DE102007061033B4

DE102007061033B4 - Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung als Supertraktoruniversalöl sowie einer Additivpackung für ein Supertraktoruniversalöl jeweils zum Schmieren von Hydraulik-, Getriebe-, Zahnrad-, PTO und Feuchtigkeitsbremssystemen

Info

Publication number: DE102007061033B4
Application number: DE102007061033.7A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey L. Milner; Peter L. Leitner; John M. Pietras
Original assignee: Afton Chemical Corp
Current assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: US8586516B2; US20080176777A1; KR100995783B1; JP2008174742A; DE102007061033A1; FR2913693B1; JP4951492B2; CN101235335B; CN103642565B; CN103642565A; CN101235335A; KR20080068585A; BE1019018A5; FR2913693A1

Abstract

Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung als Supertraktoruniversalöl, zum Schmieren von Hydraulik-, Getriebe-, Zahnrad-, PTO- und Feuchtigkeitsbremssystemen, wobei die Schmiermittelzusammensetzung umfasst: a) ein Öl mit Schmiermittelviskosität mit einem Viskositätsindex von mindestens 95, formuliert mit Additivkomponenten, umfassend: i) mindestens ein Metalldetergenz, bestehend aus öllöslichen neutralen und/oder überbasischen Sulfonaten, Phenolaten und/oder sulfurierten Phenolaten eines Metalls; ii) mindestens ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis mit Phosphor in einer Menge von 200 bis weniger als 400 ppm, bezogen auf eine vollständig formulierte Zusammensetzung; 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 210 bis 450 (ppm/mg KOH/g) liegt; c) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 5,0 bis 20,0 (ppm/ppm) liegt; und d) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Molybdän, welcher auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 0,5 bis 80,0 (ppm/ppm) liegt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Verwendung von Schmiermittelzusammensetzungen sowie einer Additivpackung als Supertraktoruniversalöl gemäß den Ansprüchen.
HINTERGRUND
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.
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.
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.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine erfindungsgemäß als Supertraktoruniversalöl(STUO)-Schmiermittelzusammensetzung zum Schmieren von Hydraulik-, Getriebe-, Zahnrad-, PTO- und Feuchtigkeitsbremssystemen verwendetete Schmiermittelzusammensetzung umfasst

a) ein Öl mit Schmiermittelviskosität mit einem Viskositätsindex von mindestens 95, formuliert mit Additivkomponenten, umfassend: i) mindestens ein Metalldetergenz, bestehend aus öllöslichen neutralen und/oder überbasischen Sulfonaten, Phenolaten und/oder sulfurierten Phenolaten eines Metalls; ii) mindestens ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis mit Phosphor in einer Menge von 200 bis weniger als 400 ppm, bezogen auf eine vollständig formulierte Zusammensetzung; 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 210 bis 450 (ppm/mg KOH/g) liegt;
c) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 5,0 bis 20,0 (ppm/ppm) liegt; und
d) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Molybdän, welcher auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 0,5 bis 80,0 (ppm/ppm) liegt.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Additivpackung für ein Supertraktoruniversalöl zum Schmieren von Hydraulik-, Getriebe-, Zahnrad-, PTO- und Feuchtigkeitsbremssystemen, wobei die Additivpackung umfasst:

a) ein Metalldetergenz, das aus öllöslichen neutralen und/oder überbasischen Sulfonaten, Phenolaten und/oder sulfurierten Phenolaten eines Metalls besteht;
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 210 bis 450 (ppm/mg KOH/g) liegt;
e) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, in einem Bereich von 5,0 bis 20,0 (ppm/ppm) liegt; und
f) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Molybdän, welcher auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, in einem Bereich von 0,5 bis 80,0 (ppm/ppm) liegt.

Ferner umfasst die Erfindung die erfindungsgemäße Verwendung zur Verbesserung der Bremsleistung eines Traktors, wobei (1) die Schmierölzusammensetzung in den Traktor gegeben wird; und (2) die Flüssigkeitsbremse des Traktors betätigt wird.
Ferner dient das Geben der Schmierölzusammensetzung in einen Traktor; und das Betreiben des Motors des Traktors zur Verbesserung des Antiverschleißschutzes des Traktors.
Zusätzliche 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.
Relevanter Stand der Technik findet sich in DE 694 11 563 T2 , KLAMANN, Dieter: Schmierstoffe und verwandte Produkte. Weinheim, Verlag Chemie, 1982, S. 97/98. Reibwertminderer. ISBN 3-527-25966-X und US 2003/0 148 895 A1 .
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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.

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.
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.
Schlüssel-Schmiermittelanforderungen, welche für Leistungscharakteristika notwendig sind
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.
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.
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.
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.
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.
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 führen 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.
Schmiermitteladditive, welche zur Formulierung von Traktorölen verwendet werden
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.
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.
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.
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.
Öl mit Schmiermittelviskosität
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 US 2005/0059562 A1 veröffentlicht am 17. März 2005, offenbart. Mineralöle schließen Tieröle und Pflanzenöle (z. B. Castoröl, Lardöl) sowie andere Mineralschmieröle wie Leichtöle auf Erdölbasis und Lösungsmittel-behandelte 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.
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.
Die Ölgrundlage kann in einer Hauptmenge vorhanden sein, wobei „Hauptmenge” höher als oder gleich 50 Gew.-%, zum Beispiel 80 bis 98 Gewichtsprozent, der Schmiermittelzusammensetzung bedeuten soll.
Ölgrundlagen, welche für die erfindungsgemäße Verwendung eingesetzt werden, weisen einen Viskositätsindex von höher als 95 auf.
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.
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 Essigsaureester, gemischten C_3-8-Fettsäureester oder der C₁₃-Oxosäurediester von Tetraethylenglykol, beispielhaft dargestellt.
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-ethyl-hexyl)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.
Ester, welche als synthetische Öle nützlich sind, schließen auch jene ein, welche aus C_5-12-Monocarbonsäuren und Polyolen und Polyolethern wie Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol und dergleichen hergestellt werden.
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, wenn der Viskositätsindex mindestens 95 beträgt. Solche Ölgrundlagengruppen sind wie folgt:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Ölgrundlage kann ein Öl sein, welches von Fischer-Tropsch-synthetisierten Kohlenwasserstoffen abgeleitet ist. Fischer-Tropsch-synthetisierte Kohlenwasserstoffe können aus Synthesegas, welches H₂ 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.
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.
Metalldetergenz
Schmiermittelzusammensetzungen und Additive zur erfindungsgemäßen Verwendung umfassen mindestens ein Metalldetergenz. 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 0 bis zu niedriger als 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 150 oder höher, wie 150 bis 450 oder höher, aufweisen.
Detergenzien, welche für die erfindungsgemäße Verwendung eingesetzt werden, sind ausgewählt aus öllöslichen neutralen und überbasischen Sulfonaten, Phenolaten, und sulfurierten Phenolaten eines Metalls, insbesondere der Alkali- oder Erdalkalimetalle, z. B. Natrium, Kalium, Lithium, Calcium und Magnesium. 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 nicht im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung 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 (nicht erfindungsgemäß), 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.
Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis
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.
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.
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.
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.
Das Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis ist für die erfindungsgemäße Verwendung in einer Menge vorhanden, welche ausreichend ist, 200 bis weniger als 400 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 etwa 295 ppm Phosphor bereitstellt.
Molybdänverbindung
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.
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.
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, MoOCl₄, MoO₂Br₂, Mo₂O₃Cl₆, 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.
Unter den Molybdänverbindungen, welche in den vorliegenden Zusammensetzungen nützlich sind, sind Organomolybdänverbindungen der Formeln: Me(ROCS₂)₄ und Mo(RSCS₂)₄, wobei R ein Organrest 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.
Eine Klasse von nützlichen Organomolybdänverbindungen sind dreikernige Molybdänverbindungen, insbesondere jene der Formel Mo₃S_kL_nQ_z und Gemische davon, wobei L unabhängig ausgewählte Liganden mit Organresten 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 Orgnresten 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.
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.
Reibungsmodifizierungsmittel
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können ein oder mehr Reibungsmodifizierungsmittel einschließen. Geeignete Reibungsmodifizierungsmittel können organische aschearme Reibungsmodifizierungsmittel, zum Beispiel ein Oleylamid, umfassen.
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.
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 12 bis 25 Kohlenstoffatome aufweisen und können gesättigt oder ungesättigt sein.
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.
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 12 bis 25 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele schließen ethoxylierte Amine und ethoxylierte Etheramine ein.
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.
Geeignete Reibungsmodifizierungsmittel können ein organisches, aschearmes (metall-freies), 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.
Zusätzliche Komponenten
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.
Die Komponenten werden für die erfindungsgemäße Verwendung derart kombiniert, 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 210 bis 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 225 bis 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 225 bis 325 (ppm/mg KOH/g) liegen.
Die Komponenten werden für die erfindungsgemäße Verwendung ferner derart kombiniert, dass ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 5,0 bis 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 5 bis 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 10 bis 15 (ppm/ppm) liegen.
Die Komponenten werden für die erfindungsgemäße Verwendung ferner derart kombiniert, dass ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung bezogen ist, und öllöslicher Molybdänverbindung und auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 0,5 bis 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 4 bis 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 4 bis 40 (ppm/ppm) liegen.
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 125 bis 260 aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann die STUO-Additivpackung eine TBN von 140 bis 260 aufweisen. Als ein noch weiteres Beispiel kann die STUO-Additivpackung eine TBN von 140 bis 210 aufweisen.
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.
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.
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.
BEISPIELE
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 STUO-Zusammensetzungen für die erfindungsgemäße Verwendung von Motorölschmiermitteln verwendet werden, sind Tests auf Wassertoleranz und Flüssigkeitsbremsenrattern, welche nachstehend beschrieben werden.
Wassertoleranz
Die Empfindlichkeit von Schmierölen für Wasserverunreinigung wird durch Mischen eines Schmieröls mit Wasser in einer Mischvorrichtung, Lagern 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.
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.
Flüssigkeitsbremsenrattern
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.
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.
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.
Die Minitraktionsmaschine (MTM)
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 Veröffentlichungsur. 2006-0272401 A1 beschrieben.
4-Kugel-Verschleiß ASTM D-4172
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.
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.
Erfindungsgemäße und Vergleichsbeispiele:
Erfindungsgemäß zu verwendendes STUO 1
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.
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).
Erfindungsgemäß zu verwendendes STUO 2
3 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, 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).
Vergleichs-CD-Motoröl
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.
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).
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	Erfindungsgemäß zu verwendendes STUO 1	Erfindungsgemäß zu verwendendes STUO 2	Vergleichs-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	Erfindungsgemäß zu verwendendes STUO 1	Erfindungsgemäß zu verwendendes 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/mg KOH/g	363,1 ppm/mg KOH/g	204,9 ppm/mg KOH/g	302,2 ppm/mg KOH/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 durchgeführten 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-	M+/TBN	M+/P	P/Mo
TABELLE 3	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 erfindungsgemäß zu verwendende 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 erfindungsgemäß zu verwendende 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 erfindungsgemäß zu verwendende STUO und den 9 Matrixproben, welche Phosphorlevels zwischen etwa 844 ppm bis etwa 146 ppm aufweisen, erreicht wird. Das erfindungsgemäß zu verwendende 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 erfindungsgemäß zu verwendende 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.
Wie überall in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet, kann „ein”, „einer” und/oder „eines” eins oder mehr als eins betreffen.

Claims

Verwendung einer Schmiermittelzusammensetzung als Supertraktoruniversalöl, zum Schmieren von Hydraulik-, Getriebe-, Zahnrad-, PTO- und Feuchtigkeitsbremssystemen, wobei die Schmiermittelzusammensetzung umfasst: a) ein Öl mit Schmiermittelviskosität mit einem Viskositätsindex von mindestens 95, formuliert mit Additivkomponenten, umfassend: i) mindestens ein Metalldetergenz, bestehend aus öllöslichen neutralen und/oder überbasischen Sulfonaten, Phenolaten und/oder sulfurierten Phenolaten eines Metalls; ii) mindestens ein Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis mit Phosphor in einer Menge von 200 bis weniger als 400 ppm, bezogen auf eine vollständig formulierte Zusammensetzung; 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 210 bis 450 (ppm/mg KOH/g) liegt; c) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 5,0 bis 20,0 (ppm/ppm) liegt; und d) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Molybdän, welcher auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung bezogen ist, in einem Bereich von 0,5 bis 80,0 (ppm/ppm) liegt.
Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei das Metalldetergenz aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Calciumphenolaten, Calciumsulfonaten und Gemischen davon besteht.
Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend mindestens zwei Metalldetergenzien.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Metalldetergenz ein überbasisches Calciumsulfonat ist.
Verwendung gemäß Anspruch 4, wobei das überbasische Calciumsulfonat eine Maßzahl für den Alkaligehalt von zwischen 150 bis 450 aufweist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Molybdän einer Molybdänverbindung in einer Menge von 10 ppm bis 200 ppm vorhanden ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Molybdänverbindung eine Organomolybdänverbindung ist.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei die Molybdänverbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus einem Molybdändialkyldithiocarbamat, Molybdändialkyldithiophosphat, Molybdändialkyldithiophosphinat, Molybdänxanthat, Molybdänthioxanthat und Gemischen davon besteht.
Verwendung gemäß Anspruch 8, wobei die Molybdänverbindung als Molybdändialkyldithiocarbamat vorhanden ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das mindestens eine Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis mindestens eine Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die mindestens eine Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung mindestens eine Zinkdihydrocarbyldithiophosphatverbindung umfasst.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend mindestens ein organisches aschearmes Reibungsmodifizierungsmittel.
Verwendung gemäß Anspruch 12, wobei das mindestens eine organische aschearme Reibungsmodifizierungsmittel Oleylamid ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zusammensetzung 200 ppm bis 311 ppm Phosphor umfasst.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Verbesserung der Bremsleistung eines Traktors, wobei (1) die Schmierölzusammensetzung in den Traktor gegeben wird; und (2) die Flüssigkeitsbremse des Traktors betätigt wird.
Verwendung einer Additivpackung für ein Supertraktoruniversalöl, zum Schmieren von Hydraulik-, Getriebe-, Zahnrad-, PTO- und Feuchtigkeitsbremssystemen, wobei die Additivpackung umfasst: a) ein Metalldetergenz, das aus öllöslichen neutralen und/oder überbasischen Sulfonaten, Phenolaten und/oder sulfurierten Phenolaten eines Metalls besteht; 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 210 bis 450 (ppm/mg KOH/g) liegt; e) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) des Metalls, welcher von dem Metalldetergenz abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, in einem Bereich von 5,0 bis 20,0 (ppm/ppm) liegt; und f) ein Verhältnis zwischen dem Gehalt (ppm) an Phosphor, welcher von dem Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis abgeleitet ist und auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, und einem Gehalt (ppm) an Molybdän, welcher auf das Gesamtgewicht der Additivpackung bezogen ist, in einem Bereich von 0,5 bis 80,0 (ppm/ppm) liegt.
Verwendung gemäß Anspruch 16, wobei die Maßzahl für den Alkaligehalt (TBN) der Additivpackung höher als 125 ist.
Verwendung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei das Metalldetergenz aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Calciumphenolaten, Calciumsulfonaten und Gemischen davon besteht.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, umfassend mindestens zwei Metalldetergenzien.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das mindestens eine Metalldetergenz ein überbasisches Calciumsulfonat ist.
Verwendung gemäß Anspruch 20, wobei das überbasische Calciumsulfonat eine Maßzahl für den Alkaligehalt von zwischen 150 bis 450 aufweist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei das Molybdän einer Molybdänverbindung in einer Menge von 10 ppm bis 200 ppm vorhanden ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Molybdänverbindung eine Organomolybdänverbindung ist.
Verwendung gemäß Anspruch 23, wobei die Molybdänverbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus einem Molybdändialkyldithiocarbamat, Molybdändialkyldithiophosphat, Molybdändialkyldithiophosphinat, Molybdänxanthat, Molybdänthioxanthat und Gemischen davon besteht.
Verwendung gemäß Anspruch 24, wobei die Molybdänverbindung als Molybdändialkyldithiocarbamat vorhanden ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei das mindestens eine Verschleißverhinderungsmittel auf Phosphorbasis mindestens eine Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 25 oder 26, wobei die mindestens eine Metalldihydrocarbyldithiophosphatverbindung mindestens eine Zinkdihydrocarbyldithiophosphatverbindung umfasst.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 27, ferner umfassend mindestens ein organisches aschearmes Reibungsmodifizierungsmittel.
Verwendung gemäß Anspruch 28, wobei das mindestens eine organische aschearme Reibungsmodifizierungsmittel Oleylamid ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 29, wobei die Zusammensetzung von 200 bis 311 ppm Phosphor umfasst.