DE1444844A1 - Schmieroele bzw. Schmieroelzusaetze - Google Patents

Description

• Schmieröle bzw. Schmierölzusätze Motorenöle haben verschiedene Aufgaben :.u erfüllen: Sie müssen Schmierwirkung besitzen, das heißt die gleitende Reibung zwischen zwei Metallteilen durch Flüssigkeitsreibung ersetzen können, sie sollen weiter die Wärme, die bei der Verbrennung des Kraftstoffes auf die Motorenteile übertragen wird, abführen und außerdem müssen sie das Kurbelgehäuse gegen den Verbrennungsraum.abdichten. Eine weitere wichtige Forderung, die an ein gutes Schmieröl :,u stellen ist, besteht darin, die Teile des Motors, mit denen es in Berührung kommt, Vor dein Angriff durch Säuren zu schüL.en, die auf verschiedene Weise ins Motorenöl gelangen können: Bei der Öloxydation entstehen neben harzartigen Polymerisationsprodukten die sogenannten Alterungssäuren; Weiterhin ist es nicht zu vermeiden, daß ein kleiner Teil der Verbrennungsgase in das Kurbelgehäuse eindringt und daß sich nach dem Start der noch kalten Maschine an den Wänden Kondenswasser niederschlägt, in dem sich das in den Verbrennungsgasen ebenfalls enthaltene, von Schwefelanteilen im Kraftstoff herrührende S02 und-SO .3 löst.
• Die korrodierende Wirkung dieser sauren Bestandteile kann auf mehreren Wegen vermindert werden: Durch Zugabe von Oberflächenschutzstoffen, Säureacceptoren und Aritoxydantien zum Schmieröl. Als Oberflächenschutzstoffe dienen organische Schwefel- und Phosphorverbindungen, die den metallischen Werkstoff mit einem Schutzfilm überziehen. Zur chemischen Bindung der Säure muß man dafür sorge tragen, daß ein genügend große: Vorrat an Säureacceptoren, die sogenannte Alkallreserve, welche meist aus Erdalkaliseifen besteht, vorhanden ist. Auch durch den Zusatz von metallorganischen Verbindungen können-die entstehenden Säuren gebunden werden. Antioxydantien wirken der Alterung des Öls und damit der Bildung von Alterungssäure entgegen.
• Diese bisher gebräuchlichen Zusätze besitzen verschiedene Nachteile: Die metallorganischen Verbindungen haben ebenso wie die Erdalkaliseifen einen hohen Aschegehalt und außerdem werden die sauren Oxydationsprodukte im Öl als Salze angereichert und können ausfallen`. Schwefel- und Phosphorverbindungen werden selbst sehr -leicht unter Eildung von sauren Produkten oxydiert und verbrauchen vorzeitig die Alkalireserve. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Schmieröle bzw. Schmierölzusätze zur Verwendung in Verbrennungsmotoren anzugeben, bei denen die soeben geschilderten Nachteile nicht auftreten.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, "ä lineare Polyäther als säurebindende Schmierölzusätze oder Schmieröle verwendet werden.
• Solche Polyäther werden z.B. unter dem Namen "Polgran" (eingetragenes Warenzeichen der Firma BAYER, Leverkusen) in den Handel gebracht. Man versteht darunter aus cyclischen Äthern aufgebaute Mischpolymerisate, deren Kettenmoleküle äus -(CH 2)n-O-Gruppen bestehen, wobei sich die Äthersauerstoffatome stets in der Hauptkette befinden (vgl. z.B. die deutsche Patentschrift 1 071 872).
• Die Konstitution der erfindungsgemäß als Schmieröle oder Schmierölzusätze verwendbaren Polyäther läßt sich durch folgende Formel wiedergeben: - (CH 2) n-0-m . Die endständigen Valenzen können durch Verbindungen mit aktivem Wasserstoff, z.B. Wasser, abgebunden sein: HO - (CH 2)n -0-m H. n darf dabei innerhalb eines Möleküls mit m -Sauerstoffbrücken in der Hauptkette mehrere verschiedene Werte annehmen. Die Polymethylen radikale -(CH 2)n- können auch verzweigt sein.
• .Für den in der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagenen Zweck haben sich Polyäther mit -(CH 2)n-O-Gruppen, bei denen n kleiner oder gleich 6 ist, als vorteilhaft erwiesen. Die am häufigsten verwendeten Polymerisate dieser Art enthalten -(CH 2)4-0-Gruppen. Als Beispiel sei ein Polyäther der Formel HO-CH2)4-0-1 7H genannt, wobei die (CH 2)4-Gruppen unverzweigt sind.
• Derartige Polyäther können entweder selbst als hochbelastbares Motorenschmieröl angewandt oder als HD-(heavy duty) Zusatzkomponente sowie auch als Hochdruckzusatzkomponente (extreme pressure dopes = EP - Dopes) eingesetzt werden.
• Die der Erfindung zugrundeliegenden-Versuche haben ergeben, daß lineare Polyäther durch organische oder anorganische Säuren weitgehend unter Bildung von monomeren Alkoholen. und Estern gespalten werden, das heißt als Säureacceptoren wirken. Diese Eigenschaft wird erfindungsgemäß technisch ausgenutzt, indem diese Polymerisate als säurebindende Wirkstoffe Schmierölen für Verbrennungskraftmaschinen zugesetzt werden. Dabei wirkt es sich vorteilhaft aus, daß der Dampfdruck der entstehenden Ester wesentlich größer ist als der des Schmieröls, so daB diese Stoffe durch die Verbrennungsgase aus dem Öl herausgespült werden können. Bei Polyäthern, die weniger als 4 Methylengruppen zwischen je zwei Äthersauerstoffatomen be- pylenoxyd als Bausteine enthalten, werden die durch Säureeinwirkung entstehenden Reaktionsprodukte besonders leicht flüchtig. Die Eignung der beschriebenen Polyäther als Säureacceptoren gründet sich also in erster Linie auf ihre leichte Spaltbarkeit durch organische und anorganische Säuren sowie idarauf, daß die entstehenden Reaktionsprodukte im Vergleich zum Schmieröl leicht flüchtig sind. Außerdem sind die Polyäther., abgesehen von ihrer Spaltbarkeit durch Säuren, chemisch und thermisch ziemlich stabil. Durch Einstellung eines geeigneten Polymerisationsgrades können Dampfdruck und Zähigkeit der Polyäther auf den gewünschten Wert gebracht werden. Vorzugsweise wird der Polymerisationsgrad so gewählt, daß der Dampfdruck bei 150°C nicht über 2 Torr beträgt und andererseits die Zähigkeit im vorgegebenen Viskositätsbereich liegt.
• Es hat sich ferner gezeigt, daß derartige Polyäther wesentlich mehr Wasser zu lösen vermögen als Mineralöle. Dadurch wird besonders auch die Korrosion bei ruhender Maschine vermindert.Sauer reagierende Kondensate kommen nicht zu lokaler Abscheidung, da der Säuretaupunkt nicht unterschritten wird. Daz kalte Öl wirkt wie ein Trockenmittel. Im Warmbetrieb der Maschine gibt das Öl einen großen Teil der echt gelösten Feughtigkeit wieder ab.
• Demnach sind Polyäther den üblichen eingangs genannten Schmiermittelzusätzen in mancher Hinsicht überlegen: Sie sind im Vergleich zu den Schwefel- und Phosphorverbindungen sehr oxydationsbeständig und verursachen im Gegensatz zu den Erdalkaliseifen und metallorganischen Verbindungen keine Ascherückstände. Vor allem aber werden saure OxydatIonsprodukte, wie niedere Carbonsäuren, S02 und S83 unter Bildung von leicht flüchtigen monomeren Estern und Alkoholen unschädlich gemacht. Dadurch wird vermieden, daß sich im Ö1 im Laufe der Zeit infolge von Salzbildung feste Rückstände ansammeln.
• Eine Kombination der als Säureacceptoren verwendeten Polyäther mit den gebräuchlichen DetergentIen und Inhibitoren ist möglich.
• Die Fähigkeit, als Säureacceptoren zu dienen, weisen nicht nur Polyäther sondern auch Polyester auf. Auch sie werden in Gegenwart von Säuren leicht unter Umesterung gespalten, wobei denjenigen Polyestern der Vorzug zu geben, ist, bei denen die entstehenden Ester möglichst leicht flüchtig sind.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Verwendung von linearen Polyäthern als säurebindende Schmieröle oder Schmierölzusätze.
2. 2. Verwendung von linearen Polyäthern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Kettenmolekülen bestehen, welche aus -(CH 2)n -0-Gruppen aufgebaut sind, wobei die Äthersauerstoffbrücken stets in der Hauptkette liegen.
3. 3. Verwendung von linearen Polyäthern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß n kleiner oder gleich 6 ist.
4. 4. Verwendung von linearen Polyäthern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß n innerhalb eines Polyäthermoleküles wechselt.
5. 5. Verwendung von linearen Polyäthern nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die -(CH 2)n-Gruppen verzweigt sind.
6. 6. Verwendung von linearen Polyäthern nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsgrad so gewählt wird, daß der Dampfdruck bei 150°C nicht über 2 Torr beträgt und andererseits die Zähigkeit im vorgegebenen Viskositätsbereich liegt.