropfpunkt wurde gemäß ASTM-Vorschrift D 566-42 bestimmt. Die Eigenschaften des Schmierfettes als Radlagerschmierfett wurden gemäß dem Verfahren bestimmt, das in »Manual of ASTM Standards on Petroleum Products and Lubricants«, Anhang I, S. 619 bis 624, beschrieben ist.

Die Wirkung von Wasser auf die Schmierfettstabilität wurde gemäß der folgenden Verfahrensweise bestimmt: 90 g Fett wurden in ein Walzstabilität-Prüfgerät eingebracht, wie es in »The Institute Spokesman«, Bd. 6, Nr. 12, S. 4, März 1943, beschrieben i&. Es wurde außerdem 1% Wasser, bezogen auf das Gewicht der Fettcharge, hinzugefügt. Die Mischung von Fett und Wasser wurde bei 160 Umdr./Min. 2 Stunden lang gewalzt, wonach die Mischung aus dem Prüfgerät herausgenommen wurde. Die Mikropenetration der Mischung wurde dann bestimmt zum Vergleich mit der ursprünglichen Mikropenetration, die mit dem trockenen Fett in seinem ursprünglichen Zustand erhalten wurde. Nachdem die Mikropenetration bei dem gewalzten Fett bestimmt worden war, wurde das Fett 16 Stunden in einem Ofen bei 71° C gelagert. Nach dieser Lagerzeit wurde das Fett auf Raumtemperatur (21 bis 26° C) abgekühlt und sein Mikropenetrationswert erneut bestimmt. Die Änderung der Mikropenetrationswerte nach der Walzperiode und nach der Lagerperiode im Vergleich mit dem ursprünglichen Mikropenetrationswert des ursprünglichen Fettes wird als »prozentuale Härtung« bzw. »prozentuale Erweichung« bezeichnet. Es ist erwünscht, daß ein Fett nach einer Prüfung dieser Art nicht mehr als etwa 25% Änderung, entweder Erweichung oder Härtung, zeigt. Bei der Ausführung dieser Prüfung wurde 1 % Wasser gewählt, da gefunden worden ist, daß diese Menge von Wasserverunreinigung unter den tatsächlichen Arbeitsbedingungen auf diesem Gebiet vorherrschend ist.

Tabelle I

Beispiel
3

0,33

Molverhältnis Säure (III) zu Säure (II)

Fettsäuregemisch (%) *

Baumwollsamenfettsäuren (°/o)

Gereinigtes Montanwachs (%)

Essigsäure (%)

Caprylsäure (%)

Pelargonsäure (%)

Stearinsäure (%>)

Ölsäure (°/o)

Kalkmehl (%)

Parafnnisches Öl, 100 SUS bei 38° C (%) .... Naphthenisches Öl, 750 SUS bei 38° C (Vo) .. Gewicht an Fettsäuren in den Gemischen (%) ASTM-Penetration bei 25° C,

ungewalkt

gewalkt

ASTM-Tropfpunkt (⁰C)

CRC-Radlagertest

*) Fettsäuregemisch aus 85% Stearinsäure und 15% Palmitinsäure, erhalten durch Hydrierung von'Pflanzenölsäuren.

3,5 3,4

2,0 3,60

87,5 8,9

311 310 260 gut 0,30

3,5
3,4

1,0
1,0
3,6

87,5
8,9

330
322
260
gut

0,40

3,5
3,0

2,4
3,6

87,5
8,9

260
250
260
gut

0,33

2,2

8,5
5,0

4,4

79,9
15,7

359
316
260

5,5
5,5
2,0
2,0

3,4
81,6

13,6

350
400
140
versagt

Tabelle I (Fortsetzung)

10

	1 I 2	Beispiel	4	5	120	I	15	25	71° C während 16 Stunden folgte		132
	1% Wasser dem Fett	3	zugesetzt und Fett-Wasser-Mischung
Einfluß des Wassers auf die Fettstabilität		2 Stunden der Walzstabilitätsprüfung unterworfen, worauf	154	70		135
	eine Lagerung bei	90		—	20
		97
Ursprüngliche Mikropenetration	118	60
(trockenes Fett)			85
Mikropenetration	155	15
nach 2stündigem Walzen	100
nach 16stündiger Lagerung bei 71° C
Änderung vom ursprünglichen Zustand (Här
tung) (°/o)

Es ist aus den in der Tabelle I angegebenen Werten ersichtlich, daß die Schmierfette 1 bis 4 ausgezeichnete Tropfpunkte haben (260° C). Dies steht im Gegensatz zu dem Schmierfett 5, das einen wesentlich niedrigeren Tropfpunkt hat (140° C). Es ist auch zu beachten, daß die Schmierfette 1 bis 3 dem Radlagertest genügen, während bei Schmierfett 5 dies nicht der Fall ist. Ferner härteten die Schmierfette 1 bis 3 nur um 15 bis 25% bei der Prüfung der Fettstabilität gegenüber Wasser im Gegensatz zu einer 85%igen Erhöhung bei Schmierfett 5. Es ist weiter zu beachten, daß die Schmierfette 1 bis 3 nur ungefähr 65 bis 70% der Säuren enthalten, welche für Schmierfett 5 erforderlich sind, und daß trotzdem die Schmierfette 1 bis 3 dem Schmierfett 5 in jeder Hinsicht überlegen sind.

Die Wirkung der verschiedenen Mineralölträger auf die Fettstruktur wird durch einen Vergleich von Schmierfett 1, das mit einem naphthenischen Öl bereitet ist, mit Schmierfett 6 veranschaulicht, das mit einem paraffinischen Öl bereitet ist. Die Verfahren der Herstellung und die benutzten Materialmengen waren in jedem Fall die gleichen, lediglich die Art des Öles war geändert. Ein Vergleich der Schmierfette 1 und 6 ist in der nachstehenden Tabelle II gegeben.

Tabelle II

	Schmierfett 1	Schmierfett 6
Öl (750 SUS bei 38° C)	naphthenisch	paraffinisch
Penetration bei 25° C, ungewalkt	311	366
gewalkt	310	309

Wie oben angegeben, sind Fettsäuresalze bzw. Seifen von anderen Erdalkalimetallen als Calcium bei den Zusammensetzungen nicht wirksam. Diese Tatsache wird durch die Tabelle III veranschaulicht, welche Vergleichswerte für Bariumsalze bzw. -seifen (Schmierfette 7 bis 15) angibt.

Tabelle III

10 Beispiel
11

12

14

15

Stearinsäure (°/o)

ölsäure (%)

Caprylsäure (%)

Essigsäure (%)

Ba(OH)₂ · 8 H₂O (%) ...
Glycerin (%)

Naphthenisches Öl,

750 SUS bei 38° C (%)

Merkmal des Endproduktes

5,88 I 6,19

10,00

2,94

22,38

10,52

1,56

19,80

58,80 I 61,93

10,24

6,03

3,01

20,47

60,25

25,58

54,32

13,50	5,70	5,55	8,77
—	11,40	—	—
3,07	2,85	9,43	5,15
3,07	2,85	2,77	5,15
19,00	20,20	21,15	24,24
—	—	5,55	5,15
61,36	57,00	55,55	51,54

5,39 10,78

2,69

2,69 19,15

5,31

53,99

Trennung *)

*) »Trennung« bedeutet Trennung des Bariumsalzes bzw. der Bariumseife von den Ölen; mit anderen Worten, die Seife usw. setzte sich am Boden des Fettkessels ab, und das verwendete Öl bildete eine getrennte Schicht. Derartige Zusammensetzungen sind nicht zufriedenstellend.

Die kritische Natur der Calciumsalze bzw. -seifen wird ferner durch den Umstand veranschaulicht, daß Versuche, die Calciumsalze und -seifen bei den hier in Frage kommenden Zusammensetzungen durch Al-

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kalisalze und -seifen zu ersetzen, nicht erfolgreich waren. Schmierfette 16, 17 und 18 von der in Tabelle IV wiedergegebenen Zusammensetzung zeigen, wie gefunden wurde, eine Trennung beim Stehen. Diese Schmierfette wurden nach der im Beispiel beschriebenen Verfahrensweise hergestellt, wobei lediglich eine Änderung der Metallkomponente stattfand.

Tabelle IV

18

16	17
3,9	2,6
7,9	7,7
3,9	7,7
5,6 a>	5,4»)
78,7	76,6
15,7	18,0
	Trennung

Fettsäuregemisch* — — 11,5

Essigsäure (°/o) 3,9 2,6 1,9

Caprylsäure («/») 7,9 7,7 5,7

Ölsäure (°/o)

Metallverbindung («/») .... 5,6^a> 5,4») 4,6^b>

Paraffinisches Öl,

100" SUS bei 38° C ..

Naphthenisches Öl,

750" SUS bei 38° C C°/o) 78,7 76,6 76,3

Gewicht an Fettsäuren in

den Mischungen (^fl/o) ... 15,7 18,0 19,1

Merkmal des Endproduktes

a) LiOH · H₂O.

D) NaOH.

*) Fettsäuregemisch aus 85% Stearinsäure und 15% PaI-mitinsäure, erhalten durch Hydrierung von Pflanzenölsäuren.

Hinsichtlich der Calciumkomponente der Fettsäuresalze bzw. -seifen bei den Schmierfetten gemäß der Erfindung ist ersichtlich, daß Calciumoxyd, CaI-ciumhydroxyd oder Calciumcarbonat mit den vorgenannten Säuren umgesetzt werden kann, um die gewünschten Produkte zu schaffen.

Es ist zu beachten, daß die Art der bei der Herstellung der Schmierfette gemäß der Erfindung benutzten Säure sehr kritisch ist. Beispielsweise sind die Säuren von mittlerem Molekulargewicht mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen auf diejenigen Säuren, die eine gerade Kohlenwasserstoffkette haben, und auf ihre Methylisomere, d. h. diejenigen Säuren mit einem einzigen Kohlenstoffatom in einer oder mehreren Seitenketten beschränkt. Es ist gefunden worden, daß, wenn die Seitenkette auf nur 2 Kohlenstoffatome erhöht wird, die sich ergebende Säure für die Schmierfett- 5<> zusammensetzung nicht mehr geeignet ist. In diesem Zusammenhang wurde eine Mischung von 2-Äthylhexansäure, Stearinsäure und Essigsäure genau mit einer Mischung von Caprylsäure, Stearinsäure und Essigsäure bei der Herstellung einer Calciumfettzusammensetzung vergleichen. Es ist gefunden worden, daß die Benutzung von 2-Äthylhexansäure in einem Calciumstearat-Calciumacetat-Fett bewirkt, daß die sich ergebenden Produkte sich weniger leicht in Mineralöl dispergieren als ein Caprylatfett. Unter Befolgung des bei der Herstellung der oben beschriebenen Zusammensetzungen benutzten Verfahrens, jedoch unter Ersatz der Caprylsäure durch 2-Äthylhexansäure, ergibt sich allgemein keine Fettstruktur. Nach der Entwässerung tritt eine Trennung der Fettsäuresalze bzw. -seifen von dem Öl ein. Mit anderen Worten, die Salze bzw. Seifen setzen sich auf dem Boden des Fettkessels ab, und das benutzte Öl bildete eine getrennte obere Schicht. Dieses abgesetzte Material dispergierte sich nicht in dem Öl, selbst als später eine geringe Menge in einem Coastalöl von SUS bei 38° C wieder auf über 260° C erhitzt wurde.

Die Schmierfette gemäß der Erfindung können auch geringe Mengen anderer bekannter Zusätze und Füllstoffe enthalten, beispielsweise Antioxydationsmittel, wie Amine (z. B. Phenyl-a-naphthylamin), Phe-

nole (z. B. 2,6-Di-t.-butyl-4-methylphenol), Mittel zur Verbesserung der Schmierfähigkeit, wie freies Fett, freie Fettsäuren, Ester von Alkyl- und bzw. oder Arylsäuren, sulfurierte Fette, Bleisalze bzw. -seifen usw. Die Schmierfette gemäß der Erfindung sind für

einen weiten Bereich technischer Anwendungen geeignet. Beispielsweise sind manche als Kraftfahrzeug-Mehrzweckfette geeignet, die als Chassis-, Radlagerund Wasserpumpenschmiermittel dienen; typisch für ein solches Fett ist das vorstehend beschriebene Schmierfett 1. Andere sind technische Mehrzweckschmierfette, die als Gleitlager- und reibungsvermindernde Schmierfette für normalbelastete und schwerbelastete Maschinen oder Anlagen dienen. Im allgemeinen umfassen dann die Schmierfette gemäß der

Erfindung einen Bereich von halbflüssigen Arten, die als Textihnaschinenschmiermittel geeignet sind, bis zu festen blockartigen Fetten, wie sie bei der Schmierung von Maschinen in Stahlwalzwerken, Papierfabriken, Zementmühlen usw. benutzt werden.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schmierfett auf der Basis eines Mineralöls oder synthetischen Öls mit einem Gehalt einer Mischung von Calciumsalzen bzw. -seifen von (I) unsubstituierten geradkettigen gesättigten Carbonsäuren mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen je Molekül, (II) unsubstituierten gesättigten, gegebenenfalls Methylseitenketten aufweisenden Monocarbonsäuren mit 7 bis 12, insbesondere 7 bis 10 Kohlenstoffatomen je Molekül und (III) gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäuren mit nicht mehr als einer Doppelbindung oder monooxysubstituierten Monocarbonsäuren mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen je Molekül, da durch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der Säuren (ΓΠ) zu den Säuren (II) kleiner als 1 : 1 ist.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säuren folgende Verteilung aufweisen:

Säure (I)

etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent,

insbesondere

etwa 25 bis 46 Gewichtsprozent

Säure (II)

etwa 25 bis 48 Gewichtsprozent
Säure (III)

etwa 16 bis 50 Gewichtsprozent

3. Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl in einer Menge von etwa 70 bis 95 Gewichtsprozent und die Salzbzw. Seifenmischung in einer Menge von etwa 5 bis 30 Gewichtsprozent vorhanden ist.

4. Schmierfett nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 10 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, an der Mischung der Calciumsalze bzw. -seifen.

5. Schmierfett nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölbasis ein Mineralöl mit einer Viskosität von etwa 60 bis 6000 SUS bei 38° C ist.

6. Schmierfett nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölbasis ein naphthenisches Mineralöl mit einer Viskosität von etwa 700 bis 800 SUS bei 38° C ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Schmierfettes nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß man das Säuregemisch und eine basische Calciumverbindung in einem größeren Teil des Öls erhitzt, wobei die eingesetzte Menge der Calciumverbindung 0,02 bis 35%, vorzugsweise 4 bis 12% unter der für die vollständige Neutralisierung stöchiometrisch erforderlichen Gesamtmenge liegt, die saure Mischung entwässert, die zur Schmierfettbildung erforderliche Restmenge des Öls zugesetzt und die Restazidität durch weiteren Zusatz der Calciumverbindung vollständig neutralisiert.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 040 164.

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