<Desc/Clms Page number 1>
Schmieröl
Die Erfindung betrifft ein Schmieröl mit hoher Alterungsbeständigkeit und flachem ViskositätTemperaturverhalten, bestehend aus einem Basisöl, aus einer Mischung eines naphthenbasischen Solventraffinates mit einer paraffinbasischen Komponente, gegebenenfalls unter Zusatz von Additiven, wie beispielsweise Viskositätsindexverbesserer und bzw. oder Detergent-Inhibitor-Additive.
Die hauptsächlichsten qualitativen Anforderungen an hochwertige Schmiermittel beziehen sich einerseits auf eine hohe Alterungsbeständigkeit, insbesondere auf eine geringe Neigung zur Bildung von Rückständen, sowie auf eine möglichst geringe Abhängigkeit der Viskosität des Schmieröles von der Temperatur. Letzteres ist z. B. für Fahrzeuge notig, da ein im Winter im Freien abgestelltes Fahrzeug oft sehr niedrige Schmieröltemperaturen bei der Inbetriebnahme aufweist, während beim Fahren, besonders unter hohen Belastungen, das Schmieröl beträchtlich hohe Temperaturen annimmt. Unter all diesen Betriebsbedingungen muss das Schmieröl seiner Schmieraufgabe entsprechen können. Es ist üblich, die Temperaturabhängigkeit, der Viskosität durch den Viskositätsindex (V.
I.) auszudrücken, der ursprünglich naphthenbasische Midkontinentschmieröle mit dem Wert 0 und paraffinbasische pennsylvanische Schmieröle mit dem Wert 100 charakterisierte. Die heutige Industrie- und Additivtechnik sowie die Möglichkeit der Herstellung synthetischer Schmiermittel haben dazu geführt, dass mit V. I. - Werten bis etwa 150 operiert wird. Wissenschaftlich exakter und begründeter ist die Kennzeichnung der Tem- peraturabhängigkeit der Viskosität durch den Steilheitsfaktor"m"in der Waltherschen Gleichung für die Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur.
EMI1.1
EMI1.2
nur bis zu dem Gebiet gelten, wo infolge von Paraffinausscheidungen ein verstärkter Anstieg der Viskosität oder sogar ein völliges Aufhören des Fliessvermögens des Öls erfolgt.
Deshalb muss zusätzlich ein entsprechend gutes Kälteverhalten von Schmierölen gefordert werden, das unter anderem durch die Lage des Stockpunktes definiert wird.
Während es nun möglich ist, durch den Zusatz gewisser Additive (besonders Polymerisate von Methacrylaten) den V. I. von Schmierölen weitgehend anzuheben, so wird doch allgemein von Basisölen zur Herstellung von Schmierölen ein hoher natürlicher V. 1" in der Regel im Bereich 85 bis 110 gefordert. Würde der Ausgangs-V. I. des Grundöles nicht schon entsprechend hoch liegen, wäre ein weit höherer
<Desc/Clms Page number 2>
Zusatz von Polymethacrylaten erforderlich, der wieder eine merkliche Erhöhung des Zusatzes an Detergent-Inhibitor-Additiven erforderlich machen würde, was wirtschaftliche und technische Nachteile mit sich bringt.
Um bei Basisölen für die Herstellung besonders hochwertiger Schmieröle einen natürlichen V. I. im Bereich 85 bis 110 zu erzielen. bedient man sich in der Praxis ausschliesslich besonders hiefür geeigneter paraffinbasischer Solventraffinate, die man durch ein relativ kostspieliges Entparaffinierungsverfahren mit dem erforderlichen Kälteverhalten erhält. Eine dieser Entparaffinierung vorgeschaltete oder nachgeschaltete selektive Extraktion entfernt weitgehend die aromatischen Bestandteile, die einerseits den V. I. herabsetzen, anderseits aber insbesondere das Alterungsverhalten schädigen.
Auf der andern Seite gibt es sogenannte naphthenbasische Schmieröle, deren Kälteverhalten auch
EMI2.1
V. I. im Bereich 60 bis 75 gebracht werden können. Die extrahierten naphthenbasischen Schmieröle (naphthenbasische Solventraffinate) sind ebenso alterungsbeständig wie paraffinbasische Solventraffinate.
Die meisten handelsüblichen Schmieröle werden durch Mischung der genannten paraffinbasischen und naphthenbasischen Komponenten hergestellt.
Es wurde nun gefunden, dass man gegenüber den handelsüblichen Ölen stark verbesserte Schmieröl- eigenschaften erhält, wenn eine paraffinbasische Komponente mit einem Steilheitswert nach Walther unter 3, 75, einem natürlichen V. I. von mindestens 110, vorzugsweise mindestens 120, und einer
Noack-Verdampfung von höchstens 25 % verwendet wird.
Die paraffinbasische Komponente soll eine Viskositätslage (500C) von maximal 30 cSt, vorzugs- weise 8 bis 25 cSt aufweisen. Das Mischungsverhältnis von paraffinbasischer zu naphthenbasischer Kom- ponente liegt geeigneterweise zwischen 4 : 1 und 1 : 4.
Zur Herstellung dieser verbesserten paraffinbasischen Komponente bestehen mehrere Möglichkei- ten. Bei der Harnstoffbehandlung eines paraffinbasischen Öls erhält man ein Addukt. in dem man z. B. durch Destillation und/oder Lösungsmittelfraktionierung Fraktionen mit angereichertem Isoparaffin- gehalt erhält, welche die gewünschten Eigenschaften aufweisen.
Ausgehend von üblichen hochparaffinbasischen Schmierölfraktionen erreicht man durch hydrierende
Behandlung sowie thermische oder katalytische Isomerisierung eine Umwandlung in verzweigte Strukturen. Derartige Produkte weisen nach geeigneter Aufarbeitung zur Abtrennung der hochstockenden An- teile, wie nachstehend beschrieben, einen natürlichen V. I. von 120 und mehr auf.
Bei Mischung dieser verbesserten paraffinischen Komponente mit dem höherviskosen naphthenbasi- schen Solventraffinat ergeben sich beträchtliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Schmiermittelmischungen in bezug auf das Verdampfungsverhalten und den V. I. bei vergleichbarer Viskosität.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ihren Umfang jedoch nicht einschränken.
Beispiel 1 bis 3 : Tabelle I zeigt die Eigenschaften der verwendeten Komponenten. Die zur Anwendung kommende leichte Komponente Pl (Kurzbezeichnung : LK Pl) wurde aus einem leichten paraffinischen Neutralöl der SAE Klasse 5 W mit einem Viskositätsindex 95/100 und einem Stockpunkt von-20 C durch Nachbehandlung mit Harnstoff unter geeigneten Bedingungen erhalten. Nach Zersetzen des gebildeten Harnstoffadduktes sind die isolierten Weichparaffine direkt als Mischkomponente verwendbar.
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung dieser LK Pl ist die Aufarbeitung von Weichparaffingatschen, welche bei einer Entparaffinierung von paraffinhältigen Schmierölen durch Lösungsmittel oder Harnstoff anfallen. Diese Ausgangsstoffe werden durch Feinfraktionierung, Rekristallisation oder selektive Harnstoffadduktierung zur Abtrennung der hochstockenden Bestandteile in geeigneter Weise aufgearbeitet. (Kennzahlen s. Tabelle lui).
Die leichte Komponente P2 der Tabelle I ist herzustellen durch thermische oder katalytische Behandlung hochparaffinischer Ausgangsstoffe unter höherem Wasserstoffdruck und Aufarbeiten der entstandenen, abscheidbaren Reaktionsprodukte nach der Siedelage, dem erwünschten Viskositätsbereich und durch geeignete Massnahmen zum Abtrennen der verbliebenen hochstockenden Normalparaffine, wie beispielsweise Lösungsmittelrekristallisation bei entsprechend angepassten Temperaturen, selektive Harnstoffadduktierung oder selektive Behandlung mit Molekularsieben.
<Desc/Clms Page number 3>
Tabelle I
EMI3.1
<tb>
<tb> niedrigviskose <SEP> hochviskose
<tb> paraffinische <SEP> naphthenische
<tb> Komponenten <SEP> Komponenten
<tb> LK-Pl <SEP> LK-P2 <SEP> SK-N <SEP>
<tb> d15 <SEP> g/ml <SEP> 0.804 <SEP> 0,798 <SEP> 0,903
<tb> Flammpunkt <SEP> (o. <SEP> T) <SEP> C <SEP> 215 <SEP> 210 <SEP> 250
<tb> Viskosität <SEP> b. <SEP> 500C <SEP> cSt <SEP> 15 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 100
<tb> 37,8 C <SEP> (100 F) <SEP> cSt <SEP> 23,0 <SEP> 18,7 <SEP> 203
<tb> 99 <SEP> OC <SEP> (210 F) <SEP> cSt <SEP> 4, <SEP> 46 <SEP> 3, <SEP> 99 <SEP> 14,6
<tb> m-Wert <SEP> - <SEP> 3,61 <SEP> 3,56 <SEP> 3,71
<tb> V. <SEP> I. <SEP> - <SEP> 120 <SEP> 130 <SEP> 70
<tb> CCR <SEP> % <SEP> Gew. <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP>
<tb> Noack-Verdampfungstest <SEP> %Gew.
<SEP> 18 <SEP> 22 <SEP> 6
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
Tabelle II
EMI4.1
<tb>
<tb> Zum <SEP> Vergleich <SEP> Zum <SEP> Vergleich
<tb> ein <SEP> marktübliches <SEP> ein <SEP> marktübliches
<tb> M1 <SEP> Schmieröl <SEP> A <SEP> M2 <SEP> Schmieröl <SEP> B <SEP> M3
<tb> Mischungsanteil <SEP> LK-P1 <SEP> Gew.-% <SEP> 80 <SEP> - <SEP> 25
<tb> Mischungsanteil <SEP> LK-P <SEP> 2 <SEP> Gew.-%-45- <SEP>
<tb> Mischungsanteil <SEP> SK- <SEP> N <SEP> Gew.-% <SEP> 20 <SEP> 55 <SEP> 75
<tb> d <SEP> g/ml <SEP> 0,824 <SEP> 0,875 <SEP> 0,850 <SEP> 0,880 <SEP> 0,878
<tb> Flammpunkt <SEP> oc <SEP> 220 <SEP> 213 <SEP> 221 <SEP> 218 <SEP> 230
<tb> Stockpunkt <SEP> C <SEP> unt. <SEP> -20 <SEP> -20 <SEP> unt. <SEP> -20 <SEP> -15 <SEP> unt.
<SEP> -20
<tb> Viskosität <SEP> 500C <SEP> cSt <SEP> 19, <SEP> 3 <SEP> 20, <SEP> 8 <SEP> 34, <SEP> 0 <SEP> 35, <SEP> 0 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 37,8 C <SEP> (100 F) <SEP> cSt <SEP> 30,7 <SEP> 34,0 <SEP> 58,5 <SEP> 60,0 <SEP> 99,1
<tb> 99 <SEP> OC <SEP> (2100F) <SEP> cSt <SEP> 5, <SEP> 25 <SEP> 5, <SEP> 50 <SEP> 7, <SEP> 61 <SEP> 7, <SEP> 82 <SEP> 9, <SEP> 97 <SEP>
<tb> m-Wert <SEP> - <SEP> 3,62 <SEP> 3,66 <SEP> 3,63 <SEP> 3,60 <SEP> 3,68
<tb> V. <SEP> I. <SEP> - <SEP> 114 <SEP> 108 <SEP> 101 <SEP> 103 <SEP> 86
<tb> CCR <SEP> Gew.-% <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> Noack-Verdampfungstest <SEP> Gew.-% <SEP> 18 <SEP> 21 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 12
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1