DE1902813C

DE1902813C - Schmierfette

Info

Publication number: DE1902813C
Authority: DE
Inventors: Sergio de) Dr. La Spezia; Ciuti Brunello Dr. San Donato Mailand; Ross (Italien)
Original assignee: SnamProgetti SpA
Current assignee: SnamProgetti SpA
Publication date: 1972-06-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Schmierfette, die auch bei höchsten Belastungen wirksam sind, sie betrifft insbesondere Lithiumfette oder Calciumfette mit Zusätzen.

Die Schmierfette, die fälschlicherweise auch Mineralfette genannt werden, sind Schmiermittel, die hauptsächlich aus Mineral- oder synthetischen ölen und Eindickern verscl iedenster Arten bestehen.

Die üblichen Eindicker sind noch entweder aus Seifen verschiedener Metalle aus den Gruppen I, II und III des Periodischen Systems der Elemente oder aus Mischungen dieser Seifen aufgebaut.

Als modernere Eindicker müssen die verschiedenen Typen organophiler Tone (Betone, Silikagel) (Aerosil), einige Pigmente wie Phthalocyanine und schließlich verschiedene Typen von Polymerisaten oder organische Komplexe verschiedener Struktur angesehen werden. Natürlich bestehen die modernen Schmierfette nicht nur aus Schmiermittelflüssigkeiten und Eindickungsmitteln, sondern sie werden oft mit Zusätzen versehen, ao wobei jeder dieser Zusätze eine ganz bestimmte Funktion hat. So sind Fette bekannt, die Zusätze zur Verbesserung des Adhäsionsvermögens, der Antirosteigenschaften, der Antioxydanseigemxhaften, der Widerstandsfähigkeit gegenüber der Waschwirkung mit as Wasser usw. enthalten.

Eines der in den Fetten häufiger verwendeten Agenzien ist das F. P.-Agens. Die E. P.-Agenzien sind Zusätze, die die Widerstandsfähigkeit der Fette gegenüber Belastungen verbessern, den Verschleiß der in relativer Bewegung befindlichen Teile einschränken und sowohl das Fressen als auch das Verschweißen verhindern oder ferner den Wiiksamkeitsbereich der Fette bei höheren Belastungen und Temperaturen erweitern.

In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird gezeigt, daß E. P.-Fette besondere Fett-Typen sind, die geeignet sind, höhere Belastungen zu gestatten.

Gewöhnlich handelt es sich im Falle der üblicheren E. P.-Agenzien, auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, um Bleisalze von Fettsäuren mit einem hohen Molekulargewicht, z. B. um Bleioleate, -stearate, -naphthenate.

Es gibt viele andere Arten von E.P.-Agenzien; im allgemeinen werden als E.P.-Zusätze für Fette ähnlich den E.P.-Zusätzen für öle, insbesondere in den wiederverwendeten ölen oft auch Schwefel, Chlor und sulfochlorierte Verbindungen verwendet.

Oft wirken sich einige E. P.-Agenzien, die Fetten zugesetzt werden, selbst wenn sie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastungen wirksam erhöhen, negativ auf andere Eigenschaften aus, wie z. B. auf die Schutzqualität, insbesondere auf die Einwirkung der Temperatur während des Betriebs; oder es kann unter dem Einfluß von Feuchtigkeit Zersetzung des E.P.-Agens erfolgen unter Bildung von Substanzen, die Korrosion bewirken kennen.

Weitere FSHe, in denen es praktisch unmöglich ist, B. P.-Agenzien zu verwenden, sind solche, bei denen das Agens selbst die Fettsiruktur negativ beeinfluß«; insbesondere tfftt dann eine Abnahme der Konsistenz ein, die während der mechanischen Bearbeitung des Fettes deutlich hervortritt und die oft bis zu einer vollständigen Verflüssigung fuhrt. Dies ist der Fall bei «s Verwendung einiger Bleinaphthenate.

Gegenstand dervorliegenden Erfindungsind Schmier· feite auf der Basis von Mineralöl und Lithium* oder Calcjumsalzen als Eindickungsmittel, die ein E. P,-Agens enthalten. Das E.P.-Agens ist in wirtschaftlicher Hinsicht verhältnismäßig vorteilhaft und liefert bessere Ergebnisse auch als Antiverschleißmittel, ohne die Nachteile sowohl bezüglich der möglichen Korrosionwirkung als auch der möglichen Erweichungswirkung auf die es enthaltenden Fette zu haben.

Bestimmte Substanzen haben eine strukturelle Charakteristik, derart, daß die interatomaren Bindungen zwischen den in benachbarten Ebenen liegenden Gittern viel schwächer sind als die interatomaren Bindungen innerhalb der gleichen Ebene. Aus diesem Grunde sind die Gleitkräfte parallel zu den Gitterebenen viel weniger wirksam als diejenigen senkrecht dazu.

Substanzen dieser Art sind Graphit, Molybdändisu 1 fid und andere Substanzen, die eine sogenannte Schichtgitterstruktur haben. Auch die Cadmiumhalogenide gehören diesem Gittertypus an.

Diese Substanzen werden auch als Feststoffschmiermittel verwendet.

Die erstgenannten sind die bekanntesten. Beide Substanzen werden in Form einer mehr oder weniger dünnen Suspension ;ÖIphase) verwendet. Dagegen werden Cadmiumhalogenide auf Grund ihrer besonderen Natur (WasserlöslichJ'eit und ein geringes Vermögen, in Lösung gehalten zu werden) in ölprodukten nicht verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Cadmiumsalzen in Erdölprodukten, wie z. B. in Schmierfetten, die wegen ihrer besonderen Eigenschaft kleine Mengen Wasser enthalten, die Herstellung von sehr homogenen Dispersionen der in Betracht gezogenen Produkte erlauben.

Es wurde nun gefunden, daß die Cadminiumsalze, insbesondere Cadmiumchlorid, wenn sie Schmierfetten zugegeben werden, die Eigenschaft haben, die Widerstandsfähigkeit der E. P.-Fette und insbesondere der Lithium- und Calciumfette gegenüber Belastung zu erhöhen.

Diese Verbesserung kann leicht mit Hilfe einer Laboratoriumsvorrichtung, wie z. B. dem »Präzisions-Shell-4-Kugel-Apparat« (Federal Test Method Std. n/791 a Method 6503) und dem »Timken-Apparate (Federal Test Method Std. n. 791 a Method 6505) geprüft werden.

Aus der Betrachtung der mit dem erstgenannten Apparat erhaltenen Kurve beim Test eines auf übliche Weise hergestellten Lithiumfett3 (F i g. 1) im Vergleich zu den durch Testmessungen erhaltenen Kurven der beiden als E. P.-Fette klassifizierten Lithiumfette (F i g. 2 und 3) ist leicht zu ersehen, daß das Fett der F i g. 2 eine höhere Freßlast, hauptsächlich jedoch eine höhere Verschweißungsbelastung aufweist als das Fett der F i g. 1 (55 kg an Stelle von 50 und 260 kg an Stelle von 150). Aus der graphischen Darstellung in der Fig. 3 im Vergleich mit Fig. 1 ist zu ersehen, daß eiae Erhöhung der Verechweißungsbe· leitung eintritt. Neben den Erhöhungen der Ver· gchweißungtbelastungen in den Kurven der F i g. 2 und 3 im Vergleich zu derjenigen der Ff g. 1 kann man insbesondere in bezug auf die F i g. 3 eine deutliche Verbesserung der Verschleißeigenschaft nach dem Fressen feststeifen.

Auch bei einer verhältnismäßig nfedrigen Cadmium· salz-Konzeniraiion in Ketten der F i g. 1 tritt ein Effekt auf, der ähnlich demjenigen ist, der mit bekannten E. Ρ,-Agenzien erhalten wird. Schon mit 1 % Cadmiumchlorid (F f g/ 4) (alle in der vorliegen·

den Beschreibung genannten anorganischen Salze sind als wasserfreie Salze berechnet) im Vergleich zu dem Basisfett der F i g. I tritt eine Erhöhung der Verschweißungsbelastung auf 185 kg und ein le-'chtes Ansteigen der FreQlast auf. Bei Erhöhung der Konzentration auf bis zu 4°/o tritt hauptsächlich eine Erhöhung der Freßlast auf bis zu 70 kg (F i g. 5 und 6) ein. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß in allen drei zuletzt genannten Fällen, die sich auf Fette mit 1, 2 und 4°/₀ Cadmiumchlorid beziehen, eine überraschende Verbesserung bei der Einschränkung des Verschleißes nach dem Fressen auftritt. Die E. P.-Wirkung in Fetten, die mit Cadmiumsalzen ausgeübt wi:d, kann besser mit dem Trim ken-Apparat gezeigt werden.

Obwohl das normale Lithiumfett der F i g. 1 eine Maximalbelastung von 5,44 kg aufweist, bei der kein Fressen eintritt, verändern sich die Werte für dis beiden Fette der F i g. 5 und 6 sofort auf 27,2 bis 29,5 kg. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist sowohl hinsichtlich der Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, als auch hinsichtlich des Werts des spszifischen Drucks zufriedenstellend. Das Ergebnis dieses Vergleichs ist in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle

	Maximale	Angewendeter
	Belastung,	spezifischer
Untersuchte Produkte	bei der kein	Druck
	Fressen
	eintritt	352 kg/cm»
Lithiumfett (F i g. 1) ..	5,44 kg
E.P.-Fett(im Handel
erhältliches, Pb ent		1137 kg/cm^a
haltendes Produkt)..	24,9 kg
Lithiumfett +l°/₀		1130 kg/cm³
CdCl₂(FJg. 4) ....	20,4 kg
Lithiumfett +2⁰I₀		1760 kg/cm»
CdCl₂ (F i g. 5)	27,2 kg
Lithiumfett +4%		1548 kg/cm^a
CdCI₂ (F i g. 6)	29,5 kg

auf der Ordinate die durchschnittlichen Kratzerdurchmesser in mm aufgetragen. Es tritt eine Maximalbelastung von 50 kg auf, bei der kein Fressen eintritt; der spezifische Druck bei einer Maximalbelastimg,

bei der kein Fressen auftritt, beträgt 18 990 kg/cm³, und die Verschweißungsbelastung beträgt 150 kg.

Die für die graphische Darstellung 1 im Beispiel 1 angegebenen allgemeinen Erläuterungen und Definationen können auch für die graphischen Darstellungen der folgenden Beispiele verwendet werden.

Beispiel 2

In der graphischen Darstellung 2 sind die E.P.-Eigenschaften eines herkömmlichen, Blei enthaltenden Fettes ',als Typ A bezeichnet) dargestellt. Es tritt eine Maximalbelastung von 55 kg ;,Λ bei der kein Fressen eintritt; der spezifische Druck be' einer Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 20 030 kg/ ao cm^a. Die Verschweißungsbelastung beträgt 260 kg.

Beispiel 3

In der graphischen Darstellung 3 sind die E.P.-

Eigenschaften eines herkömmlichen, Blei enthaltenden

E.P.-Fettes (als Typ B bezeichnet) dargestellt. Es tritt

eine Maximalbelastung von 50 kg auf, bei der kein

Fressen eintritt. Der spezifische Druck bei einer

Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt,

beträgt 20 060 kg/cm². Die Verschweißungsbelastung beträgt 200 kg.

Beispiel 4

In der graphischen Darstellung 4 sind die E.P.-Eigenschaften eines 1% Cadmiumchlorid enthaltenden Lithiumfettes dargestellt. Es tritt eine Maximalbelastung von 55 kg auf, bei der kein Fressen eintritt. Der spezifische Druck bei einer Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 22 070 kg/cm^a. Die Verschweißungsbelastung beträgt 190 kg.

Als Beispiele sind hier »Belastungs-Verschleiß«- Diagramme angegeben, die mit einem »Shell-4-K.ugel-Apparat«; nach der Federal Test Method S. T. D. 791 a, Mjthod 6503, unter Verwendung vieler Zusammensetzungen durchgeführt werden.

Nachfolgend sind die Ergebnisse von Tests angegeben, die mit erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzungen und mit herkömmlichen Fetten durchgeführt v/urden, und zwar in der Weise, daß der Vergleich dieser letzteren Fette mit den erfindungsgemäßen Fetten leicht möglich ist.

Beispiel 1

In der graphischen Darstellung 1 sind die E. P.-Eigenschaften eines herkömmlichen Lithiumfettes dargestellt.

Dieses Diagramm zeigt eine stetige Linie im unteren Teil, welche die elastische Deformation der Kugel bei einer statischen Belastung (Hertz-Linie) darstellt. Der obere Teil zeigt eine scharf abgeknickte Linie, die den Verschleiß der Kugeln unter dynamischer wechselnder Belastung (1500 UpM) bei lminutigen Ablesungen darstellt.

In dem Diagramm sind auf einer log-log«Skala auf der Abszisse die angewendeten Belastungen in kg und

Beispiel 5

In der graphischen Darstellung5 sind die E.P.Eigenschaften eines 2°/₀ Cadmiumchlorid enthaltenden Lithiumfettes dargestellt. Die Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 70 kg. Der spezifische Pvuck bei einer Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, betrag*. 20 630 kg/cm^a. Die Verschweißungsbtiastung beträgt 190 kg.

Beispiel 6

In der graohischen Darstellung6 sind die E.P.Eigenschaften eines 4°/₀ Cadmiumchlorid enthaltenden Lithiumfettes dargestellt. Die Maximalbelastung, bei der kiin Fressen eintritt, beträgt 70 kg. Der spezifische Druck bei einer Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 20 630 kg/cm^a. Die Verschweißungsbelastung beträgt 250 kg.

Beispiel 7

In der graphischen Darstellung? sind die E.P.Eigenschaften eines 8°/₀ Cadmiiimchlorid enthaltenden Lithiumfettes dargestellt. Die Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 90 kg. Der spezifische Druck bei einer Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 23110kg/cm^a. Die Verschweißungsbelastung beträgt 260 kg.

Claims

Beispiel 8 In der graphischen Darstellung 8 ist die Verbesse' rung der E. P.-Eigt niehaften eines im Beispiel 2 enge* gebenen B. P.'Lithiumfettes des Typs A dargestellt, wenn diesem Fett 4*/« Cadmiumehlorid zugesetzt werden. Die Maaimalbetatung, bei der kein Fressen eintritt, betragt 90 kg. Der spezifische Druek bei einer Maximalbelattung, bei der kein Fressen eintritt, betragt 21640 kg/cm*. Die VerschweiBungsbelastung betragt 280 kg. Beispiel 9 In der grapt heften Darstellung 9 sind die B.P.-Bigenschaften eines Lithiumfettes dargestellt, dem 4"/( Cadmiumehlorid und 1,27°/« Natriumhyposulfit (berechnet als wasserfreies Salz) zugegeben wurden. Die Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, ,betragt 80 kg. Der spezifische Druek bei einer Maxi' malbelastung, bei der kein Fressen eintritt, betragt 23 580 kg/cm*. Die Verschweißungsbelastung betragt 450 kg. Beispiel 10 In der graphischen Darstellung 10 sind die E.P.Eigenschaften eines Lithiumfette« dargestellt, dem 4*1, Cadmiumchlorid und 1,05*/e Natriumtetraborat (berechnet als wasserfreies Salz) zugesetzt wurden. Die Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 90 kg. Der spezifische Druck bei einer Maximalbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 23 110 kg/cm1. Die Verschweißungsbelastung beträgt 440 kg. Beispiel 11 In der graphischen Darstellung 11 sind die B, P,' Eigenschaften eines Calclumfettes an sich dargestellt, s Die Maximaibelastung« bei der kein Fressen eintritt, betragt 45 kg. Der spezifische Druek bei einer Maxi' malbelastung, bei der kein Fressen eintritt, beträgt 17 OW kg/cm1. Die Vefschwelßungsbelastung betragt 160 kg. Beispiel 12 In der graphischen Darstellung 12 sind die E.P.* Eigenschaften eines Calclumfettes dargestellt, dem 5*/« Cadmiumchlorid zugesetzt wurden. Die Maximal' is belastung, bei der kein Fressen eintritt, betragt 93 kg. Der spezifische Dreck bei einer Maximalbelastung. bei der kein Fressen eintritt, betrlgt 20 570 kg/cm*. Die Verschweißungsbelastung betrlgt 180 kg. M Patentansprüche:

1. Sehmierfette, bestehend aus (1) einem Mineralöl, '

_4J (2) Lithium- oder Calciumsalzen als Eindicker und (3) Zusatzstoffen zur Verbesserung der E.P.Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierfette ils Komponente 3 Cadmiumsalze sowie gegebenenfalls Natriumhyposulfit und/oder Borax enthalten. 1. Schmierfette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Cadmiumchlorid enthalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen