DE19614722A1

DE19614722A1 - Kältestabiles Schmier- und Kraftstoffadditiv

Info

Publication number: DE19614722A1
Application number: DE19614722A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Bongardt; Nicole Zinndorf
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1997-10-16
Also published as: AU2508997A; WO1997038965A1

Description

Die Erfindung betrifft Schmier- und Kraftstoffadditive vom Typ der Fettsäurepartialester mehrwertiger Alkohole, die aufgrund ihrer Zusammensetzung ein verbessertes Kälteverhalten, insbesondere einen tieferen Pourpoint und eine geringere Kristallisationsneigung bei niedrigen Temperaturen aufweisen.

Fettsäurepartialester, wie z. B. Glycerinmonooleat oder Sorbitansesquioleat werden seit langem als Additive zur Verbesserung der Schmierfähigkeit und als Korrosionsinhibitoren in Schmieröle eingesetzt. Auch schwefelarmen Dieselölen werden solche Additive zugesetzt, um die Verteilereinspritzpumpe funktionsfähig zu halten, den Kraftstoffverbrauch zu senken und Ablagerungen im Motor zu verhindern.

Leider haben diese Additive selbst ein ungünstiges Kälteverhalten. Der Pourpoint von technischem Glycerinmonooleat liegt z. B. bei +5°C, jedoch schon nach eintägiger Lagerung bei +10°C kristallisieren Bestandteile dieses Gemisches aus Mono-, Di- und Triestern technischer Ölsäurequalitäten aus, so daß das Produkt seine Fließfähigkeit verliert.

Eine gewisse Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß man Partialester höher ungesättigter Fettsäuren, z. B. technischer Fettsäuregemische mit höheren Anteilen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren wie z. B. Linol- und Linolensäure verwendet. Als besonders vorteilhaft in dieser Hinsicht hat sich z. B. der Glycerinmonoester der Tallölfettsäure (Glycerin-monotalloate) erwiesen, der immerhin mehrere Tage bei 0°C stabil ist, dann aber doch Trübungen und Bodensatz bildet.

Es bestand daher die Aufgabe, einen als Schmier- und Kraftstoffadditiv geeigneten Polyol-Partialester zu entwickeln, der eine wesentlich verbesserte Kältestabilität aufweist und z. B. bei Lagerung bei 0°C über Wochen weder Trübungen noch Bodensatz bildet oder gar durchkristallisiert.

Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe gelöst wird durch ein Schmier- und Kraftstoffadditiv, das im wesentlichen aus einem Fettsäuremonoester- oder einem Mono- und Diester-Gemisch ungesattigter Fettsäuren mit 16-22 C-Atomen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Polyolen mit 3-10 C-Atomen und 3-6 Hydroxylgruppen besteht.

Im "wesentlichen" soll im vorliegenden Fall bedeuten, daß technische Fettsäuregemische mit untergeordneten Anteilen an gesättigten Fettsäuren für die Herstellung solcher Estergemische verwendet werden und die Veresterung zu Estergemischen führt, die untergeordnete Mengen an Triestern sowie an freiem Glycerin enthalten können. Als untergeordnete Mengen werden im allgemeinen Anteile von weniger als 10 Mol-% verstanden.

Das erfindungsgemaße Schmier- und Kraftstoffadditiv kann durch Mischen von Fettsäuremonoestern oder Mono-Diester-Gemischen einheitlicher Polyole hergestellt werden. Es kann aber auch dadurch hergestellt werden, daß man zwei unterschiedliche Polyole mischt und das Polyolgemisch mit der Fettsäure verestert oder mit einem Fettsäuremethylester umestert.

Der erfindungsgemäße Fettsäuremonoester oder das Mono-Diester-Gemisch wird bevorzugt hergestellt durch Veresterung von 1 Mol des Polyolgemisches mit 1 bis 1,5 Mol der Fettsäure in üblicher Weise in Gegenwart eines Veresterungskatalysators unter Entfernung des dabei entstehenden Wassers. Es kann aber auch durch Umesterung aus 1 Mol des Polyolgemisches mit 1 bis 2 Mol eines entsprechenden Fettsäuremethylesters in üblicher Weise in Gegenwart eines Umesterungskatalysators und unter Entfernung des dabei gebildeten Methanols hergestellt werden. Schließlich kann man auch aus Fettsäuretriglyceriden durch Umesterung mit 1-2 Mol eines Polyols oder Polyolgemisches pro Mol Triglycerid zu den erfindungsgemäßen Fettsäuremono- und Diestergemischen gelangen.

Im Falle der Veresterung kann eventuell unumgesetztes Polyolgemisch durch bekannte Raffinationsverfahren aus dem Estergemisch entfernt werden.

Als Fettsäurekomponente eignen sich zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmier- und Kraftstoffadditive z. B. Ölsäure oder technische Fettsäuregemische mit hohem Anteil von mehr als 80 Gew.-% an Ölsäure, Linolsäure oder Linolensäure. Als besonders vorteilhaft in Bezug auf das Kälteverhalten der damit hergestellten Partialester hat sich Tallölfettsäure mit einer Jodzahl von 150-160 und Gehalten von weniger als 3 Gew.-% Harzsäuren und weniger als 3 Gew.-% an unverseifbaren Anteilen erwiesen.

Als Polyole eignen sich solche mit 3-10 C-Atomen und 3-6 Hydroxylgruppen, z. B. Glycerin, Diglycerin, Triglycerin, Erythrit, Sorbit, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmier- und Kraftstoffadditive eignet sich besonders gut ein Gemisch aus Glycerin und wenigstens einem weiteren Polyol aus der Gruppe Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit im Molverhältnis 1 : 3 bis 3 : 1.

Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Schmier- und Kraftstoffadditiv, dessen Polyolkomponente aus einem Gemisch von Glycerin und Trimethylolpropan im Molverhältnis 1 : 1 bis 3 : 1 zusammengesetzt ist.

Die erfindungsgemäßen Fettsäuremonoester- oder Mono- und Diester-Gemische weisen einen Stockpunkt (Pour-Point nach DIN ISO 3016) von weniger als -15°C auf. Der besondere Vorteil gegenüber Monoestern oder Mono- und Diestergemischen des Glycerins liegt aber in der Tieftemperatur-Lagerstabilität ohne Trübungen oder Kristallabscheidungen.

Die folgenden Beispiele sollen diese Eigenschaften näher erläutern.

Beispiele

Es wurden die folgenden Ester hergestellt:

A Glycerin-monotalloat durch Veresterung von 1 Mol Tallölfettsäure (Säurezahl 195, Jodzahl 150, Harzsäuren 1,8 Gew.-%, Unverseifbares 2,0 Gew.-%) mit 1 Mol Gly cerin.

Kennzahlen des Esters A
Säurezahl
0,1 (ASTM D 974)
Verseifungszahl	160 (ASTM D 94)
Jodzahl (Wÿs)	130 (ASTM D 2087)
Kinemat. Viskosität (40°C)	68 mm²/s (ASTM D 445)
Cloud Point (DIN ISO 3015)	-15°C

B Trimethylolpropan-monotalloat durch Veresterung von 1 Mol Tallölfettsäure (wie oben) mit 1 Mol Glycerin

Kennzahlen des Esters B

Säurezahl|1,5

Verseifungszahl 149

Jodzahl 117

Hydroxylzahl 197

Kinemat. Viskosität (40°C) 76,52 mm²/s

Cloud Point (DIN ISO 3015) -47°C

1. Erfindungsgemäße Estergemische durch Mischen von Ester A und Ester B

2. Erfindungsgemäße Estergemische durch Veresterung von Tallölfettsäure mit Gemischen aus Glycerin und Trimethylolpropan (TMP)

Bedeutung der Symbole

V: Vergleichs-Ester
klar: keine Kristallbildung
trüb: feine Kristalle im Ester verteilt
Bodensatz: Kristalle am Boden abgesetzt
fest: starke Kristallisation, keine Fließfähigkeit

Claims

1. Schmier- und Kraftstoffadditiv, bestehend im wesentlichen aus Fettsäuremonoester- oder Mono- und Diester-Gemischen ungesättigter Fettsäuren mit 16 bis 22 C-Atomen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Polyolen mit 3 bis 10 C-Atomen und 3 bis 6 Hydroxylgruppen.

2. Schmier- und Kraftstoffadditiv gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäurekomponente aus Tallölfettsäure mit einer Jodzahl von 150-160 und einem Gehalt von weniger als 3 Gew.-% Harzsäuren und weniger als 3 Gew.-% an unverseifbaren Anteilen besteht.

3. Schmier- und Kraftstoffadditiv gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyole aus einem Gemisch von Glycerin und einem weiteren Polyol aus der Gruppe Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit im Molverhältnis 1 : 3 bis 3 : 1 zusammengesetzt sind.

4. Schmier- und Kraftstoffadditiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyole aus einem Gemisch von Glycerin und Trimethylolpropan im Molverhältnis 1 : 1 bis 3 : 1 zusammengesetzt sind.