DE1116333B

DE1116333B - Verfahren zur Herstellung von Schmieroelen und Schmierfetten

Info

Publication number: DE1116333B
Application number: DEB55345A
Authority: DE
Inventors: Edward John Blake; Walter Morrison
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1958-10-31
Filing date: 1959-10-30
Publication date: 1961-11-02
Also published as: FR1239579A; NL244868A; BE584178A; GB866441A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Suspensionen von wasserlöslichen Feststoffen in ölartigen Medien, z. B. Kohlenwasserstoffen, in denen die Feststoffe unlöslich sind.

Häufig wird gewünscht, wasserlösliche, in Öl unlösliche Feststoffe in ölartige Medien, wie Mineralschmieröle und -fette, einzuarbeiten. Beispielsweise wird Natriumnitrit in einer Konzentration von etwa 2 Gewichtsprozent zur Zeit häufig als Korrosionsinhibitor in Schmierfett verwendet. Um als Korrosionsinhibitor wirksam zu sein und um etwaige Abriebneigung auszuschalten, müssen die Kristalle des Natriumnitrits stabil dispergiert sein und eine sehr geringe Teilchengröße von vorzugsweise weniger als 5 μ haben. Die gleichen Erwägungen gelten häufig auch für Dispersionen anderer wasserlöslicher Feststoffe in anderen ölartigen Medien.

Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung stabiler Suspensionen von feinverteilten Partikeln werden große Mengen von Erdölsulfonaten als Dispergiermittel verwendet, jedoch wurde festgestellt, daß die gebildeten Massen gegenüber Wasser sehr empfindlich sind und im Falle von Fetten ihre Struktur zu verlieren pflegen.

Nach einem weiteren kürzlich für diesen Zweck vorgeschlagenen Verfahren wird eine wäßrige Lösung des Feststoffes mit einer ölartigen Flüssigkeit zu einer Wasser-in-öl-Emulsion unter Verwendung eines Emulgiermittels, das eine solche Emulsion zu bilden vermag, emulgiert. Anschließend wird die Emulsion erhitzt, um das Wasser abzutreiben. Für diese Arbeitsweise ist eine große Zahl von Emulgatoren, ζ. Β. Natriumstearat, Natriumhydroxystearat, von basischem Calciumalkylsulfonat und Natriumalkylsulfonat und viele andere vorgeschlagen worden. Die Nacharbeitung dieser Angaben hat jedoch gezeigt, daß die Verfahrensergebnisse nicht voll befriedigen. So werden zum Teil schlechte Dispersionen und teilweise große Einzelkristalle erhalten.

Bei der weiteren Entwicklung eines solchen Verfahrens wurde nun gefunden, daß verbesserte Suspensionen erhalten werden können, wenn ein ganz bestimmter Stoff als Emulgier- und Dispergiermittel bei der Herstellung der Wasser-in-öl-Emulsion verwendet wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schmierölen und Schmierfetten, die feinverteilte wasserlösliche Feststoffe enthalten, durch Emulgieren einer wäßrigen Lösung dieser Feststoffe in einem Schmieröl in Gegenwart eines Emulgators zu einer Wasser-in-öl-Emulsion und anschließendes Entwässern sowie gegebenenfalls Vermischen mit Verfahren zur Herstellung
von Schmierölen und Schmierfetten

Anmelder:

The British Petroleum Company Limited,
London

Vertreter: Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Patentanwalt,
Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 31. Oktober 1958 (Nr. 35 019/58)

Edward John Blake
und Walter Morrison, Sunbury-on-Thames

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

einem Schmierfett oder einem Verdickungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator Bienenwachs ist.

Vorzugsweise ist ein Bienenwachs zu verwenden, dessen Verseifungszahl (gemessen nach der IP-Methode 136/58) um wenigstens 10 Einheiten, vorzugsweise um wenigstens 30 Einheiten größer ist als die Säurezahl (gemessen nach IP-Methode 139/57).

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann das Bienenwachs zweckmäßig in der ölartigen Flüssigkeit gelöst und anschließend die wäßrige Lösung zugegeben werden. Die Emulsion kann durch Bewegen der Mischung, beispielsweise durch Rühren, Mahlen oder beides, hergestellt werden. Die Entwässerung der Emulsion kann am zweckmäßigsten durch Erhitzen, beispielsweise auf eine Temperatur von 115 bis 170° C, vorgenommen werden. Während der Entwässerung durch Erhitzen ist es ratsam, die Emulsion weiterzurühren, um das Schäumen zu unterdrücken und sicherzustellen, daß die Emulsion nicht bricht.

Die ölartige Flüssigkeit kann ein Mineralöl, z. B. ein Schmieröl, ein Rückstandsöl, ein Heizöl oder Kerosin sein. Sie kann auch ein pflanzliches Öl sein, z. B. Rizinusöl, oder ein synthetisches Öl, ζ. Β. ein Diester, ein Polyglycol, ein Polyäther oder ein Silicon

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enthaltendes Syntheseöl. Zur Herstellung einesSchmier- Bei Untersuchung der auf diese Weise gebildeten fetts, das eine Dispersion eines wasserlöslichen Fest- wasserfreien Dispersion von Natriumnitritkristallen Stoffs enthält, kann eine auf die vorstehend beschrie- in Öl unter dem Mikroskop unter Verwendung von bene Weise hergestellte Dispersion des Feststoffs in polarisiertem Licht wurde festgestellt, daß sich eine Schmieröl entweder mit einem Fett gemischt oder auf 5 feine, gleichmäßige Dispersion von Natriumnitritbekannte Weise mit einem fettbildenden Mittel zu kristallen gebildet hatte, in der kein Einzelkristall Fettkonsistenz eingedickt werden. größer als 5 μ war.

Die Konzentration des wasserlöslichen Feststoffs Der vorstehend beschriebene Versuch wurde wie-

in der fertigen Masse beträgt vorzugsweise 0,5 bis derholt, wobei jedoch jeweils Kaliumchromat, Natri-

25 Gewichtsprozent. io umbenzoat und Natriumwolframat an Stelle von

Das Bienenwachs wird vorzugsweise in einer Natriumnitrit verwendet wurden. Wiederum wurden

Menge von 0,1 bis 10%, insbesondere 0,5 bis 7,5%, feine, gleichmäßige Dispersionen erhalten, in denen

bezogen auf das Gewicht der ölartigen Flüssigkeit, kein Kristall größer als 5 μ war.
verwendet.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, eine ziemlich 15 Beispiel 2
konzentrierte Lösung des wasserlöslichen Feststoffs

zu verwenden, da hierdurch die Wassermenge, die 100 g Bienenwachs wurden in 2000 g Schmieröl

aus der Emulsion entfernt werden muß, verringert (150/75) durch Erwärmen und Rühren gelöst. 300 g

wird. Besonders zweckmäßig sind Lösungen mit einer Natriumnitrit wurden in 400 g Wasser gelöst. Die

Feststoffkonzentration von 20 bis 70 Gewichtsprozent. 20 Öl-Wachs-Lösung und die wäßrige Lösung wurden

Zu den wasserlöslichen Feststoffen, die nach dem durch Rühren mit niedriger Geschwindigkeit unter

Verfahren gemäß der Erfindung in den ölartigen Verwendung eines Laboratoriumsrührers, der mit

Medien suspendiert werden können, gehören wasser- etwa 100 UpM arbeitete, und anschließendes Mahlen

lösliche Korrosionsinhibitoren, wie Alkalimetall- und auf die im Beispiel 3 beschriebene Weise emulgiert.

Ammoniumnitrite, -carbonate, -bicarbonate, -sulfite, 25 Die Emulsion wurde dann in einen Schmierfett-

-borate, -chlorate, -perchlorate, -hypochlorite, -sili- kessel von 3,81 Fassungsvermögen mit niedrigtouri-

kate, -phosphate, -salicylate, -citrate, -tannate, -lac- gem Rührer (etwa 25 UpM), wie er zur Schmierfett-

tate, -tartrate, -oxalate, -phthalate, -acetate, -jodate, herstellung verwendet wird, gegeben und unter

-arsenite, -chromate, -molybdate und -wolframate Rühren auf 140° C erhitzt. Die Aufheizung auf

sowie Aminnitrite, -phosphate und -jodate. Die Er- 30 140° C erforderte etwa 1 Stunde. Die Masse wurde

findung ist jedoch nicht auf solche wasserlöslichen etwa 1 bis 2 Minuten bei etwa 140° C gehalten. Die

Feststoffe beschränkt, die Korrosionsinhibitoren sind. auf diese Weise erhaltene wasserfreie Suspension von

Andere wasserlösliche Feststoffe, die verwendet Natriumnitrit war sehr fein und gut dispergiert. Kein

werden können, sind beispielsweise Höchstdruck- Einzelkristall war größer als 5 μ.

mittel, wie Hydroxyfettsäuren, Polycarbonsäuren, 35

Hydroxypolycarbonsäuren, organische Salze (z. B. Beispiel3
Natriumbenzonat), Amide und Aminosäuren.

Das in den folgenden Beispielen verwendete 10 g Bienenwachs wurden in 500 g Schmieröl

Bienenwachs hatte folgende Eigenschaften: (150/75) gelöst. 75 g Natriumnitrit wurden in 150 g

r^{1 4}° destilliertem Wasser gelöst. Die Öl-Wachs-Lösung

Färae Goldgelb _un(j ^_{6 w}äßrige Lösung wurden mit einem Laborato-

Normalzustand bei riums-Intensivrührer und anschließend durch Mahlen

Raumtemperatur zah und geschmeidig zwischen Carborundsteinen, die auf einen Spalt von

Schmelzpunkt (nach IP- ₂5 μ eingestellt waren und sich mit 3000 UpM dreh-

Methode 133) 64 C _{45 tenj} emulgiert. Die Emulsion wurde dann durch Er-

f»^r^ⁿf ^Ρ,Γ5α ⁽ ^ 00 η huren auf 140° C unter Schnellrührung entwässert.

IF-Methode 76) .. bll ^ (Die Aufheizzeit auf 140° C betrug etwa 30 Minuten.

Saurezahl (IP 139/57) .. 14 mg KOH/g _{Db Masge} _{maäß χ} ^ _{2 Minuten} ^s _{bei 140}o _{c gehal}_

_QSmBirnn,_o ten.) Erhalten wurde eine feine Dispersion von y» mg J5.u«/g _{5o Natriumnitrit) m der kein} Einzelkristall größer als

r> · · 1 1 5 μ war.

^e ¹ ^s P* ^e Anschließend wurde eine Fettcharge auf Lithium-

2,5 g Bienenwachs wurden in 100 g Schmieröl basis in bekannter Weise aus folgenden Bestandteilen

(150/75) (Viskosität 150 Redwood-I-Sekunden bei hergestellt:

60° C, Viskositätsindex 75) durch Erwärmen und 55

leichtes Rühren gelöst. 15 g Natriumnitritkristalle 405 g gehärtetes (hydriertes) Rizinusöl,

wurden in 30 g destilliertem Wasser gelöst, und diese 57 g Lithiumhydroxydmonohydrat,

Lösung wurde mit der Öl-Wachs-Lösung unter Ver- 2038 g mineralisches Schmieröl (150/75).
Wendung eines Laboratoriummischers, der mit

3000 UpM arbeitete, emulgiert. Die auf diese Weise 60 (Gehärtetes Rizinusöl ist im wesentlichen Glyceryl-

gebildete Wasser-in-Öl-Emulsion wurde auf 140'° C tri-12-hydroxystearat.)

erhitzt, um das Wasser abzutreiben, wobei mit hoher Nach Abkühlen des Fetts auf 80° C wurde die Geschwindigkeit weitergerührt wurde. (Das Erhitzen Natriumnitritdispersion (die inzwischen auf Raumauf 140° C erforderte etwa 15 Minuten; die Disper- temperatur abgekühlt war) langsam in das Fett gesion wurde 1 bis 2 Minuten etwas über 140° C ge- 65 geben, während das Fett in einem Fettkessel gerührt halten.) Das Gemisch wurde dann unter leichtem wurde. Nach Mahlen und Entgasen des Produkts Rühren der Abkühlung auf Raumtemperatur über- wurde ein Schmierfett erhalten, das eine NaN O₂-lassen. Konzentration von 2,5 Gewichtsprozent und eine

Claims

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Bienenwachskonzentration von 0,3 Gewichtsprozent wendet, in der das zu mahlende Material zwischen

aufwies. Das Produkt hatte folgende Kennzahlen: einen Carborundrotor von 12,7 mm Durchmesser

Walkpenetration bei 25° C ™^{d ein}f Carborundstator eingespeist wurde. Der

nach 60 Stoßen (IP 50/56) 244 mm/10 Ringspalt war bis 0,64 mm^verstellbar.

Walkpenetration bei 25° C ^{5 Der} Korrosionstest wurde in einer Vorrichtung

nach 100 000 Stoßen vorgenommen, die im wesentlichen aus einem zwei-

CIP 50/56) 278 mm/10 reihigen Pendelkugellagerring von 35 mm Bohrung,

Trorrfounkt (TP 31) 182° C ^der ^m^ ^emem aufgepreßten Stahlkäfig versehen und

ölverrast nach Lagerung bei f ^einem *^teMa&l ^geordnet war, bestand. Das 25° C (IP 121/57) 0,1 Gewichtsprozent ^{10 La}§^er ^mIe ^{mit 80 U}P^{M ohne} Belastung betrieben. Ausblutungstest Das Lager wird mit dem zu untersuchenden Fett (DTD 825 A) 1,5 Gewichtsprozent g^efüllt> ^{und das} Gehäuse wird so gepackt, daß es Penetration bei 25° C nach ^einen Becher um das Lager bildet. In diesen Becher 4 Stunden im Shell-Rollen- werden 20 cm³ Wasser eingefüllt. Das Lager wird tester bei Raumtemperatur ^1S (¹^ ^dem darin befindlichen Wasser) an drei aufein-(SMS 466) 239 mm/10 anderfolgenden Tagen für 8 Stunden betrieben. AnPenetration bei 25° C nach schließend folgt eine Stehzeit von 3 bis 4 Tagen. 4 Stunden im Shell-Rollen- Nach dieser Ruhezeit werden die Lagerteile auf Rosttester bei 100° C bildung und Korrosion untersucht.
(SMS 466) 283 mm/10 ²⁰ Die Verwendung von Bienenwachs bei der Her-NaNO₂-Teilchengröße .... unter 5 μ stellung der Dispersionen gemäß der Erfindung hat Korrosionstest kein Rosten festgestellt folgende Vorteile:

Beim Pumpen des Schmierfetts durch ein Sieb von _a) £_s i_st leicht erhältlich und verhältnismäßig billig.

74 μ Maschenweite traten keine Schwierigkeiten auf. ₂₅ Zu seiner Herstellung sind keine umständlichen

Nach Lagerung für 2 Monate wurde keine Agglome- Verarbeitungs- oder Extraktionsverfahren erfor-

rierung und kein Kristallwachstum festgestellt. derlich.

b) Die Herstellung eines Schmierfetts, das eine

Beispiel 4 stabile Dispersion von Natriumnitrit enthält, auf

3° die vorstehend beschriebene Weise führt zu

Zum Vergleich wurde ein Fett auf Lithiumbasis keinerlei Nachdunkeln der Farbe des Schmierauf die gleiche Weise, wie im Beispiel 2 beschrieben, fetts.

aus folgenden Bestandteilen hergestellt: c) Die in den bisherigen Vorschlägen zur Her-Mineralisches Schmieröl stellung von Dispersionen nach dem Emulgier-

(150/75) 85,2 Gewichtsprozent 35 verfahren erwähnte Verdampfung aus erhitzten

Gehärtetes Rizinusöl 13,0 Gewichtsprozent Behältern oder die Rückführung durch feine

Lithiumhydroxydmonohydrat 1,8 Gewichtsprozent ^Düsen während der Entwässerung ist nicht

Natriumnitrit wurde nicht zugesetzt. erforderlich.

d) Wie aus Beispiel 2 ersichtlich, sind keine schnell-

Das Fett hatte folgende Kennzahlen: 40 laufenden Rührvorrichtungen zur Herstellung

Walkpenetration bei 25° C ^der Dispersionen erforderlich.

(IP 50/56) ^e) Gute Schmierfette mit Zusatz von Korrasions-

nach 60 Stoßen 238 mm/10 Schmutzmitteln können mit üblichen, allgemein

nach 100000 Stoßen ... 289 mm/10 verwendeten Vorrichtungen zur Fettherstellung,

Penetration bei 25° C nach ^{45 d}· ⁿ· ^den Mühlen und normalen offenen Fett-

4 Stunden im Shell-Rollen- kesseln, hergestellt werden.

tester bei Raumtemperatur

(SMS466) 251 mm/10

Penetration bei 25⁰C nach PATENTANSPRÜCHE·

4 Stunden im Shell-Rollen- ⁵°

tester bei 100° C (SMS466) 336 mm/10

Tropfpunkt (IP 31) 189° C ■"·· Verfahren zur Herstellung von Schmierölen

Ölverlust nach Lagerung bei ^und Schmierfetten, die feinverteilte wasserlösliche

25° C (IP121/57) 2,4 Gewichtsprozent Feststoffe enthalten, durch Emulgieren einer

Ausblutungstest (DTD 825 A) 3,9 Gewichtsprozent 55 wäßrigen Lösung dieser Feststoffe in einem

Korrosionstest starkes Rosten Schmieröl in Gegenwart eines Emulgators zu

an allen Lagerteilen ^e'^ner Wasser-in-Öl-Emulsion und anschließendes

Entwässern sowie gegebenenfalls Vermischen mit

Aus den vorstehenden Werten ergibt sich, daß die einem Schmierfett oder einem Verdickungsmittel,

Anwesenheit von Natriumnitrit in einem Lithium- 60 dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator

Schmierfett eine leichte Senkung des Tropfpunktes Bienenwachs ist.

bedingen kann. Dies ist jedoch für die Bewährung 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

im praktischen Betrieb bedeutungslos, und der Tropf- kennzeichnet, daß Bienenwachs eine Verseifungs-

punkt des Schmierfetts von Beispiel 3 ist ebenso gut zahl aufweist, welche wenigstens 10 Einheiten,

wie die Tropfpunkte der zur Zeit auf dem Markt 65 vorzugsweise wenigstens 30 Einheiten höher als

befindlichen Lithiumfette, die Natriumnitrit enthalten. die Säurezahl ist.

Als Mühle wurde in den vorstehenden Versuchen 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch

eine schnellaufende Kolloidmühle (3000 UpM) ver- gekennzeichnet, daß das Bienenwachs in Mengen

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von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch

0,5 bis 7,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die gekennzeichnet, daß der wasserlösliche Feststoff

Schmierölbasis, eingesetzt wird. Natriumnitrit ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß der wasserlösliche Feststoff 5 In Betracht gezogene Druckschriften:

in Mengen von 0,5 bis 25 Gewichtsprozent, be- Französische Patentschriften Nr. 1127 013,

zogen auf die Endmischung, eingearbeitet wird. 1148 873.

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