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BEREICH DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Treibstoffzusammensetzungen, umfassend
ein Additiv für
Kohlenwasserstofftreibstoffe wie Benzin und Dieseltreibstoff, das
die Schmierfähigkeit
des Treibstoffes erhöht,
ohne Faktoren zuzufügen,
die das Kraftstoffsystem eines Fahrzeugs, das die besagten Treibstoffzusammensetzungen
verwendet, beschädigen
oder eine Zunahme unerwünschter
Verbrennungsnebenprodukte verursachen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Probleme,
die mit der Treibstoffschmierfähigkeit
zusammenhingen, kamen in der Mitte der 1960er auf, als eine Reihe
von Flugzeugtreibstoffpumpenausfällen
auftrat. Nach beträchtlicher
Nachforschung wurde erkannt, dass Fortschritte beim Raffinieren
von Flugzeugturbinentreibstoff zum fast vollständigen Entzug der natürlicherweise
vorkommenden, schmierenden Komponenten aus dem Kraftstoff führte. Der
Entzug dieser natürlichen
Schmierstoffe führte
zum Verschleiß von
Treibstoffpumpenteilen. Mitte der 1980er schien es wahrscheinlich,
dass ein ähnliches
Problem in Dieseltreibstoffpumpen bevorstand. Treibstoffinjektionspumpendrücke wurden
ständig
erhöht,
zugleich war es ein wachsendes Anliegen, den Schwefelgehalt des
Dieseltreibstoffes zu reduzieren. Der Wunsch, den Schwefelgehalt
des Dieseltreibstoffes zu reduzieren, in dem Bestreben die Umweltverschmutzung
zu reduzieren, erforderte die Verwendung von strengeren Dieselraffinierverfahren. Es
wurde festgestellt, dass mit der Verschärfung der Raffinierverfahren
die natürlich
vorkommenden, Sauerstoff enthaltenden Verbindungen und Polyaromaten,
die zur inhärenten
Schmierfähigkeit
des Dieseltreibstoffs beitragen, eliminiert wurden. Als Reaktion
auf diese Entwicklungen wurden mehrere effektive Schmieradditive für Dieselkraftstoffe
entwickelt. Diese Additive werden heutzutage weit verbreitet genutzt,
um die Schmierfähigkeit
hochraffinierter Dieseltreibstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt
zu verbessern.
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Benzintreibstoffe
werden, im Bestreben Schadstoffe zu reduzieren, ebenfalls Gegenstand
von Beschränkungen
in der Zusammensetzung, einschließlich Einschränkungen
des Schwefelgehalts. Das Hauptanliegen ist der Einfluss von Schwefel
auf die Abgaskatalysatorlebensdauer und -leistungsfähigkeit.
Die Schmieranforderungen von Benzin sind etwas niedriger, als die
für Dieseltreibstoffe,
da die Mehrzahl der Benzintreibstoffinjektionssysteme den Treibstoff
oberhalb der Einlassventile injizieren und daher bei viel niedrigeren
Drücken
arbeiten als Dieseltreibstoffpumpen. Aber, da Automobilhersteller
wünschen,
elektrisch getriebene Treibstoffpumpen innerhalb der Treibstofftanks
zu haben, kann der Ausfall der Pumpen teuer zu reparieren sein.
Diese Probleme werden wahrscheinlich mit zunehmend verfeinerten
Injektionssystemen und zunehmend stärker hochraffinierten Benzinkraftstoffen
zunehmen.
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Zusätzliche
Bedenken bezüglich
des Pumpenverschleißes
sind mit der Einführung
von Fahrzeugen mit Benzindirekteinspritzmotoren (GDI) aufgekommen,
da die Treibstoffpumpen für
diese Fahrzeuge mit signifikant höheren Drücken arbeiten als traditionelle
Benzintreibstoffpumpen.
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Ein
weiterer Bereich der mit Pumpenverschleiß und Ausfall betroffen ist,
ist die Verwendung untergetauchter Treibstoffpumpen in Benzin- oder
Dieselspeichertanks. Es ist wichtig, den Verschleiß dieser
untergetauchten Pumpen zu reduzieren, und zwar wegen der Schwierigkeit,
an diese Pumpen zur Reparatur oder Wartung heranzukommen.
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Zahlreiche
kommerziell erhältliche
Benzintreibstoffe enthalten Benzindetergenzien wie Polyisobutylenamin
oder Polyetheramin. Diese Verbindungen sind dafür bekannt, einen geringen Einfluss
auf die Verschleißeigenschaften
des Treibstoffes zu haben. Eine wachsende Zahl kommerziell erhältlicher
Benzintreibstoffe enthalten Oxygenate wie Methyltertbutylether (MTBE).
Diese Oxygenate sind dafür
bekannt, die Verschleißraten
von Treibstoffpumpenkomponenten zu erhöhen, da sie sehr hohe Reibungskoeffizienten
aufweisen. Im Licht des Wunsches nach höher raffinierten Treibstoffen,
niedrigeren Schwefelgehalten und Oxygenierung der Treibstoffe gibt
es gegenwärtig
einen Bedarf an Schmiereigenschaftsverbesserern für Kohlenwasserstofftreibstoffe,
um annehmbare Treibstoffpumpenlebensdauern zu erhalten.
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US-Patent
Nr. 3,655,560 an Andress, Jr. offenbart Treibstoffe und Schmiermittel,
die aminoguanidinbasierte Antioxidantien enthalten. Die wesentliche
Lehre dieses Patents ist, dass Agenzien, ausgewählt aus Ketiminen des Aminoguanidins,
Aldiminen der Ketimine des Aminoguanidins und Aldiminen der Amide
des Aminoguanidins, nützlich
bei der Inhibierung der Oxidation flüssiger Kohlenwasserstofftreibstoffe
und Kohlenwasserstoffschmierstoffe sind. Dieses Patent betrifft
nicht die Schmierfähigkeitsprobleme
mineralölbasierter Treibstoffe,
und die Agenzien, die als nützliche
Antioxidantien offenbart sind, sind nicht die gleichen, wie die Schmieröladditive,
die hier offenbart werden.
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US-Patent
Nr. 4,536,189 an Sung offenbart ein Antikorrosionsadditiv für Motortreibstoffe,
enthaltend eine geringe Menge eines kurzkettigen aliphatischen Alkohols.
Das Antikorrosionsadditiv wird durch die Umsetzung von Maleinsäureanhydrid
und einem Kohlenwasserstoff substituierten, monoprimären Amin
hergestellt. Diese Literaturstelle betrifft in erster Linie Treibstoffzusammensetzungen,
enthaltend geringe Mengen an kurzkettigen Alkoholen wie Methanol,
die eine hohe Korrosionsaktivität
aufweisen und die möglicherweise dazu
führen,
dass die metallischen Teile des Treibstoffsystems korrodieren oder
rosten. Dieses Patent spricht die Probleme in Verbindung mit Verschleiß in Treibstoffpumpen,
verursacht durch eine Abnahme der Schmierfähigkeit des Treibstoffes, nicht
an.
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Hutchison
et al. offenbart im US-Patent Nr. 4,948,523 eine Schmierzusammensetzung,
die ein Silber schützendes
Agens enthält.
Das Silber schützende
Agens umfasst das Reaktionsprodukt einer C5-C60-Carbonsäure und mindestens eines Amins,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus: 1) Guanidin, Harnstoff und Thioharnstoffverbindungen;
2) C1-C20-Hycrocarbyl
oder hydroxy-substituierten Hydrocarbylmonoaminen, Alkylendiaminen
und 3) Polyalkylenpolyaminen und N-Alkylglycin. Dieses Patent betrifft
Schmieröladditive
für Dieselmotoren
mittlerer Geschwindigkeit, wie z.B. Lokomotivmotoren, die Silberteile
im Motor aufweisen. Große Dieselmotoren
mittlerer Geschwindigkeit enthalten oft silbergeschützte Komponenten,
wie Lager und als solches enthalten die Schmieröle, möglicherweise nicht die typischen,
Zink enthaltenden Verschleißinhibitoren, die
die Silber beschichteten Teile angreifen. Dieses Patent lehrt weder
die Zugabe von Schmierfähigkeitsadditiven
der vorliegenden Erfindung zu Treibstoffen noch spricht es die Schmierfähigkeitsprobleme,
verbunden mit modernen, auf Mineralöl basierenden Treibstoffen
an, die einen niedrigen Schwefel-, Polyaromaten- und Oxygenatgehalt
aufweisen.
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US-Patent
Nr. 5,035,720 an Weers offenbart eine Zusammensetzung zur Verwendung
als ein Korrosionsinhibitor in Treibstoffen auf Mineralölbasis.
Die Zusammensetzung von Weers ist ein Adukt eines Triazols und einer
basischen, Stickstoff enthaltenden Verbindung, ausgewählt aus
den Polyaminen, Alkoxyaminen, Aryloxyaminen und Monoalkylenaminen.
Dieses Patent betrifft hauptsächlich
Additive zum Schutz von Kupfer- und Aluminiumoberflächen des
Treibstoffsystems des Fahrzeugs vor Korrosion.
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US-Patent
Nr. 5,336,277 von Poirier et al. offenbart eine Zusammensetzung
für die
Erniedrigung des In-Tank-Treibstoffpumpen-Kupferkommutatorenverschleißes. Poirier
et al. offenbart einen Treibstoff, der ein öllösliches Triazolaminadukt und
mindestens eine Organomercaptanverbindung aufweist, die in Kombination
mit einem Metalldesaktivator die Beständigkeit der Treibstoffzusammensetzung
erhöht,
Kupferkommutatorverschleiß zu
verursachen.
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Ein
Artikel von Ping et al., betitelt: "Comparison of the Lubricity of Gasoline
and Diesel Fuels",
Society of Automotive Engineers, Inc. (1996); stellt eine Reihe
an Testverfahren zur Verfügung,
um die Reibungs- und Verschleißeigenschaften
von Mineralöl
basierten Treibstoffen zu messen. Obwohl dieser Artikel nicht die
vorliegend beanspruchten Additive zur Erhöhung der Treibstoffschmierfähigkeit
vorschlägt
oder offenbart, stellt er einen wesentlichen Hintergrund für das Testen
der Schmierfähigkeit
von Treibstoffen zur Verfügung.
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Obwohl
der Stand der Technik reichlich mit zahlreichen Behandlungen für Treibstoffe
und Schmierstoffe angefüllt
ist, wird das vorliegende Additiv nicht vorgeschlagen oder offenbart,
das dem Treibstoff angemessene Schmierfähigkeit verleiht und somit
das Vorkommen von Treibstoffpumpenausfällen reduziert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung eines Kohlenwasserstofftreibstoffes,
um bei Treibstoffpumpen, die verwendet werden, die Kohlenwasserstofftreibstoffe
zu pumpen, den auftretenden Verschleiß wesentlich zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Entdeckung, dass die
Zugabe eines Additivs, das durch die Umset zung mindestens eines
Aminoguanidins oder eines Salzes davon mit mindestens einer aliphatischen
oder cycloaliphatischen C5-C60-Carbonsäure erhalten
worden ist, den Treibstoffpumpenverschleiß im Vergleich zu einem ähnlichen
Treibstoff, der nicht mit dem Additiv behandelt worden ist, wesentlich
reduziert. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Additiv
zur Verfügung,
das ökonomisch
ist, weder das Treibstoffsystem beschädigen wird, noch eine Zunahme
des Levels ungewünschter
Verbrennungsprodukte verursachen wird.
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Daher
wird eine Treibstoffzusammensetzung offenbart, vorzugsweise umfassend
einen Hauptanteil eines Kohlenwasserstofftreibstoffes und einen
geringen Anteil des (der) Produktes(e) der Umsetzung mindestens
einer aliphatischen oder cycloaliphatischen C5-C60-Carbonsäure und
mindestens eines Aminoguanidins oder eines Salzes davon. Dieses
Umsetzungsprodukt verringert unerwarteterweise die Fähigkeit
der Treibstoffzusammensetzung, Verschleiß bei Treibstoffpumpenkomponenten
zu verursachen, die in Kontakt mit der Treibstoffzusammensetzung
kommen. Das Umsetzungsprodukt ist vorzugsweise im Treibstoff in
einer Menge im Bereich von etwa 2 × 10-2 kg∙m-3 (etwa 5 Pfund Umsetzungsprodukt pro 1000
Barrel Treibstoff) (PTB) bis 38 × 10-2 kg∙m-3 (etwa 100 PTB) anwesend. Stärker bevorzugt
ist das Umsetzungsprodukt in einer Menge im Bereich von 3,8 × 10-2 kg∙m-3 (ungefähr
10 PTB) bis 19 × 10-2 kg∙m-3 (etwa 50 PTB), stärker bevorzugt von 5,7 × 10-2 kg∙m-3 (etwa 15 PTB) bis 15 × 10-2 kg∙m-3 (etwa 40 PTB) anwesend. Vorzugsweise liegt
die Carbonsäure im
Bereich von C10-C40 und
am stärksten
bevorzugt von C15-C25.
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Es
wird auch ein Verfahren für
das Verringern des Verschleißes
von Treibstoffpumpen, durch die Kohlenwasserstofftreibstoff gepumpt
wird, offenbart, umfassend die Zugabe eines treibstofflöslichen
Additivs zum Treibstoff, worin das treibstofflösliche Additiv umfasst das
Umsetzungsprodukt mindestens einer aliphatischen oder cycloaliphatischen
C5-C60-Carbonsäure und
mindestens eines Aminoguanidins oder eines Salzes davon und worin
das Umsetzungsprodukt in einer Menge von mindestens 2 × 10-2 kg∙m-3 (5 PTB) zum Treibstoff zugegeben wird.
Die Treibstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind
insbesondere für
das Verringern des Treibstoffverschleißes in Treibstoffpumpen geeignet,
die Kohlenstoffbürsten
und Kupferkommutatoren enthalten.
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Auch
offenbart ist eine Treibstoffzusammensetzung, umfassend einen flüssigen Kohlenwasserstofftreibstoff
und ein Schmierstoffadditiv, wobei das Schmierstoffadditiv umfasst
das Umsetzungsprodukt einer aliphatischen oder cycloaliphatischen
Carbonsäure
und einer Aminverbindung der allgemeinen Struktur:
worin X = NR
1,
worin R
1 H oder ein C
1-C
15-Hydrocarbyl darstellt; R
2 -NR'R'' darstellt,
worin R' und R'', die gleich oder verschieden sind,
H oder ein C
1-C
20-Hydrocarbyl
oder ein hydroxy-substituiertes Hydrocarbyl darstellen; oder Salze
dieser Verbindungen.
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Hinsichtlich
der oben diskutierten Probleme ist ein allgemeiner Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Treibstoffadditiv zur Verfügung zu stellen, um die Treibstoffpumpen
vor übermäßigen Verschleiß und Ausfall zu
schützen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein Treibstoffadditiv
zur Verfügung
zu stellen, das für
die Zugabe zu einem Treibstoff geeignet ist, der weder das Treibstoffsystem
beschädigt,
noch eine Zunahme unerwünschter
Verbrennungsprodukte verursacht. Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung
ist es, ein Treibstoffadditiv zur Verfügung zu stellen, das zusammen
mit anderen Additiven wie Detergenzien arbeitet, so dass das Leben
eines internen Verbrennungsmotors und im speziellen der Treibstoffpumpe
verlängert
werden kann.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
(die) Umsetzungsprodukt(e), die als Schmierstoffadditive in den
Treibstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nützlich sind,
sind treibstofflösliche
Reaktionsprodukte, die durch die Umsetzung mindestens eines Aminoguanidins
oder eines Salzes davon mit mindestens einer aliphatischen oder
cycloaliphatischen C
5-C
60-Carbonsäure erhalten
werden. Die Amine, die in der Herstellung des (der) Reaktionsproduktes)
nützlich
sind, haben die allgemeine Formel:
worin X -NR
1 darstellt,
worin R
1 H oder C
1-C-
15-Hydrocarbyl darstellt; R
2 -NR'R'' darstellt,
worin R' und R'' (die gleich oder verschieden sind)
H oder ein C
1-C
20-Hydrocarbyl
oder mit Hydroxy substituiertes Hydrocarbyl darstellen, oder Salze
dieser Verbindungen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Additiv
als Reaktionsprodukt sich nicht nachteilig auf die Aktivität anderer
Treibstoffadditive wie Detergenzien oder Oktanerhöher auswirkt.
Des Weiteren wirken sich die erfindungsgemäßen Additive weder schädlich auf
die Verbrennungseigenschaften des Treibstoffes aus, noch tragen
sie kontaminierende Faktoren zu den Verbrennungsgasen bei. Weiterhin
sind die Additive der vorliegenden Erfindung hocheffektiv, und daher
ist eine geringe Behandlungsrate möglich, um den gewünschte Schmierfähigkeitsleistungslevel
zu erhalten, daher stellen sie einen ökonomischen Mechanismus zur
Verfügung,
um die Lebensdauer von Treibstoffpumpen zu verlängern.
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Im
Allgemeinen können
die Umsetzungsproduktadditive, beschrieben für die Verwendung in Treibstoffen
gemäß der vorliegenden
Erfindung, durch die Umsetzung mindestens einer aliphatischen oder
cycloaliphatischen C5-C60-Carbonsäure mit
mindestens einem Aminoguanidin oder einem Salz davon erhalten werden. Bevorzugt
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind die anorganischen
Salze der Aminoguanidinverbindungen, worin das Anion ein Halogen,
Carbonat, Nitrat, Phosphat, Orthophosphat und dergleichen ist. Ein
insbesonders bevorzugtes Aminoguanidinderivat für die Herstellung des Additivs,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist Aminoguanidinbicarbonat.
Die hier verwendeten Aminoguanidine sind ohne weiteres von kommerziellen
Quellen erhältlich
oder können
ohne weiteres unter Verwendung gut bekannter Methoden hergestellt
werden.
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Die
Reaktionstemperatur für
die Reaktion zwischen dem Amin und der Carbonsäure ist im Bereich von etwa
50 °C bis
190 °C.
Beispiele von Carbonsäuren,
geeignet für
die Herstellung der Umsetzungsproduktadditive der vorliegenden Erfindung,
schließen
die gesättigten,
aliphatischen Monocarbonsäuren
wie Valerian-, Capron-, Capryl-, Laurin-, Palmitin-, Stearinsäure und
dergleichen ein. Gesättigte
aliphatische Dicarbonsäuren wie Glutar-,
Adipinsäure
und derartige sind ebenfalls nützlich.
Cycloaliphatische Säuren,
ungesättigte
aliphatische Monocarbonsäuren
wie Öl-,
Linolsäure
und Mischungen derselben und ungesättigte Dicarbonsäuren können ebenfalls
verwendet werden. Ungesättigte
Dicarbonsäuren
sind ebenfalls in der vorliegenden Erfindung verwendbar. Wenn eine
Dicarbonsäure
verwendet wird, dann können
2 Mol des Amins pro Mol Carbonsäure
umgesetzt werden. Die dimerisierten Fettsäuren, vorzugsweise die, die
konjugierte Unsättigungen
enthalten, sind ebenfalls bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Additive
verwendbar.
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Repräsentative,
hier verwendbaren Carbonsäuren
schließen
die kommerziell erhältlichen
Fettsäuren oder
Mischungen derselben, abgeleitet von Quellen wie Maisöl, Sojabohnenöl, Palmöl, Tungöl, Sonnenblumenöl, Baumwollsamenöl, Palmenkernöl, Olivenöl und dergleichen
ein. Insbesondere bevorzugt sind die ungesättigten Monocarbonfettsäuren wie Ölsäure, Linolensäure und
Mischungen derselben. Wie hier und in den Ansprüchen verwendet, schließt der Term "Carbonsäure" die reaktiven Derivate
derselben wie die Carbonsäureanhydride
ein.
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Die
Umsetzung des Amins mit der Carbonsäure ist eine Kondensationsreaktion.
Bei der Durchführung der
Umsetzung kann das Molverhältnis
des Amins zur Carbonsäure
im Bereich von etwa 0,6:1 bis etwa 1,3:1 sein und ist vorzugsweise
0,9:1 bis etwa 1:1. Eine Reaktionstemperatur von etwa 50 °C bis etwa
190 °C ist annehmbar,
und der Bereich von etwa 90 bis 150 °C ist bevorzugt. Reaktionszeiten
können
sich von etwa 1 Stunde bis etwa 10 Stunden erstrecken und vorzugsweise
von etwa 1,5 bis etwa 4 Stunden. Die Reaktion kann in jedem geeigneten
Lösungsmittel
durchgeführt
werden, ein bevorzugtes Lösungsmittel
ist Toluol.
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Die
Charakterisierung des Reaktionsproduktes, erhalten durch Umsetzen
der Carbonsäure
mit dem Amin, ist nicht genau bekannt. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Schmierstoffadditiv der vorliegenden Erfindung durch die
Umsetzung von Ölsäure mit
Aminoguanidinbicarbonat erhalten. Die Hauptkomponente des Reaktionsproduktes
von Aminoguanidin und Ölsäure ist
ein Aminoguanidinoleatamid. Jedoch wird das Reaktionsprodukt typischerweise
geringe Anteile anderer Spezies enthalten.
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Die
Treibstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ergänzende Additive
zusätzlich
zu den oben beschriebenen Schmierstoffumsetzungsproduktadditiven,
enthalten. Die ergänzenden
Additive schließen
Detergenzien, Dispergiermittel, Cetanverbesserer, Antioxidationsmittel,
Trägerflüssigkeiten,
Metalldesaktivatoren, Farbstoffe, Markierungsmittel, Korrosionsinhibitoren,
Biozide, Antistatikadditive, Widerstandsreduktionsmittel, Demulgatoren,
Entnebelungsmittel, Antigefrieradditive, Antiklopfadditive, Additive
gegen Ventilsitzreduktion (anti velve seat recession), zusätzliche
Schmieradditive und Verbrennungsverbesserer ein.
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Cyclopentadienylmangantricarbonyl-Verbindungen
wie Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl sind bevorzugte Verbrennungsverbesserer
wegen ihrer herausragenden Fähigkeit,
Auspuffemissionen wie NOx und Smog bildende Vorstufen zu reduzieren
und die Oktanqualität
der Benzine sowohl der konventionellen Art als auch der "reformulierten" Typen wesentlich
zu verbessern.
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Die
Basistreibstoffe, die bei der Herstellung der Treibstoffzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen alle
Basistreibstoffe ein, geeignet zur Verwendung zum Betreiben von Ottomotoren
oder kompressionsgezündeten
internen Verbrennungsmotoren, wie Dieseltreibstoff-, Jettreibstoff-,
Kerosin, Blei- oder unverbleite Motor und Flugbenzine und so genannte
reformulierte Benzine, die typischerweise sowohl Kohlenwasserstoffe
des Bereichs siedenden Benzins als auch treibstofflösliche oxygenierte
Mischagenzien wie Alkohole, Ether und andere geeignete, Sauerstoff
enthaltende organische Verbindungen enthalten. Oxygenate, die für die Verwendung
in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Methanol,
Ethanol, Isopropanol, t-Butanol,
gemischte C1-C5-Alkohole,
Methyl-tert-butylether, tertiäre
Amylmethylether, Ethyl-tert-butylether und gemischte Ether ein.
Oxygenate werden, wenn verwendet, normalerweise im Basistreibstoff
in einer Menge unterhalb etwa 25 Vol.-% anwesend sein und vorzugsweise
in einer Menge, die einen Sauerstoffgehalt im Gesamttreibstoff im
Bereich von etwa 0,5 bis ungefähr
5 Vol.-% bereitstellt.
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Die
unten angegebenen Beispiele illustrieren die neuen Treibstoffzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung. Soweit nicht anders spezifiziert, sind
alle Anteile in Gewicht angegeben. Die folgenden Beispiele sind
weder als Limitierungen der Erfindung, wie sie vorliegend beansprucht
wird, gedacht, noch sollten sie in dieser Weise ausgelegt werden.
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BEISPIEL 1
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Herstellung
von Aminoguanidinoleatamid
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Ein
5-Liter-Dreihalskolben wurde mit 847,5 Gramm (3 Mol) Ölsäure, 3 Mol
Aminoguanidinbicarbonat, 300 ml Toluol und 15 Tropfen eines Silikonantischaummittels
beschickt. Die Reaktionsmischung wurde zur Refluxierung unter einer
Stickstoffdecke erhitzt. Bei der Entstehung von Kohlendioxidgas
wurde kräftiges
Schäumen
bemerkt. Mit dem Abflauen des Schäumens begann Wasserbildung.
Insgesamt etwa 57 ml Wasser wurden mittels einer Dean-Stark-Falle
aus der Umsetzung gesammelt. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde
auf etwa 140 °C
erhöht,
um das Entfernen des Toluols zu erleichtern. Das Reaktionsprodukt,
von dem angenommen wurde, dass es ein primäres Aminoguanidinoleatamid
war, wurde filtriert und zur Lagerung unter Stickstoff platziert.
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BEISPIEL II
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Testen des
Additivs
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Ein
kommerziell erhältliches,
unverbleites normales Benzin ohne Additivpackungen wurde erhalten. Zu
diesem Basisbenzin wurden diverse Detergenzien, Trägerflüssigkeiten
und die experimentelle Verbindung zugegeben. Die Zusammensetzung
jeder Probe ist in Tabelle I angegeben.
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Der
Zweck dieses Experiments bestand darin, die Antiverschleißcharakteristiken
kommerziell erhältlicher
Treibstoffdetergenzien gegen die Additive der vorliegenden Erfindung
zu evaluieren. Die Antiverschleißcharakteristiken wurden in
Walbro-Gerotor-Treibstoffpumpen
verglichen. Die Treibstoffpumpen waren standardmäßig produzierte Treibstoffpumpen,
wie sie in Automobilen verwendet werden. Drei Pumpen wurden in jeder
Probe für
1000 Stunden getestet. Der Pumpdruck betrug im kontinuierlichen
Betrieb näherungsweise
450 kpa. Die Treibstofftemperatur wurde bei etwa 49 °C gehalten,
und ein Treibstoffwechsel trat näherungsweise alle
96 Stunden auf. Die Leistung der Pumpen, wie die Fließleistung,
Stromaufnahmen und derartiges, wurden bei 24, 500 und 1000 Stunden
evaluiert, und Messungen an den Bürsten in den elektrischen Motoren
und an den Kommutatoren erfolgten bei 0 und 1000 Stunden.
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Nach
1000 Stunden kontinuierlichen Betriebs wurde der Kommutatorverschleiß sowie
die Bürstenlängen für die positiven
und negativen Pole der Motoren gemessen. Die erwartete Lebensdauer
für die
Pumpen wurde auf der Basis der Bürstenlänge geschätzt. Die
für die
erwartete Lebensdauer in Stunden verwendete Formel ist unten angegeben.
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Tabelle
II zeigt die mittleren Bürstenmessungen
aller drei Pumpen und die berechnete mittlere Lebensdauererwartung
für alle
drei Pumpen nach 1000 Stunden Betrieb mit den Treibstoffen, die
in Tabelle 1 angegeben sind. Die Standardabweichungen werden ebenfalls
angegeben.
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TABELLE
II – Bürstenmessungen
und Lebensdauererwartung der Treibstoffpumpe
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Tabelle
II zeigt, dass es keine statistische Differenz zwischen Proben 1
und 3 und Proben 1 und 2 für die
1000 Stunden positive Bürstenlänge gibt.
Es sollte verstanden werden, dass in jedem Motor mindestens zwei
Bürsten
anwesend sind, eine positive und eine negative, und dass der Verschleiß dieser
Bürsten
mit der Schmierfähigkeit
des Treibstoffes korreliert, da stärker abschleifende Treibstoffe
größeren Verschleiß der Bürsten verursachen,
wegen vergrößerter Reibung.
Des Weiteren gab es keine statistische Differenz zwischen den Proben
1 und 2 für
die 1000 Stunden negative Bürstenlänge und
keine statistische Differenz zwischen der 1000 Stunden negativ Bürstenlänge zwischen
Proben 1 und 3. Hingegen gab es eine statistische Differenz zwischen
Probe 1 (Basistreibstoff) und Probe 4 (Treibstoffzusammensetzung
gemäß der Erfindung),
für beide
die 1000 Stunden positive Bürstenlänge und
die 1000 Stunden negative Bürstenlänge, was
einer stark verlängerten
Pumpenlebensdauer entspricht.
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BEISPIEL III
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Die
Hochfrequenzkolbenmaschinenanlage (HFRR) wurde modifiziert, um die
Benzinschmierfähigkeit zu
evaluieren. Dieser Benzinschmierfähigkeitstest wurde basierend
auf dem Standardverfahren für
Dieseltreibstoffschmierfähigkeit
entwickelt. Der Apparat und das verwendete Verfahren werden wie
folgt beschrieben. Ein Stahlball ist mit einem oszillierenden Armaufbau
verbunden und ist an ein Stahlplattenexemplar in der HFRR-Probenzelle angepasst.
Die Probenzelle enthält
1 bis 2 ml des zu testenden Treibstoffes. Eine Beladung von 500
g wird auf die Ball-/Scheibengrenzfläche durch Leergewichte aufgebracht.
Die Ballanordnung oszilliert über
einem 1 mm-Weg mit einer Rate von 20 Hz. Diese Bedingungen stellen
sicher, dass sich kein Fluidfilm zwischen dem Ball und der Scheibe
aufbaut. Nach einer vorgeschriebenen Zeitspanne wird die Stahlballanordnung
entfernt. Verschleiß und
damit die Schmierfähigkeit
des Treibstoffes wird ermittelt durch das Messen des mittleren Verschleißnarbendurchmessers
(MWSD) auf dem Ball, der von der Oszillation in Kontakt mit der Scheibe
herrührt.
Je kleiner die erhaltene Verschleißnarbe ist, umso größer ist
die Schmierfähigkeit
des Treibstoffes.
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Da
Benzin flüchtiger
als Dieseltreibstoff ist, wurde das Verfahren modifiziert, indem
eine konstante Temperatur von 25 °C
gehalten wurde. Dieses Verfahren kann an Referenztreibstoffen wie
Heptan und Isooctan oder an voll formulierten kommerziellen Benzinen
angewandt werden. Der Basistreibstoff, der in dem folgenden Beispiel
verwendet wurde, war Isooctan.
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TABELLE
III – HFRR-Resultate
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Es
wird durch die Untersuchung der Daten aus Tabelle III klar, dass
die Treibstoffzusammensetzung, die die Additive der vorliegenden
Erfindung enthält,
die Verschleißnarbe
auf dem Ball wesentlich reduziert und folglich verbesserte Schmierfähigkeit
im Ver gleich zum Basistreibstoff allein und dem Basistreibstoff
plus dem Dispergiermittel aufweist.
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Da
sich die natürliche
Schmierfähigkeit
von Benzinen merklich verringert, da stärker raffiniert wird, um "Niedrigemissionsbenzine" zu produzieren,
wird ein Treibstoffadditiv in der Industrie benötigt, das sicherstellt, dass
Treibstoffpumpen eine annehmbare Arbeitslebensdauer erreichen. Obwohl
Dieseltreibstoffpumpen und -injektoren unter schärferen Bedingungen als Benzintreibstoffpumpen
arbeiten, gibt es in der Automobilindustrie einen Trend, Treibstoffsystemdrücke zu erhöhen, wie
in dem Fall der GDI-Motoren, und daher werden die Erfordernisse
an Benzintreibstoffpumpen zunehmen.
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In
einigen Regionen der Vereinigten Staaten, wie Kalifornien, werden
hochoxygenierte "Niedrigemissions"-Benzinmischungen
weitere Erfordernisse bezüglich
der Abreibung an Treibstoffpumpen stellen. Benzintreibstoffpumpenausfälle werden
weiterhin zunehmen, und daher ist die Industrie momentan auf der
Suche nach einem Additiv, das dieses Problem überwindet. Die Automobilindustrie
benötigt
daher ein Schmiermittel für
Treibstoffe, da diese als Resultat der zunehmenden Raffinierung
härter
werden, um niedrigere Emissionen zu erreichen. Weiterhin wird die
Kommerzialisierung von mit Benzindirekteinspritzungstechnologie
ausgerüsteten
Fahrzeugen mit Benzintreibstoffpumpen, die bei viel höheren Injektionsdrücken arbeiten,
die sorgfältige Betrachtung
der Benzinschmiereigenschaften erfordern. Daher adressiert die Erfindung
diese Bedürfnisse
in einer effizienten und ökonomischen
Weise.
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Es
sollte verstanden werden, dass die Reaktanten und Komponenten, die
durch ihren chemischen Namen irgendwo in der Beschreibung oder in
den Ansprüchen
derselben, sei es im Singular oder im Plural angesprochen werden,
identifiziert werden durch ihr Vorhandensein vor dem in Kontakt
kommen mit einer anderen, durch chemischen Namen oder chemischen
Typ (z.B. Basistreibstoff, Lösungsmittel
etc.) angesprochenen Substanz. Es spielt keine Rolle, was für chemische Änderungen,
Transformationen und/oder Reaktionen, falls überhaupt, in der resultierenden
Mischung oder Lösung
oder Reaktionsmedium als solchem stattfinden, da Änderungen,
Transformationen und/oder Reaktionen das natürliche Resultat des Zusammenbringens
der spezifizierten Reaktanten und/oder Komponenten unter Bedingungen
gemäß dieser
Offenbarung sind. Daher werden die Reaktanten und Komponenten als
Inhaltsstoffe identifiziert, die zusammengebracht werden sollen, entweder
durch Ausführung
einer gewünschten
chemischen Reaktion (wie die Bildung des Schmieradditivumsetzungsprodukts)
oder im Bilden einer gewünschten
Zusammensetzung (wie eines Additivkonzentrats oder eines addifizierten
Treibstoffgemisches). Es wird auch erkannt werden, dass die Additivkomponenten
zugegeben oder zugemischt werden können, in oder mit den Basistreibstoffen,
individuell für
sich und/oder als Komponenten, verwendet in der Bildung vorgefertigter
Additivkombinationen und/oder Subkombinationen. Obwohl die nachfolgenden
Ansprüche
sich möglicherweise
auf Substanzen, Komponenten und/oder Inhaltsstoffe in der Präsenzform
beziehen ("umfasst", "ist" etc.), wird sich
demgemäß auf die
Substanz, Komponenten oder Inhaltsstoffe bezogen, wie sie zu der
Zeit existierten, gerade bevor sie mit einer oder mehreren anderen
Substanzen, Komponenten und/oder Inhaltsstoffen gemäß der vorliegenden
Offenbarung zunächst
vermischt oder gemischt wurde(n). Die Tatsache, dass die Substanz,
die Komponenten oder der Inhaltsstoff möglicherweise ihre Originalidentität durch
eine chemische Reaktion oder Transformation im Verlauf solcher Vermisch-
oder Mischungsoperation verloren haben, ist daher völlig unwesentlich
für ein
zutreffendes Verstehen und Schätzen dieser
Offenbarung und der Ansprüche
derselben.
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Wie
hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "treibstofflöslich", dass die diskutierte Substanz bei
20 °C im
Basistreibstoff, der für
die Verwendung ausgewählt
wurde, ausreichend löslich
sein sollte, um mindestens die minimale Konzentration zu erreichen,
die benötigt
wird, um es der Substanz zu ermöglichen,
ihre vorgesehene Funktion auszuführen.
Vorzugsweise wird die Substanz eine wesentlich größere Löslichkeit
als diese im Basistreibstoff aufweisen. Die Substanz muss sich jedoch
nicht in allen Mengen im Basistreibstoff lösen.
