DE69520113T2

DE69520113T2 - Auf ester basiertes schmiermittel und verwendung in zweitaktmotoren

Info

Publication number: DE69520113T2
Application number: DE69520113T
Authority: DE
Inventors: Eric Appelman; Dirk Kenbeek; Leendert Rieffe
Original assignee: CORDA INTERNAT PLC
Current assignee: Corda International Plc Goole East Yorkshire Gb
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JP3824642B2; JPH10508649A; ES2155143T5; ES2155143T3; EP0792334A1; WO1996015210A1; DE69520113T3; EP0792334B2; AU706477B2; DE69520113D1; US6008167A; JP4032048B2; JP2005048192A; EP0792334B1; US6346504B1; AU3928095A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schmiermittel auf Esterbasis für Viertaktmotoren, welche wenigstens einen Ester umfassen, welcher eine Esterbindung enthält.
Die Reibung ist die Kraft, die der relativen Bewegung zweier sich berührender Körper entgegensteht und in der Praxis werden verschiedene unterschiedliche Reibungssysteme unterschieden. Wenn gleitende Oberflächen sich in direktem Kontakt befinden, besteht eine Trocken- bzw. Festkörperreibung, aber wenn die gleitenden Oberflächen durch einen Feststoff, ein Fluid oder ein gasförmiges Medium voneinander getrennt sind, dann besteht eine Schmier- oder Fluidreibung. In dem System des Übergangs von Schmier- zu Trockenreibung liegt eine Mischreibung vor, wobei in diesem System beide vorgenannten Typen der Reibung gleichzeitig auftreten. Die Mischreibung in dem System des Übergangs zu Trockenreibung wird Grenzflächenreibung genannt. Das Gesamtbild ist daher: Trockenreibung - Grenzflächenreibung - Mischreibung - Fluidreibung. Die Funktion eines Schmiermittels ist es, die Reibung zwischen zwei sich kontaktierenden und sich bewegenden Körpern soweit wie möglich zu reduzieren und deren Verschleiß zu verhindern. Das Schmiermittel führt auch Reibungswärme und die Abriebteilchen aus der lasttragenden Zone ab und versiegelt die Schmierfläche, so dass nichts in diese Zone eintreten kann, was die Schmierwirkung unterbricht.
Die Beziehung zwischen Viskosität (ρ), Lagerlast (p), Gleitgeschwindigkeit (v) und Reibungskoeffizient (u) wurde von R. Stribeck (1902) in einer Kurve dargestellt, die seitdem Stribeck-Kurve genannt wird. Diese Kurve wird erhalten durch Auftragen des Reibungskoeffizienten u entlang der Koordinate und des Produkts
entlang der Abszisse.
In dem ersten (linken) Teil dieses Graphen fällt die Kurve ziemlich steil ab und besitzt die Form einer Halbparabel, aber an einem bestimmten Ort zeigt sie einen Umkehrpunkt nach dem die Kurve allmählich aber langsam wieder ansteigt. Der Umkehrpunkt in der Stribeck-Kurve tritt bei der sogenannten Übergangsgeschwindigkeit auf, wo die Mischreibung in die Fluidreibung übergeht. Der Arbeitsbereich des Schmiermittels wird dann definiert durch die untere und obere Arbeitsgrenze, die sich beide im rechten Teil der Stribeck-Kurve befinden, wo die Fluidreibung vollständig ausgebildet ist. Die untere Arbeitsgrenze befindet sich so nah wie möglich an dem Umkehrpunkt. Die Stribeck-Kurve zeigt, dass die Eigenschaften des Schmiermittels (insbesondere seine Viskosität) derart ausgewählt werden müssen, dass der beste Kompromiss zwischen dem Reibungsverlust in dem Bereich der hydrodynamischen Schmierung (vollentwickelter Film) und dem Lagerverschleiß in dem Bereich der Mischreibung erreicht wird. So wird die untere Arbeitsgrenze vorzugsweise so nah wie möglich an dem Umkehrpunkt der Übergangsgeschwindigkeit ausgewählt, aber je näher man sich an diesem Punkt befindet, umso größer ist der Einfluss der Additive auf das Schmiermittel, mit anderen Worten: die Auswahl der Additive wird sehr kritisch an der unteren Arbeitsgrenze. Aus der Stribeck-Kurve kann geschlossen werden, dass für eine gegebene Situation der Lagerlast und der Gleitgeschwindigkeit, die Leistungsfähigkeit des Schmiermittels in großem Ausmaß durch seine Viskosität bestimmt wird.
Die Viskosität von Schmiermitteln auf Esterbasis ist nicht nur abhängig von deren Molekulargewicht sondern auch und insbesondere von deren Molekülstruktur und der Gegenwart von unumgesetzten Hydroxylgruppen. Das Erfordernis einer guten Viskosität steht jedoch oft im Gegensatz zu den molekularen und strukturellen Erfordernissen hinsichtlich guter Fließeigenschaften (Viskositätsindex (V. I.) und Fließgrenze), guter Schmierfähigkeit (Polarität) und thermischer und oxidativer Stabilität. So wird die Verbesserung bestimmter Eigenschaften nicht selten auf Kosten anderer Eigenschaften erreicht.
Es wurde nun durch intensive Experimente gefunden, dass herausragende Schmiermittel auf Esterbasis mit einem Satz guter Eigenschaften erhalten werden können durch sorgfältige Auswahl deren chemischer und molekularer Struktur. Diese Ester besitzen nur eine Esterbindung und stellen daher im Gegensatz zu den für Schmiermittel auf Esterbasis oft verwendeten komplexen Estern einfache Ester dar. Es ist überraschend, dass solche relativ einfachen Moleküle verschiedene gute Eigenschaften gleichzeitig aufweisen und dies umso mehr, da keine mehrwertigen Alkohole und/oder mehrbasigen Säuren zu deren Herstellung verwendet werden, wodurch die Anzahl der Möglichkeiten zur Erreichung derartig gewünschter chemischer Strukturen und physikalischer Eigenschaften eingeschränkt ist.
Da die Ester lediglich eine Esterbindung aufweisen, ist deren Polarität aufgrund des freien Elektronenpaar am Sauerstoffatom der Esterbindung relativ gering im Vergleich zu den Estern auf Basis von mehrwertigen Alkoholen und zu den komplexen Estern. Polare Moleküle sind sehr wirksame Grenzflächen-Schmiermittel, jedoch besteht die Tendenz zur Bildung von physikalischen Bindungen mit der Metalloberfläche. Es ist daher überraschend, dass die Gegenwart lediglich eine Esterbindung dennoch eine ausreichende Schmierwirkung bereitstellen kann. Gleichzeitig ist die Wirksamkeit von Anti-Verschleißadditiven immer noch hoch. Ein Problem mit sehr polaren Basisfluiden besteht darin, dass diese vorzugsweise die Metalloberfläche anstelle der Anti- Verschleißadditive bedecken und folglich höherer Verschleiß besteht. Mit anderen Worten: Es besteht eine Konkurrenz zwischen dem Ester-Schmiermittel und den Anti- Verschleißadditiven, Die Schmiermittel auf Esterbasis gemäß der Erfindung, die insbesondere geeignet sind zur Verwendung in Viertaktmotoren, ermöglichen eine wirksame Verwendung der verschiedenen Additiven mit optimalem Effekt und gleichzeitig besitzen sie ausreichend geringe Viskosität für einen ökonomischen Treibstoffverbrauch der geschmierten Maschine, während sie dennoch gute Fließeigenschaften und Schmierwirkung und eine geringe Flüchtigkeit (wichtig für längere Ölwechsel- Intervalle) beibehalten.
Daher bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis, das wenigstens einen Ester eines gesättigten, verzweigten, aliphatischen einwertigen Alkohols mit wenigstens 8 Kohlenstoffatomen und einer gesättigten, verzweigten, aliphatischen Monocarbonsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen umfasst, wobei der Ester aufweist:
(a) eine kinematische Viskosität bei 40ºC von höchstens 35 cSt,
(b) einen Nicht-Polaritätsindex (NPI)
von wenigstens 100
(c) einen Verdampfungsverlust gemäß Noack (bestimmt gemäß dem europäischen Standard CEC L-40-T- 82) von höchstens 10%, und
(d) eine Fließgrenze unterhalb von -30ºC,
zur Schmierung von Viertaktmotoren.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Schmiermittel auf Esterbasis, welches wenigstens einen Ester eines Alkohols ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isotridecanol, 2- Octyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2-Hexyldodecanol und Mischungen von diesen und einer gesättigten, verzweigten, aliphatischen Monocarbonsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen umfasst, wobei der Ester aufweist:
(a) eine kinematische Viskosität bei 40ºC von höchstens 35 cSt,
(b) einen Nicht-Polaritätsindex (NPI)
von wenigstens 100
(c) einen Verdampfungsverlust gemäß Noack (bestimmt gemäß dem europäischen Standard CEC L-40-T- 82) von höchstens 10%, und
(d) eine Fließgrenze unterhalb von -30ºC,
wobei die Säurezahl des rohen Esters durch Reaktion mit einem Glycidylester vorzugsweise von verzweigten Monocarbonsäuren reduziert ist.
Die Schmiermittel auf Esterbasis gemäß der Erfindung können auf einem einzelnen Ester basieren, aber auch Mischungen von Ester können verwendet werden. Die Verwendung von Mischungen von Estern gemäß der Erfindung kann manchmal zu positiven Synnergismus der erforderlichen Eigenschaften führen, beispielsweise kann die Fließgrenze verbessert sein. Die Verwendung von Estermischungen ist daher bevorzugt. Auch können die Ester gemäß der Erfindung vermischt werden mit anderen einfachen Estern.
Die gesättigten, verzweigten, aliphatischen einwertigen Alkohole sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Guerbert-Alkoholen, Oxo-Alkoholen, Alkoholen abgeleitet von einer Aldol-Kondensation und Mischungen von diesen. Es können auch verzweigte Alkohole, erhalten bei der Paraffinoxidation oder aus anderen Quellen wie der Hydrierung von Olefinen oder dem Reppe-Verfahren verwendet werden. Geeignete Alkohole wurden beschrieben in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1985, Band A1, Seiten 279 bis 303 "Aliphatische Alkohole", VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim BRD. Beispiele von Alkoholen abgeleitet aus der Aldol-Kondensation sind 2-Ethylhexanol-1, Iso-Hexadecylalkohol und Iso- Octadecylalkohol. Geeignete Oxo-Alkohole sind Isooctanol (gewöhnlich eine Mischung von ungefähr 80% Dimethylhexanolen, 15% Methylheptanolen und 5% gemischten Alkoholen), Isononanol (etwa 80% Dimethylheptanole und 20% Trimethylhexanole), Isodecanol (gewöhnlich aus der Hydroformulierung von Tripropylen), Isotridecylalkohol und dergleichen. Auch 2- Heptylundecanol, Iso-C20-Alkohol (wie Isofol-20, von Condea), Octanol-2 und die Guerbert-Alkohole wie 2-Butyloctanol-1, 2- Nonyltridecanol-1 und dergleichen können verwendet werden.
Die gesättigte, verzweigte, aliphatische Monocarbonsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen kann in jeder Position verzweigt sein und manchmal tritt die Verzweigung an mehreren Positionen in der Kohlenstoffkette auf. Die verzweigten Säuren können hergestellt werden durch Alkalifusion von Alkoholen, durch Oxidation von Aldehyden oder Guerbert-Alkoholen, durch Carboxylierung von Olefinen (Koch-Haag-Synthese; Reppe- Verfahren) oder durch Paraffinoxidation oder jedes andere geeignete Verfahren. Eine Beschreibung von verzweigten Fettsäuren gibt Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1985 in Band A5, Seiten 235 bis 243 und Band A10, Seiten 245 bis 276 (VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim BRD). Auch die aus der Reaktion von α-Olefinen mit Fettsäuren erhaltenen Säuren können verwendet werden. Beispiele geeigneter Säuren sind Isostearinsäure, Isopalmitinsäure, Isodecansäure (bestehend aus etwa 90% Trimethylhexansäure), Neosäuren (Marke, von Exxon/Enjay, Baton Rouge, Louisiana, USA), CeKanSäuren ("CeKanoic acids"), (Marke, von Ugine Kuhlmann, Frankreich), und derartige Säuren.
Die Ester können durch direkte Veresterung oder durch interne Veresterung hergestellt werden.
In der US-A-2,757,139 (Esso) wurden Schmiermittelester mit der allgemeinen Formel RCOOR¹ beschrieben, in der R und R¹ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alkylgruppen mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in gerader Kette und Alkylgruppen mit verzweigter Kette, enthaltend 12 bis 28 Kohlenstoffatomen, welche eine Hauptseitenkette mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen enthalten. Es ist jedoch ausdrücklich ausgesagt, dass R und R¹ nicht beide verzweigt oder beide linear sein dürfen.
In US-A-2,862,013 (Monsanto Chemical Company) wurde der Ester Di(tridecyl)tricanoat beschrieben, der die folgenden Eigenschaften aufweist: Viskositätsindex 64; Viskosität 107,6 Zentigramm/Sekunden bei 37,8ºC; Fließgrenze -31,7ºC; Entzündungspänkt 301,7ºC und Flammpunkt 204,4ºC. Die Viskosität dieses Esters ist bei weitem zu hoch.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 288 620 (Kao Corp.) offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Fasern mit einem Ester ausgewählt aus:
(a) einem Reaktionsprodukt einer mehrbasigen Carbonsäure mit einer Verbindung der Formel
wobei R¹ und R² C&sub4; bis C&sub1;&sub6;-Alkylgruppen sind, AO eine C&sub2; bis C&sub4;- Alkylenoxidgruppe ist und n eine ganze Zahl von 0 bis 30 ist und/oder
(b) einem Reaktionsprodukt eines mehrwertigen Alkohols mit einer Verbindung der Formel
wobei R³ und R&sup4; C&sub4; bis C&sub1;&sub8;-Alkylgruppen sind. Jedoch offenbart Tabelle 1, dass die Strukturen einiger Verbindungen offensichtlich abgeleitet sind von einwertigen Carbonsäuren und einwertigen Alkoholen ohne jede weitere stützende Beschreibung. Insbesondere ist Verbindung E ein Monoester von 2- Octyldodecanol mit einer gesättigten, verzweigten C&sub1;&sub8;- Monocarbonsäure. Jedoch weist nichts auf die Eignung dieser Ester zur Schmierung von Viertaktmotoren hin.
GB-A-706 205 offenbart Schmiermittel auf Esterbasis geeignet zur Verwendung in Gasturbinenmotoren für Flugzeuge.
Ester von verzweigten Fettsäuren und verzweigten Fettalkoholen sind auch als Schmiermittel für magnetische Aufzeichnungsbänder in verschiedenen Patenten wie US-Patentschrift US-A-5,091,270 (Fuji Photo Film Co., Ltd.) vorgeschlagen worden. Die Anforderungen für diese Schmiermittel sind jedoch von denen für Schmiermittel für Viertaktmotoren vollständig unterschiedlich. Es ist hier wichtig, herausragende Laufbeständigkeit über einen weiten Temperaturbereich und bei verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungen bereitzustellen.
In Wasser dispergierbare Kaltwalzölzusammensetzungen für Aluminium und aluminiumenthaltende Legierungen, die als Schmiermittel verzweigte C&sub8;- bis C&sub2;&sub2;-Fettalkoholester von verzweigten C&sub8;- bis C&sub2;&sub2;-Fettsäuren umfassen, wurden in der US- Patentschrift US-A-4,800,034 (Kao Corp.) offenbart, aber diese Verwendung ist vollständig unterschiedlich von der Schmierung von Viertaktmaschinen und darüber hinaus sind keine wirklichen Arbeitsbeispiele dieser Ester angegeben.
Ebenso sind in der britischen Patentschrift GB-A-1,023,379 (Esso Research & Eng. Corp.) Schmierfette vorgeschlagen worden, die Ester von einwertigen Alkoholen mit Hinderung, wie 2,2,4- Trimethyl-1-pentanol oder 2,2-Dimethyl-1-octanol mit verzweigten C&sub4;- bis C&sub2;&sub0;-Monocarbonsäuren umfassen, aber wiederum gibt es keine Angabe zu deren Eignung als Schmiermittel für Viertaktmotoren und es sind keine wirklichen Arbeitsbeispiele angegeben.
Die kinematische Viskosität des Ester-Schmiermittels gemäß der Erfindung beträgt höchstens 35 Zentistokes (cSt) und vorzugsweise höchstens 30 cSt bei 40ºC. Jedoch sollte die kinematische Viskosität vorzugsweise nicht zu gering sein und sollte vorzugsweise oberhalb von 10 cSt liegen. Die Viskosität kann beeinflusst werden durch das Molekulargewicht des Esters und die Größe und/oder den Grad der Kettenverzweigung des Alkohols oder der Säure. Der Viskositätsindex (V. I.) des Ester- Schmiermittels sollte vorzugsweise nicht zu gering sein, wenn der Ester als Schmiermittel für Viertaktmotoren verwendet wird. Der V. I. kann gesteuert werden durch die Kettenlänge der Säure und des Alkohols und den Grad von deren Verzweigung. Wenn sowohl die Alkohol- als auch die Säure-Komponente einen hohen Verzweigungsgrad besitzen, wird der V. I. zu gering für die Verwendung des Schmiermittels, z. B. in Viertaktmotoren. Da die Verwendung des Oxo-Verfahrens zur Herstellung von Alkoholen hochverzweigte Alkohole ergibt, ist es bevorzugt, das Oxo- Verfahren zur Herstellung sowohl der Alkohol- als auch der Säure-Komponente, welche in dem gleichen Ester verwendet werden, nicht einzusetzen. (Die Säure-Komponente kann hergestellt werden durch Oxidation eines Alkohols).
Das Ester-Schmiermittel gemäß der Erfindung besitzt einen Nicht-Polaritätsindex (NPI; G. von der Waal, J. Synthetic Lubr. 1(4), 281 (1985)).
von wenigstens 100, vorzugsweise wenigstens 125. Je höher der NPI, umso geringer die Affinität des Schmiermittels zu der Metalloberfläche. Obwohl die Nicht-Polaritätsformel lediglich eine Annäherung ist, da sie die chemische Struktur des Schmiermittels, wie den Verzweigungsgrad nicht berücksichtigt, hat sie sich im allgemeinen als guter Indikator für die Eignung der erfindungsgemäßen Ester erwiesen.
Das Ester-Schmiermittel gemäß der Erfindung besitzt eine bestimmte Flüchtigkeit, die als Verdampfungsverlust bestimmt durch den Noack-Test gemessen wird, wobei der Gewichtsverlust bei 250ºC gemäß dem europäischen Standard CEC-L-40-T-82 bestimmt wird. Für das Ester-Schmiermittel gemäß der Erfindung ist der Verdampfungsverlust oder die Flüchtigkeit höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 8%. Aufgrund der Verzweigung in dem Säureteil des Estermoleküls ist auch die hydrolytische Stabilität des Schmiermittel-Esters gemäß der Erfindung sehr gut. Ferner diffundiert der Schmiermittel-Ester aufgrund der verzweigtkettigen Struktur nur sehr langsam in die Elastomeren, wodurch dem elastomeren Dichtungsmaterial fast Neutralität verliehen wird.
Die Fließgrenze des Ester-Schmiermittels gemäß der Erfindung liegt unterhalb von -30ºC, vorzugsweise unterhalb von -35ºC. Der hohe Verzweigungsgrad stellte sich als sehr positiver Effekt hinsichtlich der Fließgrenze heraus.
Die Schmiermittel auf Esterbasis gemäß der Erfindung können zu vollständigen Schmiermitteln durch Verwendung verschiedener Additive formuliert werden, von denen einige verschiedene Funktionen besitzen (Mehrzweck-Additive), so dass die Ester mit wirksamen Mengen von Antioxidationsmitteln (wie phenolischen Antioxidationsmitteln wie Methylen-4,4¹-bis(2,6-di-tert.- butylphenol) Metalldeaktivatoren (wie Metalldialkyldithiophosphaten), die auch als Korrosionsinhibitoren und Additive für extremen Druck wirken, Viskositätsindex- Verbesserungsmitteln (wie Polymethacrylaten), Fließgrenzen- Erniedrigern, oberflächenaktiven Mitteln, Dispersionsmitteln oder Hochleistungsadditiven (wie Alkylarylsulfonaten), Additiven für extremen Druck, Reibungsmodifikatoren, Antischaummitteln, Korrosionsinhibitoren und Mischungen dieser funktionellen Additive kombiniert werden können. Die verwendeten Mengen unterscheiden sich beträchtlich, aber im allgemeinen können 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Ester- Schmiermittel verwendet werden.
Die Erfindung wird nun ferner anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel I

Ein 4 l Fünf-Hals-Reaktionsgefäß, ausgestattet mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer, einer Dean-Stark-Falle mit einem vertikal angeordneten Wasserkühler und einem Einlass für Inertgas wurde mit 1426 g (4,88 mol) Isonstearinsäure (PRIOSORINE 3501, Marke, von Unichema Chemie B. V., Niederlande); 1070 g (5,37 mol) Isotridecanol und 750 mg Zinnoxalat als Katalysator gefüllt.
Die Reaktionsmischung wurde auf 230ºC 5 Stunden lang bei einem konstanten Stickstoffstrom erhitzt. Das kondensierte Reaktionswasser wurde in der Dean-Stark-Falle gesammelt und der Isotridecanol wurde kontinuierlich unter Rückfluss gehalten.
Die Reaktion wurde unter Vakuumdestillation bei 230ºC und 20 mbar fortgeführt, um den Überschuss an Isotridecanol zu entfernen. Das rohe Reaktionsprodukt war eine klare, hellgelbe Flüssigkeit mit einem Säurewert von 0,1. Die kinematische Viskosität bei 40ºC betrug 19,8 cSt, der Nicht-Polaritätsindex betrug 144, der Noack-Verdampfungsverlust betrug 8,0% und die Fließgrenze betrug -31ºC.

Beispiel II

Ein 41 Fünf-Hals-Reaktionsgefäß, ausgestattet mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer, einem Wasserkühler und einem Einlass für Inertgas wurde mit 1188 g (4,03 mol) Isostearinsäure (PRIOSORINE 3501, Marke, von Unichema Chemie B. V., Niederlande), und 1312 g (4,90 mol) einer Mischung aus 2- Octyldecanol und 2-Hexyldodecanol (Isofol 18E, Marke von Condea Chemie GmbH, Deutschland) gefüllt.
Die Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang bei einem konstanten Stickstoffstrom auf 230ºC erhitzt. Das kondensierte Reaktionswasser wurde abdestilliert.
Nachdem der Säurewert auf unter 10 gefallen war, wurden 250 mg Tetrabutyltitanat als Katalysator zu der Reaktionsmischung zugegeben. Nachdem der Säurewert unter einen Wert von 1 gefallen war, wurden 14 g Cardura E-10 (Marke, ein Glycidylester einer synthetischen gesättigten Monocarbonsäuremischung von hochverzweigten C&sub1;&sub0;-Isomeren von Shell Resins, Niederlande) der Reaktionsmischung zugegeben. Die Mischung wurde eine Stunde lang bei 230ºC erhitzt und es wurde mit Vakuumdestillation fortgefahren, um den Überschuss an Isofol 18E und Cardura E-10 bei 270ºC und 12 mbar zu entfernen. Das rohe Reaktionsprodukt war eine klare, gelbe Flüssigkeit mit einem Säurewert von 0,1. Die kinematische Viskosität bei 40ºC betrug 22,3 cSt, der Nicht-Polaritätsindex betrug 193, der Noack-Verdampfungsverlust betrug 3,9% und die Fließgrenze betrug -52ºC.

Beispiel III

Ein 41 Fünf-Hals-Reaktionsgefäß, ausgestattet mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer und einem Wasserkühler und einem Einlass für Inertgas wurde mit 1304 g (4,42 mol) Isostearinsäure (PRIOSORINE 3501, Marke, von Unichema Chemie B. V., Niederlande), 1196 g (4,01 mol) 2-Octyldodecanol (Isofol 20, Marke von Condea Chemie GmbH, Deutschland) befüllt.
Die Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang bei einem konstanten Stickstoffstrom auf 230ºC erhitzt. Das kondensierte Reaktionswasser wurde abdestilliert.
Nachdem der Säurewert auf unter 15 gefallen war, wurde der Überschuss an Isostearinsäure durch Vakuumdestillation bei 270ºC und 12 mbar entfernt. Nachdem der Säurewert unter einen Wert von 3 gefallen war, wurden 45 g Cardura E-10 (Marke, ein Glycidylester einer synthetischen, gesättigten Monocarbonsäuremischung von hochverzweigten C&sub1;&sub0;-Isomeren, von Shell Resins, Niederlande) der Reaktionsmischung zugegeben. Die Mischung wurde eine Stunde bei 230ºC erhitzt und es wurde mit Vakuumdestillation fortgefahren, um den Überschuss an Cardura E-10 bei 230ºC und 12 mbar zu entfernen. Das rohe Reaktionsprodukt war eine klare, gelbe Flüssigkeit mit einem Säurewert von 0,1. Die kinematische Viskosität bei 40ºC betrug 26,2 cSt, der Nicht-Polaritätsindex betrug 214, der Noack- Verdampfungsverlust betrug 3,0% und die Fließgrenze betrug - 35ºC.
Die gemäß den Beispielen I bis III hergestellten Ester waren herausragende Schmiermittel für Viertaktmotoren. Durch Vermischung des in Beispiel III erhaltenen Esters mit 2-Ethylhexylisostearat (mit einer kinematischen Viskosität bei 40ºC von 10,9 cSt, einem Nicht-Polaritätsindex von 103, einem Noack- Verdampfungsverlust von 16% und einer Fließgrenze von -36ºC) wurden Schmiermittel für Viertaktmotoren erhalten, welche die gleichen herausragenden Eigenschaften wie die in den Beispielen I und II hergestellten Ester besaßen.
So führte eine Mischung von 17 Gew.-% von 2-Ethylhexylisostearat und 83 Gew.-% des Produkts von Beispiel III zu einer kinematischen Viskosität bei 40ºC von 22,3 cSt, wogegen eine Mischung von 29 Gew.-% von 2-Ethylhexylisostearat und 71 Gew.-% des Produkts von Beispiel III eine kinematische Viskosität bei 40ºC von 19,8 cSt zeigte.

Claims

1. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis, umfassend wenigstens einen Ester eines gesättigten, verzweigten, aliphatischen einwertigen Alkohols mit wenigstens 8 Kohlenstoffatomen und einer gesättigten, verzweigten, aliphatischen Monocarbonsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, wobei der Ester folgendes aufweist:

(a) eine kinematische Viskosität bei 40ºC von höchstens 35 cSt,

(b) einen Nicht-Polaritätsindex (NPI)

von wenigstens 100

(c) einen Verdampfungsverlust gemäß Noack (bestimmt gemäß dem europäischen Standard CEC L-40-T- 82) von höchstens 10%, und

(d) eine Fließgrenze von weniger als -30ºC, zur Schmierung von Viertaktmotoren.

2. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der Ester eine kinematische Viskosität bei 40ºC von höchstens 30 cSt besitzt.

3. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der Ester einen Verdampfungsverlust von höchstens 8% besitzt.

4. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der Ester eine Fließgrenze unterhalb von -35ºC besitzt.

5. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der gesättigte, verzweigte, aliphatische einwertige Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Guerbert-Alkoholen, Oxo-Alkoholen, Alkoholen aus einer Aldol- Kondensation und Mischungen von diesen.

6. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der gesättigte, verzweigte, aliphatische einwertige Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isotridecanol, 2-Octyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2- Hexyldodecanol und Mischungen von diesen.

7. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei die gesättigte, verzweigte, aliphatische Monocarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isopalmitinsäure, Isostearinsäure, Isodecansäure, Neosäuren, CeKan-Säuren und Mischungen von diesen.

8. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei die Säurezahl des rohen Esters durch Reaktion mit einem Glycidylester vorzugsweise von verzweigten Monocarbonsäuren reduziert wird.

9. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, der eine wirksame Menge eines funktionellen Additivs umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antioxidationsmitteln, Metalldeaktivatoren, Korrosionsinhibitoren, Additiven für extremen Druck, Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindex, Fließgrenzenerniedrigern, oberflächenaktiven Mitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikatoren, Antischaummitteln und Mischungen von diesen.

10. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, der 0,01 bis 10 Gew.-% des gesamten Schmiermittels an funktionellem Additiv umfasst.

11. Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, der ferner 2-Ethylhexylisostearat umfasst.

12. Schmiermittel auf Esterbasis, umfassend wenigstens einen Ester eines Alkohols ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isotridecanol, 2-Octyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2- Hexyldodecanol und Mischungen von diesen mit einer gesättigten, verzweigten, aliphatischen Monocarbonsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, wobei der Ester aufweist:

(a) eine kinematische Viskosität bei 40ºC von höchstens 35 cSt,

(b) ein Nicht-Polaritätsindex (NPI)

von wenigstens 100,

(d) eine Fließgrenze unterhalb von -30ºC, wobei die Säurezahl des rohen Esters durch Reaktion mit einem Glycidylester vorzugsweise von verzweigten Monocarbonsäuren reduziert wird.

13. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 12, wobei der Ester eine kinematische Viskosität bei 40ºC von höchstens 30 cSt besitzt.

14. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 12, wobei der Ester einen Verdampfungsverlust von höchstens 8% besitzt.

15. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 12, wobei der Ester eine Fließgrenze von unterhalb von -35ºC besitzt.

16. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 12, wobei die gesättigte, verzweigte, aliphatische Monocarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isopalmitinsäure, Isostearinsäure, Isodecansäure, Neosäuren, CeKan-Säuren und Mischungen von diesen.

17. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 12, welches eine wirksame Menge eines funktionellen Additivs umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antioxidationsmitteln, Metalldeaktivatoren, Korrosionsinhibitoren, Additiven für extremen Druck, Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindex, Fließgrenzenerniedrigern, oberflächenaktiven Mitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikatoren, Antischaummitteln und Mischungen von diesen.

18. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 17, welches 0,01 bis 10 Gew.-% des gesamten Schmiermittels an funktionellem Additiv umfasst.

19. Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 12, das ferner 2-Ethylhexylisostearat umfasst.