DE2319430A1 - Schmiermittel- und kraftstoffzubereitungen - Google Patents

Description

DR. BERG DlPI..-ING. STAPF

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Dr. Berg D!pl.-Ing. Stapf, 8 München 86, P. O. Box 86 0245

Ihr Zeichen Unser Zeichen 8 MÖNCHEN 80 17. ABii* 1S73

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Anwaltsakte 23 754
Be/Ro

Esso Standard Soeiete Anonyme Francaise Courbevoie / Frankreich

"Schmiermittel- und Kraftstoffzubereitungen"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmiermittel für Zweitakt- und Rotationskolbenmotoren, beispielsweise Wankelmotoren. Unter Wankelmotoren sind Drehkolbenmotoren zu verstehen, die für Kraft-angetriebene Gartengeräte geeignet sind, sowie Einscheiben-, Zweischeiben- und Dieselmotoren, die höhere Kraftleistungen abgeben.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftstoffzubereitung, die einen Destillatkraftstoff, im besonderen ein

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Benzin, und die Schmiermittelzubereitung enthält, und sie betrifft weiterhin das Arbeitsverfahren der Motoren mit dieser Kraftstoffzubereitung.

Die angegebenen Motoren werden durch Öl oder Ölzubereitungen geschmiert, die in den Kraftstoffen für die Motoren vorhanden sind, und/oder in die Verbrennungs-LuftbeSchickung eingespritzt werden. Ein Teil des Öls wird auf den bewegenden Teilen der Motoren abgelagert, während der Rest in der Verbrennungskammer mit dem Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Dieselkraftstoff, verbrannt wird oder verbrannt werden sollte.

Tatsächlich ist die Verbrennung des Öls im allgemeinen unvollständig und es führt dies zu festen Rückständen, die zur Bildung von Niederschlagen beitragen, die an den Abgasbzw. Auspufföffnungen haften und das Auspuffsystem allmählich verstopfen. Die wirksame Arbeitsweise dieser Motoren erfordert aber, wie bei allen Otto- oder Innenverbrennungs- bzw. Explosionsmotoren das Vermeiden von Lacken und Ablagerungen, besonders an dem Kolben, wo solche Ablagerungen den Wärmeaustausch beeinträchtigen und das normale Arbeiten der Ringe verhindern können.

Die vorliegende Erfindung soll daher diese Probleme mildern und die Schmierung von Zweitakt- und Drehkolbenmotoren verbessern»

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Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Schmiermittel für Zweitakt- oder Rotationsmotoren, das im wesentlichen die nachfolgenden Komponenten enthält:

(a) 25 Ms 99 Sew./o, "bezogen auf die Gesamtmenge, wenigstens einer Alkylbenzolver"bindung, wobei die Verbindung bis zu 2 Alkylgruppen mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen pro Gruppe aufweisen kann und die Verbindung wenigstens eine weitere Alkylgruppe aufweist, so daß die Verbindung eine Gesamtzahl von wenigstens 20 Kohlenstoffatomen pro Molekül aufweist;

(b) 1 bis 12 Gew.^, bezogen auf die Gesamtmenge, bekannte Schmiermitteladditive für solche Motoren;

(c) 0 bis 74 Gew.^, bezogen auf die Gesamtmenge, wenigstens ein bekanntes Mineralschmieröl für solche Motoren«,

Besonders wenn die Schmiermittelzubereitung für Zweitaktmotoren vorgesehen ist, enthält sie vorzugsweise 50 bis 99 GeWo^ der .Komponente (a)·

Die bevorzugten Alkylbenzole, die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, sind Alkylbenzol, Alkyltoluol, Alkylxylole und Alkyläthylbenzole» In allen lallen muß eine Alkylgruppe vorliegen und es kann, wenn gewünscht, mehr als eine Alkylgruppe vorhanden sein. Weiterhin müß die Alkylgruppe bzw. -gruppen so sein, um die Kohlenstoffatomgesamtzahl pro Molekül auf wenigstens 20 zu bringen. Die

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Alkylgruppen können gerade oder verzweigt Bein.

Die Verbindungen können durch Alkylieren des Ausgangskohlenwasserstoffs, beispielsweise von Benzol, Toluol oder Ithylbenzol mit einem Cq bis O^-Alken, oder einem Gemisch von llkenen in dem angegebenen Kohlenstoffatombereich erhalten werden.

Diese Alkene können beispielsweise durch das Kracken von Paraffinen mit einer höheren Anzahl an Kohlenstoffatomen pro Molekül oder durch Olig'omerisierung von Olefinen mit einer geringeren Kohlenstoffatomzahl stammen. Diese Alkene sind vorzugsweise Oligomere von ein oder mehreren Butenen oder vorzugsweise Propylen. Oligomere von Gemischen solcher niederer Olefine können ebenso verwendet werden.

Die Oligomere von Propylen werden mittels bekannter Verfahren erhalten, die darin bestehen, daS man im wesentlichen Propylen der Einwirkung geeigneter Katalysatoren unterwirft· Das Molekulargewiehtsmittel des Oligomers hängt von der Art des Katalysators und den Temperatur- und Druokbedingungen ab, bei denen die Reaktion durchgeführt wird. Es ist beispielsweise bekannt, daß Propylenoligomere mit 9 bis 18 Kohlenstoffatomen pro Molekül aus Propylen dadurch erhalten werden können, daß man einen Katalysator auf Phosphorsäurebasis bei einer Temperatur von etwa 200°0 und einem Druck von 50 bis 100 Bar verwendet. Oligomere mit einem Durchschnitt von 20 bis 30 Kohlenstoffatomen pro Molekül

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können dadurch erhalten werden, daß man Propylen in Gegenwart von Bortrifluorid bei Temperaturen in der Größenord·· nung von 0 bis 40⁰C in der flüssigen Phase polymerisiert;

Die in der erfindungsgemäßen Schmiernuttelzubereitung ver-, wendeten Alkylbenzolverbindungen können ge eignet erweise ein Dialkylbenzol oder ein Trialkylbenzol oder ein Gemisch, sein, das hauptsächlich diese Verbindungen enthält. Die Alkylgruppen können im Durchschnitt etwa 11 bis 13 Kohlenstoffatome aufweisen. Ein Gemisch solcher Di- und QJrialkylben- ! zole ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung technischer Dodecylbenzolej man erhält das Gemisch als Sumpfprodükt in der Kolonne, in der das Alkylierungsprodukt von Benzol mit einem Gemisch von Olefinen, linearen oder sonstigen, mit einem Durchschnitt von 11 bis 13 Kohlenstoffatomen pro Molekül destilliert wird.

Die Alkylbenzolverbindungen werden normalerweise eine durchschnittliche Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen pro Molekül von 28 bis 45 enthalten, normalerweise bilden etwa 50 I Kohlenstoffatome die obere Grenze.

Die in dem Schmiermittel nach der vorliegenden Erfindung enthaltenen Alkylbenzole können aber auch, hauptsächlioh, ( d«hi5u6O bis 100$, Monoalkylbenzole sein, deren Alkylgrup!- pen wenigstens 14 und geeigneterweise 15 bis 33 Kohlenstoff- \ atome enthalten. Diese Monoalkylbenzole haben vorzugsweise eine durchschnittliche Kohlenstoffatomzahl pro Molekül zwi-

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sehen 20 und 36, wiinschenswerterweise 20 bis 30 oder 26 bis 36. Solche Monoalkylbenzole können dadurch erhalten werden, daß man Benzol mit Propylenoligomeren mit wenigstens 14 Kohlenstoffatomen pro Molekül, und vorzugsweise einer Durchschnittsanzahl der Kohlenstoffatome zwischen 20 und 30 pro Molekül, alkyliert.

Das Schmiermittel der vorliegenden Erfindung enthält 1 bis 12 Gew.# bekannte herkömmliche Additive, einschließlich solchen, die die Funktion haben, die Bildung von Lacken und Ablagerungen in der Maschine, im besonderen an den Kolben zu verringern, den Abrieb der bewegenden Teile zu vermindern, die Metallkorrosion zu inhibieren und die Rostbildung zu vermeiden usw. Diese Additive werden aus solchen ausgewählt, die normalerweise in Schmiermitteln für Verbrennungs- oder Ottomotoren anzutreffen sind.

So können beispielsweise als herkömmliche Dispersionsadditive Salze von Sulphonsäuren mit Molekulargewichten zwischen 400 und 600, im besonderen die Calcium-, Barium- oder Magnesiumsalze dieser Säuren verwendet werden. Die Säuren können durch Sulfonierung von Alkylbenzol oder Rohölschwerfraktionen erhalten werden. Es ist im besonderen bei Zweitaktmaschinen vorgesehen, daß das Schmiermittel vorzugsweise 0,5 bis 5 (rew»$, im besonderen 0,5 bis 3 G-ew.$, von einem oder mehreren dieser Salze enthält.

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Weiterhin ist vorgesehen, 0,2 bis 5 Gew.# aschenlose öllösliche Dispergiermittel, wie die bekannten Alkylsuccinimidverbindungen, zu verwenden.

Weiterhin können Antirostadditive zugegeben werden, wie beispielsweise bestimmte herkömmliche Ester von Fettsäuren und Polyolen. Herkömmliche Antiabriebadditive, wie beispielsweise ein Zinksalz eines Thiaphosphorsäurediesters kann ebenso zugegeben werden. Dieselkraftstoff-Antiqualmadditive sind allgemein bekannt und können zugegeben werden.

Alle Gewichte, die für die oben angegebenen Additive angegeben wurden, beziehen sich auf die Gewichte der wirksamen Bestandteile. Es kann wünschenswert sein, irgendeinen der Wirkstoffe der Schmiermittelzubereitung in form einer Lösung oder Dispersion in einem geeigneten Medium zuzuführen.

In der Sohmiermittelzubereitung dieser Erfindung können bis zu 74 Gew.?6, bezogen auf das Gesamtgewicht, wenigstens ein herkömmliches mineralisches Schmieröl enthalten sein. Geeigneterweise sollte ein solches öl ein schweres, Lösungsmittel-raffiniertes Destillat von Sohöl, vorzugsweise mit einer Viskosität bei 100°0 von 4 bis 15 cST sein. Bei Verwendung der Zubereitungen in Zweitaktmotoren ist es üblich, aber nicht wesentlich, ein Öl näher dem oberen

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Ende des Viskositätsbereiehs zu verwenden.

Ein Gegenstand der Erfindung bildet weiterhin ein Kraftstoff für Zweitakt- oder Rotationsmotoren, der eine Schmiermittelzubereitung , wie oben beschrieben, und einen Destillatkraftstoff in einem Volumverhältnis von 1 ί 10 bis 1M00, vorzugsweise 1:20 bis 1x50, enthält.

Normalerweise sollte der Destillatkraftstoff ein Benzin, wie beispielsweise ein solches mit einem Siedebereioh von 40 bis 200⁰C sein. Der Destillatkraftstoff kann ein Dieselkraftstoff sein, wobei in diesem Falle geeignete Kraftstoffe solche mit einem Siedebereich von beispielsweise 150 bis 400⁰C sind.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Arbeitsverfahren für Zweitakt- und Drehkolbenmotoren, wobu man in die Masohine 10 bis 100 Volumteile Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Dieselkraftstoff, pro Volumteil Sohmieraittelzubereitung, wie vorausgehend beschrieben, einführt. Bei einigen Maschinen wird das Schmiermittel und der Kraftstoff nach vorausgehendem Mischen zugeführt. Bei anderen ist die mechanische Arbeitsweise anders geartet und das Sehmiermittel wird durch Versprühen in das Luftauführungssystem zur Verbrennung des Kraftstoffs eingespritzt, wobei der Kraftstoff getrennt zugeführt wird. Bei Zweitaktern wird das Schmiermittel und das Benein normalerweise vorausgehend (in den angegebenen Anteilen) gemischt und das Gemisch der Masohine zugeführt.

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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die nicht einschränkenden Beispiele beschrieben, wobei das Beispiel 2 Vergleichszwecken dient.

Beispiel 1

Es wurde nach der Erfindung ein Schmiermittel zur Verbesserung des Laufs kleiner Zweitaktmotoren hergestellt. Die Zusammensetzung dieses Schmiermittels war auf das Gewicht bezogen«

Alkylbenzole 64,00 #

Mineralöl 33,15 1°

Detergensadditive 2,85 #

Die Alkylbenzole hatten ein Durchschnittsmolekulargewicht von 414 und wurden durch Monoalkylierung von Benzol mit einem Propylenoligomer, dessen mittlere Anzahl der Kohlenstoff atome pro Molekül 24 war, hergestellt. Das Oligomer hatte die nachfolgende Gewichtszusammensetzungι 3# ^₁₅,

O₁₈, 20# O₂₁, 25# O₂₄, 20# O₂₇, 11# O₅₀, 5# O₃₃J Rest über C₃₃.

Das Mineralschmieröl war ein schweres, Lösungsmittel-raffiniertes Destillat von Rohöl. Seine Viskosität betrug 137 cST bei 50⁰C (zwischen 4 und 15 cST bei 100⁰G), und sein Viskositätsindex nach dem ASTM/D-567-Standard betrug 65.

Das Detergensadditiv war Bariumalkylbenzolsulphonat

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und Calciumalkylbenzolsulphonat (33»3?ί)» die in leichtem mineralischem Schmieröl (61,7$) gelöst waren. Die zur Herstellung der Salze verwendete Alkylbenzolsulphonsäure hatte ein Molekulargewicht von etwa 500.

Ein Teil dieses Schmiermittels wurde au 20 Tolumteilen herkömmlichem Benzin zugegeben. Das so erhaltene Gemisch wurde dann in der Weise geprüft, daß es einer herkömmlichen Zweitaktmaschine zugeführt wurde, deren Zylinder ein Fassungsvermögen von 50 ecm aufwies, und die eine leistung von 1 FS bei 5.500 UpM hatte. Zu dieser Untersuchung wurden die Bedingungen des Standard Nr. 1402 T 68 des Europäischen Koordinierungskommittees verwendet. Die Untersuchung wurde von dem Kommittee veröffentlicht (61 NEw Cavendish Street, London W1M 8AR).

Die Untersuchung wurde unterbrochen wenn die Abgabe von Auspuffgasen auf 70$ am Bodentotpunkt der Maschine abfielen, woraus man auf eine Verstopfung der Abgasleitungen schließen konnte. -

Nach 500 Betriebs stunden hatte sich die Abgabe von Abgasen aus der Maschine, die mit Schmierstoffen nach der Erfindung versorgt wurde, nur um 24$ verringert·

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt, daß die mit einem gewöhnlichen

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Schmiermittel erzielten Ergebnisse wesentlich schlechter sind, als die, wie man sie mit Hilfe der erfindungsgemäßen Produkte nach dem -vorausgehenden Beispiel erhält.

Es wurde der gleiche Versuch wie in Beispiel 1 wiederholt, wobei man jedoch das erfindungsgemäße Schmiermittel duroh ein Schmiermittel üblicher Art, das für kleine Zweitakter vorgesehen ist, ersetzt. Dieses Schmiermittel unterscheidet sich von dem des vorausgehenden Beispiels daduroh, daß es anstelle von 64$ Alkylbenzolen und 33,15$ Mineralöl, wie oben besehrieben, 97|15 Gew.# mineralisches Schmieröl enthält, dessen Viskosität 110 cST bei 37⁰C (zwischen 4 und 15 oST bei 100⁰O) und dessen Viskositätsindex nach ASTM D-567 65 betrug. Es wurden wiederum 2,85 Sew.jt Detergensadditiv wie in Beispiel 1 verwendet.

Each nur 231 Arbeitsstunden hatte sich die Abgabe von AbgaBen auf 70?t verringert.

Beispiel 3

Das Arbeitsverfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die 64,OO# Alkylbenzole und die 33,15?* Mineralöl durch 97,15 Gew.J* der gleichen Alkylbenzole ersetzt wurden. Ss wurden wiederum 2,65 Gew.jC Detergeneadditiv wie in Beispiel 1 verwendet.

Nach den die Maschine 500 Stunden gelaufen war, senkte sich die Abgabe von Abgasen um nur 19^·

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Es ist daraus zu ersehen, daß durch Ersetzen des Mineralöls, das in dem geringen Verhältnis der Schmiermittelzubereitung, wie in Beispiel 1 beschrieben, vorhanden war, durch den gleichen Anteil Alkylbenzole die Arbeit der Maschine noch weiterhin verbessert werden kann. Trotzdem kann es aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft sein, einen Anteil mineralisches Schmieröl in der Schmiermittelzubereitung nach der Erfindung zu tolerieren.

Die Beispiele 1 und 3 zeigen die durch die Erfindung erzielten Portschritte im Vergleich mit dem Stand der Technik.

Patentansprüchet

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Claims (8)

Patentansprüche :

1. Schmiermittelzuberei'tung für Zweitakt- und Rotationskolbenmotoren dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen, bezogen auf das Gewicht, die nachfolgenden Komponenten enthält:

(a) 25 bis 99$, vorzugsweise 50 bis 99$» bezogen auf das Gesamtgewicht, wenigstens eine Alkylbenzolverbindung, wobei diese Verbindung bis zu zwei Alkylgruppen mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen pro Gruppe enthalten kann, und sie wenigstens eine weitere Alkylgruppe enthält, so daß die Verbindung eine Gesamtzahl von wenigstens 20, vorzugsweise bis zu 50 Kohlenstoffatomen pro Molekül aufweist ;

(b) 1 bis 12$, bezogen auf das Gesamtgewicht, bekannter Schmiermitteladditive für solche Maschinen, und

(c) 0 bis 74$, bezogen auf das Gesamtgewicht, wenigstens eines bekannten Mineralschmieröls für solehe Maschinen, vorzugsweise mit einer Viskosität im Bereich von 4 bis 15 cST bei 100⁰C.

2. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß in der Komponente (a) nur die weitere Alkylgruppe vorliegt.

3. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (a)

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hauptsächlich aus einem Gemisch von Di- und Trialkylbenzo- ^w len, deren Alkylgruppen jede einen Gesamtdurchschnitt von 11 bis 13 Kohlenstoffatomen aufweist, besteht«,

4. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (a) hauptsächlich Monoalkylbenzole enthält, deren Alkylgruppen wenigstens 14 Kohlenstoffatome enthalten»

5· Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (a) hauptsächlich Monoalkylbenzole enthält, deren Alkylgruppen 15 bis 33 Kohlenstoffatome enthalten.

6. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 4 d a durch gekennzeichnet, daß die Monoalkylbenzole eine durchschnittliche Gesamtzahl der Kohlenstoffatome pro Molekül zwischen 26 und 36 aufweisen«

7. Schmiermittelzubereitung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 bis 5 Gew.$ bekannte Schmiermitteladditive, einschließlich einem oder mehreren Calcium-, Barium- oder Magnesiumsalzen von Sulphonsäuren mit Molekulargewichten zwischen 400 und 600 enthalten, wodurch die Schmiermittelzubereitung besonders zur Schmierung von Zweitaktmotoren geeignet ist.

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8. Verwendung einer Schmiermittelzubereitung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche in einem Brennstoff für Zweitakt- oder Drehkolbenmotoren, dadurch gekennzeichnet , daß man die Schmiermittelzubereitung und einen Destillatkraftstoff, vorzugsweise ein
Benzin, in einem Volumverhältnis von 1:10 bis 1:100, vorzugsweise 1:20 bis 1:50, verwendet·

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