AT514523A1

AT514523A1 - Sägekettenschmiermittel

Info

Publication number: AT514523A1
Application number: ATA501/2013A
Authority: AT
Original assignee: Eurollubricants Tribologie Gmbh
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-01-15
Also published as: EP2816099A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sägekettenöl, das Glycerin, Wasser und zumindest einen Haftstoff umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine organische Schwefelverbindung als zusätzliches Schmiermittel im Sägekettenöl gelöst ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Sägekettenschmiermittel.

STAND DER TECHNIK Während früher als Sägekettenöle zur Schmierung der Kette von motorgetriebenenSägen zumeist Schmieröle auf Mineralölbasis eingesetzt wurden, werden aufgrunddes verstärkten Umweltfokus seit einigen Jahren zunehmend biologisch abbaubare -natürliche oder synthetische - Öle, wie z.B. auf Pflanzenöl- oder Glycerin-Basis, ein¬gesetzt.

Zur Verringerung des Abschleuderns des Sägekettenöls von der rotierenden Kettesowie zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Schmierfilmdicke werden diesen Ölenseit Langem Haftstoffe zugesetzt. So wird etwa in DE 31 23 726 A1 ein unter ande¬rem als Sägekettenöl dienendes Haftöl offenbart, das unter anderem auf Glykolenoder Glycerin oder wässrigen Gemischen davon basieren kann und bis zu 2,0 Gew.-% Polyacrylamid als Haft(kleb)stoff umfasst.

Weitere geeignete Haftstoffe sind beispielsweise andere natürliche oder synthetischePolymere, wie z.B. Polyvinylpyrrolidon (PVP). Letzteres wird z.B. in EP 2.180.034 A1als Haftstoff in einem ansonsten hauptsächlich aus Glycerin, Wasser, Methanol undTensid (in genau definierten Anteilen) aufgebauten Sägekettenöl offenbart. Zusätz¬lich können beispielsweise Korrosionsschutzmittel und/oder Duftstoffe enthalten sein.

Zur weiteren Verringerung des Verschleißes der Kettensäge ist es weiters bekannt,Sägekettenölen Festschmierstoffe zuzusetzen. Dies ist jedoch insofern nachteilig, alses sich dabei einerseits in der Regel um Schwermetallsulfide, wie z.B. M0S2, handelt,die eine starke Umweltbelastung darstellen.

Ziel der Erfindung war vor diesem Hintergrund die Entwicklung eines Sägekettenöls,mit dem die obigen Nachteile zumindest teilweise ausgemerzt werden können.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Dieses Ziel erreicht die vorliegende Erfindung durch Bereitstellung eines Sägeketten¬öls, das als Grundbestandteile Glycerin, Wasser und zumindest einen Haftstoff um¬fasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine organische Schwefelver¬bindung als zusätzliches Schmiermittel im Öl gelöst vorliegt.

Durch Verwendung einer oder mehrerer, im Basisgemisch aus Glycerin und Wasserlöslicher organischer Schwefelbindungen als zusätzliche(s) Schmiermittel wird einer¬seits die Schmierung verbessert, wobei sich der Erfinder einerseits die bekannteSchmierwirkung von Schwefel als Bestandteil gängiger Schmierstoff-Additive zunut¬ze macht und andererseits die Löslichkeit des erfindungsgemäßen Zusatzes bewirkt,dass sich dieser nicht vom Öl absondern kann, bevor er seine schmierende Wirkungentfaltet.

Ohne sich auf eine bestimmte Theorie einschränken zu wollen, nimmt der Erfinder fürdie Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Additive an, dass es im Betrieb zu einerzumindest teilweisen Zersetzung der organischen Schwefelverbindung(en) im Ölkommt, wodurch in situ neue Verbindungen des Schwefels entstehen, die eine ähn¬liche Schmierwirkung wie ein sulfidhältiger Festschmierstoff entfalten, auch wenn dieAusgangsverbindung selbst keine solche Wirkung zeigt.

Aus diesem Grund ist die zumindest eine organische Schwefelverbindung nicht spe¬ziell eingeschränkt, solange sie im laufenden Betrieb die Schmierwirkung des Säge¬kettenöls erhöht, und kann beispielsweise aus schwefelhältigen Heterozyklen, Thio-len, Sulfoxiden, Sulfonen, Sulfonsäuren, Sulfinsäuren, Schwefelsäureestern, Disulfi-den sowie Salzen dieser Verbindungen, z.B. Ammonium-, Alkalimetall- oder Erdakali¬metallsalzen davon, ausgewählt sein. Die Verwendung von Ammoniak, Alkali- oderErdakalimetallen als Basenpartner solcher Salze verringert gegenüber dem Einsatzanderer anorganischer oder organischer Basen die Kosten und ist im Hinblick auf et¬waige Umweltbelastungen weitgehend unbedenklich.

Vorzugsweise ist die zumindest eine organische Schwefelverbindung aus Salzen vonThiolen, Sulfonsäuren, Sulfinsäuren und Schwefelsäureestern ausgewählt, da dieGegenwart von ionischen Gruppen die Löslichkeit der Verbindung im polaren Glyce-rin/Wasser-Gemisch erhöht. In manchen bevorzugten Ausführungsformen ist die zu¬mindest eine organische Schwefelverbindung aus Salzen von Thiolen, Sulfonsäuren,Sulfinsäuren und Schwefelsäureestern ausgewählt, die einen oder mehrere schwe-felhältige heterozyklische Reste umfassen, da die Gegenwart mehrerer Schwefelato¬me im Molekül einerseits tendenziell die Schmierwirkung verbessert und andererseitsdie Gegenwart organischer Heterozyklen die Polarität des Moleküls regelt. Bei zu ho¬her Polarität des erfindungsgemäßen Zusatzes besteht nämlich die Gefahr, dass beiVermischung des Sägekettenöls auf Glycerin/Wasser-Basis mit Mineralölen oderrelativ apolaren Pflanzenölen der Zusatz aus dem Gemisch ausfällt und es imlaufenden Betrieb wiederum zu einer Absonderung der festen aus der flüssigen Pha¬se kommen kann.

Aus diesen Gründen ist die zumindest eine organische Schwefelverbindung beson¬ders bevorzugt aus Thiolaten schwefelhaltiger Heterozyklen ausgewählt, da Thioleaufgrund der Abwesenheit von Sauerstoffatomen weniger polare Gruppen darstellenals etwa Sulfonsäuren, Sulfinsäuren oder Schwefelsäureester.

Besonders gute Ergebnisse hat der Erfinder bislang mit dem Dinatriumsalz von 1,3,4-Thiadiazol-2,5-dithiol erzielt, das somit derzeit die organische Schwefelverbindungder Wahl darstellt. Dies auch, da die Verbindung im Handel erhältlich ist, z.B. vonSigma-Aldrich, und zwar als freies Dithiol und auch als dessen Dinatriumsalz. DaLetzteres sogar zu einem niedrigeren Preis angeboten wird als das freie Dithiol undgemäß vorliegender Erfindung aus obigen Gründen bevorzugt wird, ist die auf relativeinfache Weise zu bewerkstelligende Synthese durch Umsetzung des freien Dithiolsmit z.B. wässriger NaOH nicht zu bevorzugen.

Die kommerzielle Verfügbarkeit beruht auf der Eignung von 1,3,4-Thiadiazol-2,5-di-thiol-Derivaten als Zusätze zu Flammschutzmitteln sowie als Reagens zur Synthesekomplexerer Heterozyklen aufgrund der hohen Nucleophilie der drei Heteroatome.

Der Erfinder hat demgegenüber nun überraschenderweise eine ausgezeichneteWirksamkeit der Verbindung als Schmierölzusatz festgestellt.

Die Menge der zumindest einen organischen Schwefelverbindung ist allgemein nichtspeziell eingeschränkt, wobei der Fachmann ohne übermäßiges Experimentieren,sondern mittels einfach durchzuführender Reihenversuche problemlos in der Lageist, die bevorzugten und optimalen Mengen der jeweiligen Schwefelverbindung zubestimmen. Für das besonders bevorzugte 1,3,4-Thiadiazol-2,5-dithiol-dinatriumsalzhat sich ein bevorzugter Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-%, noch bevorzugter 0,4 bis 1Gew.-%, ergeben. Allgemein hängen die zu wählenden Mengenverhältnisse logi¬scherweise maßgeblich von der sonstigen Zusammensetzung des erfindungsgemä¬ßen Sägekettenöls und dessen geplanten Einsatzbedingungen ab.

Die Verhältnisse zwischen Glycerin, Wasser und Haftstoff(en) sind dabei nicht spe¬ziell eingeschränkt, solange das Sägekettenöl als Ganzes die gewünschte Wirkungzeigt. Diese hängt maßgeblich von der Viskosität des Öls und den Betriebsbedingun¬gen bei seiner Verwendung ab. So können durchaus bekannte und bewährte Ver¬hältnisse, z.B. wie in den eingangs zitierten DE 31 23 726 A1 und EP 2.180.034 A1beschrieben, eingestellt werden, wobei ein erfindungsgemäßes Sägekettenöl auf¬grund der Löslichkeit der zumindest einen organischen Schwefelverbindung als ge¬löster Schmierzusatz darin tendenziell eine etwas niedrigere Viskosität aufweisenkann als etwa ein Öl nach dem Stand der Technik mit heterogen vorliegendem Fest¬schmierstoffzusatz. Für den zumindest einen Haftstoff kann ebenfalls eine Auswahl aus den bekanntenund bewährten Mitteln getroffen werden, wofür neben den eingangs erwähnten Ver¬tretern Polyacrylamid und Polyvinylpyrrolidon auch andere natürliche oder syntheti¬sche Polymere in Frage kommen.

Was weitere Komponenten des Sägekettenöl der Erfindung außer den oben ange¬führten anbelangt, ist das erfindungsgemäße Sägekettenöl ebenfalls nicht spezielleingeschränkt, solange die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung und sonstige ge¬ wünschte Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Beispielsweise können weitereBestandteile des Öls aus gängigen Mineral- und Pflanzenschmierstoffen, z.B. sulfa-tierten Pflanzenschmierstoffen, Tensiden, Korrosionshemmern, Viskositätsreglern,pH-Reglern, Antioxidantien, Farbstoffen und Duftstoffen ausgewählt sein. Insbeson¬dere Gemische aus einem erfindungsgemäßen Sägekettenöl mit der oben angeführ¬ten Grundzusammensetzung und einem oder mehreren Mineral- und Pflanzenölenkönnen für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein und stellen daher bevorzugteAusführungsformen der Erfindung dar.

Aus diesem Grund umfasst das erfindungsgemäßen Sägekettenöl auch vorzugswei¬se zumindest ein Tensid als zusätzliche Komponente, um einerseits die Mischbarkeitdes auf wässrigem Glycerin basierenden Öls der Erfindung mit derartigen apolarerenÖlen und anderseits die Löslichkeit der zumindest einen organischen Schwefelver¬bindung und des Haftstoffs im Gemisch zu erhöhen.

Die Menge des zumindest einen Tensids variiert dabei von dessen eigenen Natursowie in Abhängigkeit von den übrigen Komponenten des erfindungsgemäßen Säge¬kettenöls. Bei Verwendung von Polyvinylpyrrolidon oder anderer synthetischer Kunst¬stoffe als Haftstoff in einem erfindungsgemäßen Sägekettenöl auf Glycerin/Wasser-Basis, hat sich ein Gehalt von zumindest 2 Gew.-% des zumindest eines Tensids alsvorteilhaft herausgestellt, um die obigen Mischbarkeits- bzw. Löslichkeitsvorteile zuerzielen, damit es beispielsweise zu keiner Entmischung des Sägekettenöls im Öl¬tank der Säge kommt.

Falls das Sägekettenöl darüber hinaus mit einem verhältnismäßig apolaren Mineral¬oder Pflanzenöl vermischt werden soll, z.B. mit 5 Gew.-% Rapsöl, haben sich zumin¬dest 3 Gew.-% des zumindest eines Tensids bewährt.

BEISPIELE

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von nichteinschränkenden Bei¬spielen im Detail beschrieben.

Vergleichsbeispiel 1

Als Vergleichsbeispiel wurde ein Sägekettenöl nach dem Stand der Technik basie¬rend auf der Offenbarung von EP 2.180.034 A1 hergestellt. Dabei wurden die in derfolgenden Tabelle 1 angeführten Komponenten in den angegebenen Mengen mitei¬nander bei Raumtemperatur vermischt:

Tabelle 1

Als "unvermeindliche Verunreinigung" des eingesetzten Glycerins ist in solchen Ge¬mischen in der Regel auch Methanol in einem Anteil von bis zu etwa 0,5 Gew.-% ent¬halten. Da dieser jedoch je nach Hersteller, und mitunter sogar von Charge zu Char¬ge, relativ stark schwanken kann, wird er hierin nicht gesondert angeführt.

Beispiel 1

Einem Teil des in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Gemischs (100 Gewichtsteile)wurden 0,5 Gewichtsteile 1,3,4-Thiadiazol-2,5-dithiol-dinatriumsalz als zusätzlichesSchmiermittel gemäß vorliegender Erfindung beigemengt und durch 2-minütigesRühren bei Raumtemperatur darin homogen gelöst.

Beispiel 2

Die beiden so hergestellten Sägekettenöle wurden gemäß den folgenden Normengetestet:

Dichte bei 20 °C DIN 51757

Viskosität bei 40 °C DIN 53015

Viskosität bei 100 °C DIN 51562 VKA-Gutkraft und -Schweißkraft: DIN 51350

Belastbarkeit (Brugger-Test): DIN 51347 VKA steht dabei für "Vier-Kugel-Apparat", ein Testgerät zur Bestimmung der Extrem¬druck- ("extreme pressure", EP-) Eigenschaften und der Verschleißkennwerte von

Flüssigkeiten. Dabei wird auf eine rotierende Kugel (Laufkugel), die auf drei identi¬schen weiteren Kugeln (Standkugeln) gleitet, von oben eine Kraft einwirken gelas¬sen, die schrittweise erhöht wird, bis es aufgrund der reibungsbedingten Erhitzungzum Verschweißen der Kugeln kommt. Die unmittelbar vor dem Verschweißen derKugeln gemessene Kraft wird als Gutkraft angegeben, jene danach als Verschweiß¬kraft.

Im Brugger-Test wird der Verschleiß definierter, aneinander gepresster und relativzueinander bewegter Reibflächen unter Verwendung eines Schmiermittels gemes¬sen. Als Messwert wird der Quotient aus der Anpresskraft und der damit erzeugten(projizierten) Verschleißfläche angegeben.

Die Ergebnisse aller Tests sind zusammen mit dem äußeren Erscheinungsbild, d.h.der Färbung der Öle gemäß Sichtprüfung, in nachstehender Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Man erkennt, dass - bei ansonsten annähernd gleichen Werten für die Dichte unddie Viskosität - das erfindungsgemäße Sägekettenöl aus Beispiel 1 im Vier-Kugel-Apparat und im Prüfgerät nach Brugger erheblich bessere Ergebnisse in Bezug aufdie Gutkraft, die Schweißkraft und die Belastbarkeit lieferte als das Vergleichsbei¬spiel.

Der Zusatz von nur 0,5 Gewichtsteilen von 1,3,4-Thiadiazol-2,5-dithiol-dinatriumsalzbewirkte somit überraschenderweise (nahezu) eine Verdopplung der Werte für Gut¬kraft, Schweißkraft und Belastbarkeit.

Beispiele 3 bis 6

Um die Mischbarkeit von Sägekettenölen gemäß vorliegender Erfindung mit üblichenhydrophoberen Schmierölen zu testen, wurden die in nachstehender Tabelle 3 ange¬gebenen tensidhaltigen Gemische durch einfaches Vermischen der jeweiligen Kom¬ponenten bei Raumtemperatur hergestellt.

Tabelle 3

Die jeweiligen Mengen sind wiederum in Gew.-% angegeben, als Tensid wurde je¬weils Türkischrotöl (sulfoniertes Rizinusöl) eingesetzt, und TDDN steht für 1,3,4-Thia-diazol-2,5-dithiol-dinatriumsalz.

Jeweils 100 Gewichtsteile dieser vier Beispiele für erfindungsgemäße Sägekettenölewurden mit 10 Gewichtsteilen Rapsöl bzw. Mineralöl 1 min lang homogen vermischt,danach stehen gelassen und beobachtet, ob und wann es zu einer Entmischung un¬ter Ausbildung einer zweiten flüssigen Phase kam. Die Ergebnisse sind in nachste¬hender Tabelle 4 angeführt.

Tabelle 4

"Keine" Entmischung für das Gemisch aus Beispiel 6 bedeutet, dass selbst nach 24 hkeine zweite Phase zu beobachten war, wonach die Tests jeweils abgebrochen wur¬den.

Wiewohl in den obigen Gemischen jeweils Türkischrotöl als Tensid eingesetzt wurde,hat der Erfinder in weiteren Vorversuchen mit anderen, gängigen Tensiden (Natrium-laurylethersulfat, Polyalkylenglykolethem mit 25-30 Kohlenstoffatomen sowie weite¬ren sulfatierten Pflanzenölen) in der Mehrzahl der Fälle ähnliche Ergebnisse erzielt.

Aus den Ergebnissen in Tabelle 4 folgt jedenfalls, dass ein Tensidgehalt von zumin¬dest 2 Gew.-% bevorzugen ist, um ausreichende Mischbarkeit der erfindungsge¬mäßen Sägekettenöle mit herkömmlichen, relativ hydrophoben Schmierölen zu ge¬währleisten. Noch bevorzugter sind zumindest 3 Gew.-%, insbesondere zumindest 5Gew.-%, Tensid.

Die vorliegende Erfindung stellt somit neue Zusätze zu Sägekettenölen bereit, diebewirken, dass die Schmierleistung des Öls praktisch verdoppelt wird. Bei entspre¬chendem Tensidzusatz sind diese erfindungsgemäßen Sägekettenöle zudem gut mitherkömmlichen Schmierölen verträglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Sägekettenöl, umfassend Glycerin, Wasser und zumindest einen Haftstoff, da¬durch gekennzeichnet, dass zumindest eine organische Schwefelverbindung als zu¬sätzliches Schmiermittel im Sägekettenöl gelöst ist.
2. Sägekettenöl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindesteine organische Schwefelverbindung aus schwefelhaltigen Heterozyklen, Thiolen,Sulfoxiden, Sulfonen, Sulfonsäuren, Sulfinsäuren, Schwefelsäureestern, Disulfidensowie Salzen dieser Verbindungen, z.B. Ammonium-, Alkalimetall- oder Erdakali¬metallsalzen davon, ausgewählt ist.
3. Sägekettenöl nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindesteine organische Schwefelverbindung aus Salzen von Thiolen, Sulfonsäuren, Sulfin¬säuren und Schwefelsäureestern ausgewählt ist.
4. Sägekettenöl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindesteine organische Schwefelverbindung aus Salzen von Thiolen, Sulfonsäuren, Sulfin¬säuren und Schwefelsäureestern ausgewählt ist, die einen oder mehrere schwefel-hältige heterozyklische Reste umfasssen.
5. Sägekettenöl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindesteine organische Schwefelverbindung aus Thiolaten schwefelhältiger Heterozyklenausgewählt ist.
6. Sägekettenöl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindesteine organische Schwefelverbindung das Dinatriumsalz von 1,3,4-Thiadiazol-2,5-dithiol ist oder umfasst.
7. Sägekettenöl nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn¬zeichnet, dass einen oder mehrere weitere Komponenten, ausgewählt aus Mineral-und Pflanzenschmierstoffen, z.B. sulfatierten Pflanzenschmierstoffen, Tensiden, Kor- rosionshemmern, Viskositätsreglern, pH-Reglern, Antioxidantien, Farbstoffen undDuftstoffen umfasst.
8. Sägekettenöl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindestein Tensid umfasst.
9. Sägekettenöl nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest 2Gew.-% des zumindest eines Tensids umfasst.
10. Sägekettenöl nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest 3Gew.-% des zumindest eines Tensids umfasst.