DE3401149A1 - Schmieroelzusammensetzung, geeignet zur anwendung bei hoher temperatur - Google Patents

Schmieroelzusammensetzung, geeignet zur anwendung bei hoher temperatur

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Abstract

1 Beschrieben wird eine Schmierölzusammensetzung, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur, die enthält: (A) 30 bis 95 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols und einer ungesättigten Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen; und (B) 70 bis 5 Gew.-% eines Mineralöls und/oder synthetischen Öls. Die Schmierölzusammensetzung ist geeignet zur Verwendung als Motorenöl.

Description

Bisher sind verschiedene synthetische Schmieröle als Schmiermittel zur Anwendung bei hoher Temperatur bekannt. Deren obere Temperaturgrenze liegt jedoch bei 170 bis 200 Grad C. Wenn sie bei Temperaturen über 200 Grad C verwendet werden, treten verschiedene Probleme auf; beispielsweise erfolgt eine heftige Verdampfung des Schmieröls, was zum Verlust des in Schmierteilen vorhandenem Schmiermittel führt oder wird die Schmierwirkung des Schmiermittels verringert oder geht sie durch die Bildung von Schlamm verloren. Daher sind übliche synthetische Schmieröle nicht zur Anwendung bei derart hohen Temperaturen geeignet.
Für Schmiermittel, die in Motoren bzw. Maschinen vom adiabatischen Typ, einem Superhochtemperatur-Gasturbinenlager, einem Motor mit Turbobeschickung usw. verwendet werden, ist es notwendig, so hohe Temperaturen wie 200 Grad C oder mehr, insbesondere so hohe Temperaturen wie 300 Grand C oder mehr auszuhalten. Wesentliche Charakteristika, die für Schmiermittel zur Verwendung bei derart hohen Temperaturen erforderlich sind, sind: (1) der Verdampfungsverlust bei hohen Temperaturen muss gering sein; (2) es darf sich bei hohen Temperaturen kein Schlamm bilden; (3) die Stabilität gegen die Oxidation muss gut sein; und (4) das Vermögen Belastungen zu tragen muss groß sein.
Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Schmiermittels bzw. Gleitmittels, das frei von den vorstehend beschriebenen Problemen ist und sämtliche zur Verwendung bei hohen Temperaturen wie vorstehend beschrieben erforderlichen Charakteristika besitzt.
Es hat sich gezeigt, dass das Ziel erreicht werden kann durch Vermischen bzw. Compoundieren eines speziellen und ein Ethylen-Oropylen-Copolymeres; organische Phosphate, wie Alkylphosphat und Arylphosphat; organische Silikate, wie Alkylsilikat und Arylsilikat; und Carboxylate. Diese Carboxylate umfassen Ester, erhalten durch Reaktion zweibasicher Säuren wie Adipinsäure, Azelainsäure und sebazinsäure, oder geradkettiger oder verzweigtkettiger gesättigter Fettsäuren mit 5 vis 30 Kohlenstoffatomen, mit 2-Ethylhexanol, sec.-Butanol, 3-Methylbutanol oder gehinderten Alkoholen.
Die Viskosität des Mineralöls oder synthetischen Öls wie vorstehend beschrieben ist nicht kritisch. Im allgemeinen ist es bevorzugt, ein Mineralöl oder synthetisches Öl mit einer kinematischen Viskosität bei 100 Grad C von mindestens 5 x 10[hoch]-6 m[hoch]3/s (5 Centistokes), insbesondere von 10 x 10[hoch]-6 bis 50 x 10[hoch]-6 m[hoch]2/s (10 bis 50 Centistokes) zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Schmierölzusammensetzung enthält als Basis die Komponenten (A) und (B) wie vorstehend beschrieben. Der Anteil der Kompnente (A) in der Schmierölzusammensetzung beträgt 30 bis 95 Gew.-% und vorzugsweise 50 bis 90 Gew.-% und der Anteil der Komponente (B) beträgt 70 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise 50 bis 10 Gew.-%. Wenn der Anteil der Komponente (A) zu gering ist, ist die erhaltene Zusammensetzung bei hoher Temperatur nicht stabil, wohingegen falls sie zu groß ist die Oxidationsstabilität verringert wird.
Außer den Komponenten (A) und (B) können - falls notwendig - verschiedene Zusätze zugefügt werden, wie Antioxidantien von Amin-, Phenol- und Dithiophosphorsäuretyp, Detergens-Dispergiermittel vom Sulfonat-, Phenat- bzw. Phenete-, Phosphonat- und Salicylattyp, Extremdruckmittel vom Schwefel/Phosphor- und Phosphattyp und Lubrizitäts- bzw. Öligkeitsmittel.
Formel (I) können auch Verbindungen wie Dipentaerythrit verwendet werden.
Die zur Herstellung des gewünschten Esters durch Reaktion des vorstehend beschriebenen gehinderten Alkohols verwendete Säure sollte eine ungesättigte Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen sein. Andere Säuren können keine Schmierölzusammensetzung mit den gewünschten Charakteristika ergeben. Geeignete Beispiele für ungesättigte Fettsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen umfassen Ölsäure, Linolsäure und Linolensäure. Diese Säuren können in Form ihrer Derivate (z.B. der Säurehalogenide) verwendet werden.
Geeignete Beispiele für die gehinderten Ester, die durch Rektion der gehinderten Alkohole mit ungesättigten Fettsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen, wie vorstehend beschrieben, erhalten werden, umfassen Trimethylolpropantrioleat, Pentaerythrittetraoleat, Dipentaerythrithaxaoleat, Neopentylglykoldioleat; Trimethylolpropantrilinolat, Pentaerythrittetralinolat, Dipentaerythrithexalinolat, Neopentylglykoldilinolat; und Trimethylolpropantrilinolenat, Pentaerythrittetralinolenat, Dipentaerythrithexalinolenat und Neopentylglykolidilinolenat.
Die Komponente (B) der erfindungsgemäßen Schmierölzusammensetzung ist ein Mineralöl bzw. Erdöl und/oder synthetisches Öl; das heißt, das Mineralöl und das synthetische Öl werden allein oder in Kombination miteinander verwendet. Es können verschiedene Arten von Mineralölen wie naphthenische und paraffinische Mineralöle verwendet werden. Im allgemeinen können solche Mineralöle, die als Schmierbasisöle bekannt sind, verwendet werden. Es können auch verschiedene Arten synthetischer Öle verwendet werden. Beispiele für derartige synthetische Öle umfassen klein Alpha-Olefinpolymere mit einem Polymerisationsgrad von etwa 20 bis 200, wie ein Ethylenhomopolymeres, ein Propylenhomopolymeres, ein Butenhomopolymeres
Selbst wenn die erfindungsgemäße Schmierölzusammensetzung bei so hohen Temperaturen wie 200 Grad C oder mehr und insbesondere etwa 300 Grad C verwendet wird, ist ihr Verdampfungsverlust gering und es wird weniger Schlamm gebildet. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Schmierölzusammensetzung eine überlegene Oxidationsstabilität auf; auch ist ihr Vermögen Belastungen zu tragen überlegen.
Die erfindungsgemäße Schmierölzusammensetzung ist daher geeignet zum Schmieren von Maschinenelementen, die hohen Temperaturen von 200 Grad C oder mehr unterworfen werden, insbesondere in Brennkraftmaschinen bzw. Innenverbrennungsmotoren; das heißt, sie ist geeignet zur Verwendung als Maschinen- bzw. Motorenöl.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele 1 bis 13 und Vergleichsversuche 1 bis 5
Es wurden Schmierölzusammensetzungen mit den in der Tabelle angegebenen Formulierungen hergestellt und ihre physikalischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.
Es wurden folgend physikalische Eigenschaften untersucht.
Untersuchungen der thermischen Stabilität:
Eine Probe von 30 g Schmieröl wurde in einen Becher, wie in der Fig. 153 des JIS K 2839 beschrieben eingebracht und 3 Stunden bei 320 Grad C gehalten. Am Ende dieser Zeit wurden der Verdampfungsverlust und die Schlammbildung bestimmt.
Indiana-Rühroxidationstest:
Gemessen gemäß JIS K2514.
Falex-Reibungstest des Vermögens Belastungen zu tragen:
Gemessen gemäß ASTM D 3233.
Anmerkungen:
*1 Unister H-381R, Produkt der Nippon Oils & Fats Co., Ltd.
*2 Unister H-481R, Produkt der Nippon Oils & Fats Co., Ltd.
*3 hergestellt durch Verestern von Pentaerythrit und Linolsäure
*4 Viskosität bei 100 Grad C: 30 x 10[hoch]-6 m[hoch]2/s (30 Centistokes)
*5 Lucant HC, Produkt der Mitsui Petrochemical Co., Ltd. (ein Ethylen-Propylen-Copolymeres; Viskosität bei 100 Grad C: 20 x 10[hoch]-6 m[hoch]2/s bzw. 20 Centistokes)
*6 zusammengesetzter Ester aus Trimethylolpropan, Adipinsäure und Stearinsäure (Inuster C-3373H, Produkt der Nippon Oils & Fats Co., Ltd)

Claims (8)

1. Schmierölzusammensetzung, geeignet zur Anwendung bei hoher Temperatur, enthaltend:
(A) 30 bis 95 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols und einer ungesättigten Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen; und
(B) 70 bis 5 Gew.-% Mineralöl und/oder synthetisches Öl.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der es sich um ein Maschinenöl handelt.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der der gehinderte Alkohol eine Verbindung ist, dargestellt durch die allgemeine Formel
worin R[hoch]1 bis R [hoch]4 jeweils ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe, eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe oder eine Alkylgruppe ist, vorausgesetzt, dass mindestens einer der Reste R[hoch]1 bus R[hoch]4 eine Hydroxygruppe oder eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, in der die durch die allgemeine Formel dargestellten Verbindungen Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Neoppentylglykol und 2-Methyl-2-propyl-1,3-propandiol sind.
5.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in der die ungesättigte Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe von Ölsäure, Linolsäure und Linolensäure.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, in der der Ester eines gehinderten Alkohols und der ungesättigten Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe von Trimethylolpropantrioleat, Pentaerythrittetraoleat, Dipentaerythrithexaoleat, Neopentylglykoldioleat, Trimethylolpropantrilinolat, Pentaerythrittetralinolat, Dipentaerythrithexalinolenat und Neopentylglykoldilinolat,/
7. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6, in der das Mineralöl naphthenisches Mineralöl oder paraffinisches Mineralöl ist.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, oder einem der Ansprüche 2 bis 7, in der das synthetische Öl ausgewählt ist aus der Gruppe von klein Alpha-Olefinpolymeren mit einem Polymerisationsgrad von etwa 20 bis 200, organischen Phosphaten, organischen Silikaten und Carboxylaten.
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