DD299533A5 - Verfahren zur additivierung von schmierstoffen mit multivalenten ep-zusaetzen - Google Patents

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DD299533A5
DD299533A5 DD33356789A DD33356789A DD299533A5 DD 299533 A5 DD299533 A5 DD 299533A5 DD 33356789 A DD33356789 A DD 33356789A DD 33356789 A DD33356789 A DD 33356789A DD 299533 A5 DD299533 A5 DD 299533A5
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DD33356789A
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Rainer Buechner
Ingrid Pinn
Erwin Schreier
Horst Viola
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Addinol Mineraloel Gmbh Luetzkendorf,De
Tu Dresden,De
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Abstract

Die Herstellung von hochbelastungsfaehigen Schmierstoffen ist durch die Verwendung von Thioglykolsaeureestern als EP-Zusaetze charakterisiert. Die Additivierung mit Thioglykolsaeureestern liefert Schmierstoffe mit sehr guter Rezepturstabilitaet, hervorragendem Lasttragevermoegen und Kupferkorrosionsfreiheit. Damit eruebrigt sich der Einsatz zusaetzlicher Inhibitoren. Die Anwendung erfolgt vorrangig in Schmiermitteln zum Betrieb von Getrieben, Hydrauliken und Lagern.{Schmierstoffe; Additivierung; Thioglykolsaeureester; EP-Zusaetze; Stabilitaet; Lasttragevermoegen; Kupferkorrosion; Inhibitoren; Getriebe- und Hydraulikschmiermittel}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Additivierung von Schmierstoffen mit multivalenten EP-Zusätzen, die insbesondere in Getriebe- und Hydraulikölen vorteilhaft einsetzbar sind. ,
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Es ist bekannt, zur Schmierung von Maschinen und Aggregaten den dafür verwendeten Schmierölen Schwefel oder Schwefelverbindungen zuzusetzen, um damit verbunden eine Erhöhung der Druckaufnahmefähigkeit der öle zwecks Senkung des Verschleißes während des Betriebes zu erreichen. Der Schwefel bildet auf der Metalloberfläche eine Reaktionsschicht, die dem Verschleiß entgegenwirkt. Die Wirksamkeit derartiger Schwefelverbindungen hängt in entscheidendem Maße von der Reaktionsfähigkeit und dam Gehalt des Schwefels ab. So Ist bekannt, daß organische Polysulfide diesen Ansprüchen am besten gerecht werden, wobei die Wirksamkeit mit steigendem Schwefelgehalt wächst. Bekannt sind Schwefelverbindungen mit 5 bis 50% Schwefelgehalt. Dazu gehören auch höhere Mercaptane, deren Wirksamkeit von der Kettenlänge und der Struktur abhängt. Die Herstellung und Anwendung geschwefelter Polybutene wird in GB-PS 2016419 sowie in US-PS 4204969 beschrieben. Über die EP-Wirkung geschwefelter ungesättigter Fettsäuren sowie unter Druck geschwefelter Olefine werden in der DE-OS 2842138 und in der US-PS 4191669 Aussagen getroffen. Der Einsatz höherer Mercaptane ist aus den Anfängen der Forschung zu EP-Additives gemäß US-PS 2562144 bekannt, wobei das Lasttragevermögen dieser Verbindungen gering ist. Die Realisierung der dargestellten technischen Lösungen ist beim praktischen Einsatz mit einer R<?ihe von Nachteilen verbunden. Als ein großer Nachteil der Polysulfidanwendung haben sich deren Instabilität und Korrosionselginschaften erwiesen. Polysulfid enthaltende Öle neigen zur Ausscheidung von Schwefel, sind also instabil. Damit verlieret, sie an Wirksamkeit, bilden Schlämme im Öl, die in mit multifunktionellen ölen betriebenen modernen Maschinen zu Verstopfungen von Öl-Kanälen und somit zu Funktionsstörungen führen können. Um diese Mängel zu reduzieren, sind zusätzliche Stabilisatoren und Inhibitoren erforderlich. Dadurch werden die Kosten erhöht und das Lasttragevermögen des schwefelhaltigen EP-Zusatzes vermindert. Dennoch wird keine vollständige Beseitigung dieser Mängel erreicht.
Mercaptanhaltige EP-Zusätze finden Infolge ihres penetranten Geruchs, ihrer mangelhaften spezifischen Wirksamkeit sowie unzureichender Kupferkorrosionseigenschaften keine praktische Anwendung.
Bekannte schwefelhaltige kommerzielle EP-Additives sind ein nach DD-PS 134450 erzeugtes Produkt mit 6Gew.-% Schwefel und ein nach US-PS 4204969 hergestelltes Markenprodukt mit 30Gew.-% Schwefel. Das nach DD-PS 134450 hergestellte Produkt erreicht In beliebiger Zusatzkonzentration in hydriertem entparaffiniertem Neutralöl der Viskositätslage 60mm2s~' bei 5O0C ein VKA-Lasttragevermögen von 3 800 N. Dieses Produkt ist ein Additive der Leistungsklasse TM 4. Obwohl der Söhwefelgehalt nur 6% beträgt, erfährt dieses Additive zur Abminderung der Kupferkorrosion nach TGL18622 eine Inhibierung mit 5Gew.-% eines sekundären Amins der Kettenlänge C8 bis Cg. Mit dieser Inhibierung wird eine Kupferkorrosion der Bewertung 1 b erreicht. Ohne Zusatz des Inhibitors beträgt das Lasttragevermögen 2100N. Das Markenprodukt nach US-PS 4204969 erreicht im VKA mit 6,5Gew.-% in hydriertem entparaffinierttm Neutralöl der Viskositätslago 60mm V bei 50°C einen Wert von 3000N. Zur Erzielung dieses Lasttragevermögens enthält das Produkt noch Phosphor in Form spezieller Komponenten mit 1,5 bis 2,0 Gew.-% Phosphor Im Additiv. Durch Einsatz von speziellen kostenaufwendigen heterocyclischen stickstoffhaltigen Inhibitoren auf der Basis von Pyrrolidonen wird eine Kupferkorrosion der Bewertung 2 erreicht. Dieses Produkt ist ein Produkt der Leistungsklasse TM 5.
Mercaptane sind aus Gründen ihres penetranten Geruchs, ihres ungenügenden Lasttragevermögens und ihrer unzureichenden Kupferkorrosionseigenschaften als EP-Additive nicht auf dem Markt. Octylmercaptan ergibt beispielsweise ebenso wie Hexylmercaptan zu 5,5Gew.-% in einem phenolraffinierten Neutralöl der Viskositätslage 60mm28~' bei 50°C ein Lasttragevermögen von 1800 N im VKA. Mit steigender Kettenlänge des Mercaptans ist das Lasttragevermögen nicht zu erhöhen. Bei sinkender Kettenlänge steigt das Lasttragevermögen beispielsweise bei Äthylmercaptan auf 2200N mit 5,5Gew.-% Wirkstoffgehalt in phenolraffiniertem entparaffiniertem Neutralöl der Viskositätslage von 60mm V bei 5O0C. Allerdings ist der Geruch dieser Verbindung so unerträglich, daß sie praktisch nicht gehandhabt werden kann. Von den aromatischen Mercaptanen wie beispielsweise Phenylmercaptan erhält man ein Lasttragevermögen von 1800 N in 5,5-Gew.-%iger Wirkstoffkonzentration in einem phenolraffinierten entparaffinieren Neutralöl der Viskositätslage 60 mmV bei 5O0C. Diese Mercaptan ist ebenfalls so penetrant in seinem Geruch, daß es praktisch nicht eingesetzt werden kann. Weiterhin führen Mercaptane nach CARL ZERBE (Bd 1,2. Aufl., S. 115-116) zu starker Kupferkorrosion.
Ziel der Erfindung ist die Additivierung von Schmierstoffen mit multivalenten EP-Zusätzen in geringer Konzentration, die nicht den zusatzlichen Einsatz von kostenaufwendigen Buntmetall-Deaktlvatoren erfordern.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgab* zugrunde, unlegierten oder legierten Schmierstoffen EP-Zusätze zuzumischen, die den Schmierstoffen sowohl ein hervorragendes Lasttragevermögen bei sehr guter Rezepturstabilität als auch ausgezeichnete Kupferkorrosionseigenschaften verleihen und es erforderlichenfalls darüber hinaus gestatten, die wirksame Konzentration der EP-Zusätze im Schmierstoff zu verringern.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Additivierung von Schmierstoffen mit multivalenten EP-Zusätzen durch Vermischen des unlegierten oder legierten Schmierstoffs mit 0,1 bis 10% eines schwefelorganischen Esters im wesentlichen dadurch charakterisiert, daß als schwefelorganische Ester Thloglykolsäureester mit einer Alkylkohlenstoffanzahl von C4 bis C18 sowohl in normaler als auch in Isostruktur oder deren Gemische eingesetzt werden. Optimale Wirkungs- und Anwendungseigenschaften zeigen solche Ester im Alkylkohlenstoffanzahlberelch von Cg bis C)2.
Für die Herstellung der ölrezepturen sind sowohl mineralische als auch synthetische öle geeignet. Als mineralische Öle können solche auf Basis von Erdölen, Teerölen usw. verwindet werden, wie sie nach den bekannten Raffinationsverfahren hergestellt
werden. Es sind weiterhin tierische, pflanzliche und synthetische öle wie beispielsweise Olefinpolymere, Esteröle und Polyalkylenglykole verwendbar.
Weiterhin ist auch die Verwendung anderer bekannter Zusätze in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Einsatz des Thioglykolsäureester-Zusatzes möglich. So können, wie bekannt, Detergent-Zusätze, Vl-Verbesserer, Oxidationsinhibitoren, Korrosionsinhibitoren usw. eingesetzt werden.
Überraschend wurde gefunden, daß bei Verwendung von Thioglykolsäureestern mit relativ geringen Schwefelgehalten von 10 bis 1E Gew.-% Schwefel als Schmierölzusatz ein hervorragendes Lasttragevermögen gleich und größer der Leistungsklasse TM 4 bei sehr guter Rezepturstabilität, ausgezeichneten Kupferkorrosionseigenschaften und keiner Geruchsbelästigung erzielt wird.
So werden im Lasttragevermögen, gemessen im VKA, überdurchschnittliche Werte erhalten. Die öllösungen bleiben stabil und es ist keine Kupferkorrosion zu verzeichnen.
Die vorhandene Mercaptogruppe führt zu keiner Geruchsbelästigung. Die Anwendung erfolgt ohne spezielle Phosphorkomponenten bzw. Buntmetallinhibitoren.
Ausgehend vom Stand der Technik hätte der hochaktiv gebundene Schwefel zu schlechten Kupferkorrosionseigenschaften führen müssen, da nach CARL ZERBE (Bd. 1,2. Aufl., S. 115/110) Mercaptoschwefel zur Kupferkorrosion führt.
Ausführungsbelsplele
Anhand der nachstehenden Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden:
Beispiel 1
In einem entparaffinierten Mineralölhydroraffinat der Viskositätslage von 60mm2s"' werden SGew.-% Thloglykolsäure-2-Ethylhexylester gelöst. Diese Lösung weist einen VKA-Wert von 2 600 N gegenüber 1800 bis 2000 N bekannter durchschnittlicher verschleißmindernder Zusätze in Öllösung auf. Die Öllösung bleibt nach Monaten stabil und klar. Die Kupferkorrosion nach TGL18622 ist 0.
Beispiel 2,
In.einem Rapsöl werden 5 Gew.-%Thioglykolsäure-2-Ethylhexylester gelöst. Der VKA-Wert dieser Lösung beträgt 2900N, gegenüber 2200N von Rapsöllösungen mit bekannten durchschnittlichen lasttragesteigernden Zusätzen.
Die Kupferkorrosion nach TGL18622 istO.
Beispiel 3
Einern Esteröl auf Basis 2-Äthylhexyladipinat werden 0,5Gew.-% Thioglykolsäure-n-hexylester zugemischt. Diese Lösung hat einen VKA-Wort von 2400 N gegenüber 2 200 N von legierten Esterölen mit bekannten durchschnittlichen verschleißmindernden Zusätzen. Die Kupferkorrosion nach TGL 18622 ist 0.
Beispiel 4
In ein Ca-Komplexfett, welches 0,5Gew.-% Phenyl-ß-Naphthylamln als Oxidationsinhibitor enthält, werden 2,5Gew.-%
Thioglykolsäure-2-Äthylhexylester eingemischt. Der VKA-Wert dieses Schmierfettes beträgt 3300 N gegenüber 1600N von EP-legierten Schmierfetten mit bekannten verschleißmindernden Zusätzen.
Die Kupferkorrosion nach TGL18622 istO.
Tabelle: Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik Schmierstoffe
Lasttragevermögen VA(N)Anwendungseigenschaften Kupferkorrosion Lager-
TGL18622 Stabilität
Geruch
nach erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Produkt nach Beispiel 1
2600stabil
Produkt des Standes der Technik 1000 0
entparaffiniertes Mineralöl· hydroraffinat der Viskosität v.eOmmV'beiBO-C 1600 4
Grundöl + 5Gew.-% Hexylmercaptan 1800 1
Grundöl + 6,5Gew.-% Markenprodukt nach DD-PS 134450 3000 2
Grundöl + 6,5Gew.-% Markenprodukt nach US-PS 4204969
stabil
stabil
schwach aromatisch
mineralölartig
unerträgl. penetrant unangenehm
nach einem
Monat
Ausfällungen
nach zwei unangenehm
Monaten
Ausfällungen

Claims (2)

1. Verfahren zur Additivierung von Schmierstoffen mit multivalenten EP-Zusätzen durch Vermischen des unlegierten oder legierten Schmierstoffes mit 0,1 bis 10 Ma.-% eines schwefelorganischen Esters, gekennzeichnet dadurch, daß als schwefelorganische Ester Thioglykolsäureester mit einer Alkylkohlenstoffanzahl von C4 bis C18 sowohl in normaler als auch in Isostruktur oder deren . Gemische eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als schwefelorganische Ester Thioglykolsäureester mit einer Alkylkohlenstoffanzahl von C6 bis C12 sowohl in normaler als auch in Isostruktur oder deren Gemische eingesetzt werden.
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