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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schmierstoffe und insbesondere
Schmierstoffe für
Auto- und Maschinengetriebe.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Verwendung dispergierten Alkalimetallborate in den Schmierstoffformulierungen
ist weithin bekannt. Die Patentliteratur lehrt die Kombination eines
Alkalimetallborates mit Schwefelverbindungen und bestimmten Phosphorverbindungen.
Siehe zum Beispiel
US-Patent
4 717 490 ;
4 472 288 ;
und die darin zitierten Patente. Jedoch leiden diese Formulierungen
des Stands der Technik gegenüber
handelsüblichen
Schmierstoffen ohne einer festen Disperson von Borat unter verkürzter Lagerhaltbarkeit.
Die Phosphorchemie im Stand der Technik beruht auf sauren Verbindungen
zur Verbesserungen der Lasttrageeigenschaft und zum Schutz gegen
Dichtungsleckstellen in Gegenwart von Wasser.
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Das
US-Patent 4 717 490 (Salentine)
offenbart eine Schmierstoffzusammensetzung, die eine Kombination
ist von Alkalimetallboraten, Schwefelverbindungen, Dialkylhydrogenphosphit
und einem Gemisch mit mehr als 50 Prozent neutralisierten sauren
Phosphaten. Diese Zusammensetzung unterliegt jedoch gegenüber anderen
käuflichen
Schmierstoffen, die keine festen Dispersionen der Alkalimetallborate
verwenden, an einer verkürzten
Lagerhaltbarkeit. Insbesondere fallen in dieser Zusammensetzung
mit der Zeit die Additive aus. Das Problem verschlimmert sich bei
höherer
Lagertemperatur. Der Standardbehelf in der Industrie ist der Zusatz
von mehr Dispergier- oder Detergenzadditiven zur Zusammensetzung,
um so deren Lagerhaltbarkeit zu verbessern. Diese Additive können jedoch
andere Eigenschaften des Getriebeschmierstoffs beeinträchtigen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Alkalimetallborat-haltigen
Schmierstoffs, der bessere Lasttrageeigenschaften und eine bessere
Lagerstabilität
hat.
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Ohne
an eine bestimmte Theorie gebunden sein, haben wir eine Hauptursache
der verkürzten
Lagerhaltbarkeit der borathaltigen Formulierungen entdeckt. Die
sauren Phosphorverbindungen, und zwar diejenigen, bei denen ein
Wasserstoffatom direkt an ein Phosphoratom oder an ein Heteroatom
gebunden ist, das wiederum an ein Phosphoratom gebunden ist, auf
die man sich zuvor für
andere Leistungs vorteile verlassen hat, scheinen mit den Boratteilchen
oder mit den basischen Dispergier- und Detergensadditiven zu reagieren, die
zur Stabilisierung der Boratteilchen und zur Bildung eines Niederschlags
verwendet werden, der sich am Boden des Schmierstoffbehälters absetzt.
Das
US-Patent 4 717 490 (Salentine)
betrifft zwar die Verwendung neutralisierter Phosphate, jedoch sind
die Phosphate nur teilweise neutralisiert. Das
US-Patent 4 717 490 spezifiziert zudem
die Verwendung eines Dihydrocarbylphosphats, das ein saures Wasserstoffatom
enthält.
Wir haben entdeckt, dass die Verwendung von nur nicht-sauren Phosphorverbindungen
eine viel bessere Haltbarkeitsdauer ergibt, ohne dass die Lasttrage-
oder Dichtungs-Leck-schutzeigenschaften des Getriebeschmierstoffs
beeinträchtigt
werden. Zusätzlich
kann die Lasttrageeigenschaft durch Wahl geeigneter Verhältnisse
der Polysulfide verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Schmierstoffzusammensetzung bereit,
umfassend ein Öl
mit Schmierviskosität,
worin eine kleinere Menge eines Gemisches von Komponenten dispergiert
ist, umfassend
- (a) ein hydratisiertes Alkalimetallborat;
- (b) ein Dihydrocarbyl-polysulfid, umfassend ein Gemisch aus
nicht mehr als 70 Gewichtsprozent Dihydrocarbyltrisulfid, mehr als
5,5 Gewichtsprozent Dihydrocarbyldisulfid und mindestens 30 Gewichtsprozent
Dihydrocarbyltetrasulfid oder höheren
Polysulfiden; und
- (c) einem nicht-sauren Phosphor, umfassend ein Trihydrocarbylphosphit,
das mindestens zu 90 Gewichtsprozent die Formel (RO)3P
hat, wobei R Alkyl mit 4 bis 24 Kohlenstoffatomen ist; und mindestens
ein Dihydrocarbyldithiophosphat-Derivat.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Schmieröl, das eine Kombination aus
drei Komponenten enthält, nämlich aus:
- (1) Alkalimetalboraten;
- (2) mindestens einem Polysulfid, das spezifische Anteile Sulfide
hat; und
- (3) nicht-sauren Phosphor-Verbindungen, wie u.a. ein Dihydrocarbyldithiophosphat-Derivat
und ein Trialkylphosphit. Diese Basismischung kann mit Schaumhemmern,
Metalldeaktivatoren und gegebenenfalls Detergenzien, Dispergiermittel
und Oxidationshemmern zur Bildung einer vollständigen Schmierstoffformulierung
kombiniert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst
die Kombina tion von: (1) Natriumtriborat; (2) tertiärem Butylpolysulfid;
und (3) Trilaurylphosphit und Dialkyldithiophosphatester.
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Die Alkalimetallborate
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Die
erste Komponente einer erfindungsgemäßen Schmieröl-Zusammensetzung ist ein hydratisiertes teilchenförmiges Alkalimetallborat.
Die hydratisierten teilchenförmigen
Alkalimetallborate sind Stand der Technik und kommerziell verfügbar. Repräsentative
Patente, die geeignete Borste und Herstellungsverfahren offenbaren,
umfassen die
US-Patente 3 313
727 ;
3 819 521 ;
3 853 772 ;
3 907 601 ;
3 997 454 ;
4 089 790 und
6 534 450 .
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Die
hydratisierten Alkalimetallborate können durch die folgende Formel
veranschaulicht werden: M2O·mB2O3·nH2O worin ist:
M ein Alkalimetall
der Ordnungszahl im Bereich von 11 bis 19, d.h. Natrium und Kalium;
m
eine Zahl von 2,5 bis 4,5 (ganze Zahl und Bruchzahl); und
n
eine Zahl von 1,0 bis 4,8.
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Die
hydratisierten Natriumborate, insbesondere die hydratisierten Natriumtriborat-Mikroteilchen
mit einem Natrium-zu-Bor-Verhältnis
von ungefähr
1:2,75 bis 1:3,25 sind bevorzugt. Die hydratisierten Borat-Teilchen
haben im Allgemeinen eine mittlere Teilchengröße von weniger als 1 Mikron.
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Organisches Polysulfid
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Das
Dihydrocarbylpolysulfid ist ein Gemisch, das nicht mehr als 70 Gewichtsprozent
und vorzugsweise nicht mehr als 60 Gewichtsprozent Dihydrocarbyltrisulfide,
mehr als 5,5 Gewichtsprozent Dihydrocarbyldisulfid und mindestens
30 Gewichtsprozent und vorzugsweise mindestens 40 Gewichtsprozent
Dihydrocarbyltetrasulfid oder höhere
Polysulfide enthält.
Vorzugsweise enthält
das Dihydrocarbylpolysulfid-Gemisch überwiegend Dihydrocarbyltetrasulfid
und höhere
Polysulfide. Die Bezeichnung "Polysulfid", wie hierin verwendet, kann
auch kleinere Mengen Dihydrocarbylmonosulfide einschließen, die
auch als Monosulfid oder Sulfid bezeichnet werden. Im Allgemeinen
ist das Monosulfid in verhältnismäßig kleinen
Mengen von weniger als ungefähr
1 Gewichtsprozent der insgesamt vorhandenen schwefelhaltigen Verbindungen
zugegen. Gewöhnlich können Monosulfide
in Mengen von ungefähr
0,3 Gewichtsprozent bis ungefähr
0,4 Gewichtsprozent zugegen sein. Die Monosulfide sind vorzugsweise
zu weniger als ungefähr
0,4 Gewichtsprozent und vorzugsweise weniger als ungefähr 0,3 Gewichtsprozent
zugegen
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Die
Bezeichnung "Hydrocarbyl" umfasst Kohlenwasserstoff,
sowie im wesentlichen Kohlenwasserstoffgruppen. "Im wesentlichen Kohlenwasserstoff' beschreibt Gruppen,
die Heteroatomsubstituenten enthalten, die im Wesentlichen die vorherrschende
Kohlenwasserstoffnatur des Substituenten nicht ändern. Nicht-einschränkende Beispiele
der Hydrocarbylgruppen umfassen die folgenden: (1) Kohlenwasserstoffsubstituenten
d.h. aliphatische (z.B., Alkyl oder Alkenyl) und alizyklische (z.B.
Cycloalkyl, Cycloalkenyl, usw.) Substituenten, aromatisch, aliphatisch
und allzyklisch substituierte aromatische Substituenten, und umfassen
auch zyklische Substituenten, worin der Ring durch einen anderen
Teil des Moleküls
vervollständigt
wird (das heißt, zum
Beispiel zwei beliebige angezeigte Substituenten zusammen können zusammen
einen alizyklischen Rest bilden); (2) substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten
d.h. solche Substituenten, die Nichtkohlenwasserstoff-Gruppen enthalten,
die die vorherrschende Kohlenwasserstoffnatur des Substituenten
im wesentlichen nicht ändern
und die Gruppen, wie z.B. Halogen (insbesondere Chlor und Fluor),
Hydroxy, Mercapto, Nitro, Nitroso und Sulfoxy umfassen; (3) Heteroatomsubstituenten,
d.h. Substituenten, die ein anderes Atom als ein Kohlenstoffatom
in einem Ring oder in einer Kette enthalten, die ansonsten aus Kohlenstoffatomen
bestehen (z.B. Alkoxy oder Alkylthio). Geeignete Heteroatome umfassen
z.B., Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und solche Substituenten,
die ein oder mehrere Heteroatome enthalten, wie beispielsweise Pyridyl,
Furyl, Thienyl und Imidazolyl.
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Im
Allgemeinen sind nicht mehr als ungefähr 2, vorzugsweise nicht mehr
als 1, Heteroatomsubstituenten je 10 Kohlenstoffatome in der Kohlenwasserstoffgruppe
zugegen. Gewöhnlich
gibt es keine Heteroatomsubstituenten in der Kohlenwasserstoffgruppe,
so dass in diesem Fall die Kohlenwasserstoffgruppe ein Kohlenwasserstoff
ist. Eine bevorzugte Kohlenwasserstoffgruppe ist tertiäres Butyl.
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Phosphorverbindungen
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Eine
erfindungsgemäße Zusammensetzung
ist nicht-sauer, wie hierin definiert und umfasst zwei Phosphorverbindungen,
ein Trihydrocarbyiphosphit- und ein Phosphorsäure-Derivat.
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Saure
Phosphorverbindungen, wie hierin verwendet, stehen für Verbindungen,
die ein Wasserstoffatom enthalten, das direkt an ein Phosphoratom
gebunden ist, oder ein Wasserstoffatom, das an ein Heteroatom gebunden
ist, das wiederum an ein Phosphoratom gebunden ist. Bei nicht-sauren
Phosphorverbindungen, wie hierin verwendet, kann das Trihydrocarbylphosphit-
oder Dithiophosphat-Derivat eine Säuregruppe, wie eine Carbonsäuregruppe,
enthalten, jedoch kein Wasserstoffatom, das direkt an ein Phosphoratom
gebunden ist, oder ein Wasserstoffatom, das an ein Heteroatom gebunden
ist, das wiederum an ein Phosphoratom gebunden ist. Verbindungen,
die -P-H, -P-O-H und -P-S-H aufweisen, werden als sauer angesehen,
wohingegen der Dithiophosphorsäureester,
wie in
US-Patent Nr. 5 922 657 beschrieben,
als nicht-sauer gilt, obwohl er wie hierin verwendet eine Carbonsäure-Funktionalität hat.
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Das
Phosphorsäure-Derivat
kann auf einer Phosphorverbindung basieren, wie in Salentine,
US-Patent Nr. 4 575 431 beschrieben,
dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die
Aminophosphorverbindung ist vorzugsweise ein Amindithiophosphat. Übliche Dithiophosphate,
die sich in dem erfindungsgemäßen Schmierstoff
eignen, sind Stand der Technik. Diese Dithiophosphate enthalten
zwei Kohlenwasserstoffgruppen und eine Wasserstofffunktionalität, sind
folglich sauer und müssen
zu Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung neutralisiert
werden. Die hier geeigneten Kohlenwasserstoffgruppen, sind vorzugsweise
aliphatische Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen.
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Repräsentative
Dihydrocarbyldithiophosphate umfassen: Di-2-ethyl-1-hexylhydrogendithiophosphat, Diisoctylhydrogendithiophosphat,
Dipropylhydrogendithiophosphat und Di-4-methyl-2-pentylhydrogendithiophosphat.
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Bevorzugte
Dithiophosphate sind Dihexylhydrogendithiophosphat, Dibutylhydrogendithiophosphat und
Di-n-hexylhydrogendithiophosphat.
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Die
sauren Phosphate werden zur erfindungsgemäßen Verwendung vollständig durch
Reaktion mit Alkylaminen neutralisiert. Die Neutralisation muss
mindestens zu 80% vollständig
sein. Für
beste Ergebnisse sollte die Neutralisation im Bereich von 85% bis
100% sein, wobei eine 100%ige Neutralisation die Reaktion von einem
Alkylamin mit jedem Säure-Wasserstoffatom
betrifft.
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Die
Amineinheit ist gewöhnlich
von einem Alkylamin hergeleitet. Die Aminalkylgruppe hat eine Länge von
10 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen.
Typische Amine umfassen Pentadecylamin, Octadecylamin, Cetylamin
und dergleichen. Am stärksten
bevorzugt ist Oleylamin. Bei Verwendung eines Gemischs aus Dithiophosphaten
und schwefelfreien Phosphaten sollte das Molverhältnis der Dithiophosphate zu
den schwefelfreien Phosphaten im Bereich von 70:30 bis 30:70, vorzugsweise
55:45 bis 45:55 und am stärksten
bevorzugt 1:1 sein. Das Molverhältnis
der substituierten Dihydrogenphosphate zu den disubstituierten Hydrogenphosphaten
sollte im Bereich von 30:70 bis 55:45, vorzugsweise 35:65 bis 50:50
und am stärksten
bevorzugt 45:55 sein.
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Das
bevorzugte Phosphorsäure-Derivat
ist ein Dithiophosphorsäureester,
wie in Camenzind et al.,
US-Patent
Nr. 5 992 657 beschrieben. Vorzugsweise sind die Dihydrocarbylestergruppen
Alkyl, wie durch Irgalube 353 von den CIBA Specialty Chemicals veranschaulicht.
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Die
erfindungsgemäße Phosphorkomponente
umfasst auch Trihydrocarbylphosphit, das nicht-sauer ist. Die erfindungsgemäß geeigneten
Trihydrocarbylphosphite umfassen (RO)3P,
worin R ein Kohlenwasserstoffrest mit etwa 4 bis 24 Kohlenstoffatomen,
stärker
bevorzugt etwa 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und am stärksten bevorzugt
etwa 10 bis 14 Kohlenstoffatomen ist. Der Kohlenwasserstoffrest
kann gesättigt
oder ungesättigt
sein. Vorzugsweise enthält
das Trialkylphosphit mindestens 90 Gewichtsprozent der Struktur
(RO)3P, worin R wie oben definiert ist.
Repräsentative
Trialkylphosphite umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, Tributylphosphit,
Trihexylphosphit, Trioctylphosphit, Tridecylphosphit, Trilaurylphosphit
und Trioleylphosphit. Ein besonders bevorzugtes Trialkylphosphit
ist Trilaurylphosphit, wie handelsübliches Duraphos TIP von Rhodia
Incorporated Phosphorus and Performance Derivatives oder Doverphos
53 (TIP) von Dover Chemical Corporation. Solche Trialkylphosphite
können
geringe Mengen Dialkylphosphite als Verunreinigungen, in einigen Fällen sogar
5 Gewichtsprozent, enthalten. Bevorzugt sind Gemische von Phosphiten,
welche Hydrocarbylgruppen mit etwa 10 bis 20 Kohlenstoffatomen enthalten.
Diese Gemische werden normalerweise von tierischen oder natürlichen
pflanzlichen Quellen hergeleitet. Repräsentative Kohlenwasserstoff-Gemische
sind allgemein bekannt als Kokos, Talg, Tallöl und Soja.
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Die Schmieröl-Zusammensetzung
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Die
Borat-, Polysulfid- und Phosphor-Komponenten werden im Allgemeinen
zu einem Basisöl
hinzugefügt,
das zum Schmieren von Ritzeln und anderen Komponenten hinreicht,
die in Achswellen und Getrieben bei Autos zugegen sind, und bei
stationären
Industrie-Zahntrieben. Gewöhnlich
umfasst die erfindungsgemäße Schmieröl-Zusammensetzung eine
größere Menge Öl mit Schmierviskosität und eine
kleinere Menge Getriebeöl-Additivpackung.
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Das
eingesetzte Basisöl
kann eines von vielen Ölen
mit Schmierviskosität
sein. Zu dem in solchen Zusammensetzungen verwendeten Basisöl mit Schmierviskosität können Mineralöle oder
Syntheseöle
gehören. Ein
Basisöl
mit einer Viskosität
von mindestens 2,5 cSt bei 40°C
und einem Pourpunkt unter 20°C,
vorzugsweise bei oder unter 0°C,
ist wünschenswert.
Die Basisöle
können
von synthetischen oder natürlichen
Quellen hergeleitet sein. Mineralöle zur Verwendung als Basisöl in dieser
Erfindung umfassen z.B. paraffinische, naphthenische und andere Öle, die
gewöhnlich
in den Schmieröl-Zusammensetzungen
benutzt werden. Syntheseöle
umfassen z.B. die Kohlenwasserstoff-Syntheseöle und synthetische Ester und
Gemische davon mit der gewünschten
Viskosität.
Kohlenwasserstoff-Syntheseöle
können
z.B. Öle
umfassen, die durch Polymerisierung von Ethylen, Polyalphaolefin
oder PAO-Ölen
hergestellt werden, oder Öle,
die durch Kohlenwasserstoffsyntheseverfahren mit Kohlenmonoxid-
und Wasserstoff-Gasen hergestellt werden, wie einem Fischer-Tropsch-Verfahren.
Geeignete synthetische Kohlenwasserstofföle umfassen flüssige Polymere
der Alphaolefine mit der korrekten Viskosität. Die hydrierten flüssigen Oligomere
von C6- bis C12-Alphaolefinen,
wie 1-Decen-Trimer sind besonders geeignet. Entsprechend lassen
sich Alkylbenzole mit der korrekten Viskosität, wie Didodecylbenzol, verwenden.
Geeignete synthetische Ester umfassen die Ester der Monocarbonsäuren und
Polycarbonsäuren,
sowie Monohydroxyalkanole und -polyole. Typische Beispiele sind
Didodecyladipat, Pentaerythritoltetracaproat, Di-2-ethylhexyladipat,
Dilaurylsebacat und dergleichen. Komplexe Ester, die aus Gemischen von
Mono- und Dicarbonsäuren
und Mono- und Dihydroxyalkanolen hergestellt werden, lassen sich
auch verwenden. Mischungen aus Mineralölen und Syntheseölen sind
auch geeignet.
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Somit
kann das Basisöl
ein raffiniertes Paraffin-Basisöl,
ein raffiniertes naphthenisches Basisöl oder ein synthetisches Kohlenwasserstoff-
oder Nichtkohlenwasserstofföl
mit Schmierviskosität
sein. Das Basisöl kann
auch ein Gemisch von Mineral- und Syntheseölen sein. Zudem können andere
Additive, die man in Schmier ölzusammensetzungen
verwendet, zur erfindungsgemäßen Additiv-Zusammensetzung
hinzugefügt werden,
so dass man ein fertiges Öl
erhält.
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Das
Alkalimetallborat macht im Allgemeinen 0,1 bis 20 Gewichtsprozent,
vorzugsweise 0,5 bis 15,0 Gewichtsprozent und stärker bevorzugt 1,0 bis 9,0
Gewichtsprozent der Schmierstoffzusammensetzung aus. Die Polysulfidverbindungen
machen 0,1 bis 10,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,2 bis 4,0 Gewichtsprozent und
stärker
bevorzugt 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent der Schmierstoffzusammensetzung
aus. Das Trihydrocarbylphosphit macht 0,01 bis 10,0 vorzugsweise
0,05 bis 5,0 Gewichtsprozent und stärker bevorzugt 0,10 bis 1,0 Gewichtsprozent
der Schmierstoffzusammensetzung aus. Die anderen nicht-sauren Phosphate
machen 0,03 bis 3,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,07 bis 1,5 Gewichtsprozent
und stärker
bevorzugt 0,15 bis 0,9 Gewichtsprozent der Schmierstoffzusammensetzung
aus.
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Die
vorstehend beschriebene Schmierstoffzusammensetzung kann durch Hinzufügung eines
Konzentrats zu einem Schmierstoffbasisöl hergestellt werden. Im Allgemeinen
enthält
das Schmierstoff 1,0 bis 10,0 Gewichtsprozent Konzentrat und vorzugsweise
2,0 bis 7,5 Gewichtsprozent Konzentrat.
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Andere Additive
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Eine
Anzahl anderer Additive kann in den erfindungsgemäßen Schmierölen zugegen
sein. Diese Additive umfassen Antioxidationsmittel, Viskositätszahlverbesserer,
Dispergiermittel, Rostschutzmittel, Schaumhemmer, Korrosionshemmer,
andere Antiverschleißmittel,
Demulgatoren, Reibungsmodifizierer, Pourpunkt-Verbesserer und eine
Reihe anderer weithin bekannter Additive. Bevorzugte Dispergiermittel
umfassen das bekannte Succinimid und ethoxylierte Alkylphenole und
Alkohole. Besonders bevorzugte zusätzliche Additive sind die öllöslichen
Succinimide und öllöslichen
Alkali- oder Erdalkalimetallsulfonate.
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BEISPIELE
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Die
folgenden Beispiele sollen die Erfindung lediglich veranschaulichen
und sie keinesfalls über
den Inhalt der später
folgenden Ansprüche
hinaus einschränken.
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BEISPIEL 1
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Autogetriebeöl, formuliert mit Trihvdrocarbulphosphit
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Die
in Tabelle 1 gezeigte Additiv-Konzentratpackung kann durch ein beliebiges
herkömmliches
Verfahren gemischt werden. Ein Autogetriebeschmierstoff des üblichen
Viskositätsgrades
80W–90
kann durch ein beliebiges herkömmliches
Verfahren mit mindestens einem Grundmaterial, wie in Tabelle 2 gezeigt,
gemischt werden, damit der gewünschte
Viskositätsbereich
erzielt wird.
| Tabelle
1 – Zusammensetzung
und Stabilität
der Additiv-Packungen (Komponenten in Gew.%) |
| Komponenten | Beispiel
1 |
| Kaliumtriborat-Dispersion | 46,2 |
| sulfuriertes
Isobutylen | 30,8 |
| neutralisiertes
Aminphosphat-Gemisch | 6,9 |
| Dialkylhydrogenphosphit | 0 |
| Trialkylphosphit | 5,0 |
| Korrosionshemmer | 3,9 |
| Succinimid-Dispergiermittel | 1,6 |
| Calciumsulfonat-Detergenz | 0,7 |
| Schaumhemmer | 0,5 |
| Verdünnungsöl | 4,5 |
| | |
| Summe
Gewichtsprozent | 100,00 |
| Lagerstabilität | |
| Dauer
bis Bildung von schwerem Sediment @ 20°C | > 19 Wochen |
| Dauer
bis Bildung von schwerem Sediment @ 66°C | 4
Wochen |
| Tabelle
2 – 80W–90-Getriebe-Schmiermischung |
| Komponente | Gewichtsprozent |
| Mineral-
oder Synthese-Grundstoffe | 92,5 |
| Packung
in Tabelle 1 | 6,5 |
| Pourpunkt-Verbesserer | 1 |
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Die
Haltbarkeitsdauer oder Lagerstabilität der Additivkonzentrate und
der fertigen Ölzusammensetzungen
kann bewertet werden, indem man eine Probe in einer klaren 4 Unzen-Glasflasche
vorlegt und die Probe bei einer bestimmten Temperatur aufbewahrt.
Die Probe wird in regelmäßigen Abständen beobachtet,
um festzustellen, wann Sedimentation auftritt. Mit erhöhter Temperatur
kann man das Verfahren beschleunigen.
| Tabelle
3 – Additivkonzentrat:
Lagerstabilität |
| | Additiv-Konzentrat,
hergestellt mit saurem Dihydrocarbylphosphit | Additiv-Konzentrat,
hergestellt mit nicht-saurem Trihydrocarbylphosphit |
| Dauer
bis Bildung von schwerem Sediment @ 150°C | 1
Woche | 4
Wochen |
| Tabelle
4 – Auto-Schmierstoffzusammensetzung:
Lagerstabilität |
| | SAE
80W–90
Getriebeöl,
hergestellt mit saurem Dihydrocarbylphosphit | SAE
80W–90
Getriebeöl,
hergestellt mit nicht-saurem Trihydrocarbylphosphit |
| Dauer
bis Bildung von schwerem Sediment @ 150°C | 5
Wo. | 11+
Wo. |
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Die
Extremdruckleistung der Schmierstoffzusammensetzung, die wie oben
gezeigt hergestellt wurde, wurde mit dem Standard-ASTM D2783 4-Kugel
EP Test ausgewertet. Die Resultate in der Tabelle 5 zeigen keine
Abnahme der Extremdruckleistung, wenn Trihydrocarbylphosphit anstelle
von Dihydrocarbylphosphit in der Schmierstoffzusammensetzung verwendet
wird. Sowohl Load-Wear-Index als auch Weld-Point bleiben konstant.
| Tabelle
5 – Fertiges
80W–90-Öl: Extremdruckleistung |
| | SAE
80W–90
Getriebeöl,
hergestellt mit saurem Dihydrocarbylphosphit | SAE
80W–90
Getriebeöl,
hergestellt mit nicht-saurem Tri hydrocarbylphosphit |
| 4-Kugel-EP-Test
(D-2783) | | |
| Load
Wear Index | 51,95 | 52,38 |
| Weld
Point, kg | 200 | 200 |
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Das
in Tabelle 1 beschriebene Additiv-Konzentrat wird zwar zur Herstellung
eines Autogetriebeöls
im vorliegenden Beispiel verwendet, jedoch kann es auch zur Herstellung
von Industrieölen
und Schmierfetten verwendet werden.
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BEISPIEL 2
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Herstellung von Industrieöl
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Ein
analoges Schmier-Additiv-Konzentrat kann wie in Beispiel 1, Tabelle
1, beschrieben hergestellt werden, außer dass das neutralisierte
Aminphosphat-Gemisch durch einen Phosphatester ersetzt wird und das
sulfurierte Isobutylen durch spezifische Gemische von Polysulfiden
ersetzt wird, die erfindungsgemäß gewählt werden,
damit man gewünschte
Verhältnisse
der Di-, Tri-, Tetra- und höheren
Polysulfide erzielt. Mit Gemischen von handelsüblichen Polysulfiden (wie TBPS
344, TBPS 34, TBPS 454 und Dialkyldisulfiden, erhältlich von
Chevron Phillips Chemical Company), können die Verhältnisse
der Polysulfide erfindungsgemäß eingestellt
werden, damit die verbesserte Extremdruckleistung erzielt wird,
während
eine verbesserte Lagerstabilität
erhalten bleibt. Die derart erhaltenen Schmierstoffadditiv-Konzentrate
wurden durch herkömmliche
Verfahren wie in Tabelle 7 gezeigt gemischt, damit repräsentative
Industriegetriebeöle
erhalten werden. Durch dieses Verfahren lässt sich zwar ein beliebiger
ISO-Viskositätsgrad
erhalten, jedoch wird dieses Beispiel anhand von ISO 220-Ölen veranschaulicht.
| Tabelle
6 – Additiv-Konzentrat-Packung |
| Additiv-Funktion | Gewichtsprozent | Art
der Substanz |
| Verschleißhemmung | 50 | Alkaliborat |
| Extremdruckmittel | 22 | Dialkyltetrasulfid |
| Extremdruckmittel | 2 | Dialkyldisulfid |
| Verschleißhemmung | 8 | Trihydrocarbylphosphat |
| Verschleißhemmung | 7 | Dialkyldithiophosphonatester |
| Korrosionshemmer | 4 | Thiadiazol |
| Dispergiermittel | 1 | Alkenylsuccinimid |
| Antioxidationsmittel | 1 | Alkylaminotriazol |
| Detergenz | 1 | Arylsulfonat |
| Schaumhemmer | 1 | Ethylacrylatcopolymer |
| Verdunnungsöl | Rest
zu 100% | Mineralöl |
| Tabelle
7 – Industrie-Getriebeschmiermischung |
| Komponente | Gewichtsprozent |
| Mineral-
oder Synthese-Grundstoffe | 97 |
| Packung
in Tabellel | 2,75 |
| Demulgator | 0,25 |
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Wie
in Tabelle 8 gezeigt, weisen industrielle Schmierstoff-Präparate weiter
verbesserte Lagerstabilität aus.
Es dauert erheblich länger,
bis eine Sedimentation in den fertigen Ölen auftritt, wenn sie mit
nicht-saurem Trihydrocarbylphosphit anstatt saurem Dihydrocarbylphosphit
hergestellt werden.
| Tabelle
8 – Industrie-Schmierstoffzusammensetzung:
Lagerstabilität |
| | ISO-220-Industrie
Getriebeöl, hergestellt
mit saurem Dihydrocarbylphosphit | ISO-220-Industrie
Getriebeöl, hergestellt
mit nicht-saurem Tri hydrocarbylphosphit |
| Dauer
bis Bildung von erstem Sediment @ 150°C | 4
Wo. | 24+
Wo. |
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Zusätzlich kann
die Extremdruckleistung der derart formulierten Öle durch vernünftiges
Einstellen der Polysulfidverhältnisse
verbessert werden. Die Extremdruckverschleißleistung wurde mit dem Standard-ASTM D2783
4-Kugel EP Test ausgewertet.
| Tabelle
9 – Extremdruckleistung
von Industrieöl-Zusammensetzungen
ASTM D2783 |
| | | Beispiel
2A | Beispiel
2B | Beispiel
2C | Beispiel
2D |
| %
S4+ | 47 | 19 | 12 | 6 |
| %
S3 | 46 | 81 | 86 | 91 |
| %
S2 | 7 | | 2 | 3 |
| Test | ASTM
Test-Code | | | | |
| Viskosität, cSt. 40°C | D445 | 219,0 | 218,8 | 218,9 | 218,5 |
| 4-Kugel-EP-Test | D2783 | | | | |
| Load
Wear Index | 59,82 | 55,74 | 55,71 | 54,76 |
| Weld
Point, kg | 315 | 250 | 250 | 250 |
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Ein
Vergleich der ASTM D2783-Resultate zeigt, dass bessere Extremdruckergebnisse
(Beispiel 2A) erfindungsgemäß mit hohen
Verhältnissen
von Tetra- und höheren
Sulfiden erreicht werden können,
wenn sie mit einer Mindestmenge Disulfid kombiniert werden. Auf
diese Weise werden sowohl der Load Wear Index als auch der Weld
Point verbessert.
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Es
gibt zahlreiche Abwandlungen der vorliegenden Erfindung, die angesichts
der hierin beschriebenen Lehren und unterstützenden Beispiele möglich sind.
Es versteht sich folglich, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs
der folgenden Ansprüche
anders geübt
werden kann als es hier spezifisch beschrieben oder veranschaulicht
wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Schmierstoffzusammensetzung
mit besserer Lagerstabilität,
welche umfasst eine größere Menge Öl mit Schmierviskosität, mindestens
ein Alkalimetallborat, mindestens ein Polysulfidgemisch mit mindestens 40%
Dihydrocarbyltetrasulfid oder höheren
Sulfiden, und mindestens eine nicht-saure Phosphorverbindung aus
einem Trihydrocarbylphosphat- und einem Dihydrocarbyldithiophosphat-Derivat.
Neben besserer Lagerstabilität
hat die Zusammensetzung eine bessere Antiverschleißwerte,
sofern das Verhältnis
der Polysulfide eingestellt ist.