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BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
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Gebiet der Offenbarung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Additiv- und Schmiermittelzusammensetzungen
und Verfahren für die Verwendung davon.
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Hintergrund der Offenbarung
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Schmieröle,
wie sie in Verbrennungsmotoren und in Getrieben von Kraftfahrzeugen
und Lastkraftwagen verwendet werden, unterliegen während
des Einsatzes einer beanspruchenden Umgebung. Die Umgebung bewirkt
die Oxidation des Öls, die durch die Gegenwart von Verunreinigungen
in dem Öl katalysiert und zudem durch die erhöhten
Temperaturen des Öls während des Einsatzes unterstützt
wird.
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Die
Oxidation von Schmierölen trägt zur Bildung von
Schlamm in Ölen und zur Herabsetzung der Viskositätsmerkmale
des Schmieröls bei. Oft wird die Oxidation bis zu einem
gewissen Grad durch die Auswahl der richtigen oxidationshemmenden
Additive gesteuert, wodurch die Lebensdauer der Schmieröle
signifikant verbessert wird. Oxidationshemmende Additive können
die Gebrauchsdauer des Schmieröls beispielsweise durch
Herabsetzen oder Verhindern von unannehmbaren Viskositätszunahmen
und/oder Ablagerungsbildung verlängern.
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Zusätzlich
kann das Schützen der Metalloberfläche eines Motors
gegen Verschleißabbau durch die Auswahl der richtigen verschleißhemmenden
Mittel in einer Schmiermittelzusammensetzung die Lebensdauer der
Metalloberflächen signifikant erhöhen. Verschleißhemmende
Mittel bilden auf Metalloberflächen einen dünnen
Film, der den Metall-zu-Metall-Kontakt verhindert, was zu einer
Herabsetzung in der Menge des Verschleißes führt.
Ein wohlbekanntes und allgemein eingesetztes verschleißhemmendes
Mittel ist Zinkdialkyldithiophosphat (ZDDP).
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Allerdings
baut die beanspruchenden Umgebung, der Schmieröle unterliegen,
einschließlich hoher Temperaturen und/oder hoher Drücke,
ZDDP in einer Schmierölzusammensetzung ab. Untersuchungen
haben gezeigt, dass einige Abgas-Emissionskatalysatoren durch Phosphor
deaktiviert werden können, der großenteils von
ZDDP-Verbindungen stammt, die die hauptsächlichen verschleißhemmenden
Mittel in PKW-Motorenöl- und in Schwerlast-Diesel-Formulierungen
während der vergangenen 50 Jahre waren. Folglich werden
zukünftige Motoröle herabgesetzte Phosphor-Gehalte
aufweisen. Außerdem sind, da sich ZDDP zersetzt und Zinkmoleküle
freisetzt, diese Zinkmoleküle in der Lage, mit anderen
Leistungsadditiven, die in der Schmierzusammensetzungen vorhanden
sind, zu reagieren, was Schlamm und weitere teilchenförmige
Substanz erzeugt, die nachteilige Auswirkungen auf die Motorleistung
hervorrufen können. Die unerwünschten Wirkungen
der Oxidation werfen Probleme dahingehend auf, die immer strengeren
Motor-Leistungsanforderung zu erfüllen.
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Einfach
die Menge an phosphorhaltigen Verbindungen wie beispielsweise ZDDP
zu verringern ist auf Grund der damit einhergehenden Herabsetzung
der verschleißhemmenden Eigenschaften keine praktikable Lösung
des Problems. Darum wäre es für eine Schmierölzusammensetzung
wünschenswert, dass sie verminderte Konzentrationen an
phosphorhaltigen Verbindung(en) umfasst, während sie auch
verbesserte Additive enthält, die den oxidativen Abbau
von Schmierölen herabsetzen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Gemäß der
Offenbarung wird eine Additivzusammensetzung bereitgestellt, die
umfasst (i) eine Triazol-Verbindung, die mit einer Aryl-Einheit
substituiert ist; (ii) mindestens eine stickstoffhaltige Verbindung,
die aus einem alkylierten Phenothiazin und einer Verbindung ausgewählt
ist, die durch die Formel (I) repräsentiert ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwas 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und (iii) ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5.
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In
einem Aspekt wird auch eine Schmiermittelzusammensetzung bereitgestellt,
die eine größere Menge eines Grundöls
und eine kleinere Menge einer Additivzusammensetzung einschließt,
umfassend (i) eine Triazol-Verbindung, die mit einer Aryl-Einheit
substituiert ist; (ii) mindestens eine stickstoffhaltige Verbindung,
die aus einem alkylierten Phenothiazin und einer Verbindung ausgewählt
ist, die durch die Formel (I) repräsentiert ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwas 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und (iii) ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5.
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Ferner
wird ein Verfahren zur Verzögerung des Einsetzens der Viskositätszunahme
in einer Schmiermittelzusammensetzung bereitgestellt, wobei das
Verfahren die Verfügbarmachung einer Schmiermittelzusammensetzung
für eine Maschine umfasst, die eine größere
Menge eines Grundöls und eine kleinere Menge einer Additivzusammensetzung
einschließt, umfassend (i) eine Triazol-Verbindung, die
mit einer Aryl-Einheit substituiert ist; (ii) mindestens eine stickstoffhaltige
Verbindung, die aus einem alkylierten Phenothiazin und einer Verbindung
ausgewählt ist, die durch die Formel (I) repräsentiert
ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwas 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und (iii) ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren
zum Schmieren von mindestens einem beweglichen Teil einer Maschine.
Das Verfahren umfasst das Kontaktieren des mindestens einen beweglichen
Teils mit einer Schmiermittelzusammensetzung, die eine größere
Menge eines Grundöls und eine kleinere Menge einer Additivzusammensetzung
einschließt. Die Additivsammensetzung umfasst eine Triazol-Verbindung,
die mit einer Aryl-Einheit substituiert ist; mindestens eine stickstoffhaltige
Verbindung, die aus einem alkylierten Phenothiazin und einer Verbindung
ausgewählt ist, die durch die Formel (I) repräsentiert
ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwas 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5.
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Weiterhin
wird ein Verfahren zum Betreiben einer Maschine bereitgestellt,
wobei das Verfahren die Zugabe einer Schmiermittelzusammensetzung,
die eine größere Menge eines Grundöls
und eine kleinere Menge einer Additivzusammensetzung einschließt,
zu der Maschine umfasst, enthaltend (i) eine Triazol-Verbindung, die
mit einer Aryl-Einheit substituiert ist; (ii) mindestens eine stickstoffhaltige
Verbindung, die aus einem alkylierten Phenothiazin und einer Verbindung
ausgewählt ist, die durch die Formel (I) repräsentiert
ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwas 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und (iii) ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5.
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Zusätzliche
Vorteile der Offenbarung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung
ausgeführt und/oder können durch die Praxis der
Offenbarung gelernt werden. Es muss verstanden werden, dass sowohl die
vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche
Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd und für
die Offenbarung, wie beansprucht, nicht einschränkend sind.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Additiv-Zusammensetzung
umfassend (i) eine Triazol-Verbindung, die mit einer Aryl-Einheit
substituiert ist; (ii) mindestens stickstoffhaltige Verbindung,
die aus einem alkylierten Phenothiazin und einer Verbindung ausgewählt
ist, die durch die Formel (I) repräsentiert ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwas 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5. Die vorliegende Anmeldung
betrifft auch eine Schmiermittelzusammensetzung, die eine größere
Menge eines Grundöls und eine kleinere Menge der oben beschriebenen
Additivzusammensetzung enthält.
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Wie
hier verwendet, ist mit dem Begriff „größere
Menge" eine Menge gemeint, die größer oder gleich 50
Gew.-% ist, beispielsweise von etwa 80 bis etwa 98 Gew.-% bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Ferner ist, wie hier
verwendet, mit dem Begriff „kleinere Menge" eine Menge
gemeint, die geringer ist als 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht
der Zusammensetzung.
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Wie
hier verwendet, bezieht sich „aromatisch" oder „Aryl",
wenn nicht anderweitig ausdrücklich angegeben, auf substituierte
oder unsubstituierte nicht-aliphatische Hydrocarbyl-Einheiten oder
heterocyclische Einheiten dieser Klasse, z. B. ein mehrfach ungesättigter,
typischerweise aromatischer, cyclischer Hydrocarbyl-Substituent
oder heterocyclischer Substituent, der einen einzigen Ring oder
mehrere Ringe (bis zu drei Ringe) aufweisen kann, die miteinander
kondensiert oder covalent gebunden sind. Beispiele für
Hydrocarbyl-aromtische Einheiten umfassen Phenyl, Naphthyl, Biphenylenyl,
Phenylanthrenyl, Phenalenyl und dergleichen. Solche Einheiten sind
gegebenenfalls mit einem oder mehreren Hydrocarbyl-Substituenten
substituiert. Ebenfalls mit umfasst sind Aryl-Einheiten, die mit
weiteren Aryl-Einheiten substituiert sind wie Biphenyl. Heterocyclische
Aryl-Einheiten oder aromatische Einheiten beziehen sich auf ungesättigte
cyclische Einheiten, die Kohlenstoffatome im Ring und zusätzlich
ein oder mehrere Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und/oder
Phosphor enthalten. Beispiele für geeignete heterocyclische
Aryl-Einheiten oder aromatische Einheiten umfassen Pyridyl, Thienyl,
Furyl, Thiazolyl, Pyranyl, Pyrrolyl, Pyrazolyl, Imidazolyl, Pyrazinyl,
Thiazolyl, etc. Solche Einheiten sind gegebenenfalls mit einem oder
mehren Substituenten substituiert wie Hydroxy, gegebenenfalls substituierte
Niederalkyl-, gegebenenfalls substituierte Niederalkoxy-, Amino-,
Amid-, Ester-Einheiten und Carbonyl-Einheiten (z. B. Aldehyd- oder
Keto-Einheiten).
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Wie
hie verwendet, bezieht sich „Aralkyl", wenn nicht anderweitig
angegeben, auf eine Alkylgruppe, die mit einer der substituierten
oder unsubstituierten nicht-aliphatischen Hydrocarbyl-Einheiten
oder heterocyclischen Einheiten, die vorstehend beschrieben sind,
substituiert ist wie Phenyl, Naphthyl, Benzyl und dergleichen. Solche
Einheiten sind gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten
substituiert wie Hydroxy-, Alkyl-, Alkoxy-, Amino-, Amid-, Ester
und Carbonyl-Einheiten (z. B. Aldehyd- oder Keto-Einheiten).
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Wie
hier verwendet, bedeuten die Begriffe „Kohlenwasserstoff", „Hydrocarbyl"
oder „kohlenwasserstoffbasiert", dass die beschriebene
Gruppe„ überwiegend Kohlenwasserstofflichcharakter
im Zusammenhang mit der Erfindung aufweist. Dies umfasst Gruppen,
die rein kohlenwasserstofflicher Natur sind, das heißt,
sie enthalten nur Kohlenstoff und Wasserstoff. Sie können
auch Gruppen einschließen, die Substituenten oder Atome
enthalten, die den überwiegend kohlenwasserstofflichen
Charakter der Gruppe nicht ändern. Solche Substituenten
können Halogen-, Alkoxy-, Nitro- etc. einschließen.
Diese Gruppen können auch Heteroatome enthalten. Geeignete
Heteroatome sind den Fachleuten bekannt und umfassen beispielsweise
Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff. Darum können diese
Gruppen, obgleich sie im Zusammenhang mit der Erfindung im Charakter überwiegend
kohlenwasserstofflich bleiben, Atome enthalten, die anders sind
als Kohlenstoff, die in einer Kette oder in einem Ring, der oder
die ansonsten aus Kohlenstoffatomen besteht, vorhanden sind.
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Eine
Triazol-Verbindung, die zur Verwendung in den Zusammensetzungen
der vorliegenden Offenbarung geeignet ist, kann jedes beliebige
Triazol sein, einschließlich einer substituierten oder
unsubstituierten Triazol-Verbindung. Bei einigen Ausführungsformen
ist die Triazol-Verbindung eine 1,2,3-Triazol-Verbindung. Bei anderen
Ausführungsformen ist die Triazol-Verbindung eine 1,2,4-Triazol-Verbindung.
Bei einer Ausführungsform ist die Triazol-Verbindung kein
Alkyl-bis-3-amino-1,2,4-triazol.
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Als
Beispiel kann die Triazol-Verbindung mit einer substituierten oder
unsubstituieren Aryl-Einheit substituiert sein, die einen einzigen
Ring oder mehrere Ringe, beispielsweise kovalent verknüpfte
Ringe, umfasst. Nicht einschränkende Beispiele für
substituierte aromatische Einheiten, die kovalent verknüpfte
Ringe einschließen, umfassen Biphenyl, 1,1'-Biphenyl, p,p'-Bitolyl,
Biphenylenyl und dergleichen. Als ein weiteres Beispiel kann die
Aryl-Einheit mehrere kondensierte Ringe umfassen. Nicht einschränkende
Beispiele für Aryl-Einheiten, die mehrere kondensierte
Ringe einschließen, umfassen Naphthyl, Anthryl, Pyrenyl,
Phenanthrenyl, Phenalenyl und dergleichen. Als weiteres Beispiel
kann die Aryl-Einheit einen einzigen Ring einschließen,
der kovalent mit dem Triazol verknüpft ist. Nicht einschränkende
Beispiele für Aryl-Einheiten, die einen einzigen Ring umfassen,
der kovalent mit dem Triazol ver knüpft ist, umfassen Phenyl
und dergleichen. Als weiteres Beispiel kann die Aryl-Einheit einen
einzigen mit dem Triazol kondensierten Ring umfassen. Nicht einschränkende
Beispiele für Aryl-Einheiten, die einen einzigen mit dem
Triazol kondensierten Ring umfassen, umfassen Benzotriazol und Tolyltriazol.
Ein Beispiel für eine im Handel erhältliche Triazol-Verbindung,
die zur Verwendung hierin geeignet ist, ist ein Tolyltriazol, welches
ein hellbraunes Pulver mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 80–83°C,
einem Flammpunkt von 182°C und einem Siedepunkt von 160°C
ist.
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Bei
einer Ausführungsform kann die Triazol-Verbindung durch
die nachstehende Formel (II) repräsentiert werden:
wobei R
3 aus
der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Wasserstoff und
einer Alkyl-Einheit, die etwa 1 bis etwa 24 Kohlenstoffatome einschließt
und wobei R
4 aus der Gruppe ausgewählt
ist bestehend aus Wasserstoff, einer Alkyl-Einheit, die etwa 1 bis
etwa 24 Kohlenstoffatome einschließt, und einer substituierten
Hydrocarbyl-Einheit. Bei einer anderen Ausführungsform
können R
3 und R
4 der
durch die Formel (II) dargestellten Triazol-Verbindung jeweils unabhängig
etwa 1 bis etwa 16 Kohlenstoffatome einschließen.
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Die
Triazol-Verbindung kann in den offenbarten Schmiermittel- und Additiv-Zusammensetzungen
in jeder beliebigen wirksamen Menge vorhanden sein, die von einem
Fachmann unschwer bestimmt werden kann. Bei einer Ausführungsform
kann die erfindungsgemäße Schmiermittel-Zusammensetzung
etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% und beispielsweise etwa 0,1
Gew.-% bis etwa 0,3 Gew.-% der Triazol-Verbindung bezogen auf das
Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthalten. In einer anderen Ausführungsform
kann die erfindungsgemäße Additiv-Zusammensetzung
etwa 0,48 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Triazol-Verbindung, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthalten.
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Die
offenbarten Zusammensetzungen können auch mindestens eine
stickstoffhaltige Verbindung umfassen. Die Stickstoff enthaltende
Verbindung kann aus Verbindungen, die durch die Formel (I) repräsentiert sind,
wie nachstehend beschrieben, und alkylierten Phenothiazin-Verbindungen
ausgewählt werden.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird die stickstoffhaltige
Verbindung aus einer Verbindung der Formel (I) ausgewählt:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt. Beispielsweise können R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus einer substituierten oder unsubstituierten
Arylgruppe ausgewählt sein, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt. Nicht einschränkende Beispiele für
geeignete Arylgruppen umfassen Phenyl, Benzyl, Naphthyl. Nicht einschränkende
Beispiele für geeignete Sustituenten für die Arylgruppe
umfassen Alkyl-, Hydroxyl-, Carboxyl-, Amin- und Nitro-Einheiten.
Beispiele für geeignete alkylsubstituierte Arylgruppen
umfassen Benzyl-, Phenyl- und Naphthylgruppen, die mit einer oder mehreren
Alkylgruppen substituiert sind, wobei die Alkylgruppen etwa 4 bis
etwa 30 Kohlenstoffatome einschließen, wie beispielsweise
etwa 4 bis etwa 12 Kohlenstoffatome. Als ein weiteres Beispiel können
R
0, R
1 und R
2 jeweils unabhängig aus alkylsubstituierten
Benzyl-, Phenyl- und Naphthylgruppen ausgewählt sein. In einem
anderen Beispiel ist wenigstens eines von R
0,
R
1 und R
2 Wasserstoff.
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Nicht
einschränkende Beispiele für stickstoffhaltige
Verbindungen der Formel (I), die geeignet sind, umfassen: Phenylamin;
Diphenylamin; Triphenylamin; verschiedene alkylierte Phenylamine,
Diphenylamine und Triphenylamine; N,N'-Bis(4-aminophenyl)-alkylamin;
3- Hydroxy-diphenylamin; N-Phenyl-1,2-phenylendiamin; N-Phenyl-1,4-phenylendiamin;
Dibutyldiphenylamin; Dioctyldiphenylamin; Dinonyldiphenylamin; Phenyl-alpha-naphthylamin;
Phenyl-beta-naphthylamin; Diheptyldiphenylamin; und p-orientiertes
styroliertes Diphenylamin. Zusätzliche nicht einschränkende
Beispiele für geeignete stickstoffhaltige Verbindungen
und für ihre Herstellungsverfahren umfassen diejenigen,
die in der
U.S.-Patentschrift
Nr. 6 218 576 beschrieben sind, deren Beschreibung hierin
durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist. In einer Ausführungsform
ist die stickstoffhaltige Verbindung ein alkyliertes Diphenylamin.
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In
einigen Aspekten der vorliegenden Anmeldung kann die stickstoffhaltige
Verbindung mehrere Stickstoffgruppen umfassen, mit der Maßgabe,
dass an mindestens einen Stickstoff eine Arylgruppe angeknüpft
ist, z. B. wie im Falle von verschiedenen Diaminen mit einem sekundären
Stickstoffatom sowie von einem an eines der Stickstoffe angeknüpften
Aryl. Beispiele für solche Diamine umfassen N-Phenyl-Phenylendiamin-Addukte.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist die stickstoffhaltige
Verbindung so gewählt, dass sie ein alkyliertes Phenothiazin
ist. Beispiele für geeignete alkylierte Phenothiazine können
Monotetradecylphenothiazin, Ditetradecylphenothiazin, Monodecylphenothiazin,
Didecylphenothiazin, Monononylphenothiazin, Dinonylphenothiazin,
Monooctylphenothiazin, Dioctylphenothiazin, Monostyrylphenothiazin,
Distyrylphenothiazin, Butyloctylphenothiazin, Styryloctylphenothiazin
einschließen. Weitere geeignete Beispiele für
bekannte alkylierte Phenothiazin-Verbindungen sind in der
U.S.-Patentschrift Nr. 6 599 865 ,
ausgegeben am 29. Juli 2003 an Carl K. Esche, Jr. et al.; in der
U.S.-Patentschrift Nr. 5 614 124 ,
ausgegeben am 25. März 1997 an Carl K. Esche, Jr. et al.;
in der
U.S.-Patentschrift Nr.
6 797 677 , ausgegeben am 28. September 2004 an Carl K.
Esche, Jr. et al.; deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme in
ihrer Gesamtheit mit eingeschlossen sind, offenbart.
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Die
hier verwendeten stickstoffhaltigen Verbindungen können
in den offenbarten Zusammensetzungen bei Verwendung allein oder
in Kombination, wie hier beschrieben, oxidationshemmende Eigenschaften aufweisen.
Die stickstoffhaltigen Verbindungen, die hier verwendet werden,
sollen in einer finalen Schmiermittelzusammensetzung löslich
sein.
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Die
Menge der stickstoffhaltigen Verbindung in der Additiv- und Schmiermittelzusammensetzung
kann in Abhängigkeit von den speziellen Anforderungen und
Anwendungen variieren. In einer Ausführungsform kann die
Schmiermittelzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung etwa 0,2
Gew.-% bis etwa etwa 1,2 Gew.-% und beispielsweise etwa 0,4 Gew.-%
bis etwa etwa 1,0 Gew.-% der stickstoffhaltigen Verbindung, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung umfassen.
In einer anderen Ausführungsform können die Schmiermittelzusammensetzungen
der vorliegenden Offenbarung etwa 2 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-% der
Stickstoff enthaltenden Verbindung bezogen auf das Gesamtgewicht
der Additivzusammensetzung umfassen.
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Die
Additiv- und Schmiermittelzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung
können ein metallhaltiges Detergens umfassen, das hierin
als „Metall-Detergens" bezeichnet wird, mit einem Seife/TBN-Verhältnis von
etwa 0,05 bis etwa 1,5, wie etwa 0,1 bis etwa 1,4 oder etwa 0,15
bis etwa 1. Das Metall-Detergens kann eine oder mehrere Verbindungen
einschließen, die aus Sulfonaten, sulfurierten Phenaten
und Salicylaten gewählt werden. Das Metall-Detergens kann
eine neutrale „Seifen"-Verbindung sein wie ein neutrales
Sulfonat, ein neutrales sulfuriertes Phenat oder neutrales Salicylat;
oder das Detergens kann überbasisches Sulfonat, ein überbasisches
sulfuriertes Phenat oder überbasisches Salicylat, sein;
oder es kann eine Kombination von sowohl neutralen als auch überbasischen
Verbindungen sein wie ein oder mehrere neutrale Sulfonate, neutrale
sulfurierte Phenate oder neutrale Salicylate in Kombination mit
einem oder mehreren überbasischen Sulfonaten, überbasischen
sulfurierten Phenaten oder überbasischen Salicylaten. Geeignete
neutrale und überbasische Sulfonate, sulfurierte Phenate
und Salicylate sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt, und alle geeigneten
Sulfonate, sulfurierten Phenate und Salicylate können in
den Zusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden.
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Der
Begriff „Seife/TBN-Verhältnis" ist hierin als
das Verhältnis von Molen an Seifen-Verbindungen zu der
Basen-Gesamtzahl („TBN") der in der Additiv- oder Schmiermittelzusammensetzung
eingesetzten Metall-Detergentien definiert. Somit gilt, je höher
der Seifen-Gehalt in dem Metall-Detergens ist, desto höher
ist das Seife/TBN-Verhältnis des Metall-Detergens.
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Für
die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „Seife"
eine neutrale Detergens-Verbindung, die ungefähr die stöchiometrische
Menge an Metall enthält, um die Neutralisation der Säure-Gruppe
oder -Gruppen, die in der Säure vorhanden sind, die zur
Herstellung des Detergens verwendet wird, zu erreichen. Beispielsweise
bedeutet der Begriff „neutrale Sulfonate", wie hier verwendet,
Metallsalze von Sulfonsäuren, wobei die Salze ungefähr
die stöchiometrische Menge an Metall enthalten, um die
Neutralisation der Säure-Gruppe oder -Gruppen, die in der
Säure vorhanden sind, zu erreichen. „TBN" ist
die Menge an Kaliumhydroxid, in Milligramm, die der unneutralisierten
Base entspricht, die in dem überbasischen Detergens pro Gramm
Metall vorkommt.
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Der
Begriff „neutrales" Detergens wird zur Unterscheidung von „überbasischem"
Detergens verwendet, das ein Salz ist, das deutlich mehr als die
stöchiometrische Menge an Metall enthält, die
zur Neutralisation der Säure führen würde. Überbasische
Detergentien sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt, und alle geeigneten überbasischen
Detergentien können eingesetzt werden. Beispiele für
geeignete überbasische Detergentien umfassen überbasische
Sulfonate wie Calciumcarbonat, überbasische Calciumpolyisobutylensulfonate
und Magnesiumcarbonat, überbasische Magnesiumpolyisobutylensulfonate.
Solche überbasischen Sulfonate sind beispielsweise in der
U.S.-Patentschrift 4 137 184 ,
erteilt an N. Bakker am 30. Januar 1979, deren Offenbarung hiermit
durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist, offenbart. Überbasische
Salicylate und sulfurierte Phenate sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt.
Beispiele für wohlbekannte überbasische Salicylate und
sulfurierte Phenate sind in der
U.S.-Patentschrift
Nr. 5 919 276 , erteilt an Gareth Charles Jeffrey am 6.
Juli 1999, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
eingeschlossen ist, offenbart.
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Detergentien
können bis zu verschiedenen TBN-Niveaus überbasisch
sein. So kann das Seife/TBN-Verhältnis auf der Grundlage
des Überbase-Grades variieren. In einigen Aspekten können
Schmiermittelzusammensetzungen mit Seife/TBN-Verhältnissen
in relativ niedrigen Bereichen in den Zusammensetzungen der vorliegenden
Anmeldung nützlich sein. Allerdings wird angenommen, dass
Metall-Detergentien, die größere Mengen an Seife
einschließen wie neutrales Sulfonat, zusätzlich
zu der kleinen Menge an Seife, die bereits in überbasischen
Detergentien eingeschlossen sein kann zusätzliche Vorteile
gegenüber den überbasischen Detergentien allein
bereitstellen. Beispielsweise können die Zusammensetzungen
der vorliegenden Offenbarung, wobei Detergentien mit Seife/TBN-Verhältnissen
von 0,1 oder größer, wie bei spielsweise 0,15 oder
größer, eingesetzt werden, verbesserte oxidationshemmende
Wirkungen, Herabsetzung der zeitlichen Viskositätszunahme
der Schmiermittel während des Gebrauchs bereitstellen oder
können die Verwendung von weniger oxidationshemmenden Verbindungen,
wie beispielsweise die oben beschriebenen stickstoffhaltigen Verbindungen
in den Additiv- und Schmiermittelzusammensetzungen ermöglichen.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Metall-Detergens
mindestens ein neutrales Sulfonat. Die neutralen Sulfonate, die
zur Verwendung in den Zusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung
geeignet sind, können jede neutrale Sulfonatverbindung
sein, mit der Maßgabe, dass sie in einer Schmiermittelzusammensetzung
löslich ist. In einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung
können die neutralen Sulfonate die allgemeine Formel (III)
aufweisen, R5-SO3M (III)wobei
R5 eine Hydrocarbylgruppe ist und M eines
der Metalle der Gruppe I oder der Gruppe II oder Blei ist, die mit
der Sulfonsäure-Einheit ein Salz bilden.
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Die
Hydrocarbylgruppe kann jede Hydrocarbylgruppe sein, die die Sulfonatverbindung
in einem Schmiermittel löslich macht. Geeignete Hydrocarbylgruppen
können beispielsweise im wesentlichen gesättigte,
aliphatische Hydrocarbylverbindungen sein, die etwa 20 bis 300 Kohlenstoffatome,
wie beispielsweise 50 bis 250 Kohlenstoffatome, enthalten. Der Begriff „im
Wesentlichen gesättigt", wie hier verwendet, bedeutet, dass
mindestens etwa 95% der kovalenten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen
gesättigt sind. Beispiele für geeignete R5-Gruppen umfassen Polymere, die sich von
Olefinen wie Polyisobutylen ableiten.
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Metalle
der Gruppe I für die Metall-Komponente M können
Lithium, Natrium und Kalium einschließen; und die Metalle
der Gruppe 11 können Magnesium, Calcium, Strontium, Barium
und Zink einschließen. In einigen Aspekten der Erfindung
ist M aus Calcium und Magnesium gewählt.
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Beispiele
für geeignete neutrale Sulfonat-Verbindungen umfassen Calciumpolyisobutenylsulfonat, Magnesiumpolyisobutenylsulfonat
und Natriumpolyisobutenylsulfonat. Beispiele für im Handel
erhältliche Sulfonat-Verbindungen umfassen HiTEC H614,
HiTEC H615, die beide von Afton Chemical Corporation erhältlich sind.
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Die
neutralen Sulfonat-, neutralen sulfurierten Phenat- und neutralen
Salicylat-Verbindungen können in den offenbarten Schmiermittel-
und Additivzusammensetzungen in jeder wirksamen Menge vorhanden
sein, die von einem Fachmann unschwer bestimmt werden kann. In einem
Beispiel kann die Schmiermittelzusammensetzung der vorliegenden
Offenbarung etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-%, wie beispielsweise
etwa 0,8 Gew.-% bis etwa 1,8 Gew.-% der neutralen Sulfonat-, der
neutralen sulfurierten Phenat- und/oder der neutrale Salicylat-Verbindung,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfassen. In
einem anderen Beispiel kann die Additivzusammensetzung der vorliegenden
Offenbarung etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% der neutralen Sulfonat-,
der neutralen sulfurierten Phenat- und/oder der neutrale Salicylat-Verbindung,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfassen.
-
Das
Bestimmen der Gesamtmenge der Metalldetergentien, einschließlich
sowohl neutraler als auch überbasischer Detergentien, liegt
im gewöhnlichen Können des Fachmanns. Beispiele
für geeignete Bereiche für Metalldetergenzien
in einer Schmiermittelzusammensetzung können von etwa 0,1
Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung,
reichen, wie beispielsweise von etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-%.
-
Die
hierin offenbarten Additiv- und Schmiermittelzusammensetzungen können
gegebenenfalls Additive enthalten, wie verschleißhemmende
Mittel, Dispergiermittel, aschefreie Detergentien, Pour point erniedrigende
Mittel, Viskositätsindex-Modifizierer, aschehaltige Reibungsmodifizierer,
aschefreie Reibungsmodifizierer, stickstoffhaltige Reibungsmodifizierer,
stickstofffreie Reibungsmodifizierer, veresterte Reibungsmodifizierer,
Extremdruckmittel, Rosthemmer, ergänzende Antioxidantien
zusätzlich zu denjenigen, die vorstehend beschrieben sind,
Korrosionshemmer, Antischaummittel, Titanverbindungen, Titankomplexe,
organische lösliche Molybdänverbindungen, borhaltige
Verbindungen, borhaltige Komplexe und Kombinationen davon. In einem Aspekt
können die verschleißhemmenden Mittel öllösliche
phosphorhaltige Verbindungen sein wie beispielsweise Zinkdialkyldithiophosphatsalze
(ZDDP), die in der Additiv- und Schmiermittelzusammensetzung in
einer Menge vorhanden sein können, die ausreicht, um etwa
100 bis etwa 1000 Gewichtsteile auf eine Million Ge wichtsteile Gesamtphosphor
in einer Schmiermittelzusammensetzung bereitzustellen. In einem
anderen Aspekt können die phosphorhaltige Verbindungen
in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um etwa 600 bis etwa
800 Gewichtsteile auf eine Million Gewichtsteile Gesamtphosphor
in einer Schmiermittelzusammensetzung bereitzustellen. In wieder
einem anderen Aspekt können die Zusammensetzungen verschiedene
Konzentrationen von mindestens einer titanhaltige Verbindung einschließen,
in Abhängigkeit von den Bedürfnissen und Anforderungen
der Anwendung.
-
Grundöle,
die zur Verwendung beim Formulieren der offenbarten Zusammensetzungen
geeignet sind, können aus einem der synthetischen oder
mineralischen Öle oder Geminschen davon ausgewählt
sein. Mineralöle schließen tierische Öle
und pflanzliche Öle (z. B: Castoröl, Specköl)
sowie andere mineralische Schmieröle ein, wie beispielsweise
flüssige Petroleumöle und lösungsmittelbehandelte
oder säurebehandelte mineralische Schmieröle der
paraffinischen, naphthenischen oder gemischten paraffinisch-naphthenischen
Typen. Öle, die sich von Kohle oder Schiefer ableiten,
sind ebenfalls geeignet. Weiterhin sind auch Öle geeignet,
die sich von einem Gas-zu-Flüssig-Verfahren ableiten.
-
Das
Grundöl kann in einer größeren Menge
vorhanden sein, wobei mit „größere Menge"
mehr als oder gleich 50%, beispielsweise etwa 80 bis etwa 98 Gew.-%
der Schmiermittelzusammensetzung gemeint ist.
-
Typischerweise
besitzt das Grundöl eine Viskosität von beispielsweise
etwa 2 bis etwa 150 cSt und, als weiteres Beispiel, von etwa 5 bis
etwa 15 cSt bei 100°C. Somit kann das Grundöl
normalerweise eine Viskosität im Bereich von etwa SAE 15
bis etwa SAE 250 aufweisen, und sie kann, noch üblicher,
von etwa SAE 20 W bis etwa SAE 50 reichen. Geeignete Kraftfahrzeugöle
umfassen auch Mischqualitäten, wie 15 W-40, 20 W-50, 75
W-140, 80 W-90, 85 W-140, 85 W-90 und dergleichen.
-
Nicht
einschränkende Beispiele für synthetische Öle
umfassen Kohlenwasserstofföle wie polymerisierte und interpolymerisierte
Olefine (z. B. Polybutylene, Polypropylene, Propylen-Isobutylen-Copolymere
etc.); Polyalphaolefine, wie Poly(1-hexene), Poly(1-octene), Poly(1-decene)
etc. und Gemische davon; Alkylbenzole (z. B. Dodeceylbenzole, Tetradeceylbenzole,
Di-nonylbenzole, Di(2-ethylhexyl)benzole etc.); Polyphenyle (z. B.
Biphenyle, Terphenyle, alkylierte Polyphenyle etc.); alkylierte
Diphenylether und alkylierte Diphenylsulfide und die Derivate, Analoge
und Homologe davon und dergleichen.
-
Alkylenoxid-Polymere
und -Interpolymere und Derivate davon, wobei die terminalen Hydroxylgruppen durch
Veresterung, Veretherung etc. modifziert wurden, stellen eine weitere
Klasse bekannter synthetischer Öle dar, die verwendet werden
können. Solche Öle sind beispielsweise die Öle,
die durch Polymerisation von Ethylenoxid oder Propylenoxid hergestellt
werden, die Alky- und Arylether dieser Polyoxyalkylen-Polymere (z. B.
Methyl-Polyisopropylenglycolether mit einem mittleren Molekulargewicht
von etwa 1000, Diphenylether von Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht
von etwa 500–1000, Diethylether von Polypropylenglycol
mit einem Molekulargewicht von etwa 1000–1500 etc.) oder
Mono- und Polycarboxylester davon, beispielsweise Essigsäureester,
C3-8-Fettsäure-Mischester, oder
die C13-Oxosäurediester von Tetraethylenglycol.
-
Eine
weitere Klasse von synthetischen Ölen, die verwendet werden
kann, umfasst die Ester von Dicarboxylsäuren (z. B. Phthalsäure,
Bernsteinsäure, Alkylbersteinsäuren, Alkenylbersteinsäuren,
Maleinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure,
Sebacinsäure, Fumarsäure, Adipinsäure,
Linolsäure-Dimer, Malonsäure, Alkylmalonsäuren,
Alkenylmalonsäuren, etc.) mit einer Vielzahl von Alkoholen
(z. B. Butylalkohol, Hexylalkohol, Dodecylalkohol, 2-Ehtylhexylalkohol,
Ethylenglycol, Diethylenglycolmonoether, Propylenglycol etc.). Spezielle Beispiele
für diese Ester umfassen Dibutyladipat, Di-(2-ethylhexyl)-sebacat,
Di-n-hexylfumarat, Dioctylsebacat, Diisooctylazelat, Diisodecylazelat,
Dioctylphthalat, Didecylphthalat, Dieicosylsebacat, die 2-Ethylhexyldiester
des Linolsäure-Dimers, der Komplexester, der durch die
Reaktion von einem Mol Sebacinsäure mit zwei Mol Tetraethylenglycol
und zwei Mol 2-Ethylhexansäure gebildet wird, und dergleichen.
-
Ester,
die als synthetische Öle geeignet sind, umfassen diejenigen,
die aus C5-12-Monocarbonsäuren und
Polyolen und Polyolethern hergestellt werden, beispielsweise wie
Neopentylglycol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit,
Tripentaerythrit etc.
-
Daher
können die Grundöle, die zur Herstellung der hier
beschriebenen Zusammensetzungen, verwendet werden können,
aus einem der Grundöle in den Gruppen I–V, wie
in den American Petroleum Institute (API) Base Oil Interchangeability
Guidelines festgelegt, gewählt werden. Solche Grundöle
sind wie folgt:
Gruppe I enthält weniger als 90% Gesättigte
und/oder mehr als 0,03% Schwefel und besitzt einen Viskositätsindex
von größer oder gleich 80 und weniger als 120;
Gruppe II enthält mehr als oder gleich 90% Gesättigte und
weniger als oder gleich 0,03% Schwefel und besitzt einen Viskositätsindex
von größer oder gleich 80 und weniger als 120;
Gruppe III enthält mehr als oder gleich 90% Gesättigte
und weniger als oder gleich 0,03% Schwefel und besitzt einen Viskositätsindex
von größer oder gleich 120; Gruppe IV sind Polyalphaolefine (PAO);
und Gruppe V umfasst alle anderen Grundöle, die nicht in
der Gruppe I, II, III oder IV mit umfasst sind.
-
Die
bei der Definition der obigen Gruppen verwendeten Testverfahren
sind ASTM D2007 für Gesättigte; ASTM D2270 für
den Viskositätsindex; und eines von ASTM D2622, 4294, 4927
und 3120 für Schwefel.
-
Die
Gruppe-IV-Grundöle, d. h. Polyalphaolefine (PAO), umfassen
hydrierte Oligomere eines Alphaolefins, wobei die wichtigsten Verfahren
der Oligomerisation radikalische Verfahren, Ziegler-Katalyse, und
die kationische Friedel-Crafts-Katalyse sind.
-
Die
Polyalphaolefine weisen typischerweise Viskositäten im
Bereich von 2 bis 100 cSt bei 100°C, beispielsweise 4 bis
8 cSt bei 100°C auf. Sie können beispielsweise
Oligomere von verzweigten oder geradkettigen Alphaolefinen mit etwas
2 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen sein. Nicht einschränkende
Beispiele umfassen Polypropene, Polyisobutene, Poly-1-butene, Poly-1-hexene,
Poly-1-octene und Poly-1-decene. Eingeschlossen sind Homopolymere,
Interpolymere und Gemische.
-
Hinsichtlich
des vorstehend erwähnten restlichen Grundöls schließt
ein „Gruppe-I-Grundöl" auch ein Gruppe-I-Grundöl
ein, mit dem Grundöl(e) aus einer oder mehreren anderen
Gruppen gemischt werden können, mit der Maßgabe,
dass das resultierende Gemisch Merkmale aufweist, die unter diejenigen
fallen, die vorstehend für Gruppe-I-Grundöle ausgeführt
wurden.
-
Beispielhafte
Grundöle umfassen Gruppe I-Grundöle und Gemische
von Gruppe-II-Grundölen mit Gruppe-I-Brightstock.
-
Grundöle,
die zur Verwendung hierin geeignet sind, können unter Verwendung
einer Vielzahl von verschiedenen Verfahren hergestellt werden, einschließlich,
jedoch nicht beschränkt auf Destillation, Lösungsmittel-Raffinieren,
Wasserstoff-Prozessieren, Oligomerisation, Veresterung und Re-Raffinieren.
-
Das
Grundöl kann auch ein Öl sein, das sich von Fischer-Tropsch-synthetisierten
Kohlenwasserstoffen ableitet. Fischer-Tropsch-synthetisierte Kohlenwasserstoffe
können aus Synthesegas, das H
2 und
CO enthält, unter Verwendung eines Fischer-Tropsch-Katalysators
hergestellt werden. Solche Kohlenwasserstoffe erfordern eine weitere
Verarbeitung, um als das Grundöl geeignet zu sein. Beispielsweise
können die Kohlenwasserstoffe unter Verwendung von Verfahren,
die in der
U.S. Pat. Nr. 6 103
099 oder
6 180 575 offenbart
sind, hydroisomerisiert werden; unter Verwendung von Verfahren,
die in der
U.S. Pat. Nr. 4 943
672 oder
6 096 640 offenbart
sind, hydrogecrackt und hydroisomerisiert werden; unter Verwendung
von Verfahren, die in der
U.S. Pat.
Nr. 5 882 505 offenbart sind, entwachst werden; oder unter
Verwendung von Verfahren, die in der
U.S. Pat.
Nr. 6 013 171 ;
6 080
301 ; oder
6 165 949 offenbart
sind, hydroisomerisiert und entwachst werden.
-
Unraffinierte,
raffinierte und reraffinierte Öle, entweder mineralisch
oder synthetisch (sowie Gemische von zwei oder mehreren eines davon),
des hier vorstehend offenbarten Typs können in den Grundölen
verwendet werden. Unraffinierte Öle sind diejenigen, die
direkt aus einer mineralischen oder synthetischen Quelle ohne weitere
Reinigungsbehandlung erhalten werden. Beispielsweise waren ein Schieferöl,
das direkt aus Retortenvorgängen erhalten wird, ein Petroleumöl,
das direkt aus primärer Destillation erhalten wird, oder
ein Esteröl, das direkt aus einem Veresterungsverfahren
erhalten und ohne weitere Reinigung verwendet wird, ein unraffiniertes Öl.
Raffinierte Öle entsprechen den unraffinierten Ölen
mit der Ausnahme, dass sie in einem oder mehreren Reinigungsschritten
weiterbehandelt wurden, um eine oder mehrere Eigenschaften zu verbessern. Viele
solche Reinigungstechniken sind den Fachleuten bekannt, wie zum
Beispiel Lösungsmittelextraktion, Sekundärdestillation,
Säure- oder Baseextraktion, Filtration, Percolation, etc.
Reraffinierte Öle werden durch Verfahren erhalten, ähnlich
denjenigen, die zum Erhalt reraffinierter Öle verwendet
werden, die auf reraffinierte Öle angewandt werden, die
bereits in Gebrauch waren. Solche reraffinierten Öle sind
auch als wiederbeanspruchte oder reprozessierte Öle bekannt
und werden oft zusätzlich durch Techniken bearbeitet, die
auf die Entfernung von verbrauchten Additiven, Verunreinigungen
und Öl-abbauprodukten ausgerichtet sind.
-
Beliebige
Konzentrationen der verschiedenen Bestandteile, einschließlich
der fakultativen Additive und Grundöle, die vorstehend
offenbart sind, die zur Erzielung eines gewünschten Ergebnisses
wirksam sind, können in den Zusammensetzungen der vorliegenden
Anmeldung enthalten sein. Nicht einschränkende repräsentative
Konzentrationen der Bestandteile, die in beispielhaften Schmiermittelzusammensetzungen
der vorliegenden Anmeldung eingesetzt werden können, sind
im Bereich 1 und im Bereich 2 der Tabelle 1 nachstehend gezeigt. TABELLE
1
| Additiv | Gew.-%
Bereich 1 | Gew.-%
Bereich 2 |
| Antioxidanssystem | 0–5 | 0,01–3 |
| Korrosionsinhibitor | 0–5 | 0–2 |
| Metalldihydrocarbyldithiophosphat | 0,1–6 | 0,1–4 |
| Antischaummittel | 0–5 | 0,001–0,15 |
| Reibungsmodifizierer | 0–5 | 0–2 |
| ergänzende
Antiverschleißmittel | 0–1,0 | 0–0,8 |
| Pour-Point-Erniedriger | 0,01–5 | 0,01–1,5 |
| Viskositätsmodifizierer | 0,01–10 | 0,25–7 |
| Grundöl | Rest | Rest |
-
Gemäß verschiedenen
weiteren Aspekten der vorliegenden Anmeldung wird ein Verfahren
zur Verzögerung des Einsetzens der Viskositätszunahme
in einer Schmiermittelzusammensetzung offenbart. Wie hier verwendet,
wird der Begriff „Hinausschieben des Einsetzens von Viskositätszunahme"
so verstanden, dass das Hinausschieben des Beginns einer Zunahme
in der Viskosität einer Schmiermittelzusammensetzung über einen
Zeitraum aufgrund des Oxidationsprozesses gemeint ist, im Vergleich
zu einer Zusammensetzung, der die erfindungsgemäßen
oxidationshemmenden Zusammensetzungen, einschließlich einer
Triazolverbindung, die mit einer Arylgruppierung substituiert ist,
einer stickstoffhaltigen Verbindung und einer Metall-Detergens-Verbindung,
wie hier offenbart, fehlen. Das Verfahren des Hinausschiebens des
Einsetzens der Viskositätszunahme in einer Schmiermittelzusammensetzung
kann die Verfügbarmachung einer Schmiermittelzusammensetzung
für eine Maschine umfassen, die einen größere
Menge eines Grundöls; eine kleinere Menge eines Additivs
einschließt, umfassend (i) eine Triazol-Verbindung, die
mit einer Aryl-Einheit substituiert ist; (ii) mindestens eine Stickstoff
enthaltende Verbindung, die aus einem alkylierten Phenothiazin und
einer Verbindung ausgewählt ist, die durch die Formel (I)
repräsentiert ist:
wobei R
0,
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend
aus einer Aryl-Einheit, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt, Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Hydrocarbyl,
substituiertem Hydrocarbyl, Amino, Amido, Phosphoro und Sulfono,
mit der Maßgabe, dass mindestens eines von R
0,
R
1 und R
2 so gewählt
ist, dass es eine Aryl-Einheit ist, die etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome
einschließt; und (iii) ein Metall-Detergens mit einem Seifen/TBN-Verhältnis
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,5.
-
Gemäß verschiedenen
Ausführungsformen wird auch ein Verfahren zum Schmieren
von mindestens einem beweglichen Teil einer Machine offenbart. Wie
hier verwendet, meint „mindestens ein bewegliches Teil einer
Maschine" mindestens ein Teil einer Maschine, die in der Lage ist
sich zu bewegen, einschließlich eines Getriebes, eines
Kolbens, eines Lagers, einer Stange, einer Feder, einer Nockenwelle,
einer Kurbelwelle und dergleichen. Das Verfahren des Schmieren von
mindestens einem beweglichen Teil einer Maschine umfasst das Inkontaktbringen
des mindestens einen beweglichen Teils mit einer Schmiermittelzusammensetzung,
die eine größere Menge eines Grundöls
und eine kleinere Menge der offenbarten Additivzusammensetzung einschließt.
In anderen Ausführungsformen wird auch ein Verfahren zum
Betreiben einer Maschine offenbart, das die Zugabe einer Schmiermittelzusammensetzung,
die eine größere Menge eines Grundöls
und eine kleinere Menge der offenbarten Additivzusammensetzung umfasst,
umfasst.
-
In
den offenbarten Verfahren kann die Maschine aus der Gruppe gewählt
werden, die aus funkenzündenden und selbstzündenden
internen Verbrennungsmotoren besteht. Ferner kann der mindestens
eine bewegliche Teil ein Getriebe, ein Kolben, ein Lager, eine Stange,
eine Feder, eine Nockenwelle, eine Kurbelwelle und dergleichen umfassen.
-
Die
Schmiermittelzusammensetzung kann jede beliebige Zusammensetzung
sein, die beim Schmieren einer Maschine wirksam wäre. In
einem Aspekt wird die Zusammensetzung aus der Gruppe bestehend aus
Personenkraftfahrzeugölen, Dieselmotorölen für
mittlere Geschwindigkeiten und Schwerlastdieselmotorölen
gewählt, die die Additivzusammensetzungen der vorliegenden
Offenbarung einschließen.
-
BEISPIELE
-
Die
folgenden Beispiele sind für die Erfindung und für
ihre vorteilhaften Eigenschaften erläuternd. In diesen
Beispielen sowie anderswo in dieser Anmeldung beziehen sich, wenn
nicht anders angegeben, sämtliche Teile und Prozentangaben
auf das Gewicht der Zusammensetzung.
-
Es
wurde eine Schmiermittelzusammensetzung gemäß der
vorliegenden Offenbarung formuliert, die ein oxidationshemmendes
System, das eine Triazolverbindung, die mit einer Aryleinheit substituiert
ist, eine Arylaminverbindung und eine Metall-Detergensverbindung
einschloss, in einer Grundzusammensetzung, wie in Tabelle 2 gezeigt,
umfasste. Die in der Beispielzusammensetzung 1 eingesetzte Triazolverbindung
war ein im Handel erhältliches Tolyltriazol (Cobratec TT-100,
PMC Specialities Group, Cincinnati, Ohio). Die Arylaminverbindung
war ein alkyliertes Diphenylamin (Hi-TEC® 7190,
Afton Chemical Corporation, Richmond, VA), und die Metall-Detergensverbindung
umfasste ein im Handel erhältliches Sulfonat (HiTEC® H614, Afton Chemical Corporation,
Richmond, VA).
-
Die
Vergleichsbeispiele 2 bis 4 wurden ohne eine Triazolverbindung,
wie in den Tabellen 3 bis 5 gezeigt, unter Verwendung des gleichen
Arylamins und der gleichen Basiszusammensetzung wie in Beispiel
1 formuliert. Die Menge an neutralem Sulfonat, die in den Tabellen
2 bis 5 gezeigt ist, ist die der Zusammensetzung zugesetzte Menge,
ausschließlich jedes neutralen Sulfonats, das in die überbasischen
Metall-Detergenzien mit eingeschlossen worden sein könnte.
-
TABELLE
2 – Beispielzusammensetzung 1
-
-
TABELLE
3 – Vergleichsbeispielzusammensetzung 2
-
TABELLE
4 – Vergleichsbeispielzusammensetzung 3
-
TABELLE
5 – Vergleichsbeispielzusammensetzung 4
-
Die
Grundzusammensetzungen für die Beispielzusammensetzungen
1, 2, 3 und 4 umfassten typische Schmiermitteladditives, wie ein
Dispergiersystem, einen Korrosionshemmer, ein Metalldihydrocarbyldithiophosphat,
ein Antischaummittel, einen Reibungsmodifizierer, ergänzende
verschleißhemmende Mittel, einen Pour-Point-Erniedriger,
einen Viskositätsmodifizierer und ein Grundöl.
Die Grundzusammensetzung wurde mit einem Grundöl formuliert,
das die GF-4-Standards erfüllte, die von dem International
Lubricants Standardization and Approval Committee (ILSAC) aufgestellt
wurden, was in dem vorliegenden Beispiel ein SAE-Motoröl der
Qualität 5 W-30 war.
-
Die
Sequenz-IIIG-Motortests wurden mit der Beispielzusammensetzung 1
und mit den Vergleichsbeispielzusammensetzungen 2, 3 und 4 unter
Verwendung eines 1996/1997 231 CID (3.800 cc) Serie II General Motors
V-6-Benzineinspritzmotors durchgeführt. Die verwendeten
Zusammensetzungen wurden bewertet, um den Grad der Kolbenablagerungen
während Hochtemperaturbedingungen zu bestimmen. Der Grad
der Kolbenablagerungen wurde hinsichtlich einer gewogenen Kolbenablagerungs(WPD)-Bewertung
gemessen. Die WPD-Bewertung wurde durch Inspektion sämtlicher
sechs Kolben auf Ablagerungs- und Lackrückstände
bestimmt. Der Grad der Kolbenablagerungsbildung wurde nach einer
Reinheitscodenumerierung von 1 bis 10 bewertet, wobei 10 als rein
angesehen wurde. Das „gewogene Kolbenablagerungs"-Ergebnis
ist ein Mittelwert aus den Reinheitsbewertungen für sämtliche
sechs Kolben. Eine höhere WPD-Bewertung zeigt eine niedrigere Kolbenablagerungsbildung
und weniger oxidativen Abbau, den eine bestimmte Zusammensetzung
in einem Motor erfahrt.
-
Die
verwendeten Zusammensetzungen wurden bewertet, um die Zunahmen in
der Viskosität bei 40°C durch auf dem Fachgebiet
wohlbekannte Verfahren zum Messen der kinematischen Viskosität
zu bestimmen. Von der Zusammensetzung wurden Proben gezogen und
alle 20 h analysiert. Je größer die Viskositätszunahme
war, desto weniger stabil war eine bestimmte Schmiermittelzusammensetzung
gegenüber Oxidation. Eine Schmiermittelzusammensetzung,
die eine Viskositätszunahme von größer
als 150% zeigt, genügt diesem Kriterium nicht.
-
Die
Ergebnisse zeigten den Vorteil der Verwendung der offenbarten Zusammensetzung
zum Hinausschieben des Einsetzens der Viskositätszunahme
in einer Schmiermittelzusammensetzung. Wie in dem vorgenannten Beispiel
gezeigt, zeigte Beispielzusammensetzung 1, die das offenbarte oxidationshemmende
System einschloss, eine WPD-Bewertung von 5,29 und eine Viskositätszunahme
von 111,2%. Im Vergleich zeigte die Beispiel-2-Zusammensetzung,
der die offenbarte Zusammensetzung fehlte, eine WPD-Bewertung von 3,88
und eine Viskositätszunahme von 232,3%. Beispielzusammensetzung
3, der die offenbarte Zusammensetzung fehlte, die jedoch eine im
Vergleich zu der Beispielzusammensetzung 1 erhöhte Menge
des Arylaminantioxidans einschloss, zeigte eine WPD-Bewertung von
3,98 und eine Viskositätszunahme von 129%. Beispielzusammensetzung
4, der ebenfalls die offenbarte Zusammensetzung fehlte, zeigte eine
WPD-Bewertung von 2,97 und eine Viskositätszunahme von
148,5%. Somit zeigte sich, dass die offenbarte Zusammensetzung überraschend
und signifikant Kolbenablagerungen verringert bei gebremster Zunahme
in der kinematischen Viskosität der Schmiermittelzusammensetzungen,
während niedrigere Mengen der Arylamin-oxidationshemmenden
stickstoffhaltiger Zusammensetzungen ermöglicht werden.
Die Verminderung in den Arylamin-oxidationshemmenden Zusammensetzungen
kann als eine Verbesserung angesehen werden, da diese Verbindungen
teuer sind und die Kosten der Additiv- und Schmiermittelzusammensetzungen
erhöhen.
-
Es
ist beabsichtigt, dass die Beispiele nur zum Zweck der Erläuterung
vorgestellt werden und den Umfang der hier offenbarten Erfindung
nicht einschränken sollen. Nach dem Verständnis
des Durchschnittsfachmanns können sich die bestimmten eingesetzten
Bestandteile und die Konzentrationen der Bestandteile von denjenigen
unterscheiden, die in den Beispielen verwendet werden.
-
Es
wird angemerkt, dass, wie in der Spezifikation und den beigefügten
Ansprüchen verwendet die Singularformen "einer", "eine",
"ein" und "der", "die", "das" Bezüge auf den Plural mit
einschließen, wenn nicht anderweitig ausdrücklich
und unzweideutig auf eine Bezugnahme beschränkt ist. Somit
umfasst beispielsweise die Bezugnahme auf „ein Antioxidans"
zwei oder mehrere verschiedene Antioxidanzien. Wie hier verwendet soll
der Begriff „um fasst"/"enthält" und seine grammatikalischen
Varianten nicht einschränkend sein, derart, dass die Angabe
von Gegenständen in einer Liste nicht den Ausschluss von
anderen gleichartigen Gegenständen bedeutet, die den gelisteten
Gegenständen zugefügt werden können oder
die sie ersetzen können.
-
Für
die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche
sind, wenn nicht anderweitig angegeben, sämtliche Zahlen,
die Mengen, Prozentangaben oder Anteile ausdrücken, und
weitere numerische Werte, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen
verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen
durch den Begriff „etwa" modifiziert sind. Wenn demnach
nicht das Gegenteil angegeben ist, sind die numerischen Parameter,
die in der folgenden Beschreibung und in den beigefügten
Ansprüchen angegeben sind, Näherungen, die in
Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften,
deren Erhalt durch die vorliegende Offenbarung angestrebt wird,
variieren können. Zu guter letzt und nicht als ein Versuch,
die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Wortlaut der
Ansprüche zu beschränken, sollte jeder numerische
Parameter mindestens im Hinblick auf die Anzahl von angegebenen
signifikanten Stellen und durch Anwenden üblicher Rundungstechniken
aufgebaut werden.
-
Obgleich
bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, können
den Anmeldern oder anderen Fachleuten Alternativen, Modifikationen,
Variationen, Verbesserungen und in wesentliche äquivalente
Ausführungsform, die unvorhersehbar sind oder die derzeit
unvorhersehbar sind, einfallen. Demnach sollen die beigefügten
Ansprüche so wie eingereicht, und wie sie geändert
werden können, alle derartigen Alternativen, Modifikationen,
Variationen, Verbesserungen und im wesentlichen äquivalente
Ausführungsformen einschließen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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