DE60107660T2 - Funktionelle flüssigkeit - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Funktionelle Flüssigkeiten umfassen einen weiten Bereich von Schmiermitteln, die in Fahrzeug- und industriellen Hydrauliksystemen, Fahrzeuggetrieben, Servolenkungssystemen, Stoßdämpferflüssigkeiten und dergleichen verwendet werden. Diese Flüssigkeiten übertragen und steuern Kraft in mechanischen Systemen und müssen somit sorgfältig gesteuerte viskosimetrische Charakteristika aufweisen. Zusätzlich können diese Flüssigkeiten manchmal so formuliert sein, dass sie Mehrbereichsleistung bereitstellen, um Ganzjahresfunktion in verschiedenen Klimazonen zu gewährleisten.
  • Servolenkungsflüssigkeiten (engl.: Power Steering Fluids, PSF) sind eine der am weitesten verbreiteten funktionellen Flüssigkeiten und ein Bestandteil von allen Servolenkungssystemen. Die Servolenkung wird in etwa 80 % bis 90 % aller Fahrzeuge in Nordamerika und Japan verwendet und deren Verwendung wird in anderen Teilen der Welt häufiger. Diese Systeme werden als "Sicherheits-sensitiv" angesehen, und die größten Hersteller von Originalteilen (OEM) haben strenge Anforderungen, um alle Aspekte der Bestandteile, die in deren Herstellung einfließen, wobei funktionelle Flüssigkeiten eingeschlossen sind, zu kontrollieren.
  • Ein Servolenkungssystem umfasst eine Pumpe, ein Getriebe, Ausgabeantriebe und ein hydraulisches System. Die PSF wirken als eine hydraulische Flüssigkeit, um Kraft in das System zu übertragen, und unterstützen somit den Fahrer, das Fahrzeug zu steuern. Ein Verlust der Kontrolle könnte zu einem Unfall führen und somit muss die Flüssigkeit die richtigen Viskosime trien bei den Umgebungs-Inbetriebnahmetemperaturen aufweisen, während eine ausreichende Viskosität bei höheren Betriebstemperaturen beibehalten wird. Die PSF muss auch sehr oxidationsstabil sein, da sie hohen Temperaturen ausgesetzt ist, und es wird erwartet, dass sie in einigen Fällen für bis zu 160 935 km (100 000 Meilen) in Gebrauch bleibt. Zusätzlich und vielleicht unter den wichtigsten Anforderungen für eine Servolenkungsflüssigkeit ist die Verträglichkeit mit Dichtungen und Schläuchen, die in verschiedenen ASTM-Tests, zum Beispiel D 471, gemessen werden kann.
  • In der Vergangenheit verwendeten Servolenkungsflüssigkeiten im Allgemeinen Mischungen von naphthenischen und neutralen Lösungsmittel-Basismaterialien, und deren Verwendung ist immer noch in vielen Anwendungen üblich. Die US-A-4 968 452 offenbart eine Schmierölzusammensetzung, die für Servolenkungsöl verwendet werden kann und die Mineralöl und Polyester umfasst. Jedoch könnte die über die letzten Jahre mit den wachsenden Leistungsanforderungen, die auf Servolenkungsflüssigkeiten gerichtet sind, einhergehende Verwendung von durch Hydrocracken gewonnenem Basismaterial der "nächsten Generation" Vorteile bei der Oxidation bieten. Es würde jedoch nicht erwartet werden, dass solche molekularen Veränderungen der Zusammensetzung mit den Dichtungen und Schläuchen in Servolenkungssystemen verträglich sind.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein funktionelles flüssiges Basisöl, das
    • (i) mindestens ein naphthenisches Basismaterial mit einer kinematischen Viskosität von 1,5 bis 3,5 mm2/s bei 100°C, vorzugsweise etwa 1,5 bis etwa 2,5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von etwa 90 oder weniger, vorzugsweise etwa 80 oder weniger, einem Pourpoint von maximal –42°C, einem Anilin-Punkt von etwa 90°C oder weniger und einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von etwa 90 Massen-% oder weniger und
    • (ii) mindestens ein herkömmliches neutrales Lösungsmittel-Basismaterial mit einer kinematischen Viskosität von etwa 2,5 bis etwa 6,5 mm2/s bei 100°C, vorzugsweise etwa 3, 0 bis etwa 5, 5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von etwa 90 bis etwa 105, vorzugsweise etwa 90 bis etwa 100, einem Pourpoint von maximal etwa –12°C, vorzugsweise maximal etwa –15°C, einem Anilin-Punkt von etwa 95 bis etwa 105°C, einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von etwa 75 bis etwa 90 Massen-%, vorzugsweise etwa 80 bis etwa 90 Massen-% und
    • (iii) mindestens ein durch Hydrocracken gewonnenes Basismaterial mit einer kinematischen Viskosität von etwa 3,5 bis etwa 6,5 mm2/s bei 100°C, vorzugsweise etwa 3,8 bis etwa 5 mm2/s bei 100°C, bevorzugter etwa 4,2 bis etwa 4,8 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von etwa 100 bis etwa 120, bevorzugter etwa 105 bis etwa 120, bevorzugter etwa 110 bis etwa 120, einem Pourpoint von maximal etwa –12°C, vorzugsweise etwa –15°C, bevorzugter etwa –18°C, einem Anilin-Punkt von etwa 100 bis etwa 120°C, vorzugsweise etwa 105°C bis etwa 115°C, einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von etwa 92 bis etwa 99 Massen-%, vorzugsweise etwa 93 bis etwa 99 Massen-%, bevorzugter etwa 94 bis etwa 96 Massen-%, wobei das naphthenische Basismaterial (i) in einer Menge von etwa 15 Vol.-% bis etwa 45 Vol.-%, vorzugsweise etwa 15 Vol.-% bis etwa 35 Vol.-% vorhanden ist, wobei das neutrale Lösungsmittel-Basismaterial (ii) in einer Menge von etwa 15 Vol.-% bis etwa 45 Vol.-%, vorzugsweise etwa 25 Vol.-% bis etwa 45 Vol.-%, vorhanden ist, wobei das durch Hydrocracken gewonnene Basismaterial (iii) in einer Menge von etwa 15 Vol.-% bis etwa 45 Vol.-%, vorzugsweise etwa 25 Vol.-% bis etwa 45 Vol.-%, vorhanden ist,
    • (iv) gegebenenfalls von etwa 0 Vol.-% bis etwa 30 Vol.-%, vorzugsweise etwa 0 Vol.-% bis etwa 20 Vol.-% eines zweiten durch Hydrocracken gewonnenen Basismaterials, das ein oder mehrere durch Hydrocracken gewonnene Basismaterialien mit einer kinematischen Viskosität von etwa 1,5 bis etwa 3,5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von etwa 90 oder mehr, einem Pourpoint von maximal etwa –24°C, einem Anilin-Punkt von etwa 95 bis etwa 110°C, einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von etwa 90 bis etwa 99 Massen-% umfasst, wobei die Mischung der Basismaterialien eine kinematische Viskosität der Basismaterialmischung von etwa 3 bis etwa 5 mm2/s bei 100°C, vorzugsweise etwa 3,5 mm2/s bis etwa 4,5 mm2/s bei 100°C, einen Viskositätsindex von etwa 90 bis etwa 115, vorzugsweise von etwa 95 bis etwa 110, einen Pourpoint von maximal etwa –24°C, vorzugsweise maximal etwa –30°C, aufweist und
    • (v) gegebenenfalls mindestens ein Leistungsadditiv umfasst.
  • Wenn die funktionelle Flüssigkeit mit Additiven versetzt wird, hat die resultierende additivierte funktionelle Flüssigkeit eine kinematische Viskosität von etwa 6,5 bis etwa 9,5 mm2/s bei 100°C, vorzugsweise etwa 7,5 bis etwa 8,5 mm2/s bei 100°C, einen Viskositätsindex von etwa 150 bis etwa 200, einen Pourpoint von maximal etwa –42°C und eine Brookfield-Viskosität von etwa 25.000 cP oder weniger bei –40°C, vorzugsweise etwa 20.000 cP oder weniger bei –40°C und erfüllt die Anforderungen der Dichtungsverträglichkeit.
  • In der Formulierung des/der naphthenischen Basismaterials/Basismaterialien und des/der neutralen Lösungsmittel-Basismaterials/Basismaterialien sind jene Öle, die in der Industrie gut bekannt sind und durch herkömmliche Techniken hergestellt werden, die in der Erdölindustrie gleichermaßen gut bekannt sind.
  • Die durch Hydrocracken gewonnenen Basismaterialien können durch Verwendung einer beliebigen Vorgehensweise des Hydrocrack-Verfahrens, die gegenwärtig im Stand der Technik verwendet wird, hergestellt werden, und auch durch beliebige Ver fahren, die zurzeit entwickelt werden. Es wird angenommen, dass die Leistung und die Funktion der durch Hydrocracken gewonnenen Basismaterialien der vorliegenden Erfindung von den besonderen Verfahrenstechniken, die bei der Herstellung der Basismaterialien angewendet werden, unabhängig sind. Typische durch Hydrocracken gewonnene Basismaterialien werden hergestellt, indem mit Destillat aus Atmosphären/Vakuum-Rohrverdampfern (engl.: atmosphere/vacuum pipestills) und/oder Kokereidestillat (engl: coker distillate) begonnen wird, gegebenenfalls solches Destillat unter Verwendung eines selektiven Aromaten-Lösungsmittels, wie beispielsweise Phenol, Furfural, NMP usw. einem Schritt zur Aromatenentfernung unterworfen wird. Das Destillat wird dann in mindestens einer Hydrokonversionszone, häufiger zwei Zonen, einer Hydrokonvertierung unterworfen, wohingegen das Destillat in Anwesenheit von Wasserstoff bei hoher Temperatur und Druck einem Katalysator ausgesetzt ist, um die Sättigung der Aromaten zu bewirken, Ringe zu öffnen und den Schwefel- und Stickstoffgehalt zu vermindern.
  • Wenn der zuvor erwähnte, optionale Schritt zur Aromaten-Entfernung nicht durchgeführt wurde, kann der Dampf aus der (den) Hydrokonversionsstufe(n) nun einem Schritt zur Aromaten-Entfernung unterworfen werden, wie beispielsweise Lösungsmittelextraktion, unter Anwendung eines selektiven Lösungsmittels, wie beispielsweise Phenol, Furfural, NMP usw. Dieser Dampf kann dann durch Anwendung von Lösungsmittelentwachsung oder katalytischer Entwachsung oder Isomerisierung einer Wachsentfernung unterworfen werden. Der Strom kann entweder vor oder nach diesem Entwachsen auch Hydrofinishing unterworfen werden, um den Schwefel- und Stickstoffgehalt weiter zu vermindern.
  • Beispiele von geeigneten Hydrocrack-Verfahren können in "All Hydroprocessing Route for High Viscosity Index Lubes" Zakarian et al. Energy Progress, Band 7, Nr. 1, Seiten 59–64; "Hydrotreated Lube Oil Base Stocks" Cashmore et al., SAE Paper 821235; "Lube Facility Makes High Quality Lube Oil from Low Quality Feed" Farrell et al., Oil and Gas Journal, 19. Mai 1986, Technology, Seiten 47–51, und der US-A-5 976 353 gefunden werden.
  • Additive, die bei der Herstellung von vollständig formulierten/formulierter funktionellen/funktioneller Flüssigkeiten/Flüssigkeit, insbesondere Servolenkungsflüssigkeiten, nützlich sind, schließen ein:
    • VI-Verbesserer, im Allgemeinen vom Typ Polymethacrylat, aber auch Styrolester, Olefin-Copolymere, die Dispergiermittel oder keine Dispergiermittel sein können, oder Mischungen davon,
    • Antiverschleissmitteladditive können Alkyl-, Aryl-, oder Alkyl/Arylphosphatester, Thiophosphate, mit Schwefel behandelte Olefine, Zinkdialkyldithiophosphate oder Mischungen davon sein,
    • Antioxidantien, wie beispielsweise phenolische, Amin oder Kombinationen davon,
    • Antirostadditive, Kupferkorrosions- oder andere Metalldeaktivatoren,
    • Reibungsmodifizierungsmittel, wie beispielsweise Glyceride, Fettsäuren, Fettsäureamine usw.,
    • Pourpoint-Senkungsmittel,
    • Antischaummittel, wie beispielsweise Silikonpolymere, Acrylatpolymere.
  • Typischerweise wird ein Servolenkungs-Additivpaket in einer Menge im Bereich von etwa 5 Vol.-% bis etwa 20 Vol.-% wie erhalten, vorzugsweise etwa 6 Vol.-% bis etwa 16 Vol.-% wie erhalten, eingesetzt, wobei die maximale Menge von Verdünnungsöl im Gesamtadditivpaket zwischen 0 und etwa 40 Vol.-% liegt.

Claims (2)

  1. Funktionelles flüssiges Basisöl, das (i) 15 bis 45 Vol.-% von mindestens einem naphthenischen Basismaterial mit einer kinematischen Viskosität von 1,5 bis 3,5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von 90 oder weniger, einem Pourpoint von maximal –42°C, einem Anilin-Punkt von 90°C oder weniger, einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von 90 Massen-% oder weniger, (ii) 15 bis 45 Vol.-% von mindestens einem herkömmlichen neutralen Lösungsmittel-Basismaterial mit einer kinematischen Viskosität von 2,5 bis 6,5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von 90 bis 105, einem Pourpoint von maximal –12°C, einem Anilin-Punkt von 95°C bis 105°C, einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von 75 bis 90 Massen-%, (iii) 15 bis 45 Vol.-% von mindestens einem durch Hydrocracken gewonnenen Basismaterial mit einer kinematischen Viskosität von 3,5 bis 6,5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von 100 bis 120, einem Pourpoint von maximal –12°C, einem Anilin-Punkt von 100°C bis 120°C, einem Gehalt an gesättigen Verbindungen von 92 bis 99 Massen-% und (iv) von 0 Vol.-% bis 30 Vol.-% eines zweiten durch Hydrocracken gewonnenen Basismaterials umfasst, das ein oder mehrere durch Hydrocracken gewonnene Basismaterialien mit einer kinematischen Viskosität von 1,5 bis 3,5 mm2/s bei 100°C, einem Viskositätsindex von 90 oder mehr, einem Pourpoint von maximal –24°C, einem Anilin-Punkt von 95°C bis 110°C und einem Gehalt an gesättigten Verbindungen von 90 bis 99 Massen-% umfasst, wobei die Mischung der Basismaterialien eine kinematische Viskosität von 3 bis 5 mm2/s bei 100°C, einen Viskositätsindex von 90 bis etwa 115 und einen Pourpoint von maximal –24°C aufweist.
  2. Das funktionelle flüssige Basisöl nach Anspruch 1, das ferner (v) ein Additivpaket enthält, wobei die additivierte funktionelle Flüssigkeit eine kinematische Viskosität von 6,5 bis 9,5 mm2/s bei 100°C, einen Viskositätsindex von 150 bis 200, einen Pourpoint von maximal < –42°C und eine Brookfield-Viskosität von < 25.000 cP oder weniger bei –40°C aufweist.
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