CH615216A5

CH615216A5 - Lubricant preparation

Info

Publication number: CH615216A5
Application number: CH1075075A
Authority: CH
Inventors: George Berens
Original assignee: Stauffer Chemical Co
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-08-18
Publication date: 1980-01-15
Also published as: NL7509594A; DE2535213A1; ES443482A1; NZ178239A; SE7508549L; CS188980B2; AR218209A1; NO142405C; FR2295121B1; AU498533B2; PH12459A; SU902672A3; NO142405B; IL47751A0; IL47751A; JPS5747718B2; IT1041250B; AU8311775A; CA1072074A; IE41629B1

Description

Die Erfindung betrifft eine synthetische Schmiermittelzubereitung, insbesondere solche für Kurbelgehäuse, mit einem Grundmaterial aus einem flüssigen Polyolester und einem flüssigen synthetischen Kohlenwasserstoff der weiter unten spezifizierten Art. Schmiermittel dieser Art sind besonders geeignet für Kraftfahrzeugkurbelgehäuse.

Die Verwendung zahlreicher Diester, Polyester und komplexer Ester als Schmieröle ist bekannt (vgl. US-PSn 2 723 286, 2 743 234 und 2 575 196). Natürlich vorkommende Fette und Öle, vornehmlich Glyceridester, sind viele Jahrhunderte lang als Schmiermittel verwendet worden. In jüngerer Zeit sind synthetische Ester oder synthetische Estermischungen aus zahlreichen Kombinationen von mono- und polyfunktionellen Säuren und Alkoholen für Schmierzwecke entwickelt worden.

Synthetische Ester sind weithin als Schmiermittel für Turbinenmotoren verwendet worden, jedoch weniger für Kolbenmotoren. Dass diese Ester als Schmiermittel dort nicht verwendet wurden, hat seinen Grund darin, dass sie die in Kolbenmaschinen verwendeten elastomeren Dichtungen durch excessives Quellen zerstören.

Das Quellen von Dichtungen ist definiert als der in Prozenten ausgedrückte Betrag, in dem sich das Volumen der elastomeren Dichtung in Berührung mit dem Schmiermittel unter den Bedingungen des in Betrieb befindlichen Motors ausdehnt. Ungenügende oder zu grosse Quellung führen dazu, dass die Dichtungen ihre Fähigkeit verlieren, die Motortreibstoffe zurückzuhalten. Die entstehenden Undichtheiten führen zu einem erheblichen Ölverbrauch.

Eine kontrollierte Dichtungsquellung ist daher eine der wichtigsten Eigenschaften eines Kurbelgehäuse-Schmiermittels. Es ist wesentlich, dass das verwendete Schmiermittel ein kontrolliertes Quellen der elastomeren Maschinendichturigen bewirkt, die ausreicht, um ein Auslaufen des Schmiermittels zu verhindern.

Das Grundmaterial, das in der erfindungsgemässen Schmiermittelzubereitung verwendet wird, zeigt ausgezeichnete Eigenschaften gegenüber elastomeren Dichtungen, insbesondere solchen, die unter dem Handelsnamen Buna-N (Copo-lymeres aus Butadien und Acrylnitril) im Handel sind.

Schmiermittel, die in mit Kolben ausgerüsteten Innenverbrennungsmotoren (im folgenden «Kolbenmotoren» genannt) verwendet werden, müssen aber auch andere spezielle Eigenschaften besitzen, um den erfindungsgemässen Zwecken in geeigneter Weise dienen zu können.

Es ist wichtig, dass diese Schmiermittel genügende Schmiereigenschaften aufweisen, um sie unter harten Betriebsbedingungen verwendbar zu machen. Sie müssen auch oxidativ und thermisch stabil sein, ferner müssen sie der Bildung von Rost, Schlamm und Firnis widerstehen. Die Viskosität muss so beschaffen sein, dass das Schmiermittel über einen weiten Temperaturbereich verwendet werden kann; das bedeutet angemessene Viskosität bei hohen Temperaturen, niedrige Viskosität bei niedrigen Temperaturen und geringe Viskositätsveränderung mit der Temperatur. Der Fliesspunkt soll niedrig sein. Bei hohen Temperaturen soll die Flüchtigkeit gering sein; das heisst, bei hohen Anwendungstemperaturen soll sich keiner der wichtigen Bestandteile verflüchtigen.

Die allgemeine Fortentwicklung von Fahrzeugen mit Kolbenmotoren hat dazu geführt, dass solche Kolbenmotoren in Gegenden verwendet werden, in denen die Umgebungstemperaturen weit extremer sind als in dicht besiedelten Gebieten. Motorenöle müssen jetzt bei etwa —55 °C noch genügend flüssig sein, um das Starten des Motors zu gewährleisten, und sie dürfen andererseits, wenn sie über längere Zeit Temperaturen nahe 180°C ausgesetzt sind, nicht verdampfen.

Die Vereinigung all dieser Eigenschaften, zusammen mit der Verträglichkeit einer Vielzahl von Elastomeren, ist bei der Herstellung solcher funktioneller Flüssigkeiten eine schwierige Aufgabe. Im allgemeinen wird das Grundmaterial mit einer Anzahl von Additiven versetzt, um die von dem Schmiermittel geforderten speziellen Eigenschaften optimal zu gestalten. Dafür muss aber dann das Grundmaterial mit den Additiven verträglich sein.

Die Additiv-Verträglichkeit wird definiert als die Fähigkeit des Additivs, in dem Grundmaterial homogen gelöst oder dis-pergiert zu werden, und ist ein Massstab für die Fähigkeit des Additivs, das Ausschlieren, Ausflocken oder Absetzen des Grundmaterials zu verhindern.

Erdölschmierstoffe, wie sie heute für Kolbenmotoren fast ausschliesslich verwendet werden, sind im allgemeinen nicht geeignet, die heutigen Anforderungen sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen zu erfüllen. Solche Petroleumöle

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

können zum Beispiel durch die Zugabe von Kerosin modifiziert werden, um einen Kaltstart zu gewährleisten, jedoch werden sie dann für ständige Hochgeschwindigkeit bei hohen Temperaturen zu flüchtig. Modifiziert man sie andererseits, um gute Hochtemperatureigenschaften zu erzielen, dann werden sie im allgemeinen bei geringen Temperaturen zu viskos, um bei kaltem Wetter noch ordnungsgemäss funktionieren zu können.

Konventionelle synthetische Ester, die im allgemeinen für die Schmierung von Turbinenmotoren verwendet werden, bieten zwar einige Vorteile gegenüber den Petrolumölen für Kolbenmotoren, sind jedoch für die Verwendung in letzteren im allgemeinen für ungeeignet befunden worden. Das hängt damit zusammen, dass sie bei hohen Temperaturen extremilüchtig sind und nicht die gewünschte Viskosität haben. Ganz besonders aber haben sie die Tendenz, die als Dichtungen in Kraftfahrzeug Kraftfahrzeug-Motoren verwendeten Elastomeren extrem quellen zu lassen, was dann zu einem Verlust an Schmiermittel durch Undichtigkeiten führt.

Es ist daher überraschend, dass das erfindungsgemässe Schmiermittel, das ein Grundmaterial aus einem Polyolester und einem synthetischen Kohlenwasserstoff der weiter unten spezifizierten Art enthält, die an ein Schmiermittel für Kraftfahrzeug-Kurbelgehäuse zu stellenden harten Anforderungen nicht nur erfüllt, sondern sogar übertrifft.

Die erfindungsgemässe Schmiermittelzubereitung enthält als Grundmaterial eine Mischung aus einem flüssigen Polyolester und einem flüssigen Poly-a-olefin, wobei der Polyolester sich von einer aliphatischen Monocarbonsäure und einem aliphatischen Polyol mit mindestens zwei Methylolgruppen an einem quaternären C-Atom ableitet. Die Zubereitung eignet sich insbesondere für die Verwendung in Kolbenmotoren und zeigt ausgezeichnete Verträglichkeit mit Elastomeren und verbesserte thermische Stabilität.

Die hier in Betracht kommenden aliphatischen Monocar-bonsäuren sind im allgemeinen Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von etwa 4 bis etwa 12 C-Atomen und vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 9 C-Atomen. Die individuellen Säuren können eine Kettenlänge von etwa 2 bis etwa 18 C-Atomen haben. Normale Säuren werden bevorzugt, obgleich auch verzweigtket-tige Monocarbonsäuren verwendet werden können, insbesondere solche mit nicht mehr als 2 C-Atomen in den Seitenketten.

Bei der Herstellung der Polyolester können geringe Mengen zweibasischer Säuren als Vernetzungsmittel eingesetzt werden. Der Alkylrest dieser zweibasischen Säuren weist im allgemeinen etwa 2 bis etwa 18 C-Atome auf, bevorzugterweise etwa 4 bis etwa 12 C-Atome. Besonders bevorzugte zweibasische Säuren sind Adipinsäure, Azelainsäure, Isophthalsäure und deren Mischungen. Zum Zwecke der Vernetzung können auch dimere und trimere Säuren und deren Mischungen eingesetzt werden.

Die für die erfindungsgemäss zu verwendenden Polyester geeigneten Polyole sind solche mit mindestens 2- bevorzugt 3-Methylolgruppen an einem quarternären C-Atom. Zu diesen Polyolen gehören zum Beispiel Trimethylolpropan, Trimethy-loläthan, Neopentylglycol, Pentaerythrit, 2-Butyl-2-äthyl-l,3-propandiol und deren Mischungen.

Zu den hier in Rede stehenden Polyolen gehören auch solche, die durch Ätherkondensation zweier oder mehreren Polyole der obigen Definition entstehen, vorausgesetzt, dass nicht mehr als 4 Polyoleinheiten kondensiert werden und dass wenigstens 4 OH-Gruppen zur Verfügung stehen.

Polyole, die Polyester ergeben, welche für funkengezündete Motoren besonders geeignet sind, sind Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan und deren Mischungen.

Wegen der ganz besonderen Verträglichkeit mit Additiven ist es besonders wünschenswert, dass der Polyolester ein Tri-methylolpropantriester ist.

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Wenn zum Beispiel für Dieselmotoren ein höherviskoser Ester gewünscht wird, sollte ein Ester aus einem Polyol mit hohem Molekulargewicht verwendet werden, insbesondere aus einem kondensierten Polyol, wie Ditrimethyloläthan, Ditrimet-hylolpropan, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit und Mischungen daraus.

Wegen seiner besonders guten Additiv-Verträglichkeit ist es besonders wünschenswert, dass Polyolester zur Verwendung in Dieselmotoren ein Ditrimethylolpropantetraester ist.

Die synthetische Kohlenwasserstoffkomponente des Grundmaterials ist ein flüssiges vorzugsweise hydriertes Poly-a-olefin oder a-Olefinoligomeres. Der olefinische Anteil des Oligomeren kann in der Kettenlänge von etwa &bis etwa 14 C-Atomen variieren, wobei die bevorzugte Kettenlänge zwischen etwa 8 bis 12 C-Atomen liegt, besonders bevorzugt etwa 10 C-Atome, weil damit bessere Viskositäts- und Temperaturei-genschaften und geringere Flüchtigkeit verbunden sind.

Die Ester-Oligomer-Bestandteile werden zweckmässig in solchen Mengen miteinander vermischt, dass sie ein genügendes Quellen der Dichtungen bewirken. Ein genügendes Quellen der elastomeren Dichtung ist im allgemeinen dann gegeben, wenn die Dichtungsquellung zwischen etwa 4 und etwa 20%, bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 15% und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 6 und 9% bei einem Elastomeren wie «Buna-N» liegt.

Die Viskosität ist eine andere wichtige Eigenschaft. Das Schmiermittel muss einen akzeptablen Viskositätsbereich haben, damit es bis zu etwa —55 °C für den Motorstart genügend flüssig ist; andererseits muss es genügend Filmstärke behalten, um bei Temperaturen bis etwa 180 °C noch ausreichend zu schmieren.

Die annehmbaren Viskositätswerte des Schmiermittel-Grundmaterials liegen zweckmässig zwischen etwa 3 und etwa 20 Centistokes bei 100°C, vorzugsweise zwischen etwa 4 und etwa 12 Centistokes.

Das Schmiermittel sollte auch so wenig flüchtig sein, dass bei Temperaturen von etwa 180 °C während längerer Zeit keine bedeutende Verdampfung stattfindet.

Die wirkungsvollsten Mischungen von Polyolester und a-Olefin-oligomerem, bei denen die Kontrolle der Dichtungsquellung das Hauptanliegen ist, sind solche mit einem Verhältnis Polyolester zu Oligomerem von etwa 35:65 bis etwa 80:20 Gewichtsteilen. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis liegt zwischen etwa 40:60 bis etwa 66,7:33,3, wobei ein Verhältnis von 50:50 Gewichtsteilen ganz besonders bevorzugt ist. Die folgende Tabelle veranschaulicht die kontrollierte Dichtungsquellung bei der Verwendung einer typischen Mischung aus a-Ole-fin-oligomerem und Polyolester.

Tabelle I

Dichtungsquellung von «Buna-N» bei Verwendung zahlreicher Mischungen von Trimethylolpropan -triheptanoatester und einer Mischung von Decen-oligomerem:

Mischung

EstenOligomer

Verhältnis

Dichtungsquellung, %

40:60

5,20

50:50

7,93

55:45

8,98

60:40

10,64

66,7:33,3

12,53

80:20

16,10

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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4

Tabelle II

Viskosität und Fliesspunkt für ausgewählte Mischungen der Tabelle I:

Ester:01igomer Verhältnis 50:50 66,7:33,3

Schmiermittelzusammensetzung

Bestandteil

Viskosität bei 99 °C

(Centistokes)

4,40

4,05

38 °C

21,15

18,79

—18°C

421

355

—40°C

4701

3107

Fliesspunkt

-57 °C

-60 °C

Für die Verwendung in Dieselmotoren ergibt die Mischung aus einem höherviskosen Polyolester, wie zum Beispiel Ditri-methylolpropantetraester und Dipentaerythrithexaester und deren Mischungen, und Poly-a-Olefinoligomerem ein ausgezeichnetes Grundmaterial, insbesondere im Hinblick auf gute Viskosität und gute Kontrolle der Dichtungsquellung. Tabelle III veranschaulicht das.

Tabelle III

1:1 Mischung von Ditrimethylolpropantetraheptanoat und gemischten Decen-oligomeren.

Hydrierte gemischte Decen-trimere und -tetramere

T rimethylolpropan-triheptanoat

Copolymeres aus Methacrylat und

Vinylpyrrolidon

Lubrizol 3826A (Mischung aus

Zinkdialkyldithiophosphat, überbasischem

Calciumalkylbenzolsulfonat, überbasischem

Calciumphenat und Succinimid)

Phenyl-a-naphthylamin

Benzotriazol

Silikon-Antischaummittel

40

40 9,5

10,0

0,5 0,02 25 ppm

25

Eigenschaften

Viskosität bei 99 °C

9,5 Centistokes

Fliesspunkt

-40 °C

Quellung von «Buna-N» bei

150°C nach 70 Stunden

7%

Der Test CRC L-38 dient der Feststellung, inwieweit die Schmieröle der Oxidation, Korrosion, Schlamm- und Filmbildung («varnish») widerstehen, wenn sie einem Hochtemperaturbetrieb ausgesetzt sind.

Bei dem Testverfahren wird ein einzylindriger CLR-Öltest-motor ständig während 40 Stunden bei konstanter Geschwindigkeit, konstanter Luftzumischung und konstantem Zufluss der Betriebsstoffe in Betrieb gehalten; jedem Versuch geht eine Pause von 24 Stunden voraus. Vor jedem Versuch wird der Motor sorgfältig gereinigt, es werden die entsprechenden Messungen an den Motorteilen vorgenommen und es werden ein neuer Kolben, neue Kolbenringe und neue Kupfer-Blei-Kurbel-stangenlagerringe eingesetzt.

35

Die Betriebsbedingungen des Motors waren die folgenden:

Das erfindungsgemässe Grundmaterial zeigt eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit Additiven, ohne dabei die elastomeren Motordichtungen zu beeinträchtigen. Ein typisches Bündel von Additiven für die Ester-Oligomer-Mischung umfasst im allgemeinen solche gegen Korrosion, gegen Verschleiss, zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit, der Schmierfähigkeit und der Viskosität; sie verleihen ferner Deterges-, Dispergier-, Metalldeaktivierungs- und Antischaumeigenschaften.

Es ist besonders wichtig, dass die Dispergier- und Detergens-additive mit der Grundmischung verträglich sind und in dieser ihre Wirksamkeit entfalten können. Das beruht darauf, dass saure Motorgase durch die Kolbenringe dringen und so das Kurbelgehäuse-Schmiermittel verunreinigen können. Die Dispergier- und Detergensadditive verhindern Korrosion und Rosten der Lager; sie sind notwendige Zusätze zum Grundmaterial, indem sie diese Verunreinigungen und die durch Oxidation der Flüssigkeit entstehenden Abbauprodukte neutralisieren, lösen und dispergieren.

Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung des Grundmaterials aus Ester und Oligomerem. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich die Teile- und Prozentanga-ben auf das Gewicht.

Beispiel 1

Eine Schmiermittelmischung der nachfolgenden Zusammensetzung wurde hergestellt und dem Test L-38 des «Coordi-nating Research Council» (CRC) unterzogen, auch bekannt als Methode 3405 der «Federai Test Method, Standard Number 791a».

Dauer 40 Geschwindigkeit

Belastung

50

Betriebsstoffverbrauch Luft-Betriebsstoff-Verhältnis Gehäuse Aussentemperatur (Jacket Out Temperature) Unterschied zwischen Innen- und

Aussentemperatur (jacket in and jacket out temperature) Galerieöl (gallery oil)-Temperatur

40 Stunden 3150+25 U/Min. so eingestellt, dass sich der geeignete

Betriebsstoffverbrauch bei gegebenem

Luft-Betriebsstoffverhältnis einstellt

4,75±0,25 lbs/Std.

14,0±0,5

93°C±1,2°C 6+0,5 °C

143°C±1,2°C

Nach Beendigung des Testlaufs wird der Motor auseinandergenommen. Die Wirkung des Öls wird beurteilt durch eine opti-60 sehe Untersuchung des Motors auf Ablagerungen, durch den Gewichtsverlust der Kupfer-Blei-Lager und durch Vergleich der Inspektionsdaten von gebrauchtem Öl, das in periodischen Intervallen entnommen wurde, mit den Inspektionsdaten von neuem Öl.

65 Die Testergebnisse werden nachstehend wiedergegeben.

Testergebnisse Oxidation nach 40 Stunden

5

615 216

Gewichtsverlust der Lager (mg)

oben

16,6

unten

16,7

gesamt

33,3

Für den Test wird ein Gewichtsverlust von maximal 40 mg erlaubt. Dieser Test unterwirft die Kupfer-Blei-Kurbelstangenlager strengen Korrosionsbedingungen. Gewöhnlich werden mit Schmiermitteln, in denen ein Ester das Grundmaterial ist, keine zufriedenstellenden Testergebnisse erzielt, was sich darin zeigt, dass der Gewichtsverlust das erlaubte Maximum von 40 mg überschreitet. Das vorliegende Testergebnis mit 33,3 mg Gewichtsverlust ist gut und zeigt, dass das Schmiermittel keine. übermässige Korrosion der Lager beim Betrieb des Motors bewirkt.

Ablagerungen im Motor

Hierbei handelt es sich um eine optische Untersuchung der

Reinheit, wobei eine Bewertung von 0 bis 10 gegeben wird. Die Bewertung 10 bedeutet rein. Filmbildung zeigt eine Tendenz des Schmiermittels zum Abbau an und wird deutlich durch eine schellack-ähnliche Glasur auf den Metallteilen.

Filmbildung («Varnish»)

Kolbenmantel 9,8

Kipphebelgehäuse (Rocker Arm Cover) 9,9

Geständgegehäuse (Push Rod Cover) 9,9

Zylinderwandung, BRT 9,9

Ölwanne 9,9

Kurbelgehäusedeckel 9,9

Filmbildung gesamt 59,3

Schlammbildung

Kipphebel (Rocker Arms) 9,9

Kipphebelgehäuse (Rocker Arm Cover) 9,9

Gestängegehäuse (Push Rod Cover) 9,9

Ölfilter 10,0

Ölwanne 9,9

Kurbelgehäusedeckel 9,9

Schlammbildung gesamt 59,5

15

Ölanalyse neues Öl . gebrauchtes Öl, Stund.

10 20 30 40

Neutralisations-Nr. 1,87 Viskosität-SUS bei 38 °C 362,4 Viskosität-SUS bei 99 °C 75,89 Streifenviskosität (Stripped Viscosity)

bei 99 °C

% Viskositätszunahme bei

38 °C

bei

99 °C

Ölverbrauch, Ib/hr

2,90 344,9 73,16

71,55

4,8 3,6

3,22 341,4 71,47

3,57 334,0 70,40

5,8 7,8

5,8 7,2

0-10 Stunden 10-20 Stunden 20-30 Stunden 30-40 Stunden

3,76 330,5 69,57

8,8

8,3

0,000

0,015

0,004

0,013

Beispiel 2 ... sind, dass die Viskosität bei 40 Stunden weniger als 400%

Ein Schmiermittelgemisch, identisch dem gemäss Beispiel 50 ansteigt und dass der Verschleiss von Nocke und Stössel (lifter) 1, wurde bei hoher Geschwindigkeit einem strengen Ver- zusammen im Maximum weniger als 0,002" und im Durch-

schleiss- und Hochtemperatur-Testlauf unterzogen, und zwar in schnitt weniger als 0,001" beträgt. Dieser Test heisst «General einem Oldsmobil 1970,8 Zylinder, 6970 cm3. Der Test dauerte Motors MS Lubricant Evaluation: Sequence UIC». Die Testre-64 Stunden. Die Voraussetzungen für ein Bestehen des Tests sultate sind die folgenden:

, Viskositätserhöhung

Stunde Viskosität Veränderung Prozent

Neu

72,66

0

68,08

8

68,72

16

69,66

24

71,79

32

74,60

40

76,07

48

77,44

56

80,61

64

82,17

0,64

+01

1,58

+02

3,71

+05

6,52

+10

7,99

+12

9,36

+14

12,53

+18

14,09

+21

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6

Bei einem erlaubten Maximum von 400% ist die nach 40 Stunden festgestellte Viskositätserhöhung von nur 12% ein ganz ausgezeichneter Wert.

Schlammbildung: (10,0 ist rein)

Zylindervorderdeckelablenker

(Front Cover Deflector) 9,6 Kipphebelgehäuse-R

(Rocker Cover-R) 9,5 Kipphebelgehäuse-L

(Rocker Cover-L) 9,5 Kipphebelgehäusesperre-R

(Rocker Cover Baffle-R) 9,6

Durchschnittswert 9,6

Ölfilterverstopfung (%) 0

Filmbildung: (10,0 ist rein)

Kolbenmäntel

Widerlager (Thrust) 9,6

Anti-Widerlager (Anti-Thrust) 9,6

Durchschnittswert 9,6

1, wurde nach einem Testverfahren untersucht, das speziell auf Kurzstreckenverhalten unter typischen Winterbedingungen im nördlichen Mittelwesten der USA ausgerichtet ist. Die Bedingungen dieses Tests sind besonders wertvoll in der Bestimmung der Rosteigenschaften von Motorölen, wiel diese Testbedingungen die Rostbildung an kritischen Motorteilen begünstigen. Dieser Test wird «1971 General Motors Lubricant Evaluation: Sequence HC» genannt und wird ausgeführt mit einem Oldsmobil 1971,8 Zylinder, 7 Liter-Maschine.

Vor jedem Versuchslauf wird der Motor vollständig auseinandergenommen, mit Lösungsmittel gereinigt, vermessen und wieder zusammengebaut. Danach wird der Motor auf einen Dynamometer-Teststand gesetzt, der mit den entsprechenden Ausrüstungen zur Kontrolle der Geschwindigkeit, Belastung, Temperatur und zahlreicher anderer Motorbetriebsbedingungen ausgerüstet ist. Man lässt den Motor 28 Stunden lang bei mittlerer Geschwindigkeit laufen; das Kühlmittel ist teilweise aufgewärtm und es wird ein reiches Luft/Treibstoffverhältnis verwendet. Die Testbedingungen sind die folgenden:

Die Ablagerung von Schlamm und die Filmbildung an den obigen kritischen Stellen waren in Anbetracht der strengen Betriebsbedingungen sehr gering. Im Vergleich dazu würden Schmiermittel auf Mineralölbsis viel stärker zur Schlamm- und Filmbildung unter gleichen Bedingungen neigen. Ölringoberflächen:

oberhalb 5,9

unterhalb 8,3

Durchschnittswert 7,0

Abnutzung: Nocke und Stössel (lifter) zusammen (inch) Maximum 0,0013

Minimum 0,0003

Durchschnittswert 0,0007

Gewichtsverlust Gestängelager (rod hearing) (mg)

Gestänge Nr. 4 53,1

Gestänge Nr. 5 65,1

Durchschnittswert 59,1

Zerkratzt und/oder verschliessen:

Anzahl

zerkratzt verschlissen zerkratzt und verschlissen

Nockenvorsprünge

0

Stössel (lifters)

0

Ventilschaftspitzen

(Valve Stem Trips)

4

2

8

Kipphebelpuffer

(Rocker Arm Pads)

3

2

5

Kipphebelspindeln

(Rocker Arm Pivots)

3

10

Ölverbrauch: (Ltr.)

Ring-Bereich:

Ölringverstopfung (%)

Anzahl steckengebliebene Ringe Anzahl träge Ringe Anzahl steckengebliebener Stössel (lifters)

4,30 0

keine keine

Geschwindigkeit (U/Min.) 1500±20

Belastung, Brems-PS 25+2

Öl, zum Motor, nach Filter, °C 49±1,2

Ölpumpenauslass kg/cm3 3,52±0,7

25 Kühlmittel, Mantelaustritt, "C 43±0,5

Kühlmittel, Manteleintritt, °C 40+0,5

Kühlmittel, Strömungsgeschwindigkeit, 60±1 gpm

Kühlmittel, Querstück-Auslass, °C 43+1,2

30 bei gpm 3,0±5

Kühlmittel, Druck am Querstück-Auslass, 0,176+0,035 kg/cm3

Kühlmittel, Entlüftungsrohr-Auslass, °C 15,6+1,2

bei gpm 3,0±0,5

35 Kühlmittel, Kipphebelgehäuse-Auslass, °C 15,6±1,2

bei gpm pro Gehäuse 1,5+0,5

Kühlmittelaustritt, Druck im 0,91+0,035 Kipphebelgehäuse kg/cm3

Luft/Treibstoff-Verhältnis 5,0±0,5

40 Vergaser, Lufttemperatur, °C 26,7+1,2

Vergaser, Luftfeuchtigkeit, grains per lb 80±5 Trockenluft

Vergaser, Druck, cm Wasser 0,25-0,76

Durchblasgeschwindigkeit, m3 Min., bei 0,023+0,003 « 38 °C und 75,2 cm Hg

Vakuum in der Ansaugleitung, cm Hg 45,72±3,81

Auspuffgegendruck, cm Wasser 10,16±2,54

Auspuffgegendruck, max Abweichung, cm 0,5 Wasser so Öleinfüllrohr des Kurbelgehäuses entfernt und verstöpselt Unmittelbar nach diesem 28stündigen Betrieb wird der Motor 2 weitere Stunden unter denselben Bedingungen wie oben weiterbetrieben, jedoch mit folgenden Änderungen:

Kühlmittel, Mantelaustritt, °C 49+0,6

55 Kühlmittel, Manteleintritt, °C 46+0,6

Kühlmittel, Querstück-Auslass, °C 48,5±1,2

Eine Inspektion der Dichtungen ergab, dass sie sich in guter Verfassung befanden und keinerlei Verschlechterung zeigten. Die Dichtungen behielten ihre Biegsamkeit und Dimension, und es wurde keine Undichtheit beobachtet.

Der Motor wird dann 30 Minuten lang abgestellt; während dieser Zeit wird der Vergaser ausgewechselt, der Ölstand keine 60 geprüft, die Zündkerzen gewechselt und es werden Justierungen am Kühlsystem des Kipphebelgehäuses vorgenommen. Danach wird der Motor, ohne Öl abzulassen, 2 Stunden unter den folgenden Bedingungen betrieben:

Beispiel 3

Ein Schmiermittelgemisch, identisch dem gemäss Beispiel

Geschwindigkeit, U/Min. 3600±20

Belastung, Brems-PS 100±2

Öl, in den Motor, nach Filter, alle Viskositäten, °C 127+1,2

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Kühlmittel, Mantelaustritt, °C 93±1,2

Manteleintritt, °C 88±1,2

Strömungsgeschwindigkeit im Mantel, gpm 60±1

Austritt Querstückansaugleitung, °C 92±1,2

Entlüftungsrohr-Auslass, °C 92,5±1,2

bei gpm 3,0±0,5

Kipphebelgehäuse-Auslass, °C 92±1,2

bei gpm pro Auslass 1,5±0,5

Druck im Kurbelgehäuse, kg/cm3 0,35±0,035

Luft/Treibstoff-Verhältnis 16,5±0,5

Vergaser, Lufttemperatur, °C 26,7±1,2

Luftfeuchtigkeit, grains pro lb Trockenluft 80±5

Druck, cm Wasser 0,254-0,762

Durchblasgeschwindigkeit, m3/Min, bei 38 °C 0,06±0,06 und 75,2 cm Hg

Vakuum in der Ansaugleitung, cm Hg 27,94±6,35

Auspuffgegendruck, cm Wasser 76,2±5,1 Öleinfüllrohr des Kurbelgehäuses entfernt und verstöpselt

Inspektion

Nach Beendigung des Testlaufs wird der Motor vollständig auseinander genommen und auf Rostbildung untersucht. Dabei werden die Beurteilungskriterien des «Coordinating Research Council (CRC)» verwendet. Die Note 10 bedeutet rein. Es wer- : den die folgenden Teile untersucht:

(1) Rost-«CRC Manual Nr. 7". Die Beurteilung der Rostbildung am Motor ist der Durchschnittswert der folgenden 5 Teile: Ventilstösselkörper (Valve lifter bodies) Ventilstösseldorne (Valve lifter plungers) Ventilstösselkugeln (Valve lifter balls) Ölpumpe-Druckbegrenzungsventil (Oil pump relief valve) Schubstangen (Push rods)

(2) Ferner werden das Ölpumpen-Druckbegrenzungsventil und die Ventilstössel auf Steckenbleiben untersucht.

20

Zusammenfassung der Testergebnisse

Rost-Benotung: (10,0 ist rein)

Stösselkörper

Dorne

Kugeln

Druckbegrenzungsventildorn Schubstangen Durchschnittswert Steckengebliebene Ventilstössel: Druckentlastungs ventil :

Ölverbrauch:

35

8,9 8,6 8,640 8,8 8,0 8,6 keine nicht steckengebileben45 0,28 Ltr.

Ein Durchschnittswert von 8,4 wird bei diesem strengen Rost-Test als gut angesehen. Der hier erzielte Durchschnittswert von 8,6 ist besonders bemerkenswert hinsichtlich der hier untersuchten Teile, da diese hinsichtlich ihrer Funktionalität engen Toleranzbedingungen unterworfen sind.

Die Dichtungen waren in guter Verfassung und zeigten keine Anzeichen von Verschlechterung. Sie behielten ihre Biegsamkeit und Ausdehnung, und es wurde keine Undichtheit festgestellt.

Beispiel 4

Eine Schmiermittelmischung, identisch mit der gemäss Beispiel 1, wurde dem «Ford Sequence VC Test» unterworfen. Dieser Test dient der Feststellung, inwieweit das Schmiermittel geeignet ist, schädliche Verunreinigungen zu kontrollieren und zu dispergieren, wie zum Beispiel vorbeiströmende saure Gase, Kohlenstoffteilchen, hochoxidierte Stoffe usw. Diese Verunreinigungen verursachen Schlamm- und Filmbildung insbesondere dann, wenn der Motor zahlreichen intermittierenden Betriebsarten, wie zum Beispiel Leerlauf, mittlere Geschwindigkeit, Hochgeschwindigkeit und Abschalten, unterworfen ist.

Der «Ford Sequence VC Test» wird durchgeführt mit einem 8 Zylinder Fordmotor, 5 Ltr. Der Test besteht aus 4 aufeinanderfolgenden Betriebszyklen, von denen jeder 4 Stunden dauert. In jedem Zyklus wird der Motor getrennt Perioden des Leerlaufs, mittlerer Geschwindigkeit und Hochgeschwindigkeit uriterworfen.

Nachdem die 4 Betriebszyklen beendet sind, wird der Motor 8 Stunden lang abgeschaltet. Danach wird der ganze Vorgang wiederholt. Der Test dauert insgesamt 192 Stunden.

Nach Beendigung des Tests wird die Maschine vollständig auseinander genommen, inspiziert und benotet. Die Testergebnisse waren die folgenden:

Eine Benotung von 10 bedeutet rein.

Durchschnittliche Schlammbildung 9,09

(8,5 ist zufriedenstellend)

Filmbildung am Kolbenrand 8,16

(7,9 ist zufriedenstellend)

Durchschnittliche Filmbildung 8,93

(8,0 ist zufridenstellend)

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass das Schmiermittel in der Lage ist, schädliche Verunreinigungen zu dispergieren und den Motor in einem sauberen Betriebszustand zu halten, wobei ein gutes Arbeiten des Motors unter strengen Bedingungen sichergestellt ist. Die Dichtungen waren in guter Verfassung; sie zeigten keine Anzeichen von Verschlechterung und behielten ihre Biegsamkeit und Ausdehnung; Undichtigkeiten wurden nicht beobachtet.

Claims

615216 PATENTANSPRÜCHE

1. Schmiermittelzubereitung, enthaltend als Grundmaterial eine Mischung aus einem flüssigen Polyolester und einem flüssigen Poly-a-olefin, wobei der Polyolester sich von einer aliphatischen Monocarbonsäure und einem aliphatischen Polyol mit mindestens 2 Methylolgruppen an einem quaternären C-Atom ableitet.

2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung bei 99 °C eine Viskosität von 3 bis 20 Centi-stokes hat und derart beschaffen ist, dass sie eine Elastomer-quellung von 4 bis 20% bewirkt.

3. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Polyolester von Polyolen ableiten, die durch Ätherkondensation von zwei oder mehr aliphatischen Polyolen erhältlich sind, wobei nicht mehr als vier Polyoleinheiten kondensiert werden und mindestens vier OH-Gruppen pro Einheit vorhanden sind.

4. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Polyolester zu Poly-a-olefin von 35:65 bis 80:20 Gewichtsteilen beträgt.

5. Zubereitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Polyolester zu Poly-a-olefin von 40:60 bis 66,7:33,3 Gewichtsteilen beträgt.

6. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Poly-a-olefin olefinische Grundeinheiten mit einer Kettenlänge von 6 bis 14 C-Atomen hat.

7. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyole Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Neo-pentylglycol, Pentaerythrit, 2-Butyl-2-äthyl-l,3-propandiol oder Mischungen daraus sind.

8. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyolester ein entsprechender Trimethylolpropan-triester ist.

9. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol Ditrimethyloläthan, Ditrimethylolpropan, Dipentaerythrit,Tripentaerythrit oder Mischungen davon ist.

10. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyolester ein entsprechender Ditrimethylolpropan-tetraester ist.

11. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Additiven gegen Korrosion und Abnutzung, zur Verbesserung der Schmierfähigkeit und des Viskositätsindex sowie solche mit Detergens-, Dispergier-, Metallinaktivierungs- und Antischaumwirkung enthält

12. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie geringe Mengen einer zweibasischen Säure enthält.

13. Verwendung der Zubereitung nach Anspruch 1 als Schmiermittel für Getriebe.

14. Verwendung nach Anspruch 13 für Kurbelgetriebe.