DE60104736T2

DE60104736T2 - Schmiermittelzusammensetzung

Info

Publication number: DE60104736T2
Application number: DE60104736T
Authority: DE
Inventors: Naomi Arakawa-ku Koishikawa; Yukio Arakawa-ku Tatsumi
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: US20010012821A1; CA2333441A1; EP1122297A2; US6465399B2; DE60104736D1; EP1122297B1; JP2001214186A; EP1122297A3; ATE273371T1; ES2221880T3; CA2333441C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schmiermittelzusammensetzung und spezifischerweise auf eine Schmiermittelzusammensetzung, die als Automatikgetriebe-Fluid, Fluid für ein stufenloses Automatikgetriebe, usw. einsetzbar ist.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In den letzten Jahren gab es in Verbindung mit Initiativen zur Verhinderung der globalen Erwärmung einen wachsenden Trend zur weltweiten Verringerung der Kohlendioxidemission.
Entsprechend wurde auch eine weitere Verbesserung der Brennstoffeffizienz gefordert. Als Weg zur Verbesserung der Brennstoffeffizienz gibt es eine Verbesserung der Energieübertragung, die eine Antriebskraft von einem Motor auf Räder überträgt, d.h. eine Verbesserung des Getriebes.
Bisher war unter Automatikgetrieben (automatic transmissions = AT) für Kraftfahrzeuge, die bei den Getrieben dominieren, ein Typ, der einen Drehmomentwandler, eine ölgekühlte Kupplung, ein Planetengetriebe usw. umfaßt, der Hauptstrom. In den letzten Jahren wurde ein Schlupfkontroll-AT, das ein weiterentwickeltes AT ist, entwickelt. Dieses zielt auf eine Verringerung des Energieverlusts in einem Drehmomentwandler durch Schlupf einer Wandlerbrücke im Niedriggeschwindigkeitsbereich, in dem Fluktuationen bei der Drehung eines Motors groß sind, ab.
Beim Schlupfkontroll-AT verursacht das Auftreten eines Rüttelns ein Problem, da die Dauer eines kontinuierlichen Schlupfes der Wandlerbrücke im Vergleich zu herkömmlichen AT extrem lang ist. Das Rütteln bedeutet abnormale Vibrationen und Schläge, die bei einem Schlupf einer Kupplungsscheibe auftreten, wenn die ölgekühlte Kupplung greift. Da das Rütteln nicht nur Unannehmlichkeiten beim Fahrer verursacht, sondern in einigen Fällen auch ein sicheres Fahren behindert, wird vehement verlangt, daß ein solches Rütteln verhindert wird. Daher wird von Schmierölen, z.B. einem Automatikgetriebefluid (ATF) und einem Fluid für ein stufenloses Automatikgetriebe (CVTF), die für ein AT und ein stufenloses Automatikgetrieben (CVT) verwendet werden, die Leistung gefordert, daß sie das Auftretens dieses Rüttelns verhindern.
Es ist theoretisch bekannt, daß ein Schmieröl, das die Eigenschaften besitzt, daß es Erhöhungen beim Reibungskoeffizienten mit Zunahme der Schlupfgeschwindigkeit aufweist, einsetzbar ist, um das Auftreten von Rütteln bzw. Schütteln zu verhindern. Als Schmieröle, die eine solche Leistungsfähigkeit haben, werden Schmierölzusammensetzungen, die Dithiocarbamat-Verbindungen und aliphatische Säureamidkondensate enthalten, z.B. in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 11-50077 , offenbart. Allerdings sind die im Stand der Technik offenbarten Techniken als Schmieröle mit der spezifischen Eigenschaft, daß sie eine Erhöhung beim Reibungskoeffizienten mit steigender Schlupfgeschwindigkeit aufweisen, nicht zufriedenstellend.
JP-A-59025890 beansprucht eine Schmierölzusammensetzung, die einen oder mehrere Glycerinmonoalkylether oder Glycerinmonoalkenylether enthält, und gibt Beispiele, die eine Verwendung in Kombination mit Calciumsulfonat oder -phenat oder Magnesiumsulfonat zeigt.
Dementsprechend haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ernsthafte Untersuchungen angestellt und eine Schmiermittelzusammensetzung entwickelt, die spezifische Eigenschaften aufweist, wobei sie eine Erhöhung beim Reibungskoeffizienten mit Erhöhung der Schlupfgeschwindigkeit aufweist, indem sie einen (Poly)glycerylether und ein Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure zusammen verwendeten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit ist die vorliegende Erfindung eine Schmiermittelzusammensetzung für ein Getriebefluid, wobei das Getriebefluid ein Automatikgetriebefluid, ein Fluid für ein stufenloses Automtikgetriebe oder ein Arbeitsfluid für eine ölgekühlte Kupplung ist, umfassend ein Schmiermittelbasisöl und enthaltend:

– einen Polyglycerylether oder ein Glycerylether/Polyglycerylether-Gemisch, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1):
worin R¹ eine Kohlenwasserstoff-Gruppe darstellt und n den durchschnittlichen Polymerisationsgrad darstellt und eine Zahl, die 1, 2 oder mehr ist, ist, als Komponente (A), und
– ein Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure als Komponente (B).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Komponente (A) einer erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung ist ein Polyglycerylether, dargestellt durch die vorstehend angegeben allgemeine Formel (1). In der allgemeinen Formel (1) stellt R¹ eine Kohlenwasserstoff-Gruppe dar. Als Kohlenwasserstoff-Gruppe werden z.B. eine Alkyl-Gruppe, eine Alkenyl-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine Cycloalkyl-Gruppe und eine Cycloalkenyl-Gruppe genannt.
Als die Alkyl-Gruppe werden z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, sekundäres Butyl, tertiäres Butyl, Pentyl, Isopentyl, sekundäres Pentyl, Neopentyl, tertiäres Pentyl, Hexyl, sekundäres Hexyl, Heptyl, sekundäres Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, sekundäres Octyl, Nonyl sekundäres Nonyl, Isononyl, Decyl, sekundäres Decyl, Isodecyl, Undecyl, sekundäres Undecyl, Dodecyl, sekundäres Dodecyl, Tridecyl, Isotridecyl, sekundäres Tridecyl, Tetradecyl, sekundäres Tetradecyl, Hexadecyl, sekundäres Hexadecyl, Stearyl, Isostearyl, Icosyl, Docosyl, Tetracosyl, Triacosyl-2-propylheptyl, 2-Butyloctyl, 2-Pentylnonyl, 2-Butyldecyl, 2-Hexyloctyl, 2-Hexyldecyl, 2-Octyldecyl, 2-Heptylundecyl, 2-Hexyldodecyl, 2-Octyldodecyl, 2-Nonyltridecyl, 2-Decyltetradecyl, 2-Undecylpentadecyl, 2-Dodecylhexadecyl, 2-Tridecylheptadecyl, 2-Tetradecyloctadecyl, 2-Hexadecyloctadecyl, 2-Pentadecylnonadecyl, 2-Hexadecyleicosyl und Monomethyl-verzweigtes-Isostearyl genannt.
Für die Alkenyl-Gruppe werden z.B. Vinyl, Allyl, Propenyl, Butenyl, Isobutenyl, Pentdenyl, Isopentenyl, Hexenyl, Heptenyl, Octenyl, Nonenyl, Decenyl, Undecenyl, Dodecenyl, Tetradecenyl und Oleyl genannt.
Für die Aryl-Gruppe werden z.B. die Phenyl-, Toluyl-, Xylyl-, Cumenyl-, Mesityl-, Benzyl-, Phenethyl-, Styryl-, Cinnamyl-, Benzhydryl-, Trityl-, Ethylphenyl-, Propylphenyl-, Butylphenyl-, Pentylphenyl-, Hexylphenyl-, Heptylphenyl-, Octylphenyl-, Nonylphenyl-, Decylphenyl-, Undecylphenyl-, Dodecylphenyl-, Phenylphenyl-, Benzylphenyl-, styrolierte Phenyl-, p-Cumylphenyl-, Dinonylphenyl-, Didodecylphenyl-, α-Naphthyl- und β-Naphthyl-Gruppe genannt.
Für die Cycloalkyl-Gruppe und die Cycloalkenyl-Gruppe werden z.B. die Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Methylcyclopentyl-, Methylcyclohexyl-, Methylcycloheptyl-, Cyclopentenyl-, Cyclohexenyl-, Cycloheptenyl-, Methylcyclohexenyl- und Methylcycloheptenyl-Gruppe genannt.
Als R¹ ist eine Alkyl-Gruppe oder eine Alkenyl-Gruppe vorteilhaft, eine Alkyl-Gruppe oder eine Alkenyl-Gruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 4 bis 30 ist bevorzugter und eine Alkyl-Gruppe oder eine Alkenyl-Gruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 8 bis 24 ist weiter bevorzugt. In der allgemeinen Formel (1) ist n ein Koeffizient, der den Polymerisationsgrad von Glycerin darstellt und eine Zahl, die 1,2 oder mehr, vorzugsweise 1,2 bis 4 ist. n gibt einen Durchschnittswert an. Das heißt, n gibt einen Durchschnittswert eines Gemisches aus einem Glycerylether, einem Diglycerylether, einem Triglycerylether, einem Tetraglycerylether usw. an.
Eine vorteilhafte Mischungsmenge der Komponente (A) ist 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der Schmiermittelzusammensetzung, und ist bevorzugter 0,2 bis 5 Gew.-%.
Eine Komponente (B) der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung ist ein Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure. Als Erdalkalimetall im Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure werden z.B. Magnesium, Calcium und Barium genannt. Als organische Säure sind Sulfonsäure, Phenol, Salicylsäure, usw. vorteilhaft. Spezifischerweise sind Additive für Schmiermittelöle, die als Additive für Motoröle (Detergens), die unten beschrieben werden, verwendet werden, vorteilhaft.
Als Erdalkalimetallsalz von Sulfonsäure wird z.B. neben einem (Mono- oder Di)alkylnaphthalinsulfonsäure-Erdalkalimetallsalz und einem Erdölsulfonsäure-Erdalkalimetallsalz ein substituiertes Benzolsulfonsäure-Erdalkalimetallsalz, das durch die folgende allgemeine Formel (B-1) dargestellt wird:
(R und R' stellen Gruppen von Kohlenwasserstoff-Ketten mit einer Kohlenstoffzahl von etwa 10 bis 30 dar, und M stellt ein Erdalkalimetallatom dar) genannt.
Als das Erdalkalimetallsalz von Phenol werden eins, das durch die folgende allgemeine Formel (B-2) dargestellt wird:
(R und R' stellen Gruppen von Kohlenwasserstoff-Ketten dar, die eine Kohlenstoffzahl von etwa 10 bis 30 haben, und M stellt ein Erdalkalimetallatom dar), eines das durch die folgende allgemeine Formel (B-3) dargestellt wird:
(R und R' stellen Gruppen von Kohlenwasserstoff-Ketten dar, die eine Kohlenstoffzahl von etwa 3 bis 20 haben, M stellt ein Erdalkalimetallatom dar und x stellt eine Zahl dar, die etwa 1 bis 5 ist) oder eins, das durch die folgende allgemeine Formel (B-4) dargestellt wird:
(R stellt eine Gruppe einer Kohlenwasserstoff-Kette dar, die eine Kohlenstoffzahl von etwa 3 bis 20 hat, und M stellt ein Erdalkalimetallatom dar) genannt.
Als Erdalkalimetallsalz von Salicylsäure werden aufgelistet: eins, das durch die folgende allgemeine Formel (B-5) dargestellt wird:
(R stellt eine Gruppe einer Kohlenwasserstoff-Kette mit einer Kohlenstoffzahl von etwa 3 bis 20 dar und M stellt ein Erdalkalimetallatom dar), eins das durch die folgende allgemeine Formel (B-6) dargestellt wird:
(R stellt eine Gruppe einer Kohlenwasserstoff-Kette mit einer Kohlenstoffzahl von etwa 3 bis 20 dar, M stellt ein Erdalkalimetallatom dar und x stellt eine Zahl dar, die etwa 1 bis 5 ist. Hierin ist die obige Formel eine schematische); oder eins, das durch die folgende allgemeine Formel (B-7) dargestellt wird:
(R stellt eine Gruppe einer Kohlenwasserstoff-Kette dar, die eine Kohlenstoffzahl von etwa 3 bis 20 hat, M stellt ein Erdalkalimetallatom dar und x stellt eine Zahl dar, die etwa 1 bis 5 ist. Hierin ist die obige Formel eine schematische).
Die Erdalkalimetallsalze, die durch die vorstehend angegebenen allgemeinen Formeln (B-1) bis (B-7) dargestellt werden, werden im allgemeinen neutrale Salze genannt. Basische oder überbasisch gemachte Erdalkalimetallsalze, die aus einer basisch machenden Behandlung mit z.B. Metalloxiden oder Metallhydroxiden resultieren, während Kohlendioxid in diese neutralen Salze geblasen wird, werden bevorzugt verwendet. Die überbasisch gemachten Produkte sind die, in denen Hydroxide oder Carbonate der Erdalkalimetalle kolloidal in diesen neutralen Salzen dispergiert sind und üblicherweise sind diese in Form Carbonat enthalten. Die Maßzahl für den Alkaligehalt (total base number = TBN) dieser basischen oder überbasischen Erdalkalimetallsalze ist im allgemeinen etwa 200 bis 500 mg KOH/g.
Unter diesen Erdalkalimetallsalzen organischer Säuren ist neutrales, basisches oder überbasisches Calciumsalicylat oder Calciumsulfonat am stärksten bevorzugt, und durch die Verwendung dieser kann eine Schmiermittelzusammensetzung produziert werden, die eine äußerst überlegene Leistungsfähigkeit dahingehend aufweist, daß sie das Auftreten von Rütteln verhindert, wenn sie als ATF oder CVTF verwendet wird. Eine vorteilhaft Mischungsmenge der Komponente (B) ist 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der Schmiermittelzusammensetzung.
Die Komponente (A) gemäß der vorliegenden Erfindung ist zu einem gewissen Grad für eine Verschlechterung durch Oxidation anfällig, so daß spezifische Schmiermitteleigenschaften der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung in Abhängigkeit von den Verwendungsbedingungen nicht über lange Zeit aufrechterhalten werden können. Daher ist es vorteilhaft, daß außerdem ein Antioxidans als Komponente (C) enthalten ist. Als Antioxidans werden z.B. ein phenolisches Antioxidans, ein Amino-Antioxidans, ein Schwefel-Antioxidans usw. aufgezählt.
Als phenolisches Antioxidans werden z.B. 2,6-Di-tert.-butylphenol (im folgenden wird tert.-Butyl als t-Butyl abgekürzt), 2,6-Di-t-butyl-p-cresol, 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, 2,6-Di-t-butyl-4-ethylphenol, 2,4-Dimethyl-6-t-butylphenol, 4,4'-Methylenbis(2,6-di-t-butylphenol), 4,4'-Bis(2,6-di-t-butylphenol), 4,4'-Bis(2-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-Methylenbis(4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-Methylenbis(4-ethyl-6-t-butylphenol), 4,4'-Butylidenbis(3-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-Isopropylidenbis(2,6-di-t-butylphenol), 4,4'-Butylidenbis(2,6-di-t-butylphenol), 2,2'-Methylenbis(4- methyl-6-cyclohexylphenol), 2,2'-Methylenbis(4-methyl-6-nonylphenol), 2,2'-Isobutylidenbis(4,6-dimethylphenol), 2,6-Bis(2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylbenzyl)-4-methylphenol, 3-t-Butyl-4-hydroxyanisol, 2-t-butyl-4-hydroxyanisol, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-stearylester, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-olylester, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-dodecylester, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-decylester, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-octylester, Tetrakis{3-(4-hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionyloxymethyl}methan, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-glycerinmonoester, Ester von 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure und Glycerinmonooleylether, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-butylenglykolester, 3-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylphenyl)propionsäure-thioglykolester, 4,4'-Thiobis(3-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-Thiobis(2-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-Thiobis(4-methyl-6-t-butylphenol), 2,6-Di-t-butyl-α-dimethylamino-p-cresol, 2,6-Di-t-butyl-4-(N,N'-dimethylaminomethylphenol), Bis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)sulfid, Tris{(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl-oxyethyl}isocyanurat, Tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)isocyanurat, 1,3,5-Tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat, Bis{2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl)sulfid, 1,3,5-Tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)isocyanurat, Tetraphthaloyl-di(2,6-dimethyl-4-t-butyl-3-hydroxybenzylsulfid), 6-(4-Hydroxy-3,5-di-t-butylanilino)-2,4-bis(octylthio)-1,3,5-triazin, 2,2-Thio{diethyl-bis-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)}propionat, N,N'-Hexamethylenbis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamid, 3,5-Di-t-butyl-4-hydroxy-benzyl-phosphorsäure-diester, Bis(3-methyl-4-hydroxy-5-t-butylbenzyl)sulfid, 3,9-Bis[1,1-dimethyl-2-{β-(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy}ethyl]-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecan, 1,1,3-Tris(2-methyl-4-hydroxy-5-t- butylphenyl)butan, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol, und Bis{3,3'-bis(4'-hydroxy-3'-t-butylphenyl)buttersäure}glykolester aufgezählt.
Als Aminoantioxidans werden z.B. Naphthylamin-Antioxidanzien, z.B. 1-Naphthylamin, Phenyl-1-naphthylamin, p-Octylphenyl-1-naphthylamin, p-Nonylphenyl-1-naphthylamin, p-Dodecylphenyl-1-naphthylamin und Phenyl-2-naphthylamin; Phenylendiamin-Antioxidanzien, z.B. N,N'-Diisopropyl-p-phenylendiamin, N,N'-Diisobutyl-p-phenylendiamin, N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin, N,N'-Di-β-naphthyl-p-phenylendiamin, N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin, N-Cyclohexyl-M'-phenyl-p-phenylendiamin, N-1,3-Dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin, Dioctyl-p-phenylendiamin, Phenylhexyl-p-phenylendiamin und Phenoctyl-p-phenylendiamin; Diphenylamin-Antioxidanzien, z.B. Dipyridylamin, Diphenylamin, p,p'-Di-n-butyldiphenylamin, p,p'-Di-t-butyldiphenylamin, p,p'-Di-t-pentyldiphenylamin, p,p'-Dioctyldiphenylamin, p,p-Dinonyldiphenylamin, p,p'-Didecylphenylamin, p,p'-Didodecyldiphenylamin, p,p'-Distyryldiphenylamin, p,p'-Dimethoxyphenylamin, 4,4'-Bis(4-α,α-dimethylbenzoyl)diphenylamin und p-Isopropropoxydiphenylamin; und Phenothiazin-Antioxidanzien, z.B. Phenothiazin, N-Methylphenothiazin, N-Ethylphenothiazin, 3,7-Dioctylphenothiazin, Phenothiazincarbonsäureester und Phenoselenazin aufgelistet.
Als Schwefel-Antioxidans werden z.B. Dioctylthiodipropionat, Didecylthiodipropionat, Dilaurylthiodipropionat, Dimyristylthiodipropionat, Distearylthiodipropionat, Laurylstearylthiodipropionat, Distearyl-β,β'-thiobutyrat, (3-Octylthiopropionsäure)pentaeryhritoltetraester, (3-Decylthiopropionsäure)pentaerythrittetraester, (3-Laurylthiopropionsäure)pentaerythrittetraester, (3-Stearylthiopropionsäure)pentaeryhthritoltetraester, (3-Oleylthiopropionsäure)pentaerythrittetraester, 2-Mercaptobenzimidazol, 2-Mercaptomethylbenzimidazol, 2-Benzimidazoldisulfid, Dilaurylsulfid und Amylthioglycolat aufgelistet.
Als Metallsalz-Antioxidans werden z.B. Nickeldithiocarbamat und Zink-2-mercaptobenzimidazol genannt.
Unter diesen Antioxidanzien ist das phenolische Antioxidans oder das Aminoantioxidans vorteilhaft.
Die Mischungsmenge der Komponente (C) ist vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der Schmiermittelzusammensetzung, bevorzugter 0,02 bis 3 Gew.-% und am vorteilhaftesten 0,03 bis 1 Gew.-%.
Ein Schmiermittelbasismaterial, das für die vorliegende Erfindung verwendbar ist, verwendet ein Basisöl, das aus einem Mineralöl, einem synthetischen Öl oder einem Gemisch davon besteht, ein Basisfett, bei dem ein Verdickungsmittel in ein solches Basisöl eingemischt ist, und wenn es als wäßriges Schmieröl verwendet wird, Wasser oder Wasser, dem ein geeignetes Lösungsmittel zugemischt ist, als Basismaterial.
Wenn die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als Schmieröl verwendet wird, ist die kinematische Viskosität des Basisöls nicht spezifisch beschränkt, ist aber vorzugsweise etwa 1 bis 50 mm² pro s bei 100°C und 10 bis 1000 m²/s bei 40°C; der Viskositätsindex (VI) ist vorteilhafterweise 100 oder mehr, bevorzugter 120 oder mehr und am vorteilhaftesten 135 oder mehr.
Das Mineralöl, das als das Basisöl der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist das, das aus einem natürlichen Rohöl abgetrennt ist und durch geeignete Destillation, Raffination usw. desselben produziert wird. Primärkomponenten des Mineralöls sind Kohlenwasserstoffe (die meisten von diesen sind Paraffine und außerdem sind Naphthene und Aromaten enthalten). Mineralöl, die durch Raffination dieser unter Verwendung eines Hydrotreatings, eines Lösungsmittel-Endasphaltierens, einer Lösungsmittelextraktion, Lösungsmittelentwachsung, Hydrierungsentwachsung, katalytischer Entwachsung, Hydrocracking, Alkalidestillation, Schwefelsäurebehandlung, Tonbehandlung usw. produziert werden, können vorteilhafterweise eingesetzt werden.
Das als Basisöl der vorliegenden Erfindung verwendbare synthetische Öl ist ein chemisch synthetisiertes Schmieröl und für allgemeine Zwecke können z.B. Poly-α-olefin, Polyisobutylen (Polybuten), Diester, Polyolester, aromatische Polycarbonsäureester, Phosphat, Silicat, Polyalkylenglykol, Polyphenylether, Silicon, fluorierte Verbindungen und Alkylbenzol genannt werden. Unter diesen können Poly-α-olefin, Polyisobutylen (Polybuten), Diester, Polyolester, Polyalkylenglykol, usw. universell eingesetzt werden.
Als das Poly-α-olefin werden die genannt, die z.B. durch Oligomerisierung oder Hydrierung von z.B. 1-Hexen, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Dodecen und 1-Tetracen hergestellt werden. Als der Diester werden Diester von zweibasischen Säuren, z.B. Glutarsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und Dodecandisäure und Alkoholen, wie z.B. 2-Ethylhexanol, Octanol, Decanol, Dodecanol und Tridecanol, usw. genannt. Als Polyolester werden Ester von Polyolen, z.B. Neopentylglykol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit, Dipentaerythrit und Tripentaerythrit oder Alkylenoxid-Addukte davon, und aliphatischen Säuren, z.B. Buttersäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure, Pivalinsäure, Caprinsäure, Capronsäure, Caprylsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Ölsäure, usw. genannt. Beispiele für das Polyalkylenglykol sind Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyethylenglykolmonomethylether und Mono- oder Dimethylether von Blockcopolymer oder statistischen Copolymer von Ethylenoxid/Propylenoxid.
In dem Fall, in dem die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als Fett verwendet wird, wird in das vorstehend genannte Basisöl für ein Schmieröl ein Verdickungsmittel unter Herstellung eines Basisfettes eingemischt. Als Verdickungsmittel werden z.B. Seife oder ein Komplexseifen-Verdickungsmittel, Trerephthalat-Verdickungsmittel, Harnstoff-Verdickungsmittel, organische Nicht-Seife-Verdickungsmittel, z.B. Polytetrafluorethylen und fluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer sowie anorganische Nicht-Seifen-Verdickungsmittel genannt.
Diese Verdickungsmittel können einzeln eingesetzt werden oder können in Kombination aus zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden. Die Menge des Verdickungsmittels ist nicht spezifisch limitiert, ist üblicherweise aber vorzugsweise etwa 3 bis 40 Gew.-%, bevorzugter 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Basisfett, das aus dem Basisöl und dem Verdickungsmittel besteht. Die Konsistenz des vorstehend genannten Basisfettes, das aus dem Basisöl und dem Verdickungsmittel besteht, ist nicht spezifisch limitiert, ist aber üblicherweise 100 bis 500.
Die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hat spezifische Eigenschaften, weist einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf, wenn die Schlupfgeschwindigkeit niedrig ist und weist eine Erhöhung bei Reibungskoeffizienten auf, wenn die Schlupfgeschwindigkeit ansteigt. Daher weist die Schmiermittelzusammensetzung ausgezeichnete Leistungsfähigkeit bei der Verhinderung eines Auftretens von Rütteln auf, wenn sie als ein ATF oder CVTF verwendet wird.
Die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit einer weiteren Komponente verwendet werden, beispielsweise ein Mittel für ölige Beschaffenheit, ein Antifriktionsmittel, ein Höchstdruckschmiermittel, ein Detergens, ein Dispergiermittel, ein Verbesserungsmittel für den Viskositätsindex, ein Antischaummittel, ein Korrosionsinhibitor, ein Mittel zur Senkung des Fließpunktes, ein Emulgator, ein oberflächenaktives Mittel und ein Konservierungsmittel.
Als Mittel für ölige Beschaffenheit werden z.B. genannt: aliphatische Säuren, z.B. Caprinsäure, Capronsäure, Pelargonsäure, Caprylsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachinsäure, (C₂₀), Gadoleinsäure (C_20F1), Behensäure, (C₂₂), Erucasäure (C_22F1), Lignocerinsäure (C₂₄), Selacholeinsäure (C_24F1), Cerotinsäure (C₂₆), Montansäure (C₂₈), Meissinsäure (C₃₀), Ceroplastinsäure (C₃₅), Ricinolsäure und 12-Hydroxystearinsäure; Dicarbonsäure, z.B. Dimersäuren, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und Dodecandisäure; Alkohole, z.B. Laurylalkohol, Myristylalkohol, Palmitylalkohol, Stearylalkohol und Oleylalkohol; Amide, z.B. Laurylamid, Myristylamid, Palmitylamid, Stearylamid und Oleylamid oder Alkylenoxid-Addukte davon; Alkylamine, z.B. Methylamin, Dimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, (Iso)propylamin, Di(iso)propylamin, Butylamin, Dibutylamin, Hexylamin, Dihexylamin, Octylamin, Dioctylamin, 2-Ethylhexylamin, Di(2-ethylhexyl)amin, Decylamin, Didecylamin, Dodecylamin, Didodecylamin, Tridecylamin, Ditridecylamin, Cetylamin, Dicetylamin, Cocosnußalkylamin, Di(cocosnußalkyl)amin, von Sojabohnenöl stammendes Alkylamin, Di(von Sojabohnenöl stammendes-alkyl)amin, von Rindertalg stammendes Alkylamin, Di(von Rindertalg stammendes-alkyl)amin, Oleylamin, Dioleylamin, Stearylamin und Distearylamin; Polyalkylenpolyamine, z.B. Ethylendiamin, Propylendiamin, Diethylentriamin, Dipropylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Pentaethylenhexamin; Alkanolamine, z.B. Monoethanolamin, N-Methylmonoethanolamin, N,N'-Dimethylmonoethanolamin, N-Ethylmonoethanolamin, Diethanolamin, N-Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Monopropanolamin, Dipropanolamin, Tripropanolamin, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol, Aminoethylethanolamin, N,N,N',N'-Tetrakis(hydroxyethyl)ethylendiamin und N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylendiamin oder Alkylenoxid-Addukte davon; und N-langkettige Alkylalkanolamine, z.B. N-Butylmonoethanolamin, N-Hexylmonoethanolamin, N-Octylmonoethanolamin, N-Decylmonoethanolamin, N-Cocosnußalkylmonoethanolamin, N-von Sojabohnenöl stammendes-alkylmonoethanolamin, aus Rindertalg stammendes N-Alkylmonoethanolamin, N-Oleylmonoethanolamin, N-Stearylmonoethanolamin, N-Butyldiethanolamin, N-Hexyldiethanolamin, N-Octyldiethanolamin, N-Decyldiethanolamin, N-Cocosnußalkyldiethanolamin, N-Sojabohnenöl-alkyldiethanolamin, N-Rindertalgalkyldiethanolamin, N-Oleyldiethanolamin, N-Stearyldiethanolamin, N,N-Dibutylmonoethanolamin, N,N-Dihexylmonoethanolamin, N,N-Dioctylmonoethanolamin, N,N-Didecylmonoethanolamin, N,N-Bis(cocosnußalkyl)monoethanolamin, N,N-Bis(sojabohnenöls-alkyl)monoethanolamin, N,N-Bis(Rindertalgalkyl)monoethanolamin, N,N-Dioleylmonoethanolamin und N,N-Distearylmonoethanolamin oder Alkylenoxid-Addukte davon. Alkanolamine oder N-langkettiges-Alkylalkanolamine können in einigen Fällen als Korrosionsinhibitoren oder Konservierungsmittel wirken.
Als Antifriktionsmittel werden z.B. Ester, beispielsweise Caprinsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid, Capronsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerdid, Carpylsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid, Laurinsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid, Myristinsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid, Palmitinsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid, Stearinsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid, Ölsäure (Mono-, Di-, Tri-)glycerid und Polykondensate von Ricinolsäure oder 12-Hydroxystearinsäure; und Metallsalze, z.B. geschwefeltes Oxymolybdändialkyldithiocarbamat, geschwefeltes Oxymolybdändialkyldithiophosphat, Zinkdialkyldithiophosphat und Zinkdialkyldithiocarbamat genannt. Unter diesen Verbindungen haben einige die Leistungsfähigkeit, eine Oxidation zu verhindern.
Als Höchstdruckmittel werden z.B. Schwefel-Verbindungen wie geschwefeltes Olefin, geschwefeltes Paraffin, geschwefeltes Polyolefin, geschwefeltes Schmalz, geschwefeltes Fischöl, geschwefeltes Walöl, geschwefeltes Sojabhonenöl, geschwefeltes Pinenöl, geschwefeltes Phenol, geschwefeltes Alkylphenol, geschwefeltes aliphatische Säure, Dialkylpolysulfid, Dibenzyldisulfid, Diphenyldisulfid, Polyphenylensulfid, Alkylmercaptan, Alkylsulfonat, Dithiocarbamat, 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol-Derivate, Thiuramdisulfid und Dialkyldithiophosphorsäuredimer; und (Thio,dithio)phosphorsäuren oder phosphorige Säuren, z.B. Butyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Hexyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Octyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, 2-Ethylhexyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Nonyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Decyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Lauryl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Myristyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Palmityl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Stearyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Oleyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit, Phenyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit und Cresyl(thio,dithio)phosphat oder -phosphit genannt. Unter diesen Verbindungen haben einige die Fähigkeit, eine Oxidation zu verhindern.
Als Beispiele für das Konservierungsmittel werden Calciumsulfonat; Calciumphenat, Calciumsalicylat, Magnesiumsulfonat, Magnesiumphenat, Magnesiumsalicylat, Bariumsulfonat, Bariumphenat und Bariumsalicylat genannt. Als Beispiele für das Dispergiermittel werden Polyalkenylbernsteinsäuremonoimid oder -bisimid, mit Phosphorsäure denaturiertes Polyalkenylbernsteinsäuremonoimid oder -bisimid, Polyalkenylsuccinat und Benzylamin genannt. Als Verbesserungsmittel für den Viskositätsindex werden z.B. Poly(meth)acrylat, Polyisobutylen, Polystyrol, Ethylen-Propylen-Copolymer und Styrol-Isobutylen-Copolymer genannt.
Als oberflächenaktives Mittel werden z.B. Polyethylenglykol, Polyethylenglykolmonoalkyl(aryl)ether, Polyethylenglykoldialkyl(aryl)ether, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Copolymer, Polyolester, Polyetherpolyol, Alkanolamid, Alkylbenzolsulfonat und Petroleumsulfonat genannt; diese Mittel können auch als Mittel zur Verleihung von Öligkeit oder als Emulgatoren wirken.
Die Schmiermittelzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können zur Schmierung für jeden Zweck eingesetzt werden. Sie können als verschiedene Schmieröle, z.B. Industrieschmieröle, Turbinenöle, Maschinenöle, Lageröle, Kompressoröle, hydraulische Öle, Arbeitsfluide, Öle für Verbrennungsmotoren, Kühlgeräteöle, Getriebeöle, Automatikgetriebe-Fluide (ATF), Fluide für stufenlose Getriebe (CVTF), Hinterachsenfluide und Metallverarbeitungsöle eingesetzt werden. Diese können als verschiedene Fette für z.B. Gleitlager, Kugel- und Rollenlager, Getriebe, universelle Gelenke, Drehmomentbegrenzungsmittel, Gleichlaufgelenke (CVJ), Kugelgelenke, Radlager, Gleichlaufgetriebe und Gangschaltungsgetriebe verwendet werden.
Der vorteilhafteste Zweck der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzungen ist die Verwendung als Arbeitsfluide für ölgekühlte Kupplungen, z.B. Automatikgetriebe-Fluide (ATF) und Fluide für stufenlose Getriebe (CVTF).
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend spezifischer unter Verwendung der Beispiele beschrieben. In den folgenden Beispiele sind Teile und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes spezifiziert ist.
Ein raffiniertes paraffinisches Mineralöl (kinematische Viskosität bei 100°C: 4,2 mm²/s) wird als Basisöl verwendet und die Schmiermittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsproben, die Zusammensetzungen haben, wie es in den folgenden Tabellen 1 bis 3 angegeben sind, werden hergestellt. Mit diesen Schmiermittelzusammensetzungen wurden Beurteilungstests auf Leistungsfähigkeit zur Verhinderung von Rütteln wie folgt durchgeführt. Bei den Beispielen 5 und 12 bis 14 und den Vergleichsbeispielen 5 und 6 wurden Beurteilungstests auf die Leistungsfähigkeit bei der Verhinderung von Rütteln mit den Schmiermittelzusammensetzungen auch durchgeführt, nachdem diese durch Oxidation unter den folgenden Bedingungen abgebaut bzw. verschlechtert worden waren.
Beurteilungstest auf die Leistungsfähigkeit zur Verhinderung von Rütteln:
Gemäß der Testmethode für Automatikgetriebe-Fluid (JASO-M349-95), wobei jede der folgenden Schmiermittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung und von Vergleichsbeispielen verwendet wurde, wurden mit Hilfe einer Niedriggeschwindigkeits-Reibungsapparatur (low velocity friction apparatus = LVFA), Reibungskoeffizienten bei Niedriggeschwindigkeitsschlupf (μ₁) und Hochgeschwindigkeitsschlupf (μ₅₀) bei einer Öltemperatur von 40°C unter einem Oberflächendruck von 1,00 ± 0,05 MPa gemessen. Hier ist μ₁ ein Reibungskoeffizient bei einer Schlupfgeschwindigkeit von 0,006 m/s und ist μ₅₀ der Reibungskoeffizient bei einer Schlupfgeschwindigkeit von 0,030 m/s.
Verfahren zur Verschlechterung bzw. zum Abbau der Schmiermittelzusammensetzung:
In Übereinstimmung dem Testverfahren auf Oxidationsstabilität von Schmieröl (JIS K-2514) wurden 250 ml einer Schmiermittelzusammensetzungsprobe in ein Rohr gegeben, das eine Kupferplatte und eine Eisenplatte als Katalysatoren enthielt, und das ganze wurde unter Einarbeitung von Luft bei einer Temperatur von 165,5°C mit einer Umdrehungszahl von 1300 Upm für 24 Stunden gerührt, so daß ein Abbau durch Oxidation erzwungen wurde.
Die Resultate dieser Messungen der Reibungskoeffizienten und der Verhältnisse beider Reibungskoeffizienten (μ₁/μ₅₀) sind in den Tabellen 1 bis 3 angegeben.
Da die Schmiermittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung μ₁/μ₅₀-Werte von 0,84 bis 0,87 haben, weisen sie eine ausgezeichnete Leistungsfähigkeit bei der Verhinderung von Rütteln auf. Andererseits haben die Schmiermittelzusammensetzungen des Vergleichsbeispiels 1 μ₁/μ₅₀-Werte von größer als 1, so daß die Leistungsfähigkeit zur Verhinderung eines Auftretens von Rütteln schlechter als bei denen der vorliegenden Erfindung ist. Die Schmiermittelzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 2 und 3 verringern Reibungskoeffizienten bei niedriger Geschwindigkeit (μ₁), diese verringern allerdings gleichzeitig Reibungskoeffizienten bei hoher Geschwindigkeit (μ₅₀), so daß das Verhältnis von μ 0,94 ist; daher ist die Leistungsfähigkeit zur Verhinderung eines Auftretens von Rütteln nicht gut. Aus den Resultaten bei den Vergleichsbeispielen 4 und 5 ist zu verstehen, daß, wenn die Komponente (B) der vorliegenden Erfindung nicht enthalten ist, die Reibungskoeffizienten bei hoher Geschwindigkeit (μ₅₀) nicht zunehmen, und daß, wenn die Komponente (A) nicht enthalten ist, die Reibungskoeffizienten bei niedriger Geschwindigkeit (μ₁) nicht abnehmen.
Die Schmiermittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung 5, 12 und 13, die die Komponente (C) enthalten, haben μ₁/μ₅₀-Werte von 0,86 bis 0,89 nach Abbau bzw. Verschlechterung durch Oxidation und daher kann gesagt werden, daß diese im Vergleich zu den Schmiermittelzusammensetzungen der Vergleichsproben 5 und 6 und μ₁/μ₅₀ derselben nach Abbau durch Oxidation Leistungsfähigkeiten einer ausreichenden Verhinderung des Auftretens von Rütteln haben. Die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung 14, die keine Komponente (C) enthält, hat nach Verschlechterung bzw. Abbau durch Oxidation einen μ₁/μ₅₀-Wert von 0,93; daraus ist eine leichtere Verschlechterung bei der Leistungsfähigkeit zu erkennen. Dies zeigt, daß es bei Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter schweren Bedingungen oder für lange Zeit vorteilhaft ist, die Komponente (C) (Antioxidans) zu verwenden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Schmiermittelzusammensetzung, die die spezifischen Eigenschaften hat, daß sie bei steigender Schlupfgeschwindigkeit eine Erhöhung bei Reibungskoeffizienten aufzeigt, indem ein Polyglycerylether und ein Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure zusammen verwendet werden.

Claims

Schmiermittelzusammensetzung für ein Getriebefluid, wobei das Getriebefluid ein Automatikgetriebe-Fluid, ein Fluid für ein stufenloses Automatikgetriebe oder ein Arbeitsfluid für eine ölgekühlte Kupplung ist, umfassend ein Schmiermittelbasisöl und enthaltend: – einen Polyglycerylether oder ein Glycerylether/Polyglycerylether-Gemisch, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1):
worin R¹ eine Kohlenwasserstoff-Gruppe darstellt und n den durchschnittlichen Polymerisationsgrad darstellt und eine Zahl, die 1, 2 oder mehr ist, ist, als Komponente (A), und – ein Erdalkalimetallsalz einer organischen Säure als Komponente (B).
Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, die außerdem ein Antioxidans als Komponente (C) umfaßt.
Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die organische Säure Sulfonsäure, Phenol oder Salicylsäure ist.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R¹ eine Alkyl-Gruppe oder Alkenyl-Gruppe, die eine Kohlenstoffzahl von 4 bis 30 hat, ist.
Getriebefluid, das eine Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfaßt und das ein Automatikgetriebefluid, ein Fluid für ein stufenloses Automatikgetriebe oder ein Arbeitsfluid für eine ölgekühlte Kupplung ist.
Verfahren zur Verhinderung von Rütteln in einem Getriebe, wobei das Getriebefluid nach Anspruch 5 in dem Getriebe verwendet wird.
Automatikgetriebe, stufenloses Automatikgetriebe oder ölgekühlte Kupplung, das/die das Getriebefluid nach Anspruch 5 enthält.