DE2528865A1 - Schmiermittelzubereitung - Google Patents
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Description
DR. BFRG DIPL-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
Dr. Berg Dipl -Ing. Stapf und Partner, 8 München 86. P. O. Box 86 02 45
Anwaltsakte Nr. 26 197
Ihr Zeichen Unser Zeichen 8 MÜNCHEN 80
Yourref. Ourref. Mauerkircherstraße 45 27· Juni 1975
• Castrol Limited
Swindon, Wiltshire, Großbritannien und Deutsche Veedol GmbH, Hamburg
Schmiermittelzubereitung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schmiermittelzubereitungen und insbesondere
auf Schmiermittelzubereitungen, die sich zum Schmieren von Getrieben, wie Hypoidgetrieben
eignen.
Bis vor kurzem haben Getriebeöle unter Verwendung von konventionellen "Extremdruck"-Additiven,
wie phosphorsulfurisierten Terpenen, erfolgreich gearbeitet. Immer mehr Probleme sind aber
aufgetaucht, insbesondere bei Verwendung von "grünen", d.h. unphosphatisierten Getrieben, als
Folge der erhöhten Anforderungen, die unter den
V/bu - 2 -
f (0811) 98 82 72 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Banken: Bayerische Vereinsbank München 453 100
<B89>98 70 43 TELEX: 05 24 560 BERG d Hypo-Bank München ΓΙ89 2623
33 1 ° Postscheck München 653 43 -808
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gegenwärtigen Arbeitsbedingungen an das öl gestellt werden. So stellt beispielsweise die
Verwendung von kleineren Getrieben größere Anforderungen an die Komponenten; die Getriebe
werden in kleineren Gehäusen untergebracht, so daß wenig Raum für das Schmiermittel bleibt;
die Hersteller von Motoren fordern öle, die weniger oft gewechselt werden müssen; die Getriebe
werden mit höheren Geschwindigkeiten betrieben und der Hitzeverlust aus dem Getriebegehäuse
wird herabgesetzt als Folge der beschränkten Luftströmung, die durch die Körperform verursacht
wird. ALIe diese Faktoren führen zu höheren Arbeitstemperaturen der Getriebe.
Erfindungsgemäß wird eine Schmierölzubereitung geschaffen, die sich zum Schmieren von Getrieben
eignet und die ein Schmieröl und eine Kombination von Schwefel und eines Viskositäts(VI) Verbesserers
umfaßt.
Der Viskositätsindexverbesserer ist vorzugsweise von der Art, die als Dispergierungsmittel-Viskositätsindexverbesserer
bekannt ist. Dieses sind üblicherweise öllösliche Polymerisate mit hohem Molekulargewicht, die sich von nicht-polaren
Monomeren ableiten, wie Polymethacrylat, Polyiso-
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butylenen, Olefinmischpolymerisaten, Polystyrol und Styrol-Mischpolymerisaten, die mit kleineren
Mengen von polaren Monomeren mischpolymerisiert worden sind oder auf die kleinere Mengen von
polaren Monomeren aufgepfropft worden sind, um dem Polymerisat Dispergiervermögen zu verleihen.
Ggf. kann das Dispergiervermögen durch partielle Hydrolyse verliehen werden oder durch Umsetzung
mit anderen Chemikalien als Wasser oder Dampf.
Viskositätsindexverbesserer, die keine Dispergierungsmittel sind und die die oben erwähnten
nicht-polaren Polymethacrylate usw. sind, können zwar verwendet werden, in derartigen Fällen ist
es jedoch wünschenswert - wenn auch nicht wesentlich -, ein Dispergierungsmittel eines anderen
Types, wie ein Succinimid oder dgl., zuzusetzen.
Die Kombination von Schwefel und des Viskositätsindexverbesserer,
die in der erfindungsgemäßen Schmiermittelzubereitung enthalten ist, kann separat hergestellt werden, indem elementarer
Schwefel mit dem Viskositätsindexverbesserer bei einer Temperatur von mindestens etwa 6O0C,
vorzugsweise 70 bis 120°C, bevorzugter etwa 90°C erhitzt wird. Der Schwefel wird in kleineren
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Mengen, beispielsweise bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
des reinen Viskositätsindexverbesserer, verwendet. Alternativ und vorzugsweise können aber die erfindungsgemäßen
Schmiermittelzubereitungen direkt hergestellt werden, indem der Viskositätsindexverbesserer
im Schmieröl gelöst wird, der Schwefel zugesetzt wird und das Gemisch auf eine Maximaltemperatur
von etwa 120°C erhitzt wird.
Die Kombination von Schwefel und des Viskositätsindexverbesserers liegt vorzugsweise in der erfindungsgemäßen
Schmiermittelzubereitung in einer Menge, ausgedrückt in Form eines reinen Viskositätsindexverbesserers,
von 1 bis 90 Gew.-%, insbesondere 2 bis 50 Gew.-%, speziell 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung,
vor.
Die verwendete Menge des Viskositätsindexverbesserers
hängt naturgemäß von seinem Molekulargewicht ab oder - mit anderen Worten - von seiner
Viskosität und ist normalerweise eine solche, daß das Gesamtgemisch den SAE 80-, 90- oder
140-Vorschriften entspricht, d.h. daß es eine
Viskosität bei 98,9°C von etwa 10 bzw. 17 oder 30 cSt aufweist.
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Es wird angenommen, daß die verwendete Kombination
von Schwefel und des Viskositätsindexverbesserers in den obigen Zubereitungen zur Bildung
von neuen Reaktionsprodukten führt, wenn auch vermutet wird, daß dies nur bei den unter Arbeitsbedingungen
erreichten Temperaturen, beispielsweise an den Getriebegrenzflächen, stattfindet.
Es wird bevorzugt, daß die erfindungsgemäßen Zubereitungen,
die zur Verwendung in Hypoidgetrieben vorgesehen sind, auch bekannte Extremdruck-Additive,
beispielsweise phosphorsulfurisierte und sulfurisierte Kohlenwasserstoffe, wie phosphor
sulfurisierte und sulfurisierte Terpene, enthalten sollen.
Die sulfurisierten Viskositätsindexverbesserer
der vorliegenden Erfindung können tatsächlich in Verbindung mit bekannten vollständig formulierten
Additiv-Packungen verwendet werden. Derartige Packungen können verschiedene Anti-Abrieb-Additive
und gewöhnlich auch Korrosionsinhibitoren, einschließlich Kupfer-Desaktivatoren, Antischaum-Additive
und andere bekannte Additive enthalten. Derartige Packungen sind schwer zu analysieren und ihre genaue Zusammensetzung wird
von den Herstellern geheimgehalten.
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Das Baslsöl ist normalerweise ein Mineralöl geeigneter Viskosität, aber in einigen Fällen
kann es wünschenswert sein,synthetische Esterschndermittel
und dgl. zu verwenden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. In den folgenden Tabellen I und II sind die
numerierten Beispiele erfindungsgemäße Zubereitungen,
die anderen Zubereitungen dienen zum Vergleich.
Die Versuche wurden auf einer gut bekannten 4-Ktigel-Maschine durchgeführt und die Ergebnisse
dieser Versuche sind in Tabelle I angeführt.
Beispiel Gemisch Schweißpunkt
WC | Basisöl allein | 150/160 |
- | Basisöl + 0,5 % elementa rer Schwefel |
4OO/42O |
- | Basisöl 75 % Dispergierungsmittel VI-A |
25% 160/170 |
1 | Basisöl 75 % Dispergierungsmittel VI A (sulfurisiert) 25 % |
65O/7OO |
- | Basisöl 85 %* VI B 15 % | 180/190 |
2 | Basisöl 85 % STilfurislerter VI B 15 % |
500/550 |
Fortsetzung Tabelle I
Beispiel | Gemisch | Schweißpunkt kq |
- | Basisöl 85 % Dispergierungsmittel VI C 15 % |
190/200 |
3 | Basisöl 85 % sulfurisiertes Disper gierungsmittel VI C 15 |
% 650/700 |
- | Basisöl 90 % VI D 10 % |
160/170 |
4 | Basisöl 90 % sulfurisierter VI D 10 |
% 500/550 |
- | Basisöl 80 % VI E 20 % |
120 |
5 | Basisöl 79,5 % VI E 20 % Schwefel 0,5 % |
560 |
- | Basisöl 80 % Dispergierungsmittel VI 20 % |
F 130 |
Basisöl 79,5 % VI F 20 % Schwefel 0,5 %
680
Basisöl 75 % VI G 25 %
140
Basisöl 74,5 % VI G 25 % Schwefel 0,5 %
500
Basisöl 72,5 % VI G 25 % Schwefel 0,5 % Dispergierungsmittel X 2,0 %
600
SQ9883/1G4&
Fortsetzung Tabelle I | Gemisch | Schweißpunkt kg |
Beispiel | Basisöl 97,5 % VI H 2,5 % |
130 |
- | Basisöl 96,5 % VI H 2,5 % Schwefel 0,5 % |
540 |
9 |
Basisöl 95,5 %
VI H 2,5 %
Dispergierungsmittel
X 2,0 %
Basisöl 94,5 % VI H 2,5 % Schwefel 0,5 % Dispergierungsmittel
X 2,0 %
Basisöl 75 %
VI K 25 %
Basisöl 74,5 % VI K 25 % Schwefel 0,5 %
Das Basisöl war ein Lösungsmittel-raffineriertes Mineralöl mit einer Viskosität von 2,5° Engler
bei 50°C.
VI A war ein im Handel erhältlicher VI-Verbesserer, bei dem es sich vermutlich um ein Polyalkylmethacrylat
handelt, das mit einer kleineren Menge von N-Vinylpyrrolidon copolymerisiert wurde,
um ein Dispergiervermögen zu schaffen. Er hatte
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ein Molekulargewicht von etwa 150 000.
VI B war ein im Handel erhältlicher VI-Verbesserer. Dabei handelt es sich um ein Nichtdispergierungs-Polvalkylmethacrylat.
VI C war ein VI-Verbesserer und stellt eine Modifikation von VI B dar.
VI D war ein im Handel erhältlicher VI-Verbesserer, bei dem es sich wahrscheinlich um ein
Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 1290 handelt.
VI E war ein VI-Verbesserer, bei dem es sich um ein Olefinmischpolymerisat handelt, wahrscheinlich
um ein Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat.
VI F war ein VI-Verbesserer, der eine Modifikation von VI E ist.
VI G ist ein VI-Verbesserer, bei dem es sich um Polyisobutylen handelt.
VI H war ein VI-Verbesserer, bei dem es sich um ein Styrol/Butadien-Mischpolymeriat handelt.
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VI K war ein VI-Verbesserer, bei dem es sich um einen Dispergierungs-Styrol-VI-Verbesserer
handelt.
Das Dispergierungsmittel X war ein Polyisobutenylsuccinimid
eines Polyamins und hatte ein Molekulargewicht von 12OO.
Im Falle der Beispiele 1 bis 4 wurde die Sulfurierung
des VI-Verbesserers durchgeführt, indem
das handelsübliche Produkt mit 0,5 % Schwefel auf etwa 9O C erhitzt wurde.
Im Falle der Beispiele 5 bis 11 wurde der VI-Verbesserer im Basisöl mit 0,5 % Schwefel auf
9O°C erhitzt. Die handelsüblichen VI-Verbesserer wurden alle in Mineralöl konzentriert, im allgemeinen
auf eine Konzentration von etwa 40°%, aber die in Tabelle I angegebenen Gewichtsprozente
beziehen sich auf das jeweilige Gewicht des handelsüblichen Produktes. Der in allen Fällen
verwendete Schwefel war im Handel erhältliche Schwefelblüte.
Es läßt sich aus den Ergebnissen ersehen, daß die Sulfurisierung des VI-Verbesserers den Schweißpaiatkt
erheblich erhöht und daß dieser über den
- 11 -
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hinausging, der unter Verwendung von Schwefel oder des VI-Verbesserers allein erwartet wurde.
Deshalb erhöht elementarer Schwefel den Basisöl-Schweißpunkt auf etwa 250 kg. Der VI-Verbesserer
trug etwa 10 kg bei, während der zugesetzte sulfurisierte VI-Verbesserer um 350 bis 550 kg über
dem Schweißpunkt des Basisöles lag und wenn auch die Absolutwerte nicht signifikant sein können,
so sind doch die Vergleichswerte aussagekräftig genug.
Es ist zu ersehen, daß die Erfindung auf alle Arten von im Handel erhältlichen VI-Verbesserer
angewendet werden kann. Ferner bringt ein Wechsel des Basisöltyps vom paraffinischen zum naphthenischen
oder aromatischen Typ einen geringen oder gar keinen Effekt.
In einer weiteren Reihe von Versuchen, die mit Zubereitungen durchgeführt wurden, die auch eine
im Handel erhältliche Additiv-Packung enthielten, wurden die Schweißpunkte nicht durch große Mengen
erhöht, aber die Unterschiede zwischen der Verwendung eines sulfurisierten und nicht-sulfurisierten
VI-Verbesserers waren signifikant.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle II aufgeführt. - 12 -
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Gemisch
Schweißpunkt kg
Basisöl 68,5 %
VI A 25,0 %
Deograndel R 2098 6,5 %
260/280
12
16
Basisöl
sulfurisierter VI A 25,0 %
Deograndel R 2098 6,5 %
Basisöl 68,0 % VI A 25 % Schwefel 0,5 %
Anglamol 99 6,5 %
280/300
- | Basisöl 78,5 % VI B 15,0 Deograndel R 2098 |
6,5 % | 220/240 |
13 | Basisöl 78,5 % sulfurisierter VI Deograndel R 2098 |
B 15,0 % 6,5 % |
320/340 |
Basisöl 78,5 % VI C 15,0 % Deograndel R 2098 |
6,5 % | 240/260 | |
14 | Basisöl 78,5 % sulfurisierter VI Deograndel R 2098 |
C 15,0 % 6,5 % |
280/300 |
1- | Basisöl 83,5 % VI D 10,0 % Deograndel R 2098 |
6,5 % | 260/280 |
15 | Basisöl 83,5 % sulfurisierter Vl Deograndel R 2098 |
D 10,0 % 6,5 % |
460/480 |
440
17
Basisöl 68 % VI A 25 % Schwefel 0,5 % Anglamol 98A 6,5 %
18
Basisöl 68 %
VIA 25 %, Schwefel 0,5 %
HITEC E 320 6,5 %
450
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Deograndel R 2098 (Deograndel) Anglamol 99, Anglamol
98A (Lubrizol) und HITEC E 320 (Edwin Cooper & Co. Ltd.) sind sämtlich im Handel erhältliche
Extremdruck-Packungen, hergestellt von den in
Klammern angegebenen Firmen.
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Claims (9)
1. Schmiermittelzubereitung zum Schmieren von Getrieben, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein Schmieröl und die Kombination von Schwefel und eines Viskositätsindexverbesserers umfaßt.
2. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Viskositätsindexverbesserer ein Dispergierungsmittei-Viskositätsindexverbesserer
ist.
3. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Viskositätsindexverbesserer auf einem öllöslichen Polymerisat, und zwar Polymethacrylaten und/oder
Polyisobutylenen und/oder Olefinmischpolymerisäten
und/oder Polystyrol und/oder Styrolmischpolymerisaten, basiert.
4. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination von Schwefel und eines Viskositätsindexverbesserers
durch Erhitzen von elementarem Schwe-
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fei mit dem Viskositätsindexverbesserer bei einer Temperatur von 70 bis 120°C erhalten wird.
5. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
sie durch Lösen des Viskositätsindexverbesserers in dem Schmieröl, Zusetzen des Schwefels und Erhitzen
des Gemisches auf eine Maximaltemperatur von etwa 120°C hergestellt wird.
6. Schmiermittelzuberaitung gemäß Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination von Schwefel und eines Viskositätsindexverbesserers
Schwefel in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Viskositätsindexverbesserers,
enthält.
7. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kombination von Schwefel und des Viskositätsindexverbesserers in einer Menge, ausgedrückt in Form des
reinen Viskositätsindexverbesserers, von 1 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung,
vorliegt.
8. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichn et, daß sie
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eine vollständig formulierte Additiv-Packung enthält,
9. Schmiermittelzubereitung gemäß Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl ein Mineralöl ist.
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