NO313012B1 - Smöreoljeblanding - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

1. Oppfinnelsens felt

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny smøreoljeblanding, av den art som er angitt i krav l's ingress, og mer spesielt en smøreoljeblanding med forbedrede friksjonsnedsettende egenskaper og slitresistens og som er egnet som anvendelse som en smøreolje for forbrenningsmotorer, automatgir, opphengs- og servostyrehjul og spesielt som en smøreolje for forbrenningsmotorer.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

Smøreoljer blir vanligvis anvendt for drift av forbrenningsmotorer , drivmekanismer slik som automatiske gir, opphengings- og servostyringer og gir. Mer spesielt vil motorolje være effektiv ved smøring av hovedsakelig gliden-de deler, slik som stempelringer og sylinderforinger, lagre for en veivaksel eller veivstang, og ventiler innbefattende kammer og ventilløftere, for å kjøle maskinen, samt rense og dispergere forbrenningsprodukter og forhindre rust-dannelse og korrosjon.

Således er forskjellige funksjoner krevd av motoroljer, og i den senere tid har også bedre funksjoner blitt krevd når den ønskede virkningsgrad og motoreffekt blir høyere og høyere og driftsbetingelsene enda mer alvorlige. Under disse forhold blir additiver slik som

2korrosjonsinhibitorer, metallsåper, askefrie dispergeringsmidler og anti-oksidanter innarbeidet i motoroljen for å tilfredsstille slike behov.

Det er en viktig grunnfunksjon for en motorolje at motoren arbeider glatt og at oljen forhindrer slitasje og fastbren-ning under enhver gitt betingelse. I de smurte deler av en motor vil en tilstand av fluidsmøring hovedsakelig skje. Imidlertid i ventiltoget og ved topp- og bunndødpunktene for et stempel vil en tilstand av grensesmøring kunne skje. Ved slik grenseflatesmøring blir slitasje vanligvis forhin-dret ved tilsetning av sinkditiofosfat (SnDTP) eller sink ditiokarbaraat (SnDTC).

EP-A-418860 beskriver en smøreolje for en forbrennings-motor. Smøreoljen omfatter en basisolje, samt molybdenium ditiokarbamat, ytterligere kan oljen være tilsatt additiver slik som sink-ditiofosfat, jordalkaliemetallsulfonater og jordalkalimetallsalisylater.

US-4832867 beskriver en smøreolje, beregnet for bruk blant annet i forbrenningsmotorer. Smøreoljen består av minst en organofosfor komponent og en organomolybden komponent i en basisolje. I tillegg kan additiver slik som sinkdialkyl-difosfater, sulfater og salisylater være tilsatt i blandingen .

Fordi energitapet i friksjonsdelene hvori smøreoljen deltar er høy i motoren, blir en friksjonsmodifiserende del (FM) tilsatt til smøreoljen for å nedsette friksjonstapet og forbedre brennstoff-forbruket. Som friksjonsmodifiserende bestanddeler blir vanligvis anvendt ekstrem-trykk additiver slik som molybden-forbindelser og fosforestere og oljefor-bedrere slik som fettsyre-estere og alkylaminer.

Imidlertid når det anvendes en kombinasjon av anti-slita-sjemiddelet og den friksjonsmodifiserende bestanddel anvendes, vil funksjonen av begge to ikke fullt utnyttes pga. deres konkurrerende adsorpsjon på metalloverflaten. Mer spesielt vil ZnDTP og ZnDTC beskytte metalloverflåtene mot slitasje som følge av metall/metallkontakt ved å danne en beskyttende film derpå, mens den friksjonsmodifiserende bestanddel også danner en lavfriksjonsfilm ved adsorpsjon på metalloverflaten, ved reaksjon med denne eller ved dannelse av en polymer på metalloverflaten for å nedsette friksjonen. Derfor når både ZnDTP eller ZnDTC og den friksjonsmodifiserende bestanddel tilsettes smøreoljen, vil adsorpsjonsmengden av ZnDTP og ZnDTC nedsettes som følge av den konkurrerende adsorpsjon på metalloverflaten og vil nedsette slitasjeresistensen eller det vil ikke oppnås tilstrekkelig friksjonsreduserende effekt selv ved tilsetning av den friksjonsmodifiserende bestanddel.

På den annen side vil samvirkning mellom ZnDTP eller ZnDTC og visse detergent-dispergeringsmidler kunne skje for å nedsette slitasjeresistensen. Ytterligere kan visse additiver slik som detergent-dispergeringsmiddelet utvise en innvirkning på den friksjonsmodifiserende bestanddel. Således må valget av andre additiver slik som detergent-dispergeringsmiddelet og konsentrasjoner derav tas med i betraktning.

Foreliggende oppfinnelse er tilveiebrakt etter undersøkelse i den hensikt å tilveiebringe en smøreoljeblanding med forbedret friksjonsnedsettende og anti-slitasje egenskaper og egnet for anvendelse som en smøreolje for forbrenningsmotorer, automatgir, opphengings- og servostyringshjul, mer spesielt som smøreolje for forbrenningsmotorer.

Sammendrag av oppfinnelsen

Etter omfattende undersøkelse utført i den hensikt å ut-vikle en smøreoljeblanding med de ovenfor nevnte utmerkede egenskaper er det funnet at formålet kan oppnås med en smøreoljeblanding omfattende sink-dialkyl-ditiofosfater som hovedsakelig har en sekundær alkylgruppe, et kalsium-sulfonat og et kalsium-salisylat som en metallisk detergent og svovlet oksymolybden-ditiokarbamat i spesifiserte andeler. 01jeblandingen er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteristiske del, ytterligere trekk fremgår av kravene 2 - 6.

Spesielt tilveiebringer oppfinnelsen en smøreoljeblanding omfattende en basisolje inneholdende (A) 0,04-0,12 vekt%

(regnet som fosfor), basert på hele sammensetningen av et

sink-dialkylditiofosfat inneholdende 50-100 vekt% (regnet som fosfor), basert på det totale fosforinnhold, av et sink-dialkyl-ditiofosfat med sekundære alkylgrupper og 50-0 vekt% (regnet som fosfor), regnet på det totale fosforinnhold, av et sink-dialkyl-ditiofosfat med primære alkylgrupper, (B) 1,0-3,0 vekt% av et kalsium-sulfonat og 0,3-2,5 vekt% kalsium-salisylat og (C) 50-2000 ppm (regnet som molybden) av et svovlet oksymolybden-ditiokarbamat inneholdende minst én hydrokarbongruppe med 8-23 karbon-atomer og hvor oljeblandingen er særpreget ved å ha et totalt basistall på 2-13.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Basisoljen som er egnet som hovedbestanddelen i smøreolje-blandingen ifølge oppfinnelsen er ikke spesielt begrenset. Basisoljer er de som vanligvis anvendes i vanlige smøre-oljer, slik som mineraloljer og syntetiske oljer.

Mineraloljene innbefatter eksempelvis 60 nøytralolje, 100 nøytralolje, 150 nøytralolje, 300 nøytralolje og 500

nøytralolje erholdt ved oppløsningsmiddel-raffinering eller hydrofining, samt basisoljer med lavt hellepunkt fremstilt ved fjerning av voks ved disse basisoljer for å forbedre lavtemperatur fluiditeten. De kan enten anvendes alene eller i form av en blanding av to eller flere i passende forhold.

De syntetiske oljer innbefatter eksempelvis poly-a-olefin oligomerer, diestere, polyolestere og polyglykolestere. De kan anvendes alene eller i form av en blanding. De er også anvendbare i form av en blanding av den ovenfor nevnte mineralolje. Blandevektforholdet av syntetisk olje til mineralolje er eksempelvis 80:20 til 20:80.

En egnet basisolje for anvendelse i blanding av foreliggende oppfinnelse er en som har en viskositet i området 3-

20 cST ved 100°C. Spesielt foretrukne er hydrokrakkede produkter og/eller voksisomeriserte produkter inneholdende 3,0 vekt% eller mindre av en aromatisk bestanddel og som har et svovelinnhold på 50 ppm eller under og et nitrogeninnhold på 50 ppm eller under. I blandingen ifølge oppfinnelsen er komponenten (A) sink-dialkyl-ditiof osf at (ZnDTP). ZnDTP omfatter ZnDTP med sekundære alkylgrupper og ZnDTP med primære alkylgrupper, slik at andelen av innholdet av fosfor deri er henholdsvis 50-100 vekt% og 50-0 vekt%, regnet på det totale fosforinnholdet. Ved anvendelse av et slikt ZnDTP kan hensikten med oppfinnelsen effektivt oppnås. ZnDTP med sekundære alkylgrupper innbefatter de med den følgende formel:

Gruppene R<1> og R2 i den generelle formel [1] representerer hver en sekundær alkylgruppe med 3-25 karbonatomer, slik som propyl, butyl, pentyl, heksyl, cykloheksyl, oktyl, decyl, dodecyl, pentadecyl eller oktadecylgrupper. De kan være like eller forskjellige.

På den annen side innbefatter ZnDTP med primære alkylgrupper eksempelvis de med den følgende generelle formel:

hvor gruppene R<3> og R<4> i den generelle formel [2] hver

representerer en primær alkylgruppe med 8-25 karbonatomer, slik som oktyl, decyl, lauryl, myristyl, palmityl, stearyl eller eikosylgrupper. De kan være like eller forskjellige.

I blandingen ifølge oppfinnelsen må mengden av ZnDTP anvendt som komponent (A) være 0,04-0,12 vekt%, (regnet som fosfor) basert på hele blandingen. Når mengden av fosfor er under 0,05 vekt%, blir slitasjeresistensen utilstrekkelig, og når den er over 0,12 vekt%, er det' ingen ytterligere vesentlig forbedring av slitasjeresistensen.

Blandingen ifølge oppfinnelsen inneholder et kalsiumsulfonat og et kalsium-salisylat som metallisk detergent (B). Mengden av kalsium-sulfonat må være 1,0-3,0 vekt% regnet på hele blandingen. Når mengden av kalsiumsulfonat er under 1,0 vekt%, er detergenten utilstrekkelig, og når den er over 3,0 vekt%, vil detergenseffekten ikke øke ytterligere, og askeinnholdet øker ugunstig. På den annen side må kalsium-salisylatet være tilstede i en mengde på 0,3-2,5 vekt%, regnet på hele blandingen. Når den er under 0,3 vekt%, kan det ikke oppnås tilstrekkelig friksjonsnedsettende egenskaper, og når den overstiger 2,5 vekt%, vil slitasjeresistensen nedsettes og askeinnholdet øke ugunstig .

Kalsium-salisylatene er eksempelvis de med den følgende generelle formel:

i den generelle formel [3], R<5> representerer en lineær, forgrenet eller cyklisk alkylgruppe med 8-23 karbonatomer, slik som en oktyl, nonyl, decyl, dodecyl, pentadecyl, oktadecyl eller eikosylgrupper.

Et svovlet oksymolybden ditiokarbamat (MoDTC) med en hydrokarbongruppe med 8-23 karbonatomer er til stede som komponenten (C) i blandingen ifølge foreliggende oppfinnelse.

MoDTC har en struktur med den generelle formel:

Gruppene R<6> og R<7> i den ovenfor generelle formel [4] representerer hver en hydrokarbongruppe med 8-23 karbonatomer. Hydrokarbongruppene med 8-23 karbonatomer innbefatter lineær og forgrenede alkyl og alkenylgrupper med 8-23 karbonatomer og cykloalkyl, aryl-alkylaryl og arylalkyl med 8-23 karbonatomer. Eksempler på disse innbefatter 2-etyl-heksyl, n-oktyl, nonyl, decyl, lauryl, tridecyl, palmityl, stearyl, oleyl, eikosyl, butylfenyl og nonylfenylgrupper. R<6> og R<7> kan være like eller forskjellige, og m og n er positive heltall slik at summen derav er 4.

I blandingen ifølge oppfinnelsen kan MoDTC anvendt som komponent (C) anvendes enten alene eller i kombinasjon med to eller flere av disse. Mengden av MoDTC ligger i området 50-2000 ppm (regnet som molybden), fortrinnsvis 100-1000 ppm, regnet på hele blandingen. Når mengden av molybden er under 50 ppm, kan det ikke oppnås tilstrekkelig lav-friksjonsegenskaper, og når den er over 2000 ppm, vil signifikant forbedring i friksjonsegenskapene ikke oppnås.

Det totale basistall for blandingen ifølge oppfinnelsen må være 2-13, fortrinnsvis 4-9. Basistallet bestemmes i hen-hold til JIS K 2501 (enheten for totalt basistall er mgKOH-/g) •

Det totale basistall ifølge oppfinnelsen kan passende kontrolleres med et kalsiumsulfonat med et totalt basistall (TBN) på 200-300 eller med et kalsiumsulfonat med et totalt basistall (TBN) på 10-100.

Smøreoljeblandingen ifølge oppfinnelsen kan inneholde egnede additiver som vanligvis innarbeides i smøreoljen, slik som et askefritt detergent-dispergeringsmiddel, viskositetsindeks-forbedrer, hellepunktundertrykker, anti-oksidant, rustinhibitor, korrosjonsinhibitor, antiskum-ningsmiddel og andre anti-slitasje midler og friksjonsmodifiserende midler, i den grad at hensikten med foreliggende oppfinnelse ikke forstyrres.

Det askefrie detergent-dispergeringsmiddel innbefatter eksempelvis suksinimider, suksinamider, benzylaminer og deres borderivater og estere. De anvendes i en mengde på vanligvis 0,5-7 vekt%, regnet på hele blandingen.

Viskositetsindeks-forbedrere innbefatter eksempelvis poly-metakrylater, polyisobutylener, etylen/propylenkopolymerer og hydrogeneret styren/butadienkopolymerer. De kan anvendes i en mengde på vanligvis 0,5-35 vekt%, regnet på hele blandingen. Anti-oksidantene innbefatter eksempelvis amin-anti-oksidanter slik som alkylerte difenylaminer, fenyl-a-naftylaminer og alkylerte a-naftylaminer og fenoliske anti-oksidanter slik som 2,6-di-t-butyl-4-metylfenol og 4,4'-metylenbis(2,6-di-t-butylfenol). De anvendes vanligvis i en mengde på 0,05-2 vekt%, regnet på hele blandingen.

Rustinhibitorene innbefatter eksempelvis alkenylravsyrer og delestere derav. Korrosjonsinhibitorene innbefatter eksempelvis benzotriazol and benzimidazol. Anti-skumningsmidlene kan eksempelvis innbefatte dimetylpolysiloksaner og poly-akrylater. De kan passende innarbeides i blandingen.

I følgende eksempler vil ytterligere illustrere foreliggende oppfinnelse.

Eksemplene 1- 8 og sammenlicpiinqseksempler 1- 10 Friksjonskoeffisienten og slitasjespordiameter for smøre-oljeblandingen ble bestemt som følger:

(1) Koeffisent (u):

Friksjonskoeffisienten ble bestemt ved LFW-1 prøven under betingelser av 270 omdr/min, 30 kp/l20°C og 10 min.

(2) Slitasjespordiameter (mm):

Slitasjespordiameteren ble bestemt med Shell fire-kule friksjonsbestemmelsen under betingelsene av 1800 omdr/min, 20 kp/90°C og 30 min.

Basisoljen 150N-1 (med en viskositet ved 100°C på 5,7 mm<2>/s, innehold av aromatisk komponent 4,1 vekt%, svovelinnhold 11,0 ppm og nitrogeninnhold på 89,0 ppm) eller 150N-2 (med viskositet ved 100°C på 5,5 mm<2>/s, aromatisk komponentinnhold 0,5 vekt%, svovelinnhold 0,5 ppm og nitrogeninnhold 0,1 ppm) ble anvendt.

Hver av smøreoljeblandingene gjengitt i tabell 1 ble fremstilt fra basisoljen, og friksjonskoeffisienten (u) og slitasjespordiameteren (mm) ble bestemt. Resultatene er gitt i tabellene 1-1 og 1-2. Som det fremgår av en sammenligning av de viste data i tabell 1-1 mot tabell 1-2 tilveiebringer oljeblandingen ifølge oppfinnelse en vesentlig forbedret friksjonskoeffi-sient, slitasjespordiameter eller begge i forhold til sammenligningsblandingen vist i tabell 1-2.

Smøreoljeblandingen ifølge oppfinnelsen har utmerket antislitasje-egenskaper,samt utmerket friksjonsnedsettende egenskaper og er egnet som smøremiddel eksempelvis for forbrenningsmotorer, automatgir, opphengings- og servostyringshjul, spesielt som smøreolje for forbrenningsmotorer .

Claims (6)

1. Smøreoljeblanding inneholdende en basisolje, organofosfor- og organomolybdenforbindelser, karakterisert ved at blandingen inneholder: (A) 0,04-0,12 vekt%, regnet på basis av fosfor og basert på hele blandingen, av et sink-dialkyl-ditiofosfat inneholdende 50-100 vekt%, regnet som fosfor og basert på hele fosforinnholdet, av en sink-dialkyl-ditiofosfat med sekundære alkylgrupper og 50-0 vekt%, regnet som fosfor og basert på hele fosforinnholdet, av et sink-dialkyl-ditiofosfat med primære alkylgrupper, (B) 1,0-3,0 vekt% kalsiumsulfonat og 0,3-2,5 vekt% kalsium-salisylat og (C) 50-2000 ppm, regnet som molybden av et svovlet oksymolybden-ditiokarbamat inneholdende minst én hydrokarbongruppe med 8-23 karbonatomer, og hvor oljeblåndingen har et totalt basistall på 2-13.

2. Oljeblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at basisoljen er en hydrokrakket olje og/eller voksisomerisert olje inneholdende 3,0 vekt% eller mindre av en aromatisk bestanddel og med et svovelinnhold på 50 ppm eller mindre og med et nitrogeninnhold på 50 ppm eller mindre.

3. Oljeblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at sink-dialkyl-ditio-fosfatet med sekundære alkylgrupper har den generelle formel: hvori R<1> og R<2> hver er en sekundær alkylgruppe med 3-25 karbonatomer.

4. Oljeblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at sink-dialkyl-ditio-fosfatet med primære alkylgrupper har formelen: hvori R<3> og R<*> hver uavhengig er en primær alkylgruppe med 8-25 karbonatomer.

5. Oljeblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at kalsiumsalisylatet har formelen: hvori R<5> er en lineær forgrenet eller cyklisk alkylgruppe med 8-23 karbonatomer.

6. Oljeblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at det svovlede oksymolybden-ditiokarbamat har formelen: hvor R<6> og R<7> hver uavhengig er en hydrokarbongruppe med 8-23 karboner, og summen av m + n er 4.