DE3233347C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Schmieröls zur Verminderung
des Geräusches von
in Öl eintauchenden Scheibenbremsen.
Bei der Verwendung von schweren Maschinen, wie Traktoren,
besteht ein zunehmender Bedarf an Schmierölen mit einer
guten Wirkungsweise. Moderne Traktoren weisen viele energiebetriebene
Komponenten auf, wie Lenkhilfen und durch Bremskraftverstärker
verstärkte Bremsen. Derartige verstärkte
Bremsen sind vorzugsweise Scheibenbremsen, da sie das größere
Bremsvermögen besitzen. Die bevorzugten Scheibenbremsen
sind Naßbremsen, die in ein Schmiermittel eingetaucht sind
und damit von Schmutz isoliert sind.
Derartige Bremsen sind jedoch noch mit wenigstens einem Problem
behaftet, und zwar mit dem Bremsgeräusch oder dem Quietschen
der Bremsen. Es handelt sich dabei um ein unangenehmes
Geräusch, das beim Betätigen der Bremsen eintritt. Bisher
wurden die Reibung modifizierende Mittel, wie Dioleylhydrogenphosphit,
Bremsschmiermitteln zur Herabsetzung des Geräusches
zugesetzt. Schmiermittel, welche dieses Additiv enthalten,
bedingen jedoch sehr hohe Abriebraten, insbesondere bei hohen
Temperaturen.
Eine weitere Komplikation, die bei der Beseitigung von Bremsgeräusch
auftritt, liegt darin, daß man das gleiche funktionelle
Fluid nicht nur zum Schmieren der Bremse verwenden
will, sondern auch zum Schmieren von anderen Traktorteilen,
wie den hydraulischen und mechanischen Energieübertragungseinrichtungen,
dem Traktorgetriebe, den Lagern.
Das funktionelle Fluid muß als Schmiermittel, als Energieübertragungsmittel
sowie als Wärmeübertragungsmedium wirken.
Die Konzipierung eines Fluids, das alle diese Anforderungen
erfüllt, ohne ein Bremsengeräusch zu verursachen,
ist schwierig.
Die US-PS 31 51 077 beschreibt die Verwendung von borierten
monoacylierten Trimethylolalkanen als Motortreibstoff-
und Schmieröladditive. Die Additive sollen das Auftreten
einer Oberflächenentzündung in Ottomotoren herabsetzen und
die Anreicherung von Vergaserrückständen hemmen.
Die US-PS 27 95 548 beschreibt die Verwendung von Schmierölen,
die boriertes Glycerinmonooleat enthalten. Diese Öle
werden in dem Kurbelgehäuse von Ottomotoren verwendet,
um die Oxidation des Öls herabzusetzen und die Korrosion
der Metallteile der Motoren zu vermindern.
Die EP-B1 00 36 708 beschreibt ein Schmiermittel mit einem
Gehalt eines borierten Glycerinhydroxesters bzw. eines borierten
Thioglycerinhydroxesters.
Die US-PS 31 17 089 offenbart eine Rostschutz-Ölzusammensetzung
mit einem Gehalt eines öllöslichen Rostschutzmittels,
enthaltend einen (C₁ bis C₁₈)-Alkanolester eines
Triolmonoesters eines Borsäurekomplexes.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorerwähnten
Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere
ein Schmiermittel zur Verfügung zu stellen, welches
zum Schmieren von Scheibenbremsen bei vermindertem Bremsgeräusch
eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines
Schmiermittels gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß öllösliche borierte
Fettsäureester von Glycerin als geeignete Reibungsmodifizierungsmittel
wirken, die bei Zusatz zu einem
Schmieröl gute geräuschhemmende Eigenschaften besitzen.
Die borierten Fettsäureester von Glycerin werden durch
Borieren eines Fettsäureesters von Glycerin mit Borsäure
unter Entfernung von Reaktionswasser hergestellt. Vorzugsweise
liegt soviel Bor vor, daß jedes Bor mit 1,5 bis 2,5
Hydroxylgruppen in der Reaktionsmischung reagiert.
Die Reaktion kann bei einer Temperatur zwischen 60 und
135°C in Abwesenheit oder Gegenwart eines geeigneten organischen
Lösungsmittels, wie Methanol, Benzol, Xylolen,
Toluol, neutrales Öl durchgeführt werden.
Fettsäureester von Glycerin können nach einer Vielzahl bekannter
Methoden hergestellt werden. Viele dieser Ester,
wie Glycerinmonooleat und Glycerintalgat, werden in technischem
Maßstabe hergestellt. Die erfindungsgemäß geeigneten
Ester sind öllöslich und werden vorzugsweise aus C₈-C₂₂-
Fettsäuren oder Mischungen davon, wie sie sich in natürlichen
Produkten finden, hergestellt. Die Fettsäure kann gesättigt
oder ungesättigt sein. Bestimmte Verbindungen,
die man in Säuren aus natürlichen Quellen findet, sind
beispielsweise Licansäure, die eine Ketogruppe enthält.
Die am meisten bevorzugten C₈-C₂₂-Fettsäuren sind diejenigen
der Formel R-COOH, worin R für Alkyl oder Alkenyl steht.
Der Fettsäuremonoester von Glycerin wird bevorzugt, Mischungen
aus Mono- und Diestern können jedoch verwendet werden.
Vorzugsweise enthält jede Mischung aus Mono- und Diester wenigstens
40% des Monoesters. Insbesondere enthalten Mischungen
aus Mono- und Diestern von Glycerin 40 bis 60 Gew.-% des
Monoesters. Beispielsweise enthält ein im Handel erhältliches
Glycerinmonooleat eine Mischung aus 45 bis 55 Gew.-%
Monoester und 55 bis 45% Diester.
Bevorzugte Fettsäuren sind Ölsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure,
Myristinsäure, Palmitoleinsäure, Linoleinsäure, Laurinsäure
Linolensäure sowie Eleostearinsäure, ferner die
Säuren, die auf die natürlichen Produkte Talg, Palmöl,
Ölivenöl, Erdnußöl, Maisöl, Klauenöl etc. zurückgehen.
Eine besonders bevorzugte Säure ist Ölsäure.
Die Schmierölzubereitungen, die bei der erfindungsgemäßen
Verwendung eingesetzt werden, enthalten eine
größere Menge eines Schmieröls und ungefähr 0,1 bis 5,0
Gew.-% des borierten Fettsäureesters von Glycerin, vorzugsweise
0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten
Zubereitung. Die optimale Menge eines borierten Fettsäureesters
von Glycerin innerhalb dieser Bereiche schwankt
etwas in Abhängigkeit von dem Grundöl sowie anderen in dem
Öl vorliegenden Additiven.
In der Konzentratadditivform liegt der borierte
Fettsäureester von Glycerin in einer Konzentration zwischen
5 und 50 Gew.-% vor.
Die Schmierölzubereitungen werden in der Weise hergestellt,
daß unter Einhaltung herkömmlicher Methoden die entsprechende
Menge des jeweiligen borierten Fettsäureesters von Glycerin
mit dem Schmieröl vermischt wird. Werden Konzentrate
hergestellt, dann ist die Menge des Schmieröls begrenzt,
reicht jedoch dazu aus, die erforderliche Menge an boriertem
Fettsäureester von Glycerin aufzulösen. Im allgemeinen enthält
das Konzentrat eine solche Menge an boriertem Fettsäureester
von Glycerin, die dazu ausreicht, daß eine anschließende
Verdünnung mit dem 1- bis 10fachen des Schmieröls
möglich ist.
Das erfindungsgemäße verwendete Schmieröl kann eine Vielzahl
von Kohlenwasserstoffölen enthalten, die auf synthetische
oder natürliche Quellen zurückgehen, wie naphthenische
Grundöle, Paraffingrundöle sowie gemischte Grundöle,
wie sie bei der Raffination von Rohöl anfallen. Andere
Schmieröle, die auf Schieferöl, Teersande oder Kohle
zurückgehen, sind ebenfalls geeignet. Die Schmieröle
können einzeln oder in Kombinatio verwendet werden, sofern
sie miteinander mischbar sind. Die Schmieröle besitzen
im allgemeinen eine Viskosität zwischen 50 und 5000
SUS (Saybolt Universal Seconds) und gewöhnlich von 100
bis 1500 SUS bei 38°C. Die bevorzugten Öle entsprechen
einer SAE-Bewertung zwischen 10 und 40 und sind
von paraffinischer Struktur.
In einigen Traktorsystemen, in welchen die Bremsflüssigkeit
in einem getrennten Sumpf gehalten wird, ist die
erfindungsgemäße Zubereitung aus Kohlenwasserstofföl und
boriertem Fettsäureester von Glycerin ein ausreichendes
Schmiermittel und kann als solches verwendet werden. In
den herkömmlicheren Traktorsystemen, in denen ein gemeinsamer
Sumpf für alle funktionellen Fluids vorgesehen ist,
beispielsweise für das Getriebeschmiermittel, für die hydraulische
Flüssigkeit, wird das Schmieröl mit
einer Vielzahl von Additiven vermischt. Diese Additive
sind beispielsweise Antioxidationsmittel, Detergentien,
Dispergiermittel, Rostinhibitoren, Schauminhibitoren,
Korrosionsinhibitoren, Mittel zu Verhinderung eines Abriebs,
Viskositätsindex-(VI)-Verbesserungsmittel, die
Reibung steuernde Mittel, elastomere Quellmittel, Mittel
für extreme Drucke (EP-Mittel), den Gießpunkt herabsetzende
Mittel sowie Metallentaktivatoren. Alle diese Additive
sind auf dem Gebiet der Schmiermittel bekannt.
Die bevorzugten Additive, die den Schmierölen zugesetzt
werden, welchen der borierte Fettsäureester von Glycerin
zugesetzt wird, sind die öllöslichen Detergentien, wie
Alkali- oder Erdalkalimetallhydrocarbylsulfonate oder Alkali-
oder Erdalkalimetallphenate oder Mischungen davon,
Additive für extreme Drucke, wie Dihydrocarbyldithiophosphatsalze
von Metallen der Gruppe II, sowie Dispergiermittel,
wie beispielsweise Alkenylsuccinimide oder Succinate
oder Mischungen davon.
Die Alkali- oder Erdalkalimetallhydrocarbylsulfonate können
entweder Petroleumsulfonat, synthetisch alkylierte
aromatische Sulfonate oder aliphatische Sulfonate sein,
beispielsweise diejenigen, die auf Polyisobutylen zurückgehen.
Eine der wichtigeren Funktionen der Sulfonate besteht
darin, als Detergens und Dispergiermittel zu wirken.
Diese Sulfonate sind bekannt. Die Kohlenwasserstoffgruppe
muß eine ausreichende Anzahl von Kohlenstoffatomen
besitzen, damit das Sulfonatmolekül öllöslich wird. Vorzugsweise
weist der Kohlenwasserstoffteil wenigstens 20
Kohlenstoffatomen auf und kann aromatisch oder aliphatisch
sein, ist jedoch gewöhnlich alkylaromatisch. Am bevorzugtesten
werden Calcium-, Magnesium- oder Bariumsulfonate
mit aromatischem Charakter eingesetzt.
Bestimmte Sulfonate werden in typischer Weise durch Sulfonieren
einer Erdölfraktion mit aromatischen Gruppen, gewöhnlich
Mono- oder Dialkylbenzolgruppen, und anschließende
Bildung des Metallsalzes des Sulfonsäurematerials hergestellt.
Andere Ausgangsmaterialien, die zur Herstellung
dieser Sulfonate eingesetzt werden, sind synthetisch alkylierte
Benzole sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe,
die durch Polymerisation eines Mono- oder Diolefins
hergestellt werden, wobei beispielsweise eine Polyisobutenylgruppe
erwähnt sei, die durch Polymerisation von
Isobuten hergestellt wird. Die Metallsalze werden direkt
oder durch doppelte Umsetzung unter Einhaltung bekannter
Methoden hergestellt.
Die Sulfonate können neutral oder überbasisch sein und Basezahlen
bis zu ungefähr 400 oder darüber aufweisen. Kohlendioxid
ist das am häufigsten eingesetzte Material zur Herstellung
der basischen oder überbasischen Sulfonate. Mischungen
aus neutralen und überbasischen Sulfonaten können verwendet
werden. Die neutralen Sulfonate werden gewöhnlich
in der Weise eingesetzt, daß 5 bis 25 mMol Sulfonat pro
kg der gesamten Zubereitung vorliegen. Vorzugsweise liegen
die neutralen Sulfonate in Mengen von 10 bis 20 mMol pro kg
der gesamten Zubereitung und die überbasischen Sulfonate in
Mengen von 50 bis 200 mMol pro kg der gesamten Zubereitung
vor.
Die Phenate, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, sind diejenigen
herkömmlichen Produkte, welche Alkali- oder Erdalkalimetallsalze
von alkylierten Phenolen darstellen. Eine der Funktionen
der Phenate besteht darin, als Detergens und Dispergiermittel
zu wirken. Die Phenole können mono- oder polyalkyliert
sein.
Der Alkylteil des Alkylphenats liegt vor, um dem Phenat Öllöslichkeit
zu verleihen. Der Alkylteil kann aus natürlich
vorkommenden oder synthetischen Quellen erhalten werden.
Natürlich vorkommende Quellen sind Erdölkohlenwasserstoffe
wie Weißöl und Wachs. Bei einem Zurückgehen auf Erdöl besteht
der Kohlenwasserstoffteil aus einer Mischung aus verschiedenen
Kohlenwasserstoffgruppen, deren spezifische Zusammensetzung
von dem jeweiligen Ölmaterial, das als Ausgangsmaterial
verwendet worden ist, abhängt. Geeignete synthetische
Quellen sind verschiedene im Handel erhältliche Alkene
und Alkanderivate, die bei der Umsetzung mit dem Phenol ein
Alkylphenol liefern. Geeignete erhaltene Reste sind Butyl,
Hexyl, Octyl, Decyl, Dodecyl, Hexadecyl, Eicosyl, Tricontyl.
Andere geeignete synthetische Quellen für den Alkylrest
sind Olefinpolymere, wie Polypropylen, Polybutylen,
Polyisobutylen.
Die Alkylgruppe kann geradkettig oder verzweigt, gesättigt
oder ungesättigt sein (im Falle einer Unsättigung
enthält sie vorzugsweise nicht mehr als 2 und im allgemeinen
nicht mehr als 1 Stelle einer olefinischen Unsättigung).
Die Alkylreste enthalten im allgemeinen 4
bis 30 Kohlenstoffatome. Im allgemeinen sollte dann, wenn
das Phenol monoalkylsubstituiert ist, der Alkylrest wenigstens
8 Kohlenstoffatome enthalten. Das Phenat kann
gegebenenfalls sulfuriert sein. Es kann entweder neutral
oder überbasisch sein. Ist es überbasisch, dann besitzt
es eine Basenzahl von bis zu 200 bis 300 oder darüber.
Mischungen aus neutralen und überbasischen Phenaten können
verwendet werden.
Die Phenate liegen gewöhnlich in dem Öl in einer solchen
Menge vor, daß 10 bis 60 mMol des Phenats pro kg der Gesamtzubereitung
zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise
liegen die Neutralphenate in Mengen von 20 bis 50 mMol
pro kg der Gesamtzubereitung vor, während die überbasischen
Phenate in Mengen von 50 bis 200 mMol pro kg der gesamten
Zubereitung zugegen sind. Bevorzugte Metalle sind Calcium,
Magnesium, Strontium oder Barium.
Die sulfurierten Erdalkalimetallalkylphenate können ebenfalls
verwendet werden. Diese Salze werden nach einer Vielzahl
von Verfahren hergestellt, beispielsweise durch Behandeln
des Neutralisationsproduktes einer Erdalkalimetallbase
und eines Alkylphenols mit Schwefel. In zweckmäßiger
Weise wird der Schwefel in elementarer Form dem Neutralisationsprodukt
zugesetzt und bei erhöhten Temperaturen zur
Umsetzung gebracht, um das sulfurierte Erdalkalimetallalkylphenat
zu gewinnen.
Wird weitere Erdalkalimetallbase während der Neutralisation
zugesetzt als für die Neutralisation des Phenols erforderlich
ist, dann wird ein basisches sulfuriertes Erdalkalimetallalkylphenat
erhalten (vgl. beispielsweise die
US-PS 26 80 096). Eine zusätzliche Basizität kann durch
Zugabe von Kohlendioxid zu dem basischen sulfurierten
Erdalkalimetallalkylphenat erzielt werden. Der Überschuß
an Erdalkalimetallbase kann anschließend an die Sulfurierungsstufe
zugesetzt werden, wird jedoch in zweckmäßiger
Weise zur gleichen Zeit wie die Erdalkalimetallbase zur
Neutralisation des Phenols zugesetzt.
Kohlendioxid ist das am häufigsten verwendete Material zur
Herstellung von basischen oder "überbasischen" Phenaten.
Ein Verfahren, bei dessen Durchführung basische sulfurierte
Erdalkalimetallalkylphenate durch Zugabe von Kohlendioxid
hergestellt werden, geht aus der US-PS 31 78 368
hervor.
Die Salze von Dihydrocarbyldithiophosphorsäuren von Metallen
der Gruppe II zeigen gute Antiabrieb-, Antioxidations-
sowie thermische Stabilitätseigenschaften. Die
Salze von Phosphordithiosäuren mit Metallen der Gruppe II
wurden vorstehend erwähnt (vgl. beispielsweise die US-PS
33 90 080, Spalten 6 und 7, wo diese Verbindungen und ihre
Herstellung im allgemeinen beschrieben werden). In geeigneter
Weise enthalten die Salze von Dihydrocarbyldithiophosphorsäuren
von Metallen der Gruppe II, die in den erfindungsgemäßen
Schmierölzubereitungen geeignet sind,
ungefähr 4 bis ungefähr 12 Kohlenstoffatome in jedem der
Kohlenwasserstoffreste und können gleich oder verschieden
sein, wobei es sich um aromatische Reste, Alkylreste
oder Cycloalkylreste handeln kann. Bevorzugte Kohlenwasserstoffgruppen
sind Alkylgruppen, die 4 bis 8 Kohlenstoffatome
enthalten. Als Beispiele seien Butyl, Isobutyl, sec.-
Butyl, Hexyl, Isohexyl, Octyl, 2-Ethylhexyl erwähnt.
Die Metalle, die zur Herstellung dieser Salze geeignet
sind, sind Barium, Calcium, Strontium, Zink und Cadmium,
wobei Zink bevorzugt wird.
Vorzugsweise besitzt das Salz einer Dihydrocarbyldithiophosphorsäure
eines Metalls der Gruppe II folgende Formel:
worin
e. R₂ und R₃ unabhängig voneinander für Kohlenwasserstoffreste, wie sie vorstehend beschrieben sind, stehen und
f. M₁ ein Kation eines Metalls der Gruppe II, wie erwähnt, ist.
e. R₂ und R₃ unabhängig voneinander für Kohlenwasserstoffreste, wie sie vorstehend beschrieben sind, stehen und
f. M₁ ein Kation eines Metalls der Gruppe II, wie erwähnt, ist.
Die Dithiophosphorsäuresalze liegen in dem Schmieröl in
einer Menge vor, die dazu ausreicht, eine Oxidation und
einen Abrieb durch das Schmieröl zu verhindern. Bevorzugte
Mengen liegen zwischen ungefähr 3 und 30 mMol des Dithiophosphorsäuresalze
pro kg der gesamten Zubereitung. Insbesondere
liegt das Salz in einer Menge von ungefähr 15 bis
20 mMol pro kg der gesamten Schmierölzubereitung vor.
Das Alkenylsuccinimid oder -succinat oder Mischungen davon
liegen vor, um unter anderem als Dispergiermittel zu wirken
und eine Bildung von Niederschlägen zu verhindern. Die
Alkenylsuccinimide und -succinate sind bekannt. Die Alkenylsuccinimide
sind das Reaktionsprodukt eines Polyolefinpolymer-substituierten
Bernsteinsäureanhydrids mit einem
Amin, vorzugsweise einem Polyalkylenpolyamin, während die
Alkenylsuccinate das Reaktionsprodukt eines Polyolefinpolymer-substituierten
Bernsteinsäureanhydrids mit einwertigen
oder mehrwertigen Alkoholen, Phenolen und Naphtholen
sind, vorzugsweise einem mehrwertigen Alkohol,
der wenigstens 3 Hydroxyreste enthält. Die Polyolefinpolymer-substituierten
Bernsteinsäureanhydride werden
durch Umsetzung eines Polyolefinpolymeren oder eines Derivats
davon mit Maleinsäureanhydrid erhalten. Das auf diese
Weise erhaltene Bernsteinsäureanhydrid wird mit dem
Amin oder der Hydroxyverbindung umgesetzt. Die Herstellung
der Alkenylsuccinimide ist oft beschrieben worden
(vgl. beispielsweise die US-PS 33 90 082, 32 19 666 und
31 72 892). Die Herstellung der Alkenylsuccinate ist ebenfalls
bekannt (vgl. beispielsweise die US-PS 33 81 022
und 35 22 179).
Besonders gute Ergebnisse können mit den erfindungsgemäß verwendeten
Schmierölen erhalten werden, wenn das Alkenylsuccinimid
oder -succinat aus einem Polyisobuten-substituierten Bernsteinsäureanhydrid
eines Polyalkylenpolyamins bzw. eines
mehrwertigen Alkohols besteht.
Das Polyisobuten, aus dem das Polyisobuten-substituierte
Bernsteinsäureanhydrid durch Polymerisation von Isobuten
erhalten wird, kann in seiner Zusammensetzung erheblich
schwanken. Die durchschnittliche Anzahl der Kohlenstoffatome
kann zwischen 30 oder weniger und 250 oder mehr liegen,
wobei das entsprechende Zahlenmittel des Molekulargewichts
ungefähr 400 oder weniger bis 3000 oder mehr beträgt.
Vorzugsweise schwankt die durchschnittliche Anzahl
der Kohlenstoffatome pro Polyisobutenmolekül zwischen ungefähr
50 und ungefähr 100 im Falle von Polyisobuten mit
einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von ungefähr 600
bis ungefähr 1500. Insbesondere beträgt die durchschnittliche
Anzahl der Kohlenstoffatome pro Polyisobutenmolekül
ungefähr 60 bis ungefähr 90 und das Zahlenmittel des
Molekulargewichts ungefähr 800 bis 1300. Das Polyisobuten
wird mit Maleinsäureanhydrid nach bekannten Methoden
umgesetzt, um das Polyisobuten-substituierte Bernsteinsäureanhydrid
zu erhalten.
Zur Herstellung des Alkenylsuccinimids wird das substituierte
Bernsteinsäureanhydrid mit einem Polyalkylenpolyamin
zur Gewinnung des entsprechenden Succinimids
umgesetzt. Jeder Alkylenrest des Polyalkylenpolyamin
weist gewöhnlich bis zu ungefähr 8 Kohlenstoffatome auf.
Die Anzahl der Alkylenreste kann bis zu ungefähr 8 betragen.
Der Alkylenrest besteht beispielsweise aus Ethylen,
Propylen, Butylen, Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen,
Hexamethylen, Octamethylen. Die Anzahl der Aminogruppen
ist im allgemeinen, jedoch nicht in notwendiger Weise,
um eine Zahl größer als die Anzahl der Alkylenreste in dem
Amin. Enthält beispielsweise ein Polyalkylenpolyamin drei
Alkylenreste, dann weist es gewöhnlich 4 Aminoreste auf.
Die Anzahl der Aminoreste kann bis zu ungefähr 9 betragen.
Vorzugsweise enthält der Alkylenrest ungefähr 2 bis ungefähr
4 Kohlenstoffatome, wobei alle Amingruppen primär
oder sekundär sind. In diesem Falle übersteigt die Anzahl
der Amingruppen die Anzahl der Alkylengruppen um 1. Vorzugsweise
enthält das Polyalkylenpolyamin 3 bis 5 Amingruppen.
Spezifische Beispiele für Polyalkylenpolyamine
sind Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin,
Propylendiamin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin,
Trimethylendiamin, Pentaethylenhexamin, Di-(trimethylen)-
triamin, Tri(hexamethyl)tetramin.
Andere Amine, die zur Herstellung der erfindungsgemäß
geeigneten Alkenylsuccinimide geeignet sind, sind die cyclischen
Amine, wie Piperazin, Morpholin sowie Dipiperazine.
Vorzugsweise besitzen die Alkenylsuccinimide, die in
den erfindungsgemäßen Mitteln eingesetzt werden, die
folgende Formel:
worin bedeuten:
a. R₁ eine Alkenylgruppe, vorzugsweise einen im wesentlichen gesättigten Kohlenwasserstoff, der durch Polymerisation von aliphatischen Monoolefinen hergestellt wird. Vorzugsweise wird R₁ aus Isobuten hergestellt und besitzt eine durchschnittliche Anzahl von Kohlenstoffatomen sowie ein Zahlenmittel des Molekulargewichts wie vorstehend beschrieben;
b. der "Alkylen"-rest stellt im wesentlichen eine Kohlenwasserstoffgruppe dar, die bis zu ungefähr 8 Kohlenstoffatome enthält und vorzugsweise ungefähr 2 bis 4 Kohlenstoffatome, wie erwähnt, aufweist;
c. A bedeutet eine Kohlenwasserstoffgruppe, eine Aminsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Wasserstoff. Die Kohlenwasserstoffgruppe und die Amin-substituierten Kohlenwasserstoffgruppen sind im allgemeinen die Alkyl- oder Amino-substituierten Alkylanaloga der vorstehend beschriebenen Alkylenreste. Vorzugsweise steht A für Wasserstoff;
d. n bedeutet eine ganze Zahl von ungefähr 1 bis 10 und vorzugsweise 3 bis 5.
a. R₁ eine Alkenylgruppe, vorzugsweise einen im wesentlichen gesättigten Kohlenwasserstoff, der durch Polymerisation von aliphatischen Monoolefinen hergestellt wird. Vorzugsweise wird R₁ aus Isobuten hergestellt und besitzt eine durchschnittliche Anzahl von Kohlenstoffatomen sowie ein Zahlenmittel des Molekulargewichts wie vorstehend beschrieben;
b. der "Alkylen"-rest stellt im wesentlichen eine Kohlenwasserstoffgruppe dar, die bis zu ungefähr 8 Kohlenstoffatome enthält und vorzugsweise ungefähr 2 bis 4 Kohlenstoffatome, wie erwähnt, aufweist;
c. A bedeutet eine Kohlenwasserstoffgruppe, eine Aminsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Wasserstoff. Die Kohlenwasserstoffgruppe und die Amin-substituierten Kohlenwasserstoffgruppen sind im allgemeinen die Alkyl- oder Amino-substituierten Alkylanaloga der vorstehend beschriebenen Alkylenreste. Vorzugsweise steht A für Wasserstoff;
d. n bedeutet eine ganze Zahl von ungefähr 1 bis 10 und vorzugsweise 3 bis 5.
Das Alkenylsuccinimid kann mit Borsäure oder einer ähnlichen
Bor enthaltenden Verbindung unter Bildung von borierten Dispergiermitteln,
die sich erfindungsgemäß eignen, umgesetzt
werden. Die borierten Succinimide fallen unter den
Begriff "Alkenylsuccinimid".
Die Alkenylsuccinate sind diejenigen des vorstehend beschriebenen
Bernsteinsäureanhydrids mit Hydroxyverbindungen,
die aliphatische Verbindungen sein können, wie
einwertige und mehrwertige Alkohole, oder aromatische
Verbindungen, wie Phenole und Naphthole. Die aromatischen
Hydroxyverbindungen, aus denen die Ester sich ableiten
können, sind beispielsweise folgende: Phenol, β-Naphthol,
α-Naphthol, Kresol, Resorcin, Katechin, p,p′-Dihydroxybiphenyl,
2-Chlorphenol, 2,4-Dibutylphenol, Propentetramer-substituiertes
Phenol, Didodecylphenol, 4,4′-Methylen-bis-phenol,
α-Decyl-β-naphthol, Polyisobuten (Molekulargewicht
1000)-substituiertes Phenol, das Kondensationsprodukt
von Heptylphenol mit 0,5 Mol Formaldehyd,
das Kondensationsprodukt von Octylphenol mit Aceton,
Di(hydroxyphenyl)oxid, Di(hydroxyphenyl)sulfid, Di(hydroxyphenyl)disulfid
sowie 4-Cyclohexylphenol. Phenol und
alkylierte Phenole mit bis zu 3 Alkylsubstituenten werden
bevorzugt. Jeder der Alkylsubstituenten kann 100 oder
mehr Kohlenstoffatome enthalten.
Die Alkohole, auf welche die Ester zurückgehen können,
enthalten vorzugsweise bis zu ungefähr 40 aliphatische
Kohlenstoffatome. Es kann sich um einwertige Alkohole
handeln, wie Methanol, Ethanol, Isooctanol, Dodecanol,
Cyclohexanol, Cyclopentanol, Behenylalkohol, Hexatriacontanol,
Neopentylalkohol, Isobutylalkohol, Benzylalkohol,
β-Phenylethylalkohol, 2-Methylcyclohexanol, β-Chlorethanol,
Monomethylether von Ethylenglykol, Monobutylether von
Ethylenglykol, Monopropylether von Diethylenglykol, Monododecylether
von Triethylenglykol, Monoleat von Ethylenglykol,
Monostearat von Diethylenglykol, sec.-Pentylalkohol,
tert.-Butylalkohol, 5-Bromdodecanol, Nitrooctadecanol
sowie das Dioleat von Glycerin. Die mehrwertigen Alkohole
enthalten vorzugsweise 2 bis ungefähr 10 Hydroxyreste.
Beispiele sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol,
Dibutylenglykol, Tributylenglykol sowie andere
Alkylenglykole, in welchen der Alkylenrest 2 bis ungefähr
8 Kohlenstoffatome enthält. Andere geeignete mehrwertige
Alkohole sind Glycerin, das Monooleat von Glycerin,
der Monomethylether von Glycerin, Pentaerythrit, 9,10-
Dihydroxystearinsäure, der Methylester von 9,10-Dihydroxystearinsäure,
1,2-Butandiol, 2,3-Hexandiol, 2,4-Hexandiol,
Pinacol, Erythrit, Arabit, Sorbit, Mannit, 1,2-Cyclohexandiol
sowie Xylolglykol. Kohlenhydrate, wie Zucker,
Stärken, Cellulosen können in ähnlicher Weise Ester
ergeben. Als Beispiele für Kohlenhydrate seien Glukose,
Fructose, Rohrzucker, Rhamnose, Mannose, Glyceraldehyd
sowie Galactose erwähnt.
Eine besonders bevorzugte Klasse von mehrwertigen Alkoholen
sind diejenigen, die wenigstens drei Hydroxyreste besitzen,
von denen einige mit einer Monocarbonsäure mit ungefähr 8
bis ungefähr 30 Kohlenstoffatomen, wie Octansäure, Ölsäure,
Stearinsäure, Linoleinsäure, Dodecansäure oder Tallölsäure,
verestert worden sind. Beispiele für derartige teilweise
veresterte mehrwertige Alkohole sind das Monooleat
von Sorbit, das Distearat von Sorbit, das Monooleat von
Glycerin, das Monostearat von Glycerin sowie das Didodecanoat
von Erythrit.
Diese Ester können auch auf ungesättigte Alkohole zurückgehen,
wie Allylalkohol, Cinnamylalkohol, Propargylalkohol,
1-Cyclohexen-3-ol, ein Oleylalkohol. Eine andere Klasse
von Alkoholen, welche erfindungsgemäße Ester zu liefern
vermögen, sind die Etheralkohole und Aminoalkohole, wie
beispielsweise Oxy-alkylen-, Oxy-arylen-, Amino-alkylen-
sowie Amino-arylen-substituierte Alkohole mit einem oder
mehreren Oxy-alkylen-, Amino-alkylen- oder Amino-arylen-
oxy-arylenresten. Als Beispiele seien erwähnt Cellosolve,
Carbitol, Phenoxy-ethanol, Heptylphenyl-(oxypropylen)₆-H,
Octyl(oxyethylen)₃₀-H, Phenyl(oxyoctylen)₂-H, Mono(heptyl-
phenyl-oxypropylen)-substituiertes Glycerin, Poly(styroloxid),
Amino-ethanol, 3-Aminoethyl-pentanol, Di(hydroxyethyl)amin,
p-Aminophenol, Tri(hydroxypropyl)amin, N-
Hydroxyethylethylendiamin, N,N,N′,N′-Tetrahydroxytrimethylendiamin
oder dgl. Meistens werden die Etheralkohole
mit bis zu ungefähr 150 Oxy-alkylenresten, in welchen der
Alkylenrest 1 bis ungefähr 8 Kohlenstoffatome enthält,
bevorzugt.
Die Ester können Diester von Bernsteinsäuren oder sauren
Estern, d. h. teilweise veresterten Bernsteinsäuren, sowie
teilweise veresterte mehrwertige Alkoholen oder Phenole
sein, d. h. Ester mit freien Alkohol- oder Phenolhydroxyresten
sein. Mischungen der vorstehend beschriebenen Ester
sind ebenfalls möglich.
Die Alkenylsuccinate können mit Borsäure oder einer ähnlichen
Bor enthaltenden Verbindung unter Bildung von borierten
Dispergiermitteln, die sich ebenfalls eignen,
umgesetzt werden. Derartige borierte Succinate werden
in der US-PS 35 33 945 beschrieben. Die borierten Succinate
fallen unter den Begriff "Alkenylsuccinat".
Das Alkenylsuccinimid und die Alkenylsuccinate liegen in
den erfindungsgemäß verwendeten Schmierölzubereitungen in einer
zur Erzielung einer Dispergierwirkung ausreichenden Menge
sowie in einer Menge vor, durch welche die Ablagerung von
Verschmutzungen, die in dem Öl gebildet werden, verhindert
wird. Die Menge an Alkenylsuccinimid und Alkylsuccinaten
kann zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 20
Gew.-%, bezogen auf die gesamte Schmierölzubereitung,
liegen. Vorzugsweise macht die Menge des Alkenylsuccinimids
oder des -succinats, die in der Schmierölzubereitung
vorliegt, ungefähr 2 bis ungefähr 5 Gew.-% der Gesamtzubereitung
aus.
Das fertige Schmieröl kann ein Single- oder Multigradöl
sein. Multigrad-Schmieröle werden durch Zugabe von Viskositätsindex(VI)-verbesserungsmittel
hergestellt. Typische
Viskositätsindexverbesserungsmittel sind Polyalkylmethacrylate,
Ethylen/Propylen-Copolymere, Styrol/Dien-
Copolymere. Sogenannte ausgezeichnete VI-Verbesserungsmittel
(decorated VI improvers) mit sowohl Viskositätsindex-
als auch Dispergiermitteleigenschaften sind
ebenfalls für eine erfindungsgemäße Verwendung
geeignet.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Zu einer Mischung, die 125,23 g Glycerinmonooleat (45 bis
55 Gew.-%) und Glycerindioleat (55 bis 45 Gew.-%) enthält,
werden 30,92 g Borsäure und 250 ml Xylol gegeben. Die Reaktionsmischung
wird auf 99 bis 141°C während ungefähr 9 1/2 h
unter Stickstoff und bei azeotropen Bedingungen erhitzt.
17,6 ml Wasser werden mittels einer Dean Stark-Falle gesammelt.
Das Reaktionsprodukt wird filtriert und auf einem
Rotationsverdampfer unter Vakuum bis auf 135°C zur Gewinnung
von 128,35 g eines Produktes gestrippt. Analyse:
Bor 2,42% und 2,52%, Hydroxyzahl 32 mg KOH/g. Die Infrarotspektroskopieanalyse
des Produkts zeigt keine
freie Glycerin -Typ-Hydroxyl-Streckung, jedoch eine starke
BO-H-Bindung und praktisch keine B-O-B-Typ-Absorption.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen werden in einem Labortest
getestet. Der Test wird unter Einsatz einer SAE Nr. 2
Reibungsmaschine durchgeführt, die durch Zugabe eines hydraulischen
Motorantriebs mit mäßiger Geschwindigkeit
modifiziert worden ist. Die Testprobe ist ein Sandwich
einer General Metals Powder Co. 1500-Mischung-Sinterbronzeplatte
zwischen zwei Stahlabstandsplatten, montiert in der
vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Die Testflüssigkeit
wird in einer Menge von 300 g anschließend dem Testölsumpf
zugeleitet. Der hydraulische Antrieb dreht die Testproben
mit 100 Upm. Eine kolbenähnliche Bremse wird mit einem Druck
von 5,2 bar betätigt. Die SAE-Nr. 2 Lastzelle mißt die Bremsdrehkraft
und ein elektrisches Thermometer die Anzahl der
Umdrehungen pro Minute. Ein x-y-Kurvenschreiber wird zur
Darstellung einer Spur der Drehkraft in Abhängigkeit von
der Anzahl der Drehungen pro Minute verwendet, wenn der
hydraulische Antrieb langsam derart eingestellt wird, daß
die Geschwindigkeit auf 0 Upm abnimmt. Die Bremsgeräuschwirkung
eines Fluids steht in einer Beziehung zu der Neigung
der Reibung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitskurve.
Die Neigung der Kurve wird durch Messen der Neigung
einer Linie gefunden, die durch den 50-Upm-Punkt auf der
Spur und dem höchsten Punkt auf der Spur unterhalb 50 Upm
gezogen wird. Wird die Neigung dieser Kurve in zunehmendem
Maße negativ, dann wird das Bremsgeräusch zunehmend
lauter. Diese Neigung steht in einer Beziehung zu Traktorbremsgeräuschtests
in der Praxis.
Der vorstehend beschriebene Test wird unter Einsatz von
drei hydraulischen Traktorfluids auf Mineralölbasis durchgeführt.
Die Ergebnisse für diese drei Fluids gehen aus
der Tabelle I hervor. Die Zubereitung A ist ein Grundöl
ohne Reibungsmodifizierungsmittel und die Zubereitung B
enthält zusätzlich 1% boriertes Glycerinmonooleat gemäß
Beispiel 1. Die Zubereitung C ist ein im Handel erhältliches
Traktorhydraulikfluid. Wie aus der Tabelle I hervorgeht,
hat die Zugabe von boriertem Glycerinmonooleat (Fluid B)
zu dem Grundfluid (Fluid A) eine Erhöhung der Neigung
zur Folge, woraus hervorgeht, daß dieses Fluid in wirksamer
Weise das Bremsgeräusch zu reduzieren vermag. Der
Tabelle I ist ferner die Neigung zu entnehmen, die im
Falle eines im Handel erhältlichen Traktorhydraulikfluids
erhalten wird.
Wirkung von boriertem Fettsäureester auf eine Laborbremsgeräuschsimulierung | |
Formulierung | |
Neigung der Reibung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitskurve | |
A - Grundöl | |
-,0131 | |
B - Grundöl plus 1 Gew.-% boriertes Glycerinoleat von Beispiel 1 | -,0092 |
C - im Handel erhältiche Formulierung | -,0143 |
Claims (4)
1. Verwendung eines Schmieröls zur Verminderung des Geräusches
von in Öl eingetauchten Scheibenbremsen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schmieröl 0,1 bis 5 Gew.-% eines borierten Fettsäureesters
von Glycerin enthält.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der borierte Fettsäureester von Glycerin ein boriertes
Glycerinoleat ist.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der borierte Fettsäureester von Glycerin ein Gemisch
ist, welches 45 bis 55 Gew.-% boriertes Glycerinmonooleat
und 55 bis 45 Gew.-% boriertes Glycerindioleat
enthält.
4. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der borierte Fettsäureester von Glycerin aus boriertem
Glycerinmonooleat besteht.
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