[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung
und ihre Verwendung als Schmiermittel.
[0002] Im Allgemeinen bestehen Schmiermittel aus einem oder mehreren Grundölen und Additiven.
Als Grundöle werden konventionelle Raffinate, synthetische Kohlenwasserstoffe, synthetische
Ester, Polyglykole oder pflanzliche Öle eingesetzt. Übliche Additive sind Alterungsschutzadditive,
wie Antioxidantien oder Oxidationsinhibitoren, Detergentien, Dispergentien, Korrosions-
und Rostschutzadditive, EP- und AW-Additive, Reibwertveränderer, Viskositätsindex-Verbesserer,
Pourpoint-Erniedriger und Antischaummittel.
[0003] Schmiermittel werden zur Schmierung eingesetzt und dienen der Verringerung von Reibung
und Verschleiß sowie zur Kraftübertragung. An ein Schmiermittel werden hohe Anforderungen
in Bezug auf Reaktionsverhalten gegenüber Werkstücken oder Werkzeugen, Anwendbarkeit,
Entfernbarkeit und Kosten gestellt.
[0005] Die Kältestabilität von Schmiermitteln mit guter biologischer Abbaubarkeit und Umweltverträglichkeit
spielt dabei eine wichtige Rolle hinsichtlich der Einsetzbarkeit, insbesondere in
der Land- und Forstwirtschaft und dem Bausektor. Des weiteren kommt der Oxidationsstabilität
dieser Produkte neben den tribologischen Eigenschaften (Reibungseigenschaften) eine
besondere Bedeutung zu. Produkte, die eine gute Oxidationsstabilität besitzen, zeigen
eine geringere Verharzungstendenz. Bei der Verharzung wird eine dunkle, harzige Masse
verursacht durch unkontrollierte Polymerisationen und Kondensationen, gebildet. Durch
die Verharzung erhöht sich die Viskosität des Schmiermittels und die Schmierstoffeigenschaften
verschlechtern sich.
[0006] In der Vergangenheit sind zahlreiche Versuche durchgeführt worden, um Schmiermittel
zu entwickeln, die sowohl die Anforderungen an die Kältestabilität als auch an die
Oxidationsstabilität erfüllen. Besondere Bedeutung besitzt die Verwendung solcher
Schmiermittel in der Land- und Forstwirtschaft und dem Bausektor, wo Maschinen oft
auch unter sehr kalten Wetterbedingungen eingesetzt werden. Die Verwendung von umweltfreundlichen
Schmiermitteln stellt dabei einen nicht zu unterschätzenden Vorteil dar. Laut offizieller
Statistik wird die Menge ungewollt freigesetzter Hydrauliköle, die unkontrolliert
in Ackerböden und im Wald versickern und damit eine Gefährdung des Grundwassers darstellen,
auf über 20 Millionen Liter geschätzt.
[0007] Einer der am meisten verwendeten Rohstoffe für biologisch abbaubare Schmiermittel
sind Fettsäureester. Biologisch abbaubare Schmiermittel auf der Basis von Triglyceriden,
wie beispielsweise Rapsöl, haben sich jedoch im Hinblick auf die technischen Anforderungen
bei der Anwendung weniger bewährt, da sie insbesondere eine schlechte Alterungsbeständigkeit
zeigen. Die Alterungsbeständigkeit kann nur durch hohe Zusätze von Antioxidantien
und weiteren Additiven verbessert werden. Auch die Anforderungen an die Kältestabilität
können von diesen Produkten nicht erfüllt werden.
[0008] Trimethylolpropanester auf Basis von technischem Olein (Fettsäure aus Rapsöl, Soja
und ähnlichen Ölsaaten mit einem Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren von über
15%) erfüllen die Anforderungen an die Kältestabilität, sie verharzen (oxidieren)
aber trotz Zusatz von entsprechenden Antioxidantien nach relativ kurzer Anwendungszeit.
[0009] Ester, die auf tierischen Oleinen oder Kokos- oder Palmkernöl, d.h. Ölen mit überwiegend
gesättigten Fettsäuren, basieren, zeigen zwar eine geringfügig bessere Oxidationsbeständigkeit,
sind jedoch nicht über längere Zeit kältestabil, d.h. bei Lagerung bei -30°C werden
die Ester fest. Öle aus überwiegend gesättigten Fettsäuren, wie Kokosöl, Palmkernöl
oder tierisches Stearin, weisen ebenfalls eine bessere Oxidationsstabilität auf, erreichen
jedoch auch nicht die erforderliche Kältestabilität.
[0010] Konventionell verwendete Schmiermittel auf Basis von Mineralölen besitzen eine geringe
Verharzungstendenz und erfüllen auch die Anforderungen hinsichtlich der Kältestabilität.
Jedoch sind diese Produkte nur schwer biologisch abbaubar, weisen physiologische Bedenklichkeit
auf und basieren nicht auf nachwachsenden Rohstoffen. Des weiteren sind Schmiermittel,
die aus Mineralölen hergestellt werden, reibungstechnisch und anwendungstechnisch
den auf Esterölen basierenden Produkten unterlegen.
[0011] Gute Ergebnisse hinsichtlich der Kältestabilität und biologischen Abbaubarkeit können
mit niedermolekularen Polyalphaolefinen erreicht werden. Diese Produkte basieren jedoch
ebenfalls nicht auf nachwachsenden Rohstoffen und können auch die Schmiereigenschaften
der Esteröle nicht erreichen.
[0012] Neue Entwicklungen auf dem Gebiet von Fettsäuren, insbesondere nahezu reiner Ölsäure
in industriellem Maßstab mit sehr geringen Anteilen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren,
die als ursächlich für die mangelnde Oxidationsstabilität angesehen wird, ermöglichen
die Herstellung von Trimethylolpropanestern, die eine Oxidationsstabilität zeigen,
welche mit Estern gesättigter Säuren vergleichbar sind. Allerdings werden diese Produkte
bei der Lagerung bei -30°C innerhalb von sieben Tagen fest.
[0013] Die Druckschrift
WO-A-88/05808 betrifft Hydraulikflüssigkeiten, basierend auf Triglyceriden von Fettsäuren. Diese
Triglyceride sind natürliche Triglyceride, bestehend aus Glycerin und geradkettigen
C
10-C
22 Fettsäuren. Natürliche Triglyceride sind jedoch sehr oxidationsanfällig. Durch die
Oxidation wird die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit erhöht. Zudem verursacht die
Oxidation ein Schäumen der Flüssigkeit. Des weiteren sind die Oxidationsprodukte korrosiv.
Durch die Zugabe von Antioxidantien, wie gehinderte Phenole und aromatische Amine
in einer Menge von mindestens 1,5 Gew.-% wird die Oxidationsneigung verringert. Allerdings
ist die Kältestabilität der Produkte schlecht und ein hoher Anteil an Antioxidantien
ist erforderlich.
[0014] Die Druckschrift
DE-A-39 271 55 betrifft Hydraulikflüssigkeiten aus einem umweltfreundlichen Grundöl auf Naturstoffbasis,
enthaltend gereinigtes Rüböl und/oder Sojaöl und 0,5 bis 5 Gew.-% an Antioxidantien,
bezogen auf das Gesamtgemisch. Diese Esteröle können als zusätzliche Mischungskomponente
Ester des Trimethylolethans, Trimethylolpropans und/oder Neopentylglykols mit gesättigten
C
5-C
10 Monocarbonsäuren und/oder Fettsäuren auf der Basis von Rüböl, Sojaöl und/oder technische
Ölsäure enthalten. Als Antioxidantien werden phenolische Verbindungen zugesetzt. Allerdings
werden diese Produkte bei der Lagerung bei -30°C innerhalb von sieben Tagen fest.
[0015] Die Druckschrift
WO-A-96/07632 betrifft synthetische Ester mit guten Schmierstoffeigenschaften aus pflanzlichen
Ölen. Für ihre Herstellung wird zuerst ein pflanzliches Öl mit einem niedermolekularen
Alkanol zu einem Gemisch aus Fettsäurealkylestern umgeestert. Dieses Gemisch wird
mit einem Beta-wasserstofffreien Polyol weiter zu einem synthetischen Ester umgesetzt.
Als Beta-wasserstofffreies Polyol wird z.B. Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan
oder Pentaerythrit verwendet. Des weiteren können dem synthetischen Ester Zusatzstoffe,
wie Antioxidantien, zugegeben werden. Allerdings werden diese Produkte bei der Lagerung
bei -30°C innerhalb von sieben Tagen fest.
[0016] Die Druckschrift
WO-A-97/39086 betrifft eine Hydraulikflüssigkeit, umfassend Ester eines Polyols und eines Fettsäuregemischs,
wobei ein Teil der veresterten Fettsäuren eine Kettenlänge von 5 bis 12 Kohlenstoffatomen
aufweist und ein weiterer Teil der veresterten Fettsäuren eine Kettenlänge von 16
bis 22 Kohlenstoffatomen aufweist. Das Verhältnis der kurzkettigen Fettsäuren zu den
langkettigen Fettsäuren liegt zwischen 2:1 und 1:20 Gewichtsteilen. Diese Produkte
sind jedoch sehr oxidationsempfindlich.
[0017] Die Druckschrift
DE-A-101 15 829 betrifft oxidationsstabile Hydrauliköle aus synthetischen Estern auf Basis von Polyolen
und ungesättigten Fettsäuren. Vorzugsweise werden als Polyole Neopentylglykol, Trimethylolpropan,
Trimethylolethan und/oder Pentaerythrit verwendet. Als Fettsäuren werden ungesättigte
Fettsäuren mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen eingesetzt. Zur Verbesserung der Oxidationsstabilität
können Additive, wie Alkylamine, Polytriazol, Alkylphosphat und/oder Bernsteinsäurehalbester
und deren Derivate, zugesetzt werden. Allerdings werden diese Produkte bei der Lagerung
bei -30°C innerhalb von sieben Tagen fest.
[0018] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine biologisch abbaubare Zusammensetzung
zur Verfügung zu stellen, die sowohl eine gute Langzeit-Kältestabilität bei Temperaturen
von -30°C als auch eine gute Oxidationsstabilität aufweist und kostengünstig herzustellen
ist. Diese Aufgabe wird durch eine Zusammensetzung gelöst, welche
- A) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Polyol mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen und 2 bis 8 Kohlenstoffatomen,
- B) Ester aus
einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Oxoalkoholgemisch, umfassend einen Alkohol der allgemeinen Formel (I):

und/oder einen Alkohol der allgemeinen Formel (II):

wobei R1 ein linearer oder mit mindestens einer Methylgruppe verzweigter Alkylrest mit 6 bis
17 Kohlenstoffatomen ist, und
- C) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Alkohol der allgemeinen Formel (III):

wobei R2 ein linearer Alkylrest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen ist, R3 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen
im Alkohol 8 bis 32 beträgt,
umfasst.
[0019] Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung
gelöst, wobei die Komponenten miteinander vermischt werden.
[0020] Die Aufgabe wird ebenfalls durch die Verwendung einer solchen Zusammensetzung als
Schmiermittel gelöst.
[0021] Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist besonders oxidations- und kältestabil.
[0022] Die Komponenten A, B und C werden aus einem Fettsäuregemisch hergestellt, das eine
Ölsäurekonzentration von mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Fettsäuregemisch, aufweist.
Ölsäure ist eine einfach ungesättigte Fettsäure mit dem systematischen Namen Z-9-Octadecensäure.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten genannten
Ausführungsformen hat das erfindungsgemäß verwendete Fettsäuregemisch vorzugsweise
eine Ölsäurekonzentration von mindestens 90 Gew.-%. Besonders bevorzugt beträgt die
Ölsäurekonzentration mindestens 92 Gew.-%.
[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen kann das Fettsäuregemisch als weitere Fettsäure mindestens
eine einfach oder mehrfach ungesättigte Fettsäure enthalten.
[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen beträgt die Konzentration der mindestens einen einfach
oder mehrfach ungesättigten Fettsäure 0 bis 16 Gew.-%, bezogen auf das Fettsäuregemisch.
Besonders bevorzugt ist die Konzentration 2 bis 4 Gew.-%.
[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen enthält das Fettsäuregemisch als weitere Fettsäure mindestens
eine gesättigte Fettsäure. Die gesättigte Fettsäure enthält vorzugsweise 8 bis 22
Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt 16 bis 18 Kohlenstoffatome. Insbesondere wird
die gesättigte Fettsäure aus Stearinsäure und Palmitinsäure gewählt.
[0026] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder
unten genannten Ausführungsformen beträgt die Konzentration der mindestens einen gesättigten
Fettsäure 0 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Fettsäuregemisch.
Insbesondere beträgt die Konzentration an Stearinsäure 1 bis 2 Gew.-% und an Palmitinsäure
2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Fettsäuregemisch. Ist die Konzentration der mindestens
einen gesättigten Fettsäure größer als 8 Gew.-%, ist die daraus hergestellte Zusammensetzung
nicht ausreichend kältestabil.
[0027] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder
unten genannten Ausführungsformen enthält das erfindungsgemäß verwendete Fettsäuregemisch
eine Kombination aus mindestens einer mehrfach ungesättigten und mindestens einer
gesättigten Fettsäure in den erwähnten Konzentrationen.
[0028] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen wird das Fettsäuregemisch aus Pflanzen gewonnen, besonders
bevorzugt aus Sonnenblumen.
[0029] Das Polyol der Komponente A ist ein mehrwertiger Alkohol mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen
und 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung
mit einer der oben oder unten genannten Ausführungsformen enthält das Polyol 3 bis
8 Kohlenstoffatome. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit
einer der oben oder unten genannten Ausführungsformen enthält das Polyol 2 bis 3 Hydroxylgruppen.
Besonders bevorzugt ist das Polyol Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan,
Pentaerythrit, Neopentylglycol, insbesondere Trimethylolpropan.
[0030] Das Oxoalkoholgemisch der Komponente B enthält einen Alkohol der Formel (I) und/oder
einen Alkohol der Formel (II). Erfindungsgemäß enthält der Alkohol der allgemeinen
Formel (I) 9 bis 20 Kohlenstoffatome. In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung
mit einer der oben oder unten genannten Ausführungsformen enthält der Alkohol der
allgemeinen Formel (I) bevorzugt 11 bis 17 Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt 11
bis 13 Kohlenstoffatome. Bevorzugt ist der Rest R
1 ein mit 1 bis 3 Methylgruppen verzweigter Alkylrest. Insbesondere ist der Alkohol
der Formel (I) i-Tridecylalkohol.
[0031] Der Alkohol der allgemeinen Formel (II) enthält erfindungsgemäß 9 bis 20 Kohlenstoffatome.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten genannten
Ausführungsformen enthält der Alkohol der allgemeinen Formel (II) 11 bis 17 Kohlenstoffatome,
besonders bevorzugt 11 bis 13 Kohlenstoffatome. Der Rest R
1 ist vorzugsweise ein mit 0 bis 3 Methylgruppen verzweigter Alkylrest. Insbesondere
ist der Alkohol der Formel (II) n-Tridecylalkohol.
[0032] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder
unten genannten Ausführungsformen wird ein kommerziell erhältliches Oxoalkoholgemisch,
umfassend einen Alkohol der allgemeinen Formel (I) und/oder einen Alkohol der allgemeinen
Formel (II), verwendet. Ein solches Oxoalkoholgemisch ist beispielsweise Isononanol
(CAS-Nummer 68526-84-1), Isodecanol (CAS-Nummer 93821-11-5), Isoundecanol (CAS-Nummer
68551-08-6) oder Isotridecanol (CAS-Nummer 68526-86-3), jeweils erhältlich von Exxon-Mobil.
Vorzugsweise wird Isotridecanol (CAS-Nummer 68526-86-3) verwendet.
[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen enthält die Komponente B einen Alkohol der Formel (I)
und einen Alkohol der Formel (II). Insbesondere bevorzugt wird das Oxoalkoholgemisch
der Komponente B durch einen Hydroformylierungsprozess hergestellt. Bei einer Hydroformylierung
wird ein Alken in Gegenwart eines Katalysators mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid umgesetzt.
In dieser Umsetzung wird ein Gemisch aus linearen und verzweigten Aldehyden erhalten.
Dieses Aldehydgemisch wird anschließend zu dem Oxoalkoholgemisch hydriert.
[0034] Der erfindungsgemäß verwendete Alkohol der allgemeinen Formel (III) enthält 8 bis
32 Kohlenstoffatome. In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer
der oben oder unten genannten Ausführungsformen enthält der Alkohol 12 bis 24 Kohlenstoffatome,
besonders bevorzugt 16 bis 20 Kohlenstoffatome. Bevorzugt ist der Rest R
2 ein Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen.
Der Rest R
3 enthält vorzugsweise 4 bis 10 Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt 6 bis 8 Kohlenstoffatome.
Insbesondere sind die Reste R
2 und R
3 identisch. Beispiele für Alkohole der allgemeinen Formel (III) sind 2-Hexyldecanol,
beispielsweise erhältlich unter der Bezeichnung ISOFOL®16 von Sasol, oder 2-Octyldodecanol,
beispielsweise erhältlich unter der Bezeichnung ISOFOL®20 von Sasol.
[0035] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen wird der Alkohol der allgemeinen Formel (III) durch eine
Guerbet-Reaktion hergestellt. Die Guerbet-Reaktion ist eine Kondensation eines primären,
aliphatischen Alkohols mit einem weiteren primären, aliphatischen Alkohol in Gegenwart
alkalischer Kondensationsmittel zu einem 2-Alkyl-verzweigten Alkohol. In der Guerbet-Reaktion
können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Alkohole verwendet werden.
[0036] Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen Ester A, B und C werden
durch Veresterung in dem Fachmann bekannter Weise hergestellt.
[0037] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung die Komponente
A in einer Konzentration von 50 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Besonders bevorzugt enthält die Zusammensetzung die Komponente A in einer Konzentration
von 70 bis 90 Gew.-%, insbesondere in einer Konzentration von 85 Gew.-%, bezogen auf
die Gesamtzusammensetzung.
[0038] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung die Komponenten
B und C in der Summe in einer Konzentration von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Besonders bevorzugt enthält die Zusammensetzung die Komponenten B und C in der Summe
in einer Konzentration von 10 bis 50 Gew.-%, insbesondere in einer Konzentration von
15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
[0039] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen ist die Komponente B in einer Konzentration von 10 bis
weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten. Besonders
bevorzugt enthält die Zusammensetzung die Komponente B in einer Konzentration von
10 bis 20 Gew.-%, insbesondere in einer Konzentration von 15 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtzusammensetzung.
[0040] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen ist die Komponente C in einer Konzentration von 10 bis
weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten. Besonders
bevorzugt enthält die Zusammensetzung die Komponente C in einer Konzentration von
10 bis 20 Gew.-%, insbesondere in einer Konzentration von 15 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtzusammensetzung.
[0041] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung weiterhin
als Komponente D mindestens ein Antioxidans, gewählt aus der Gruppe der aminischen
Antioxidantien. Besonders bevorzugt sind Phenyl- und/oder Benzyl- und/oder Naphthylsubstituierte
Amine. Beispiele für aminische Antioxidantien sind PANA (Phenylalphanaphtylamin),
p,p'-Dioctylphenylamin und octyliertes/butyliertes Diphenylamin. Insbesondere bevorzugt
sind Verbindungen, bei denen die Liganden noch weiter derivatisiert sind, um eine
geringere Toxizität und Ökotoxizität zu erreichen, z. B. DODPA (p,p'-Dioctylphenylamin).
[0042] Das Antioxidans verhindert die Oxidation und erhöht somit die Oxidationsstabilität
der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Bei Vorliegen von isolierten Doppelbindungen,
wie in Ölsäure, werden bei Zusatz von aminischen Antioxidantien optimale Effekte in
Bezug auf die Oxidationsstabilität erreicht.
[0043] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung die Komponente
D in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%,
jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Insbesondere ist die Komponente D in
einer Konzentration von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten.
Wird p,p'-Dioctylphenylamin, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen Additin
RC 7001 von Rhein Chemie, als Antioxidans eingesetzt, beträgt die Konzentration bevorzugt
0,5 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Wird octyliertes/butyliertes Diphenylamin, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen
Irganox L 57 von Ciba, als Antioxidans eingesetzt, beträgt die Konzentration bevorzugt
0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
[0044] Durch die Verwendung von sehr geringen Mengen an Antioxidantien ist die Zusammensetzung
ökologisch gut verträglich.
[0045] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder
unten genannten Ausführungsformen enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung als
Komponente E mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe der Dialkyldithiocarbamate.
Dialkyldithiocarbamate verbessern die EP-Eigenschaften und AW-Eigenschaften des Schmiermittels.
Zur Verbesserung der EP-Eigenschaften werden EP-Additive verwendet. EP-Additive sind
Extreme-Pressure-Additive (Hochdruckadditive), die das Verschweißen von zwei aneinander
reibenden Werkstoffen verhindern. Zur Verbesserung der AW-Eigenschaften werden AW-Additive
verwendet. AW-Additive sind Anti-Wear-Additive, die dem Verschleißschutz dienen. Ein
Beispiel für ein Dialkyldithiocarbamat ist Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat.
[0046] Der Zusatz von Additiven zu Schmiermitteln dient zur Verbesserung der tribologischen
Eigenschaften und zum Verschleißschutz der Werkstoffe. Dialkyldithiocarbamate wirken
zudem synergistisch mit aminischen Antioxidantien hinsichtlich der Verbesserung der
Oxidationsstabilität.
[0047] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder
unten genannten Ausführungsformen enthält die Zusammensetzung die Komponente E vorzugsweise
in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung,
enthält. Bevorzugt ist die Komponente E in einer Konzentration von 0,5 bis 2 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten. Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat
(CAS-Nummer 10254-57-6), beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen Additin
RC 6340 von Rhein Chemie, wird bevorzugt in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%,
insbesondere 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt.
[0048] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung noch weitere
an sich bekannte Zusatzstoffe enthalten, z. B. weitere Antioxidantien, Verschleißminderer,
Schaumverhütungsmittel, Korrosionsinhibitoren, Dispergierungsmittel, Verbesserer des
Viskositätsindexes, Stockpunktserniedriger, Verdicker, Pour-Point-Verbesserer, Detergentien,
Emulgatoren, Reibwert-Veränderer und/oder Haftmittel.
[0049] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung weitere Antioxidantien,
z. B. Phenolderivate, enthalten. Werden Phenolderivate mit hohem Molekulargewicht,
beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen Irganox L107 von Ciba, eingesetzt,
beträgt die Konzentration bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Wird 2,6-Di-tert-butyl-p-kresol, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen
Vulkanox BHT von Lanxess, als Antioxidans eingesetzt, beträgt die Konzentration bevorzugt
0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
[0050] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens ein
Verdickungsmittel enthalten. Das Verdickungsmittel kann auch ein Viskositätsverbesserer
sein. Weiterhin kann das Verdickungsmittel oder der Viskositätsverbesserer als Haftmittel
oder als Stockpunktsverbesserer wirken. Vorzugsweise ist das Verdickungsmittel eine
polymere Verbindung, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylaten,
Olefin-Copolymeren und Polybuten. Ein Beispiel für ein Polyacrylat ist Polyalkylmethacrylat,
ein Beispiel für ein Olefin-Copolymer ist Polyolefin.
[0051] Polyalkylmethacrylat, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsname Viscoplex VP
10-950 von RohMax Oil Additives (EVONIK), wird bevorzugt in einer Konzentration von
1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt. Polyolefin, beispielsweise
erhältlich unter dem Handelsnamen HiTec 152 von C.H. Erbslöh, wird bevorzugt in einer
Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt.
Polyisobutylen, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsname Indopol H 100 von
Ineos, wird bevorzugt in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtzusammensetzung, eingesetzt.
[0052] Das Verdickungsmittel dient zur Einstellung der Viskosität der Zusammensetzung.
[0053] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder
unten genannten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung übliche
Korrosionsinhibitoren, wie Bernsteinsäurederivate, Sulfonsäureester und/oder Amin-Phosphorverbindungen,
enthalten. Beispiele für Bernsteinsäurederivate sind Bernsteinsäure-Halbester und
Beispiele für Sulfonsäureester sind neutrale, synthetische Sulfonsäureester auf Basis
nativer Rohstoffe. Beispiele für Amin-Phosphorverbindungen sind Amin-neutralisierte
Phosphorsäureester aliphatischer Alkohole. Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung
0,01 bis 1 Gew.-% Bernsteinsäure-Halbester, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen
Additin RC 4801 von Rhein Chemie, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten.
Neutrale, synthetische Sulfonsäureester auf Basis nativer Rohstoffe, beispielsweise
erhältlich unter dem Handelsnamen Additin RC 4810 von Rhein Chemie, werden bevorzugt
in einer Konzentration von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung,
eingesetzt. Amin-neutralisierte Phosphorsäureester aliphatischer Alkohole, beispielsweise
erhältlich unter dem Handelsnamen Additin RC 4820 von Rhein Chemie, sind bevorzugt
in einer Konzentration von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung,
enthalten.
[0054] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung des weiteren
typische Buntmetalldesaktivatoren, wie Thiadiazolderivate und Triazole, enthalten.
Beispiele für Thiadiazolderivate sind Dimercaptothiadiazolderivate. Ein Beispiel für
ein Triazol ist Tolyltriazol. Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung
ein Dimercaptothiadiazolderivat, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen
Additin RC 8210 von Rhein Chemie, in einer Konzentration von 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten. Tolyltriazol, beispielsweise erhältlich
unter dem Handelsnamen Additin RC 8221 von Rhein Chemie, wird bevorzugt in einer Konzentration
von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt.
[0055] In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer der oben oder unten
genannten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung Schaumverhütungsmittel,
wie Metallsulfonate, Metallphenate, Polyester und Silikone, enthalten.
[0056] Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist eine gute Langzeit-Kältestabilität bei
Temperaturen von -30 °C auf, da sie bei Lagerung bei -30 °C für mindestens eine Woche
flüssig bleibt. Des weiteren ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung oxidationsstabil,
da sie bei thermischer Frischluftbelastung bei 180 °C nach 7 Stunden nur eine geringfügige
Erhöhung der Viskosität und Säurezahl zeigt. Überraschenderweise beträgt der Anstieg
der Viskosität der erfindungsgemäßen Zusammensetzung maximal 30% des Ausgangswertes.
Ein Anstieg der Viskosität von über 30% des Ausgangswertes ist nachteilig, weil sich
durch die Viskositätserhöhung die Schmierstoffeigenschaften verschlechtern. Weiterhin
steigt die Säurezahl der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht an, sondern bleibt
bei einem Wert von 0. Steigt die Säurezahl, verschlechtert sich die Oxidationsstabilität,
da durch Oxidation saure Verbindungen gebildet werden.
[0057] Weiterhin greift die erfindungsgemäße Zusammensetzung Dichtungsmaterial nicht an.
Außerdem weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine gute ökologische Verträglichkeit
auf und ist kostengünstig herzustellen.
[0058] Werden die einzelnen Komponenten separat bei -30 °C gelagert, werden sie innerhalb
von 3 Tagen fest. Überraschenderweise wird durch Kombination der Komponenten A, B
und C eine ausgezeichnete Kältestabilität erreicht. Es werden mindestens 7 Tage Kältestabilität
erreicht, gemessen nach ASTM D 2535.
[0059] Bei der Kältestabilität muss zwischen dem Stockpunkt der Produkte und der Langzeit-Kältestabilität
unterschieden werden. Erfindungsgemäß bedeutet der Begriff "Langzeit-Kältestabilität",
dass das Schmiermittel bei Lagerung bei -30 °C für mindestens eine Woche flüssig bleibt.
Demgegenüber bezeichnet der Stockpunkt die Temperatur, bei der das Produkt bei kontinuierlicher
Abkühlung fest wird.
[0060] Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird als Schmiermittel verwendet, bevorzugt
als Schmiermittel für Outdoor-Anwendungen, besonders bevorzugt für Bau- und Forstmaschinen,
und für Hydraulikanwendungen.
[0061] Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiele
[0062] Die folgenden Messmethoden wurden in den Beispielen verwendet:
[0063] Die Kältestabilität wurde nach ASTM D2532 bestimmt.
[0064] Die Oxidationsstabilität wurde nach folgenden Verfahren geprüft:
[0065] 1 g der zu untersuchenden Ölprobe werden in eine Aluschale (d:55 mm) eingewogen und
in einem Umlufttrockenschrank unter ständiger Bewegung für 7 Stunden bei 180 °C mit
Frischluft belastet.
[0066] Nach dieser Zeit wird vom Rückstand die Viskosität in mm
2/s bei 40 °C mittels eines Stabinger-Viskosimeters nach ASTM D 7042 bestimmt.
[0067] Des weiteren wird die Säurezahl in mg KOH/g der Rückstände nach DIN 53402 gemessen.
Esterkomponente 1
[0068] Trimethylolpropan-Oleat hergestellt gemäß der Vorschrift aus Beispiel 1 der
DE-A-101 15 829. Der Gehalt an reiner Ölsäure beträgt 92 Gew.-%, bezogen auf das Fettsäuregemisch.
Esterkomponente 2
[0069] Ester aus Ölsäure und i-Tridecylalkohol
[0070] 283 g (1 Mol) Fettsäure (92 Gew.-% Ölsäure, 8 Gew.-% andere Fettsäuren) werden mit
210 g (1,1 Mol) i-Tridecylalkohol unter Zugabe von 0,013 g Zinn-II-oxid in einer Rührapparatur
mit Wasserabscheider bei 200-220 °C unter Stickstoffeinleitung umgesetzt (verestert).
Das Reaktionsgemisch wird unter Vakuum destilliert. Der gewünschte Ester i-Tridecyl-oleat
siedet bei 190-205 °C bei 0,1 mbar.
[0071] Ester aus Ölsäure und Guerbetalkohol
[0072] 298 g (1 Mol) Ölsäuremethylester (aus 92 Gew.-% Ölsäure, 8 Gew.-% andere Fettsäuren)
werden mit 536 g Guerbetalkohol (50 Gew.-% 2-Hexyldecanol und 50 Gew.-% 2-Octyldodecanol)
unter Zugabe von 0,5 Gew.-% Titanatkatalysator (Tetra-iso-propyl-titanat) in einer
Rührapparatur bei 210 °C umgeestert, wobei das entstehende Methanol kontinuierlich
abgezogen wird. Nach beendeter Reaktion (keine Abgabe von Methanol mehr) wird der
entstandene Ester mit demineralisiertem Wasser gewaschen, die Wasserphase abgetrennt
und das im Produkt verbliebene Restwasser abdestilliert.
[0073] 50 Gewichtsteile des Esters aus Ölsäure und Guerbetalkohol und 50 Gewichtsteile des
Esters aus Ölsäure und i-Tridecylalkohol werden vermischt.
Esterkomponente 3
[0074] Priolube 2089 (Trimethylolpropan-Oleat, Handelsprodukt der Firma Croda)
Esterkomponente 4
[0075] Synative TMP 05 (Trimethylolpropanester auf Basis von tierischem Olein (70 Gew.-%
Ölsäure, bezogen auf das Fettsäuregemisch), Handelsprodukt der Firma Cognis)
Beispiel 1
[0076] 88,5 g der Esterkomponente 1 und 10 g der Esterkomponente 2 wurden mit 1 g Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat
(CAS 10254-57-6) und 0,5 g Dioctyldiphenylamin (Additin RC 7001 von Rhein Chemie)
vermischt.
Vergleichsbeispiel 1
[0077] 98,5 g der Esterkomponente 1 wurden mit 1 g Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat (CAS
10254-57-6) und 0,5 g Dioctyldiphenylamin (Additin RC 7001 von Rhein Chemie) vermischt.
Vergleichsbeispiel 2
[0078] 98,5 g der Esterkomponente 4 wurden mit 1 g Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat (CAS
10254-57-6 und 0,5 g Dioctyldiphenylamin (Additin RC 7001 von Rhein Chemie) vermischt.
Vergleichsbeispiel 3
[0079] 98,5 g der Esterkomponente 3 wurden mit 1 g Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat (CAS
10254-57-6 und 0,5 g Dioctyldiphenylamin (Additin RC 7001 von Rhein Chemie) vermischt.
Vergleichsbeispiel 4
[0080] 88,5 g der Esterkomponente 4 und 10 g der Esterkomponente 2 wurden mit 1 g Methylen-bis-dibutyldithiocarbamat
(CAS 10254-57-6) und 0,5 g Dioctyldiphenylamin (Additin RC 7001 von Rhein Chemie)
vermischt.
[0081] Die Untersuchung der Kältestabilität und Oxidationsstabilität ergab:
|
Viskosität nach 168 h bei -30 °C [mm2/s] |
Viskosität der Original-Mischung [mm2/s] |
Viskosität nach thermischer Frischluftbehandlung [mm2/s] |
Säurezahl nach thermischer Frischluftbehandlung [mg KOH/g] |
Beispiel 1 |
2500 |
44,59 |
54,95 |
0 |
Vergleichsbeispiel 1 |
fest |
49,95 |
73,62 |
1,47 |
Vergleichsbeispiel 2 |
fest |
47,48 |
n.m. * |
6,2 |
Vergleichsbeispiel 3 |
2800 |
44,55 |
83,73 |
1,59 |
Vergleichsbeispiel 4 |
4000 |
42,26 |
122,57 |
1,63 |
* n.m. = nicht messbar, Probe ist verharzt und dadurch nahezu fest. |
[0082] Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zeigt sowohl eine gute Kältestabilität als auch
eine gute Oxidationsstabilität.
1. Zusammensetzung, welche
A) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Polyol mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen und 2 bis 8 Kohlenstoffatomen,
B) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Oxoalkoholgemisch, umfassend einen Alkohol der allgemeinen Formel (I):

und/oder einen Alkohol der allgemeinen Formel (II):

wobei R1 ein linearer oder mit mindestens einer Methylgruppe verzweigter Alkylrest mit 6 bis
17 Kohlenstoffatomen ist, und
C) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Alkohol der allgemeinen Formel (III):

wobei R2 ein linearer Alkylrest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen ist, R3 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen
im Alkohol 8 bis 32 beträgt,
umfasst.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Fettsäuregemisch mindestens 90 Gew.-% Ölsäure
enthält.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin
D) mindestens ein Antioxidans, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus aminischen Antioxidantien,
umfasst.
4. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, welche weiterhin
E) m indestens ein EP/AW Additiv, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dialkylthiocarbamaten,
umfasst.
5. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Komponente
A in einer Menge von 50 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten
ist.
6. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Komponenten
B und C in der Summe in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung,
enthalten sind.
7. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Komponente
D in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten
ist.
8. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Komponente
E in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten
ist.
9. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin enthaltend
Zusätze, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Antioxidantien, Verschleißminderern,
Schaumverhütungsmitteln, Korrosionsinhibitoren, Dispergierungsmifteln, Verbesserern
des Viskositätsindex und Stockpunktserniedrigern oder Kombinationen daraus.
10. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 9, umfassend das Vermischen der Komponenten A, B und C und gegebenenfalls D,
E und/oder Zusätze, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Antioxidantien, Verschleißminderern,
Schaumverhütungsmitteln, Korrosionsinhibitoren, Dispergierungsmitteln, Verbesserern
des Viskositätsindex und Stockpunktserniedrigern oder Kombinationen daraus.
11. Verwendung der Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 als Schmiermittel.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Zusammensetzung, welche
A) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Polyol mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen und 2 bis 8 Kohlenstoffatomen,
B) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Oxoalkoholgemisch, umfassend einen Alkohol der allgemeinen Formel (I):

und/oder einen Alkohol der allgemeinen Formel (II):

wobei R1 ein mit mindestens einer Methylgruppe verzweigter Alkylrest mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen
ist, und
C) Ester aus einem Fettsäuregemisch, enthaltend mindestens 80 Gew.-% Ölsäure, und
einem Alkohol der allgemeinen Formel (III):

wobei R2 ein linearer Alkylrest mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen ist, R3 ein linearer Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und die Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen
im Alkohol 8 bis 32 beträgt,
umfasst.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Fettsäuregemisch mindestens 90 Gew.-%
Ölsäure enthält.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin D) mindestens ein Antioxidans,
gewählt aus der Gruppe, bestehend aus aminischen Antioxidantien, umfasst.
4. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, welche weiterhin E)
m indestens ein EP/AW Additiv, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dialkylthiocarbamaten,
umfasst.
5. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Komponente
A in einer Menge von 50 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten
ist.
6. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Komponenten
B und C in der Summe in einer Menge von 5 bis 50 Gew.%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung,
enthalten sind.
7. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Komponente
D in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten
ist.
8. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Komponente
E in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten
ist.
9. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin enthaltend
Zusätze, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Antioxidantien, Verschleißminderern,
Schaumverhütungsmitteln, Korrosionsinhibitoren, Dispergierungsmitteln, Verbesserern
des Viskositätsindex und Stockpunktserniedrigern oder Kombinationen daraus.
10. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 9, umfassend das Vermischen der Komponenten A, B und C und gegebenenfalls D,
E und/oder Zusätze, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Antioxidantien, Verschleißminderern,
Schaumverhütungsmitteln, Korrosionsinhibitoren, Dispergierungsmitteln, Verbesserern
des Viskositätsindex und Stockpunktserniedrigern oder Kombinationen daraus.
11. Verwendung der Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 als Schmiermittel.