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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein synthetisches Öl, insbesondere
ein Metallbearbeitungs-, Hydraulik-, Getriebe-, Turbinen- oder Kompressoröl,
sowie dessen Verwendung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine
Additivkombination, insbesondere zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen
synthetischen Öls.
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Synthetisch
hergestellte Öle sind als Schmier- und Arbeitsfluide für
die eingangs bereits genannten Zwecke oder auch als Motoröle
in mannigfaltiger Ausprägung bekannt. Dabei werden synthetische Öle
in Abgrenzung zu Ölen mineralischen Ursprungs nicht aus
Solventraffinaten gewonnen, welche wiederum aus Rohöl erhalten
werden.
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Vielmehr
werden synthetische Öle bspw. mittels der Fischer-Tropsch-Synthese
aus Synthesegas erhalten, welches in Kohlenwasserstoffe mit der
gewünschten Molmasse und Molmassenverteilung umgewandelt
wird. Des Weiteren können Polymerisations- und/oder Kondensationsschritte
vorgenommen werden.
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Des
Weiteren ist bekannt, aus gebrauchten Ölen, insbesondere
aus Metallbearbeitungs-, Hydraulik- oder Getriebeölen,
erneut hochwertige Basisöle herzustellen. Dazu können
zunächst Verunreinigungen aus dem gebrauchten Öl
entfernt werden. In weiteren Schritten werden Kohlenwasserstoffmoleküle
gezielt gespalten und/oder neue Kohlenwasserstoffe gezielt hydriert.
Ein so als Recyclingprodukt erhaltenes hochwertiges Basisöl
wird auch als Hydrieröl und ggf. auch als Reraffinat bezeichnet.
Ein solches Produkt ist ebenfalls als synthetisches Öl
im Sinne der vorliegenden Anmeldung anzusehen.
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Schließlich
ist bereits bekannt, synthetischen oder auch mineralischen Ölen
Additive zuzusetzen, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen
und/oder die Alterungsbeständigkeit zu verbessern.
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Mineralische Öle
oder Primärraffinate stellen dabei aufgrund ihres erhöhten
Aromatenanteils im Allgemeinen eine befriedigende Löslichkeit
für gebräuchliche Additive zur Verfügung.
Bei synthetisch hergestellten Ölen, und insbesondere bei
Hydrierölen, ist der Aromatenanteil jedoch stark erniedrigt,
wodurch sich lediglich eine mangelhafte Eignung zur Aufnahme dringend
benötigter Additive ergibt.
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Andererseits
ist aufgrund des geringeren Aromatenanteils bei solchen Ölen
eine deutlich weniger ausgeprägte gesundheits- und hautschädigende
Wirkung und eine verminderte Geruchsbelästigung festzustellen. Daher
wäre der Einsatz von synthetischen Ölen, insbesondere
von Hydrierölen, unter diesem Gesichtspunkt eigentlich
bevorzugt.
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Daneben
ist eine Verwendung dieser Fluide, insbesondere von Recycling-Hydrierölen,
unter dem Gesichtspunkt der Umwelt- und Ressourcenschonung besonders
erstrebenswert.
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Hierbei
begegnet der Fachmann jedoch bisher dem Problem, dass synthetischen Ölen,
und insbesondere Hydrierölen, bedingt durch deren Herstellungsweg
stabilisierende Bestandteile fehlen, welche Solvat- bzw. Primärraffinate
mineralischen Ursprungs (aus Rohöl) bereits anfänglich
aufweisen.
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So
weisen viele synthetische Öle weder eine ausreichende Beständigkeit
gegen UV-Strahlen noch gegen Oxidation auf. Werden bspw. Hydrieröle
als Metallbearbeitungsöle eingesetzt, wird bei der Bearbeitung eine
große Menge von Luft in das Öl eingetragen. Des
Weiteren ist der Arbeitsplatz üblicherweise beleuchtet, so
dass das Metallbearbeitungsöl auch Licht- und insbesondere
UV-Strahlen ausgesetzt ist. Das verwendete Hydrieröl weist
in der Folge schon nach kurzer Standzeit teerartige Ausfällungen
und/oder eine starke Eintrübung bzw. Dunkelfärbung
auf und verströmt einen unangenehm starken Geruch. Des
Weiteren entstehen durch die hervorgerufenen Ablagerungen Verklebungen
innerhalb der Bearbeitungsmaschinen, welche nur in aufwändiger
Weise entfernbar sind.
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Die
Bereitstellung eines hinreichenden Schutzes solcher synthetischen Öle,
insbesondere von Hydrierölen, gegen den nachteiligen Einfluss
von Oxidation und Licht gelingt bisher nicht oder nur mit unverhältnismäßig
hohen Kosten, welche den Einsatz synthetischer Öle, insbesondere
von Recyclingprodukten, für die vorgenannten Einsatzzwecke
prohibitiv verteuern.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige
und dauerhafte Stabilisierung von synthetischen Ölen gegen
Oxidation und Lichteinwirkung bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß ist
diese Aufgabe zunächst hinsichtlich eines synthetischen Öls
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist ein
erfindungsgemäßes synthetisches Öl gekennzeichnet
durch eine Additivkombination aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol
und 2,6-Di-tert.Butylphenol.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
synthetischen Öls sind den hierzu nachgeordneten Ansprüchen
entnehmbar.
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Im
Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, dass eine Additivkombination
aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol (u. a. auch als 2,6-Di-tert.butyl-4-Methylphenol
oder als Butylhydroxytoluol bezeichnet) und 2,6-Di-tert.Butylphenol
eine überraschend gute Schutzwirkung gegen die Degradation
des Öls aufgrund des Einflusses von Licht und/oder Oxidation
bereitstellt. Die beiden antioxidativ wirkenden Substanzen entfalten dabei
einen nicht vorhersehbaren, besonders vorteilhaften synergetischen
Effekt und verhindern die bisher gemäß Stand der
Technik festgestellte Verschlechterung der Eigenschaften von synthetischen Ölen
praktisch vollständig. In dem erfindungsgemäßen
synthetischen Öl können so unerwünschte
Reaktionen dauerhaft unterbunden werden.
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Die
so stabilisierten Öle bleiben auch nach langer Bestrahlungszeit
und Luftdurchmischung hell und klar und bilden keinerlei Ausfällungen
und Verklebungen. In überraschender Weise geht dabei die
vorteilhafte Wirkung der vorgeschlagenen Additivkombination weit über
eine Wirkung derer einzelner Komponenten hinaus, der alleinige Einsatz
einer der vorgeschlagenen Additivkomponenten führt nämlich
zu keinem ansatzweise befriedigenden Ergebnis.
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Im
Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass die beiden Komponenten
der vorgeschlagenen Additivkombination bereits bei geringen Anteilen
am synthetischen Öl einen hervorragenden Stabilisierungseffekt bewirken.
Aufgrund der guten Verfügbarkeit und dem vergleichsweise
geringen Einkaufspreis kann damit eine besonders kostengünstige
Stabilisierung erreicht werden. Auf der anderen Seite ist aufgrund
des geringen Anteils der antioxidativen Komponenten auch mit praktisch
aromatenfreien synthetischen Ölen keine Löslichkeitsproblematik
zu befürchten, so dass auch dieser bisher im Zusammenhang
mit synthetischen Ölen, insbesondere mit Hydrierölen,
festgestellte Nachteil erfindungsgemäß überwunden
ist.
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Im
Ergebnis kann ein synthetisches Öl mit einer kostengünstigen
und dauerhaften Stabilisierung gegen Oxidation und Lichteinwirkung
bereitgestellt werden Durch die Erfindung wird erstmals ermöglicht,
als synthetische Öle, insbesondere für die eingangs
genannten Zwecke, sog. Hydrieröle einzusetzen. Aufgrund
des geringen Aromatenanteils besitzen Hydrieröle ein besonders
geringes gesundheitsschädigendes Potential. Des Weiteren
weisen sie im Allgemeinen hohe Flammpunkte und eine sehr geringe
Verdampfungs- und Vernebelungstendenz auf. Beim Einsatz als Metallbearbeitungsöl
sind damit thermische Werkzeug- und/oder Bauteilschädigungen
(Schleifbrand) im Gegensatz zu bisher verwendeten mineralischen Ölen
vermeidbar. Des Weiteren wird die Verpuffungsgefahr beim Hochgeschwindigkeitsschleifen
minimiert.
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Neben
diesen Vorteilen konnte beim Einsatz von Hydrierölen festgestellt
werden, dass diese eine sehr schnelle Luftabscheidung und eine besonders
geringe Schaumneigung aufweisen, was insbesondere im Hinblick auf
den Einsatz als Metallbearbeitungsöle optimal ist. Des
Weiteren kann mit solchen Ölen ein außergewöhnlich
hohes Druckaufnahmevermögen erzielt werden.
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Besonders
vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Öle
auch im Hinblick auf eine positive Kosten- und Umweltbilanz. So
können gebrauchte Öle (bspw. Metallbearbeitungsöle)
zurückgenommen und in vorgenannter Weise wieder aufbereitet
werden. Die thermische Verwertung des Altöls kann entfallen.
Folglich kann es sich bei dem synthetischen Öl um ein Recyclingprodukt,
insbesondere um ein Reraffinat handeln. Hierdurch wird eine Schonung
fossiler Ressourcen und eine weitgehende Unabhängigkeit
von Rohölpreisen erzielt. Insbesondere kann bei der Zweitraffination
eine Einsparung von ca. 40% der CO2-Emissionen
verglichen mit der Verwendung von Primärraffinaten erreicht
werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die steigende Bedeutung
von CO2-Emissionszertifikaten von Bedeutung.
Nach heutigem Stand beträgt die mögliche jährliche
Einsparung bis zu 90.000 Tonnen CO2.
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Im
Konkreten wird eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei
der das synthetische Öl einen Gehalt an 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol
zwischen ca. 0,1 Massen-% (Ma.-%) und ca. 1,0 Ma.-%, insbesondere
von ca. 0,2 Ma.-%, aufweist. Dabei ist bereits bei einem Gehalt
von ca. 0,1 Ma.-% ein deutlicher Effekt verzeichnet worden. Als
besonders vorteilhaft hat sich im Hinblick auf eine Abwägung
von Kosten und Effekt jedoch ein Gehalt von ca. 0,2 Ma.-% erwiesen.
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Vergleichbar
kann auch der Gehalt an 2,6-Di-tert.Butylphenol zwischen ca. 0,1
Ma.-% und ca. 1,0 Ma.-%, insbesondere ca. 0,2 Ma.-%, betragen. Auch
bei dieser Komponente hat sich ein Gehalt von ca. 0,2 Ma.-% als
besonders vorteilhaft erwiesen.
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Des
Weiteren ist festgestellt worden, dass ein besonders vorteilhafter
synergetischer Effekt erzielbar ist, sofern die jeweiligen Massenanteile
von 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol am
synthetischen Öl im Wesentlichen gleich groß sind.
Folglich ist es vorteilhaft, dem synthetischen Öl im Wesentlichen
jeweils die gleiche Masse jeder der beiden antioxidativen Komponenten
zuzugeben. Abweichungen hiervon können sich jedoch im Einzelfall
ebenfalls als zweckmäßig erweisen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das
synthetische Öl weitere Additive, insbesondere Phosphor-
und/oder Schwefel- und/oder Esteradditive auf. Damit lässt
sich gezielt eine Eignung des synthetischen Öls für
bestimmte Verwendungen und Einsatzzwecke herbeiführen.
Des Weiteren können zusätzliche geeignete Additive
die Stand- bzw. Einsatzzeit des synthetischen Öls weiter
verlängern.
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Die
oben aufgezeigte Aufgabe ist im Weiteren hinsichtlich einer Verwendung
eines synthetischen Öls mit den Merkmalen des Anspruchs
7 gelöst. Im Hinblick auf die erfindungsgemäßen
Vorteile wird dabei auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen
synthetischen Öl, und wird insbesondere auf die Ausführungen
zu einer vorteilhaften Verwendung des Öls als Metallbearbeitungsöl
verwiesen.
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Hinsichtlich
einer Additivkombination ist die oben angegebene Aufgabe schließlich
mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Danach weist
eine erfindungsgemäße Additivkombination eine
Mischung aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Ditert.Butylphenol
auf. Mit der erfindungsgemäßen Additivkombination lässt
sich unter Verwendung eines synthetischen Basisöls, insbesondere
eines Hydrieröls, ein erfin dungsgemäßes
synthetisches Öl bereitstellen. Auch hier kann zu erfinderischen
Vorteilen sowie vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen
auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Additivkombination
im Wesentlichen gleiche Massenanteile an 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol
und 2,6-Ditert.Butylphenol auf. Damit ist gewährleistet, dass
ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Additivkombination
bereitgestelltes synthetisches Öl im Wesentlichen gleiche
Mengen der beiden antioxidativen Komponenten aufweist, welche hierdurch
auch einen jeweils im Wesentlichen gleichen Massenanteil am synthetischen Öl
aufweisen. Eine solche Dosierung der beiden vorgeschlagenen Additive
hat sich – wie bereits erwähnt – als
besonders wirkungsvoll erwiesen.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden
Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und
andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von Vergleichsbeispielen
unter Inbezugnahme der angegebenen Tabellen sowie der einzigen Figur
zu verweisen. Die Vergleichsbeispiele dienen dabei zur näheren
Erläuterung und zur Darlegung der Vorteile der Erfindung,
schränken diese jedoch nicht auf die Beispiele ein.
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In
Tabelle 1 sind die Ergebnisse von insgesamt neun Vergleichsversuchen
angegeben, wobei die Auswirkungen der Bestrahlung mit UV-Licht und
der Vermengung mit Luftsauerstoff auf verschiedene synthetische Öle
auf Hydrieröl-Basis ermittelt worden sind.
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Dabei
sind Vergleichswerte für ein Produkt ohne erfindungsgemäße
Additivkombination (Produkt Nr. 1, nicht erfindungsgemäß)
und für acht erfindungsgemäße synthetische Öle
(Produkte Nr. 2–Nr. 9) ermittelt worden.
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Es
wurden jeweils 100 ml eines synthetischen Öls bereitgestellt,
welches zumindest zu 98 Ma.-% aus einem Basis-Hydrieröl
(Reraffinat bzw. Recyclingprodukt) bestanden hat. Zu diesem Basis-Hydrieröl
ist bei den Produkten Nr. 2–Nr. 9 jeweils eine erfindungsgemäße
Additivkombination in unterschiedlichen Massenanteilen hinzugegeben
worden. Dabei betrug der Massenanteil der beiden antioxidativen Komponenten
(MP = 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol, BP = 2,6-Di-tert.Butylphenol)
an der zugefügten Additivkombination jedoch jeweils 50%.
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Jede
Charge (100 ml) des zu prüfenden Öls wurde mit
UV-Licht bestrahlt, gleichzeitig wurde Luft mittels einer Fritte
mit einem Druck von 50 mm Wassersäule (WS) bei Raumtemperatur
durch das Öl geleitet. Nach einer Versuchsdauer von mindestens
24 h ist bis zu einer Versuchsdauer von 30 Tagen (720 h) in verschiedenen
Zeitabständen bestimmt worden, ob eine Eintrübung
stattgefunden hat. Bejahendenfalls ist der Wert „1” vergeben
worden.
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Des
Weiteren ist nach ISO 2049 die Verfärbung
der Probe bestimmt worden. Falls eine Eintrübung stattgefunden
hat, ist zunächst der Wert „2” vergeben
worden, des Weiteren ist zur genaueren Unterscheidung der Eintrübung
eine Farbzahl („FZ”) zwischen 1 und 8 zugeordnet
worden.
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Schließlich
ist noch festgestellt worden, ob es zu Sedimentbildungen oder Ausfällungen
gekommen ist. In diesem Fall wurde der Wert „3” zugeordnet,
und wurden die Buchstaben „a” für die
Bildung klebriger Sedimente/Ausfällungen bzw. „b” für
die Bildung amorpher Sedimente/Ausfällungen vergeben.
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Die
Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen eindrucksvoll, dass bereits mit einem
sehr geringen Additivanteil von 0,1 Ma.-% MP und 0,1 Ma.-% BP (Produkt
Nr. 2) gegenüber der nicht additivierten Probe (Produkt
Nr. 1) eine deutliche Reduktion der Eintrübungsneigung
erzielt werden konnte. So ist erst nach 72 h überhaupt
eine Eintrübung festgestellt worden.
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Auch
die festgestellte Verfärbung ist gegenüber der
unbehandelten Probe deutlich geringer ausgefallen, so sind bei Produkt
Nr. 2 Farbzahlen zwischen 2–4 gegenüber 4–8
bei der unbehandelten Probe festgestellt worden.
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Mit
einem Anteil der Additivkombination von 0,4 Ma.-% (jeweils 0,2 Ma.-%
MP und 0,2 Ma.-% BP, Produkt Nr. 3) wurde bereits ein hervorragendes
Ergebnis erzielt. Dabei kann es bis zu einer Versuchsdauer von 720
h (30 Tage) weder zu einer Eintrübung noch zu einer Sedimentbildung
oder Ausfällungen. Die festgestellte Verfärbung
der Probe fiel mit einer Farbzahl von 2 ebenfalls sehr gering aus.
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Für
Massenanteile der Additivkombination von 0,6 Ma.-% und 0,8 Ma.-%
(Produkte Nr. 4 und Nr. 5) wurden dabei identische Ergebnisse erzielt.
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Auch
für höhere Anteile der erfindungsgemäßen
Additivkombination (Produkte Nr. 6–Nr. 9) wurden sehr gute
Stabilitätsergebnisse erhalten, wobei die festgestellte
Verfärbung gegenüber den Produkten Nr. 3–Nr.
5 lediglich um eine Farbzahlstufe ansteigt. Eintrübungen
oder die Ausbildung von Sedimenten oder Ausfällungen konnten
hier ebenfalls nicht beobachtet worden.
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Tabelle
2 verdeutlicht noch einmal den Unterschied des zeitlichen Verlaufs
der festgestellten Verfärbung anhand der zugeordneten Farbzahl
im Vergleich der unstabilisierten Probe gemäß Produkt
Nr. 1 mit Produkt Nr. 4 mit jeweils 0,3 Ma.-% MP und BP. Während
das nicht additivierte Produkt Nr. 1 bereits nach 336 h (14 Tagen)
eine vollständige Schwarzfärbung (Farbzahl 8)
aufwies, gelang es mit der erfindungsgemäßen Additivkombination
in vergleichsweise geringer Dosierung, die Farbzahl bis zu einer
Versuchsdauer von 30 Tagen auf den sehr geringen Wert von 2 zu beschränken.
Dieses Ergebnis ist in der einzigen Figur graphisch dargestellt.
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Abschließend
sei betont, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungs-
und Vergleichsbeispiele die beanspruchte Lehre erörtern,
diese jedoch nicht auf diese Beispiele einschränken.
| Veränderung
der Farbzahl | | |
| | Produkt
Nr. 1 | Produkt
Nr. 4 |
| Zeit | unstabilisiert | 0,3%
MP, 0,3% BP |
| 0
h | 1 | 1 |
| 24
h | 4 | 2 |
| 48
h | 5 | 2 |
| 72
h | 5 | 2 |
| 168
h | 6 | 2 |
| 336
h | 8 | 2 |
| 720
h | 8 | 2 |
Tabelle
2
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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