DE69520113T3

DE69520113T3 - Auf ester basiertes schmiermittel und verwendung in zweitaktmotoren

Info

Publication number: DE69520113T3
Application number: DE69520113.1T
Authority: DE
Inventors: Eric Appelman; Dirk Kenbeek; Hendrik RIEFFE
Original assignee: CORDA INTERNAT PLC; CORDA INTERNATIONAL PLC
Current assignee: CORDA INTERNATIONAL PLC, GOOLE, EAST YORKSHIRE, GB
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JP3824642B2; JPH10508649A; ES2155143T5; ES2155143T3; EP0792334A1; WO1996015210A1; EP0792334B2; AU706477B2; DE69520113D1; US6008167A; JP4032048B2; JP2005048192A; EP0792334B1; US6346504B1; DE69520113T2; AU3928095A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schmiermittel auf Esterbasis für Viertaktmotoren, umfassend wenigstens einen Ester, der eine Esterbindung enthält.
Reibung ist die Kraft, die der relativen Bewegung von zwei sich kontaktierenden Körpern widersteht und es wird in der Praxis unter mehreren unterschiedlichen Reibungsformen unterschieden. Wenn gleitende Oberflächen in direktem Kontakt stehen, besteht eine trockene oder feste Reibung, wenn jedoch die Oberflächen durch ein festes, flüssiges oder gashaltiges Medium getrennt werden, dann besteht eine geschmierte oder flüssige Reibung. Bei der Form des Übergangs von einer geschmierten zu einer trockenen Reibung wird eine gemischte Reibung erfahren, in welcher Form sowohl die beiden zuerst genannten Arten von Reibungen gleichzeitig stattfinden. Die gemischte Reibung bei den Formen des Übergangs zu einer trockenen Reibung wird als Grenzflächenreibung bezeichnet. Das Gesamtbild sieht deshalb wie folgt aus: trockene Reibung – Grenzflächenreibung – gemischte Reibung – flüssige Reibung. Die Funktion eines Schmiermittels ist dabei, die Reibung zwischen zwei sich kontaktierenden und sich bewegenden Körpern so gut wie möglich zu reduzieren und somit einen Verschleiß zu verhindern. Das Schmiermittel entfernt ebenfalls die von der Reibung verursachte Hitze sowie die Verschleißpartikel von der lasttragenden Zone und dichtet den geschmierten Bereich ab, sodass nichts mehr in diese Zone eintreten kann, das den Schmiervorgang stören könnte.
Das Verhältnis zwischen der Viskosität (), der Traglast (p), der gleitenden Geschwindigkeit (v) und des Reibungskoeffizienten (μ) ist von R. Stribeck (1902) in einer Kurve dargestellt worden, die seither als Stribeck-Kurve bezeichnet wird. Diese Kurve wird durch Aufzeichnen des Reibungskoeffizienten μ entlang der Ordinate und des Produkts
entlang der Abszisse erhalten.
Im ersten Teil (links) dieser Grafik fällt die Kurve ziemlich stark ab und weist die Form einer halben Parabel auf; an einem bestimmten Moment zeigt sie aber einen Wendepunkt auf, nach welchem die Kurve allmählich, jedoch langsam beginnt, wieder anzusteigen. Der Wendepunkt in der Stribeck-Kurve findet zur sogenannten Übergangsgeschwindigkeit statt, bei welcher eine gemischte Reibung in eine flüssige Reibung übergeht. Der Arbeitsbereich des Schmiermittels wird dann durch die unteren und oberen Arbeitsgrenzen definiert, die sich beide im rechten Teil der Stribeck-Kurve befinden, in dem die flüssige Reibung vollständig entwickelt ist. Die untere Arbeitsgrenze befindet sich so nahe wie möglich am Wendepunkt. Die Stribeck-Kurve zeigt, dass die Eigenschaften des Schmiermittels (insbesondere seine Viskosität) derart ausgewählt werden müssen, dass der beste Kompromiss zwischen den Reibungsverlusten in der Region des hydrodynamischen Schmiermittels (vollständig entwickelter Film) und der Lagerverschleiß in der Region der gemischten Reibung erreicht wird. Deshalb wird die untere Arbeitsgrenze bevorzugt so nah wie möglich am Wendepunkt der Übergangsgeschwindigkeit ausgewählt, aber je näher an diesem Punkt, desto größer wird der Einfluss der Additive auf das Schmiermittel sein. Mit anderen Worten: die Auswahl der Additive ist an der unteren Arbeitsgrenze von äußerster Wichtigkeit. Von der Stribeck-Kurve kann rückgeschlossen werden, dass für eine gegebene Situation der Traglast und der gleitenden Geschwindigkeit die Leistung des Schmiermittels größtenteils durch seine Geschwindigkeit bestimmt wird.
Die Viskosität von Schmiermitteln auf Esterbasis hängt nicht nur von deren Molekulargewicht ab, sondern, und insbesondere, von deren Molekularstruktur und der Anwesenheit von nicht reagierten Hydroxylgruppen. Die Erfordernisse für eine gute Viskosität stehen jedoch oftmals im Widerspruch mit den Molekular- und den strukturellen Erfordernissen für gute Flusseigenschaften (Viskositätsindex (V. I.) und Gießpunkt), gute Schmierfähigkeit (Polarität) und thermale und oxidative Stabilität. Deshalb wird nicht selten eine Verbesserung bestimmter Eigenschaften nur auf Kosten anderer Eigenschaften erreicht.
Es hat sich in ausführlichen Experimenten gezeigt, dass ausgezeichnete Schmiermittel auf Esterbasis mit einem Satz an guten Eigenschaften durch sorgfältige Auswahl derer chemischen und Molekularstruktur erhalten werden können. Diese Ester weisen nur eine Esterbindung auf und stellen deshalb einfache Ester dar, im Gegensatz zu den komplexen Estern, die oftmals in Schmiermitteln auf Esterbasis verwendet werden. Es ist überraschend, dass solche relativ einfachen Moleküle verschiedene gute Eigenschaften gleichzeitig aufweisen und dies umso mehr, als keine mehrwertigen Alkohole und/oder mehrbasischen Säuren bei deren Herstellung verwendet werden, wodurch die Zahl an Möglichkeiten des Erreichens bestimmter erwünschter Strukturen und physischer Eigenschaften eingeschränkt wird.
Da die Ester nur eine Esterbindung aufweisen, ist deren Polarität wegen des einzigen Paars an Sauerstoffatomen in der Esterverknüpfung relativ niedrig im Vergleich zu den Estern auf Basis mehrwertiger Alkohole und der komplexen Ester. Polare Moleküle sind jedoch sehr wirksame Grenzflächenschmiermittel, da sie dazu neigen, physische Bindungen mit der Metalloberfläche zu bilden. Es ist daher überraschend, dass die Anwesenheit nur einer Esterbindung trotzdem eine ausreichende Schmierfähigkeit bereitstellen kann. Zur gleichen Zeit ist die Wirksamkeit von Anti-Verschleißadditiven trotzdem hoch. Ein Problem mit den sehr polaren Basisflüssigkeiten ist, dass diese bevorzugt anstelle der Anti-Verschleißadditive die Metalloberfläche bedecken und folglich ein höherer Verschleiß auftritt. Anders ausgedrückt besteht ein Wettbewerb zwischen dem Esterschmiermittel und den Anti-Verschleißadditiven. Die Schmiermittel auf Esterbasis gemäß der vorliegenden Erfindung, die ganz besonders zur Verwendung in Viertaktmotoren geeignet sind, ermöglichen eine effiziente Verwendung der verschiedenen Additive mit einem Optimaleffekt und weisen gleichzeitig eine ausreichend niedrige Viskosität für eine gute Brennstoffeinsparung des geschmierten Motors auf, während sie gute Fließeigenschaften und Schmierfähigkeit sowie eine niedrige Volatilität (wichtig für längere Ölwechselintervalle) beibehalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb die Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis, umfassend wenigstens einen Ester eines gesättigten, verzweigtkettigen, aliphatischen, einwertigen Alkohol, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isotridecanol, 2-Octyldecanol, 2-Octyldodecanol sowie Mischungen davon, und eine gesättigte, verzweigtkettige, aliphatische, Monocarboxylsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, wobei der Ester folgendes aufweist:

(a) eine kinematische Viskosität bei 40°C von höchstens 35 cSt,
(b) einen Nicht-Polaritätsindex (NPI) NPI = Gesamtzahl der Kohlenstoffatome·Molekulargewicht / Anzahl von Carboxylatgruppen × 100 von wenigstens 100,
(c) einen Verdampfungsverlust gemäß Noack (bestimmt gemäß der europäischen Norm CEC L-40-T-82) von höchstens 10% und
(d) eine Fließgrenze von weniger als –30°C,

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Schmiermittel auf Esterbasis, umfassend wenigstens einen Ester eines Alkohols, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isotridecanol, 2-Octyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2-Hexyldodecanol sowie Mischungen davon, und eine gesättigte, verzweigtkettige, aliphatische, Monocarboxylsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, wobei die genannten Ester folgendes aufweisen:

Die Schmiermittel auf Esterbasis gemäß der vorliegenden Erfindung können auf einem einzigen Ester basieren, es können jedoch ebenso Mischungen von Ester verwendet werden. Die Verwendung von Mischungen aus Ester gemäß der vorliegenden Erfindung kann manchmal zu einem positiven Synergismus bei den erforderlichen Eigenschaftenn führen, wie z. B. zur Verbesserung der Fließgrenze. Die Verwendung von Estermischungen ist deshalb bevorzugt. Die Ester gemäß der vorliegenden Erfindung können auch mit anderen einfachen Ester gemischt werden.
Die gesättigte, verzweigtkettige, aliphatische Monocarboxylsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen kann in einer beliebigen Position verzweigt sein und manchmal findet das Verzweigen an verschiedenen Positionen in der Kohlenstoffkette statt. Die verzweigtkettigen Säuren können durch Alkalifusion oder Alkohole, durch Oxidierung von Aldehyden oder Guerbet-Alkoholen, durch Carboxylierung von Olefinen (Koch-Haag-Synthese; Reppe-Prozess) oder durch Paraffinoxidierung oder ein anderes geeignetes Verfahren hergestellt werden. Eine Beschreibung von verzweigtkettigen Fettsäuren ist in der Ullmannschen Enzyklopädie der Industriechemie, 5. Ausgabe, 1985, jeweils im Band AS, Seite 235–243 und Band A10, Seite 245–276 (VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, Deutschland) zu finden. Es können auch die Säuren verwendet werden, die durch Reaktion von Alphaolefinen mit Fettsäuren erhalten werden. Zu den Beispielen geeigneter Säuren zählen Isopalmitinsäure, Isodecanolsäure (bestehend zu etwa 90% aus Trimethylhexanolsäure), Neo Acids (Markenname der Firma Exxon/Enjay, Baton Rouge, Louisiana, USA), CeKanoic acids (Markenname der Firma Ugine Kuhlmann, Frankreich) und ähnliche Säuren.
Die Ester können dabei durch direkte Veresterung oder durch Interveresterung hergestellt werden.
In der US-A-2,757,139 (Esso) werden Schmiermittelester der allgemeinen Formel RCOOR¹ beschrieben, bei denen R und R¹ jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alkylgruppen mit 8-18 Kohlenstoffatomen in einer geradkettigen Konfiguration sowie Alkylgruppen einer verzweigtkettigen Konfiguration mit 12-28 Kohlenstoffatomen und die eine Hauptseitenkette von 4-14 Kohlenstoffatome enthalten. Es ist jedoch ausdrücklich erwähnt, dass R und R¹ nicht unbedingt beide sowohl verzweigt als auch linear sein können.
In der US-A-2,862,013 (Monsanto Chemical Corp.) ist das Ester Di(tridecyl)tridecanoat beschrieben, das die folgenden Eigenschaften aufweist: Viskositätsindex 64; Viskosität 107,6 Zentigrammsekunden bei 37,8°C; Fließgrenze –31,7°C; Brennpunkt 301,7°C und Flammpunkt 204,4°C. Die Viskosität dieses Esters ist viel zu hoch.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0,288,620 (Kao Corp.) offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Fasern mit einem Ester, das ausgewählt ist aus:

(a) der Reaktion einer mehrbasischen Carboxylsäure mit einer Verbindung der Formel
wobei R¹ und R² jeweils C₄-C₁₈-Alkylgruppen sind, AO eine C₂-C₄-Alkylenoxidgruppe ist und n eine Ganzzahl von 0 bis 30 ist und/oder
(b) der Reaktion eines mehrwertigen Alkohols mit einer Verbindung der Formel

Wobei R³ und R⁴ jeweils C₄-C₁₈-Alkylgruppen sind. Tabelle I offenbart jedoch die Strukturen einiger Verbindungen, die offensichtlich von einbasischen Carboxylsäuren und einwertigen Alkoholen abgeleitet sind, ohne weitere unterstützende Beschreibung. Insbesondere ist Verbindung E ein Monoester von 2-Octyldodecanol mit einer gesättigten, verzweigten C₁₈-Monocarboxylsäure. Es wird darin jedoch bezüglich der Eignung dieser Ester als Schmiermittel für Viertaktmotoren nichts empfohlen oder erwähnt.
Die GB-A-706205 offenbart Schmiermittel auf Esterbasis, die zur Verwendung in Gasturbinen-Flugzeugmotoren geeignet sind.
Die Ester der verzweigtkettigen Fettsäuren und der verzweigtkettigen Fettalkohole sind ebenfalls als Schmiermittel für Magnettonbänder in verschiedenen Patenten vorgeschlagen worden, wie z. B. in der U.S.-Patentspezifikation US-A-5,091,270 (Fuji Photo Film Co., Ltd). Die Erfordernisse an diese Schmiermittel sind jedoch völlig verschiedenen von denen, die an Schmiermittel für Viertaktmotoren gestellt werden. Es ist in dieser Beziehung wichtig, eine ausgezeichnete Laufhaltbarkeit über einen weiten Temperaturbereich und verschiedene Luftfeuchtigkeitskonditionen hinaus bereitzustellen.
In Wasser dispergierbare Kaltwalz-Ölzusammensetzungen für Aluminium und Aluminium enthaltende Legierungen, umfassend als ein Schmiermittel C₈-C₂₂ verzweigtkettige Fettalkoholester und verzweigtkettige C₈-C₂₂ Fettsäuren sind in der U.S.-Patentspezifikation US-A-4,800,034 (Kao Corp.) offenbart, diese Verwendung ist jedoch völlig unterschiedlich von der Schmierung von Viertaktmotoren und weiterhin werden keine real funktionierenden Beispiele dieser Ester darin angegeben.
Auf ähnliche Weise sind zwar in der britischen Patentspezifikation GB-A-1,023,379 (Esso Research & Eng. Corp.) Schmierfette, umfassend Ester von erschwerten einwertigen Alkoholen, wie z. B. 2,2,4, Trimethyl-1-pentanol oder 2,2-Dimethyl-1-octanol und C₄-C₂₀ verzweigtkettige Monocarboxylsäuren vorgeschlagen worden, es besteht aber wiederum keinerlei Hinweis auf deren Eignung als Schmiermittel für Viertaktmotoren und es werden keine real funktionierenden Beispiele dafür angegeben.
Die kinematische Viskosität des Esterschmiermittels gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt höchstens 35 Centistokes (cSt) und bevorzugt höchstens 30 cSt (bei 40°C). Die kinematische Viskosität sollte bevorzugt jedoch nicht zu niedrig sein und sollte bevorzugt über 10 cSt betragen. Die Viskosität kann durch das Molekulargewicht des Esters und der Größe und/oder des Ausmaßes der Kettenverzweigung des Alkohols oder der Säure beeinflusst werden. Der Viskositätsindex (V. I.) des Esterschmiermittels sollte bevorzugt nicht zu niedrig sein, wenn der Ester als Schmiermittel in Viertaktmotoren eingesetzt wird. Der V. I. kann durch die Kettenlänge der Säure und den Alkohol sowie das Ausmaß ihrer Verzweigung kontrolliert werden. Wenn sowohl der Alkohol als auch die Säurekomponente ein hohes Ausmaß an Verzweigung aufweisen, wird der V. I. zu niedrig, um das Schmiermittel in z. B. Viertaktmotoren einsetzen zu können. Da die Verwendung des Oxo-Prozesses bei der Herstellung von Alkoholen hoch verzweigte Alkohole ergibt, ist es bevorzugt, dass der Oxo-Prozess nicht bei der Herstellung sowohl des Alkohols als auch der Säurekomponente, die im selben Ester verwendet werden, eingesetzt wird. (Die Säurekomponente kann durch Oxidierung eines Alkohols hergestellt werden.) Das Esterschmiermittel gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Nicht-Polaritätsindex auf (NPI; G. van der Waal, J. Synthetic Lubr. 1(4), 281 (1985)). NPI = Gesamtzahl der Kohlenstoffatome × Molekulargewicht / Anzahl von Carboxylatgruppen × 100 von wenigstens 100, bevorzugt wenigstens 125. Je höher der NPI, desto niedriger ist die Affinität des Schmiermittels für die Metalloberfläche. Obwohl die Nicht-Polaritätsformel lediglich eine Schätzung ist, da sie die chemische Struktur des Schmiermittels, wie z. B. das Ausmaß der Verzweigung, nicht berücksichtigt, hat sie sich jedoch im Allgemeinen als ein guter Hinweis auf die Eignung der Ester gemäß der vorliegenden Erfindung erwiesen.
Das Esterschmiermittel gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine bestimmte Volatilität auf, die als ein Verdampfungsverlust gemäß dem Noack-Test gemessen wird, bei dem der Gewichtsverlust bei 250°C gemäß der europäischen Norm CEC-L-40-T.82 bestimmt wird. Bei dem Esterschmiermittel gemäß der Erfindung liegt der Verdampfungsverlust oder die Volatilität bei höchstens 10%, bevorzugt bei höchstens 8%. Aufgrund der Verzweigung im Säureteil des Estermoleküls, ist die hydrolytische Stabilität des Schmiermittelesters gemäß der Erfindung ebenfalls sehr gut. Weiterhin bringt die verzweigtkettige Struktur das Schmiermittelester dazu, sich nur sehr langsam in Elastomere zu diffundieren, wodurch dem elastomeren Dichtungsmaterial eine annähernde Neutralität verliehen wird.
Die Fließgrenze des Esterschmiermittels gemäß der vorliegenden Erfindung liegt unterhalb –30°C, bevorzugt unterhalb –35°C. Das hohe Ausmaß an Verzweigung hat sich als ein sehr positiver Effekt auf die Fließgrenze erwiesen.
Die Schmiermittel auf Esterbasis gemäß der vorliegenden Erfindung können in vollständige Schmiermittel durch die Verwendung verschiedener Additive formuliert werden, von denen einige mehrere Funktionen aufweisen (Mehrzweck-Additive), wodurch die Ester mit effektiven Mengen an Antioxidationsmitteln (wie z. B. Phenolantioxidationsmittel, wie Methylen-4,4'-bis(2,6-di-tert-butylphenol), Metalldesaktivatoren (wie z. B. Metalldialkylthiophosphate, die auch als Korrosionsinhibitoren und Additive für extremen Druck fungieren), Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindex (wie z. B. Polymethylacrylate), Fließgrenzenerniedrigern, oberflächenaktiven Mitteln, Dispersionsmitteln oder Hochleistungsadditiven (wie z. B. Alkylarlysulphonate), Additiven für extremen Druck, Reibungsmodifikatoren, Antischaummitteln, Korrosionsinhibitoren und Mischungen dieser funktionellen Additive, kombiniert werden. Die angewendeten Mengen variieren stark, es kann jedoch im Allgemeinen von 0,01 bis 10 Gew.-% basierend auf dem Esterschmiermittel verwendet werden.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher dargestellt.
BEISPIEL 1
Ein vier-Liter Reaktionsgefäß mit fünf Hälsen, das mit einem mechanischen Rührgerät, einem Thermometer, einem Dean-Stark-Verschluss mit einem vertikal angeordneten Wasserkühler und einem Einlass für Inertgas ausgerüstet war, wurde mit 1426 Gramm (4,88 Mol) Isostearinsäure (PRIOSORINE 3501, Markenname der Firma Unichema Chemie B. V., Niederlande), 1070 Gramm (5,37 Mol) Isotridecanol und 750 mg Zinnoxalat als Katalysator beladen.
Die Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang unter konstantem Stickstofffluss auf 230°C erhitzt. Das kondensierte Reaktionswasser wurde im Dean-Stark-Verschluss aufgesammelt und das Isotridecanol wurde kontinuierlich auf Rückfluss gehalten.
Die Reaktion wurde durch eine Vakuumdestillation bei 230°C und 20 mBar fortgeführt, um den Überschuss an Isotridecanol zu entfernen. Das Reaktions-Rohprodukt war eine klare, hellgelbe Flüssigkeit mit einem Säurewert von 0,1. Die kinematische Viskosität bei 40°C betrug 19,8 cSt, der Nicht-Polaritätsindex betrug 144, der Noack-Verdampfungsverlust betrug 8,0% und die Fließgrenze betrug –31°C.
BEISPIEL 2
Ein vier-Liter Reaktionsgefäß mit fünf Hälsen, das mit einem mechanischen Rührgerät, einem Thermometer, einem Wasserkühler und einem Einlass für Inertgas ausgerüstet war, wurde mit 1188 Gramm (4,03 Mol) Isostearinsäure (PRIOSORINE 3501, Markenname der Firma Unichema Chemie B. V., Niederlande) und 1312 Gramm (4,90 Mol) 2-Octyldecanol/2-Hexyldodecanmischung (Isofol 1BE, Markenname der Firma Condeachemie GmbH, Deutschland) beladen.
Die Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang unter konstantem Stickstofffluss auf 230°C erhitzt. Das kondensierte Reaktionswasser wurde abdestilliert.
Nachdem der Säurewert auf unterhalb 10 abgefallen war, wurden 250 mg Tetrabutyltitanat als Katalysator zur Reaktionsmischung hinzugefügt. Nachdem der Säurewert auf unterhalb eines Wertes von 1 abgefallen war, wurden 14 Gramm Cardura E-10 (Markenname, ein Glycidylester einer synthetischen, gesättigten Monocarboxylsäuremischung der verzweigten C₁₀-Isomere der Firma Shell Resins, Niederlande) zur Reaktionsmischung hinzugefügt. Die Mischung wurde eine Stunde lang auf 230°C erhitzt und durch Vakuumdestillation fortgeführt, um den Überschuss an Isofol 18E und Cardura E-10 bei 270°C und 12 mBar zu entfernen. Das Reaktion-Rohprodukt war eine klare, gelbe Flüssigkeit mit einem Säurewert von 0,1. Die kinematische Viskosität bei 40°C betrug 22,3 cSt, der Nicht-Polaritätsindex betrug 193, der Noack Verdampfungsverlust betrug 3,9% und die Fließgrenze betrug –52°C.
BEISPIEL 3
Ein vier-Liter Reaktionsgefäß mit fünf Hälsen, das mit einem mechanischen Rührgerät, einem Thermometer und einem Wasserkühler sowie einem Einlass für Inertgas ausgerüstet war, wurde mit 1304 Gramm (4,42 Mol) Isosterinsäure (PRIOSORINE 3501), Markenname der Firma Unichema Chemie B. V., Niederlande) und 1196 Gramm (4,01 Mol) 2-Octyldodecanol (Isofol 20, Markenname der Firma Condeachemie GmbH, Deutschland) beladen.
Die Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang unter konstantem Stickstofffluss auf 230°C erhitzt. Das kondensierte Reaktionswasser wurde abdestilliert.
Nachdem der Säurewert auf unterhalb 15 abgefallen war, wurde der Überschuss an Isostearinsäure durch Vakuumdestillation bei 270°C und 12 mBar entfernt. Nachdem der Säurewert auf unterhalb eines Wertes von 3 abgefallen war, wurden 45 Gramm Cardure E-10 (Markenname, ein Glycidylester einer synthetischen, gesättigten Monocarboxylsäuremischung der verzweigten C₁₀-Isomere der Firma Shell Resins, Niederlande) zur Reaktionsmischung hinzugefügt. Die Mischung wurde eine Stunde lang auf 230°C erhitzt und durch Vakuumdestillation fortgeführt, um den Überschuss an Cardure E-10 bei 230°C und 12 mBar zu entfernen. Das Reaktion-Rohprodukt war eine klare, gelbe Flüssigkeit mit einem Säurewert von 0,1. Die kinematische Viskosität bei 40°C betrug 26,2 cSt, der Nicht-Polaritätsindex betrug 214, der Noack Verdampfungsverlust betrug 3,0% und die Fließgrenze betrug –35°C.
Die wie in den Beispielen I–III hergestellten Ester waren ausgezeichnete Schmiermittel für Viertaktmotoren. Durch Mischen der im Beispiel III erhaltenen Ester mit 2-Ethylhexylisostearat (mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 10,9 cSt, einem Nicht-Polaritätsindex von 103, einem Noack-Verdampfungsverlust von 16% und einer Fließgrenze von –36°C) wurden Schmiermittel für Viertaktmotoren erhalten, welche die gleichen ausgezeichneten Eigenschaften besitzen, wie die Ester, die in den Beispielen I und II hergestellt wurden.
Daher führte eine Mischung aus 17 Gew.-% 2-Ethylhexylisostearat und 83 Gew.-% des Produkts von Beispiel III zu einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 22,3 cSt, wohingegen eine Mischung aus 29 Gew.-% 2-Ethylhexylisostearat und 71 Gew.-% des Produkts von Beispiel III eine kinematische Viskosität bei 40°C von 19,8 cSt aufwies.

Claims

Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis, umfassend wenigstens einen Ester eines gesättigten, verzweigten, aliphatischen einwertigen Alkohols ausgewählt ist 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, wobei der Ester folgendes aufweist: (a) eine kinematische Viskosität bei 40°C von höchstens 35 cSt, (b) einen Nicht-Polaritätsindex (NPI) NPI = Gesamtzahl der Kohlenstoffatome·Molekulargewicht / Anzahl von Carboxylatgruppen·100 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 –30°C, zur Schmierung von Viertaktmotoren.
Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der Ester eine kinematische Viskosität bei 40°C von höchstens 30 cSt besitzt.
Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der Ester einen Verdampfungsverlust von höchstens 8% besitzt.
Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei der Ester eine Fließgrenze unterhalb von –35°C besitzt.
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.
Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, wobei die Säurezahl des rohen Esters durch Reaktion mit einem Glycidylester von vorzugsweise verzweigten Monocarbonsäuren reduziert wird.
Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, das eine wirksame Menge eines funktionellen Additivs umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antioxidationsmitteln, Metalldesaktivatoren, Korrosionsinhibitoren, Additiven für extremen Druck, Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindex, Fließgrenzenerniedrigern, oberflächenaktiven Mitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikatoren, Antischaummitteln und Mischungen von diesen.
Verwendung eines Schmiermittels auf Esterbasis gemäß Anspruch 1, das ferner 2-Ethylhexylisostearat umfasst.
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 40°C von höchstens 35 cSt, (b) einen Nicht-Polaritätsindex (NPI) NPI = Gesamtzahl der Kohlenstoffatome·Molekulargewicht / Anzahl von Carboxylatgruppen·100 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 –30°C, wobei die Säurezahl des rohen Esters durch Reaktion mit einem Glycidylester von vorzugsweise verzweigten Monocarbonsäuren reduziert wird.
Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, wobei der Ester eine kinematische Viskosität bei 40°C von höchstens 30 cSt besitzt.
Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, wobei der Ester einen Verdampfungsverlust von höchstens 8% besitzt.
Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, wobei der Ester eine Fließgrenze von unterhalb von –35°C besitzt.
Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, wobei die gesättigte, verzweigte, aliphatische Monocarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Isopalmitinsäure, Isostearinsäure, Isodecansäure, Neosäuren, CeKan-Säuren und Mischungen von diesen.
Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, welches eine wirksame Menge eines funktioneilen Additivs umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antioxidationsmitteln, Metalldesaktivatoren, Korrosionsinhibitoren, Additiven für extremen Druck, Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindex, Fließgrenzenerniedrigern, oberflächenaktiven Mitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikatoren, Antischaummitteln und Mischungen von diesen.
Schmiermittel auf Esterbasis gemäß Anspruch 9, das ferner 2-Ethylhexylisostearat umfasst.