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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine funktionelle Flüssigkeit,
wie z. B. eine Hydraulikflüssigkeit
für Traktoren,
welche scherstabile Viskositätseigenschaften
aufzeigt und einen breiten Betriebstemperaturbereich aufweist.
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Die
Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften von funktionellen
Flüssigkeiten,
einschließlich
von Schmierölen,
werden immer höher.
Die Gerätehersteller
wünschen
niedrigere Viskositäten
bei niedrigen Temperaturen (d. h. -40°C), während einer Eindickung bei
hoher Temperatur (100°C)
erhalten bleibt. Sie wollen auch, daß das Öl mehr Scherstabilität aufweist,
d. h., daß es
nach dem Scheren seine Viskosität
beibehält.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Gemischen
von Viskositätsmodifizierersorten, die
zu einer Verbesserung dieser physikalischen Eigenschaften eines
Schmieröls
gegenüber
der Verwendung eines beliebigen, einzeln verwendeten Viskositätsmodifizierers
führen.
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Die
bisherigen Verfahren, die angewendet wurden, um dieses Problem zu
lösen,
haben eine wohlüberlegte
Auswahl von Basisölen
und Viskositätsmodifizierern
eingeschlossen. Allerdings kann die Niedertemperaturfließfähigkeit
häufig
nur erreicht werden, indem sehr dünne Basisöle verwendet werden, und die Hochtemperaturviskositätsanforderungen
werden dann durch Verwendung von Viskositätsmodifizierern erreicht. Die
Verschärfung
der Scherstabilitätsanforderungen
hat die Auswahl an Viskositätsmodifizierern
stark eingeschränkt,
weil viele nicht dazu geeignet sind, den Scheranforderungen gerecht
zu werden.
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Das
US-Patent 6,133,210, Tipton, offenbart Konzentrate zur Herstellung
von Schmierölzusammensetzungen,
wie z. B. Automatikgetriebeflüssigkeiten.
Der Viskositätsindexverbesserer
kann wenigstens eines unter einem Polyacrylatester-Copolymer, wahlweise
stickstoffenthaltende Gruppen enthaltend, und einem veresterten
carboxyenthaltenden Copolymer sein, wobei eines der Monomere ein
vinylaromatisches Monomer ist und das andere Monomer ein Alpha,
Beta-ungesättigtes
Acylierungsmittel. Der Polyacrylat Ester kann ein
von
20.000 bis etwa 100.000 aufweisen. Das veresterte carboxyenthaltende
Copolymer kann einen RSV von 0,05 bis 0,35 aufweisen.
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Das
US-Patent 6,124,249, Seebauer et al., offenbart Viskositätsverbesserer
für Schmierölzusammensetzungen,
die ein Copolymer aus Einheiten von Methacrylsäureestern, welche 7-12 und
13-19 Kohlenstoffatome in der Estergruppe enthalten, mit einem Comonomer,
das Dimethylaminopropylmethacrylamid sein kann, sind. In der Schmiermittelzusammensetzung
können
auch unterstützende
Viskositätsverbesserer
enthalten sein, einschließlich
veresterte Styren-Maleinanhydrid-Copolymere (Spalte 16). Das Molekulargewicht
des Acrylcopolymers
wird mit 20.000 bis 120.000 angegeben.
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Das
US-Patent 5,646,099, Watts et al., offenbart eine Automatikgetriebeflüssigkeit
mit verbesserten viskosimetrischen Eigenschaften, die (neben anderen
Komponenten) 0,05 bis 2,00 Gewichtsprozent eines Fließverbesserers
enthält,
der ausgewählt
ist unter C8 – bis C18 – Dialkylfumaratvinylacetat-Copolymeren, Styren-Maleinanhydrid-Copolymeren,
Polymethacrylaten, Polyacrylaten und deren Gemischen.
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EP 0 204 587 A offenbart
eine Schmierölzusammensetzung,
die eine Doppeladditivkombination enthält, um die Niedertemperaturviskositätseigenschaften
davon zu erniedrigen. Die Additivkombination umfaßt ein Polymethacrylat
oder ein verestertes Styren-/Maleinanhydrid-Copolymer und ein Sorbitantristearat.
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Die
vorliegende Erfindung löst
daher das Problem des Bereitstellens von Niedertemperaturfließfähigkeit,
Hochtemperaturviskosität
und Scherstabilität
in einer Flüssigkeit,
indem zwei Sorten Viskositätsmodifizierer
verwendet werden: Ein Polymethacrylatester und ein Ester eines Maleinanhydrid/Styren-Copolymers.
Solche Flüssigkeiten
sind unter einer Vielzahl von klimatischen Bedingungen verwendbar.
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Die
Flüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung werden vorteilhafterweise als Hydraulikflüssigkeiten
für Traktoren
verwendet und können
auch als verschiedene andere funktionelle Flüssigkeiten verwendet werden, einschließlich als
Handgetriebeflüssigkeiten,
Automatikgetriebeflüssigkeiten
(einschließlich
Flüssigkeiten
für stufenlose
Getriebe und für
Zugmittelgetriebe) und andere Hydraulikflüssigkeiten. Sie können auch
in anderen Schmiermittelanwendungen verwendet werden, wie z. B.
in Getriebeölen
und Motorölen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, die zur
Verwendung als eine funktionelle Flüssigkeit unter einer Vielzahl
von klimatischen Bedingungen geeignet ist und welche die folgenden Komponenten
umfaßt:
- (a) ein Öl
mit schmierender Viskosität,
- (b) 4 bis 12 Gewichtsprozent eines Viskositätsmodifizierers mit einem mittleren
Molekulargewicht von 10.000 bis 60.000 und
- (c) 1 bis 5 Gewichtsprozent eines zweiten Viskositätsmodifizierers
mit einem mittleren Molekulargewicht, welches größer ist als das von Komponente
(b) und 50.000 bis 200.000 beträgt,
wobei
(b) ein Polyacrylat oder Polymethacrylat ist und (c) ein Polymer
ist, welches vinylaromatische Einheiten und veresterte, Carboxyl
enthaltende Einheiten umfaßt,
und wobei die Gesamtmenge an Komponente (b) und Komponente (c) 5
bis 15 Gewichtsprozent beträgt.
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Die
Erfindung umfaßt
weiterhin ein Konzentrat mit:
- (a) 10 bis 70
Gewichtsprozent eines Öls
mit schmierender Viskosität,
- (b) 20 bis 80 Gewichtsprozent eines Viskositätsmodifizierers mit einem mittleren
Molekulargewicht von 10.000 bis 60.000 und
- (c) 10 bis 60 Gewichtsprozent eines zweiten Viskositätsmodifizierers
mit einem mittleren Molekulargewicht, welches größer ist als das von Komponente
(b) und 50.000 bis 200.000 beträgt,
wobei
(b) ein Polyacrylat oder Polymethacrylat ist und (c) ein Polymer
ist, welches vinylaromatische Einheiten und veresterte, Carboxyl
enthaltende Einheiten umfaßt.
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Die
Erfindung stellt des weiteren ein Verfahren zum Schmieren eines
Traktors oder eines Geländefahrzeugs
bereit, welches das Versorgen von diesem mit der oben beschriebenen
Zusammensetzung umfaßt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Anhand
einer nichtbeschränkenden
Beschreibung werden die verschiedenen bevorzugten Eigenschaften
und Ausführungsformen
unten beschrieben.
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Die
Komponente (a) ist ein Basisöl
von schmierender Viskosität.
Die spezifischen Beispiele für Schmieröle umfassen
natürliche Öle und synthetische Öle.
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Die
natürlichen Öle umfassen
tierische Öle
und pflanzliche Öle
(z. B. Lardöl,
Rizinusöl)
sowie mineralische Schmieröle,
wie z. B. flüssige
Petroleumöle
und mit Lösungsmittel
behandelte oder mit Säure
behandelte mineralische Schmieröle
vom paraffinischen, naphtenischen oder gemischt paraffinisch/naphtenischen
Typ, welche mittels Hydrocracking-, Hydrofinishing- oder Entparaffinierungsverfahren
weiter raffiniert wurden. Die Öle
mit schmierender Viskosität,
die aus Kohle oder Schiefer abgeleitet wurden, sind ebenfalls geeignet.
Geeignete natürliche
Basisöle
können
diejenigen sein, die vom American Petroleum Institute (API) als Öle der Gruppe
I, II oder III bezeichnet werden. Gelegentlich wurden hochraffinierte
oder dem Hydrocracking-Verfahren unterworfene natürliche Öle als "synthetische" Öle bezeichnet. Etwas üblicher
ist es jedoch, daß man
unter synthetischen Schmierölen
Kohlenwasserstofföle
und halogensubstituierte Kohlenwasserstofföle, wie z. B. polymerisierte
und copolymerisierte Olefine (z. B. Polybutylen, Poly(1-decene)),
Alkylbenzene (z. B. Dodecylbenzene), Polyphenyle, alkylierte Diphenylether
und alkylierte Diphenylsulfide) versteht. Die Polyalphaolefinöle werden
auch als Öle
der API-Gruppe IV bezeichnet. Die anderen geeigneten Öle umfassen
diejenigen, die nach der Fischer-Tropsch-Synthese hergestellt wurden.
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Eine
weitere Klasse von bekannten synthetischen Schmierölen bilden
die Alkylenoxidpolymere und – copolymere
und die Derivate davon, bei denen die terminalen Hydroxylgruppen
modifiziert wurden, wie z. B. durch Veresterung oder Veretherung.
Weiter synthetische Schmieröle
umfassen Ester von Dicarbonsäuren
(z. B. Phthalsäure,
Bernsteinsäure,
Alkylbernsteinsäuren)
mit einer Vielzahl von Alkoholen (z. B. Butylalkohol, Hexylalkohol,
Ethylenglykol). Eine weitere geeignete Klasse von synthetischen
Schmiermitteln bilden die Öle
auf Silikonbasis, wie z. B. Siloxanöle und Silikatöle. Die
weiteren synthetischen Schmieröle
umfassen flüssige
Ester von phosphorenthaltenden Säuren.
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Eine
weitere Klasse von Ölen
ist als Traktionsöle
bekannt, welche typischerweise synthetische Flüssigkeiten sind, die einen
großen
Anteil an hochverzweigten oder cycloaliphatischen Strukturen, d.
h.
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Cyclohexylringen,
enthalten. Traktionsöle
oder Traktionsflüssigkeiten
werden z. B. in den US-Patenten 3,411,369
und 4,704,490 ausführlich
beschrieben.
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Es
können
nichtraffinierte, raffinierte und wiederraffinierte Öle verwendet
werden. Die nichtraffinierten Öle,
sind diejenigen, die unmittelbar aus einer natürlichen oder synthetischen
Quelle erhalten werden, ohne daß sie
einer weiteren Aufreinigung unterworfen werden. Die raffinierten Öle sind
den nichtraffinierten Ölen ähnlich,
außer
daß sie
in einer oder mehreren Reinigungsstufen weiter behandelt wurden,
um eine oder mehrere Eigenschaften zu verbessern. Die wiederraffinierten Öle werden
durch Verfahren erhalten, die denjenigen ähnlich sind, die verwendet
werden, um raffinierte Öle
zu erhalten, wobei diese Verfahren auf raffinierte Öle angewendet
werden, welche bereits im Betrieb eingesetzt wurden.
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Eine
etwas umfassendere Beschreibung von Ölen mit schmierender Viskosität ist in
der PCT-Veröffentlichung
WO00/70001 zu finden.
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Der
Anteil der Komponente (a) in den Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung beträgt
im allgemeinen 70 bis 93 Gewichtsprozent. Vorzugsweise beträgt der Anteil
von Komponente (a) 72-88 %. Besonders bevorzugt beträgt der Anteil
der Komponente (a) 75-87 %.
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Die
Komponenten (b) und (c) sind zwei Viskositätsmodifizierer, von denen jeder
eine definierte Zusammensetzung und ein definiertes Molekulargewicht
aufweist. Die Komponente (b) ist ein Polyacrylat oder Polymethacrylat,
und die Komponente (c) ist ein Polymer, welches vinylaromatische
Einheiten und veresterte carboxylenthaltende Einheiten umfaßt. Die
Komponente (b) ist das Polymer mit dem niedrigeren Molekulargewicht,
und die Komponente (c) ist das Polymer mit dem höheren Molekulargewicht.
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Die
Komponente (b) ist vorzugsweise ein Polyacrylat-, vorzugsweise Polymethacrylat-,
Dispergier-Viskositätsmodifizierer.
Dies ist typischerweise ein Copolymer, welches vorzugsweise Einheiten
umfaßt,
die von sowohl (i) Methacrylsäureestern,
die 8-24 (vorzugsweise 10-18) Kohlenstoffatome in dem Alkoholrest
der Estergruppe enthalten, als auch (ii) Methacrylsäureestern,
die 1-12 oder 6-12 (vorzugsweise 8-10) Kohlenstoffatome in dem Alkoholrest
der Estergruppe enthalten, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome
in (i) größer ist
als die Anzahl der Kohlenstoffatome in (ii). Die Estergruppen in
(ii) weisen typischerweise 2-(C1-4-Alkyl)-Substituenten
auf, d. h. eine Verzweigung an dem Alkoholrest. Allerdings können auch
Polymere geeignet sein, die lediglich eine einzelne Estergruppensorte
aufweisen. Wahlweise umfaßt
das Polymer (iii) auch wenigstens ein Monomer, das ausgewählt ist
unter: Methacrylsäueestern,
die 1-10 (vorzugsweise 2-8) Kohlenstoffatome in dem Alkoholrest
der Estergruppe aufweisen, und welche von den Methacrylsäureestern
(i) und (ii) verschieden sind, vinylaromatischen Verbindungen und
Stickstoff enthaltenden Vinylmonomeren. Beispiele für letztere
sind Methacrylamid und N-Alkyl-substituierte Methacrylamide, sowie
weitere der unten beschriebenen. Vorzugsweise sollten nicht mehr
als 60 Gewichtsprozent der Ester weniger als 12 Kohlenstoffatome
in dem vom Alkohol abgeleiteten Rest der Estergruppe enthalten.
Die Ester in Gruppe (i) können
12 oder 13 bis 16 Kohlenstoffatome in dem Alkoholanteil der Estergruppe
enthalten, und diejenigen in Gruppe (ii) können 8 oder 9 bis 12 Kohlenstoffatome
in dem Alkoholanteil der Estergruppe enthalten. Ein bevorzugtes
Beispiel eines Esters (ii) ist 2-Ethylhexylmethacrylat.
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Die
Alkohole, die zur Herstellung der Ester (i) geeignet sind, enthalten
typischerweise 8-24 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 12-15 Kohlenstoffatome.
Gemische von Alkoholen sind im Handel erhältlich und werden häufig bevorzugt.
Die Alkohole, die verwendet werden, um die Ester (i) herzustellen,
können
linear oder verzweigt sein. Bei einer Ausführungsform sind 2-65 % der
Alkohole verzweigt und häufig
sind 5-60 % verzweigt. Die Beispiele für Alkohole, die für die Herstellung
der Ester (i) geeignet sind, umfassen n-Octanol, n-Decanol, n- und
verzweigte C12-, C15-,
C16- und C22-Alkohole,
Gemische von Alkoholen, z. B. C12-15-Alkohole, die
unter den Handelsnamen DobanolTM25, NeodolTM25, LialTM125 und
AlchemTM125 erhältlich sind, und die verschiedene
Verzweigungsgrade aufweisen, z. B. 5 % – 50 % Verzweigung oder mehr,
und AlfolTM1214, das im wesentlichen linear
ist. Die Alkohole, die für
die Herstellung der Ester (ii) geeignet sind, enthalten typischerweise
6-11 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 8-11 und besonders bevorzugt
8 Kohlenstoffatome. Diese Alkohole haben normalerweise einen 2-(C1-4-Alkyl)-Substituenten, nämlich Methyl,
Ethyl oder ein beliebiges Isomer von Propyl oder Butyl. Die Beispiele
für Alkohole,
die für
die Herstellung der Ester (ii) geeignet sind, umfassen 2-Methylheptanol,
2-Methyldecanol, 2-Ethylpentanol, 2-Ethylhexanol, 2-Ethylnonanol, 2-Propylheptanol
und 2-Butylheptanol.
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Das
Molverhältnis
der Ester (i) zu den Estern (ii) innerhalb des Polymers liegt typischerwreise
in dem Bereich von 95:5 bis 35:65.
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Die
geeigneten stickstoffenthaltenden Monomere umfassen diejenigen,
die ausgewählt
sind unter vinylsubstituierten Stickstoff-heterozyklischen Monomeren,
z. B. Vinylpyridin, und N-vinylsubstituierten Stickstoff-heterozyklischen
Monomeren, wie z. B. N-Vinylimidazol, N-Vinylpyrrolidinon und N-Vinylcaprolactam,
Dialkylaminoalkylacrylat und Methacrylatmonomeren, z. B. N,N-Dialkylaminoalkylacrylate,
wie z. B. Dimethylaminoethylmethacrylat, Dialkylaminoalkylacrylamid-
und Methacrylamidmonomeren, z. B. Di-niederes-Alkyl-Aminoalkylacrylamid,
wobei insbesondere jede Alkyl- oder Aminoalkylgruppe 1-8 Kohlenstoffatome
enthält, insbesondere
1-2 Kohlenstoffatome, wie z. B. N,N-Di-niederes-Alkyl-, insbesondere
Dimethylaminopropylacrylamid, Ntertiäres-Alkyl-Acrylamide und die
entsprechenden Methacrylamide, z. B. tertiäres-Butyl-Acrylamid und vinylsubstituierte
Amine.
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Die
spezifischen Beispiele für
diesen Typ Komponente umfassen diejenigen, die hergestellt wurden aus
Gemischen von Methacrylatmonomeren, die verschiedene Alkyllgruppen
aufweisen, die entweder geradekettige oder verzweigtkettige Gruppen
sind, die von 1-18 Kohlenstoffatomen enthalten, und die vorzugsweise
mit einer kleinen Menge an stickstoffenthaltenden Monomeren, wie
z. B. Vinylpyridin, N-Vinylpyrrolidon, N,N'-Dimethylaminoethylmethacrylat oder
N,N'-Dimethylaminopropylmethacrylamid,
copolymerisiert sind.
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Anders
ausgedrückt
kann die Komponente (b) ein Copolymer sein, das Einheiten enthält, die
abgeleitet wurden aus (i) 5 % – 75
% bezogen auf das Gewicht an Alkylacrylatestermonomeren, die 1-11
Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe enthalten, (ii) 25 % – 95 % bezogen
auf das Gewicht an Alkylacrylatestermonomeren, die 12-24 Kohlenstoffatome
in der Alkylgruppe enthalten, und (iii) 0,1 % – 20 bezogen auf das Gewicht
von wenigstens einem stickstoffenthaltenden Monomer, das ausgewählt ist
unter vinylsubstituierten Stickstoff-heterozyklischen Monomeren,
N,N- Dialkylaminoalkylacrylatmonomeren,
N,N-Dialkylaminoalkylacrylamidmonomeren und tertiäres-Alkyl-Acrylamiden, mit
der Maßgabe,
daß die
Gesamtheit = 100 % ist. Bei einem repräsentativen Polymer sind 60-80
Gewichtsprozent (typischerweise etwa 68 %) der Monomere C12-C15-Alkylmethacrylat,
20-40 % (typischerweise etwa 30 %) 2-Ethylhexylmethacrylat und 1-5
% (typischerweise etwa 2 %) der Monomere sind Dimethylaminopropylmethacrylamid.
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Das
Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polymers von (b) (von welcher
Sorte auch immer) beträgt,
wenn es mit Gelpermeationschromatographie (unter Verwendung eines
Polystyrenstandards) bestimmt wird, typischerweise 10.000-60.000,
vorzugsweise 25.000-50.000 oder 30.000-40.000 oder 32.000-36.000 oder 33.000-34.000.
Die ungefähr
entsprechenden Zahlenmittel der Molekulargewichte sind allgemein 10.000-300.000,
häufiger
15.000-30.000, typischerweise 17.000-19.000.
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Solche
Polymere werden in den US-Patenten 5,969,068 und 6,124,249 ausführlicher
beschrieben. Der Anteil der Komponente (b) in den Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung ist 4-12 % oder vorzugsweise 5-10 %.
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Die
Komponente (c) ist ein Copolymer eines vinylaromatischen Monomers
und eines veresterten carboxylenthaltenden Monomers. Die geeigneten
vinylaromatischen Monomere umfassen Styren und die substituierten
Styrene, wenngleich auch andere vinylaromatische Monomere verwendet
werden können.
Die substituierten Styrene umfassen Styrene, die Halo-, Amino-,
Alkoxy-, Carboxy-, Hydroxy-, Sulfonyl-, Hydrocarbyl-, wobei die
Hydrocarbyl-Gruppe von 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatome aufweist,
und andere Substituenten aufweisen. Beispielhaft für die hyydrocarbylsubstituierten
Styrene sind Alpha-Methylstyren, Para-tert-Butylstyren, Alpha-Ethylstyren
und Para-niederes-Alkoxid-Styren.
Es können
Gemische von 2 oder mehreren vinylaromatischen Monomeren verwendet
werden. Styren ist bevorzugt.
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Das
carboxyenthaltende Monomer wird mit vinylaromatischem Monomer polymerisiert,
um ein carboxyenthaltendes Copolymer auszubilden. Da das carboxyenthaltende
Monomer in das Polymerrückgrat
inkorporiert wird, erstrecken sich die Carboxygruppen von dem Polymerrückgrat,
z. B. die Carboxygruppen sind unmittelbar mit dem Polymerrückgrat verbunden.
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Das
Copolymer kann Estermonomere umfassen mit einem Gemisch aus von
relativ langkettigen Alkoholen abgeleiteten Resten (8 oder mehr
Kohlenstoffatome, beispielsweise gemischte Alkohole mit 8-18 Kohlenstoffatomen)
mit von relativ kurzkettigen Alkoholen abgeleiteten Resten (1-7
Kohlenstoffatome, z. B. n-Butanol). Ein typisches Molverhältnis von
langkettige zu kurzkettigen Einheiten ist (70-95):(5-30).
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Ein
optionales Element in dem veresterten Copolymer ist eine von Aminoverbindungen
abgeleitete Aminogruppe und insbesondere diejenigen, die einen Durchschnitt
von 1 bis etwa 1,1 primären
oder sekundären
Aminogruppen aufweisen. Bei einer Ausführungsform ist die Aminoverbindung
eine Polyaminoverbindung, die wenigstens eine monofunktionale Aminogruppe
aufweist. Ein Beispiel für
eine solche Aminoverbindung ist Aminopropylmorpholin. Solche Aminogruppen
können
vorliegen, um in dem Polymer verbliebene Säurefunktionalitäten zu neutralisieren,
und sie können
dazu dienen, die Dispergierbarkeit von solchen Estern und von Additiven
für Schmiermittelzusammenset zungen
in den Schmiermittelzusammensetzungen zu verbessern. Bei einer Ausführungsform
ist das Molverhältnis
der Carboxygruppen des Copolymers, die verestert sind, zu den Carboxygruppen,
die durch ihre Umwandlung zu aminoenthaltenden Gruppen neutralisiert
wurden, im allgemeinen 85:15 bis 99:1. Ein bevorzugtes Verhältnis ist
etwa 95:5. Die Verknüpfungen,
die die Carbonylaminogruppe enthält,
kann eine Salz-, Imid-, Amid- oder Amidinfunktionalität sein.
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Die
typischen Polymere des Typs der Komponente (c) sind veresterte Maleinanhydrid-/Styren-Copolymere. Die Monomere
liegen in dem Copolymer ungefähr
in einem Verhältnis
1:1 vor. Die spezifischen Beispiele dieses Typs Komponente umfassen
diejenigen, bei denen die Alkoholreaktanten unter denen ausgewählt sind,
die von 4-18 Kohlenstoffatome aufweisen, und die nach der Verersterung
verbleibende Azidität
wird mit einem Amin neutralisiert. Die vorgenannten Polymere, Gemische
davon und die Details zu deren Herstellung werden ausführlicher
beschrieben in dem US-Patent
5,707,943 und in den darin zitierten Referenzen.
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Das
Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Viskositätsmodifizierers
von (c) (von welcher Sorte dieser auch immer ist) beträgt typischerweise
50.000-200.000, vorzugsweise 100.000-130.000 (Polystyrenstandard).
Das ungefähr
entsprechende Zahlenmittel des Molekulargewichts kann 10.000-50.000,
vorzugsweise 20.000-25.000 betragen. Der Anteil der Komponente (c)
in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beträgt 1-5 %.
Besonders bevorzugt beträgt
der Anteil der Komponente (c) 1,5-4 %. Die alternativen Ausführungsformen
umfassen diejenigen mit einer höheren
Obergrenze für
die Komponente (c) von 3 oder 2,5 oder 2,4 Gewichtsprozent. Im Handel
sind bestimmte Formen des Polymers (c) mit ungefähr 50 % Polymer und 50 % Verdünnungsöl erhältlich,
und wenn solche Materialien verwendet werden, würden die Anteile entsprechend
eingestellt werden (z. B. auf einen breiten Bereich von 2-12 % usw.).
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Die
Gesamtmenge der Komponenten (b) und (c) in der Zusammensetzung wird
allgemein bestimmt durch die oben individuell für (b) und (c) angegebenen Anteile.
Die Gesamtmenge dieser Komponenten ist 5-15 % oder 8-12 % oder 9-11
% bezogen auf das Gewicht.
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Die
Komponente (d) ist ein Gemisch von Komponenten von denen manche
oder alle typischerweise in einem fertigformulierten Schmiermittel
der vorliegenden Sorte enthalten sind. Allerdings wird ein solches
Gemisch nicht in jedem bestimmten Detail für erforderlich erachtet, damit
die Formulierung die verbesserten Viskositätseigenschaften der vorliegenden
Erfindung zeigt. Die Komponente (d) ist ein fertigformuliertes Additivpaket,
das geeignet ist, den Anforderungen eines Herstellers eines Originalgeräts an eine
funktionelle Flüssigkeit
der hier betrachteten Sorte, wie z. B. eine Hydraulikflüssigkeit
für Traktoren,
zu entsprechen. Die Details eines solchen Pakets können in
einer Weise, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Formulierung von Schmierflüssigkeiten
gut bekannt sind, vernünftig
variiert werden. Solche Variationen werden teilweise bestimmt durch
die Anforderungen des bestimmten Geräts, das die Schmiermittelzusammensetzung
erhalten soll. Beispiele für
Additive und Additivpakete, die in Hydraulikflüssigkeiten für Traktoren
verwendet wurden, werden in den US-Patenten 5,635,459 und 5,843,873 offenbart.
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Die
spezifischen Beispiele dieses Typs Komponente umfassen typischerweise
unter anderen Materialien metallenthaltende Detergenzien, wie z.
B. 1-2 % (z. B. 1,41 %) eines mit Calcium überbasisch gemachten Sulfonatdetergenz,
Antioxidantien oder Antiverschleißmittel, wie z. B. 1-2 % (z.
B. 1,69 %) eines Zinkdialkyldithiophosphats, 0,5-2 % (z. B. 1,03
%) eines Reibungsmodifizierers und 0,1-2 % (z. B. 0,25 %) eines
stickstoffenthaltenden Dispergiermittels, wie z. B. Bernsteinsäureimid-Dispergiermittel.
Falls gewünscht
können auch
weitere konventionelle Komponenten vorliegen.
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Die
oben beschriebene Zusammensetzung wird typischerweise hergestellt,
indem man die Komponenten b, c und d zu der Komponente a, dem Öl, zugibt
und bei einer angemessenen Temperatur, wie z. B. bei ungefähr 60°C, mischt,
bis Homogenität
erreicht wird.
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Die
obigen Komponenten können
in der Form eines fertig formulierten Schmiermittels oder in der
Form eines Konzentrats (d. h. als Additivpaket) in einer kleineren
Menge an Schmieröl
vorliegen. Wenn sie in der Form eines Konzentrats vorliegen, werden
ihre Konzentrationen im allgemeinen ungefähr eine Größenordnung oder mehr größer sein
als in einer fertigen Schmiermittelzusammensetzung. Z. B. kann die
Menge des Öls
mit schmierender Viskosität
(a) 10-70 Gewichtsprozent betragen oder 20-60 % oder 30-50 %, die
Menge des ersten Viskositätsmodifizierers
(b) kann 20-80 Gewichtsprozent oder 30-70 % betragen und die Menge
des zweiten Viskositätsmodifizierers
(c) kann 10-60 Gewichtsprozent oder 20-50 % betragen.
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Die
erste Stufe bei der Durchführung
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das Mischen der Komponenten
a-c oder a-d wie oben beschrieben. Danach wird das Gemisch typischerweise
in das Flüssigkeitsreservoir
des zu schmierenden Geräts
zugeführt
und von dort zu den sich bewegenden Teilen des Geräts selbst.
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BEISPIELE
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In
den unten präsentierten
Beispielen werden die Anteile in Gewichtsprozent ausgedrückt. Der
Polymethacrylatviskositätsmodifizierer
ist ein gemischtes Alkylmethacrylat-Copolymer, das eine kleine Menge
an Dimethylaminopropylmethacrylamid enthält, wie es oben beschrieben
wurde, außer
es ist etwas anderes angegeben. Das veresterte Maleinanhydrid-/Styren-Copolymer
ist ein Material, das wie oben beschrieben mit einem Gemisch von
Alkoholen verestert ist und mit einem Amin weiter umgesetzt wurde. TABELLE
TABELLE,
fortgesetzt
TABELLE.
fortgesetzt
- ASTM – D445
bestimmt die kinematische Viskosität einer Flüssigkeit bei der angegebenen
Temperatur. Die Ergebnisse werden in Einheiten von mm2/s
(cSt) angegeben.
- ASTM – D2983
mißt die
Nieder-Scherratenviskosität
eines Schmiermittels bei bestimmten Temperaturen von -5 bis -40°C. Die Ergebnisse
werden in Pa-s (10-3 Zentipoise) angegeben.
- ASTM – D2603A
mißt den
permanenten Scherverlust in einem Schmiermittel nachdem man das
Schmiermittel in einem Schalloszillator bestrahlt hat und für diese
Anwendung für
30 Minuten laufen ließ.
- n. b. nicht bestimmt
- a. ohne Dimethylaminopropylmethacrylamidmonomer.
- b. Fließpunkterniedrigungsmittel
eines Polymethacrylats oder Maleinanhydrid-/Styren-Copolymers.
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Die
Ergebnisse zeigen, daß die
Verwendung von Gemischen von zwei Sorten an Viskositätsmodifizierern
es einem einzelnen Öl
ermöglichen,
die Anforderungen an die kinematische Viskosität bei 40°C und 100°C, die Anforderungen gemäß D2983
bei -20°C
und -40°C
sowie die 30-Minuten-D2603A-Anforderung zu erreichen. Diese Anforderungen
konnten nicht erreicht werden durch Verwendung eines der beiden
Viskositätsmodifizierer
alleine. Besonders beachtlich ist die Verbesserung, die in dem D445-Test
bei 100°C
und bei dem D2603A-Test erreicht wird.
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In
den Beispielen 16 und 17 ist festzustellen, daß der Scherverlust etwas höher ist
als bei den anderen Beispielen. Es wird angenommen, daß diese
Werte auch innerhalb des bevorzugten Bereichs von weniger als 20
reduziert werden könnten,
indem man die Gesamtmenge des Viskositätsmodifizierers oder den Anteil
des veresterten Styren-/Maleinanhydrid-Copolymers etwas verringert.
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Der
Begriff "Hydrocarbyl-Substituent" oder "Hydrocarbyl-Gruppe" wird hier in seinem
gewöhnlichen Sinne
verwendet, welcher dem Fachmann auf dem Gebiet wohl bekannt ist.
Insbesondere betrifft er eine Gruppe, die ein Kohlenstoffatom aufweist,
welches unmittelbar mit dem Rest des Moleküls verbunden ist, und die überwiegend
Kohlenwasserstoffeigenschaften aufweist. Die Beispiele für Hydrocarbylgruppen
umfassen:
Kohlenwasserstoffsubstituenten, d. h. aliphatische
(z. B. Alkyl oder Alkenyl), alicyklische (z. B. Cycloalkyl, Cycloalkenyl)
Substituenten und aromatisch-, aliphatisch- und alicyclisch-substituierte
aromatische Substituenten, sowie cyclische Substituenten, bei denen
der Ring über
einen anderen Teil des Moleküls
vervollständigt wird
(z. B. zwei Substituenten formen gemeinsam einen Ring), substituierte
Kohlenwasserstoffsubstituenten, d.h. Substituenten die Nicht-Kohlenwasserstoff-Gruppen
enthalten, welche im Zusammenhang mit dieser Erfindung den vorherrschenden
Kohlenwasserstoffsubstituenten nicht verändern (z. B. Halogen insbesondere Chlor
und Fluor), Hydroxy, Alkoxy, Mercapto, Alkylmercapto, Nitro, Nitroso
und Sulfoxy),
Heterosubstituenten, d. h. Substituenten, die,
obwohl sie im Zusammenhang mit dieser Erfindung eine überwiegende
Kohlenwasserstoffeigenschaft aufweisen, in einem Ring oder einer
Kette, der oder die andererseits aus Kohlenstoffatomen zusammengesetzt
ist, ein Atom enthalten, das kein Kohlenstoffatom ist. Die Heteroatome
umfassen Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und umfassen Substituenten
wie Pyridyl, Furyl, Thienyl und Imidazolyl. Im allgemeinen werden
nicht mehr als 2, vorzugsweise nicht mehr als 1 Nicht-Kohlenwassterstoffsubstituent
pro alle 10 Kohlenstoffatome in der Hydrocarbyl-Gruppe vorliegen,
typischerweise werden in der Hydrocarbyl-Gruppe keine Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituenten
vorliegen.
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Es
ist bekannt, daß einiger
der oben beschriebenen Materialien in der fertigen Formulierung
miteinander Wechselwirken können,
so daß die
Komponenten der fertigen Formulierung von denjenigen, die ursprünglich hinzugegeben
wurden, verschieden sind. Z. B. können Metallionen (von z. B.
ein Detergens) zu anderen aziden Stellen von anderen Molekülen wandern.
Die hierdurch gebildeten Produkte, einschließlich der Produkte, die beim
Einsatz der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung für ihren
bestimmungsgemäßen Gebrauch
gebildet werden, können
nicht ohne weiteres beschrieben werden. Dennoch sind all solche
Modifikationen und Umsetzungsprodukte vom Umfang der vorliegenden
Erfindung umfaßt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt
die Zusammensetzung, die hergestellt wird, indem man die oben beschriebenen
Komponenten miteinander mischt.
TABELLE. fortgesetzt
