Wasserhaltiges Schmiermittel für Sägeketten

Abstract

 Dieses Sägekettenschmiermittel besteht im wesentlichen aus Wasser und einem wasserlöslichen Frostschutzmittel als Hauptbestandteile und aus Korrosionsinhibitoren, Verschleißinhibitoren und Haftvermittler in einer jeweils wirksamen Menge, wobei der Haftvermittler ein wasserlösliches Polyethylenglykol und/oder ein Sulfonsäuregruppen enthaltendes und wasserlösliches Acrylamidcopolymerisat mit einem Molekulargewicht von jeweils mindestens 500000 ist. In Kombination zu diesem Haftvermittler, der in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-% vorliegt, enthält es 5 bis 50 Gew.-% eines wasserlöslichen Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Adduktes mit einer Viskosität von mindestens 300mPas bei 50°C als besonderes Schmiermittel, Gewichtsprozente jeweils bezogen auf das Gewicht des Mittels.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel für Sägeketten, das im wesentlichen aus Wasser und einem wasserlöslichen Frostschutzmittel als Hauptbestandteile, Korrosionsinhibitoren, Verschleißinhibitoren und Haftvermittlern besteht und insbesondere einen lang andauernden Betrieb der Sägeketten-Maschine gewährleistet.

[0002] Zum Schmieren von Kettensägen, wie sie beispielsweise in der Forstwirtschaft zum Fällen von Bäumen verwendet werden, sind Schmiermittel auf der Basis von Mineralöl oder synthetische Produkte in Gebrauch. Auch zum Schmieren von stationär betriebenen Sägen wie Gattersägen, werden derartige Schmiermittel eingesetzt.

[0003] Die auf Mineralöl basierenden Schmiermittel befriedigen zwar bezüglich Verschleißschutz und Korrosionsverhalten, jedoch werden dagegen zunehmend ökologische Bedenken vorgebracht, weil sie aufgrund des Mineralöls nicht biologisch abbaubar sind.

[0004] Die bekannten synthetischen Sägeketten-Schmiermittel bestehen im wesentlichen aus Wasser und aus einem wasserlöslichen Frostschutzmittel, vorzugsweise Glykolen, Glykolethern und/oder dreiwertigen aliphatischen Alkoholen wie Glycerin, gegebenenfalls gemeinsam mit einwertigen niedrigen aliphatischen Alkoholen wie Isopropanol, als Hauptbestandteile. Neben diesen Hauptbestandteilen enthalten sie in einer jeweils wirksamen Menge Korrosionsinhibitoren, Verschleißinhibitoren und Haftvermittler.

[0005] Die Korrosionsschutz- und die Verschleißschutz-Additive sollen insbesondere die Kettenglieder, die Kettenführung und das Antriebsritzel vor Korrosion und Verschleiß schützen. Dazu werden gegebenenfalls auch sogenannte extreme pressure-additives (EP-additives) eingesetzt. Die Haftadditive sollen einerseits viskositätsregulierend wirken und andererseits das Abschleudern des Schmiermittels von der Sägekette während des Betriebs möglichst weitgehend verhindern. Eine wirksame Verhinderung hängt insbesondere damit zusammen, daß das eingesetzte Haftadditiv die Eigenschaft besitzt, das fertige Schmiermittel fadenziehend zu machen.

[0006] Die in den bekannten Sägeketten-Schmiermitteln aus Wasser und Frostschutzmittel als Hauptbestandteile benutzten Haftvermittler vermögen zwar die Viskosität der Grundbestandteile zu erhöhen, sie fallen jedoch während des Betriebes der Sägeketten-Maschine infolge Verdampfung von Wasser aus, wodurch nicht nur ihre viskositätsregulierende, sondern auch ihre fadenziehende Wirkung weitgehend verlorengeht. Durch die während des Betriebes herrschenden Scherkräfte wird das Haftadditiv schließlich vollständig zerstört.

[0007] Diese bekannten Sägeketten-Schmiermittel sind demnach insbesondere hinsichtlich Viskositätsverhalten und Haftwirkung nicht zufriedenstellend. Aufgrund dieser Nachteile ermöglichen sie auch keinen dauerhaften Betrieb.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schmiermittel für Sägeketten auf der Basis von Wasser und üblichen Frostschutzmitteln bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten derartigen Mittel nicht aufweist. Das neue Sägeketten-Schmiermittel soll nicht nur hinsichtlich Korrosionsschutz und Verschleißschutz, sondern insbesondere auch hinsichtlich Schmierwirkung, Viskosität und Haftung ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen. Es soll darüber hinaus auch dann noch voll wirksam sein, wenn während des Betriebes der Sägeketten-Maschine das Wasser teilweise oder ganz verdampft, und somit einen lang andauernden Betrieb gewährleisten.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Schmiermittel für Sägeketten, bestehend im wesentlichen aus Wasser und einem wasserlöslichen Frostschutzmittel als Hauptbestandteile und aus Korrosionsinhibitoren, Verschleißinhibitoren und Haftvermittler in einer jeweils wirksamen Menge, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ein wasserlösliches Polyethylenglykol und/oder ein Sulfonsäuregruppen enthaltendes und wasserlösliches Acrylamidcopolymer mit einem Molekulargewicht von jeweils mindestens 500 000 ist, in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, und daß es zusätzlich 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, wasserlösliches Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukt mit einer Viskosität von mindestens 300 mPa s bei 50 °C enthält.

[0010] Das neue Sägeketten-Schmiermittel besitzt überraschenderweise besonders gute rheologische Eigenschaften, eine hohe Schmierwirkung und ein hervorragendes Haftvermögen. Es wirkt auch dann noch funktionsgerecht, wenn die Komponente Wasser während des Betriebes verdampft. Diese hervorragenden Eigenschaften dürften insbesondere auf die spezielle Kombination der erfindungsgemäß vorhandenen Haftvermittler und Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukte zurückzuführen sein. Diese beiden Komponenten ergänzen sich offensichtlich in einem unerwartet hohen Ausmaß hinsichtlich Viskosität, Schmierung, Haftung und rheologischem Verhalten des Mittels, auch wenn mehr oder weniger große Teile der Hauptkomponente Wasser nicht mehr vorliegen.

[0011] Die Menge an Wasser (Komponente A) im erfindungsgemäßen Mittel beträgt im allgemeinen 30 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise ₃₅ bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels (des gesamten Mittels).

[0012] Als Frostschutz (Komponente B) können alle jene Verbindungen eingesetzt werden, die auch bei den bekannten synthetischen Sägeketten-Schmiermitteln verwendet werden. Geeignete Frostschutzmittel sind (a) Glykole, nämlich Alkylenglykole mit 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 C-Atomen wie Ethylenglykol, Propylenglykol und Butylenglykol, und Oxalkylenglykole, vorzugsweise Oxethylen-und Oxpropylenglykole mit 4 bis 14, vorzugsweise 4 bis 10 C-Atomen wie Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol und Tripropylenglykol, (b) aliphatische Monoether der genannten Glykole, vorzugsweise die Monomethyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylether, und (c) mehrwertige aliphatische Alkohole, vorzugsweise Glycerin, Erythrit und Pentaerythrit.

[0013] Die Glykole, Glykolether und mehrwertigen Alkohole können jeweils allein oder in Mischung eingesetzt werden. Es können auch noch andere gefrierpunkterniedrigende Verbindungen, zweckmäßigerweise Alkali- und Erdalkalisalze, vorzugsweise Alkalicarbonate, Harnstoff und einwertige aliphatische Alkohole mit 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 C-Atomen wie Ethanol und Isopropanol verwendet werden. Unter den genannten Frostschutzmitteln sind Ethylenglykol (Monoethylenglykol), Propylenglykol, Oxethylenglykole mit 4 bis 10 C-Atomen wie Diethylenglykol, Triethylenglykol und Tetraethylenglykol, und deren Monomethyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylether oder Mischungen davon, gegebenenfalls gemeinsam mit Harnstoff, in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Frostschutzmittels, bevorzugt.

[0014] Die Menge des Frostschutzmittels (Komponente B) beträgt im allgemeinen 15bis bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels.

[0015] Als Inhibitoren gegen Korrosion (Komponente C) und gegen Verschleiß (Komponente D) eignen sich die diesbezüglich bei funktionellen Flüssigkeiten auf der Basis von Wasser und Glykolen allgemein üblichen Verbindungen.

[0016] Geeignet sind demnach (a) Alkalisalze von Fettsäuren mit vorzugsweise 6 bis 18 C-Atomen und von aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäuren, wobei der aliphatische Rest vorzugsweise ein Alkylrest mit mehr als 15 bis 20 C-Atomen und der aromatische Rest vorzugsweise der Benzolrest ist, beispielsweise Natrium- oder Kaliumsalz von Capronsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, Alkansulfonsäuren mit mehr als 20 C-Atomen (Petroleumsulfonat) und von Benzolsulfonamidocapronsäure; (b) Alkalisalze und Ester der phosphorigen Säure, Phosphorsäure, Kieselsäure und der Mono- oder Dithiophosphorsäure mit aliphatischen Alkoholen mit vorzugsweise 4 bis 12 C-Atomen, beispielsweise Natriuraphosphit, Natriumphosphat, Wasserglas und Mono- und Diisopropylester der Phosphorsäure; (c) Mono- und Dialkylamine, gegebenenfalls ethoxyliert mit 1 bis 5 Ethylenoxid-Einheiten, und deren Salze mit den unter (a) und (b) genannten Säuren, wobei die Alkylgruppe im Amin 1 bis 18, vorzugsweise 4 bis 12 C-Atome hat, beispielsweise Butylamin, Hexylamin, Octylamin, Isononylamin, Oleylamin, Dibutylamin, Dioctylamin, Diisononylamin und die Salze dieser Amine mit Fettsäuren mit 6 bis 18 C-Atomen, Phosphorsäure, phosphoriger Säure und mit Benzolsulfonamidocapronsäure; (d) Alkanolamine, gegebenenfalls ethoxyliert mit 1 bis 5 Ethylenoxid-Einheiten, und deren Salze mit den unter (a) und (b) genannten Säuren, wobei die Alkylgruppe im Alkanol 2 bis 6 C-Atome besitzt, beispielsweise Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin und die Salze dieser Alkanolamine mit Fettsäuren mit 6 bis 18 C-Atomen, Phosphorsäure, phosphoriger Säure und mit Benxolsulfonamidocaprönsäure; (e) Molybden- und Antimonverbindungen in Form von vorzugsweise Dithiocarbamaten; (f) Chlorparaffine und (g) Molybdensulfid- und Graphitdispersionen. Mit den genannten Verbindungen (allein oder in Mischung untereinander) wird Schutz sowohl gegen Korrosion als auch gegen Verschleiß erreicht. Weitere geeignete Verbindungen, die insbesondere als Korrosionsschutz dienen, sind Alkalisalze von Borsäure und Triazole, vorzugsweise Benztriazol.

[0017] Als Verschleißinhibitoren werden vorzugsweise die Alkalisalze von Fettsäuren mit 6 bis 18 C-Atomen, Alkalisalze von Phosphorsäure, die Salze von Monoalkylaminen mit 4 bis 12 C-Atomen in der Alkylgruppe und von Mono-, Di-und Triethanolamin mit Fettsäuren mit 6 bis 18 C-Atomen und mit Phosphorsäure, und die Molybdenverbindungen eingesetzt.

[0018] Als Korrosionsinhibitoren werden vorzugsweise die Alkalisalze von Alkansulfonsäuren mit mehr als 20 C-Atomen (Petroleumsulfonat), Alkalisalze von Phosphorsäure, Wasserglas, die Salze von Monoalkylaminen mit 4 bis 12 C-Atomen in der Alkylgruppe und von Mono-, Di- und Triethanolamin mit Phosphorsäure und mit Benzolsulfonamidocapronsäure, und Benztriazol eingesetzt.

[0019] Die Menge an Korrosionsinhibitor (Komponente C) und Verschleißinhibitor (Komponente D) beträgt im allgemeinen 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels.

[0020] Als Haftvermittler (Komponente E) werden erfindungsgemäß wasserlösliche Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von mindestens 500 000, vorzugsweise 1 000 000 bis 10 000 000, insbesondere 5 000 000 bis 7 000 000 eingesetzt. Diese festen Polyethylenglykole sind bekannt und im Handel in der Regel in Pulverform erhältlich. Weitere erfindungsgemäß zu verwendende Haftvermittler sind die wasserlöslichen Acrylamidcopolymerisate mit einem Molekulargewicht von mindestens 500 000, vorzugsweise 1 000 000 bis 10 000 000, insbesondere 5000 000 bis 7 000 000, wobei das Comonomere im Copolymerisat eine Sulfonsäuregruppe (eine SO₃H-Gruppe je Comonomereinheit) enthält.

[0021] Das Comonomere (zum Acrylamid als dem anderen Monomeren) ist vorzugsweise 2-Acrylamido-2-methylpropansulfon- säure. Ein bevorzugtes Acrylamidcopolymer besteht demnach aus Acrylamid und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfon- säure. Die Comonomermenge beträgt im allgemeinen 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Copolymerisat.

[0022] Die Menge an Haftvermittler beträgt im allgemeinen 0,05 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%,bezogen auf das Gewicht des Mittels.

[0023] Das neue Sägeketten-Schmiermittel enthält erfindungsgemäß einen besonderen Schmierstoff (Komponente F), nämlich flüssige und wasserlösliche Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukte, die eine Viskosität von mindestens 300 mPa s, vorzugsweise 1 000 bis 20 000, insbesondere 3 000 bis 12 000 mPa s besitzen (gemessen bei 50 °C nach DIN 53 018 mit einem Rotationsviskosimeter). Diese Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukte sind bekannt und im Handel erhältlich. Es sind statistische Ethylenoxid-Propylenoxid-Polyaddukte, welche die angegebene Viskosität besitzen. In den erfindungsgemäß gewählten Ethylenoxid-Propylenoxid-Polymeren (in denen die Ethylenoxid- und Propylenoxid-Einheiten statistisch verteilt sind) beträgt das Verhältnis von Ethylenoxid zu Propylenoxid im allgemeinen 1 : 3 bis 5 : 1, vorzugsweise 1 : 1 bis 4 : 1.

[0024] Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukte werden bekanntlich dadurch hergestellt, daß man an Verbindungen, die aktive Wasserstoffatome, vorzugsweise in Form von Hydroxylgruppen oder primären oder sekundären Amingruppen enthalten, Ethylenoxid und Propylenoxid anlagert. Geeignete Ausgangs-verbindungen sind (a) Wasser; (b) einwertige gesättigte aliphatische Alkohole mit vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen wie Methanol, Ethanol, Isopropanol und Butanol;(c) zweiwertige gesättigte aliphatische Alkohole, vorzugsweise Alkylenglykole mit 2 bis 4 C-Atomen und Oxalkylenglykole mit 2 bis 10 C-Atomen wie Ethylenglykol, Propylenglykol Butylenglykol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und Triethylenglykol; (d) drei- und mehrwertige gesättigte aliphatische Alkohole mit vorzugsweise 3 bis 6 C-Atomen wie Glycerin, Erythrit, Pentaerythrit, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Sorbit und Mannit; (e) gesättigte aliphatische Amine mit vorzugsweise 1 bis 6 C-Atomen wie Ethylamin, Isopropylamin, Butylamin, Dibutylamin und Propylendiamin; (f) gesättigte aliphatische Alkanolamine mit vorzugsweise 2 bis 6 C-Atomen wie Monoethanolamin und Diethanolamin; und (g) Ethoxylate oder Propoxylate aus den genannten Verbindungen (a) bis (f). Als Ausgangsverbindungen zur Addition von Ethylenoxid und Propylenoxid bis zur Erreichung eines Adduktes, das flüssig, wasserlöslich und die angegebene Viskosität aufweist, können auch Mischungen der genannten Verbindungen (a) bis (g) eingesetzt werden.

[0025] Die Menge an Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukt (Komponente F) beträgt im allgemeinen 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels.

[0026] Die Herstellung des erfindungsgemäßen flüssigen Sägeketten-Schmiermittels erfolgt durch Zusammenmischen der einzelnen Komponenten. Dies wird zweckmäßigerweise in einem mit einem Rührer ausgestatteten Behälter durchgeführt, wobei die Komponenten zweckmäßigerweise bei Raumtemperatur nacheinander eingebracht und unter Rühren gemischt werden.

[0027] Die Erfindung wird nun an Beispielen noch näher erläutert.

Beispiel 1

[0028] Die in der nachstehenden Tabelle I in Kolonne 1 angegebenen Mengen der einzelnen Komponenten eines erfindungsgemäßen Schmiermittels werden bei Raumtemperatur vermischt. Dabei wird in das vorgelegte Diethylenglykol zunächst das Polyethylenglykol, Molekulargewicht 5 000 000, und anschließend das Wasser eingerührt, worauf die vorliegende Suspension bis zum vollständigen Quellen stehengelassen wird. Nun werden die übrigen Komponenten wiederum unter Rühren zugesetzt.

[0029] Das erhaltene Schmiermittel weist die in der nachstehenden Tabelle II in Kolonne 1 angeführten Eigenschafswerte auf.

Beispiele 2 bis 8

[0030] In diesen Beispielen wird analog Beispiel 1 vorgegangen, wobei die in der Tabelle I in den Kolonnen 2 bis 9 angegebenen erfindungsgemäßen Schmiermittel erhalten werden. Sie weisen die in den Kolonnen 2 bis 9 der Tabelle II angeführten Eigenschaftwerte auf.

Vergleichsbeispiel

[0031] In der Tabelle II sind die Eigenschaftswerte eines dem Stand der Technik entsprechenden synthetischen Schmiermittels für Sägeketten angegeben.

[0032] Wie aus der Tabelle II hervorgeht, besitzt das erfindungsgemäße Schmiermittel, verglichen mit dem bekannten, eine viel vorteilhaftere Viskosität. Es zeigt auch noch bei hohen Schergeschwindigkeiten ein günstiges Viskositätsverhalten, was für den bestimmungsgemäßen Einsatz besonders wichtig ist. Der erfindungsgemäß eingesetzte Haftvermittler bleibt auch nach dem Abdampfen des Wassers voll wirksam, während der im Vergleichsbeispiel anwesende seine fadenziehende Wirkung relativ schnell verliert. Das erfindungsgemäße Schmiermittel weist im Gegensatz zum bekannten auch eine hervorragende Verschleißschutzwirkung auf.

Ansprüche

1. Schmiermittel für Sägeketten, bestehend im wesentlichen aus Wasser und einem wasserlöslichen Frostschutzmittel als Hauptbestandteile und aus Korrosionsinhibitoren, Verschleißinhibitoren und Haftvermittler in einer jeweils wirksamen Menge, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ein wasserlösliches Polyethylenglykol und/oder ein Sulfonsäuregruppen enthaltendes und wasserlösliches Acrylamidcopolymer mit einem Molekulargewicht von jeweils mindestens 500 000 ist, in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, und daß es zusätzlich 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, wasserlösliches Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Addukt mit einer Viskosität von mindestens 300 mPa s bei 50 °C enthält.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des Haftvermittlers 1 Million bis 10 Millionen beträgt.

3. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des Haftvermittlers 5 bis 7 Millionen beträgt.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Haftvermittler 0,1 bis 0,5 Gew.-% beträgt.

5. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Adduktes 1 000 bis 20 000 mPa s beträgt.

6. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Adduktes 3 000 bis 12 000 mPa s beträgt.

7. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Addukt 10 bis 30 Gew.-% beträgt.

8. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylamidcopolymer aus Acrylamid und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfon- säure besteht.

9. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend im wesentlichen aus

10. Schmiermittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es die Komponenten A) bis F) in den nachstehenden Gewichtsprozentmengen enthält: