DE2137590B2 - Geniessbares schmiermittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein insbesondere in Hochdruckkompressoren, in denen Folien zum Verpacken von Lebensmitteln erzeugt werden, zu verwendendes genießbares Schmiermittel, das ein Mineralöl sowie ein Polybuten enthält.

In der DT-OS 14 44 777 wird ein Schmierölgemisch aus einem Mineralöl und einem Polybuten mit einer Viskosität von mindestens 600 Redwood/Sekunden bei 38⁰C beschrieben, welches sich dadurch auszeichnet, daß das mineralische Grundöl einen Siedebereich von bis 15O⁰C und eine Bromzahl unter 1,5 hat, während das Polybuten ein Molekulargewicht von weniger als besitzt. Das Gemisch enthält zusätzlich organische Verbindungen mit einem Molekulargewicht unter 500 mit einer olefinischen Doppelbindung sowie gegebenenfalls weitere Schmierölzusätze. Dieses Schmierölgemisch wird zum Kaltwalzen oder zu einem anderen Kaltbearbeitungsverfahren von Aluminium eingesetzt.

Die DT-OS 15 94 477 betrifft ein Schmiermittel für einen Zweitaktmotor oder einen Wankelmotor und zeichnet sich dadurch aus, daß es aus einer größeren Menge Polybuten, einer kleineren Menge eines ⁶S Mineralöls und einer noch kleineren Menge eines üblichen Schmiermittelzusatzes für Zweitaktmotoren besteht.

In »Petroleum Engineer«, Band 29, Nr. 3, März 1957, wird auf den S. D-40, 43, 44, 46, 47, 48, 50 und 54 im Rahmen einer Arbeit über Schmiermittel für Kompressorzylinder ausgeführt, daß für jedes zu komprimierende Gas ein spezielles Schmiermittel erforderlich ist.

In Hochdruckkompressoren, die bei Drücken zwischen 1400 und 2100 kg/cm² und darüber arbeiten, sind übliche genießbare Schmiermittel, wie beispielsweise Glyzerin oder die polymerisieren Äthylenglykole und copolymerisierten Äthylenoxyde und Propylenoxyde, ungeeignet, und zwar insbesondere dann, wenn Wolframcarbidkolben verwendet werden. In derartigen Kompressoren werden insbesondere Polyäthylen- und Polypropylenfilme durch Polymerisation der monomeren Gase bei sehr hohen Drücken hergestellt. Diese Filme werden insbesondere zum Verpacken von Nahrungsmitteln verwendet. Daher müssen die in derartigen Kompressoren eingesetzten Schmiermittel genießbar sein.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, insbesondere in Hochdruckkompressoren einzusetzende Schmiermittel herzustellen, die einerseits genießbar sind und andererseits den hohen Beanspruchungen in Hochdruckkompressoren gerecht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schmiermittel der eingangs geschilderten Gattung dadurch gelöst, daß es aus a) einem weißen Mineralöl mit einem nicht sulfonierbaren Rückstand von wenigstens 97% und einer Viskosität von ungefähr 40 bis 500 Saybolt Universalsekunden bei 38° C, b) 5 bis 50 Gewichts-% eines Polybutens mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 15 000, c) 0,1 bis 1,0 Gewichts-% einer Fettsäure mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und/oder einem niederen Alkylester einer derartigen Fettsäure sowie d) 0,01 bis 2,0 Gewichts-% eines Antioxydationsmittels, bestehend aus di- und trisubstituierten Phenolen, wobei der Substituent niederes Alkyl oder Alkoxy sein kann und wenigstens ein Substituent eine tertiäre Alkylgruppe ist, besteht.

Die in dem erfindungsgemäßen Schmiermittel verwendeten weißen Mineralöle lassen sich durch übliche Raffinierungsmethoden aus Rohmaterialien, beispielsweise paraffinischen, naphthenischen oder gemischten Rohmaterialien, herstellen. Geeignete weiße Mineralöle sind solche, die hinsichtlich der chemischen Reinheit einer guten Qualität entsprechen, beispielsweise solche, die einen nicht schwefelbaren Rückstand (ASTM D-483-63) von wenigstens 97% und vorzugsweise in der Größenordnung von 99 bis 100% besitzen. Die erfindungsgemäß einsetzbaren weißen öle sollten eine gute Farbe besitzen, wobei es sich im allgemeinen um vollständig raffinierte weiße Mineralöle handeln sollte. Derartige öle besitzen beispielsweise eine wasserhelle Farbe von +30 Saybolt und sind im wesentlichen frei von carbonisierbaren Substanzen, wobei sie eine niedrige Extinktion von UV-Licht mit Wellenlängen von 2750, 2950 und 3000 Ä (ASTM D-2008) besitzen. Die Viskosität von weißen Mineralölen, die in den erfindungsgemäßen Schmiermittelzubereitungen verwendet werden können, kann zwischen ungefähr 40 und 500 Saybolt Universalsekunden (S.U.S.) bei 38° C und vorzugsweise zwischen ungefähr 1050 und 450 S.U.S. bei 38°C liegen.

Die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln verwendeten Polybutene dienen als die Viskosität aufbauende Mittel sowie den Viskositätsindex verbessernde Mittel. Geeignete Polybutene sind Polybutylene, Polyisobutylene und Polyisobutene mit einem Moleku-

largewicht zwischen ungefähr 500 und 15000 und vorzugsweise zwischen ungefähr 700 und 3000. Die in den erfindungsgemäßen Zubereitungen verwendeten Polybutene sind im allgemeinen bei Umgebungstemperaturen flüssig und sollten mit dem weißen Mineralöl 5 mischbar sein. Die Menge der in den erfindungsgemäßen Zubereitungen eingesetzten Polybutene kann von ungefähr 5 bis 50 Gewichts-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, und vorzugsweise von ungefähr 20 bis 40 Gewichts-% schwanken.

Die Fettsäuren oder deren niedere Alkylester, die als Additive zur Erhöhung der Schmierfähigkeit der erfindungsgemäßen Schmiermittel verwendet werden, bestehen aus gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Monocarbonfettsäuren, die 8 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, sowie aus deren niederen Alkylestern, wobei die Alkylgruppen bis zu ungefähr 5 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele für geeignete Fettsäuren sind Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachidinsäure, Behensäure, Ölsäure, Linoleinsäure, Linolensäure sowie Eleostearinsäure oder dergleichen, sowie gemischte Fettsäuren, beispielsweise Tallölfettsäuren, hydrierte Talgfettsäuren, Kokosnußölfettsäuren sowie pflanzliche Fettsäuren, beispielsweise diejenigen Säuren, die aus Baumwollsamen- und Sojabohnenöl gewonnen werden. Ferner kommen Kolophoniumfettsäuren in Frage. Besonders geeignet als Additive zur Erhöhung der Schmierfähigkeit in erfindungsgemäßen Massen sind Fettsäuren, die ungefähr 16 bis 18 Kohlenstoff atome enthalten, beispielsweise Ölsäure, Palmitinsäure und Stearinsäure. Beispiele für niedere Alkylfettsäureester, die sich für eine Verwendung als die Schmierfähigkeit verbessernde Additive in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln anbieten, sind Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, Isobutyl-, Amyl- oder Isoamylfettsäureester, beispielsweise Methyloleat, n-Butylstearat oder dergleichen.

Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Schmiermittel besteht darin, daß die Fettsäure oder deren niederer Alkylester in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gewichts-% und in besonders bevorzugter Weise in Mengen zwischen 0,1 und 0,5 Gewichts-%, bezogen auf die Gesamtzubereitung, verwendet wird, da eine Verwendung von Fettsäuren oder Fettsäureestern in einer Menge, die über die angegebenen Mengenbereiehe hinausgeht, eine Zersetzung des Polybutens und ein Zusammenbrechen der Schmiermittel sowie einen merklichen Verlust an Schmiervermögen in Hochdruckkompressoren verursachen kann.

Die phenolischen Antioxydationsmittel, die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln verwendet werden, bestehen aus di- und trisubstituierten Phenolen, wobei die Substituenten niedere Alkyl- oder niedere Alkylgruppen sein können, und wobei wenigstens ein Substituent eine tertiäre Alkylgruppe ist. Die Alkyl- und Alkoxysubstituenten können jeweils bis zu ungefähr 10 Kohlenstoffatome und vorzugsweise bis zu ungefähr 5 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele für phenolische Antioxydationsmittel sind

4-Methyl-2,6-di-tert.-butylphenol, 2,4-Dimethyl-6-tert.-butylphenol,

2-tert.-Butyl-4-methoxyphenol,

2-tert-Butyl-4-äthoxyphenol,

2,6-tri-tert.-Butylphenol, 2,4,6-tri-tert-Butylphenol

oder dergleichen.

Besonders bevorzugt werden die o-tert.-Alkyl-substituierten Phenole, wie beispielsweise 4-Methyl-2,6-ditert.-butylphenol. Die vorstehend erwähnten Antioxydationsmittel können in Mengen von ungefähr 0,01 bis 2,0 Gewichts-%, bezogen auf das gesamte Mittel, und vorzugsweise in Mengen bis zu 0,1 Gewichts-% eingesetzt werden. Die phenolischen Antioxydationsmittel verhindern ;nicht nur eine Zersetzung des Öls bei hohen Temperaturen, sondern verhindern auch das Ansammeln von polymerisierten polyolefinischen Materialien auf den Kompressorringen, so daß sie ein glattes Fließen des Schmiermittels über die gesamten Metalloberflächen hinweg gewährleisten.

Die erfindungsgemäßen Schmiermittel lassen sich in einfacher Weise nach üblichen Mischmethoden herstellen, wobei keine besondere Reihenfolge der einzelnen Zusätze einzuhalten ist.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

a) Ein Schmiermittel wird durch Vermischen der folgenden Komponenten hergestellt:

1) Weißes Mineralöl, spezifisches Gewicht 69,6%
bei 16°C, 0,880, Viskosität 345 bis

355 S.U.S. bei 38°C

2) Polyisobutylen, Molekulargewicht 875, 30,0%
Viskosität 926 S.U.S. bei 99°C

3) Ölsäure 0,3%

4) di-tert.-Butyl-p-cresol 0,1%

Diese Zubereitung besitzt eine Viskosität von 1209 S.US. bei 38⁰C, eine Saybolt-Farbe von +30 und ein spezifisches A.P.I.-Gewicht bei 16° C von 28,3.

b) Zu Vergleichszwecken wird ein Schmiermittel hergestellt, das sich nur aus 69,5 Gewichts-% des Mineralöls von Beispiel la) und 30,5 Gewichts-'% des Polyisobutylen von Beispiel a) zusammensetzt.

Die Schmier- sowie die Antiabriebseigenschaften der zwei Schmiermittel werden verglichen, und zwar durch Messung des Abriebs auf einem Wolframcarbid-Block, der durch einen Bronzeschieber verursacht wird, wobei als Schmiermittel die in den Beispielen 1 a) und 1 b) angegebenen Schmiermittel eingesetzt werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt.

Tabelle I

Beispiel
la)

Ib)

Abrieb auf Wolframcarbid-Block,

Kratzertiefe in μηιηι 50

Reibungskoeffizient 0,085

305
0,140

Beispiel 2

a) Es wird ein Schmiermittel aus 74,4 Gewichts-% des weißen Mineralöls von Beispiel 1 a), 25 Gewichts-% des Polybutens von Beispiel 1 a), 0,5 Gewichts-% ölsäure und 0,1 Gewichts-% di-tert-Butyl-p-cresol hergestellt.

b) Das Beispiel 2 a) wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß Stearinsäure an Stelle von Ölsäure verwendet wird.

c) Das Beispiel 2 a) wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 73,9 Gewichts-% Mineralöl und 1,0 Gewichts-% Methyloleat an Stelle der ölsäure eingesetzt werden.

Wie im Beispiel 1 wird der Abrieb auf einem Wolframcarbid-Block gemessen, desgleichen der Rei-

bungskoeffizient. Die Werte sind in der Tabelle II zusammengefaßt. Die Ergebnisse zeigen eine erhebliche Besserung des Schmiervermögens im Vergleich zu den Daten von Beispiel 1 b).

Tabelle 11

Beispiel 2a)

2b)

2(1)

Abrieb auf Wolframcarbid-

Block,

Tiefe der Kratzer in μιτιηι 50

Reibungskoeffizient 0,085

178 203

0,095 0,130

'5

Beispiel 3

Es werden folgende Schmiermittel hergestellt, die bezüglich Schmiervermögen und Antiabriebseigenschaften ähnliche Eigenschaften besitzen:

a) 60 Gewichts-% eines weißen Mineralöls mit einem spezifischen Gewicht von 0,828 bei 16" C und einer Viskosität von 180 S.U.S. bei 38⁰C, 38 Gewichts-% Polybuten mit einem Molekulargewicht von 950, 1,0 Gewichts-% einer Mischung aus ölsäure und Stearinsäure in gleichen Mengen sowie 1,0 Gewichts-% 2-tert.-Butyl-4-äthoxyphenol.

b) 80 Gewichts-% eines weißen Mineralöls mit einem spezifischen Gewicht von 0,875 bei 16° C und einer Viskosität von 200 S.U.S. bei 38° C, 19,1 Gewichts-% Polybuten mit einem Molekulargewicht zwischen 1000 und 1500, 0,8 Gewichts-% Methyloleat und 0,1 Gewichts-% 4-Methyl-2,6-di-tert.-butylphenol.

Die vorstehend angegebenen Schmiermittel werden als Kompressorschmiermittel in einem Polyolefinkompressor verwendet, der bei Drücken zwischen 2110 und 3160 kg/cm² mit Wolframcarbid-Kolben arbeitet.

Vergleiche mit üblichen Mineralöl-Polybuten-Schmiermitteln zeigen eine erhöhte Kolbenlebensdauer von ungefähr 30 bis 50%, falls die erfindungsgemäßen Schmiermittel eingesetzt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Genießbares, insbesondere in Hochdruckkompressoren zu verwendendes Schmiermittel, enthaltend ein Mineralöl sowie ein Polybuten, dadurch gekennzeichnet, daß es aus a) einem weißen Mineralöl mit einem nicht sulfonierbaren Rückstand von wenigstens 97% und einer Viskosität von ungefähr 40 bis 500 Saybolt Universalsekunden bei ι ο 38° C, b) 5 bis 50 Gewichts-% eines Polybutens mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 15 000, c) 0,1 bis 1,0 Gewichts-% einer Fettsäure mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und/oder einem niederen Alkylester einer derartigen Fettsäure sowie d) 0,01 bis 2,0 Gewichts-% eines Antioxydationsmittels, bestehend aus di- und trisubstituierten Phenolen, wobei der Substituent niederes Alkyl oder Alkoxy sein kann und wenigstens ein Substituent eine tertiäre Alkylgruppe ist, besteht.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 bis 40 Gewichts-% der Komponente b), 0,1 bis 0,5 Gewichts-% der Komponente c) und 0,01 bis 0,1 Gewichts-% der Komponente d) enthält

3. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente a) ein weißes Mineralöl mit einer Viskosität von 150 bis 450 S.U.S. bei 38⁰C enthält.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente b) ein Polybuten mit einem Molekulargewicht zwischen 700 und 3000 enthält.

5. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente c) eine Fettsäure mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen enthält.

6. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente d) ein o-tert-Alkyl-substituiertes Phenol enthält.

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