WO1988008023A1 - Lubricant or lubricant concentrate - Google Patents

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WO1988008023A1
WO1988008023A1 PCT/EP1988/000303 EP8800303W WO8808023A1 WO 1988008023 A1 WO1988008023 A1 WO 1988008023A1 EP 8800303 W EP8800303 W EP 8800303W WO 8808023 A1 WO8808023 A1 WO 8808023A1
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Erasmus Froeschmann
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    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2070/00Specific manufacturing methods for lubricant compositions
    • C10N2070/02Concentrating of additives

Definitions

  • Lubricant or lubricant concentrate
  • the invention relates to a new lubricant or lubricant concentrate based on mineral oil and / or synthetic oil with improved lubricating properties, in particular improved load bearing, sliding and corrosion protection properties.
  • solid lubricants were developed which were introduced between the moving metal parts, such as graphite, MoS 2 , TiO 2 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , Teflon and the like, which were introduced as lubricious top layers, suspensions, pastes or greases were. Thereby the friction partners were better separated and their resilience increased. With centripetal movements of higher peripheral speed and at higher temperature, however, the solid lubricants and carrier media separate sooner or later due to their different specific densities. This limited the long-term lubrication. In a further step, it was possible to apply suitable metal cations to rubbing surfaces during operation from chemical complexes dissolved in a lubricant. They form there
  • Lubrication systems proved the control of the reaction process as problematic. Either there were material-independent eutectics and reaction layers that no longer sufficiently fine-tuned manufacturing-related material unevenness in narrow fits, so that overload areas were created at these points that led to later metal breakouts on the sliding surfaces, or the aggressive component of the organometallic compounds was strengthened and this would get you back into the phase of chemical wear lubrication with a too high removal rate and thus a short service life.
  • DE-PS 941 678 discloses lubricating oils containing soluble reaction products of phosphorus pentasulfide with liquid or solid aliphatic hydrocarbons or terpene hydrocarbons.
  • a lubricating oil which contains metal-containing alkylphenol sulfide esters in combination with zinc sulfonates.
  • DE-AS 1 444 892 a lubricating oil is known which contains a salt of an aromatic zinc dithiophosphate and a zinc carboxylic acid salt in the presence of water. While the first two products are lubricating oil detergents, the latter product is intended to prevent corrosion of silver bearing surfaces.
  • DE-AS 1 296 730 a lubricating oil is known which contains a salt of a substituted succinic acid, optionally together with a salt of an alkylated or esterified phosphoric acid. It is an antioxidant with a detergent effect.
  • a combination of dithiophosphate and dithiophosphinate salts is known from DE-AS 1 271 878.
  • DE-OS 15 94 555 cutting oils containing free sulfur a dialkyldithiophosphate and a chlorinated hydrocarbon are known.
  • Lubricating oils containing zinc or antimondithiocarbamate are known from US Pat. No. 3,462,367.
  • Lubricating oils are known from US Pat. No. 2,758,087 which contain a sulfur-phosphorus compound which is produced by. Reaction of phosphorus pentasulfide with an olefin is obtained at a higher temperature, and which contains zinc phthalate.
  • Lubricating oil additive which is formed from a dithiophosphate of alkaline earth salts in combination with a complex reaction product of phosphorus sulfides, tall oil fatty acid alcohol esters, zinc chloride and barium hydroxide.
  • Lubricating oil additives are also known from US Pat. No. 2,734,864, which are formed from a dithiophosphate of the alkaline earth metal salts in combination with a complex reaction product of phosphorus sulfides, wool fat and alcohol esters. The undefined product contains considerable amounts of barium and zinc.
  • lubricants based on mineral oil or synthetic oil which, in addition to the mineral or synthetic oil, contain an ester of an epoxidized fatty acid with 10 to 18 carbon atoms with mono- or polyhydric alcohols, an alkyl -, Aralkyl- or aryldithiophosphate of zinc, lead, tin, tungsten, molybdenum, niobium or lanthanum and optionally contain a sulfur phosphorus compound.
  • lubricants based on mineral or synthetic oil or lubricant concentrates which in addition to a lead, tungsten, molybdenum and / or vanadium dithiophosphate esterified with alkyl, aryl or aralkyl groups, also contain at least one zinc dialkyldithiophosphate and a metal-free sulfur-phosphorus compound.
  • These last-mentioned lubricants which have found widespread use, no longer meet all of the requirements for modern long-range and cooking performance lubricants. Their coefficient of friction and abrasion are too high, their shelf life is inadequate, and long-term use shows too high a claim in lubrication technology.
  • the object of the invention was therefore to create a new lubricant or lubricant concentrate based on mineral or synthetic oil, which is further improved with regard to its lubricating properties, in particular its friction and wear properties, thus noticeably reducing the need for energy and spare parts and thus also the highest Meets requirements.
  • this object can surprisingly be achieved by adding at least one compound to a mineral and / or synthetic oil in addition to the customary additives which contains at least one quaternary carbon fat and at least one ester and / or ether bond in the molecule having.
  • the invention relates to a new lubricant or lubricant concentrate based on mineral and / or synthetic oil, which is characterized in that it contains a) one or more mineral and / or synthetic oils as base oil and b) at least one compound A, which has at least one quaternary carbon atom and at least one ester and / or ether bond in the molecule, and c) other customary additives.
  • the lubricants or lubricant concentrates according to the invention have significantly improved properties compared to the known lubricants or lubricant concentrates, in particular with regard to friction and wear and thus a reduced need for energy and spare parts. It is believed that this is due to the fact that when they are used in the rubbing and sliding area, metallic glass surfaces are formed from amorphously solidified metal melts, which no longer have metal crystal lattice structures. The glassy ⁇ lstien friction and
  • Bacterial growth tests which were carried out with the lubricants or lubricant concentrates according to the invention, were shown. It was also found that they are 60% biodegradable in normal soil within 3 to 4 months, so that they can also be described as extremely environmentally friendly. They are particularly well suited for use in homokinetic joints for vehicles, i.e. small joints with a high speed and a high load, and they come much closer to the "Lifetime Lubricant", which is regarded as the ideal lubricant, than all previously known lubricants.
  • the compounds containing quaternary carbon atoms used according to the invention are thermally very stable and therefore allow high operating temperatures of up to 300 ° C. They therefore open up the possibility of lifetime lubrication of highly loaded motors, turbines, rolling bearings, constant velocity joints and other high-performance machine elements.
  • lubricant or lubricant concentrate based on mineral and / or synthetic oil used here means both lubricating oils and lubricating greases based on mineral and / or synthetic oil.
  • Compounds containing quaternary carbon atoms are to be understood here as those compounds in which the four main valences of at least one carbon atom per molecule have four carbon atoms. Ice pisia for such compounds are mono-, di- and trimeric Pentaerythritol esters, other polyol esters, pentaerythritol ethoxy esters, pentaerythrity ethers and pentaerythritol ethoxy ethers as well as adamantane ester or ether derivatives or telomeric acid diol esters or neopentyl polyol esters and the corresponding ethoxylated esters and ethers.
  • the lubricants or lubricant concentrates according to the invention have significantly improved properties compared to the known lubricants or lubricant concentrates, as the examples below show.
  • the glass-like smooth friction and sliding surfaces produced by the lubricant according to the invention save drive energy and lower the coefficient of friction per se and by building up a very adhesive boundary lubrication film which enables elastohydrodynamic lubrication even under point loads. As a result, the friction temperature of the lubricant and lubrication point is reduced, the oxidation resistance of both is extended and the metallic friction partners are subjected to less specific alternating loads and temperature stresses.
  • Lubrication points at high operating temperatures for example in diesel engines and aviation turbines.
  • the lubricant or lubricant concentrate contains, as compound A, a compound having 1 to 3 quaternary carbon atoms and optionally additionally at least one free one Hydroxyl group in the molecule, the compound A preferably having a density d 20 of at least 0.900 and an enthalpy H of at least 350 kcal / kg.
  • the lubricant or lubricant concentrate according to the invention additionally contains a component with at least one free hydroxyl group.
  • a 4- to 8-valent alcohol having at least one quaternary carbon atom and at least one ester and / or ether bond in the molecule having a density d 20 of at least 0.900 and an enthalpy H of at least 350 kcal / kg is preferably used as compound A
  • the compound A used according to the invention is preferably selected from the mono-, di- and tripentaerythritol ester and / or ether derivatives, the adamantane ester and / or ether derivatives, the telomeric acid diesters and / or neopentyl polyol esters, preferably the telomeric acid neopentyl glycol, trimethylol propane and / or pentaerythritol esters and their ethoxylated derivatives.
  • the lubricant or lubricant concentrate contains the compound A in an amount of 0.1 to 40% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight, in particular 1 to 12% by weight, especially 1.5 to 8% by weight, based on the weight of the mineral and / or synthetic
  • the lubricant or lubricant concentrate according to the invention preferably contains beet oil, natural oil and / or a synthetic oil with a viscosity in the range from 1.0 mPa.s at 20 ° C to 2.10 6 mPa.s at 20 ° C. It is particularly preferred to use a mineral oil with a viscous of 1.0 mPa.s at 20 ° C to 540 mPa. s at 50 ° C as
  • telomeric acid ester preferably a neopentyl glycol or trimethylol propane ester of telomeric acid.
  • lubricant according to the invention and lubricant concentrate preferably contains a sulfur carrier, particularly a thiazole, at least one metal dialkyldithiocarbamate and / or a metal dialkyldithiophosphate and / or a phosphorus carrier, in particular an organo phosphite, preferably a Dialkylarylphosphit, particularly didecyl or Didodecylphenylphosphit, and / or a metal dialkyldithiophosphate .
  • a sulfur carrier particularly a thiazole
  • at least one metal dialkyldithiocarbamate and / or a metal dialkyldithiophosphate and / or a phosphorus carrier in particular an organo phosphite, preferably a Dialkylarylphosphit, particularly didecyl or Didodecylphenylphosphit, and / or a metal dialkyldithiophosphate
  • the sulfur carrier is preferably present in the lubricant or lubricant concentrate in an amount of 0.5 to 10% by weight, in particular 1 to 3% by weight, while the phosphorus carrier is preferably present in an amount of 0.1 to 10 % By weight, in particular from 0.1 to 5% by weight, especially from 0.5 to 2% by weight.
  • the lubricant or lubricant concentrate according to a preferred embodiment of the invention may contain conventional antioxidants, metal deactivators, detergents, dispersants, antifoams and / or viscosity index improvers as further customary additives.
  • the additives according to the invention can be added individually or in the form of a composition as a concentrate to the carrier medium (base oil or base fat) in the amounts mentioned above.
  • Compounds A with at least one quaternary carbon atom in the molecule which are preferably used according to the invention include the following three groups of compounds:
  • the hydroxyl groups are partially or completely esterified or etherified, the ester or ether groups of which are preferably straight or branched alkyl, aralkyl or aryl groups having 6 to 18, preferably 8 to 12, carbon atoms.
  • pentaerythritol ester examples include pentaerythritol monohexyl, pentaerythritol monooctyl, pentaerythritol moncnonylester, pentaerythritol monodecylester, pentaerythritol monododecylester, pentaerythritol monomyristylester, pentaerythritol monohexadecylester, Pentaerythritmonostearylester, pentaerythritol monooleylester, pentaerythritol monoisostearyl- and -isopalmitinsaureester; the corresponding dihexyl, dioctyl, dinonyl, didecyl, didodecyl, dimyristyl, dihexadecyl, distearyl, dioleyl, diisosterol
  • Pentaerythrticianher examples include pentaerythritol monohexyläther, pentaerythritol monooctyläther, pentaerythritol monononyläther, pentaerythritol monodecyläther, pentaerythritol monododecyl, pentaerythritol moncmyristyläther, pentaerythritol monohexadecyläther, Pentaerythritmonostearyläther, pentaerythritol monooleylather, Pentaerythritmonoisostearyl and -isopalmitinklaruschher; the corresponding dihexyl, dioctyl, dinonyl, didecyl, didodecyl, dimyristyl, dihexadecyl, distearyl, dioleyl,
  • ester or ether groups are preferably branched or unbranched alkyl groups having 1 to 10, preferably 2 to 6 carbon atoms or aralkyl or aryl groups having 6 to 18, preferably 8 to 12 carbon atoms.
  • R 1 or alkyl
  • telomeric acids are compounds with relatively high molecular weights and Long-chain, star-branched structures which can be esterified in the usual way and whose esters are valuable lubricants (commercial product Kortacid T from Akzo Chemie).
  • Mineral oils which can be used according to the invention are all the usual mineral oils, from isoparaffin oil with a viscosity of 1.0 mPa.s at 20 ° C to thin spindle oil with a viscosity of 12 mPa.s at 20 ° C to highly viscous bright stock and cylinder oil with a viscosity of 540 mPa .s at 50 ° C.
  • Ucolub N9 with a viscosity of 5.7 mPa.s at 100 ° C
  • Ucolub N36A with a viscosity of 18 mPa.s at 100 ° C
  • Ucolub N 120A with a viscosity of 55 mPa.s at 100 ° C (all non-water-soluble polyglycols) from Union Carbide
  • Isopar J from Esso (an isoparaffin oil) with a viscosity at 20 ° C of 1.0 mPa.s.
  • organophosphorus compounds which can be used as phosphorus supports according to the invention are compounds of the formula
  • organophosphorus compounds of the above formula are monodecyl diphenyl phosphite, dicecylphenyl phosphite, triphenyl phosphite, dioctyl phenyl phosphite,
  • the metal dialkyldithiocarbamates which can be used according to the invention as tail carriers are compounds of the formula
  • Me is a metal from the group copper, silver, zinc, cadmium, boron, titanium, zirconium, tin, lead, vanadium, tantalum, antimony, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, cobalt and nickel, preferably boron, nickel, cobalt or Molybdenum means.
  • the metal dialkyldithiophosphates which can be used according to the invention both as a sulfur carrier and as a phosphorus carrier are compounds of the formula
  • Me for a metal from the group copper, silver, zinc, cadmium, boron, titanium, zirconium, tin, lead, vanadium, tantalum, antimony, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, cobalt and nickel, preferably for zinc, nickel, Tiran, vanadium, molybdenum, tungsten and manganese.
  • the alkyl group in the above mentioned metal dialkyl cithio Carbamates and metal dialkyldithiophosphates each preferably contain 4 to 8 carbon atoms, so that the metal salts mentioned are still soluble in the commercially available base oils.
  • particularly advantageous alkyl groups include the diene, i- and tert-butyl group, the n- and i-amyl group, the n- and i-hexyl group, the n- and i-keptyl group and the 2-ethylhexyl group.
  • the i-butyl group, the n- and i-amyl group and the 2-ethylhexyl group are very particularly preferred.
  • compositions were examined once with and once without the lubricant concentrate according to the invention with regard to their lubricating properties and the results obtained were compared with one another.
  • Thickness of 10 mm was used, on the surface of which a drop of the lubricating oil or grease to be examined was applied.
  • a ball made of the same stainless steel with a diameter of 10 mm was applied, which due to its load exerted pressure on the surface of the metal disc.
  • the wear profile transverse to the direction of oscillation of the ball which was generated due to the friction between the loaded ball and the surface of the metal disk within the test period, was recorded by means of a suitable recording device, the diagrams given below being obtained, in which the height of wear on the ordinate as the difference between the highest and the lowest point of the surface profile of the metal disk as a function of the scanning distance of the surface of the metal disk is shown on the abscissa.
  • a profile depth on the ordinate of 1 cm corresponds to a real profile depth in the surface of the metal disc of 1 ⁇ m, with the exception of the
  • Diagram B 'of Example 2 A profile depth of 1 cm corresponds to a real profile depth of 2.5 ⁇ m.
  • the lubricant concentrate according to the invention was omitted in the comparison product.
  • Diagram A Diagram A '
  • a medium-viscosity lubricating oil with a viscosity of 190 to 200 mPa.s at 50 ° C with the following composition was produced:
  • Lubricant drag substance 6% lubricant concentrate according to the invention 28%
  • the lubricant concentrate according to the invention was omitted from the comparison product.
  • Diagram B Diagram B '(according to the invention) (comparison product)
  • a lubricating oil with an average viscosity of 120 to 150 mPa.s at 50 ° C was prepared with the following composition:
  • the lubricant concentrate according to the invention was omitted in the comparison product.
  • the tests were carried out for 1 hour at a temperature of 150 ° C. and a load of 200 N under identical conditions.
  • a high-performance gear oil SAE 85/90 was tested with the addition of 10% by weight of monopentaerythritol tetraester according to the invention or without this addition.
  • the comparative experiments were carried out for 1 hour at a temperature of 90 ° C. and under a load of 200 N under identical conditions.
  • a grease was produced for the multi-purpose lubrication of highly loaded gears and constant velocity joints with the following composition: Mineral oil 70%
  • Consistency generator based on lithium stearate 9% lubricant concentrate according to the invention 21%
  • the tests were carried out for 3 hours at a temperature of 50 ° C. and a load of 300 N under otherwise identical conditions.
  • the profile depth was 0.95 ⁇ m (average value from three measurements), while the profile depth when using the comparison product was 1.63 ⁇ m. (Average of three measurements) was, as the following diagrams show F (according to the invention) and F '(comparative product).

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Description

Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat
Die Erfindung betrifft ein neues Schmiermittel bzw. Schmicrmittelkonzentrat auf der Basis von Mineralöl und/oder Syntheseöl mit verbesserten Schmiereigenschaften, insbesondere verbesserten Lasttrage-, Gleit- und Korrosionsschutzeigenschaften.
Während der letzten Jahrzehnte wurden zahlreiche Verfahren und Schmierstoffsysteme entwickelt, um bei bewegten Maschinenteilen die Reibung und den Verschleiß zu mindern, somit Energie und Ersatzteilkosten zu senken und die Lebensdauer der Schmierstoffe und Werkstoffe zu verlängern. Als idealer Schmierstoff gilt dabei der "Lifetime Lubricant", der auch den immer drängender werden ökologischen Forderungen entgegenkommt.
Auf dem Wege zu Langzeit- und Hochleistungs-Schmierstoffen, -Schmiersystemen und -Schmierverfahren wurde in der ersten Stufe die sogenannte chemische Verschleißschmierung entwickelt. Mit ihrer Hilfe konnte durch Aufbringung chemisch reaktiver Deckschichten auf Oberflächen oder durch Einbringung chemisch reaktiver Verbindungen in Grundschmiermittel der Metall-Metall-Kontakt durch Salzbildung an den Oberflächen der Mikrogebirge bewegter Teile weitgehend unterbunden werden. Auf diese Weise konnte das Festfressen der Maschinenteile verhindert werden. Gleichzeitig wurde aber der laufende Verschleiß durch Abscherung der Salzschichten bei der Bewegung der Metallteile gegeneinander gefördert. Die Lebensdauer der Werkstoffe blieb daher verhältnismäßig kurz. In einer weiteren Stufe wurden Festschmierstoffe entwickelt, die zwischen die bewegten Metallteile eingebracht wurden, wie z.B. Graphit, MoS2, TiO2, Ca3(PO4)2, Teflon und dgl., die als schmierfähige Deckschichten, Euspensionen, Pasten oder Fette eingebracht wurden. Dadurch wurden die Reibpartner besser voneinander getrennt und ihre Belastbarkeit erhöht . Bei zentripetalen Bewegungen höherer Umfangsgeschwindigkeit und bei höherer Temperatur trennen sich jedoch die Festschmierstoffe und Trägermedien über kurz oder lang voneinander aufgrund ihrer unterschiedlichen spezifischen Dichten . Der Langzeitschmierung waren dadurch Grenzen gesetzt . In einem weiteren Schritt gelang es , aus in einem Schmierstoff gelösten chemischen Komplexen heraus geeignete Metallkationen auf reibende Oberflächen während des Betriebs aufzubringen. Sie bilden dort unter
Druck und Temperatur der Reibpartner Eutektikas mit den Metallrandschichten , welche die Rauheitstäler glättend auffüllen und die Rauheitsspitzen zum Teil tribochemisch , zum Teil mikroplastisch abflachen. Der anionische Teil der metallorganischen Verbindungen bildet in situ schmier- und und haftfähige Reaktions schichten auf den frisch umgeformten eutektoiden Reibflächen .
Neben einer noch zu langen Einlaufphase , einem zu hohen Reibungskoeffizienten und Abrieb hat sich bei diesen
Schmiersystemen die Steuerung des Reaktionsablaufes als problematisch erwiesen . Entweder gelangte man zu werkstoffunabhängigen Eutektikas und Reaktionsschichten , die eine Feinabtragung herstellungsbedingter Werkstoffunebenheiten in engen Passungen nicht mehr ausreichend vornahmen , so daß an diesen Stellen Überlastungsbereiche entstanden , die zu späteren Metallausbrüchen an den Gleitflächen führten , oder es wurde die aggressive Komponente der metallorganischen Verbindungen vrstärkt und damit geriet man wieder in die Phase chemischer Verschleiß schmierung mit einer zu hohen Abtragungεrate und somit zu kurzer Lebensdauer . Aus der DE-PS 941 678 sind beispielsweise Schmieröle mit einem Gehalt an löslichen Umsetzungsprodukten von Phosphorpentasulfid mit flüssigen oder festen aliphatischen Kohlenwasserstoffen oder Terpenkohlenwasserstoffen bekannt. Aus der DE-PS 923 984 ist ein Schmieröl bekannt, das metallhaltige Alkylphenolsulfidester in Kombination mit Zinksulfonaten enthält. Aus der DE-AS 1 444 892 ist ein Schmieröl bekannt, das ein Salz aus einem aromatischen Zinkdithiophosphat und einem Zinkcarbonsäuresalz in Gegenwart von Wasser enthält. Während die beiden erstgenannten Produkte Schmieröldetergentien darstellen, soll das letztgenannte Produkt die Korrosion von Silberlagerflächen verhindern. Aus der DE-AS 1 296 730 ist ein Schmieröl bekannt, das ein Salz einer substituierten Bernsteinsäure enthält, gegebenenfalls zusammen mit einem Salz einer alkylierten oder veresterten Phosphorsäure. Dabei handelt es sich um ein Antioxidationsmittel mit Detergenswirkung. Aus der DE-AS 1 271 878 ist eine Kombination von Dithiophosphat und Dithiophosphinatsalzen bekahfft. Aus der DE-OS 15 94 555 sind Schneidöle mit einem Gehalt an freiem Schwefel, einem Dialkyldithiophosphat und einem chlorierten Kohlenwasserstoff bekannt. Aus der US-PS 3 462 367 sind Schmieröle mit einem Gehalt an Zink- oder Antimondithiocarbamat bekannt. Aus der US-PS 2 758 087 sind Schmieröle bekannt, die eine Schwefel-Phosphor-Verbindung enthalten, die durch. Umsetzung von Phosphorpentasulfid mit einem Olefin bei höherer Temperatur erhalten wird, und die Zinkphthalat enthält. Alle diese bekannten Schmierölzusätze genügen den heutigen Anforderungen nicht mehr, insbesondere führen sie zu starken oxidischen Ablagerungen im Bereich der Schmierstelle und verursachen einen zu hohen Abrieb. Aus der US-PS 2 734 665 ist es bekannt, ein
Schmieröladditiv zu verwenden, das aus einem Dithiophosphat der Erdalkalisalze in Kombination mit einem komplexen Umsetzungsprodukt aus Phosphorsulfiden, Tallölfettsäurealkoholestern, Zinkchlorid und Bariumhydroxid gebildet wird. Die damit erzielbaren Reibbeiwerte und Abriebswerte sind jedoch für die heutigen Anforderungen zu hoch, darüber hinaus ist ihr Flächenpressungswert zu niedrig. Aus der US-PS 2 734 864 sind ferner Schmieröladditive bekannt, die aus einem Dithiophosphat der Erdalkalisalze in Kombination mit einem komplexen Umsetzungsprodukt aus Phosphorsulfiden, Wollfett und Alkoholestern gebildet werden. Das Undefinierte Produkt enthält beträchtliche Mengen an Barium und Zink.
Ein solches Schmieröladditiv ist schon wegen seines unerträglichen Geruches, der auch die damit in Kontakt kommenden Personen gesundheitlich gefährdet, in der Praxis nicht verwendbar. Aus der DE-PS 1 954 452 sind Schmiermittel auf der Basis von Mineralöl- oder Syntheseöl bekannt, die neben dem Mineral- oder Syntheseöl als Zusätze einen Ester einer epoxidierten Fettsäure mit 10 bis 18 C- Atomen mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen, ein Alkyl-, Aralkyl- oder Aryldithiophosphat von Zink, Blei, Zinn, Wolfram, Molybdän, Niob oder Lanthan und gegebenenfalls eine Schwefelphosphorverbindung enthalten.Aus der DE-PS 2 108 780 sind Schmiermittel auf der Basis von Mineral- oder Syntheseöl bzw. Schmiermittelkonzentrate bekannt, die neben einem mit Alkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppen veresterten Blei-, Wolfram-, Molybdän und /oder Vanadindithiophosphat noch mindestens eine Zinkdialkyldithiophosphat- und eine metallfreie Schwefel-Phosphor-Verbindung enthalten. Auch diese zuletzt genannten Schmiermittel, die ein weit verbreitete Anwendung gefunden haben, genügen den An for cerungen, die an moderne Langreit- und Kochleistungsschmierstoffe gestellt werden, nicht mehr in allen Belangen. Ihr Reilrungs koeffizient und Abrieb liegen zu hoch, ihre Lagerbeständigkeit ist unzureichend, im Langzeiteinsatz zeigt zieh eine zu hohe Re klamstionsσuote in schmiertechnischen Bereich. Aufgabe der Erfindung war es daher, ein neues Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineraloder Syntheseöl zu schaffen, das hinsichtlich seiner Schmiereigenschaften, insbesondere seiner Reib- und Verschleißeigenschaften, weiter verbessert ist, somit den Energieund Ersatzteilbedarf spürbar verringert und damit auch den höchsten gestellten Anforderungen gerecht wird.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsqemäß Überraschenderweise dadurch gelöst werden kann, daß einem Mineral- und/ oder Syntheseöl neben den üblichen Zuεätzen mindestens eine Verbindung zugegeben wird, die im Molekül mindestens ein quartäres Kohlenεtof fatom und mindestens eine Ester- und/oder Ätherbindung aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineral- und/oder Syntheseöl, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es enthält a) ein oder mehrere Mineral- und/oder Synthese-Öle als Grundöl und b) mindestens eine Verbindung A, die im Molekül mindestens ein quartäres Kohlenstoffatom und mindestens eine Esterund/oder Ätherbindung aufweist, sowie c) weitere übliche Zusätze.
Die erfindungsgemäßen Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrate weisen gegenüber den bekannten Schmiermitteln bzw. Schmiermittelkonzentraten wesentlich verbesserte Eigenschaften insbesondere in bezug auf Reibung und Verschleiß und somit einen erniedrigten Energie- und Ersatzteilbedarf auf. Es wird angenommen, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß bei ihrer Verwendung im Reib- und Gleitbereich metallische Glasflächen aus amorph erstarrten Metallschmelzen, die keine Metallkristallgitterstrukturen mehr aufweisen, entstehen. Die glasartigen σlstien Reib- und
Gleitflächen, die mit dem erf indungsgemäßen Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat vermutlich erzeuct werden, verbessern deutlich den gesamten Schmiervorgang, da der Reibkoeffizient und mit ihm der Abrieb, die Oxidation und die Korrosion erheblich gesenkt werden. Auch der sogenannte Passungsrost wird durch das erfindungsgemäße Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat verhindert. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäßen Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrate außerordentlich umweltfreundlich sind, da sie kein Blei, kein geschwefeltes Walspermöl und kaum Phosphor enthalten. Dies haben Fischtests und
Bakterienwachstumstests, die mit den erfindungsgemäßen Schmiermitteln bzw. Schmiermittelkonzentraten durchgeführt wnαrden, gezeigt. Außerdem wurde festgestellt, daß sie schon innerhalb von 3 bis 4 Monaten in normaler Erde zu 60 % biologisch abbaubar sind, so daß sie auch als außerordentlich αmweltverträglich bezeichnet werden können. Sie sind besonders gut geeignet für die Verwendung in homokinetischen Gelenken für Fahrzeuge, d.h. kleinenGelenkenmit einer hohen Drehzahl und einer hohen Belastung, und sie kommen dem als idealen Schmierstoff angesehenen "Lifetime Lubricant" wesentlich näher als alle bisher bekannten Schmiermittel. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäß eingesetzten, quartäre Kohlenstoffatome enthaltenden Verbindungen thermisch sehr stabil sind und daher hohe Betriebstemperaturen von bis zu 300ºC erlauben. Sie eröffnen daher die Möglichkeit zur Lebensdauerschmierung höchst-belasteter Motoren, Turbinen, Wälzlager, Gleichlaufgelenke und anderer Hochleistungsmaschinenelemente.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineral- und/oder Syntheseöl" sind sowohl Schmieröle als auch Schmierfette auf Mineral- und/oder Syntheseölbasis zu verstehen.
Unter quartäre Kohlenstoffatome enthaltenden Verbindungen sind hier solche Verbindungen zu verstehen, in denen die vier Hauptvalenzen mindestens eines Kohlenstoffatoms je Molekül mit vier Kohlenstoffatomen besetn sind. Eeispisie für solche Verbindungen sind mono-, di- und trimere Pentaerythritester, andere Polyolester, Pentaerythritethoxyester, Pentaerythritäther und Pentaerythritethoxyäther sowie Adamantanester- oder -ätherderivate oder Telomersäufediolester oder -neopentylpolyolester und die entsprechenden ethoxylierten Ester und Äther.
Die erfindungsgemäßen Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrate weisen gegenüber den bekannten Schmiermitteln bzw. Schmiermittelkonzentraten deutlich verbesserte Eigenschaften auf, wie die weiter unten folgenden Beispiele zeigen. Die durch den erfindungsgemäßen Schmierstoff erzeugten glasartigen glatten Reib- und Gleitflächen ersparen Antriebsenergie und erniedrigen den Reibungskoeffizienten per se und durch Aufbau eines sehr haftfesten Grenzschmierfilms, der eine elastohydrodynamische Schmierung auch bei punktförmiger Belastung ermöglicht. Hierdurch wird die Reibtemperatur von Schmierstoff und Schmierstelle herabgesetzt, die Oxidationsbeständigkeit beider verlängert und die metallischen Reibungspartner weniger spezifisch wechsellastund temperaturbeansprucht.
Insgesamt werden durch diese Effekte der Verschleiß außerordentlich erniedrigt und die Lebensdauer der Reibpartner und des Schmierstoffs deutlich erhöht. Erfindungsgemäß werden diese Verbesserungen innerhalb eines sehr breiten Viskositätsbereiches erzielt, so daß nunmehr auch Öle mit niedriger Viskosität dort verwendet werden können, wo bisher hohe oder mittlere Viskositätsgrade als unbedingt erforderlich angesehen wurden, beispielsweise bei Getrieben, Differentialgetrieben oder Turbinenuntersetzungsgetrieben. Auch erlaubt die thermische Beständigkeit des erfindungsgemäßen Schmiermittels bzw. Schmiermittelkonzentrats seine Verwendung an
Schmierstellen hoher Betriebstemperatur, beispielsweise in Dieselmotoren und Flugturbinen.
Gemäβ einer bevorzugten Ausgesta ltung der Erfindung enthält das Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat als Verbindung A eine Verbindung mit 1 bis 3 quartären Kohlenstoffato men sowie gegebenenfalls zusätzlich mindestens einer freien Hydroxylgruppe im Molekül, wobei die Verbindung A vorzugsweise eine Dichte d20 von mindestens 0,900 und eine Enthalpie H von mindestens 350 kcal/kg aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das erfindungsgemäße Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat zusätzlich noch eine Komponente mit mindestens einer freien Hydroxylgruppe.
Als Verbindung A wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein 4-bis 8-wertiger Alkohol mit mindestens einem quartären Kohlenstoffatom sowie mindestens einer Ester- und/oder Ätherbindung im Molekül mit einer Dichte d20 von mindestens 0,900 und einer Enthalpie H von mindestens 350 kcal/kg verwendet.
Die erfindungsgemäß verwendete Verbindung A wird vorzugsweise ausgewählt aus den Mono-, Di- und Tripentaerythritester- und/oder-ätherderivaten, den Adamantanester- und/oder -ätherderivaten, den Telomersäurediolestern und/oder -neopentylpolyolestern, vorzugsweise den Telomersäureneopentylglykol-, -trimethylolpropan- und/oder -pentaerythritestern und ihren ethoxylierten Derivaten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat die Verbindung A in einer Menge von 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.--%, insbesondere 1 bis 12 Gew.-%, speziell 1,5 bis 8 Gew.—%, bezogen auf das Gewicht des Mineral- und/oder Svnthese
Als Grundöl enthält das erfindungsgemäße Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat vorzugsweise Rüböl, Katuröl und/oder ein Syntheseöl mit einer Viskosität in dem Bereich von 1,0 mPa.s bei 20ºC bis 2.106 mPa.s bei 20ºC. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Mineralöls mit einer Visko- sität von 1,0mPa.s bei 20°C bis 540 mPa. s bei 50°C als
Naturöl sowie die Verwendung eines aromatischen oder aliphatischen Dicarbonsäureesters, insbesondere Poly-α-olefindicarbonsäureesters, speziell -butylesters, mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 3000, vorzugsweise von Phthalsäurediisodecylester, Trimethyladipinsäuredidecylester und Sebacinsäuredioctylester, eines Polyisobutylens mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 100 000 und einer Viskosität von 200 bis 43 000 mPa. s bei 100°C, eines Polymethacrylats mit einer Viskosi- tät von 1000 mPa.s bei 100°C, eines nicht-wasserlöslichen Polyglykols mit einer Viskosität von 5 bis 60 mPa.s bei 100°C eines Isoparaffinöls und/oder Alkylbenzols mit einem Flammpunkt von über 50°C und einer Viskosität im Bereich von 1,0 mPa.s bei 20°C bis 2 000 000 mPa.s bei 20°C und eines Telomersäureesters, vorzugsweise eines Neopentylglykol- oder Trimethylolpropanesters der Telomersäure.
Als weiteren Zusatz enthält das erfindungsgemäße Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat vorzugsweise einen Schwefelträger, insbesondere ein Thiazol, mindestens ein Metalldialkyldithiocarbamat und/oder ein Metalldialkyldithiophosphat und/oder einen Phosphorträger, insbesondere ein Organophosphit, vorzugsweise ein Dialkylarylphosphit, speziell Didecylphenylphosphit oder Didodecylphenylphosphit, und/oder ein Metalldialkyldithiophosphat.
Der Schwefelträger ist vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 3 Gew.-%, in dem Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat enthalten, während es den Phosphorträger vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 5 Gew.-%, speziell von 0,5 bis 2 Gew.-%, enthält.
Als weitere übliche Zusätze kann das erfindungsgemäβe Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat gemäß einsr bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung übliche Antioxidantien, Metalldesaktivatoren, Detergentien, Dispergiermittel, Antischaummittel und/oder Viskositätsindexverbesserer enthalten. Die erfindungsgemäßen Zusätze können einzeln oder in Form einer Komposition als Konzentrat dem Trägermedium (Grundöl oder Grundfett) in den obengenannten Mengen zugegeben werden.
Keitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Zu den erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Verbindungen A mit mindestens einem quartären Kohlenstoffatom im Molekül gehören die folgenden drei Gruppen von Verbindungen:
a) Mono-, Di- und Tripentaerythritester und/oder -äther und ihre ethoxylierten Ester- und ethoxylierten Ätherderivate. Der ihnen zugrunde liegende Mono- und Dipentaerythrit hat die Struktur:
Monopentaerythrit Dipentaerythrit
in denen die Hydroxylgruppen teilweise oder vollständig verestert oder veräthert sind, deren Ester- oder Äthergruppen vorzugsweise gerade oder verzweigte Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppen mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 12, Kohlenstoffatome darstellen.
Diese Verbindungen lassen sich leicht herstellen und zahlreiche Vertreter dieser Verbindungen sind im Handel erhältlich, beispielsweise von der Firma Ciba-Geigy unter den Handelsbezeichnungen Reolube LP 3600 (Pentaerythrittetrapelargcnat), Reolube LPE 504 (Pentaerythrittetracctyiesrer) , Reciube LFE 602 (Pentaeryrhrittetraheptylester), von der Firma Akzo unter der Handelsbezeichnung Ketjenlube 12 (Pentaerythrittetradecyl/dodecylester mit statistischer C10/C12-Verteilung), und von der Firma Henkel AG unter der Handelsbezeichnung Edenor Ke 230 (Pentaerythrittetraisopalmitinsäureester) und Pentaerythrittetraisostearylsäureester.
Beispiele für geeignete Pentaerythritester sind Pentaerythrit-monohexylester, Pentaerythrit-monooctylester, Pentaerythrit-moncnonylester, Pentaerythrit-monodecylester, Pentaerythrit-monododecylester, Pentaerythrit-monomyristylester, Pentaerythrit-monohexadecylester, Pentaerythritmonostearylester, Pentaerythrit-monooleylester, Pentaerythrit-monoisostearyl- und -isopalmitinsaureester; die entsprechenden Dihexyl-, Dioctyl-, Dinonyl-, Didecyl-, Didodecyl-, Dimyristyl-, Dihexadecyl-, Distearyl-, Dioleyl-, Diisostearyl- und Diisopalmitinsäureester des Pentaerythrits; die entsprechenden Trihexyl-, Trioctyl-, Trinonyl-, Tridecyl-, Tridodecyl-, Trimyristyl-, Trihexadecyl-, Tristearyl-, Trioleyl-, Triisostearyl- und Triisopalmitinsäureester des Pentaerythrits sowie die entsprechenden Tetrahexyl-, Tetraoctyl-, Tetranonyl-, Tetradecyl-, Tetradodecyl-, Tetramyristyl-, Tetrahexadecyl-, Tetrastearyl-, Tetraoleyl-, Tetraisostearyl- und Tetraisopalmitinsäureester des Pentaerythrits.
Beispiele für geeignete Pentaerythritäther sind Pentaerythrit-monohexyläther, Pentaerythrit-monooctyläther, Pentaerythrit-monononyläther, Pentaerythrit-monodecyläther, Pentaerythrit-monododecyläther, Pentaerythrit-moncmyristyläther, Pentaerythrit-monohexadecyläther, Pentaerythritmonostearyläther, Pentaerythrit-monooleylather, Pentaerythritmonoisostearyl-und -isopalmitinsäureäther; die entsprechenden Dihexyl-, Dioctyl-, Dinonyl-, Didecyl-, Didodecyl-, Dimyristyl-, Dihexadecyl-, Distearyl-, Dioleyl-, Diisostearyl- und Diisopalmitinsäureäther des Pentaerythrits; die entsprechenden Trihexyl-, Trioctyl-, Trinonyl-, Tridecyl-, Tricocecyl-, Trimyristyl-, Trihexaöeyl-, Tristeary]-, Trioleyl-, Triisostearyl- und Triisopalmitinsäureäther de s Pentaerythrits sowie die entsprechenden Tetrahexyl-, Tetraoctyl-, Tetranonyl-, Tetradecyl-, Tetradodecyl-, Tetramyristyl-, Tetrahexacecyl-, Tetrestearyl-, Tetraoleyl-, Terraisostearyl- und Tetraisopalmitinsäureäther des b) Adamantanderivate mit dem Adamantan-Grundσerüs t
Figure imgf000014_0001
das in 1- oder 2-Stellung durch COOH, CH2OH oder C2H5OH substituiert ist, wobei die OH-Gruppe des Substituenten verestert oder veräthert sein kann gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Ethoxygruppen. Die Ester- oder Äthergruppen stellen vorzugsweise verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 10, vorzugsweiεe 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl oder Arylgruppen mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 12 Kohlenstoffatomen dar.
c) Pentaerythrittelomersäurederivate mit der folgenden Grundstruktur
Figure imgf000014_0002
worin bedeuten:
T = Telomer,
R = 1 oder Alkyl
Eei Telomersäuren handelt es sich bekanntlich ur Verbindungen mir verhältnismäβic hohen Molekuiargewichten und langkettigen, sternartig verzweigten Strukturen, die auf übliche Weise verestert werden können und deren Ester wertvolle Schmierstoffe darstellen (Handelsprodukt Kortacid T der Firma Akzo Chemie).
Erfindungsgemäß verwendbare Mineralöle sind alle üblichen Mineralöle vom Isoparaffinöl mit einer Viskosität von 1 ,0 mPa.s bei 20°C über dünnes Spindelöl mit einer Viskosität von 12 mPa.s bei 20°C bis zu hochviskosem Brightstock und Zylinderöl mit einer Viskosität von 540 mPa.s bei 50°C.
Viele der erfindungsgemäß verwendbaren Syntheseöle sind im Handel erhältlich, beispielsweise von der Firma BP unter der Handelsbezeichnung "Hyvis 10" (ein Polyisobutylen mit einer Viskosität bei 100°C von 200 mPa.s), "Hyvis 200" (ein Polyisobutylen mit einer Viskosität bei 100°C von 4300 mPa.s) und "Hyvis 2000" (ein Polyisobutylen mit einer Viskosität bei 100°C von 43 000 mPa. s), Viscoplex 4-95 der Firma Röhm (ein Polymethacrylat) mit einer Viskosität von 10OO mPa.s bei 100°C , Ucolub N9 mit einer Viskosität von 5,7 mPa.s bei 100°C, Ucolub N36A mit einer Viskosität von 18 mPa.s bei 100°C, Ucolub N 120A mit einer Viskosität von 55 mPa.s bei 100°C (alles nicht-wasserlösliehe Polyglykole) der Firma Union Carbide, sowie "Isopar J" der Firma Esso (ein Isoparaffinöl) mit einer Viskosität bei 20°C von 1,0 mPa.s .
Bei den erfindungsgemäß als Phosphorträger verwendbaren Organophosphorverbindungen handelt es sich um Verbindungen der Formel
Figure imgf000015_0001
wer in R jeweils eine geradkettige, verzweicte oder cyclische Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoff atomen oder in o- oder p-Stellung durch einen niederen Alkvlrest mit
1 bis 6 Kohlenstoff atomen substituierte Phenylgruppe bedeuten. BevorzugteBeispiele für Organophosphorverbindungen der obengenannten Formel sind Monodecyl-diphenylphosphit, Dicecylphenylphosphit, Triphenylphosphit, Dioctyl-phenylphosphit,
Dihexyl-phenyl-phosphit, Diisodecyl-phenylphosphit, Diisooctyl-phenyl-phosphit, Didecyl-o-methylphenylphosphit und Didecyl-p-methylphenylphosphit.
Bei den erfindungsgemäß als Schweifelträger verwendbaren Metalldialkyldithiocarbamaten handelt es sich um Verbindungen der Formel
Figure imgf000016_0002
worin Me ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Silber, Zink, Cadmium, Bor, Titan, Zirkonium, Zinn, Blei, Vanadin, Tantal, Antimon, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Kobalt und Nickel, vorzugsweise Bor, Nickel, Kobalt oder Molybdän, bedeutet.
Bei den erfindungsgemäß sowohl als Schwefelträger als auch als Phosphorträger verwendbaren Metalldialkyldithiophosphaten handelt es sich um Verbindungen der Formel
Figure imgf000016_0001
worin Me für ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Silber, Zink, Cadmium, Bor, Titan, Zirkonium, Zinn, Blei, Vanadin, Tantal, Antimon, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Kobalt und Nickel, vorzugsweise für Zink, Nickel, Tiran, Vanadin, Molybdän, Wolfram und Mangan, steht.
Die Alkylgruppe in den obengenannten Metalldialkylcithio carbamaten und Metalldialkyldithiophosphaten enthält jeweils vorzugsweise 4 bis 8 Kohlenstoffatome, so daß die genannten Metallsalze in den handelsüblichen Grundölen noch löslich sind. Zu Beispielen für besonders vorteilhafte Alkylgruppen gehören dien-, i- und tert-Butylgruppe, die n- und i-Amylgruppe, die n- und i-Hexylgruppe, die n- und i-Keptylgruppe und die 2-Ethylhexylgruppe. Ganz besonders bevorzugt sind die i-Butylgruppe, die n- und i-Amylgruppe und die 2- Ethylhexylgruppe.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen wurden jeweils handelsübliche Schmieröle bzw.-fette mit den angegebenen
Zusammensetzungen einmal mit und einmal ohne das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat auf ihre Schmiereigenschaften hin untersucht und die dabei erzielten Ergebnisse miteinander' verglichen.
Die erzielten Ergebnisse sind in den in den jeweiligen Beispielen dargestellten Diagrammen graphisch wiedergegeben.
Zur Durchführung der Versuche wurde eine kreisrunde Scheibe aus Edelstahl mit einem Durchmesser von 23 mm und einer
Dicke von 10 mm verwendet, auf deren Oberfläche ein Tropfen des jeweils zu untersuchenden Schmieröls bzw. Schmierfettes aufgebracht wurde. Auf die Stelle, auf der sich das Schmieröl bzw. Schmierfett befand, wurde eine Kugel aus dem gleichen Edelstahl mit einem Durchmesser von 10 mm aufgebracht, die aufgrund ihrer Belastung einen Druck auf die Oberfläche der Metallscheibe ausübte. Die Metallkugel wurde mit einer Freguenz von 50 Hz über eine Amplitude von 1 mm 60-180 min lang unter Eelastung auf der Oberfläche der Metallscheibe hin und her-bewegt, wobei während des Versuchs die Belastung innerhalb des Bereiches von 50 bis 300 N und die Temperatur innerhalb des Bereiches von 50 bis 150°C variiert wurden (SRV = Schwing-Reib-Verschleiß-Gerät der Firma Optimol GmbH).
Das aufgrund der Reibung zwischen der belaεteten Kugel und der Oberfläche der Metallscheibe innerhalb des Versuchszeitraums erzeugte Verschleißprofil quer zur Oszillationsrichtung der Kugel wurde mittels eines geeigneten Aufzeichnungsgerätes aufgezeichnet , wobei die nachstehend angegebenen Diagramme erhalten wurden, in denen auf der Ordinate die Verschleißhöhe als Differenz zwischen dem höchεten und dem tiefsten Punkt des Oberflächenprofils der Metallscheibe in Abhängigkeit von der Abtaststrecke der Oberfläche der Metallscheibe auf der Abszisse dargestellt ist .
In den nachstehenden Diagrammen entspricht eine Profiltiefe auf der Ordinate von 1 cm einer realen Profiltiefe in der Oberfläche der Metallscheibe von 1 μm mit Ausnahme des
Diagramms B ' des Beispiels 2. Darin entspricht eine Profiltiefe von 1 cm einer realen Profiltiefe von 2 , 5 μm.
Die Diagramme wurden unter im übrigen identischen Bedingungen aufgezeichnet (Belastung der Kugel 50 bis 300 N ,
Reibfrequenz 50 Hz , Temperatur 50 bis 150°C , Reibamplitude 1 mm , Versuchsdauer 1 bis 3 h) . Die unterhalb der Diagramme an gegebenen Reibkoeffizienten (RKmax=maximaler Reibkoeffizient ; RKd=durchschnittlicher Reibkoeffizient über 98 % der Reibkoeffizientenkurve) wurden ebenfalls mit dem o . g. . SRV-Gerät gemessen. In allen Versuchen wurde, sofern nicht anders angeαeben, als erfindungsgemäßes Schmiermittelkonzentrat ein Produkt mit der folgenden Zusammensetzung verwendet:
50 % C1 0 -C 18-Verbindung mit quartärem Kohlenstoffatom 20 % Copolymer von α-Olefinestern
5 , 5 % Trimethyladipinsäurecidecylester 2 , 5 % Dialkylarylphosph it 9 % Metalldialkyldithiophosphat/Metalldialkyldithiocarnamat 7 % Thiazol derivat 2 % sterisch oehinäer tes Phenol als Oxidaticnsinhibitor Bei s pi el 1
Es wurde ein hochviskoses Schmieröl mit einer Viskosität von 2200 mPa.s bei 50°C der folgenden Zusammensetzung hergestellt und getestet:
Trimethyladipinsäuredidecylester 34 %
Polyisobutylen 43000mPa. s/100°C 32 % Schmiermittel-Schleppsubstanz 6 % erfindungsgemäßes Schmiermittelkonzentrat 28 %
In dem Vergleichsprodukt wurde das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat weggelassen.
Beide Produkte wurden 1 h lang bei einer Temperatur von 150ºC und einer Belastung von 200 N unter identischen Bedingungen getestet. Die erzielten Ergebnisse sind in den folgenden Diagrammen A (erfindungsgemäß) und A' (gemäß Stand der Technik) graphisch dargestellt.
Diagramm A Diagramm A'
Figure imgf000019_0001
RKmax = 0,112 RKmax = 0,145 RKd = 0,047 RKd = 0,088
Mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittelzusatz ergab sich eine Profiltiefe von 0,80 μm (Mittelwert aus zwei Messungen) .
Ohne den erfindungsgemäßen Schmiermittelzusatz ergab sich eine Profiltiefe von 1,68 (Mittelwert aus zwei Messungen) .
Beispiel 2
Es wurde ein mittelviskoses Schmieröl mit einer Viskosität von 190 bis 200 mPa.s bei 50°C der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
polymere α-Olefinester 12 %
Trimethyladipinsäuredidecylester 36 %
Polyisobutylen 4300 mPa.s/100°C 18 %
Schmiermittel-Schleppsubstanz 6 % erfindungsgemäßes Schmiermittelkonzentrat 28 %
Bei dem Vergleichsprodukt wurde das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat weggelassen.
Die Versuche wurden unter identischen Bedingungen 1 h lang bei einer Temperatur von 150°C und einer Belastung von 200 N durchgeführt. Dabei wurden die in den folgenden Diagrammen B und B' graphisch dargestellten Ergebnisse erzielt.
Diagramm B Diagramm B ' (erfindungsgemäß ) (Ver gleichsorodukt)
Figure imgf000020_0001
R Kmax = 0 , 133 P Kd = 0 , 050 Während bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels die Profiltiefe bei 0,875 μm (Durchschnitt aus zwei Messungen) lag, betrug die Profiltiefe bei Verwendung des Vergleichsprodukts 13,98 μm.
Beispiel 3
Es wurde ein Schmieröl mittlerer Viskosität von120 bis 150 mPa.s bei 50°C mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt:
hochviskoses α-Olefinester-Copolymeres 4 % mittelviskoses α-Olefinesterpolymeres 12 % Trimethyladipinsäuredidecylester 34 %
Polyisobutylen 200 mPa.s/100°C 12 %
Schmiermittel-Schleppsubstanz 6 % erfindungsgemäßes Konzentrat 32 %
In dem Vergleichsprodukt wurde das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat weggelassen.
Die Versuche wurden unter identischen Bedingungen 1 h lang bei einer Temperatur von 150°C und einer Belastung von 200 N durchgeführt. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in den nachfolgenden Diagrammen C (erfindungsgemäß) und C' (Vergleichsprodukt) graphisch dargestellt.
Diagramm C' Diagramm C
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0002
RKmax = 0 , 112 R Kd = 0 , 04 7
RKmax = 0 , 1 4 8 Rkd = 0 , 1 35 Die Profiltiefe bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmieröls betrug 1,12 μm (Durchschnitt aus drei Messungen). Die Profiltiefe bei Verwendung des Vergleichsprodukts betrug 3,48 μm.
Beispiel 4
Es wurde ein hochviskoses Haft- und Hochtemperaturschmieröl mit einer Viskosität von 15 000 mPa.s bei 50°C mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt:
Trimethyladipinsäuredidecylester 29 %
Polyisobutylen 43000 mPa.s/100°C 52 % erfindungsgemäßes Schmiermittelkonzentrat 19 %
Als Vergleichsprodukt wurde das gleiche Schmieröl ohne das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat verwendet.
Die Versuche wurden 1 h lang bei einer Temperatur von 150°C und einer Belastung von 200 N unter identischen Bedingungen durchgeführt.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmieröls betrug die
Profiltiefe 0,80 μm, (Durchschnittswert aus drei Messungen), während die Profiltiefe bei Verwendung des Vergleichsprodukts 1,57 μm betrug, wie die folgenden Diagramme D (erfindungsgemäß) und D' (Vergleichsprodukt) zeigen.
Diagramm D Diaqramm D'
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0002
RKmax = 0 , 1 23 RKmax = 0 , 1 21
R Kd = 0 , 052 RKd = 0 , 084 Beispiel 5
Ein Hochleistungsgetriebeöl SAE 85/90 wurde mit dem erfindungsgemäßen Zusatz von 10 Gew.-% Monopentaerythrittetraester bzw. ohne diesen Zusatz getestet.
Die Vergleichsversuche wurden 1 h lang bei einer Temperatur von 90°C und bei einer Belastung von 200 N unter identischen Bedingungen durchgeführt.
Im Falle des erfindungsgemäßen Produkts ergab sich eine Profiltiefe von 0,85 μm (Durchschnitt aus zwei Messungen) , während bei dem Vergleichsprodukt die Profiltiefe 1,02 μm (Durchschnitt aus zwei Messungen)betrug, wie die beiden folgenden Diagramme zeigen:
Diagramm E Diagramm E'
(erfindungsgemäß) (Vergleichssubstanz)
Figure imgf000023_0001
RKmax = 0,113 RKmax = 0,112 R Kd = 0,076 RKd = 0'085
Beispiel 6
Es wurde ein Schmierfett für die Mehrzweckschmierung höchstbelasteter Getriebe und Gleichlaufgelenke der folgenden Zusammensetzung hergestellt: Mineralöl 70 %
Konsistenzgeber auf Lithiumstearatbasis 9 % erfindungsgemäßes Schmiermittelkonzentrat 21 %
Als Vergleichsprodukt wurde das gleiche Schmierfett ohne das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat, jedoch mit
3 Gew.-% Molybdändisulfid/Graphit-Gemisch als Zusatz, verwendet.
Die Versuche wurden 3 h lang bei einer Temperatur von 50°C und einer Belastung von 300 N durchgeführt bei ansonsten identischen Bedingungen.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierfettes betrug die Profiltiefe 0,95 μm (Durchschnittswert aus drei Messungen), während die Profiltiefe bei Verwendung des Vergleichsprodukts 1,63μm. (Durchschnitt aus drei Messungen) betrug, wie die folgenden Diagramme F (erfindungsgemäß) und F' (Vergleichsprodukt) zeigen.
Diagramm F Diagramm F'
Figure imgf000024_0001
PKmax = 0,176 RKmax = 0, 177
PKd = 0,095 RKd = 0,150
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch selbstverständlich, daß sie darauf nicht beschrankt ist, sondern daß diese in einer für den Fachmann naheliegenden Weise in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineral- und/oder Syntheseöl, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß es enthält a) ein oder mehrere Mineral- und/oder Synthese-Öle als Grundöl und b) mindestens eine Verbindung A, die im Molekül mindestens ein quartäres Kohlenstoffatom und mindesrens eine Ester- und/oder Ätherbindung aufweist, sowie c) weitere übliche Zusätze.
2. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es als Verbindung A eine Verbindung mit 1 bis 3 quartären Kohlenstoffatomen sowie gegebenenfalls zusätzlich mindestens einer freien Hydroxylgruppe im Molekül enthält.
3. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Verbindung A eine Verbindung mit einer Dichte d20 von mindestens 0,900 und einer Enthalpie H von mindestens 350 kcal/kg enthält.
4. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Komponente mit mindestens einer freien Hydroxylgruppe enthält.
5. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Verbindung A einen 4- bis 8-wertigen Alkohol mit mindestens einem quartären Kohlenstoffatom sowie mindestens einer Ester- und/oder Ätherbindu-ng im Molekül mit einer Dichte d20 von mindestens 0,900 und einer Enthalpie H von mindestens 350 kcal/kg enthält.
6. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Verbindung A mindestens ein Mono-, Di- oder Tri- pentaerythritester- und/oder -ätherderivat und/- oder Adamantanester- und/oder -ätherderivat und/oder Telomersäurediolester und/oder -neopentylpolvolester, vorzugsweise -neopentylglykol-, -trimethylolpropan- und/oder -pentaerythritestsr, enthalt.
Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verbindung A in einer Menge von 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 12 Gew.-%, speziell 1,5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mineral- und/oder Syntheseöls, enthält.
8. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Grundöl Rüböl, Naturöl und/oder ein Syntheseöl mit einer Viskosität in dem Bereich von 1,0 mPa.s bei 20°C bis 2.106mPa.s bei 20°C enthält.
9. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Naturöl ein Mineralöl mit einer Viskosität von 1,0 mPa.s bei 20°C bis 540 mPa.s bei 50°C enthält.
10. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Syntheseöl einen aromatischen oder aliphatischen Dicarbonsäureester, insbesondere Poly-α-olefin-dicarbonsäureester, speziell
-butylester, mit einem Molekulargewicht im Bereich von
1000 bis 3000, vorzugsweise Phthalsäurediisodecylester,
Trimethyladipinsäuredidecylester und Sebacinsäuredioctylester, ein Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von
1000 bis 100 000 und einer Viskosität von 200 bis 43 000 mPa.s bei 100ºC, ein Polymethacrylat mit einer Viskosi- tät von 1000 mPa.s bei 100ºC, ein nicht-wasserlösliches
Polyglykol mit einer Viskosität von 5 bis 60 mPa.s bei
100ºC , ein Isoparaffinöl und/oder Alkylbenzol mit einem
Flammpunkt von über 50 C und einer Viskosität im Bereich von 1,0 mPa.s bei 20°C bis 2 000 000 mPa.s bei 20°C und/- oder einen Telomersäureester, vorzugsweise einen Neopentylglykol- oder Trimethylolpropanester dsr Telojnersäure, enthält.
11. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es als weiteren Zusatz einen Schwefelträger, vorzugsweise ein Thiazol, ein Metalldialkyldithiocarbamat und/oder ein Metalldialkyldithiophosphat und/oder einen Phosphorträger, vorzugsweise ein Organophosphit, insbesondere ein Dialkylarylphosphit, speziell Didecylphenylohosphit oder Dicodecylphenylphosphit, und/oder ein Metalldialkylthiophosphat, enthält.
12. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schwefelträger in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 3 Gew.-%, enthält.
13. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es den Phosphorträger in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.- % , vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-%, speziell von 0,5 bis 2 Gew.-%, enthält.
14. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es als weitere übliche Zusätze Antioxidantien, Metalldesaktivatoren, Detergentien, Dispergiermittel, Antischaummittel und/oder Viskositätsindexverbesserer enthält.
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