ES2928420T3 - Lubricante para motores de motocicletas - Google Patents

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Michael J Marcella
Alexander Michlberger
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Lubrizol Corp
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Abstract

La presente invención se refiere a composiciones lubricantes para motores de motocicletas en las que el lubricante del cárter también se usa para lubricar un embrague húmedo. Las composiciones lubricantes contienen ditiocarbamatos de antimonio en combinación con uno o más modificadores de fricción sin cenizas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Lubricante para motores de motocicletas
La presente invención se refiere a composiciones lubricantes para motores de motocicletas donde el lubricante del cárter también se usa para lubricar un embrague húmedo.
Los lubricantes para motocicletas típicamente proporcionan lubricación para el motor (un cárter) y un embrague húmedo. Estos dos dispositivos, aunque a menudo se lubrican con el mismo fluido, a menudo tienen diferentes requisitos de lubricación. Por ejemplo, es conveniente que la lubricación del motor proporcione una baja fricción de metal-metal baja, para promover un buen ahorro de combustible. (Típicamente, el "metal" al que se hace referencia es acero). Sin embargo, el coeficiente de fricción para las interfaces del metal sobre la composición ubicada dentro del embrague húmedo generalmente se desea que sea relativamente alto, para asegurar un buen acoplamiento y transmisión de energía. Adicionalmente, los lubricantes para motocicletas también lubricarán otros dispositivos, tales como engranajes o cojinetes, cada uno con sus propios requisitos de lubricación. Muchos lubricantes se han diseñado a lo largo del año para la lubricación de motocicletas (también conocidas como motos o motonetas). Uno de estos lubricantes se describe en la Publicación de patente de Estados Unidos 2008-0096778, Breon y otros, 24 de abril de 2008.
Debido al rendimiento de lubricación variado y exigente que se les exige, los lubricantes para motocicletas típicamente están diseñados específicamente para su uso en motocicletas. Es decir, los lubricantes típicos que se usan en la lubricación de motores de automóviles para pasajeros no se usan normalmente para motocicletas. Tales lubricantes pueden exhibir un bajo coeficiente de fricción que no es conveniente para la lubricación del embrague húmedo que se encuentra en la mayoría de las motocicletas. Los dos tipos de tecnologías de lubricación, sencillamente, han divergido en los últimos años.
Se conocen varios aditivos para reducir la fricción. El monooleato de glicerol ("GMO") es un modificador de la fricción bien conocido para motores como se describe, por ejemplo, en la publicación de patente de Estados Unidos 2008­ 0280795, Fujitsu, 13 de noviembre de 2008. Sin embargo, GMO no parece ser particularmente efectivo en la presente solicitud. Varios compuestos de molibdeno también se conocen como modificadores de la fricción, como se describe en el documento mencionado anteriormente US 2008-0280795. Sin embargo, los compuestos de ditiocarbamato de molibdeno, si bien son particularmente efectivos para reducir la fricción dinámica en un motor de combustión interna, pueden presentar desafíos cuando se usan en aplicaciones de embrague húmedo de motocicletas. El documento WO2006068868 A1 describe la lubricación de un motor de combustión interna que comprende un cárter y un engranaje o un embrague húmedo al suministrar al cárter y al engranaje o embrague húmedo una composición lubricante que comprende un modificador de la fricción seleccionado de MoDTC, MoDTP, o un éster de ácido graso C12-C24, similar a GMO.
La tecnología descrita, por lo tanto, resuelve el problema de proporcionar una mejor economía de combustible y antioxidantes mientras se mantiene el control del embrague en motocicletas equipadas con un embrague húmedo. Esto se logra al suministrar tanto al cárter como al embrague una composición lubricante que comprende un aceite de viscosidad lubricante, un compuesto de ditiocarbamato de antimonio, y un modificador de la fricción sin cenizas. La tecnología descrita también puede usarse para optimizar la energía y la aceleración mientras se reducen las temperaturas del cárter del aceite.
Resumen de la invención
La tecnología descrita proporciona un método de operación de un motor de motocicleta de 4 tiempos equipado con un embrague húmedo, en donde el cárter y el embrague húmedo se lubrican con la misma composición lubricante, dicho método que comprende suministrar al motor y al embrague una composición lubricante que comprende: (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, (c) 0,05 a 4 por ciento en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, en donde la composición lubricante comprende menos de 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
La invención proporciona además una composición lubricante para motocicletas que comprende (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, (c) 0,05 a 4 por ciento en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, (d) un compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno distinto a un complejo de ditiocarbamato, (e) 0,1 a 3 por ciento en peso de un dispersante que contiene boro, y (f) 0,1 a 3 por ciento en peso de un detergente de ácido alquilbencenosulfónico (es decir, un detergente de sulfonato de alquilbenceno), en donde los grupos alquilo comprenden al menos 50 por ciento en peso de grupos hidrocarbilo ramificados, en donde la composición lubricante comprende menos de 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
Descripción detallada de la invención
A continuación, se describirán varias características y modalidades por medio de una ilustración no limitante.
La presente invención proporciona un método de lubricación de un motor de motocicleta de 4 tiempos equipado con un embrague húmedo, que comprende suministrar a dicho motor y embrague una composición lubricante que comprende (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, y (c) 0,05 a 4 por ciento en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, en donde la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C. Las cantidades excesivas de tales fluidos a base del éster sintético pueden ser perjudiciales para la durabilidad de los sellos elastoméricos, como se mide según la norma ASTM D7216A2. Los límites indicados en la presente descripción para las cantidades de éster sintético se refieren a la cantidad total de los ésteres sintéticos descritos, si está presente más de uno.
Dialquilditiocarbamato de antimonio
En la presente tecnología, la composición lubricante comprende un aceite de viscosidad lubricante y un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio.
Los tiocarbamatos usados para fabricar el compuesto que contiene tiocarbamato se preparan mediante un proceso bien conocido, por ejemplo, al hacer reaccionar una amina con disulfuro de carbono o sulfuro de carbonilo, de acuerdo con la reacción:
R1R2NH CXS ^ R1R2N-C(=X)SH
donde X puede ser O o S y donde R1 y R2 son independientemente grupos hidrocarbilo que contienen de 4 a 32 átomos de carbono, o de 8 a 24 átomos de carbono, o de 10 a 18 átomos de carbono.
Cuando la reacción es con CS2 , el producto es un ácido ditiocarbámico con X = S, como se muestra. Cuando la reacción es con COS, el producto es ácido tiocarbámico, que puede tener la fórmula:
R1R2N-C(=O)SH
donde R1 y R2 son como antes.
Como se usa en la presente descripción, los términos "tiocarbámico" o "tiocarbamato" pretenden incluir ditiocarbámico o ditiocarbamato, a menos que se especifique lo contrario. El ácido tiocarbámico generalmente no se aísla, sino que se hace reaccionar adicionalmente para formar el tiocarbamato de la presente invención. El ácido tiocarbámico puede hacerse reaccionar con una fuente de antimonio para producir un tiocarbamato de antimonio. Los ditiocarbamatos de antimonio pueden prepararse al hacer reaccionar disulfuro de carbono con una amina secundaria para formar un ditiocarbamato de amonio intermedio que luego se hace reaccionar con un reactivo de antimonio adecuado (tal como óxido de antimonio Sb2O3) para formar el compuesto de ditiocarbamato deseado. Los ditiocarbamatos de antimonio pueden representarse por la fórmula
Figure imgf000003_0001
donde R1 y R2 son independientemente grupos hidrocarbilo que contienen de 4 a 32 átomos de carbono, o de 8 a 24 átomos de carbono, o de 10 a 18 átomos de carbono.
Los grupos hidrocarbilo representados por R1 y R2 incluyen, pero no se limitan a, grupos alquilo, grupos alquenilo, grupos arilo, grupos cicloalquilo, grupos cicloalquenilo y mezclas de estos. Los grupos alquilo representativos incluyen n-butilo, isobutilo, sec-butilo, n-pentilo, amilo, neopentilo, n-hexilo, n-heptilo, heptilo secundario, n-octilo, octilo secundario, 2-etilhexilo, n-nonilo, nonilo secundario, undecilo, undecilo secundario, dodecilo, dodecilo secundario, tridecilo, tridecilo secundario, tetradecilo, tetradecilo secundario, hexadecilo, hexadecilo secundario, estearilo, icosilo, docosilo, tetracosilo, 2-butiloctilo, 2-butildecilo, 2-hexiloctilo, 2-hexidecilo, 2-octildecilo, 2-hexidodecilo, 2-octildodecilo, 2-deciltetradecilo, 2-dodecilhexadecilo, 2-hexildeciloctildecilo, 2-tetradeciloctildecilo, monometilisoestearilo ramificado, etc. Los ditiocarbamatos de antimonio de la invención se conocen bien en la técnica y están disponibles comercialmente. Los ejemplos incluyen los ditiocarbamatos de antimonio solubles en aceite que tienen de 4 a 32 átomos de carbono tales como los dialquilditiocarbamatos de antimonio solubles en aceite que tienen de 8 a 24, tal como de 10 a 18 átomos de carbono en el grupo alquilo.
Los grupos arilo representativos incluyen fenilo, toluilo, xililo, cumenilo, mesitilo, bencilo, fenetilo, estirilo, cinamilo, benzahidrilo, tritilo, etilfenilo, propilfenilo, butilfenilo, pentilfenilo, hexilfenilo, heptafenilo, octilfenilo, nonilfenilo, decilfenilo, undecilfenilo, dodecilfenilo, bencilfenilo, grupos fenilos estirenado, p-cumilfenilo, a-naftilo, p-naftilo y mezclas de estos.
En la presente invención, el compuesto de ditiocarbamato de antimonio está presente en la composición lubricante en una cantidad de 0,025 a 2,5 por ciento en peso. En algunas modalidades, el compuesto de ditiocarbamato de antimonio está presente en una cantidad de 0,05 a 1,5 por ciento en peso o 0,075 a 1,0 por ciento en peso o 0,1 a 0,5 por ciento en peso sin aceite.
Modificador de la fricción sin cenizas
La composición lubricante también incluirá al menos un modificador de la fricción sin cenizas. El modificador de la fricción es un aditivo que no contiene metales. Un aditivo que no contiene metales también puede denominarse aditivo sin cenizas (o sin cenizas), ya que típicamente no produce cenizas sulfatadas cuando se somete a las condiciones de la norma ASTM D 874. Se hace referencia a un aditivo como "que no contiene metal" si no contribuye al contenido de metal a la composición lubricante.
En la presente invención, el modificador de la fricción se elige de ésteres grasos, amidas y/o imidas de varios ácidos hidroxicarboxílicos, tales como ácido tartárico, ácido cítrico, ácido málico, ácido láctico, ácido glicólico, y ácido mandélico.
Como se usa en la presente descripción el término "alquilo graso" o "graso" en relación con modificadores de la fricción significa una cadena de carbono que tiene de 8 a 30 átomos de carbono, típicamente una cadena de carbono lineal.
En una modalidad, el modificador de la fricción sin cenizas puede representarse mediante la fórmula
Figure imgf000004_0001
donde, Y e Y’ son independientemente -O-, >NH, >NR3, o un grupo imida formado al tomar juntos ambos grupos Y e Y’ y que forma un grupo R1-N< entre dos grupos >C=O; X es independientemente -Z-O-Z’-, >CH2, >CHR4, >CR4R5, >C(OH)(CO2R2), >C(CO2R2)2, o >CHOR6; Z y Z’ son independientemente >CH2, >CHR4, >CR4R5, >C(OH)(CO2R2), o >CHOR6; n es de 0 a 10, con la condición de que cuando n=1, X no sea > CH2, y cuando n=2, ambas X' no sean > CH2 ; m es 0 o 1; R1 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, que típicamente contiene de 1 a 150 átomos de carbono, con la condición de que cuando R1 sea hidrógeno, m sea 0, y n sea mayor o igual que 1; R2 es un grupo hidrocarbilo, que típicamente contiene de 1 a 150 átomos de carbono; R3, R4 y R5 son independientemente grupos hidrocarbilos; y R6 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, que típicamente contiene de 1 a 150 átomos de carbono, o de 4 a 32 átomos de carbono, o de 8 a 24 átomos de carbono. En determinadas modalidades, los grupos hidrocarbilos R1, R2 y R3 pueden ser grupos alquilo lineales o predominantemente lineales.
En algunas modalidades, el modificador de la fricción sin cenizas es un éster, amida, o imida de un ácido alfahidroxicarboxílico.
En determinadas modalidades, el modificador de la fricción sin cenizas es un éster graso, amida, o imida de ácido tartárico o ácido málico. Los ejemplos de materiales adecuados incluyen el éster de di(2-etilhexilo) del ácido tartárico (es decir, di(2-etilhexil)tartrato), di(Cs-C10)tartrato, di(C12-15)tartrato, dioleiltartrato, oleiltartrimida, y oleilmalimida. (donde C8-C10 se refiere a alquilo Cs a alquilo C10, y de manera similar con C12-15).
Los ejemplos de modificadores de la fricción adecuados incluyen derivados de ácidos grasos de aminas, ésteres grasos, imidazolinas grasas tales como productos de condensación de ácidos carboxílicos y polialquilenpoliaminas, tartratos de alquilo grasos, tartramidas de alquilo graso, tartramidas de alquilo graso, amidas de hidroxialquilo, sales metálicas de salicilatos de alquilo, salicilatos de condensación productos de ácidos carboxílicos y polialquilenpoliaminas, o productos de reacción de ácidos carboxílicos grasos con guanidina, aminoguanidina, urea, o tiourea y sales de estos.
En algunas modalidades, la cantidad del modificador de la fricción sin cenizas en un lubricante puede ser de 0,1 a 3 por ciento en peso (o de 0,12 a 1,2, o de 0,15 a 0,8 por ciento en peso). El material también puede presentarse en un concentrado, solo o con otros aditivos y con una menor cantidad de aceite. En un concentrado, la cantidad de material puede ser de dos a diez veces las cantidades de concentración anteriores.
Compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno
La composición lubricante también puede incluir al menos un compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno, que puede ser beneficioso, entre otras cosas, como antioxidante. El compuesto de molibdeno será distinto a un complejo de ditiocarbamato de molibdeno. Es decir, el compuesto de molibdeno especificado no contendrá fracciones o ligandos de ditiocarbamato. Las fracciones de ditiocarbamato de molibdeno pueden resultar en propiedades de fricción inconvenientes, por lo que sí está presente un compuesto de molibdeno adicional que contiene una fracción de ditiocarbamato, su cantidad puede ser convenientemente menor que 0,1 por ciento en peso de la composición lubricante, o menor que 0,03 o 0,01 por ciento, o 0,0001 a 0,005 por ciento en peso.
Los materiales de molibdeno que contienen nitrógeno incluyen compuestos de amina-molibdeno como se describe en la Patente de Estados Unidos núm. 6,329,327; y compuestos de organomolibdeno fabricados a partir de la reacción de una fuente de molibdeno, aceite graso y una diamina como se describe en la Patente de Estados Unidos núm. 6,914,037.
Los compuestos de amina de molibdeno pueden obtenerse mediante la reacción de un compuesto que contiene un átomo de molibdeno hexavalente con una amina primaria, secundaria o terciaria representada por la fórmula NR1R2R3, donde cada uno de R1, R2 y R3 son independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 32 átomos de carbono y en donde al menos uno de R1, R2 y R3 es un grupo hidrocarbilo de 4 o más átomos de carbono o representado por la fórmula
Figure imgf000005_0001
donde R4 representa un grupo hidrocarbilo que tiene 10 o más átomos de carbono, n es 0 o 1, X y/o Y representa un átomo de hidrógeno, un grupo hidrocarbilo, un grupo alcanol o un grupo alquilamino que tiene de 2 a 4 átomos de carbono, y cuando n=0, X e Y no son ambos átomos de hidrógeno y X e Y no son ambos grupos hidrocarburos.
Los ejemplos específicos de aminas adecuadas incluyen monoalquil (o alquenil) aminas tales como tetradecilamina, estearilamina, oleilamina, alquilamina de sebo de vacuno, alquilamina de sebo de vacuno endurecido, y alquilamina de aceite de soya; dialquil(o alquenil)aminas tales como N-tetradecilmetilamina, N-pentadecilmetilamina, N-hexadecilmetilamina, N-estearilmetilamina, N-oleilmetilamina, N-dococilmetilamina, N-alquil metilamina de sebo de vacuno, N-alquil metilamina de sebo de vacuno endurecido, N-alquil metilamina de aceite de soya, ditetradecilamina, dipentadecilamina, dihexadecilamina, diestearilamina, dioleilamina, didococilamina, bis(2-hexildecil)amina, bis(2-octildodecil)amina, bis(2-deciltetradecil)-amina, dialquilamina de sebo de vacuno, dialquilamina de sebo de vacuno endurecido, y dialquilamina de aceite de soya; y trialqu(en)ilaminas tales como tetradecildimetilamina, hexadecildimetilamina, octadecildimetilamina, alquildimetilamina de sebo de vacuno, alquildimetilamina de sebo de vacuno endurecido, alquildimetilamina de aceite de soya, dioleilmetilamina, tritetradecilamina, triestearilamina, y trioleilamina. A menudo se usan aminas secundarias que tienen dos grupos alquilo (o alquenilo) con 14 a 18 átomos de carbono.
Los ejemplos del compuesto que contiene el átomo de molibdeno hexavalente incluyen trióxidos de molibdeno o hidratos del mismo (MoÜ3nH2O), ácido de molibdeno (H2MoÜ4), molibdatos de metales alcalinos (M2MoÜ4) en donde M representa un metal alcalino tal como sodio y potasio, molibdatos de amonio {(NH4)2MoO4 o heptamolibdato (NH4)6[Mo7O24].4H2O}, MoOCU, MoO2Cl2 , MoO2Br2 , Mo2O3Cl6 y similares. Pueden usarse trióxidos de molibdeno o hidratos de estos, ácido de molibdeno, molibdatos de metales alcalinos y molibdatos de amonio debido a su disponibilidad. En una modalidad, la composición lubricante comprende un compuesto de amina de molibdeno.
Otros compuestos de organomolibdeno de la invención pueden comprender los productos de reacción de aceites grasos, alquilendiaminas monoalquiladas y una fuente de molibdeno. Los materiales de este tipo generalmente se fabrican en dos pasos, un primer paso que implica la preparación de una mezcla de aminoamida/glicérido a alta temperatura, y un segundo paso que implica la incorporación del molibdeno.
Los ejemplos de aceites grasos que pueden usarse incluyen aceite de semilla de algodón, aceite de maní, aceite de coco, aceite de linaza, aceite de semilla de palma, aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de palma, aceite de ricino, aceite de colza (bajo o alto contenido de ácido erúcico), aceite de soya, aceite de girasol, aceite de arenque, aceite de sardina, y sebo. Estos aceites grasos se conocen generalmente como ásteres de glicerilo de ácidos grasos, triacilgliceroles o triglicáridos.
Los ejemplos de algunas alquilendiaminas monoalquiladas que pueden usarse incluyen metilaminopropilamina, metilaminoetilamina, butilaminopropilamina, butilaminoetilamina, octilaminopropilamina, octilaminoetilamina, dodecilaminopropilamina, dodecilaminoetilamina, hexadecilaminopropilamina, hexadecilaminoetilamina, octadecilaminopropilamina, octadecilaminoetilamina, isopropiloxipropil-1,3-diaminopropano, y octiloxipropil-1,3-diaminopropano. También pueden usarse alquilendiaminas monoalquiladas derivadas de ácidos grasos. Los ejemplos incluyen N-coco alquil-1,3-propanodiamina (Duomeen®C), aceite N-tal alquil-1,3-propanodiamina (Duomeen®T) y N-oleil-1,3-propanodiamina (Duomeen®O), todos disponibles comercialmente de Akzo Nobel.
Las fuentes de molibdeno para la incorporación en el complejo de aceite graso/diamina son generalmente compuestos de molibdeno que contienen oxígeno que incluyen, de manera similar a los anteriores, molibdatos de amonio, molibdato de sodio, óxidos de molibdeno y mezclas de estos. Una fuente de molibdeno adecuada comprende trióxido de molibdeno (MoO3).
Los compuestos de molibdeno que contienen nitrógeno de la invención están disponibles comercialmente, por ejemplo Sakuralube®710 disponible de Adeka que es un compuesto de amina de molibdeno, y Molyvan®855 disponible de R.T. Vandebilt.
El compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno puede estar presente en la composición lubricante de 0,005 a 2 por ciento en peso de la composición, o de 0,01 a 1,3 por ciento en peso de la composición, o incluso de 0,02 a 1,0 por ciento en peso de la composición. El compuesto de molibdeno puede proporcionar a la composición lubricante de 0 a 1000 ppm, o de 5 a 1000 ppm, o de 10 a 750 ppm, de 5 ppm a 300 ppm, o de 20 ppm a 250 ppm de molibdeno.
Aceite de Viscosidad Lubricante
La composición lubricante comprende un aceite de viscosidad lubricante. Tales aceites incluyen aceites naturales y sintéticos, aceites derivados del hidrocraqueo, hidrogenación, e hidroacabado, aceites sin refinar, refinados, rerrefinados y mezclas de estos.
Los aceites sin refinar son aquellos que se obtienen directamente de una fuente natural o sintética generalmente sin (o con poco) tratamiento de purificación adicional. Los aceites refinados son similares a los aceites sin refinar, excepto que se han tratado adicionalmente en uno o más pasos de purificación para mejorar una o más propiedades. Las técnicas de purificación se conocen en la técnica e incluyen extracción con disolvente, destilación secundaria, extracción con ácido o base, filtración, percolación y similares. Los aceites rerrefinados también se conocen como aceites recuperados o reprocesados, y se obtienen mediante procesos similares a aquellos que se usan para obtener aceites refinados y, a menudo, se procesan adicionalmente mediante técnicas dirigidas a la eliminación de aditivos usados y productos de descomposición del aceite.
Los aceites naturales útiles para hacer los lubricantes de la invención incluyen aceites animales, aceites vegetales (por ejemplo, aceite de ricino), aceites lubricantes minerales, tales como aceites de petróleo líquidos y aceites lubricantes minerales tratados con disolvente o tratados con ácido de los tipos parafínico, nafténico o parafíniconafténico mixto y aceites que se derivan del carbón o esquisto o mezclas de estos.
Los aceites lubricantes sintéticos son útiles e incluyen aceites de hidrocarburos, tales como olefinas polimerizadas e interpolimerizadas (por ejemplo, polibutilenos, polipropilenos, copolímeros de propileno-isobutileno); poli(1-hexenos), poli(1-octenos), poli(1-decenos), y mezclas de estos; alquilbencenos (por ejemplo, dodecilbencenos, tetradecilbencenos, dinonilbencenos, di-(2-etilhexil)-bencenos; polifenilos (por ejemplo, bifenilos, terfenilos, polifenilos alquilados); difenilalcanos, difenilalcanos alquilados, difeniléteres alquilados y difenilsulfuros alquilados y los derivados, análogos y homólogos de estos o mezclas de estos.
Otros aceites lubricantes sintéticos incluyen poliolésteres (tales como Priolube®3970), diésteres, ésteres líquidos de ácidos que contienen fósforo (por ejemplo, tricresilfosfato, trioctilfosfato, y el dietiléster del ácido decanofosfónico), o tetrahidrofuranos poliméricos. Los aceites sintéticos pueden producirse mediante reacciones de Fischer-Tropsch y típicamente pueden ser hidrocarburos o ceras hidroisomerizados de Fischer-Tropsch. En una modalidad los aceites pueden prepararse mediante un procedimiento de síntesis de gas a líquido de Fischer-Tropsch, así como otros aceites de gas a líquido.
Los aceites de viscosidad lubricante pueden definirse también como se especifica en las Directrices de Intercambiabilidad de Aceites Base del Instituto Americano del Petróleo (API). Los cinco grupos de aceites base son los siguientes: Grupo I (contenido de azufre >0,03 % en peso, y/o <90 % en peso de saturados, índice de viscosidad de 80-120); Grupo II (contenido de azufre <0,03 % en peso, y >90 % en peso de saturados, índice de viscosidad de 80-120); Grupo III (contenido de azufre <0,03 % en peso, y >90 % en peso de saturados, índice de viscosidad >120); Grupo IV (todas las polialfaolefinas (PAO)); y Grupo V (todos los otros no incluidos en los Grupos I, II, III, o IV). El aceite de viscosidad lubricante también puede ser un aceite base del Grupo II+ de la API, término que se refiere a un aceite base del Grupo II que tiene un índice de viscosidad mayor o igual a 110 y menor a 120, así como se describe en la publicación SAE "Design Practice: Passenger Car Automatic Transmissions", cuarta edición, AE-29, 2012, páginas 12-9, así como en el documento US 8,216,448, columna 1 línea 57.
El aceite de viscosidad lubricante puede ser un aceite del Grupo API IV, o mezclas de estos, es decir, una polialfaolefina. La polialfaolefina puede prepararse mediante procesos catalizados por metaloceno o a partir de un proceso sin metaloceno.
El aceite de viscosidad lubricante también puede comprender un aceite del Grupo API I, Grupo II, Grupo III, Grupo IV, Grupo V o mezclas de estos. A menudo, el aceite de viscosidad lubricante es un aceite del Grupo API I, Grupo II, Grupo II+, Grupo III, Grupo IV o mezclas de estos. Alternativamente, el aceite de viscosidad lubricante es a menudo un aceite del Grupo API II, Grupo II+, Grupo III o Grupo IV o mezclas de estos. Alternativamente, el aceite de viscosidad lubricante es a menudo un aceite del Grupo API II, Grupo II+, Grupo III o mezclas de estos.
La cantidad del aceite de viscosidad lubricante presente es típicamente la diferencia que queda después de restar del 100 % en peso la suma de la cantidad de los aditivos como se describe en la presente descripción anterior, y los otros aditivos de rendimiento.
La composición lubricante puede estar en la forma de un concentrado y/o un lubricante completamente formulado. Si la composición lubricante de la invención está en la forma de un concentrado (el cual puede combinarse con aceite adicional para formar, en su totalidad o en parte, un lubricante acabado), la relación de los componentes de la invención al aceite de viscosidad lubricante y/o al aceite diluyente incluye los intervalos de 1:99 a 99:1 en peso, o de 80:20 a 10:90 en peso.
En la presente invención, la composición lubricante contiene fluidos a base de éster sintético. En algunas modalidades, la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un fluido base de éster sintético con una viscosidad cinemática a 100 °C de 6 mm2/s a 25 mm2/s, o 8 mm2/s a 25 mm2/s.
Los ésteres sintéticos de la presente invención pueden comprender ésteres de ácidos dicarboxílicos (por ejemplo, ácido ftálico, ácido succínico, ácidos alquilsuccínicos y ácidos alquenilsuccínicos, ácido maleico, ácido azelaico, ácido subérico, ácido sebácico, ácido fumárico, ácido adípico, dímero del ácido linoleico, ácido malónico, ácidos alquilmalónicos, y ácidos alquenilmalónicos) con cualquier variedad de alcoholes (por ejemplo, alcohol butílico, alcohol hexílico, alcohol dodecílico, alcohol 2-etilhexílico, etilenglicol, monoéter de dietilenglicol, y propilenglicol). Los ejemplos específicos de estos ésteres incluyen adipato de dibutilo, sebacato de di(2-etilhexilo), fumarato de di-nhexilo, sebacato de dioctilo, azelato de diisooctilo, azelato de diisodecilo, ftalato de dioctilo, ftalato de didecilo, sebacato de dieicosilo, el diéster de 2-etilhexilo de dímero del ácido linoleico, y el éster complejo que se forma al hacer reaccionar un mol de ácido sebácico con dos moles de tetraetilenglicol y dos moles de ácido 2-etil-hexanoico. Los ésteres útiles como aceites sintéticos también incluyen aquellos que se fabrican a partir de ácidos monocarboxílicos de C5 a C12 y polioles y polioléteres tales como neopentilglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, dipentaeritritol y tripentaeritritol. Los ésteres también pueden ser monoésteres, tales como los que están disponibles bajo la marca comercial Priolube 1976™ (alquilo C18--COO-alquil C20).
Los aceites base de éster sintético pueden estar presentes en la composición lubricante de la invención en una cantidad menor que 50 por ciento en peso de la composición, o menor que 40 % en peso, o menor que 35 % en peso, o menor que 28 % en peso, o menor que 21 % en peso, o menor que 17 % en peso, o menor que 10 % en peso, o menor que 5 % en peso de la composición. En una modalidad, la composición lubricante de la invención está libre de, o sustancialmente libre de, un fluido base de éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de al menos 5,5 mm2/s a 100 °C.
La composición lubricante puede estar en la forma de un concentrado y/o un lubricante completamente formulado. Si la composición lubricante de la tecnología descrita (que comprende los aditivos que se describen en la presente descripción) está en la forma de un concentrado que puede combinarse con aceite adicional para formar, en su totalidad o en parte, un lubricante acabado), la relación de estos aditivos y el aceite de viscosidad lubricante y/o el aceite diluyente incluye los intervalos de 1:99 a 99:1 en peso u 80:20 a 10:90 en peso. Típicamente la composición lubricante de la tecnología descrita comprende al menos un 50 % en peso, o al menos un 60 % en peso, o al menos un 70 % en peso, o al menos un 80 % en peso de un aceite de viscosidad lubricante.
Otros Aditivos de Rendimiento
Una composición lubricante puede prepararse al añadir el producto del proceso descrito en la presente descripción a un aceite de viscosidad lubricante, opcionalmente en presencia de otros aditivos de rendimiento (como se describe en la presente descripción a continuación).
La composición lubricante de la tecnología descrita comprende opcionalmente otros aditivos de rendimiento. Los otros aditivos de rendimiento pueden incluir al menos uno de los desactivadores de metales, modificadores de la viscosidad, detergentes, modificadores de la fricción, agentes antidesgaste, inhibidores de la corrosión, dispersantes, agentes de extrema presión, antioxidantes, inhibidores de la espuma, desemulsionantes, depresores del punto de fluidez, agentes de inflado de sellos (diferentes de los de la invención) y mezclas de estos. Típicamente, el aceite lubricante completamente formulado contendrá uno o más de estos aditivos de rendimiento. En una modalidad, la invención proporciona una composición lubricante que comprende además un detergente que contiene metal sobrebasificado. El metal del detergente que contiene metal puede ser zinc, sodio, calcio, bario, o magnesio. Típicamente, el metal del detergente que contiene metal puede ser sodio, calcio o magnesio.
El detergente que contiene metal sobrebasificado puede elegirse de sulfonatos, fenatos que no contienen azufre, fenatos que contienen azufre, salixaratos, salicilatos y mezclas de estos, o equivalentes borados de estos. El detergente sobrebasificado puede ser borado con un agente boratante tal como el ácido bórico.
El detergente que contiene metal sobrebasificado pueden incluir detergentes "híbridos" que se forman con sistemas tensioactivos mixtos que incluyen componentes de fenato y/o sulfonato, por ejemplo, fenato/salicilatos, sulfonato/fenatos, sulfonato/salicilatos, sulfonatos/fenatos/salicilatos, como se describe; por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos 6,429,178; 6,429,179; 6,153,565; y 6,281,179. Donde, por ejemplo, se emplea un detergente híbrido de sulfonato/fenato, el detergente híbrido se consideraría equivalente a cantidades de detergentes distintos de fenato y sulfonato que introducen cantidades similares de jabones de fenato y sulfonato, respectivamente.
Típicamente, un detergente que contiene metal sobrebasificado puede ser una sal de zinc, sodio, calcio o magnesio de un sulfonato, un fenato, un fenato que contiene azufre, un salixarato o un salicilato. Los sulfonatos, salixaratos, fenatos y salicilatos sobrebasificados típicamente tienen un índice de base total de 120 a 700 TBN.
Típicamente, el detergente que contiene metal sobrebasificado puede ser un detergente sobrebasificado de calcio o magnesio.
En otra modalidad, la composición lubricante comprende un detergente sobrebasificado de sulfonato de calcio que tiene un TBN de 120 a 700. El detergente de sulfonato sobrebasificado puede tener una relación de metal de 12 a menos de 20, o de 12 a 18, o de 20 a 30, o de 22 a 25.
Los sulfonatos sobrebasificados típicamente tienen un índice de base total de 120 a 700, o de 250 a 600, o de 300 a 500 (en una base sin aceite). Los detergentes sobrebasificados se conocen en la técnica. El detergente de sulfonato puede ser un detergente de alquilbenceno sulfonato lineal o ramificado que tiene una relación de metal de al menos 8 como se describe en los párrafos [0026] a [0037] de la solicitud de patente de Estados Unidos núm. 2005065045 (que se otorgó como US 7,407,919). Los alquilbencenos lineales pueden tener el anillo de benceno unido en cualquier lugar de la cadena lineal, generalmente en la posición 2, 3, o 4, o mezclas de estos. El detergente de alquilbenceno sulfonato lineal puede ser particularmente útil para ayudar a mejorar la economía de combustible. En una modalidad, el detergente de sulfonato de alquilbenceno puede ser un sulfonato de alquilbenceno ramificado, un sulfonato de alquilbenceno lineal, o mezclas de estos. En una modalidad, la composición lubricante puede estar libre de detergente de sulfonato de alquilbenceno lineal. En una modalidad el detergente sulfonato puede ser una sal metálica de uno o más compuestos de sulfonato de alquiltolueno solubles en aceite como se describe en los párrafos [0046] a [0053] de la Solicitud de Patente de Estados Unidos núm. 2008/0119378. El detergente, tal como un detergente de alquilbencenosulfonato ramificado, puede estar presente en la composición lubricante de 0,1 a 3 por ciento en peso, o de 0,25 a 1,5 por ciento en peso, o incluso de 0,5 a 1,1 por ciento en peso.
En una modalidad, la composición lubricante comprende además un detergente "híbrido" formado con sistemas de tensioactivos mixtos que incluyen componentes de fenato y/o sulfonato, por ejemplo, fenato/salicilatos, sulfonato/fenatos, sulfonato/salicilatos, o sulfonatos/fenatos/salicilatos.
La composición lubricante en una modalidad adicional comprende un antioxidante, en donde el antioxidante comprende un antioxidante fenólico o amínico o mezclas de estos. Los antioxidantes incluyen diarilaminas, diarilaminas alquiladas, fenoles impedidos, o mezclas de estos. Cuando está presente, el antioxidante puede estar presente en 0,1 % en peso a 3 % en peso, o en 0,5 % en peso a 2,75 % en peso, o en 1 % en peso a 2,5 % en peso de la composición lubricante.
La diarilamina o la diarilamina alquilada pueden ser una fenil-a-naftilamina (PANA), una difenilamina alquilada, o una fenilnaftilamina alquilada, o mezclas de estas. La difenilamina alquilada puede incluir difenilamina di-nonilatada, nonil difenilamina, octil difenilamina, difenilamina di-octilada, difenilamina di-decilada, decil difenilamina y mezclas de estas. En una modalidad la difenilamina puede incluir nonil difenilamina, dinonil difenilamina, octil difenilamina, dioctil difenilamina, o mezclas de estas. En otra modalidad la difenilamina alquilada puede incluir nonil difenilamina, o dinonil difenilamina. La diarilamina alquilada puede incluir octil, dioctil, nonil, dinonil, decil o didecil fenilnaftilaminas.
El antioxidante de fenol impedido a menudo contiene un grupo butilo secundario y/o un grupo butilo terciario como un grupo que impide estéricamente. El grupo fenol puede además estar sustituido con un grupo hidrocarbilo (típicamente alquilo lineal o ramificado) y/o un grupo puente que se enlaza a un segundo grupo aromático. Los ejemplos de antioxidantes fenólicos impedidos adecuados incluyen 2,6-di-terc-butilfenol, 4-metil-2,6-di-terc-butilfenol, 4-etil-2,6-di-terc-butilfenol, 4-propil-2,6-di-terc-butilfenol o 4-butil-2,6-di-terc-butilfenol o 4-dodecil-2,6-di-tercbutilfenol. En una modalidad el antioxidante de fenol impedido puede ser un éster y puede incluir, por ejemplo, Irganox™ L-135 de Ciba. Una descripción más detallada de la química adecuada de antioxidantes de fenol impedido que contienen éster se encuentra en la Patente de Estados Unidos 6,559,105.
La composición lubricante puede incluir en una modalidad adicional un dispersante, o mezclas de estos. Si bien un dispersante que contiene boro puede ser un componente enumerado de determinadas modalidades de la tecnología descrita, también pueden estar presentes dispersantes adicionales no borados. El dispersante puede ser un dispersante de succinimida, un dispersante de Mannich, un dispersante de succinamida, un éster de poliolefina del ácido succínico, amida o éster-amida, o mezclas de estos. En una modalidad el dispersante puede estar presente como un dispersante simple. En una modalidad el dispersante puede estar presente como una mezcla de dos o tres dispersantes diferentes, en donde al menos uno puede ser un dispersante de succinimida.
El dispersante de succinimida puede derivarse de una poliamina alifática, o mezclas de estas. La poliamina alifática puede ser poliamina alifática tal como una etilenpoliamina, una propilenpoliamina, una butilenpoliamina, o mezclas de las mismas. En una modalidad la poliamina alifática puede ser etilenpoliamina. En una modalidad la poliamina alifática puede elegirse de etilendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, pentaetilenhexamina, residuos de destilación de poliamina y mezclas de estos.
En una modalidad el dispersante puede ser un éster, amida o éster-amida de ácido poliolefín succínico. Por ejemplo, un éster de ácido poliolefín succínico puede ser un éster de ácido poliisobutilen succínico de pentaeritritol, o mezclas de estos. Una éster-amida del ácido poliolefínico succínico puede ser un ácido poliisobutilen succínico que reacciona con un alcohol (tal como el pentaeritritol) y una poliamina como se describió anteriormente.
El dispersante puede ser una alquenil succinimida de cadena larga N-sustituida. Un ejemplo de una alquenil succinimida de cadena larga N-sustituida es succinimida de poliisobutileno. Típicamente el poliisobutileno del que puede derivarse el anhídrido de poliisobutileno succínico tiene un peso molecular promedio numérico de 350 a 5000, o de 550 a 3000 o de 750 a 2500. Los dispersantes de succinimida y su preparación se describen, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos 3,172,892, 3,219,666, 3,316,177, 3,340,281, 3,351,552, 3,381,022, 3,433,744, 3,444,170, 3,467,668, 3,501,405, 3,542,680, 3,576,743, 3,632,511, 4,234,435, Re 26,433, y 6,165,235, 7,238,650 y la solicitud de patente EP 0355895 A.
Los dispersantes también pueden postratarse por métodos convencionales mediante una reacción con cualquiera de una variedad de agentes. Entre estos se encuentran los compuestos de boro (tal como el ácido bórico), urea, tiourea, dimercaptotiadiazoles, disulfuro de carbono, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos tales como el ácido tereftálico, anhídridos succínicos sustituidos con hidrocarburos, anhídrido maleico, nitrilos, epóxidos, y compuestos de fósforo. En una modalidad el dispersante postratado se borata. En una modalidad el dispersante postratado se hace reaccionar con dimercaptotiadiazoles. En una modalidad el dispersante postratado se hace reaccionar con ácido fosfórico o fosforoso. En una modalidad el dispersante postratado se hace reaccionar con ácido tereftálico y ácido bórico (como se describe en la solicitud de patente de Estados Unidos US2009/0054278.
Cuando está presente, el dispersante borado puede estar presente de 0,01 a 20 % en peso, o de 0,1 % en peso a 15 % en peso, o de 0,1 % en peso a 10 % en peso, o de 1 % en peso a 6 % en peso, o de 1 a 3 % en peso de la composición lubricante. Cualquier dispersante no borado puede estar presente opcionalmente en cualquiera de las cantidades citadas para el dispersante borado, o puede estar ausente.
El dispersante de succinimida puede comprender una succinimida de poliisobutileno, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno tiene un peso molecular promedio numérico de 350 a 5000 o de 750 a 2500.
Otra clase de aditivos que pueden actuar como agentes antidesgaste, así como en otras funciones, incluyen compuestos de titanio solubles en aceite como se describe en los documentos US 7,727,943 y US2006/0014651. Los compuestos de titanio solubles en aceite pueden funcionar como agentes antidesgaste, modificadores de la fricción, antioxidantes, aditivos de control de sedimentos, o más de una de estas funciones. En una modalidad el compuesto de titanio soluble en aceite es un alcóxido de titanio (IV). El alcóxido de titanio se forma a partir de un alcohol monohídrico, un poliol o mezclas de estos. Los alcóxidos monohídricos pueden tener de 2 a 16, o de 3 a 10 átomos de carbono. En una modalidad, el alcóxido de titanio es isopropóxido de titanio (IV). En una modalidad, el alcóxido de titanio es 2-etilhexóxido de titanio (IV). En una modalidad, el compuesto de titanio comprende el alcóxido de un 1,2-diol o poliol adyacente. En una modalidad, el 1,2-diol adyacente comprende un monoéster de ácido graso de glicerol, frecuentemente el ácido graso es ácido oleico.
En una modalidad, el compuesto de titanio soluble en aceite es un carboxilato de titanio. En una modalidad adicional el carboxilato de titanio (IV) es neodecanoato de titanio.
La composición lubricante puede en una modalidad adicional incluir un agente antidesgaste que contiene fósforo. Típicamente el agente antidesgaste que contiene fósforo puede ser un dialquilditiofosfato de zinc, fosfito, fosfato, fosfonato, y sales de fosfato de amonio, o mezclas de estos. Los dialquilditiofosfatos de zinc se conocen en la técnica. El agente antidesgaste, del tipo que sea, puede estar presente de 0 % en peso a 3 % en peso, o de 0,1 % en peso a 1,5 % en peso, o de 0,5 % en peso a 0,9 % en peso de la composición lubricante.
Los agentes de presión extrema (EP) también pueden estar presentes. Los agentes EP que son solubles en el aceite incluyen agentes EP que contienen azufre y clorosulfuro, dimercaptotiadiazol o derivados CS2 de dispersantes (típicamente dispersantes de succinimida), que se derivan de agentes EP de hidrocarburos clorados y agentes EP de fósforo. Los ejemplos de tales agentes EP incluyen cera clorada; olefinas sulfuradas (tales como isobutileno sulfurado), un 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol sustituido con hidrocarbilo, u oligómeros de estos, sulfuros orgánicos y polisulfuros tales como disulfuro de dibencilo, disulfuro de bis-(clorobencilo), tetrasulfuro de dibutilo, éster metílico sulfurado de ácido oleico, alquilfenol sulfurado, dipenteno sulfurado, terpeno sulfurado, y aductos Diels-Alder sulfurados; hidrocarburos fosfosulfurados tales como el producto de reacción del sulfuro de fósforo con trementina u oleato de metilo; ésteres de fósforo tales como fosfitos de dihidrocarburo y trihidrocarburo, por ejemplo, fosfito de dibutilo, fosfito de diheptilo, fosfito de diciclohexilo, fosfito de pentilfenilo; fosfito de dipentilfenilo, fosfito de tridecilo, fosfito de diestearilo y fosfito de fenol sustituido con polipropileno; tiocarbamatos metálicos tales como dioctilditiocarbamato de zinc y diácido heptilfenol de bario; sales de amina de ácidos o derivados de alquil y dialquilfosfórico que incluyen, por ejemplo, la sal de amina de un producto de reacción de un ácido dialquilditiofosfórico con óxido de propileno y subsecuentemente seguido de una reacción adicional con P2O5 ; y mezclas de estos (como se describe en el documento US 3,197,405). La cantidad de agente EP, si está presente, puede ser de 0,001 a 5 por ciento en peso, o de 0,1 a 2 por ciento, o de 0,2 a 1 por ciento en peso.
Los inhibidores de espuma que pueden ser útiles en las composiciones lubricantes de la tecnología descrita incluyen polisiloxanos, copolímeros de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo y opcionalmente acetato de vinilo; desemulsionantes que incluyen polisiloxanos fluorados, trialquilfosfatos, polietilenglicoles, óxidos de polietileno, óxidos de polipropileno y polímeros de (óxido de etileno-óxido de propileno). La cantidad de inhibidor de espuma, si está presente, puede ser de 0,001 a 0,012 por ciento en peso o de 0,004 por ciento o de 0,001 a 0,003 por ciento en peso.
Los mejoradores de la viscosidad (que también se denominan a veces mejoradores del índice de viscosidad o modificadores de la viscosidad) pueden incluirse en las composiciones de esta invención. Los mejoradores de la viscosidad generalmente son polímeros, que incluyen poliisobutenos, polimetacrilatos (PMA) y ésteres de ácido polimetacrílico, polímeros dieno, polialquilestirenos, copolímeros de anhídrido estireno-maleico esterificados, copolímeros y poliolefinas dieno conjugados con alquenilareno hidrogenados y poliolefinas también referidas como copolímero de olefina u OCP). Los PMA se preparan a partir de mezclas de monómeros de metacrilato que tienen diferentes grupos alquilo. Los grupos alquilo pueden ser grupos de cadena lineal o ramificada que contienen de 1 a 18 átomos de carbono. La mayoría de los p Ma son modificadores de la viscosidad, así como depresores del punto de fluidez. En determinadas modalidades, el mejorador del índice de viscosidad es una poliolefina que comprende etileno y una o más olefinas superiores, tal como propileno. Los modificadores de viscosidad poliméricos pueden estar presentes en una composición lubricante de 0,1 a 10 por ciento en peso, 0,3 a 5 por ciento en peso o 0,5 a 2,5 por ciento en peso.
Los depresores del punto de fluidez que pueden ser útiles en las composiciones lubricantes de la tecnología descrita incluyen polialfaolefinas, ésteres de copolímeros de anhídrido maleico y estireno, poli (meta)acrilatos, poliacrilatos o poliacrilamidas.
Los desemulsionantes incluyen trialquilfosfatos, y varios polímeros y copolímeros de etilenglicol, óxido de etileno, óxido de propileno, o mezclas de estos.
Los desactivadores de metales incluyen derivados de benzotriazoles (típicamente toliltriazol), 1,2,4-triazoles, bencimidazoles, 2-alquilditiobencimidazoles o 2-alquilditiobenzotiazoles. Los desactivadores de metales también pueden describirse como inhibidores de la corrosión.
Los agentes de expansión de sellos incluyen derivados de sulfoleno Exxon Necton-37™ (FN 1380) y Exxon Mineral Seal Oil™ (FN 3200).
Una composición lubricante de motor en diferentes modalidades puede tener una composición como se describe en la siguiente tabla:
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Aplicación industrial
La tecnología descrita incluye un método de lubricación de un motor de combustión interna para una motocicleta equipada con un embrague húmedo, que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, y (c) 0,05 a 4 por ciento de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, en donde la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un compuesto de éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
La tecnología descrita puede incluir un método de lubricación de un motor de combustión interna para una motocicleta equipada con un embrague húmedo, que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, (c) 0,05 a 4 por ciento de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, y (d) un compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno donde dicho molibdeno compuesto no contiene ditiocarbamato, en donde la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5.5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
La tecnología descrita puede incluir un método de lubricación de un motor de combustión interna que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2.5 % en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, (c) 0,05 a 2 % en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, y (d) 0,1 a 3 % en peso de un dispersante borado en donde la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
La tecnología descrita puede incluir un método de lubricación de un motor de combustión interna que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende (a) un aceite de viscosidad lubricante, (b) 0,025 a 2.5 % en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, (c) 0,05 a 2 % en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos, (d) 0,1 a 3 % en peso de un dispersante borado, y (e) 0,1 a 3 % en peso de un detergente de sulfonato de alquilbenceno sobrebasificado que comprende al menos un 50 por ciento en peso de grupos alquilo ramificados, en donde la composición lubricante comprende menos de un 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C
El motor de combustión interna es un motor de 4 tiempos. El motor de combustión interna puede estar equipado con un sistema de control de emisiones o un turbocompresor. Los ejemplos del sistema de control de emisiones incluyen filtros de partículas diésel (DPF), o sistemas que emplean reducción catalítica selectiva (SCR).
El motor de combustión interna puede ser de inyección de combustible en puerto o de inyección directa. En una modalidad, el motor de combustión interna es un motor de inyección directa de gasolina (GDI).
La composición lubricante puede tener un contenido total de cenizas sulfatadas de 1,2 % en peso o menos. El contenido de azufre de la composición lubricante puede ser de 1 % en peso o menos, de 0,8 % en peso o menos, de 0,5 % en peso o menos, o de 0,3 % en peso o menos. En una modalidad el contenido de azufre puede estar en el intervalo de 0,001 % en peso a 0,5 % en peso, o de 0,01 % en peso a 0,3 % en peso. El contenido de fósforo puede ser de 0,2 % en peso o menos, de 0,12 % en peso o menos, de 0,1 % en peso o menos, de 0,085 % en peso o menos, de 0,08 % en peso o menos, o incluso de 0,06 % en peso o menos, de 0,055 % en peso o menos, o de 0,05 % en peso o menos. En una modalidad el contenido de fósforo puede ser de 0,04 % en peso a 0,12 % en peso. En una modalidad el contenido de fósforo puede ser de 100 ppm a 1000 ppm, o de 200 ppm a 600 ppm. El contenido total de cenizas sulfatadas puede ser de 0,3 % en peso a 1,2 % en peso, o de 0,5 % en peso a 1,1 % en peso de la composición lubricante. En una modalidad el contenido de cenizas sulfatadas puede ser de 0,5 % en peso a 1,1 % en peso de la composición lubricante.
En una modalidad, la composición lubricante puede caracterizarse por tener (i) un contenido de azufre de 0,5 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,15 % en peso o menos, y (iii) un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso o menos.
La composición lubricante puede caracterizarse por tener al menos uno de (i) un contenido de azufre de 0,2 % en peso a 0,4 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,08 % en peso a 0,15 % en peso, y (iii) un sulfato contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso o menos.
La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,2 % en peso.
Como se usa en la presente descripción, los valores de TBN son (índice de base total) medidos mediante la metodología descrita en la norma D4739 (tampón).
La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de índice de base total (TBN) de al menos 5 mg de KOH/g. La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de índice de base total (TBN) de 6 a 13 mg KOH/g o de 7 a 12 mg KOH/g. El lubricante puede tener un grado de viscosidad SAE de XW-Y, en donde X puede ser 0, 5, 10, o 15; e Y puede ser 16, 20, 30, 40, o 50 o una viscosidad monogrado SAE de 20, 30, 40, o SAE 50.
El motor de combustión interna descrito en la presente descripción puede tener una superficie de acero en un orificio de cilindro, bloque de cilindro, o anillo de pistón.
El motor de combustión interna puede tener una superficie de acero, o una aleación de aluminio, o un compuesto de aluminio. El motor de combustión interna puede ser un motor de bloque de aluminio donde la superficie interna de los orificios de los cilindros se ha recubierto térmicamente con hierro, tal como mediante un proceso de pulverización térmica de arco de alambre transferido por plasma (PTWA). Las superficies de hierro recubiertas térmicamente pueden someterse a acondicionamiento para proporcionar superficies ultrafinas.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos proporcionan ilustraciones de la invención. Estos ejemplos no son exhaustivos y no pretenden limitar el alcance de la invención.
Se prepara una serie de lubricantes para motocicletas 5W-30 como se resume en la Tabla 1. El ejemplo de aceite inventivo de la invención (Aceite 1) contiene ditiocarbamato de antimonio, un modificador de la fricción sin cenizas, un dispersante borado, y un detergente de ácido sulfónico de alquilbenceno ramificado, así como varios otros aditivos lubricantes convencionales. El aceite inventivo se evalúa y se compara con un aceite formulado de manera similar sin el compuesto de antimonio (Aceite Comp 1), así como con un aceite de competición de alto rendimiento comercialmente disponible, Motul™ 300V (Aceite Comp 2).
Tabla 1 - Composiciones lubricantes
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Se evalúa la limpieza de los lubricantes, es decir, la capacidad para evitar o reducir la formación de depósitos; resistencia al desgaste; estabilidad oxidativa; economía de combustible (a menudo medida como un rendimiento de fricción dinámico menor); estabilidad térmica; y el equilibrio del rendimiento de fricción estática y dinámica. Los resultados de las pruebas de banco y de motor se resumen en la Tabla 2 a continuación.
El control de depósitos se mide mediante la prueba de Tubo caliente de Komatsu (KHT), así como las pruebas de banco MHT TEOST y TEOST 33C. La prueba KHT emplea tubos de vidrio calentados a través de los cuales se bombea lubricante de muestra, aproximadamente 5 mL de muestra total, típicamente a 0,31 mL/hora durante un período prolongado, tal como 16 horas, con un flujo de aire de 10 mL/minuto. El tubo de vidrio se califica al final de la prueba para depósitos en una escala de 0 (barniz muy pesado) a 10 (sin barniz). Las pruebas MHT TEOST (ASTM D7097) y TEOST 33C (ASTM D6335) se llevan a cabo de acuerdo con los procedimientos de prueba estándar.
La estabilidad oxidativa se evalúa con la prueba de banco CEC L-85-99; este es un método de calorimetría diferencial de presión de barrido (PDSC) que mide el tiempo de inducción de oxidación (OIT). La protección contra el desgaste se evalúa en la prueba de 4 bolas (ASTM 4172), que proporciona tanto un resultado de cicatriz de desgaste así como una medición del coeficiente de fricción.
También se llevan a cabo tres pruebas de rendimiento/motor. Estas pruebas miden la estabilidad térmica, mediante el uso de la prueba de motor Honda y la prueba de motor Yamaha disparador; y el equilibrio de fricción dinámica y estática con la prueba de rendimiento JASO T903:2011.
En la prueba de estabilidad térmica de Honda, se usa un motor eléctrico para accionar un motor Honda de un solo cilindro, refrigerado por aire, que tiene una cilindrada nominal de 110 cm3. Las pruebas se llevan a cabo mediante el uso de la energía del motor eléctrico para impulsar el motor de motocicleta sin encender a una velocidad del motor de 6000 RPM, medida en el cigüeñal del motor. Esta condición se mantiene en estado estable durante una (1) hora de duración. Toda la evaluación se conduce con la transmisión del motor en cuarta (4ta) marcha. No se emplean fuentes de refrigeración externas y se permite que el motor alcance temperaturas de equilibrio durante cada prueba. El rendimiento del lubricante se evalúa al comparar la temperatura máxima del cárter del aceite del motor y la temperatura de la culata de cilindros medida en la bujía. Los aceites de motor que reducen la temperatura del cárter del aceite y de la culata (medidas en la bujía) ofrecen un mayor rendimiento. Esta prueba ha sido desarrollada para el desarrollo de este aceite de motor.
Para este proyecto también se ha desarrollado una prueba de estabilidad térmica con motor encendido mediante el uso de un motor Yamaha con una cilindrada nominal de 125 cm3. El motor Yamaha utiliza refrigeración por aire y una configuración de un solo cilindro. Durante esta evaluación, el motor opera en quinta (5a) marcha a una velocidad del motor de 6400 RPM medida en el cigüeñal del motor. El acelerador del motor se controla para mantener una carga de 5,75 kW. Se usa un dinamómetro de corrientes de Foucault refrigerado por agua para absorber la carga del motor y mantener la velocidad del motor. Cada prueba se realiza durante 1 hora. Durante el tiempo de prueba, se monitorea la temperatura del cárter del aceite del motor y la temperatura de la culata (medida en la bujía). El rendimiento del lubricante del motor se evalúa mediante la comparación de los valores máximos de la temperatura del cárter del aceite del motor y la temperatura de la culata (medida en la bujía). Una vez más, los lubricantes que reducen las temperaturas ofrecen un rendimiento mejorado.
La prueba JASO T 903:2011, estándar en la industria utiliza un paquete de embrague que consiste en varios discos de acero y placas de fibra encerrados en un cabezal de prueba. El paquete de embrague opera en un baño de aceite de temperatura controlada. Luego se usa un motor eléctri
mientras los discos de acero se mantienen estáticos en el cabezal de prueba. Durante esta fase de monitorización, no se aplica presión al paquete de embrague. Una vez que se alcanzan los puntos de ajuste de velocidad y temperatura, se aplica presión al paquete de embrague para provocar el bloqueo. Este evento se conoce como acoplamiento dinámico. Un disco metálico conectado al motor eléctrico simula la inercia del vehículo. Durante este acoplamiento dinámico, se miden parámetros tales como la velocidad y el torque y se usan para calcular el Índice de Característica de Fricción Dinámica (DFI) y el Índice de Tiempo de Parada (STI). Estos son los dos primeros parámetros que se usan para clasificar el rendimiento de fricción de un aceite de motor. El tercer parámetro se denomina Índice Característico de Fricción Estática (SFI). Para esta evaluación, se usa el mismo banco de pruebas, pero ahora la evaluación comienza con la presión aplicada al embrague para facilitar el bloqueo. Se usa un motor de baja velocidad (300 RPM), y de alto torque para "romper" el paquete del embrague y provocar deslizamiento. Una vez más, el torque, la velocidad, y otros parámetros se miden y usan para calcular SFI.
Tabla 2 - Resultados de las pruebas de banco y motor
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Como indican los resultados, la composición lubricante inventiva proporciona una estabilidad térmica mejorada tanto en las pruebas de Honda como en las de Yamaha, una reducción de la fricción dinámica sin una disminución significativa de la fricción estática, y una mejor estabilidad al desgaste y la oxidación, mientras mantiene o mejora el rendimiento de depósito/limpieza.
Se conoce que algunos de los materiales que se describen anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de manera que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de aquellos que se añadieron inicialmente. Los productos que se forman de ese modo, que incluyen los productos que se forman tras emplear la composición lubricante de la presente invención en su uso previsto, pueden no ser susceptibles de una descripción fácil. No obstante, todas dichas modificaciones y productos de reacción se incluyen dentro del alcance de la presente invención; la presente invención abarca la composición lubricante que se prepara mediante la mezcla de los componentes que se describieron anteriormente.
A menos que se indique de otra manera, cada producto químico o composición a que se hace referencia en la presente descripción debe interpretarse como un material de grado comercial que puede contener los isómeros, subproductos, derivados, y otros materiales similares que típicamente se entiende que están presentes en el grado comercial. Sin embargo, la cantidad de cada componente químico se presenta con exclusión de cualquier aceite disolvente o diluyente, que habitualmente puede estar presente en el material comercial, a menos que se indique de otra manera. Debe entenderse que los límites superior e inferior de cantidad, intervalo y relación que se establecen en la presente descripción pueden combinarse independientemente. De manera similar, los intervalos y cantidades para cada elemento de la invención pueden usarse junto con intervalos o cantidades para cualquiera de los otros elementos.
Si bien la invención se ha explicado en relación con sus modalidades preferidas, debe entenderse que diversas modificaciones de esta serán evidentes para los expertos en la técnica al leer la especificación. Por lo tanto, debe entenderse que la invención descrita en la presente descripción pretende cubrir tales modificaciones que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un método de operación de un motor de motocicleta de 4 tiempos equipado con un embrague húmedo, en donde el cárter y el embrague húmedo se lubrican con la misma composición lubricante, dicho método comprende suministrar al motor y al embrague una composición lubricante que comprende:
(a) un aceite de viscosidad lubricante,
(b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, y (c) 0,05 a 4 por ciento en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos,
en donde la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la composición lubricante comprende además (d) un compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno distinto a un complejo de ditiocarbamato.
3. El método de la reivindicación 2, en donde el compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno es un complejo de amina de molibdeno.
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el modificador de la fricción sin cenizas es un éster, amida o imida de un ácido alfa-hidroxicarboxílico.
5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el modificador de la fricción sin cenizas es un éster, amida o imida de ácido tartárico, ácido cítrico, ácido málico, ácido láctico, ácido glicólico, oligómeros de dichos ácidos, o combinaciones de estos.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el modificador de la fricción sin cenizas es una imida, éster o amida de ácido tartárico.
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la composición lubricante comprende además (e) 0,1 a 3 por ciento en peso de un dispersante que contiene boro.
8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la composición lubricante comprende además (f) 0,1 a 3 por ciento en peso de un detergente de alquilbencenosulfonato, en donde los grupos alquilo comprenden al menos 50 por ciento en peso de grupos alquilo ramificados.
9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la composición lubricante comprende menos del 40 % en peso, o menos del 35 % en peso, o menos del 28 % en peso, o menos del 21 % en peso, o menos del 17 % en peso, o menos del 10 % en peso, o menos del 5 % en peso de un éster sintético con una viscosidad cinemática de 5,5 mm2/s a 25 mm2/s a 100 °C.
10. Una composición lubricante para motocicletas que comprende:
(a) un aceite de viscosidad lubricante,
(b) 0,025 a 2,5 por ciento en peso de un compuesto de dialquilditiocarbamato de antimonio, (c) 0,05 a 4 por ciento en peso de un modificador de la fricción sin cenizas que es al menos uno de los ésteres grasos, amidas o imidas de ácidos hidroxicarboxílicos,
(d) un compuesto de molibdeno que contiene nitrógeno distinto a un complejo de ditiocarbamato, (e) 0,1 a 3 por ciento en peso de un dispersante que contiene boro, y
(f) 0,1 a 3 por ciento en peso de un detergente de alquilbencenosulfonato, en donde los grupos alquilo comprenden al menos 50 por ciento en peso de grupos alquilo ramificados,
en donde la composición lubricante comprende menos del 50 por ciento en peso de un éster sintético que tiene una viscosidad cinemática de 5,5 a 25 mm2/s cuando se mide a 100 °C.
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