DE1148342B

DE1148342B - Zusaetze zu Schmieroelen mineralischer oder synthetischer Herkunft

Info

Publication number: DE1148342B
Application number: DEV18040A
Authority: DE
Inventors: Rolf Rey; Dr Peter Schab
Original assignee: Chemische Werke Buna VEB
Current assignee: Chemische Werke Buna VEB
Priority date: 1960-02-13
Filing date: 1960-02-13
Publication date: 1963-05-09

Description

Zusätze zu Schmierölen mineralischer oder synthetischer Herkunft Es ist bekannt, die Druckschmierfähigkeit von Schmierölen durch Zusätze zu verbessern. Es ist von Vorteil, wenn diese Zusätze neben der Verbesserung der Druckschmierfähigkeit auch zur Vermeidung von Korrosion und zur Verbesserung der A1terungsstabilität der Schmiermittel beitragen. Eine Vielzahl von Verbindungen, wie Umsetzungsprodukte aus Abkömmlingen von Thiokohlensäuren, besonders Xanthogenaten, mit halogenhaltigen organischen Verbindungen, sind als Schmiermittelzusätze zur Erhöhung der Druckschmierfähigkeit bekannt.
Als Maß für die Wirksamkeit dieser Verbindungen werden Testergebnisse angegeben, die im Vierkugelapparat oder in der Almen-Maschine gefunden wurden. Es ist allgemein bekannt, daß die Testergebnisse im Vierkugelapparat wie in der Ahnen-Maschine nicht allein für die Bewertung der Druckschmierfähigkeit ausreichen. Dagegen erlaubt der Zahnradverspannungsprüfstand (FZG-Test) eine Bewertung der Druckschmierfähigkeit von Schmierölen unter Verhältnissen, die denen von hochbelasteten Getrieben bzw. Hypoidgetrieben entsprechen. Erst ein Schmieröl, dessen Prüfung sowohl im Vierkugelapparat (VKA) wie im FZG-Test eine gute Druckschmierf"ähigkeit ergibt, kann in hochbelasteten Getrieben eingesetzt werden. Die bisher bekannten Schmierölzusätze verleihen den Schmierölen eine Druckschmierfähigkeit, die im VKA und FZG unterschiedlich befunden wird, dergestalt, daß die Schmieröle im VKA gut, im FZG jedoch schlecht beurteilt werden.
Die bisher bekannten Verbindungen haben weiterhin den Nachteil, daß sie besonders bei Zumischung zu niederviskosen Grundölen eine Schaumbildung fördern oder nicht vermindern. Besonders der Einsatz solcher niederviskoser legierter Öle als Strömungsgetriebeöle ist von der schaummindernden Eigenschaft des die Druckschmierf'ähigkeit verbessernden Zusatzes abhängig, so daß die Verwendung der bisher bekannten Verbindungen in Strömungsgetriebeölen nachteilig ist, da der gebildete Schaum zu erhöhtem Verschleiß der Aggregate führt bzw. die Aggregate funktionsuntüchtig macht.
Es wurde gefunden, daß Verbindungen mit der allgemeinen Formel in der Ri und R2 einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, Ra Wasserstoff oder den Rest OH oder H bedeuten, als Zusätze zu Schmierölen mineralischer oder synthetischer Herkunft zur Verbesserung der Druckschmierf'ähigkeit verwendbar sind.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen zeichnen sich durch besonders einfache Herstellung aus, die in relativ kurzer Zeit mit einfachen Mitteln bewerkstelligt werden kann.
Die Herstellung der Verbindungen, die hier nicht unter Schutz gestellt wird, erfolgt vorteilhaft durch Umsetzung von Xanthogenaten in wäßriger Lösung mit organischen Hydroxylverbindungen und Kohlenwasserstoffen, die ein Halogenatom im Molekül enthalten. Besonders die Verwendung von wasserlöslichen organischen Hydroxylverbindungen mit einem Halogenatom im Molekül bewirkt eine bessere Umsetzung mit den in wäßriger Lösung vorliegenden Xanthogenaten als bei den bisher zum gleichen VerwendungszweckbekanntenUmsetzungsprodukten. Durch die bessere Umsetzung, die unter schonenden Reaktionsbedingungen verläuft, wird Zersetzung von Ausgangs- und Umsetzungsprodukten während der Herstellung der Umsetzungsprodukte vermieden und werden reine Endprodukte erhalten. Die Umsetzungsprodukte liegen so rein vor, daß sich eine die Zersetzung fördernde destillative Aufarbeitung erübrigt.
Die Verbindungen sind mit Schmierölen mineralischer und synthetischer Herkunft in jedem Verhältnis mischbar. Es genügt bereits ein Zusatz von 2 Gewichtsprozent einer solchen Verbindung zu einem Grundöl, um eine mittlere Druckschmierfäzhigkeit bei einer Freßbelastung von 320 kg im Vierkugelapparat zu erreichen, wobei das Schmiermittel etwa 0,70% Schwefel enthält. Durch Steigerung der Zusatzmenge kann die Druckschmierf'ähigkeit eines Schmieröles so weit verbessert werden, daß es zur Schmierung höchstbelasteter Getriebe einsetzbar ist. So wird durch den Zusatz von 7 Gewichtsprozent einer solchen Verbindung zu einem Grundöl eine Freßbeiastung von 500 kg, gemessen im Vierkugelapparat, erreicht, wobei das Schmiermittel etwa 2,0% Schwefel enthält.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie gegenüber den bisher bekannten Verbindungen bereits bei wesentlich niedrigerer Zusatzmenge einem Grundöl Druckschmierfähigkeit verleihen. So verleiht z. B. ein bekannter Zusatz erst bei einer Zumischung von 5 Gewichtsprozent einem Grundöl eine Druckschmierfähigkeit von 290 kg, gemessen im Vierkugelapparat. Die Druckschmierf'ähigkeit eines mit den erfindungsgemäßen Verbindungen versetzten Schmieröles ist linear abhängig von der Zusatzmenge. Jedoch genügen bereits 7 Gewichtsprozent eines solchen Zusatzes zu einem Grundöl, um ein Schmieröl zu erhalten, das für den Einsatz in sehr hoch belasteten Getrieben der verschiedensten Konstruktionen geeignet ist.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die - im Rahmen vorliegender Erfindung nicht unter Schutz gestellte - Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen. Beispiel 1 Zu einer Lösung von 100 Teilen Kaliumisohexylxanthogenat in 180 Teilen Wasser werden 40 Teile Äthylenchlorhydrin gegeben und die Mischung Tabelle I Grundöl

Laststufe ÖltemPemtur Drehmoment Flankenbild Verschleiß Rostbildung Schaumhöhe

°G mg nun

5 90 - unverändert - - 20

6 98 - - - - 20

7 101 - Kraizer/Umspr. - - 22

8 113 0,15 schwache Riefen 20 - 22

9 125 t%65 starke Riefen 30 - 80

10 135 0,95 sehr starke Riefen 60 - Schaum entweicht

aus Entlüftung

11 Anlauf sofort blockiert; Abbruch des Versuches

Grundöl mit 2 Gewichtsprozent Zusatz nach Beispiel 1

Laststufe Öltemperatur Drehmoment Flankenbild Verschleiß Rostbildung Schaumhöhe

°C - mg nun

5 90 - unverändert - - 20

6 100 - unverändert - - 20

7 100 - unverändert - - 20

8 107 0;01 unverändert - - 20

9 117 0,35 unverändert - - 20

10 126 0,80 unverändert - - 100

11 130 1,00 unverändert - - 2(p

12 145 1,50 unverändert - - 200

60 Minuten bei 80°C' gerührt. Man erhält 86 Teile eines Umsetzungsproduktes, das nach einer Wasserwäsche und Zentrifugieren eine ölige Flüssigkeit darstellt, die im Vierkugelapparat eine Freßbelastung von 420 kg erreicht. Wird ein Grundöl, das eine Freßbelastung von 170 kg im Vierkugelapparat besitzt, zu 2 Gewichtsprozent mit einem solchen Umsetzungsprodukt versetzt, so erhält man ein Schmiermittel mit einer Freßbelastung von 320 kg.

Wird dasselbe Grundöl zu 7 Gewichtsprozent mit einem solchen Umsetzungsprodukt versetzt, ergibt sich ein Schmiermittel mit einer Freßbelastung von 500 kg, gemessen im Vierkugelapparat. Beispiel 2 Zu einer Lösung von 174 Teilen Isopropylxanthogenat in 1200 Teilen Wasser werden .109 Teile Äthylbromid gegeben und die Mischung 60 Minuten bei 35°C gerührt. Man erhält 120 Teile eines Umsetzungsproduktes, das nach bei Raumtemperatur erfol&ender destillativer Entfernung von überschüssigem Äthylbromid eine ölige Flüssigkeit darstellt, die im Vierkugelapparat eine Freßbelastung von 420 kg erreicht. Wird ein Grundöl, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde, zu 2 Gewichtsprozent mit einem solchen Umsetzungsprodukt versetzt, so erhält man ein Schmiermittel mit einer Freßbelastung von 300 kg, gemessen im Vierkugelapparat.

Die vielseitige Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen ist aus den Prüfungen im FZG Test ersichtlich. In der folgenden Übersicht sind die Testergebnisse eines unlegierten Grundöles und des mit 2 Gewichtsprozent der erfindungsgemäßen Verbindungen nach Beispiel 1 versetzten Grundöles gegenübergestellt (FZG-Test mit Zahnradpaarung A = Normaltest). Umsetzungsprodukte von Dithiocarbaminaten und Halogenverbindungen, die 2 Atome Chlor am Kohlenstoff' gebunden enthalten, sind zur Verwendung als Schmiermittelzusatz bekannt. Die Testung eines solchen Produktes (UmsetzungsproduktausDimethyldithioca.rbaminat mit 1,4-Dichlorbutan) im FZG (Zahnradpaarung A = Normaltest) ergab die folgenden Ergebnisse, die zur Charakterisierung des Standes der Technik im folgenden aufgeführt werden sollen. Die Freßbelastung im VKA liegt bei 280 kg. Tabelle II Grundöl mit 2 Gewichtsprozent Zusatz gemäß Stand der Technik

Last- tem- 1. Dreh- Ver- Rost- Schaum-

stufe peratun MO- Flankenbild schleiß bil-

höhe

°C ment mg Jung nun

5 94 0,05 unverändert - - -

6 98 0,05 unverändert - - -

7 99 0,1 Kratzer - - -

8 108 0,3 Kratzer - - 5

9 122 0,6 Kratzer - - 5

10 127 1,0 . Kratzer - - 5

11 130 1,2 i starke 40 - 10

Kratzer

12 138 1,631 Riefen 50 - 15

Der Schwefelgehalt der mit den erfindungsgemäßen Verbindungen in genügender Menge versetzten Schmieröle liegt weit unter dem bisher bekannten, als nötig erachteten Mindestgehalt an Schwefel. So wird bei diesen bekannten Zusätzen ein Mindestgehalt von 2,5% Schwefel im Schmieröl als nötig erachtet, um eine genügende Druckschmierfähigkeit zu erzielen.

Dadurch, daß bereits ein geringer Gehalt dieser Verbindungen einem Schmieröl erhöhte Druckschmierfähigkeit verleiht, werden Korrosionsverhalten und Alterungsstabilität des Schmieröles günstig beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Verbindungen und die mit diesen Verbindungen versetzten Schmieröle verursachen keine Korrosion. Es genügt bereits ein Zusatz von 0,25 Gewichtsprozent einer solchen Verbindung zu einem Grundöl, um einen wirksamen Alterungsschutz zu erzielen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verbindungen liegen in einer intensiveren Hochdruckwirkung bei gleichzeitiger Erhöhung der Alterungsstabilität und antikorrosiver Wirkung der mit diesen Verbindungen versetzten Schmieröle, wodurch selbst solche Grundöle, die im unlegierten Zustand hinsichtlich Druckschmierfestigkeit, Alterungsstabilität und Korrosionsverhalten nicht befriedigen, nach Zusatz dieser Verbindungen Schmieröle ergeben, die in hochbelasteten Getrieben vorteilhaft eingesetzt werden können.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungen gegenüber den bisher bekannten liegt weiterhin darin, daß sie nicht zur Schaumbildung neigen. Diese Verbindungen werden deshalb vorteilhaft z. B. stark beanspruchten Störungsgetriebeölen zur Erhöhung der Druckschmierfähigkeit zugesetzt, wobei die Zumischung weiterer Zusätze zur Minderung der Schaumneigung unnötig ist.

Die Prüfung eines Strömungsgetriebeöles, das aus einem Grundöl aus 2 Teilen Transformatorenöl und 1 Teil Turbinenöl besteht, dem 3% der erfindungsgemäßen Verbindungen zugesetzt sind, ergibt im FZG-Test folgende Ergebnisse: Tabelle III Grundöl mit 3 Gewichtsprozent Zusatz nach Beispiel 1

Last- tÖm- Dreh-

V er- Rost- Schaum-

stufe rat mo- Flankenbild schleiß bil- höhe

Peoc ment mg dang

1 78 - unverändert - - 30

2 78 - unverändert - - 30

3 90 - unverändert - - 30

4 97 0,05 unverändert - - 30

5 95 0,05 unverändert - - 30

6 102 0,05 unverändert - - 30

7 105 0,2 unverändert - - 30

8 115 0,4 schwache - - 30

Kratzer

9 130 0,6 Kratzer - - 60

10 125 0,8 Riefen 70 - 60

11 Auftreten von Kupplungsrutschen;

Abbruch des Versuches

Das unlegierte Grundöl schäumte bereits nach dem Anlaufen in Laststufe 1 so stark, daß eine Austestung unmöglich war.

Die im folgenden angeführten Ergebnisse der Austestung eines solchen Grundöles mit einem obengenannten bekannten Zusatz (Tabelle II) lassen die Vorteile der erfindungsgemäßen Verbindungen klar erkennen. Tabelle IV Grundöl mit 3 Gewichtsprozent Zusatz gemäß Stand der Technik

Claims

PATENTANSPRUCH: Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel in der R, und R2 einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, R3 Wasserstoff oder den Rest OH bedeuten, als Zusätze zu Schmierölen mineralischer oder synthetischer Herkunft. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 879 003, 923 318; deutsche Auslegeschriften Nr.1028 269, 1031919; USA.-Patentschriften Nr. 2 498 863, 2 637 696, 2 673 839, 2 734 869, 2 756 249; britische Patentschrift Nr. 636118.