EP4551677A1 - Flüssigkeitszusammensetzung zur verwendung in elektrischen antrieben - Google Patents

Flüssigkeitszusammensetzung zur verwendung in elektrischen antrieben

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EP4551677A1
EP4551677A1 EP23739197.4A EP23739197A EP4551677A1 EP 4551677 A1 EP4551677 A1 EP 4551677A1 EP 23739197 A EP23739197 A EP 23739197A EP 4551677 A1 EP4551677 A1 EP 4551677A1
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EP
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imide
boron
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    • C10N2060/00—Chemical after-treatment of the constituents of the lubricating composition
    • C10N2060/14—Chemical after-treatment of the constituents of the lubricating composition by boron or a compound containing boron

Definitions

  • the invention relates to a liquid composition which is particularly suitable as a lubricating liquid in transmissions in a drive system of electrically driven vehicles, in particular exclusively electrically driven vehicles.
  • the liquid composition according to the invention can additionally come into contact, at least temporarily, with power electronics and a battery cell and serve to cool the power electronics.
  • Lubrication is carried out by immersion or forced lubrication.
  • splash lubrication the teeth and tooth flanks of the gears are immersed in an oil sump as a result of the rotation of the gears during operation and thereby absorb the amount of lubricant required for lubrication.
  • forced lubrication the lubricant is introduced into the mesh of the gears through active lubrication measures.
  • the lubricant composition used for this must have physical and chemical properties such that the transmission gears to be lubricated (hereinafter referred to as gearing) can perform their force-transmitting function safely and permanently.
  • gearing lubricating or gear oils that correspond to the application described above are formulated in such a way that rheologically suitable base fluids (the so-called base oils) are mixed with numerous active ingredients (the so-called additives), which improve the properties of the base oil system.
  • the additives can be assigned to different chemical substance classes and work partly physically, partly chemically or through a combination of both modes of action.
  • the viscosity of engine and transmission oils is determined uniformly for all SAE classes at 100 °C.
  • the composition according to the invention has such favorable viscosity and shear stability properties that a corresponding classification in the previously valid SAE classification J 306 is not possible.
  • the base oils include in particular mineral oils, semi-synthetic and synthetic oils and natural oils.
  • Mineral oils are generally obtained from petroleum or crude oil through distillation or refining and, if necessary, other purification and refining processes.
  • paraffin-based component stand for saturated, unbranched or branched alkanes and naphthenic component for cycloalkanes.
  • mineral oils have different proportions of n-alkanes, iso-alkanes with a low degree of branching, so-called monomethyl-branched paraffins, and compounds with heteroatoms, in particular O, N and/or S, which are said to have slightly polar properties .
  • the synthetic base oils include, among others, organic esters, for example diesters and polyol esters, polyalkylene glycols, polyethers, synthetic hydrocarbons such as polyalphaolefins (PAO), silicone oils and perfluoroalkyl ethers.
  • organic esters for example diesters and polyol esters
  • polyalkylene glycols for example diesters and polyol esters
  • polyethers for example diesters and polyol esters
  • synthetic hydrocarbons such as polyalphaolefins (PAO), silicone oils and perfluoroalkyl ethers.
  • Natural oils are animal or vegetable oils, such as neatsfoot oil or jojoba oil.
  • the base oils can also be used as mixtures and are often commercially available.
  • Lubricating fluids typically contain various substances to specifically improve certain properties. These additives are used, for example, to improve load-carrying capacity and wear protection (high-pressure and anti-wear additives), foaming behavior (foam inhibitors), friction properties (friction modifiers) and oxidation and corrosion stability (oxidation inhibitors, metal passivators, rust inhibitors). Dispersants and detergents are also used as additives.
  • flow improvers can be used as so-called viscosity index (VI) Improvers (higher molecular weight thickeners) are added in dosages of approximately 5.0 to 15.0% by weight and/or pour point depressants of approximately 0.2 to 2.0% by weight.
  • the torque in electric drives is comparatively constant throughout the entire speed range, even when driving away.
  • the speed level in electric drives and their gearing is significantly higher.
  • the electrical and electronic components and components are partly in contact with the lubricating oil, either through direct wetting with the lubricating oil or through the penetration of the lubricating oil into design and manufacturing-related gaps, so that the lubricating oil can reach the electrical and electronic components.
  • additives contained in the lubricating oil that contain chemically active sulfur enter into sulfur-corrosive reactions with the metals (particularly copper and silver) of the electrical and electronic components, which can lead to impairment of the function of the electrical components.
  • the wear protection additives commonly used for gear oils are compounds containing sulfur and/or phosphorus and/or zinc and/or halogen.
  • special high-pressure wear additives (so-called extreme pressure (EP) additives) are used, which in their basic chemical constitution represent long-chain hydrocarbons that are bridged together by a sulfur chain. Examples include polysulfides, sulfurized olefins and sulfurized esters. These sulfur compounds have a very strong tendency to decompose and form active sulfur in contact with non-ferrous metals (for example copper or silver), which forms sulfides with the aforementioned metals. Triaryl phosphates, zinc dialkyldithiophosphates, dithiocarbamates and dimercaptothiadiazoles are also known to be used.
  • copper thiolate complexes are initially formed, accompanied by a redox process in which thiols are oxidized to disulfides and Cu(II) is reduced to Cu(l).
  • the document US 4,217,232 discloses reaction products of polysulfides with a Grignard reagent as antioxidants in lubricants.
  • Document US 3,873,454 discloses a similar sulfur-rich additive as a high-pressure lubricant additive.
  • the document US 4,194,980 describes a similar high-pressure lubricant with ingredients that are formed by the reaction of sulfur-containing olefins with cyclic polydisulfides.
  • the document US 2022/0041951 A1 describes a lubricant with a phosphorus-containing dispersant which has 2-3.5% by weight of phosphorus. It may also contain mercaptothiadiazoles and borated succinimides.
  • the claimed viscosity of the lubricating fluid is 3.0 to 6.5 mm 2 /s, measured at 100°C.
  • the document WO 2017/079017 A1 discloses a lubricant for use in the electric drive train containing an anti-wear additive with 0.3 -2.0% of an amine salt of a phosphorus compound obtained from P2S5, an alcohol, alkylene oxide and P2O5.
  • the viscosity is 3 to 7.5 mm 2 /s, measured at 100°C.
  • the lubricant contains sulfurized olefins of 0.5 - 7% by weight.
  • the salt has, among others, the structure (RO)2PS-SH, which was reacted with propylene oxide and where R can be, among other things, an alkyl radical such as 2-methyl-4-pentyl. It may also contain dimercapto-thiadiazole and an ashless succinimide.
  • the document EP 2 960 321 A1 describes a lubricating fluid with additives that leads to a kinematic viscosity at 100 ° C of 2.5 - 4.0 mm 2 /s.
  • the difficulty in developing an optimal lubricating fluid composition is to find one that fully meets the special lubrication requirements in electric drives for gears and rolling bearings at high speeds and consistently high torques with simultaneously low friction and at the same time does not cause any corrosive changes in and on electrical and electronic components that are in direct contact with the liquid.
  • the invention is therefore based on the object of finding an optimized lubricating fluid composition that is suitable for use in electric motors or electric drives. Metals such as copper and silver should be affected by contact as little or not at all as possible.
  • the invention is intended to allow favorable efficiency in a transmission of an electric drive train.
  • the invention relates to a liquid composition with a low dynamic viscosity (measured according to ASTM D 445 at 100 ° C) in the range from 0.8 to 4.0 mm 2 /s, preferably 2.0 to 2.8 mm 2 /s, particularly preferably 2.2 to 3.1 mm 2 /s, comprising
  • a base oil or base oil mixture selected from polyalphaolefin oils according to Group IV of the API classification or GTL base oils according to Group III of the API classification; as well as the following additives:
  • Lubricating fluids based on low-viscosity synthetic oils based on poly-a-olefins PAO in particular a combination of dimers from linear alpha- Olefins (LAO) with particularly good evaporation loss behavior at high temperatures and thus the combinations with selected ash-free borated succinimide dispersants (PIBSA/PAM) and 2,5-alkyl-thiadiazole compounds.
  • LAO linear alpha- Olefins
  • PIBSA/PAM ash-free borated succinimide dispersants
  • a negative influence was found when using too high an amount or too low an amount of the claimed thiadiazoles in combination with the sulfur-phosphorus compounds (such as phosphoric acid esters) which were added to maintain sufficient wear behavior. This resulted in unpredictably strong interactions between the various additives in the above-mentioned base oil systems.
  • boron-containing dispersant additives based on PIBSI and PIBSA has proven to be advantageous, although surprisingly in a significantly lower dosage than in comparison to formulations for applications as lubricating oils for dual clutch transmissions or so-called ATF oils for Step automatic transmission.
  • the boron-containing, ash-free succinic acid amides and/or imides used in the liquid composition according to the invention function as dispersants with a comparatively low MW based on PIBSA/PIBSI/PAM are technically preferably produced from maleic anhydrite (MAN) with polyisobutylene (PIB) in different molecular weights, whereby: Depending on the manufacturer, a distinction is made between conventional PIBs that are less reactive and newer, more reactive PIBs and their mixtures.
  • suitable dispersants based on succinimides is described, for example, in US 897696 B2, paragraphs 41-47.
  • the preferred dispersants can optionally be treated with phosphorus and are borated.
  • DETA or TETA are preferred among the polyamines, particularly preferably TEPA. Suitable dispersants are also described in EP 0 840 775 B1.
  • PIB polyisobutene succinic anhydride
  • the necessary low viscosity of the liquid composition can be ensured with the selected succinimide dispersants with MW preferably from 600 to 1050.
  • these dispersants still lead to sufficient cleanliness (no sludge, no unwanted deposits) at high application temperatures without impairing the cold flow properties.
  • only certain combinations proved to be advantageous. If the amount of phosphoric acid ester is increased too much, the feeding capacity drops significantly. With targeted use, good compatibility is ensured both with uncoated copper wire materials and with special wires that are used with special protective lacquer layers for use in the windings of electrical machines.
  • the terf-nonyl group has proven to be particularly effective compared to other alkyl groups.
  • the base oil can in particular be at least one selected from:
  • a base oil selected from polyalphaolefin oils with a C20 chain or C24 chain such as Chevron Synlube 2.5 with a dynamic viscosity in the range of 1.0 - 4.2, preferably 2, 0 to 2.5 mm 2 /s at 100°C, particularly preferably 2.1 to 2.4 mm 2 /s according to Group IV of the API classification
  • a base oil selected from special polyalphaolefin oils with excellent low evaporation loss behavior at high temperatures, produced using metal catalysts with a dynamic viscosity in the range of 0.9 - 4.2, preferably 0.9 to 1.5 mm 2 /s at 100°C, particularly preferably 1.2 to 1.4 mm 2 /s according to Group IV of the API classification
  • a base oil selected from special linear polyolefins with excellent low evaporation loss behavior at high temperatures, produced using metal catalysts with a dynamic viscosity in the range of 0.9
  • the additives can in particular be as follows:
  • PIBSA poly-isobutylene succinimides
  • PIBSI poly-isobutylene succinimides
  • the dynamic viscosity is determined according to the ASTM D445 test method. At -40°C the viscosity is below 2000 mPas (measured according to DIN 51398), preferably even ⁇ 1500 mPas.
  • the API classification of oils is the American Petroleum Institute (API) classification.
  • the invention also relates to the use of the lubricating fluid composition according to the invention in electronic components, such as battery-operated vehicles, electric drives and high-speed transmissions in combination with electrical machines. Copper and silver are regularly used in electronic components.
  • the lubricant composition can contain other additives tailored to the base oil, such as anti-wear additives, antioxidants, metal deactivators, rust inhibitors, dispersants, friction modifiers and foam inhibitors.
  • additives tailored to the base oil such as anti-wear additives, antioxidants, metal deactivators, rust inhibitors, dispersants, friction modifiers and foam inhibitors.
  • composition according to the invention advantageously allows the use of classic flow improvers in comparatively low concentrations of only ⁇ 0.5% by weight.
  • flow improvers viscosity index (Vl) improvers and pour point reducers
  • Vl viscosity index
  • pour point reducers for example higher molecular weight thickeners
  • the invention makes it possible not to use polysulfides or only in small amounts and still achieve good lubricating properties. This prevents or slows down chemical attack on copper, which occurs in electric motors, batteries, etc.
  • the liquid composition according to the invention is characterized by excellent heat conduction properties when used as a coolant and in transmissions.
  • the lubricating fluid composition ensures very good lubricity of gears with very low drag losses due to very low coefficients of friction in tribological contacts.
  • liquid composition according to the invention is also well compatible with the elastomer materials and polyamides used in transmissions and drive trains (such as special radial shaft seals (RWDR) made from ACM), even at comparatively high speeds or high speeds Application temperatures.
  • RWDR radial shaft seals
  • the composition according to the invention also advantageously has a shear loss (viscosity after shear) according to ASTM D445 of less than 5%.
  • SAE classification J 306 as of 2019
  • the liquid composition additionally comprises a phosphorus compound or
  • Phosphorusulfur compound according to formula (II) In this embodiment, it is particularly preferred to be an ammonium salt of the phosphorus compound according to formula (II), where at least one of the radicals on the ammonium cation is a C12-C14 tert-alkyl radical.
  • the liquid composition comprises the reaction product of 4-methyl-2-pentanol and diphosphorus pentasulfide, propoxylated and esterified with diphosphorus pentaoxide and salted with amines with a C12-14 tert-alkyl radical
  • the liquid composition can contain up to 6% by weight, in particular 3 to 6% by weight, of a dispersing polymethacrylate.
  • Polymethacrylates are esters of polymethacrylic acid, esterified with, for example, alkyl alcohols, such as C1-C4 alkyl, especially with methanol (leads to polymethyl methacrylate, PMMA).
  • the base oil also includes a GTL base oil according to Group III of the API classification.
  • the applicability for electronic components is advantageously improved.
  • the grouping of base oils is given as a table in the exemplary embodiment.
  • the composition according to the invention preferably comprises a flow improver (PPD) in an amount of ⁇ 0.5% by weight, the flow improver being selected from hydrogenated polystyrene-co-isoprene (HSI), ethylene-propylene copolymers (OCP), polyisobutylene (PIB), polyalkyl acrylates and methacrylates and their copolymers (PAMA), vinylpyrrolidone/methacrylate copolymers, polyvinylpyrrolidone, polybutenes, olefin copolymers, styrene/acrylate copolymers, polyethers, alkylated naphthalene derivatives and mixtures thereof.
  • PPD flow improver
  • HAI hydrogenated polystyrene-co-isoprene
  • OCP ethylene-propylene copolymers
  • PIB polyisobutylene
  • PAMA polyalkyl acrylates and methacrylates and their copolymers
  • the composition has a boron content of 20 to 300 mg/kg.
  • the composition preferably contains no or only small amounts of sulfur compounds of the sulfurized olefin type of 0 to ⁇ 0.4%. These have an unfavorable corrosion behavior with copper materials.
  • the phosphorus content of the composition is 0.02 to 0.1% by weight, in particular in the form of phosphorus, which is present bound in various additives.
  • phosphorus content refers to the total content of the composition of bound and unbound phosphorus, including any phosphorus present in the base oil as well as phosphorus that is bound in corresponding additives.
  • Phosphorus-containing additives are known to improve the lubricity of the composition against abrasive wear.
  • the kinematic viscosity measured at 100 ° C is 1.5 to 3.3 mm 2 /s (centistokes), preferably 2.0 to 2.9 mm 2 /s, particularly preferably 2.5 to 2 .9 mm 2 /s. Viscosities in the ranges mentioned are particularly suitable for lubricating gearboxes in electric drives.
  • flow improvers viscosity index (Vl) improvers and pour point reducers
  • Vl viscosity index
  • pour point reducers for example higher molecular weight thickeners of 5 to 15% by weight
  • the composition according to the invention preferably contains these classic flow improvers only in comparatively low concentrations of ⁇ 0.5% by weight.
  • a GTL 3 and possibly also a GTL 4 are particularly preferred (see Table 1).
  • Table 2 Typical data of GTL according to the technical data sheets compared to PAO
  • Synthetic base oils of Groups III and IV can be used as the base oil of the lubricant composition according to the invention.
  • the API base oil groups Group I to V are shown in Table 3.
  • Table 3 2 ASTM D1552, ASTM D2622, ASTM D3120, ASTM D4294 or ASTM D4927.
  • PAO 4 Polyalphaolefin 4 HC 3/4
  • Viscosity improver D-PMA: Dispersing polyalkyl methacrylate
  • B-PP borated PIBSA/PAM succinimide
  • EP 1 AT: alkyl-thiadiazole with CgHi9 (tert-nonyl); according to (la)/(lb)
  • EP 2 olefinic polysulfide
  • Wear protection additive AW 1: phosphoric acid compound (reaction product from 4-methyl
  • KS 1 triazolalkylamine
  • KS 2 Irgamet® TTZ (BASF)
  • Antioxidant AO 1: Bisnonylphenylamine
  • compositions according to Table 4 were prepared by mixing, with all information based on% by weight.
  • Example 10 is a typical modern manual transmission oil with excellent lubrication properties, however both the thermal stability and the compatibility with copper are inadequate for applications in the electrical drive train in an electric machine. The efficiency also turned out to be significantly less favorable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitszusammensetzung mit einer dynamischen Viskosität im Bereich von 1,5 – 4,0 mm2/s bei 100°C, umfassend - 50-99,93 Gew.-% eines Grundöls oder Grundölgemischs, ausgewählt aus Polyalphaolefin-Ölen nach Gruppe IV der API-Klassifikation oder GTL-Grundölen nach Gruppe III der API-Klassifikation; sowie die folgenden Additive: - ein borhaltiges, aschefreies Bernsteinsäureamid und/oder -imid, - eine Alkyl-Thiadiazolverbindung nach Formel (Ia) und/oder (Ib), wobei C9H19 tert-Nonyl ist.

Description

Beschreibung
Flüssigkeitszusammensetzung zur Verwendung in elektrischen Antrieben
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitszusammensetzung, die sich besonders als Schmierflüssigkeit in Getrieben in einem Antriebssystem elektrisch angetriebener Fahrzeuge, insbesondere ausschließlich elektrisch angetriebener Fahrzeuge eignet. Die erfindungsgemäße Flüssigkeitszusammensetzung kann zusätzlich zumindest temporär in Kontakt mit einer Leistungselektronik und einer Batteriezelle kommen und zur Kühlung der Leistungselektronik dienen.
Aus der Automobiltechnik ist bekannt, kraftübertragende Zahnräder in Getrieben, egal ob gerad- oder schrägverzahnt, zur Vermeidung von Verschleiß, zur Abfuhr der im Zahneingriff entstehenden Wärme und zur Herabsetzung der im Zahneingriff entstehenden Reibung zu schmieren, um deren Dauerhaltbarkeit und Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.
Dabei erfolgt die Schmierung durch Tauch- oder Zwangsschmierung. Bei der Tauchschmierung tauchen die Zähne und Zahnflanken der Zahnräder infolge der Rotation der Zahnräder beim Betrieb in einen Ölsumpf ein und nehmen dabei die zur Schmierung notwendige Schmierstoffmenge auf. Hingegen wird bei der Zwangsschmierung der Schmierstoff durch aktive Beölungsmaßnahmen in den Zahneingriff der Zahnräder eingebracht.
Die hierfür verwendete Schmierstoffzusammensetzung muss in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften so beschaffen sein, dass die zu schmierenden Getriebezahnräder (im Weiteren Verzahnung genannt) ihre kraftübertragende Funktion sicher und dauerhaltbar ausüben können. Hierzu werden Schmier- bzw. Getriebeöle, die dem oben beschriebenen Anwendungsfall entsprechen, derart formuliert, dass rheologisch geeignete Grundflüssigkeiten (die sogenannten Grundöle) mit zahlreichen Wirkstoffen (den sogenannten Additiven) versetzt werden, die eine Eigenschaftsverbesserung des Grundölsystems herbeiführen. Dabei sind die Additive verschiedenen chemischen Substanzklassen zuzuordnen und wirken teils physikalisch, teils chemisch oder durch eine Kombination von beiden Wirkungsweisen. Motor- und Getriebeöle werden mit SAE-Klassen (SAE = Society of Automotive Engineers) beschrieben, welche Temperaturen für die Viskositätsmessungen, Viskositätsgrenzwerte und Klassenzuordnungen festlegen. Im heißen Zustand wird für Motor- und Getriebeöle die Viskosität einheitlich für alle SAE-Klassen bei 100 °C bestimmt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist so günstige Viskositäts- und Scherstabilitätseigenschaften auf, dass eine entsprechende Einstufung in die bislang gültige SAE Klassifikation J 306 nicht möglich ist.
Zu den Grundölen gehören insbesondere Mineralöle, teilsynthetische und synthetische Öle und natürliche Öle.
Mineralöle werden im Allgemeinen aus Erdöl oder Rohöl durch Destillation bzw. Raffination und gegebenenfalls weitere Reinigungs- und Veredelungsverfahren gewonnen. Im Allgemeinen unterscheidet man paraffinbasische, naphthenische und aromatische Anteile in Rohölen bzw. Mineralölen, wobei die Begriffe paraffinbasischer Anteil für gesättigte, unverzweigte oder verzweigte Alkane und naphtenischer Anteil für Cycloalkane stehen. Darüber hinaus weisen Mineralöle, je nach Herkunft und Veredelung unterschiedliche Anteile an n-Alkanen, iso- Alkanen mit einem geringen Verzweigungsgrad, sogenannte monomethylverzweigte Paraffine, und Verbindungen mit Heteroatomen, insbesondere O, N und/oder S auf, denen geringfügig polare Eigenschaften zugesprochen werden.
Die synthetischen Grundöle umfassen unter anderem organische Ester, beispielsweise Diester und Polyolester, Polyalkylenglykole, Polyether, synthetische Kohlenwasserstoffe, wie Polyalphaolefine (PAO), Silikonöle und Perfluoralkylether.
Natürliche Öle sind tierische oder pflanzliche Öle, wie beispielsweise Klauenöle oder Jojobaöle.
Die Grundöle können auch als Mischungen eingesetzt werden und sind vielfach kommerziell erhältlich.
Schmierflüssigkeiten enthalten typischerweise verschiedenartige Substanzen zur gezielten Verbesserung bestimmter Eigenschaften. Diese Zusätze (Additive) dienen beispielsweise zur Verbesserung des Lasttragevermögens und des Verschleißschutzes (Hochdruck- und Antiverschleißzusätze), des Schaumverhaltens (Schauminhibitoren), der Reibeigenschaften (Friction Modifier) sowie der Oxidations- und Korrosionsstabilität (Oxidationsinhibitoren, Metallpassivatoren, Rostinhibitoren). Weiterhin werden Dispergiermittel und Detergentien als Zusätze verwendet. Zusätzlich können Fließverbesserer, als sogenannte Viskositätsindex (VI)- Verbesserer (höhermolekulare Verdicker) in Dosierungen von etwa 5,0 bis 15,0 Gew.% und/oder Stockpunkterniedriger von etwa 0,2 bis 2,0 Gew. % zugegeben werden.
Im Vergleich zu Schaltgetrieben in Verbindung mit konventionellen Verbrennungskraftmotoren liegt in elektrischen Antrieben das Drehmoment im gesamten Drehzahlbereich vergleichsweise konstant an, selbst bei Anfahrt. Das Drehzahlniveau liegt in elektrischen Antrieben und deren Verzahnungen deutlich höher. Die elektrischen und elektronischen Komponenten und Bauteile stehen zum Teil in Kontakt mit dem Schmieröl, entweder durch direkte Benetzung mit dem Schmieröl oder durch das Eindringen des Schmieröls in konstruktions- und fertigungsbedingte Spalten, sodass das Schmieröl zu den elektrischen und elektronischen Komponenten gelangen kann. Infolgedessen ist festzustellen, dass im Schmieröl enthaltene Additive, die chemisch aktiven Schwefel enthalten, mit den Metallen (insbesondere Kupfer und Silber) der elektrischen und elektronischen Bauteile schwefelkorrosive Reaktionen eingehen, die zur Beeinträchtigung der Funktion der elektrischen Komponenten führen können.
Bei den üblicherweise für Getriebeöle verwendeten Verschleißschutz-Additiven handelt es sich um Schwefel und/oder Phosphor und/oder Zink und/oder Halogen enthaltende Verbindungen. Insbesondere werden spezielle Hochdruckverschleißzusätze (sogenannte Extreme-Pressure- (EP)-Additive) eingesetzt, die in ihrer chemischen Grundkonstitution langkettige Kohlenwasserstoffe darstellen, die durch eine Schwefelkette miteinander verbrückt werden. Beispiele hierfür sind Polysulfide, geschwefelte Olefine und geschwefelte Ester. Diese Schwefelverbindungen neigen sehr stark dazu, in Kontakt mit Buntmetallen (zum Beispiel Kupfer oder Silber) unter Zersetzung aktiven Schwefel auszubilden, der mit den vorgenannten Metallen Sulfide bildet. Bekannterweise werden auch Triarylphosphate, Zinkdialkyldithiophosphate, Dithiocarbamate und Dimercaptothiadiazole eingesetzt.
Kommen beispielsweise Thiole mit Kupferoberflächen in Kontakt, so erfolgt zunächst die Bildung von Kupferthiolatkomplexen einhergehend mit einem Redoxprozess, bei dem Thiole zu Disulfiden oxidiert und Cu(ll) zu Cu(l) reduziert werden.
Das Dokument US 4,217,232 offenbart Reaktionsprodukte aus Polysulfiden mit einem Grignard- Reagenz als Antioxidantien in Schmiermitteln. Das Dokument US 3,873,454 offenbart ein ähnliches Schwefel-reiches Additiv als Hochdruck-Additiv für Schmiermittel. Das Dokument US 4,194,980 beschreibt ein wiederum ähnliches Hochdruck-Schmiermittel mit Inhaltsstoffen, die durch Reaktion aus schwefelhaltigen Olefinen mit zyklischen Polydisulfiden entstehen. Das Dokument US 2022/0041951 A1 beschreibt ein Schmiermittel mit einem Phosphor-haltigen Dispergiermittel, welches 2-3,5 Gew.-% Phosphor aufweist. Enthalten sein können des Weiteren Mercaptothiadiazole und borierte Succinimide. Die beanspruchte Viskosität der Schmierflüssigkeit liegt bei 3,0 bis 6,5 mm2/s, bei 100°C gemessen.
Das Dokument WO 2017/079017 A1 offenbart ein Schmiermittel zur Verwendung im elektrischen Antriebsstrang enthaltend ein Verschleißschutzadditiv mit 0,3 -2,0 % eines Aminsalzes einer Phosphorverbindung, erhalten aus P2S5, einem Alkohol, Alkylenoxid und P2O5. Die Viskosität liegt bei 3 bis 7,5 mm2/s, bei 100°C gemessen. Zusätzlich enthält das Schmiermittel geschwefelte Olefine von 0,5 - 7 Gew.-%. Das Salz hat neben anderen die Struktur (RO)2PS-SH, welches mit Propylenoxid reagiert wurde und wobei R unter anderem ein Alkylrest wie 2-Methyl-4-pentyl sein kann. Enthalten sein kann auch Dimercapto-thiadiazol und ein ascheloses Succinimid.
Das Dokument EP 2 960 321 A1 beschreibt eine Schmierflüssigkeit mit Zusätzen, die zu einer kinematischen Viskosität bei 100°C von 2,5 - 4,0 mm2/s führt.
Das Dokument WO 2020/264154 A1 / US 2020/ 039608 beschreibt das Herstellverfahren von Methylparafinen aus Dimeren von linearen alpha-Olefinen (l_AO) mittels eines Metallocene- Katalysatorsystems. Es wird eine Anwendung als Wärmeträgerflüssigkeit zur Kühlung einer Batterie in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug beansprucht. Es werden vorteilhafte Wärmeübertragungseigenschaften erwähnt.
Die Schwierigkeit der Entwicklung einer optimalen Schmierflüssigkeitszusammensetzung liegt darin, eine solche zu finden, die insbesondere den speziellen Schmierungsanforderungen in elektrischen Antrieben für Verzahnungen und Wälzlagern bei hohen Drehzahlen und durchgängig hohen Momenten bei gleichzeitig niedriger Reibung umfassend genügt und gleichzeitig keine korrosiven Veränderungen in und an elektrischen und elektronischen Bauteilen, die in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit stehen, hervorruft.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine optimierte Schmierflüssigkeitszusammensetzung zu finden, die für den Einsatz in elektrischen Motoren oder elektrischen Antrieben geeignet ist. Metalle wie Kupfer und Silber sollen durch Kontakt möglichst kaum oder gar nicht beeinträchtigt werden. Die Erfindung soll in einem Getriebe eines elektrischen Antriebsstrangs einen günstigen Wirkungsgrad erlauben.
Gegenstand der Erfindung ist eine Flüssigkeitszusammensetzung mit einer niedrigen dynamischen Viskosität (gemessen nach ASTM D 445 bei 100°C) im Bereich von 0,8 bis 4,0 mm2/s, bevorzugt 2,0 bis 2,8 mm2/s, besonders bevorzugt 2,2 bis 3,1 mm2/s, umfassend
• 50-99,93 Gew.-% eines Grundöls oder Grundölgemischs, ausgewählt aus Polyalphaolefin-Ölen nach Gruppe IV der API-Klassifikation oder GTL-Grundölen nach Gruppe III der API-Klassifikation; sowie die folgenden Additive:
• ein borhaltiges, aschefreies Bernsteinsäureamid und/oder -imid,
• eine Alkyl-Thiadiazolverbindung nach Formel (la) und/oder (Ib), wobei CgHigtert-Nonyl ist.
In umfassenden Untersuchungen mittels sowohl bekannter, als auch gezielt neu entwickelter tribologischer Prüfverfahren und Messmethoden zeigten sich überraschend sehr unterschiedliche Ergebnisse dieser Versuchsölformulierungen hinsichtlich Wirkungsgrad in Getriebeversuchen mit den beschriebenen Antriebskonzepten. Anhand der Prüfergebnisse zeigte sich, dass eine Vorhersagbarkeit von Wirkungsgradverhalten allein basierend auf den Viskositätsdaten nicht möglich ist. Weiterhin zeigte sich zusätzlich nahezu durchgehend ein unerwartet starker sowohl synergistischer als auch antagonistischer Einfluss von Schmierstoffzusätzen auf das Reib- und damit das Wirkungsgradverhalten der Versuchsöle in Prüfverfahren und Getrieben.
Vorteilhaft zeigten sich Schmierflüssigkeiten auf Basis niedrigviskoser Syntheseöle auf Basis von Poly-a-Olefinen PAO, insbesondere einer Kombination von Dimeren aus linearen alpha- Olefinen (LAO) mit besonders gutem Verdampfungsverlustverhalten bei hohen Temperaturen und somit die Kombinationen mit ausgewählten aschefreien borierten Succinimid-Dispersants (PIBSA/PAM) und 2,5-Alkyl-Thiadiazolverbindungen. Überraschend konnte ein negativer Einfluss bei Verwendung einer zu hohen Menge oder zu niedrigen Menge der beanspruchten Thiadiazole in Kombination mit den Schwefel-Phosphorverbindungen (wie Phosphorsäureester) die zur erforderlichen Erhaltung eines ausreichenden Verschleißverhaltens zugegeben wurden, festgestellt werden. Somit zeigten sich unvorhersehbar starke Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Zusätzen in den genannten o.g. Grundölsystemen.
Zur Verbesserung der Werkstoffverträglichkeit, insbesondere mit Kupfer und Dichtungen hat sich eine vorteilhafte Auswahl an borhaltigen Dispersantzusätzen auf Basis von PIBSI und PIBSA, erwiesen, allerdings überraschend in deutlich niedrigerer Dosierung als im Vergleich zu Formulierungen für Anwendungen als Schmieröle für Doppelkupplungsgetriebe oder sogenannte ATF-Öle für Stufenautomatgetriebe.
Die in der erfindungsgemäßen Flüssigkeitszusammensetzung eingesetzten borhaltigen, aschefreien Bernsteinsäureamide und/oder -imide fungieren als Dispergenzien mit vergleichsweise niedrigem MW auf Basis von PIBSA /PIBSI/PAM werden technisch vorzugsweise aus Maleinsäureanhydrit (MAN) mit Polyisobutylen (PIB) in unterschiedlichen Molekulargewichten hergestellt, wobei man bei den PIB herstellerabhängig zwischen konventionellen eher wenig reaktive und neuere, stärker reaktive PIB und deren Mischungen unterscheidet. Die Herstellung geeigneter Dispersants auf Basis von Succinimiden ist beispielsweise in US 897696 B2, Abs. 41-47 beschrieben. Die bevorzugt eingesetzten Dispergenzien können optional mit Phosphor behandelt sein und sind boriert. Bei der Herstellung der Succinimide sind von den Polyaminen bevorzugt DETA oder TETA zu verwenden, besonders bevorzugt TEPA. Geeignete Dispergenzien sind ferner in EP 0 840 775 B1 beschrieben.
Die Auswahl der PIB wirkt sich auf die Eigenschaften der Produkte aus. Es handelt sich bei den Dispersantadditiven um technische Produkte mit daraus resultierenden Eigenschaften. PIBSA (polyisobutene succinic anhydride)
In der erfindungsgemäßen Kombination mit den beanspruchten Zusätzen und der erfindungsgemäßen Dosierung kann mit den ausgewählten Succinimid-Dispersants mit MW vorzugsweise von 600 bis 1050 die notwendige niedrige Viskosität der Flüssigkeitszusammensetzung sichergestellt werden. Hierdurch werden im Vergleich zu höheren MW von 2000 günstigere Ergebnisse hinsichtlich Wirkungsgrad und Verträglichkeit mit Polymerwerkstoffen erreicht. Weiterhin führen diese Dispersants bei vergleichsweise niedrigerer Dosierung als üblicherweise trotzdem zu einer ausreichenden Sauberkeit (keine Verschlammung, keine unerwünschten Ablagerungen) bei hohen Anwendungstemperaturen ohne die Kältefließeigenschaften zu verschlechtern. Überraschend zeigten sich nur bestimmte Kombinationen als vorteilhaft. Bei zu starker Erhöhung der Menge an Phosphorsäureester sinkt die Fresstragfähigkeit signifikant. Bei gezielter Insbesondere wird eine gute Verträglichkeit sowohl mit unbeschichteten Kupferdrahtwerkstoffen, als auch mit speziellen Drähten gewährleistet, die mit speziellen Schutzlackschichten zur Anwendung in Wicklungen der Elektromaschinen zum Einsatz kommen.
In der Zusammensetzung wirkt die 2-terf-Nonyl-Thiadiazolverbindung nach Formel (la) und/oder (Ib), d.h. 2-tert-Nonyldithio-5-mercapto-[1 ,3,4]-thiadiazol nach Formel (Ib) und/oder 2, 5-bis(terf- Nonyldithio)-[1,3,4]-thiadiazol nach Formel (la) als ein so genanntes Extreme-Pressure(EP)- Additiv und weist vorzugsweise einen Anteil von 0,05 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere von 0,2 bis 0,8 Gew.-%, auf. Dabei hat sich die terf-Nonylgruppe gegenüber anderen Alkylgruppen als besonders wirksam gezeigt.
Das Grundöl kann insbesondere mindestens eines sein, ausgewählt aus:
• 80,0-99,5 Gew.-% eines Grundöls ausgewählt aus Polyalphaolefin-Ölen mit C 20-Kette oder C24 Kette wie z.B. Chevron Synlube 2.5 mit einer dynamischen Viskosität im Bereich von 1 ,0 - 4,2, bevorzugt 2,0 bis 2,5 mm2/s bei 100°C besonders bevorzugt 2,1 bis 2,4 mm2/s nach Gruppe IV der API-Klassifikation
• Eines Grundölgemischs enthaltend 15,0 - 85,0 Gew.-% eines Grundöls ausgewählt aus Polyalphaolefin-Ölen mit C20 Kette und oder C24 Kette wie z.B. Chevron Synlube 2.5 mit einer dynamischen Viskosität im Bereich von 1 ,0 - 4,2 mm2/s, gemessen bei 100°C bevorzugt 2,0 bis 2,5 mm2/s besonders bevorzugt 2,0 bis 2,6 mm2/s nach Gruppe IV der API-Klassifikation und zusätzlich enthaltend Syntheseöle 1-50 % GTL 3 hergestellt nach dem Fischer -Tropsch Verfahren (Kettenlänge C18-C50 verzweigt und unverzweigt, C123H2520) gemäß der Struktur (s. EC / List no.: 482-220-0, CAS no.: 848301-69-9) • 50,0 -99,95 Gew.-% eines Grundöls ausgewählt aus speziellen Polyalphaolefin-Ölen mit hervorragend geringem Verdampfungsverlustverhalten bei hohen Temperaturen hergestellt mittels Metallkatalysatoren einer dynamischen Viskosität im Bereich von 0,9
- 4,2, bevorzugt 1 ,2 bis 2,6 mm2/s bei 100°C besonders bevorzugt 2,0 bis 2,4 mm2/s nach Gruppe IV der API-Klassifikation
• 50,0 -99,95 Gew.-% eines Grundöls ausgewählt aus speziellen Polyalphaolefin-Ölen mit hervorragend geringem Verdampfungsverlustverhalten bei hohen Temperaturen, hergestellt mittels Metallkatalysatoren einer dynamischen Viskosität im Bereich von 0,9 - 4,2, bevorzugt 0,9 bis 1 ,5 mm2/s bei 100°C besonders bevorzugt 1,2 bis 1 ,4 mm2/s nach Gruppe IV der API-Klassifikation
• 10,0 - 88,00 Gew.-% eines Grundöls ausgewählt aus speziellen linearen Polyolefinen mit hervorragend geringem Verdampfungsverlustverhalten bei hohen Temperaturen, hergestellt mittels Metallkatalysatoren einer dynamischen Viskosität im Bereich von 0,9
- 4,2, bevorzugt 2,0 bis 4,0 mm2/s bei 100°C besonders bevorzugt 3,2 bis 3,5 mm2/s nach Gruppe IV der API-Klassifikation
Die Additive können insbesondere wie folgt sein:
• Mindestens eins der 3 beschrieben borhaltigen Succinimid-Dispersants in der Summenkonzentration von 0,2- 4,0 Gew-%,
• 0,1 - 3 % eines borhaltigen, aschefreien Dispersant auf Basis von Poly-iso- butylensuccinimiden (PIBSA oder PIBSI) mit Molekulargewicht, MW 500 -1300, bevorzugt 900 -1100 Molekulargewicht, besonders bevorzugt 950 - 1050 hergestellt aus Maleinsäureamid und/oder -imid,
• eine Alkyl-Thiadiazolverbindung nach Formel (la) und/oder (Ib), insbesondere 1,3,4- Thiadiazolidin-2,5-dithion, die vorzugsweise als Reaktionsprodukte von Wasserstoffperoxid und tert-Nonanethiol erhalten sind.
Die dynamische Viskosität wird nach der Prüfmethode ASTM D445 bestimmt. Bei -40°C liegt die Viskosität unterhalb von 2000 mPas (gemessen nach DIN 51398), bevorzugt sogar bei <1500 mPas. Die API-Klassifikation der Öle ist die Klassifikation des American Petroleoum Institute (API).
Im Rahmen der Erfindung gemachte Angaben zu Gehalten oder Konzentrationen einzelner Bestandteile beziehen sich auf die gesamte Schmierflüssigkeitszusammensetzung, sofern nichts anderes angegeben ist. Gegenstand der Erfindung ist zudem die Verwendung der erfindungsgemäßen Schmierflüssigkeitszusammensetzung in elektronischen Bauteilen, wie batteriebetriebenen Fahrzeugen, elektrischen Antrieben und Hochdrehzahl-Getrieben in Kombination mit elektrischen Maschinen. In den elektronischen Bauteilen wird regelmäßig Kupfer und auch Silber eingesetzt.
Es ist auch umfasst, dass die Schmierstoffzusammensetzung weitere, auf das Grundöl abgestimmte Additive enthalten kann, wie beispielsweise Verschleißschutzzusätze, Antioxidantien, Metall-Desaktivatoren, Rost-Inhibitoren, Dispergiermittel, Reibungsveränderer (Friction Modifier) und Schauminhibitoren.
Vorteilhaft erlaubt die erfindungsgemäße Zusammensetzung den Einsatz klassischer Fließverbesserer in vergleichsweise geringen Konzentrationen von lediglich < 0,5 Gew.-%. Denn im Stand der Technik werden zur Veränderung der Fließeigenschaften des Grundöls normalerweise sogenannte Fließverbesserer (Viskositätsindex (Vl)-Verbesserer und Stockpunkterniedriger), zum Beispiel höhermolekulare Verdicker, in Mengen von 5 bis 15 Gew.- % zugegeben.
Vorteilhaft ist es mit der Erfindung möglich, Polysulfide nicht oder nur in geringen Mengen einzusetzen und trotzdem gute Schmiereigenschaften zu erreichen. Dies verhindert bzw. verlangsamt einen chemischen Angriff auf Kupfer, welches in elektrischen Motoren, Batterien etc. vorkommt.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeitszusammensetzung zeichnet sich bei Einsatz als Kühlflüssigkeit und in Getrieben durch hervorragende Wärmeleiteigenschaften aus.
Darüber hinaus sind gleichzeitig keine oder nur sehr wenig Korrosion mit elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen und lackierten Kupferdrähten, die in den Wicklungen der Elektromotoren bzw. Antriebsmaschinen verwendet werden, zu beobachten. Gleichzeitig gewährleistet die Schmierflüssigkeitszusammensetzung eine sehr gute Schmierfähigkeit von Verzahnungen bei sehr geringen Schleppverlusten infolge sehr niedriger Reibwerte in tribologischen Kontakten.
Vorteilhaft besteht auch eine gute Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitszusammensetzung mit denen in Getrieben und Antriebsstrang eingesetzten Elastomer-Werkstoffen und Polyamiden (wie zum Beispiel spezielle aus ACM hergestellte Radial-Wellenabdichtungen (RWDR)) auch bei vergleichsweise hohen Drehzahlen oder hohen Anwendungstemperaturen. Eine gute Verträglichkeit besteht auch mit unbeschichteten Kupferdrahtwerkstoffen,
Darüber hinaus besteht eine ausreichende chemische Verträglichkeit mit vergleichsweise empfindlichen Dichtungsmitteln, wie silikonhaltige Flüssigdichtmitteln, was u.a. durch die gezielte Verwendung der beanspruchten borierten Succinimide in Kombination mit den P/S- Verbindungen erreicht werden kann.
Neben der niedrigen Viskosität von 1 ,5 bis 3,1 mm2/s bei 100°C (gemessen mit Prüfmethode ASTM D445) bzw. unterhalb von 2000 mPas bei -40 °C (gemessen nach DIN 51398) weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorteilhaft auch einen Scherverlust (Viskosität nach Scherung) gemäß ASTM D445 von unter 5% auf. Damit ist vorteilhaft eine Einstufung in die für Getriebeöle international gültige SAE Klassifikation J 306 (Stand 2019) nicht möglich, denn dort sind bisher nur deutlich höhere Viskositätslagen (> 3,8mm2/s bei 100°C) definiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Flüssigkeitszusammensetzung zusätzlich eine Phosphorverbindung bzw.
Phosphorschwefelverbindung nach Formel (II): Besonders bevorzugt handelt es sich in dieser Ausführungsform um ein Ammoniumsalz der Phosphorverbindung nach Formel (II), wobei mindestens einer der Reste am Ammonium-Kation ein C12-C14-tert-Alkylrest ist.
In einer Ausgestaltung umfasst die Flüssigkeitszusammensetzung das Reaktionsprodukt aus 4- Methyl-2-pentanol und Diphosphorpentasulfid, propoxyliert und verestert mit Diphosphorpentaoxid und mit Aminen versalzen mit einem C12-14-tert.-Alkylrest
Ferner kann die Flüssigkeitszusammensetzung bis zu 6 Gew.-%, insbesondere 3 bis 6 Gew.-%, eines dispergierenden Polymethacrylats aufweisen. Polymethacrylate sind Ester der Polymethacrylsäure, verestert mit beispielsweise Alkylalkoholen, wie C1-C4-Alkyl, insbesondere mit Methanol (führt zu Polymethylmethacrylat, PMMA).
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Grundöl auch ein GTL- Grundöl nach Gruppe III der API-Klassifikation. Vorteilhaft verbessert sich die Anwendbarkeit bei elektronischen Bauteilen. Die Gruppierung von Grundölen ist im Ausführungsbeispiel als Tabelle angegeben.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Fließverbesserer (PPD) in einer Menge von < 0,5 Gew.-%, wobei der Fließverbesserer ausgewählt ist aus hydriertem Polystyrol-co-isopren (HSI), Ethylen-Propylen-Copolymere (OCP), Polyisobutylen (PIB), Polyalkylacrylaten und -methacrylaten und deren Copolymere (PAMA), Vinylpyrrolidon/Methacrylat-Copolymeren, Polyvinylpyrrolidon, Polybutenen, Olefin- Copolymeren, Styrol/Acrylat-Copolymeren, Polyether, alkylierten Naphthalinderivaten sowie Mischungen daraus. Besonders bevorzugt sind Polyalkylacrylate und -methacrylate.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Zusammensetzung einen Borgehalt von 20 bis 300 mg/kg auf.
Bevorzugt enthält die Zusammensetzung keine oder nur geringe Mengen Schwefelverbindungen des Typs geschwefelte Olefine von 0 bis < 0,4%. Diese haben ein ungünstiges Korrosionsverhalten mit Kupferwerkstoffen.
Bevorzugt beträgt der Schwefelgehalt in der erfindungsgemäßen Schmierflüssigkeitszusammensetzung 0,05 bis 0,25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,07 bis 0,13 Gew.-%. Dieser Schwefelgehalt betrifft vorliegend den Gesamtgehalt der Zusammensetzung an gebundenem und ungebundenem Schwefel, umfassend Schwefel, der in den Schwefelverbindungen gemäß der Alkyl-Thiadiazolverbindung, nach Formel (I) und ggf. in einer bevorzugten Ausführung mit Ammoniumsalz einer Phosphorverbindung nach Formel (II) dort enthalten ist. Eventuell in Grundölen und Stellölen aus Additiven vorhandener Schwefel ist mit 0,01 bis 0,05 Gew.-% zu berücksichtigen (PAO / GtL nur Restschwefel). Der Schwefelgehalt beschreibt einen analytischen Standardparameter im Rahmen der Qualitätssicherung von Getriebeölen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Phosphorgehalt der Zusammensetzung 0,02 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere in Form von Phosphor, der in verschiedenen Additiven gebunden vorliegt. Dabei bezeichnet Phosphorgehalt vorliegend den Gesamtgehalt der Zusammensetzung an gebundenem und ungebundenem Phosphor, umfassend den eventuell im Grundöl vorhandenen Phosphor sowie Phosphor, der in entsprechenden Additiven gebunden vorliegt. Phosphorhaltige Additive verbessern bekanntermaßen die Schmierfähigkeit der Zusammensetzung gegenüber abrasivem Verschleiß.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt die kinematische Viskosität bei 100 °C gemessen 1 ,5 bis 3,3 mm2/s (Centistokes), bevorzugt 2,0 bis 2,9 mm2/s besonders bevorzugt 2,5 bis 2,9 mm2/s. Viskositäten in den genannten Bereichen sind besonders zur Schmierungen von Getrieben im elektrischen Antrieb geeignet.
Zur Veränderung der Fließeigenschaften des Grundöls werden normalerweise sogenannte Fließverbesserer (Viskositätsindex (Vl)-Verbesserer und Stockpunkterniedriger), zum Beispiel höhermolekulare Verdicker von 5 bis 15 Gew.-% zugegeben. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält diese klassischen Fließverbesserer vorzugsweise nur in vergleichsweise geringen Konzentrationen von < 0,5 Gew.-%.
Für eine Zielviskosität des fertig formulierten Schmierstoffes von KV100 = 3cSt, oder niedriger, sind insbesondere ein GTL 3 und ggf. auch ein GTL 4 bevorzugt (s. Tabelle 1).
Tabelle 1 :
Tabelle 2: Typische Daten von GTL gemäß den technischen Datenblättern im Vergleich mit PAO
Als Grundöl der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung können synthetische Grundöle der Gruppen III und IV, wie sie in den American Petroleum Institute (API) „Base Oil Interchangeability Guidelines“ spezifiziert sind, verwendet werden. Die API-Grundölgruppen Gruppe I bis V sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3: 2ASTM D1552, ASTM D2622, ASTM D3120, ASTM D4294 oder ASTM D4927.
3ASTM D2007
4ASTM D2270
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Beispiele
Materialien
Grundöl: Syn 2.5: Chevron Synfluid 2.5
PAO 4: Polyalphaolefin 4 HC 3/4
Viskositätsverbesserer: D-PMA: Dispergierendes Polyalkylmethacrylat
Dispersant: B-PP: boriertes PIBSA/PAM-Succinimid
PP: bor-freies PIBSA/PAM-Succinimid
Extreme-Pressure-Additiv: EP 1: AT: Alkyl-Thiadiazol mit CgHi9 (tert-Nonyl); gemäß (la)/(lb) EP 2: olefinisches Polysulfid
Verschleißschutzadditiv: AW 1: Phosphorsäureverbindung (Reaktionsprodukt aus 4-Methyl-
2-pentanol und Diphosphorpentasulfid, das propoxyliert, mit Diphosphorpentaoxid verestert und mit Aminen versalzen ist und einen C12-14-tert-Alkylrest aufweist; gemäß (II) AW 2: Alkylphosphataminsalz AW 3: lrgalube®353 (BASF) AW4: Alkylphosphit AW5: Dibutylphosphonat AW6: Amin-neutralisierte Phosphorsäureester Reibwertverbesserer: FM 1 : Molybdendicarbamat
FM 2: ethoxyliertes Amin
Korrosionsschutzadditiv: KS 1: Triazolalkylamin
KS 2: Irgamet® TTZ (BASF)
KS 3: Alkylbenzotriazolalkylamin
Antioxidant: AO 1: Bisnonylphenylamin
AO 2 : Diphenylamine
Stellöl
Beispiele 1 bis 10
Es wurden Zusammensetzungen gemäß Tabelle 4 durch Mischen hergestellt, wobei sich sämtliche Angaben auf Gew-% beziehen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 10 wurden hinsichtlich verschiedener physikalischer und thermodynamischer Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 5 bis 8 zusammengefasst.
Die Elementarzusammensetzung der Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 10 ist in Tabelle 9 gezeigt, wobei sich sämtliche Angaben auf mg/kg der gesamten Zusammensetzung beziehen. Bei Beispiel 10 handelt es sich um ein typisches modernes Handschaltgetriebeöl mit hervorragenden Schmierungseigenschaften, allerdings sind sowohl die thermische Stabilität und die Verträglichkeit mit Kupfer unzureichend für Anwendungen im elektrischen Triebstrang in einer Elektromaschine. Auch der Wirkungsgrad zeigte sich als signifikant ungünstiger.
Tabelle 4:
Tabelle 5:
Tabelle 6:
Tabelle 7:
Tabelle 8:
Tabelle 9:

Claims

Patentansprüche Flüssigkeitszusammensetzung mit einer dynamischen Viskosität im Bereich von 0,8 bis 4,0 mm2/s bei 100°C, umfassend
• 50-99,93 Gew.-% eines Grundöls oder Grundölgemischs, ausgewählt aus Polyalphaolefin-Ölen nach Gruppe IV der API-Klassifikation oder GTL-Grundölen nach Gruppe III der API-Klassifikation; sowie die folgenden Additive:
• ein borhaltiges, aschefreies Bernsteinsäureamid und/oder -imid,
• eine Alkyl-Thiadiazolverbindung nach Formel (la) und/oder (Ib), wobei C9H19 terf-Nonyl ist.
Flüssigkeitszusammensetzung nach Anspruch 1 , ferner umfassend zumindest eine der folgenden Phosphorverbindungen (II):
vorzugsweise das Reaktionsprodukt aus 4-Methyl-2-pentanol und
Diphosphorpentasulfid, das propoxyliert, mit Diphosphorpentaoxid verestert und mit
Aminen versalzen ist und einen C12-14-terf-Alkylrest aufweist. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das borhaltige, aschefreie Bernsteinsäureamid und/oder -imid ein Dispersant auf Basis von Poly-/so-butylensuccinamid bzw. -imid (PIBSA oder PIBSI) hergestellt aus Maleinsäureamid bzw. -imid ist. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das borhaltige, aschefreie Bernsteinsäureamid und/oder -imid einen Anteil von 0,2 bis 4,0 Gew.-% aufweist. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das borhaltige, aschefreie Bernsteinsäureamid und/oder -imid ein Molekulargewicht, MW, von 500 bis 1300, bevorzugt 900 bis 1100, besonders bevorzugt 950 bis 1050, aufweist. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Alkyl- Thiadiazolverbindung nach Formel (la) und/oder (Ib) einen Anteil von 0,05 bis 1,0 Gew.- % aufweist. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend das Thiophosphit EG 424-820-7. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen Fließverbesserer in einer Menge von < 0,5 Gew.-%, wobei der Fließverbesserer ausgewählt ist aus hydriertem Polystyrol-co-isopren (HSI), Ethylen-Propylen-Copolymer (OCP), Polyisobutylen (PIB), Polyalkylacrylaten und - methacrylaten und deren Copolymere (PAMA), Vinylpyrrolidon/Methacrylat- Copolymeren, Polyvinylpyrrolidon, Polybutenen, Olefin-Copolymeren, Styrol/Acrylat- Copolymeren, Polyether, alkylierten Naphthalinderivaten sowie Mischungen daraus. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sie einen Borgehalt von 20 bis 300 mg/kg aufweist. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schwefelgehalt 0,05 bis 0,25 Gew.-%, insbesondere 0,07 bis 0,13 Gew.-%, beträgt. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Phosphorgehalt 0,02 bis 0,1 Gew.-% beträgt. Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die kinematische Viskosität bei 100 °C 2,0 bis 2,8 mm2/s, insbesondere 2,2 bis 3,1 mm2/s, beträgt. Verwendung der Flüssigkeitszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in batteriebetriebenen Fahrzeugen, elektrischen Antrieben und Hochdrehzahl-Getrieben in Kombination mit elektrischen Maschinen.
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