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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft Schmiermittelzusammensetzungen,
Additivpackungen und Verfahren für Supertraktoruniversalöl.
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HINTERGRUND
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In
Nordamerika werden Traktorschmiermittel oft als Universal Tractor
Transmission Oils („UTTO") oder Tractor Hydraulic Fluids
(„THF") bezeichnet. Diese Schmiermittel stellen die Leistung
bereit, welche für Hydrauliken, Getriebe, Zahnräder,
Zapfwellenantrieb („PTO") und Flüssigkeitsbremsen
erforderlich ist. In internationalen und aufstrebenden Märkten
werden Supertraktoruniversalöl („STUO” oder „STOU")-Schmiermittel häufiger
verwendet. Die STUO-Schmiermittel stellen eine zufriedenstellende
Schmierung von Diesel- und Benzinmotoren bereit, zusätzlich
zur Bereitstellung der Leistung, welche für Hydraulik-,
Getriebe-, Zahnrad-, PTO- und Feuchtigkeitsbremssysteme erforderlich
ist.
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Um
diese verschiedenen Anforderungen zu erfüllen, müssen
Traktorschmiermittel eine große Anzahl von Leistungseigenschaften
austarieren. UTTO- und STUO-Traktorschmiermittel müssen
Antiverschleiß bereitstellen, Lasttragschutz bereitstellen
und Reibungscharakteristika für Ausrüstungshaltbarkeit
steuern. Zusätzlich müssen die STUO-Traktorschmiermittel
die Motorgrundleistung aufrechterhalten, ohne die Anforderungen
von THFs für die Flüssigkeitsbrems-, PTO-, Getriebe-,
Zahnrad- und Hydraulikleistung zu beeinträchtigen. Viele
der Additive, welche in einer Traktorschmiermittelformulierung verwendet
werden, sind multifunktionell und es besteht ein Konflikt, der zwischen
Eigenschaften erzeugt wird. Um sicherzustellen, dass das Traktorschmiermittel über
einen großen Temperaturbereich arbeitet, ist es notwendig,
dass das Öl ein Mehrbereichsöl ist. Dies erfordert
die Verwendung von sorgfältig ausgewählten Ölgrundlagen,
kombiniert mit Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindexes
und Fließpunkterniedrigungsmitteln, um die Niedrig- und
Hochtemperaturviskositätsgrenzen zu erreichen.
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Diese
Konflikte bedeuten unweigerlich, dass Additive sorgfältig
ausgewählt und austariert werden müssen. Es besteht
folglich ein Bedarf für ein STUO auf der Basis von wenig
Phosphor, welches guten Antiverschleißschutz und Schutz
gegen extreme Drucke, welche für Zahnrad-, Getriebe- und
Hydraulikleistung erforderlich sind, aufrechterhält. Zusätzlich
kann das Vorliegen einer Additivpackung mit niedrigerer Behandlungsrate
die Additivversandkosten verringern, den Anlagendurchsatz verbessern
und wirtschaftliche Vorteile für die Hersteller von Schmiermittelmischungen
bezogen auf niedrigere Nettokosten einer Additivbehandlung bereitstellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß der
Offenbarung kann eine Supertraktoruniversalöl (STUO)-Schmiermittelzusammensetzung ein Öl
mit Schmiermittelviskosität mit einem Viskositätsindex
von mindestens 95 umfassen. Die Schmiermittelzusammensetzung kann
auch Additivkomponenten umfassen, welche mindestens ein Metalldetergenz,
mindestens ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis
und mindestens eine öllösliche Molybdänverbindung
umfassen. Die Schmiermittelzusammensetzung kann dadurch gekennzeichnet
sein, dass ein Verhältnis zwischen einem Gehalt (ppm) an
Metall, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung,
und einer Maßzahl für den Alkaligehalt der Schmiermittelzusammensetzung
(mg KOH/g) im Bereich von etwa 210 bis etwa 450 (ppm/mg KOH/g) liegt.
Die Schmiermittelzusammensetzung kann ein Verhältnis zwischen
dem Gehalt (ppm) des Metalls, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Schmiermittelzusammensetzung, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung, umfassen,
welches im Bereich von etwa 5,0 bis etwa 20,0 (ppm/ppm) liegt. Die
Schmiermittelzusammensetzung kann ein Verhältnis zwischen
dem Gehalt (ppm) an Phosphor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung,
und einem Gehalt (ppm) an Molybdän, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Schmiermittelzusammensetzung, umfassen, welches im Bereich von
etwa 0,5 bis etwa 80,0 (ppm/ppm) liegt.
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Ferner
kann eine Supertraktoruniversalöladditivpackung ein Metalldetergenz,
ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis und
eine öllösliche Molybdänverbindung umfassen.
Die Additivpackung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Additivpackung, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Additivpackung, im Bereich von etwa 5,0
bis etwa 20,0 (ppm/ppm) liegt. Die Additivpackung kann ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Additivpackung, und einem Gehalt (ppm) an Molybdän,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Additivpackung, umfassen, welches im
Bereich von etwa 0,5 bis etwa 80,0 (ppm/ppm) liegt.
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Ferner
kann ein Verfahren zur Verbesserung der Bremsleistung eines Traktors
(1) das Geben der Schmierölzusammensetzung in einen Traktor;
und (2) das Betätigen der Flüssigkeitsbremse des
Traktors umfassen.
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Ferner
kann ein Verfahren zur Verbesserung des Antiverschleißschutzes
eines Traktors (1) das Geben der Schmierölzusammensetzung
in einen Traktor; und (2) das Betreiben des Motors des Traktors
umfassen.
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Zusätzlich
Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden teilweise in der Beschreibung,
welche folgt, dargelegt und/oder können durch die Praxis
der Offenbarung gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Offenbarung
werden mittels der Elemente und Kombinationen, welche insbesondere
in den angefügten Patentansprüchen ausgeführt
sind, realisiert und erhalten.
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Es
gilt als selbstverständlich, dass sowohl die vorstehende
allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung
nur beispielhaft und zur Erklärung sind und für
die Offenbarung, wie beansprucht, nicht einschränkend sind.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie
hier verwendet, wird der Ausdruck „Hydrocarbylsubstituent"
oder „Hydrocarbylrest" in seinem einfachen Sinn, welcher
dem Fachmann bekannt ist, verwendet. Speziell betrifft er einen
Rest mit einem Kohlenstoffatom, welches direkt an den Rest des Moleküls
gebunden ist, und mit einem überwiegenden Kohlenwasserstoffcharakter.
Beispiele von Hydrocarbylresten schließen ein:
- (1) Kohlenwasserstoffsubstituenten, das heißt aliphatische
(z. B. Alkyl oder Alkenyl), alicyclische (z. B. Cycloalkyl, Cycloalkenyl)
Substituenten und aromatisch, aliphatisch und alicyclisch substituierte
aromatische Substituenten sowie cyclische Substituenten, wobei der
Ring durch einen anderen Teil des Moleküls vervollständigt
wird (z. B. zwei Substituenten bilden zusammen einen alicyclischen
Rest);
- (2) substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten, das heißt
Substituenten, welche Nicht-Kohlenwasserstoffreste enthalten, welche
im Kontext dieser Erfindung nicht den überwiegenden Kohlenwasserstoffsubstituenten
verändern (z. B. Halogen (insbesondere Chlor und Fluor),
Hydroxy, Alkoxy, Mercapto, Alkylmercapto, Nitro, Nitroso und Sulfoxy);
- (3) Heterosubstituenten, das heißt Substituenten, welche,
während sie einen überwiegenden Kohlenwasserstoffcharakter
aufweisen, im Kontext dieser Erfindung andere als Kohlenstoff in
einem Ring oder einer Kette, welche ansonsten aus Kohlenstoffatomen
zusammengesetzt sind, enthalten. Heteroatome schließen
Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff ein und es werden Substituenten
wie Pyridyl, Furyl, Thienyl und Imidazolyl umfasst. Im Allgemeinen
werden nicht mehr als zwei, zum Beispiel nicht mehr als ein, Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituent
pro jeweils zehn Kohlenstoffatomen in dem Hydrocarbylrest vorhanden
sein; wobei typischerweise keine Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituenten
in dem Hydrocarbylrest vorhanden sein werden.
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Wie
hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „Gewichtsprozent",
wenn nicht ausdrücklich Anderweitiges angegeben ist, den
Prozentanteil, den die angegebene Komponente bezogen auf das Gewicht
der Gesamtzusammensetzung darstellt.
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Die
hier verwendeten Ausdrücke „öllöslich"
oder „dispergierbar" geben nicht notwendigerweise an, dass
die Verbindungen oder Additive in allen Anteilen löslich,
lösbar, mischbar oder zur Suspension in dem Öl in
der Lage sind. Diese bedeuten jedoch, dass sie zum Beispiel in einem Öl
in einem Ausmaß löslich oder stabil dispergierbar
sind, welches ausreichend ist, um ihre beabsichtigte Wirkung in
der Umgebung, in welcher das Öl verwendet wird, auszuüben.
Darüber hinaus kann die zusätzliche Einbringung
von anderen Additiven auch die Einbringung von höheren
Levels eines besonderen Additivs ermöglichen, falls gewünscht.
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Schlüssel-Schmiermittelanforderungen,
welche für Leistungscharakteristika notwendig sind
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Der
Motor ist die primäre Leistungseinheit eines Traktors.
Ein Dieselmotor mit Turbolader wird oft in Traktoren der modernen
Generation verwendet; jedoch werden auch Diesel- und Benzinsaugmotoren
verwendet. STUO-Schmiermittel müssen die Standardeigenschaften
eines Kurbelgehäuseschmiermittels wie Detergenzeigenschaft/Dispergiereigenschaft,
Oxidationsstabilität, Antiverschleiß-/EP-Lasttragvermögen
und Korrosions-/Rostschutz bereitstellen. Schmiermittel mit kommerzieller
Diesel-API („API CX")-Qualität stellen einen geeigneten
Schutz für Motoren, welche in STUO-Verwendungen verwendet
werden, bereit. API CD (wie hier verwendet „CD")-Qualität-Schmiermittel
stellen eine moderate Dieselabgasturboaufladungsleistung bereit
und erfüllen MIL-L-2104C- und Caterpillar-Reihe 3-Schmiermittelspezifikationen.
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Das
Getriebe überträgt Leistung vom Motor auf den
Endantrieb; deshalb muss das Schmiermittel gegen Oxidation resistent
sein, Antiverschleißschutz bereitstellen und gesteuerte
Reibung bereitstellen. Die Endantriebszahnräder übertragen
Leistung auf die Räder, welche unter Bedingungen von niedriger
Geschwindigkeit und hohem Drehmoment arbeiten. API GL-4 (wie hier
verwendet „GL-4")-Schmiermittel erfüllen die Leistungsanforderungen
für Getriebe.
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Zahnradverschleißschutz
ist ein kritischer Leistungsparameter und ist der mit dem Schmiermittel
in Zusammenhang stehende Hauptbeitrag zur Lebensdauer des Getriebes,
Differentials und Endantriebs. Der Leistungslevel von momentanen
Traktorschmiermitteln ist auf GL-4 unter Bedingungen von niedriger
Geschwindigkeit und hohem Drehmoment ausgerichtet.
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Traktorflüssigkeitsbremsen
unterstützen beim Manövrieren sowie Anhalten,
was erfordert, dass ein Schmiermittel austarierte Reibungscharakteristika
aufweist, um die Ruck-Gleit-Wirkung zu vermeiden, während
das Vermögen der Bremse, schnell anzuhalten, nicht beeinträchtigt
wird. Ruck-Gleiten erzeugt Bremsgeräusche während
bestimmten Bremszuständen, was für den Durchführenden
(typischerweise Bauern) nicht akzeptabel ist. Der PTO überträgt
mechanische Kraft auf Zusatzausrüstung und die Kupplung
muss in der Lage sein, den Traktormotor absterben zu lassen, im
Falle, dass die Zusatzausrüstung blockiert wird. Wenn das
Schmiermittel zu schmierig ist, können die Kupplungsplatten
glatt werden und vorzeitiges PTO-Aussetzen kann das Ergebnis sein.
Diese gegensätzlichen Reibungseigenschaften des Schmiermittels
für Flüssigkeitsbremsen und PTO müssen
während des Ölwechselzeitraums erreicht und aufrechterhalten
werden.
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Die
Hydraulikeinheiten stellen Kraft an der Zusatzausrüstung
und manchmal hydrostatische Kraftübertragungen bereit.
Für einen zufriedenstellenden Betrieb müssen Traktorschmiermittel
einen Bereich von Eigenschaften bereitstellen, welche für
industrielle Hydraulikfluide gewöhnlich sind und Niedertemperaturfluidität,
Scherstabilität, Oxidationsstabilität, Antiverschleiß-/Lasttragschutz,
Korrosions-/Rostinhibierung, Dichtungskompatibilität, Wassertoleranz,
Filtrierbarkeit, Antischaum- und Belüftungseigenschaften
einschließen.
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Ein
anderer wichtiger Bereich der Schmiermittelleistung, welcher für
eine zufriedenstellende Außenmontage notwendig ist, ist
Kompatibilität mit Verunreinigungen. Es gibt drei Hauptverunreinigungen.
Die erste ist Wasser, welches in die mechanischen Traktorsysteme
aufgrund der exponierten Umgebung, in welcher der Traktor arbeitet,
eindringt. Wasser kann zu Korrosionsproblemen (ihren und kann hydrolytische
Zersetzung von Additiven in dem Schmiermittel verursachen, was zum
Leistungsabbau und zur Bildung von Emulsionen/Unlöslichem
führt, was Filtrierbarkeitsprobleme erzeugt. Die zweite
Verunreinigung ist Schmutz, was auch eine Folge der Betriebsumgebung
ist und direkt zu Antiverschleiß- und Filtrierbarkeitsleistungsverlusten
führen kann. Die Kombination von Wasser und Schmutz kann
verstärkte Filtrierbarkeitsprobleme, wie frühe
Filterverstopfung, verursachen. Frühe Filterverstopfung
kann zum vollständigen Verlust der Verunreinigungskontrolle führen,
was die Verschleißleistung ernsthaft preisgibt. Die Wichtigkeit
dieser Probleme in Bezug auf den Schutz von kritischen Hydrauliksteuerungssystemen
ist gut dokumentiert. Die dritte Verunreinigung sind andere Schmiermittel.
Andere Schmiermittel können in den Traktor entweder durch
falsche Schmierung oder durch den Hydraulikauslass, welcher die
Zusatzausrüstung anbindet, die ein anderes Schmiermittel
enthält, eindringen. Dies führt zu Inkompatibilität
und allgemeinem Leistungsverlust.
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Schmiermitteladditive, welche zur Formulierung
von Traktorölen verwendet werden
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Die
drei Additivhaupttypen, welche in einem Traktorgetriebeschmiermittel
enthalten sein können, sind Reibungsmodifizierungsmittel,
Antiverschleißadditive/Additive für extreme Drucke
und Dispergiermittel-/Detergenzadditive. Reibungsmodifizierungsmittel
können zum Beispiel zur Kontrolle von Flüssigkeitsbremsgeräuschen
und PTO-Leistung aufgenommen werden. Antiverschleiß-/EP-Additive
sind zum Beispiel im Endantrieb wichtig. Dispergiermittel-/Detergenzadditive
können zum Beispiel zur Bereitstellung von guter Motorleistung bei
STUOs und passenden Reibungscharakteristika und Wasserempfindlichkeit
bei UTTOs aufgenommen werden. Geeignete Reibungsmodifizierungsmittel
schließen einen großen Bereich der organischen
Chemie ein. Beispiele schließen Fettamin- oder -amidderivate
und sulfurierte Ester ein. Antiverschleiß-/EP-Additive können
Zinkdithiophosphate, kombiniert mit einem organischen Additiv auf
Phosphor- oder Schwefelbasis einschließen. Die Dispergiermittel
und Detergenzien können zum Beispiel aschearme Succinimide, überbasische oder
niederbasische Sulfonate und Phenolatderivate einschließen.
Zusätzlich kann das Schmiermittel auch Antioxidationsmittel – zur
Kontrolle der Oxidationsstabilität, Antikorrosionsadditive
und Schaumdämpfungsmittel (hier auch als Antischaummittel
und Entschäumer bezeichnet) enthalten.
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Viele
der Additive, welche in einer Traktorschmiermittelformulierung verwendet
werden, sind multifunktionell und es gibt oft einen Konflikt, der
zwischen Eigenschaften erzeugt wird. Detergenzien, welche für
Motorleistung verwendet werden, können für Flüssigkeitsbremsgeräusche
nachteilig sein. Diese Konflikte bedeuten unweigerlich, dass der Ölformulierungsfachmann
die Additive auswählen und austarieren muss.
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Antiverschleißadditive
stellen in Motoren einen guten Verschleißschutz bereit,
können aber für Kupferkomponenten in Hydraulikpumpen
korrosiv sein. Historisch waren Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP)
die Antiverschleiß-/EP-Hauptkomponenten, welche in Motor-,
Getriebe- und einigen Zahnrad (GL-4)-Verwendungen verwendet wurden;
jedoch wurde der hohe Level an Schwefel, Phosphor und Zink für
das Vergiften von Abgaskatalysatoren verantwortlich gemacht. Da
die Verwendung von Motorölen (EOs) auf der Basis von wenig Phosphor
fortwährend ansteigt, besteht ein Bedarf für die
Entwicklung von STUO-Packungen mit wenig Phosphor, welche einen
guten Antiverschleißschutz und Schutz gegen extreme Drucke
aufrecht erhalten, was für die Zahnrad-, Getriebe- und Hydraulikleistung
von STUO-Schmiermitteln mit wenig Phosphor erforderlich ist. Zusätzlich
verringern Additivpackungen mit niedrigerer Behandlungsrate die
Additivversandkosten, verbessern den Anlagendurchsatz und stellen
wirtschaftliche Vorteile für die Hersteller von Schmiermittelmischungen bezogen
auf niedrigere Nettokosten einer Additivbehandlung bereit.
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In
einer Ausführungsform wird ein STUO bereitgestellt, welches
ein Öl mit Schmiermittelviskosität umfasst, das
mit Additivkomponenten formuliert wurde, welche mit Additivkomponenten
formuliert wurden, die mindestens ein Metalldetergenz, mindestens
ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis und
mindestens eine öllösliche Molybdänverbindung
umfassen.
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Öl mit Schmiermittelviskosität
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Öle
mit Schmiermittelviskosität (d. h. Ölgrundlagen),
welche zur Verwendung bei der Formulierung von Ausführungsformen
hier geeignet sind, können aus jedweden der synthetischen Öle,
Mineralöle oder Gemischen davon ausgewählt sein.
In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung eine
Kombination eines Pflanzenöls und eines synthetischen Öls
umfassen, wie in
U.S. Patentanmeldung
Nr. 2005/0059562 , veröffentlicht am 17. März
2005, offenbart. Mineralöle schließen Tieröle
und Pflanzenöle (z. B. Castoröl, Lardöl)
sowie andere Mineralschmieröle wie Leichtöle auf
Erdölbasis und Lösungsmittelbehandelte oder Säure-behandelte Mineralschmieröle
der Paraffin-, Naphthen- oder Paraffin-Naphthen-Gemisch-Typen ein.
Von Kohle oder Schiefer abgeleitete Öle sind auch geeignet.
Ferner sind auch Öle, welche von einem Gas-Flüssigkeit-Verfahren
abgeleitet sind, geeignet.
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Geeignete Ölgrundlagen
für STUOs können gemäß der SAE
J300-Viskositätsqualität für Motoröle klassifiziert
werden. Geeignete Öle können einen Viskositätsbereich
von SAE 0W bis etwa 60W für Einzelqualität aufweisen.
Ferner können geeignete Kreuzqualitäten (oder
Mehrfachqualitäten) im Bereich von etwa 0W-30, 10W-30,
15W-40 und dergleichen liegen. Ferner können geeignete Ölgrundlagen
für STUOs gemäß der J306-Fahrzeuggetriebeschmiermittelviskositätsklassifikation
klassifiziert werden. Geeignete Öle können einen
Viskositätsbereich von etwa 70W bis 250W für Einzelqualität
aufweisen. Geeignete Kreuzqualitäten (oder Mehrfachqualitäten)
können im Bereich von etwa 70W90, 75W140, 80W90, 85W140
und dergleichen liegen. Andere geeignete Qualitäten schließen ISO-Viskositätsbereiche
ein, welche typischerweise für hydraulische Öle
verwendet werden, wie ISO 22- bis ISO 600-Bereichsöle.
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Die Ölgrundlage
kann in einer Hauptmenge vorhanden sein, wobei „Hauptmenge"
höher als oder gleich 50 Gew.-%, zum Beispiel etwa 80 bis
etwa 98 Gewichtsprozent, der Schmiermittelzusammensetzung bedeuten
soll.
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Ölgrundlagen,
welche zur Verwendung in den vorliegenden Ausführungsformen
geeignet sind, können einen Viskositätsindex von
höher als etwa 95 aufweisen.
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Nicht-einschränkende
Beispiele von synthetischen Ölen schließen Kohlenwasserstofföle
wie polymerisierte und interpolymerisierte Olefine (z. B. Polybutylene,
Polypropylene, Propylen-Isobutylen-Copolymere und dergleichen);
Poly-alpha-olefine wie Poly(1-hexene), Poly(1-octene), Poly(1-decene),
usw. und Gemische davon; Alkylbenzene (z. B. Dodecylbenzene, Tetradecylbenzene,
Dinonylbenzene, Di(2-ethylhexyl)benzene und dergleichen); Polyphenyle
(z. B. Biphenyle, Terphenyl, alkylierte Polyphenyle, usw.); alkylierte
Diphenylether und alkylierte Diphenylsulfide und die Derivate, Analoga
und Homologen davon und dergleichen ein.
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Alkylenoxidpolymere
und -interpolymere und Derivate davon, wobei die terminalen Hydroxylgruppen durch
Veresterung, Veretherung und dergleichen modifiziert wurden, stellen
eine andere Klasse von bekannten synthetischen Ölen, welche
verwendet werden können, dar. Solche Öle werden
durch die Öle, welche durch Polymerisation von Ethylenoxid
oder Propylenoxid hergestellt werden, die Alkyl- und Arylether dieser Polyoxyalkylenpolymere
(z. B. Methylpolyisopropylenglykolether mit einem mittleren Molekulargewicht
von etwa 1000, Diphenylether von Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht
von etwa 500 bis 1000, Diethylether von Polypropylenglykol mit einem
Molekulargewicht von etwa 1000 bis 1500 und dergleichen) oder Mono-
und Polycarboxylester davon, zum Beispiel die Essigsäureester,
gemischten C3-8-Fettsäureester
oder der C13-Oxosäurediester von
Tetraethylenglykol, beispielhaft dargestellt.
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Eine
andere Klasse von synthetischen Ölen, welche verwendet
werden können, schließt die Ester von Dicarbonsäuren
(z. B. Phthalsäure, Bernsteinsäure, Alkylbernsteinsäuren,
Alkenylbernsteinsäuren, Maleinsäure, Azelainsäure,
Korksäure, Sebacinsäure, Fumarsäure,
Adipinsäure, Linolsäuredimer, Malonsäure,
Alkylmalonsäuren, Alkenylmalonsäuren und dergleichen)
mit einer Vielzahl von Alkoholen (z. B. Butylalkohol, Hexylalkohol,
Dodecylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Ethylenglykol, Diethylenglykolmonoether,
Propylenglykol und dergleichen) ein. Spezielle Beispiele dieser
Ester schließen Dibutyladipat, Di(2-ethylhexyl)sebacat, Di-n-hexylfumarat,
Dioctylsebacat, Diisooctylazelat, Diisodecylazelat, Dioctylphthalat,
Didecylphthalat, Dieicosylsebacat, den 2-Ethylhexyldiester des Linolsäuredimers,
den Komplexester, der durch Umsetzen von einem Mol Sebacinsäure
mit zwei Mol Tetraethylenglykol und zwei Mol 2-Ethylhexansäure
gebildet wird, und dergleichen ein.
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Ester,
welche als synthetische Öle nützlich sind, schließen
auch jene ein, welche aus C5-12-Monocarbonsäuren
und Polyolen und Polyolethern wie Neopentylglykol, Trimethylolpropan,
Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol und dergleichen
hergestellt werden.
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Folglich
kann die verwendete Ölgrundlage, welche zur Herstellung
der Zusammensetzungen wie hier beschrieben verwendet werden kann,
aus jedweder der Ölgrundlagen in den Gruppen I bis V, wie
in den American Petroleum Institute (API) Base Oil Interchangeability
Guidelines spezifiziert, ausgewählt sein. Solche Ölgrundlagengruppen
sind wie folgt:
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Gruppe
I-Ölgrundlagen enthalten weniger als 90% gesättigte
Stoffe und/oder mehr als 0,03% Schwefel und weisen einen Viskositätsindex
(VI) von höher als oder gleich 80 und niedriger als 120
auf; Gruppe II-Ölgrundlagen enthalten mehr als oder gleich
90% gesättigte Stoffe und weniger als oder gleich 0,03%
Schwefel und weisen einen Viskositätsindex von höher
als oder gleich 80 und niedriger als 120 auf; Gruppe III-Ölgrundlagen
enthalten mehr als oder gleich 90% gesättigte Stoffe und
weniger als oder gleich 0,03% Schwefel und weisen einen Viskositätsindex
von höher als oder gleich 120 auf; Gruppe IV-Ölgrundlagen
umfassen Poly-alpha-olefine (PAO); und Gruppe V-Ölgrundlagen
umfassen alle anderen Grundlagen, welche nicht in Gruppe I, II,
III oder IV eingeschlossen sind.
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Die
Testverfahren, welche bei der Definierung der vorstehenden Gruppen
verwendet werden, sind ASTM D2007 für gesättigte
Stoffe; ASTM D2270 für den Viskositätsindex; und
eines von ASTM D2622, 4294, 4927 und 3120 für Schwefel.
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Gruppe
IV-Grundlagen, d. h. Poly-alpha-olefine (PAO), schließen
hydrierte Oligomere eines alpha-Olefins ein, wobei die wichtigsten
Oligomerisierungsverfahren Radikalverfahren, Ziegler-Katalyse und
kationische Friedel-Crafts-Katalyse sind.
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Die
Poly-alpha-olefine weisen typischerweise Viskositäten im
Bereich von 2 bis 100 cSt bei 100°C, zum Beispiel 4 bis
8 cSt bei 100°C, auf. Sie können zum Beispiel
Oligomere von verzweigten oder geradkettigen alpha-Olefinen mit
etwa 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen sein, wobei nicht-einschränkende
Beispiele Polypropene, Polyisobutene, Poly-1-butene, Poly-1-hexene,
Poly-1-octene und Poly-1-decen einschließen. Eingeschlossen
sind Homopolymere, Interpolymere und Gemische.
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Hinsichtlich
des Rests der Grundlage, auf welche vorstehend Bezug genommen wurde,
schließt eine „Gruppe I-Grundlage" auch eine Gruppe
I-Grundlage ein, mit welcher eine Grundlage(n) von einer oder mehr anderen
Gruppen gemischt werden kann, mit der Maßgabe, dass das
resultierende Gemisch Charakteristika aufweist, welche in jene fallen,
die vorstehend für Gruppe I-Grundlagen spezifiziert wurden.
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Grundlagen,
welche hier zur Verwendung geeignet sind, können unter
Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren, welche
Destillation, Lösungsmittelraffination, Wasserstoffverarbeitung,
Oligomerisation, Veresterung und erneute Raffination einschließen,
aber nicht darauf eingeschränkt sind, hergestellt werden.
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Die Ölgrundlage
kann ein Öl sein, welches von Fischer-Tropsch-synthetisierten
Kohlenwasserstoffen abgeleitet ist. Fischer-Tropsch-synthetisierte
Kohlenwasserstoffe können aus Synthesegas, welches H
2 und CO enthält, unter Verwendung
eines Fischer-Tropsch-Katalysators hergestellt werden. Solche Kohlenwasserstoffe
erfordern typischerweise weiteres Verarbeiten, um als die Ölgrundlage
nützlich zu sein. Zum Beispiel können die Kohlenwasserstoffe
unter Verwendung von in
U.S.
Pat. Nr. 6,103,099 oder
6,180,575 offenbarten Verfahren
hydroisomerisiert; unter Verwendung von in
U.S. Pat. Nr. 4,943,672 oder
6,096,940 offenbarten Verfahren
hydrogekrackt und hydroisomerisiert; unter Verwendung von in
U.S. Pat. Nr. 5,882,505 offenbarten
Verfahren entwachst; oder unter Verwendung von in
U.S. Pat. Nr. 6,013,171 ;
6,080,301 oder
6,165,949 offenbarten Verfahren hydroisomerisiert
und entwachst werden.
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Nicht
raffinierte, raffinierte und erneut raffinierte Öle, entweder
vom Typ Mineral oder synthetisiert (sowie Gemische von zwei oder
mehr von jedweden von diesen), wie hier vorstehend offenbart, können
in den Ölgrundlagen verwendet werden. Nicht raffinierte Öle
sind jene, welche direkt von einer Mineral- oder synthetischen Quelle
ohne weitere Reinigungsbehandlung erhalten werden. Zum Beispiel
wären ein Schieferöl, welches direkt aus Retortenschwelvorgängen
erhalten wird, ein Öl auf Erdölbasis, welches
direkt aus einer primären Destillation erhalten wird, oder
ein Esteröl, welches direkt aus einem Veresterungsverfahren
erhalten wird, und welche ohne weitere Behandlung verwendet werden,
ein nicht raffiniertes Öl. Raffinierte Öle sind ähnlich zu
den nicht raffinierten Ölen, außer dass sie weiter
in einem oder mehr Reinigungsschritten behandelt wurden, um eine
oder mehr Eigenschaften zu verbessern. Viele solche Reinigungstechniken
sind dem Fachmann bekannt, wie Lösungsmittelextraktion,
sekundäre Destillation, Säure- oder Baseextraktion,
Filtration, Perkolation und dergleichen. Erneut raffinierte Öle
werden durch Verfahren erhalten, welche zu jenen ähnlich
sind, die zum Erhalten von raffinierten Ölen verwendet
werden, wobei die Verfahren bei raffinierten Ölen angewendet werden,
welche bereits im Betrieb verwendet wurden. Solche erneut raffinierten Öle
sind auch als regenerierte oder wiederaufgearbeitete Öle
bekannt und werden oft zusätzlich durch Techniken verarbeitet,
welche auf die Entfernung von verbrauchten Additiven, Verunreinigungen
und Ölabbauprodukten ausgerichtet sind.
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Metalldetergenz
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Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung können mindestens ein Metalldetergenz
umfassen. Detergenzien umfassen im Allgemeinen einen polaren Kopf
mit einem langen hydrophoben Schwanz, wobei der polare Kopf ein
Metallsalz einer organischen Säureverbindung umfasst. Die
Salze können eine im Wesentlichen stöchiometrische
Menge des Metalls enthalten, wobei sie in diesem Falle normalerweise
als normale oder neutrale Salze beschrieben werden, und werden typischerweise
eine Maßzahl für den Alkaligehalt oder TBN (wie
durch ASTM D-2896 gemessen) von etwa 0 bis zu niedriger als etwa
150 aufweisen. Es ist möglich, große Mengen einer
Metallbase durch Umsetzen eines Überschusses einer Metallverbindung
wie eines Oxids oder Hydroxids mit einem sauren Gas wie Kohlendioxid
aufzunehmen. Das resultierende überbasische Detergenz umfasst
Mizellen des neutralisierten Detergenzes, welche einen Kern aus
anorganischer Metallbase (z. B. hydratisierte Carbonate) umgeben.
Solche überbasischen Detergenzien können eine
TBN von etwa 150 oder höher, wie etwa 150 bis etwa 450
oder höher, aufweisen.
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Detergenzien,
welche in den vorliegenden Ausführungsformen verwendet
werden können, schließen öllösliche
neutrale und überbasische Sulfonate, Phenolate, sulfurierte
Phenolate und Salicylate eines Metalls, insbesondere der Alkali-
oder Erdalkalimetalle, z. B. Natrium, Kalium, Lithium, Calcium und
Magnesium, ein. Die am stärksten gewöhnlich verwendeten
Metalle sind Calcium und Magnesium, welche beide vorhanden sein
können. Gemische von Calcium und/oder Magnesium mit Natrium
sind auch nützlich. Besonders praktische Metalldetergenzien
sind neutrale und überbasische Calcium- oder Magnesiumsulfonate
mit einer TBN von 20 bis 450 TBN, neutrale und überbasische
Calcium- oder Magnesiumphenolate und sulfurierte Phenolate mit einer
TBN von 50 bis 450 und neutrale oder überbasische Calcium-
oder Magnesiumsalicylate mit einer TBN von 130 bis 350. Gemische
von solchen Salzen können auch verwendet werden. Wenn verwendet,
ist die Gegenwart von mindestens einem überbasischen Detergenz
wünschenswert. Als ein Beispiel können geeignete
Metalldetergenzien mindestens eines von einem Calciumphenolat, einem
Calciumsalicylat, einem Calciumsulfonat und Gemischen davon einschließen.
Als ein anderes Beispiel können mindestens zwei Metalldetergenzien
verwendet werden. Zum Beispiel können ein Metallsulfonat
und ein Metallphenolat verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel
können ein überbasisches Metallsulfonat und ein überbasisches
Metallphenolat verwendet werden.
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Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis
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Das
Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis kann eine
Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung umfassen, wie eine Zinkdihydrocarbyldithiophosphatverbindung,
wobei aber nicht darauf eingeschränkt ist. Geeignete Metalldihydrocarbyldithiophosphate
können Dihydrocarbyldithiophosphatmetallsalze umfassen,
wobei das Metall ein Alkali- oder Erdalkalimetall oder Aluminium,
Blei, Zinn, Molybdän, Mangan, Nickel, Kupfer oder Zink
sein kann. Die Zinksalze werden am gewöhnlichsten in einem
Schmieröl verwendet.
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Dihydrocarbyldithiophosphatmetallsalze
können gemäß bekannten Techniken durch
zuerst Bilden einer Dihydrocarbyldithiophosphorsäure (DDPA),
normalerweise durch Umsetzung eines oder mehrerer Alkohole oder
eines Phenols mit P2S5,
und dann Neutralisieren der gebildeten DDPA mit einer Metallverbindung
hergestellt werden. Zum Beispiel kann eine Dithiophosphorsäure
durch Umsetzen von Gemischen von primären und sekundären
Alkoholen hergestellt werden. Alternativ können multiple
Dithiophosphorsäuren hergestellt werden, wobei die Hydrocarbylreste
an einem vollständig sekundär im Charakter sind
und die Hydrocarbylreste an den anderen vollständig primär
im Charakter sind. Zur Herstellung des Metallsalzes kann jede basische oder
neutrale Metallverbindung verwendet werden, aber die Oxide, Hydroxide
und Carbonate werden am stärksten allgemein verwendet.
Kommerzielle Additive enthalten häufig aufgrund der Verwendung
eines Überschusses der basischen Metallverbindung in der
Neutralisationsreaktion einen Überschuss an Metall.
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Die
Zinkdihydrocarbyldithiophosphate (ZDDP) sind öllösliche
Salze von Dihydrocarbyldithiophosphorsäuren und können
durch die folgende Formel dargestellt werden:
wobei R und R' gleiche oder
unterschiedliche Hydrocarbylreste sein können, die 1 bis
18, typischerweise 2 bis 12, Kohlenstoffatome enthalten und Reste
wie Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylalkyl, Alkaryl und cycloaliphatische
Reste einschließen. Die Reste R und R' können
Alkylreste mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen sein. So können
die Reste zum Beispiel Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl,
sec-Butyl, Amyl, n-Hexyl, i-Hexyl, n-Octyl, Decyl, Dodecyl, Octadecyl,
2-Ethylhexyl, Phenyl, Butylphenyl, Cyclohexyl, Methylcyclopentyl,
Propenyl, Butenyl sein. Um Öllöslichkeit zu erhalten,
wird die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome (d. h. R und R') in der
Dithiophosphorsäure im Allgemeinen etwa 5 oder höher
sein. Das Zinkdihydrocarbyldithiophosphat kann deshalb Zinkdialkyldithiophosphate
umfassen.
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Andere
geeignete Komponenten, welche als das Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis verwendet werden können, schließen
jedwede geeignete Organophosphorverbindung ein, wie Phosphate, Thiophosphate,
Phosphite und Salze davon und Phosphonate, wobei aber nicht darauf
eingeschränkt ist. Geeignete Beispiele sind Tricresylphosphat
(TCP), Dialkylphosphit (z. B. Dibutylhydrogenphosphit) und Amylsäurephosphat.
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Das
Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis kann in
einer Menge vorhanden sein, welche ausreichend ist, etwa 200 bis
etwa 800 ppm Phosphor in einem vollständig formulierten
STUO-Fluid bereit zu stellen. Als ein weiteres Beispiel kann das
Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis in einer
Menge vorhanden sein, welche ausreichend ist, etwa 200 bis etwa
400 ppm Phosphor in einem vollständig formulierten STUO-Fluid
bereit zu stellen. Als ein noch weiteres Beispiel kann das Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis in einer Menge vorhanden sein, welche etwa 295
ppm Phosphor bereitstellt.
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Molybdänverbindung
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Die
Molybdänverbindung kann eine Organomolybdänverbindung
umfassen. Zum Beispiel kann die Molybdänverbindung eines
oder mehrere von einem Molybdändialkyldithiocarbamat, einem
Molybdändialkyldithiophosphat, einem Molybdändialkyldithiophosphinat,
einem Molybdänxanthat, einem Molybdänthioxanthat und
Gemischen davon umfassen, ist aber nicht darauf eingeschränkt.
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Die
Molybdänverbindung kann ein-, zwei-, drei- oder vierkernig
sein. Die Molybdänverbindung kann eine Organomolybdänverbindung
sein. Die Molybdänverbindung kann aus der Gruppe ausgewählt
sein, welche aus Molybdändithiocarbamaten (MoDTC), Molybdändithiophosphaten,
Molybdändithiophosphinaten, Molybdänxanthaten,
Molybdänthioxanthaten, Molybdänsulfiden, einer
dreikernigen Organomolybdänverbindung und Gemischen davon
besteht.
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Zusätzlich
kann die Molybdänverbindung eine saure Molybdänverbindung
sein. Solche Verbindungen werden sich mit einer basischen Stickstoffverbindung
umsetzen, wie durch ein ASTM-Test D-664 oder D-2896-Titrationsverfahren
gemessen, und sind typischerweise sechswertig. Eingeschlossen sind
Molybdänsäure, Ammoniummolybdat, Natriummolybdat,
Kaliummolybdat und andere Alkalimetallmolybdate und andere Molybdänsalze,
z. B. Wasserstoffnatriummolybdat, MoOCl
4,
MoO
2Br
2, Mo
2O
3Cl
6,
Molybdäntrioxid oder ähnliche saure Molybdänverbindungen.
Alternativ kann in den Zusammensetzungen Molybdän durch
Molybdän/Schwefel-Komplexe von basischen Stickstoffverbindungen,
wie zum Beispiel in
U.S. Pat.
Nr. 4,263,152 ;
4,285,822 ;
4,283,295 ;
4,272,387 ;
4,265,773 ;
4,261,843 ;
4,259,195 und
4,259,194 und
WO 94/06897 beschrieben, bereitgestellt
werden.
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Unter
den Molybdänverbindungen, welche in den vorliegenden Zusammensetzungen
nützlich sind, sind Organomolybdänverbindungen
der Formeln: Me(ROCS2)4 und
Mo(RSCS2)4, wobei
R ein Organorest ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist,
bestehend aus Alkyl, Aryl, Aralkyl und Alkoxyalkyl, im Allgemeinen
mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und bevorzugt 2 bis 12 Kohlenstoffatomen
und am stärksten bevorzugt Alkyl mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Ein Beispiel sind die Dialkyldithiocarbamate von Molybdän.
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Eine
Klasse von nützlichen Organomolybdänverbindungen
sind dreikernige Molybdänverbindungen, insbesondere jene
der Formel Mo
3S
kL
nQ
z und Gemische
davon, wobei L unabhängig ausgewählte Liganden mit
Organoresten mit einer ausreichenden Anzahl an Kohlenstoffatomen,
um die Verbindung in dem Öl löslich oder dispergierbar
zu machen, sind, n 1 bis 4 ist, k von 4 bis 7 variiert, Q aus der
Gruppe von neutralen Elektronendonorverbindungen wie Wasser, Aminen,
Alkoholen, Phosphinen und Ethern ausgewählt ist und z im Bereich
von 0 bis 5 liegt und nicht-stöchiometrische Werte einschließt.
Mindestens insgesamt 21 Kohlenstoffatome können in allen
Organoresten der Liganden vorhanden sein, wie mindestens 25, mindestens
30 oder mindestens 35 Kohlenstoffatome. Zusätzliche geeignete
Molybdänverbindungen werden in
US 6,723,685 , welches hier durch Bezugnahme
aufgenommen wird, beschrieben.
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Die
Molybdänverbindung kann in einem vollständig formulierten
STUO in einer Menge vorhanden sein, welche etwa 100 ppm bis 200
ppm Molybdän bereitstellt. Als ein weiteres Beispiel kann
die Molybdänverbindung in einer Menge vorhanden sein, welche
etwa 70 ppm Molybdän bereitstellt.
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Reibungsmodifizierungsmittel
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Einige
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können
ein oder mehr Reibungsmodifizierungsmittel einschließen.
Geeignete Reibungsmodifizierungsmittel können organische
aschearme Reibungsmodifizierungsmittel, zum Beispiel ein Oleylamid,
umfassen.
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Weitere
Beispiele von geeigneten Reibungsmodifizierungsmitteln schließen
Imidazoline, Amide, Amine, Succinimide, alkoxylierte Amine, alkoxylierte
Etheramine, Aminoxide, Amidoamine, Nitrile, Betaine, quartäre
Amine, Imine, Aminsalze, Aminoguanidin, Alkanolamide und dergleichen
ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
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Geeignete
Reibungsmodifizierungsmittel können Hydrocarbylreste enthalten,
welche aus geradkettigen, verzweigten oder aromatischen Hydrocarbylresten
oder Gemischen davon ausgewählt sind und gesättigt oder
ungesättigt sein können. Die Hydrocarbylreste
können aus Kohlenstoff und Wasserstoff oder Heteroatomen
wie Schwefel oder Sauerstoff zusammensetzt sein. Die Hydrocarbylreste
können etwa 12 bis etwa 25 Kohlenstoffatome aufweisen und
können gesättigt oder ungesättigt sein.
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Ein
anderes Beispiel von geeigneten Reibungsmodifizierungsmitteln schließt
Amide von Polyaminen ein. Solche Verbindungen können Hydrocarbylreste
aufweisen, welche linear, entweder gesättigt oder ungesättigt
oder ein Gemisch davon sind und können etwa 12 bis etwa
25 Kohlenstoffatome aufweisen.
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Weitere
Beispiele von geeigneten Reibungsmodifizierungsmitteln schließen
alkoxylierte Amine und alkoxylierte Etheramine ein. Solche Verbindungen
können Hydrocarbylreste, welche linear, entweder gesättigt, ungesättigt
oder ein Gemisch davon sind, aufweisen. Sie können etwa
12 bis etwa 25 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele schließen
ethoxylierte Amine und ethoxylierte Etheramine ein.
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Die
Amine und Amide können als solche oder in der Form eines
Addukts oder Reaktionsprodukts mit einer Borverbindung wie einem
Boroxid, Borhalogenid, Metaborat, Borsäure oder einem Mono-,
Di- oder Trialkylborat verwendet werden. Andere geeignete Reibungsmodifizierungsmittel
werden in
US 6,300,291 ,
welches hier durch Bezugnahme aufgenommen wird, beschrieben.
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Geeignete
Reibungsmodifizierungsmittel können ein organisches, aschearmes
(metallfreies), Stickstoff-freies organisches Reibungsmodifizierungsmittel
umfassen. Solche Reibungsmodifizierungsmittel können Ester
einschließen, welche durch Umsetzen von Carbonsäuren
und Anhydriden mit Alkanolen gebildet werden. Andere nützliche
Reibungsmodifizierungsmittel schließen im Allgemeinen einen
polaren terminalen Rest (z. B. Carboxyl oder Hydroxyl), der kovalent
an eine oleophile Kohlenwasserstoffkette gebunden ist, ein. Ester
von Carbonsäuren und Anhydriden mit Alkanolen werden in
U.S. 4,702,850 beschrieben.
Ein anderes Beispiel eines organischen aschearmen Stickstoff-freien
Reibungsmodifizierungsmittels ist Glycerolmonooleat (GMO). Andere
geeignete Reibungsmodifizierungsmittel werden in
US 6,723,685 , welches hier durch Bezugnahme
aufgenommen wird, beschrieben.
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Zusätzliche Komponenten
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Zusätzlich
zu den anderen hier beschriebenen Komponenten kann eine Additivpackung
zum Beispiel eines oder mehrere von einem aschearmen Dispergiermittel,
einem Rostinhibitor, einem Entschäumer, einem Antioxidationsmittel
und einem Verdünnungsöl umfassen. Weitere optionale
Komponenten können Viskositätsmodifizierungsmittel,
Kupfer- und Bleilagerkorrosionsinhibitoren, Demulgiermittel und
Fließpunkterniedrigungsmittel einschließen.
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Ausführungsformen
können ein fertiges Fluid, d. h. eine STUO-Schmierölzusammensetzung,
welche ein Öl mit Schmiermittelviskosität umfasst,
oder eine Additivpackung, umfassen. Eine Supertraktoruniversalölschmiermittelzusammensetzung
gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen
kann ein Öl mit Schmiermittelviskosität, formuliert
mit einer Additivpackung, umfassen. Die Additivpackung kann die
folgenden Additivkomponenten umfassen: mindestens ein Metalldetergenz;
ii) mindestens ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis;
und iii) mindestens eine öllösliche Molybdänverbindung.
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Die
Komponenten können derart kombiniert werden, dass ein Verhältnis
zwischen einem Gehalt (ppm) an Metall, welcher von dem Metalldetergenz
abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung
bezogen ist, und einer Maßzahl für den Alkaligehalt
der Schmiermittelzusammensetzung (mg KOH/g) in einem Bereich von
etwa 210 bis etwa 450 (ppm/mg KOH/g) liegt. Als ein weiteres Beispiel
kann das Verhältnis zwischen einem Gehalt (ppm) an Metall,
welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht
der Schmierölzusammensetzung bezogen ist, und einer Maßzahl
für den Alkaligehalt der Schmiermittelzusammensetzung (mg
KOH/g) in einem Bereich von etwa 225 bis etwa 425 (ppm/mg KOH/g) liegen.
Als noch ein weiteres Beispiel kann das Verhältnis zwischen
einem Gehalt (ppm) an Metall, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet
ist und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung
bezogen ist, und einer Maßzahl für den Alkaligehalt
der Schmiermittelzusammensetzung (mg KOH/g) in einem Bereich von
etwa 225 bis etwa 325 (ppm/mg KOH/g) liegen.
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Die
Komponenten können derart kombiniert werden, dass ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz
abgeleitet ist, und einem Gehalt an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, in einem Bereich von etwa 5,0
bis etwa 20,0 (ppm/ppm) liegt. Als ein weiteres Beispiel kann das
Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher
von dem Metalldetergenz abgeleitet ist, und einem Gehalt an Phosphor,
welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis
abgeleitet ist, in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 15 (ppm/ppm)
liegen. Als ein noch weiteres Beispiel kann das Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz
abgeleitet ist, und einem Gehalt an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, in einem Bereich von etwa 10 bis
etwa 15 (ppm/ppm) liegen.
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Die
Komponenten können derart kombiniert werden, dass ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, und öllöslicher Molybdänverbindung
in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 80,0 (ppm/ppm) liegt. Als
ein weiteres Beispiel kann das Verhältnis zwischen dem
Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, und öllöslicher
Molybdänverbindung in einem Bereich von etwa 4 bis etwa 76
(ppm/ppm) liegen. Als ein noch weiteres Beispiel kann das Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, und öllöslicher
Molybdänverbindung in einem Bereich von etwa 4 bis etwa
40 (ppm/ppm) liegen.
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Die
STUO-Additivpackung kann eine Maßzahl für den
Alkaligehalt (TBN) von höher als 125 aufweisen. Als ein
weiteres Beispiel kann die STUO-Additivpackung eine TBN von etwa
125 bis etwa 260 aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann die STUO-Additivpackung
eine TBN von etwa 140 bis etwa 260 aufweisen. Als ein noch weiteres
Beispiel kann die STUO-Additivpackung eine TBN von etwa 140 bis
etwa 210 aufweisen.
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Die
Verwendung einer STUO-Schmierölzusammensetzung oder STUO-Additivpackung
wie hier beschrieben kann die Bremsleistung eines Traktors verbessern.
Ein solches Verfahren kann das Geben einer Schmierölzusammensetzung
oder einer Additivpackung wie hier beschrieben in einen Traktor
und das Betätigen der Flüssigkeitsbremse des Traktors
umfassen.
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Die
Verwendung einer STUO-Schmierölzusammensetzung oder STUO-Additivpackung
wie hier beschrieben kann den Antiverschleißschutz eines
Traktormotors verbessern. Ein solches Verfahren kann das Geben einer
Schmierölzusammensetzung oder einer Additivpackung wie
hier beschrieben in einen Traktor und das Betreiben des Motors des
Traktors umfassen.
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Additive,
welche bei der Formulierung der hier beschriebenen Schmiermittelzusammensetzungen
verwendet werden, können einzeln oder in verschiedenen
Unterkombinationen in die Ölgrundlage gemischt werden.
Ferner können alle Komponenten gleichzeitig unter Verwendung
einer Additivpackung (d. h. Additive plus ein Verdünnungsmittel,
wie ein Kohlenwasserstofflösungsmittel) gemischt werden.
Die Verwendung einer Additivpackung nutzt den Vorteil der gegenseitigen
Kompatibilität, welche bei der Kombination von Bestandteilen gefordert
wird, wenn sie in der Form einer Additivpackung vorliegen. Auch
verringert die Verwendung einer Additivpackung die Mischzeit und
erniedrigt die Möglichkeit von Mischfehlern.
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BEISPIELE
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Diese
Erfindung wird detaillierter durch erfindungsgemäße
und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die Erfindung soll nicht durch
diese Beispiele eingeschränkt werden; vielmehr werden sie
dazu dienen die Verwendbarkeit der Erfindung zu zeigen. Tests, welche
zur Unterscheidung der erfindungemäßen STUO-Zusammensetzungen
von Motorölschmiermitteln verwendet werden, sind Tests
auf Wassertoleranz und Flüssigkeitsbremsenrattern, welche
nachstehend beschrieben werden.
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Wassertoleranz
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Die
Empfindlichkeit von Schmierölen für Wasserverunreinigung
wird durch Mischen eines Schmieröls mit Wasser in einer
Mischvorrichtung, Lager der Mischung für sieben Tage in
einem 100 mL-Zentrifugenröhrchen und dann Zentrifugieren
der Probe, um eine Abtrennung in dem Öl zu bestimmen, gemessen.
Ein Verlust an Additiv kann auch durch chemische Analyse der Ölphase
auf einen Verlust an metallischen Bestandteilen des Additivs bestimmt
werden.
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Verfahren:
Geben von 199,2 mL Öl und 0,8 mL destilliertem Wasser in
einen Mischvorrichtungsbehälter. Mischen in der Mischvorrichtung
bei 13000 ± 1000 UpM für 60 ± 5 Sekunden.
Sofort Überführen von 100 mL des Gemisches in
ein sauberes, trockenes konisches Zentrifugenröhrchen.
Verschließen des Röhrchens mit einem saueren,
trockenen Stopfen. Platzieren der Testprobe aufrecht in einer lichtfreien
Kammer für sieben Tage. Entfernen der Probe aus der Kammer
und Zentrifugieren für 60 ± 1 min bei einer relativen
Zentrifugalkraft von 950 ± 50 rcf. Verwenden der folgenden
Gleichung zur Berechnung der Zentrifugalgeschwindigkeit (in UpM),
welche zum Erhalten von 950 ± 50 rcf an der Spitze des
Röhrchens erforderlich ist: UPM = 13335,6 rcf/d [d = Schwenkdurchmesser
in mm]. Angeben der Vol-% an Feststoffen, freiem Wasser und Emulsion
in der Testprobe und der prozentualen Abtrennung von Additiven nach
der Zentrifugation. Die Ölphase kann auch auf den Verlust
von metallischen Bestandteilen des Additivs analysiert werden.
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Flüssigkeitsbremsenrattern
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Die
Wirkung von Traktorschmiermitteln auf das Bremsgeräusch
und das Bremsvermögen wird durch ein modifiziertes JDQ
96-Flüssigkeitsbremsenverfahren, welches von Southwest
Research Institute (SwRI) erhältlich ist, gemessen. Für
diese Bewertung wird das Schmiermittel in einen Testring eingebracht
und 1000 Bremszykleneingriffe mit dem Standardreibungsmaterialien,
welche in dem JDQ 96-Flüssigkeitsbremsenverfahren verwendet
werden, werden durchgeführt. Das Bremsenrattern wird bei
unterschiedlichen Temperaturen, Bremsdrucken und Radgeschwindigkeiten
gemessen. Das Schmiermittel wird dann abgelassen. Der Teststand
wird gespült und dann mit dem nächsten Schmiermittel
wieder beladen. Das Bremsenrattern wird nach 50 Bremsenzyklen abgeschätzt.
Das Rattern, welches bei Drehmomentvariation gemessen wird, wird
mit dem John Deere-Referenzöl mit akzeptablem Rattern verglichen.
Mehrere Testzusammensetzungen können mit den selben Testteilen
abgeschätzt werden. Das Testen von Schmiermitteln mit bekannter
Leistung kann durchgeführt werden, um zu bestätigen,
dass die Ratterergebnisse wiederholbar sind.
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Verfahren:
Ein modifizierter JD-Traktor für Landwirtschaft in normaler
Größe treibt eine JD-Industrieachse im Labor an.
Eine Achse wird mechanisch an einer Rotation gehindert und Bremsenkomponenten
werden unter Test im gegenüberliegenden Achsengehäuse
platziert. Die Sonnenritzelwelle ist mit Dehnungsmessgeräten
ausgerüstet, um dynamische Drehmomentveränderungen
zu messen, wenn die Bremsen über einen großen
Bereich von Achsgeschwindigkeiten und -lasten betätigt
werden.
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Das
Schmiermittel wird bei Öltemperaturen von 32, 49, 60 und
71°C bewertet. Das Bremsenrattern wird bei unterschiedlichen
Bremsdrucken und Radgeschwindigkeiten unter Verwendung einer Kolbenplatte P-19
und einer Grundplatte B-17 gemessen. Das relative Bremsvermögen
und die Drehmomentvariation wird für alle Messungen bei
jeder Temperatur aufsummiert, um ein relatives Gesamtvermögen
und Drehmomentvariation zu erhalten. Diese Ergebnisse werden mit
einem bekannten Fluid, welches von John Deere als ein Schmiermittel
mit einem akzeptablen Level an Rattern etabliert wurde, verglichen.
Erfolgreiche Ratterkriterien sind in %, relativ zu dem Referenzöl,
in Drehmomentvariation, wie im JDQ 96-Verfahren beschrieben, gegeben.
Ein Ergebnis von 100% wäre zu dem Ergebnis des Referenzöls
gleich. Ein Ergebnis von niedriger als 100% ist besser als das Referenzöl,
dadurch dass weniger Geräusche und weniger Rattern auftritt.
Ein Ergebnis von höher als 100% wäre schlechter
als das Referenzöl, was mehr Geräusche und mehr
Rattern anzeigt.
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Die Minitraktionsmaschine (MTM)
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Reibung
zwischen einer Stahlscheibe und einem Reibungsmaterial wird unter
Verwendung der Minitraktionsmaschine (MTM) gemessen. In der MTM
wird ein kleines Stück Reibungsmaterial an den Kugelarm unter
Verwendung einer eigentumsrechtlich geschützten Probenhaltevorrichtung
angebracht. Eine Last von 5 N wird zwischen das Stück Reibungsmaterial
und die Stahlscheibe gebracht. Die Reibung wird gemessen, während
die Stahlscheibe bei Geschwindigkeiten zwischen 1 mm/s und 2000
mm/s rotiert wird und während die Ölprobe bei
einer Temperatur von 100°C gehalten wird. Die MTM und die
Probenhaltevorrichtung werden vollständiger in
US Veröffentlichungsar.
2006-0272401 A1 beschrieben.
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4-Kugel-Verschleiß ASTM D-4172
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Dieses
Testverfahren umfasst ein Verfahren zur Durchführung einer
vorläufigen Bewertung der Antiverschleißeigenschaften
von Schmiermittelfluiden in Gleitkontakt mittels der Vier-Kugel-Verschleißtestmaschine
und wird in ASTM D-4172 beschrieben.
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Verfahren:
Drei Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 12,7 mm werden zusammen
eingespannt und mit dem zu bewertenden Schmiermittel bedeckt. Eine
vierte Stahlkugel mit einem Durchmesser von 12,7 mm, welche als
die obere Kugel bezeichnet wird, wird mit einer Kraft von 392 N
in den Hohlraum, der durch die drei eingespannten Kugeln gebildet
wird, für einen Dreipunktkontakt gepresst. Die Temperatur
des Testschmiermittels wird bei 75°C [167°F] reguliert
und die obere Kugel wird mit 1200 UpM für 60 min rotiert. Schmiermittel
werden unter Verwendung der mittleren Größe der
Schrammendurchmesser, welche die drei unteren eingespannten Kugeln
tragen, verglichen.
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Erfindunnsgemäße und
Vergleichsbeispiele:
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Erfindungsgemäßes STUO
1
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3,0
Gew.-% eines überbasischen Metallsulfonats und 0,35 Gew.-%
eines überbasischen Metallphenolats werden kombiniert mit
0,1 Gew.-% einer organischen Molybdänverbindung, 0,35 Gew.-%
einer Phosphor-Antiverschleißverbindung und 1,2 Gew.-%
einer Kernpackung, enthaltend ein aschearmes Dispergiermittel, einen
Rostinhibitor, einen Entschäumer, ein Antioxidationsmittel
und ein Verdünnungsöl für eine Gesamtadditivbehandlungsrate
von 5,0 Gew.-%. Die Additivpackung weist eine TBN von 211 mg KOH/g
auf. Dieses Gemisch wird zu einer Ölgrundlagenmischung
gegeben, welche Ölgrundlagen, Fließpunkterniedrigungsmittel
und Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes enthält,
welche zur Erfüllung der Viskositätsanforderungen
eines STUO-Schmiermittels in der Lage sind. Das formulierte Öl
enthält 3885 ppm metallhaltiges Detergenz, 295 ppm Phosphor
und 70 ppm Mo. Die TBN des formulierten Öls beträgt
10,55 mg KOH/g. (Siehe Tabelle 1). Diese Formulierung stellt CD-Motorölleistung
und GL-4-Zahnradverschleißschutz und Schutz bei extremen
Drucken (EP) bereit.
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Dieses
Schmiermittel wurde im Wassertoleranztest bewertet, wobei keine
Emulsion oder Niederschlag nach 7 Tagen gezeigt wurden. Der Bremsenrattertest
zeichnete eine niedrigere Drehmomentvariation als das bewährte
Referenzöl mit einer Drehmomentvariation von 91% des erhaltenen
Werts des Referenzöls auf. (Siehe Tabelle 2).
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Erfindungsgemäßes STUO
2
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3
Gew.-% eines überbasischen Metalisulfonats und 0,35 Gew.-%
eines überbasischen Metallphenolats werden kombiniert mit
0,1 Gew.-% einer organischen Molybdänverbindung, 0,35 Gew.-%
einer Phosphor-Antiverschleißverbindung, 0,1 Gew.-% Reibungsmodifizierungsmitteln
und 1,2 Gew.-% einer Kernpackung, enthaltend ein aschearmes Dispergiermittel,
einen Rostinhibitor, einen Entschäumer, ein Antioxidationsmittel
und ein Verdünnungsöl für eine Gesamtadditivbehandlungsrate
von 5,1 Gew.-%. Diese Additivpackung weist eine TBN von 212 mg KOH/g
auf. Dieses Gemisch wird zu einer Ölgrundlagenmischung
gegeben, welche Ölgrundlagen, ein Fließpunkterniedrigungsmittel
und Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes enthält,
welche zur Erfüllung der Viskositätsanforderungen
eines STUO-Schmiermittels in der Lage sind. Das formulierte Öl
enthält 3885 ppm metallhaltiges Detergenz, 295 ppm P und
70 ppm Mo. Die TBN des formulierten Öls beträgt
10,7 mg KOH/g. (Siehe Tabelle 1). Diese Formulierung stellt CD-Motorölleistung
und GL-4-Zahnradverschleiß- und EP-Schutz bereit.
-
Dieses
Schmiermittel wurde im Wassertoleranztest bewertet, wobei keine
Emulsion oder Niederschlag nach 7 Tagen gezeigt wurden. Der Bremsenrattertest
zeichnete eine niedrigere Drehmomentvariation als das bewährte
Referenzöl mit einer Drehmomentvariation von 59% des erhaltenen
Werts des Referenzöls auf. (Siehe Tabelle 2).
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Vergleichs-CD-Motoröl
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1,2
Gew.-% eines überbasischen Metallsulfonats werden kombiniert
mit 0,9 Gew.-% einer Phosphor-Antiverschleißverbindung
und 2,3 Gew.-% einer Kernpackung, enthaltend ein aschearmes Dispergiermittel,
einen Rostinhibitor, einen Entschäumer, ein Antioxidationsmittel
und ein Verdünnungsöl für eine Gesamtadditivbehandlungsrate
von 4,4 Gew.-%. Diese Additivpackung weist eine TBN von 123 mg KOH/g
auf. Dieses Gemisch wird zu einer Ölgrundlagenmischung
gegeben, welche Ölgrundlagen, ein Fließpunkterniedrigungsmittel
und Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes enthält,
welche zur Erfüllung der Viskositätsanforderungen
eines STUO-Schmiermittels in der Lage sind. Das formulierte Öl
enthält 1109 ppm metallhaltiges Detergenz, 783 ppm P und
0 ppm Mo. Die TBN des formulierten Öls beträgt
5,4 mg KOH/g. (Siehe Tabelle 1). Diese Formulierung stellt CD-Motorölleistung
bereit.
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Dieses
Schmiermittel wurde im Wassertoleranztest bewertet und zeigte 15
mL Emulsion nach 7 Tagen. Der Bremsenrattertest zeichnete eine höhere
Drehmomentvariation im Vergleich mit dem bewährten Referenzöl
mit einer Drehmomentvariation von 237% des erhaltenen Werts des
Referenzöls auf. (Siehe Tabelle 2).
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Vergleichs-STUO
-
2,3
Gew.-% eines überbasischen Metallsulfonats werden kombiniert
mit 1,5 Gew.-% eines niederbasischen Metallsulfonats, 1,5 Gew.-%
eines niederbasischen Metallphenolats, 1,5 Gew.-% einer Phosphor-Antiverschleißverbindung,
0,7 Gew.-% einer Reibungsmodifizierungsmittelpackung und 5,5 Gew.-%
einer Kernpackung, enthaltend ein aschearmes Dispergiermittel, einen
Rostinhibitor, einen Entschäumer, ein Antioxidationsmittel
und ein Verdünnungsöl für eine Gesamtadditivbehandlungsrate
von 13,0 Gew.-%. Die Additivpackung weist eine TBN von 90 mg KOH/g
auf. Dieses Gemisch wird zu einer Ölgrundlagenmischung
gegeben, welche Ölgrundlagen, ein Fließpunkterniedrigungsmittel
und Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes enthält,
welche zur Erfüllung der Viskositätsanforderungen
eines STUO-Schmiermittels in der Lage sind. Das formulierte Öl
enthält 3536 ppm metallhaltiges Detergenz, 1521 ppm P und
0 ppm Mo. Die TBN des formulierten Öls beträgt
11,7 mg KOH/g. (Siehe Tabelle 1). Diese Formulierung stellt CD-Motorölleistung
und GL-4-Zahnradverschleiß- und EP-Schutz bereit.
-
Dieses
Schmiermittel wurde im Wassertoleranztest bewertet und zeigte keine
Emulsion oder Niederschlag nach 7 Tagen. Der Bremsenrattertest zeichnete
eine niedrigere Drehmomentvariation im Vergleich mit dem bewährten
Referenzöl mit einer Drehmomentvariation von 50% des erhaltenen
Werts des Referenzöls auf. (Siehe Tabelle 2).
TABELLE
1 | Erfindungsgemäßes STUO
1 | Erfindungsgemäßes STUO
2 | Vergleiehs-CD
EO | Vergleichs-STUO |
Formulierungen | In Öl | In Öl | In Öl | In Öl |
Überbasisches
Metallsulfonat | 3,0 | 3,0 | 1,2 | 2,3 |
Überbasisches
Metallphenolat | 0,35 | 0,35 | | |
Niederbasisches
Metallsulfonat | | | | 1,5 |
Niederbasisches
Metallphenolat | | | | 1,5 |
ZDDP | 0,35 | 0,35 | 0,9 | 1,5 |
Mo-Verbindung | 0,1 | 0,1 | | 0,0 |
Reibungsmodifizierungsmittelsystem | | 0,1 | | 0,7 |
Kernpackung | 1,2 | 1,2 | 2,3 | 5,5 |
Behandlungsrate | 5,0 | 5,1 | 4,4 | 13,0 |
Additivpackungs-TBN,
mg KOH/g | 211,0 | 212,0 | 123,0 | 90,0 |
Ölgrundlagenmischung | Rest | Rest | Rest | Rest |
| | | | |
ANMERKUNG: | | | | |
Die Kernpackung
kann eine Kombination von einem oder mehreren von einem Dispergiermittel,
einem Antioxidationsmittel, einem Antischaummittel, einem Rostinhibitor
und einem Verdünnungsöl enthalten. |
TABELLE
2 | Erfindungsgemäßes
STUO 1 | Erfindungsgemäßes
STUO 2 | Vergleichs-CD
EO | Vergleichs-STUO |
Leistungslevel | CD/GL-4 | CD/GL-4 | CD | CD/GL-4 |
Ca
ppm (M+) | 3885 | 3885 | 1108.8 | 3536 |
P
ppm | 295 | 295 | 783.2 | 1521 |
Mo
ppm | 70 | 70 | 0 | 0 |
TBN
des vollständig formulierten Öls, mg KOH/g | 10,55 | 10,7 | 5,41 | 11,7 |
| | | | |
M+/P | 13,17
ppm/ppm | 13,17
ppm/ppm | 1,42
ppm/ppm | 2,32
ppm/ppm |
P/Mo | 4,21
ppm/ppm | 4,21
ppm/ppm | No
Mo | No
Mo |
M+/TBN | 368,2
ppm/mgKOH/g | 363,1
ppm/mgKOH/g | 204,9
ppm/mgKOH/g | 302,2
ppm/mgKOH/g |
| | | | |
STUO-Tests | | | | |
Flüssigkeitsbremse
(< Referenzöl) | 91% | 59% | 237% | 50% |
Wassertoleranz | | | | |
mL
Abtrennung | 0
mL | 0
mL | 15
mL | 0
mL |
mL
Niederschlag | 0
mL | 0
mL | 0
mL | 0
mL |
-
Proben
wurden hergestellt, um zu zeigen, dass die Formulierungen die Breite
der Patentansprüche erfüllen, wobei alle eine
Leistung, ähnlich zu den erfindungsgemäßen
Beispielen, zeigen. Die neun durchgernhrten Ausführungen
(siehe Tabelle 3) verwenden die folgenden 4 Variablen:
Variable | Bereich |
TBN
der Additivpackung | 140–260 |
Metall/TBN
des vollständig formulierten Öls (ppm/ppm) | 225–425 |
Metall/Phosphor
(ppm/ppm) | 5–15 |
Phosphor/Molybdän
(ppm/ppm) | 4–76 |
TABELLE 3 | Additivpackungs-TBN | M+/TBN | M+/P | P/Mo |
Matrix
1 | 140 | 225 | 5 | 4 |
Matrix
2 | 140 | 325 | 10 | 40 |
Matrix
3 | 140 | 425 | 15 | 76 |
Matrix
4 | 210 | 225 | 10 | 76 |
Matrix
5 | 210 | 325 | 15 | 4 |
Matrix
6 | 210 | 425 | 5 | 40 |
Matrix
7 | 260 | 225 | 15 | 40 |
Matrix
8 | 260 | 325 | 5 | 76 |
Matrix
9 | 260 | 425 | 10 | 4 |
-
Erklärung der Testergebnisse
der erfindungsgemäßen und Vergleichsbeispiele
-
Wir
haben entdeckt, dass Motoröle, welche die CD-Leistungslevels
erfüllen, in einer besonderen Weise kombiniert werden müssen,
um sie zur Verwendung als Traktoröl geeignet zu machen,
wegen der Notwendigkeit der Tolerierung von Wasserverunreinigung
und der Bereitstellung von wenig Geräuschen während
dem Bremsen. Es ist aus den erfindungsgemäßen
Beispielen ersichtlich, dass das Verhältnis der ppm des
Metalls von dem Detergenz und der TBN des vollständig formulierten Öls
in einem besonderen Verhältnis kombiniert werden kann,
um die erforderliche Wassertoleranz und Flüssigkeitsbremsenrattern,
welche für ein STUO-Schmiermittel notwendig sind, zu erfüllen.
Das erfindungsgemäße STUO 2 zeigt, dass die Zugabe
von Reibungsmodifizierungsmitteln das Flüssigkeitsbremsenrattern
verringern kann, während die Wassertoleranz noch aufrechterhalten
wird.
-
Die
Reibungsleistung der erfindungsgemäßen und Vergleichsbeispiele
kann auch gezeigt werden durch (1) das Verhältnis der Reibung
bei 600 m/s dividiert durch die Reibung bei 16 m/s in einer Minitraktionsmaschine
und (2) die dynamische Reibung bei 16 m/s (siehe Tabelle 4 nachstehend).
Der Reibungskoeffizient eines Traktorfluids soll in Bezug auf die
Geschwindigkeit zunehmen, um Bremsgeräusche zu vermeiden,
und soll hoch genug sein, um ausreichend Drehmomentvermögen
bereit zu stellen. Wenn das Drehmomentvermögen zu hoch
ist, dann kann auch das Bremsenrattern zunehmen und kann in hohem
Verschleiß resultieren. Dies wird gezeigt durch das μ600/μ16
m/s-Verhältnis von < 1,0
beim Vergleichs- CD-Motoröl gegen das μ600/μ16
m/s-Verhältnis von > 1,0
bei den erfindungsgemäßen und Matrixbeispielen.
Der dynamische Reibungskoeffizient von 0,42 bei 16 m/s beim Vergleichs-CD-Motoröl
zeigt ein hohes Drehmomentvermögen, welches viel höher
als das des John Deere-Traktorreferenzöls (eine typische
Traktorölformulierung) ist. Das John Deere-Traktorreferenzöl
(oder John Deere-Flüssigkeitsbremsen-Durchmusterungstestöl)
wird als ein Referenzöl verwendet, um erfolgreiche und
nicht erfolgreiche Öle zu bestimmen. Aus dem dynamischen
Reibungskoeffizienten bei 16 m/s folgt, dass ein erfolgreiches Öl
ein Öl mit einem Wert von niedriger als das John Deere-Traktorreferenzöl
ist. Durch Vergleich wiesen das John Deere-Traktorreferenzöl
und die Vergleichs-STUO-Formulierungen einen dynamischen Reibungskoeffizienten
bei 16 m/s zwischen 0,28 und 0,12 auf, was einen akzeptablen Bereich
von Drehmomentvermögen und Verschleiß von Traktoradditiven
zeigt. Das erfindungsgemäße STUO und die Matrixproben
weisen Reibungskoeffizienten bei 16 m/s zwischen dem John Deere-Traktorreferenzöl
und dem Vergleichs-STUO auf.
-
Die
Tabellen 3 und 4 zeigen auch, dass eine gute Verschleißleistung
(wie durch den 4-Kugel-Verschleißtest gezeigt) mit dem
erfindungsgemäßen STUO und den 9 Matrixproben,
welche Phosphorlevels zwischen etwa 844 ppm bis etwa 146 ppm aufweisen,
erreicht wird. Das erfindungsgemäße STUO und die
Matrixproben ergeben eine Verschleißschramme mit weniger
als 0,44 mm, was ausreichend ist, um Antiverschleißleistung
für Traktorverwendungen bereit zu stellen.
-
Aus
den erfindungsgemäßen Beispielen und den Vergleichsbeispielen
ist auch ersichtlich, dass die spezifizierten Verhältnisbereiche
der ppm des Metalls von dem Detergenz zu den ppm der Phosphorverbindung,
zusammen mit den spezifizierten Verhältnisbereichen der
ppm der Phosphorverbindung zu den ppm der Molybdänverbindung
ermöglichen, einen hohen Level an Detergenz in die STUO-Formulierung
einzubringen, während noch die Antiverschleißleistung
aufrechterhalten und der P-Gesamtlevel des formulierten Öls
minimiert werden. Das erfindungsgemäße STUO 1
und STUO 2 stellen eine höhere Packungs-TBN bereit, was eine
hohe TBN in dem formulierten Öl bei einer viel niedrigeren
Behandlungsrate als bei herkömmlichem STUO oder Vergleichs-CD-Motoröl
bereitstellen kann.
TABELLE 4 | CoF/Verhältnis | CoF | Phosphorlevel | 4
Kugel | Wassertoeranz |
| μ600/μ16 | μ16 | ppm | mm Verschleiß | mL Abtrennung | mL
Niederschlag |
Vergleichs-CD-Motoröl | 0,94 | 0,42 | 783 | 0,462 | 15
mL | 0
mL |
John Deere-Traktorreferenzöl | 1,21 | 0,28 | 1098 | 0,333 | 0
mL | 0
mL |
Erfindungsgemäßes
STUO 1 | 1,28 | 0,20 | 295 | 0,389 | 0
mL | 0
mL |
Vergleichs-STUO | 1,75 | 0,12 | 1521 | 0,31 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
1 | 1,26 | 0,21 | 439 | 0,389 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
2 | 1,13 | 0,24 | 637 | 0,436 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
3 | 1,24 | 0,20 | 278 | 0,372 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
4 | 1,12 | 0,22 | 217 | 0,359 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
5 | 1,11 | 0,24 | 208 | 0,398 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
6 | 1,39 | 0,20 | 844 | 0,372 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
7 | 1,15 | 0,22 | 146 | 0,333 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
8 | 1,199 | 0,21 | 311 | 0,385 | 0
mL | 0
mL |
Matrix
9 | 1,26 | 0,22 | 415 | 0,398 | 0
mL | 0
mL |
-
Andere
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden für
den Fachmann unter Berücksichtigung der hier offenbarten
Beschreibung und Praxis der Erfindung ersichtlich. Wie überall
in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet,
kann „ein", „einer" und/oder „eines"
eins oder mehr als eins betreffen. Wenn nicht Anderweitiges angegeben
ist, sollen alle Zahlen, welche Mengen von Bestandteilen, Eigenschaften
wie Molekulargewicht, Prozent, Gewichtsprozent, Verhältnis,
Reaktionsbedingungen und so weiter, welche in der Beschreibung und
den Patentansprüchen verwendet werden, ausdrücken,
als in allen Fällen mit dem Begriff „etwa" modifiziert
angesehen werden. Demgemäß sind die numerischen
Parameter, welche in der Beschreibung und den Patentansprüchen
dargelegt sind, Näherungen, welche abhängig von
den gewünschten Eigenschaften, welche versucht werden durch
die vorliegende Erfindung zu erhalten, variieren können, wenn
nicht Gegenteiliges angegeben ist. Schließlich und nicht
als ein Versuch, die Anwendung des Äquivalentprinzips auf
den Umfang der Patentansprüche einzuschränken,
sollte jeder numerische Parameter mindestens unter Berücksichtigung
der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und durch Verwenden
von einfachen Rundungstechniken ausgelegt werden. Obwohl die numerischen
Bereiche und Parameter, welche den breiten Umfang der Erfindung
darlegen, Näherungen sind, sind die numerischen Werte,
welche in den speziellen Beispielen dargelegt sind, so genau wie
möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält
jedoch inhärent bestimmte Fehler, welche notwendigerweise
aus der Standardabweichung, welche bei ihren entsprechenden Testmessungen
gefunden werden, resultieren. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre
Umfang und Geist der Erfindung durch die folgenden Patentansprüche
gezeigt wird.
-
DIE ERFINDUNG BETRIFFT FERNER DIE FOLGENDEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN:
-
- 1. Eine Supertraktoruniversalölschmiermittelzusammensetzung,
umfassend:
a) ein Öl mit Schmiermittelviskosität
mit einem Viskositätsindex von mindestens etwa 95, formuliert
mit Additivkomponenten, umfassend:
i) mindestens ein Metalldetergenz;
ii)
mindestens ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis;
iii)
mindestens eine öllösliche Molybdänverbindung;
b)
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einem
Gehalt (ppm) an Metall, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet
ist und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung
bezogen ist, und einer Maßzahl für den Alkaligehalt
der Schmiermittelzusammensetzung (mg KOH/g) in einem Bereich von
etwa 210 bis etwa 450 (ppm/mg KOH/g) liegt;
c) ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz
abgeleitet ist, und einem Gehalt an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, in einem Bereich von etwa 5,0
bis etwa 20,0 (ppm/ppm) liegt; und
d) ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf
Phosphorbasis abgeleitet ist, und öllöslicher
Molybdänverbindung in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa
80,0 (ppm/ppm) liegt.
- 2. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, wobei das Metalldetergenz aus der Gruppe ausgewählt
ist, welche aus Calciumphenolaten, Calciumsalicylaten, Calciumsulfonaten
und Gemischen davon besteht.
- 3. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, umfassend mindestens zwei Metalldetergenzien.
- 4. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, wobei das mindestens eine Metalldetergenz ein überbasisches
Calciumsulfonat ist.
- 5. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
4, wobei das überbasische Calciumsulfonat eine Maßzahl
für den Alkaligehalt von zwischen etwa 150 bis etwa 450
aufweist.
- 6. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, wobei das Molybdän einer Molybdänverbindung
in einer Menge von etwa 10 ppm bis etwa 200 ppm vorhanden ist.
- 7. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, wobei die Molybdänverbindung eine Organomolybdänverbindung
ist.
- 8. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
7, wobei die Molybdänverbindung aus der Gruppe ausgewählt
ist, welche aus einem Molybdändialkyldithiocarbamat, Molybdändialkyldithiophosphat,
Molybdändialkyldithiophosphinat, Molybdänxanthat,
Molybdänthioxanthat und Gemischen davon besteht.
- 9. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
8, wobei die Molybdänverbindung als Molybdändialkyldithiocarbamat
vorhanden ist.
- 10. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1,
wobei das mindestens eine Verschleißverhinderungsmittel auf
Phosphorbasis mindestens eine Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung
umfasst.
- 11. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
9, wobei die mindestens eine Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung
mindestens eine Zinkdihydrocarbyldithiophosphatverbindung umfasst.
- 12. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
10, wobei die Zusammensetzung etwa 200 bis etwa 800 ppm Phosphor
der Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung enthält.
- 13. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
12, wobei die Zusammensetzung etwa 200 bis 400 ppm Phosphor der
Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung enthält.
- 14. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, ferner umfassend mindestens ein organisches aschearmes Reibungsmodifizierungsmittel.
- 15. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
14, wobei das mindestens eine organische aschearme Reibungsmodifizierungsmittel
Oleylamid ist.
- 16. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
1, wobei die Zusammensetzung etwa 146 ppm bis etwa 844 ppm Phosphor
umfasst.
- 17. Ein Verfahren zur Verbesserung der Bremsleistung eines Traktors,
welches umfasst:
(1) das Geben der Schmierölzusammensetzung
nach Anspruch 1 in den Traktor; und
(2) das Betätigen
der Flüssigkeitsbremse des Traktors.
- 18. Ein Verfahren zur Verbesserung des Antiverschleißschutzes
eines Traktormotors, umfassend die Schritte von (1) Geben einer
Schmierölzusammensetzung nach Anspruch 1 in den Traktor;
und (2) Betreiben des Traktormotors.
- 19. Eine Supertraktoruniversalöladditivpackung, umfassend:
a)
ein Metalldetergenz;
b) ein Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis;
c) eine öllösliche Molybdänverbindung;
d)
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einem
Gehalt (ppm) an Metall, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet
ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, und
einer Maßzahl für den Alkaligehalt der Additivpackung
(mg KOH/g) in einem Bereich von etwa 210 bis etwa 450 (ppm/mg KOH/g)
liegt;
e) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm)
des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist, und
einem Gehalt an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel
auf Phosphorbasis abgeleitet ist, in einem Bereich von etwa 5,0
bis etwa 20,0 (ppm/ppm) liegt; und
f) ein Verhältnis
zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf
Phosphorbasis abgeleitet ist, und öllöslicher
Molybdänverbindung in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa
80,0 (ppm/ppm) liegt.
- 20. Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsform
19, wobei die Maßzahl für den Alkaligehalt (TBN)
der Additivpackung höher als etwa 125 ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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