Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein neues Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineralöl und/oder Syntheseöl mit verbesserten Schmiereigenschaften, insbesondere verbesserten Lasttrage-,Gleit- und Korrosionsschutzeigenschaften.

[0002] 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.

[0003] 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, Suspensionen, 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 Reaktionsschichten auf den frisch umgeformten eutektoiden Reibflächen.

[0004] 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 Verschleißschmierung mit einer zu hohen Abtragungsrate und somit zu kurzer Lebensdauer.

[0005] 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 bekannt. 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 2 734 865 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 eine weit verbreitete Anwendung gefunden haben, genügen den Anforderungen, die an moderne Langzeit- und Hochleistungsschmierstoffe gestellt werden, nicht mehr in allen Belangen. Ihr Reibungskoeffizient und Abrieb liegen zu hoch, ihre Lagerbeständigkeit ist unzureichend, im Langzeiteinsatz zeigt sich eine zu hohe Reklamationsquote im schmiertechnischen Bereich.

[0006] Aufgabe der Erfindung war es daher, ein neues Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineral-oder Syntheseöl zu schaffen, das hinsichtlich seiner Schmiereigenschaften, insbesondere seiner Reib- und Verschleißeigenschaften, weiter verbessert ist, somit den Energie-und Ersatzteilbedarf spürbar verringert und damit auch den höchsten gestellten Anforderungen gerecht wird.

[0007] Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß überraschenderweise dadurch gelöst werden kann, daß einem Mineral- und/oder Syntheseöl neben den üblichen Zusätzen mindestens eine Verbindung zugegeben wird, die im Molekül mindestens ein quartäres Kohlenstoffatom und mindestens eine Ester- und/oder Ätherbindung aufweist.

[0008] Es würde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß überraschenderweise gelöst werden kann, durch ein Schmiermittel, bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1.

[0009] 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 glatten Reib- und Gleitflächen, die mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat vermutlich erzeugt 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 wurden, 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 umweltverträglich 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 300°C erlauben. Sie eröffnen daher die Möglichkeit zur Lebensdauerschmierung höchst-belasteter Motoren, Turbinen, Wälzlager, Gleichlaufgelenke und anderer Hochleistungsmaschinenelemente.

[0010] 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.

[0011] Unter quartäre Kohlenstoffatome enthaltenden Verbindungen sind hier solche Verbindungen zu verstehen, in denen die vier Hauptvalenzen mindestens eines Kohlenstoffatoms je Molekül mit vier Kohlenstoffatomen besetzt sind. Solche Verbindungen sind mono-, di- und trimere Pentaerythritester, andere Polyolester, Pentaerythritethoxyester, Pentaerythritäther und Pentaerythritethoxyäther sowie Adamantanester- oder -ätherderivate oder Telomersäurediolester oder -neopentylpolyolester und die entsprechenden ethoxylierten Ester und Äther.

[0012] 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 wechsellast-und 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.

[0013] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat als Verbindung A eine Verbindung mit 1 bis 3 quartären Kohlenstoffatomen 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.

[0014] Als Verbindung A wird erfindungsgemäß 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.

[0015] Die erfindungsgemäß verwendete Verbindung A wird 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.

[0016] 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 Syntheseöls.

[0017] Als Grundöl enthält das erfindungsgemäße Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat vorzugsweise Rüböl, Naturöl und/oder ein Syntheseöl mit einer Viskosität in dem Bereich von 1,0 mPa.s bei 20°C bis 2.10⁶ mPa.s bei 20°C. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Mineralöls mit einer Viskosität von 1,0 mPa.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 Viskosität 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] Als weitere übliche Zusätze kann das erfindungsgemäße Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung übliche Antioxidantien, Metalldesaktivatoren, Detergentien, Dispergiermittel, Antischaummittel und/oder Viskositätsindexverbesserer enthalten.

[0021] Die erfindungsgemäßen Zusätze können einzeln oder in Form einer Komposition als Konzentrat dem Trägermedium (Grundöl oder Grundfett) in den obengenannten Mengen zugegeben werden.

[0022] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

[0023] Zu den erfindungsgemäß 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:

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.

[0024] 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 (Pentaerythrittetrapelargonat), Reolube LPE 504 (Pentaerythrittetraoctylester), Reolube LPE 602 (Pentaerythrittetraheptylester), 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, Pentaerythrit-monostearylester, Pentaerythrit-monooleylester, Pentaerythrit-monoisostearyl- und -isopalmitinsäureester; 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.

[0025] Beispiele für geeignete Pentaerythritäther sind Pentaerythrit-monohexyläther, Pentaerythrit-monooctyläther, Pentaerythrit-mononomyläther, Pentaerythrit-monodecyläther, Pentaerythrit-monododecyläther, Pentaerythrit-monomyristyläther, Pentaerythrit-monohexadecyläther, Pentaerythrit-monostearyläther, Pentaerythrit-monooleyläther, Pentaerythrit-monoisostearyl- und -isopalmitinsäureäther; die entsprechenden Dihexyl-, Dioctyl-, Dinonyl-, Didecyl-, Didodecyl-, Dimyristyl-, Dihexadecyl-, Distearyl-, Dioleyl-, Diisostearyl- und Diisopalmitinsäureäther des Pentaerythrits; die entsprechenden Trihexyl-, Trioctyl-, Trinonyl-, Tridecyl-, Tridodecyl-, Trimyristyl-, Trihexadeyl-, Tristearyl-, Trioleyl-, Triisostearyl- und Triisopalmitinsäureäther des Pentaerythrits sowie die entsprechenden Tetrahexyl-, Tetraoctyl-, Tetranonyl-, Tetradecyl-, Tetradodecyl-, Tetramyristyl-, Tetrahexadecyl-, Tetrastearyl-, Tetraoleyl-, Tetraisostearyl- und Tetraisopalmitinsäureäther des Pentaerythrits.

b) Adamantanderivate mit dem Adamantan-Grundgerüst

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 vorzugweise verzweigte oder unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl oder Arylgruppen mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 12 Kohlenstoffatomen dar.

c) Pentaerythrittelomersäurederivate mit der folgenden Grundstruktur

worin bedeuten:
T = Telomer,
R = T oder Alkyl.

[0026] Bei Telomersäuren handelt es sich bekanntlich um Verbindungen mit verhältnismäßig hohen Molekulargewichten 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).

[0027] 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.

[0028] 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 1000 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-wasserlösliche Polyglykole) der Firma Union Carbide, sowie "Isopar J" der Firma Esso (ein Isoparaffinöl) mit einer Viskosität bei 20°C von 1,0 mPa.s .

[0029] Bei den erfindungsgemäß als Phosphorträger verwendbaren Organophosphorverbindungen handelt es sich um Verbindungen der Formel



worin R jeweils eine geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen oder in o- oder p-Stellung durch einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen substituierte Phenylgruppe bedeuten.

[0030] BevorzugteBeispiele für Organophosphorverbindungen der obengenannten Formel sind Monodecyl-diphenylphosphit, Didecylphenylphosphit, Triphenylphosphit, Dioctyl-phenylphosphit, Dihexyl-phenyl-phosphit, Diisodecyl-phenylphosphit, Diisooctyl-phenyl-phosphit, Didecyl-o-methylphenyl-phosphit und Didecyl-p-methylphenylphosphit.

[0031] Bei den erfindungsgemäß als Schwefelträger verwendbaren Metalldialkyldithiocarbamaten handelt es sich um Verbindungen der Formel


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.

[0032] Bei den erfindungsgemäß sowohl als Schwefelträger als auch als Phosphorträger verwendbaren Metalldialkyldithiophosphaten handelt es sich um Verbindungen der Formel


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, Titan, Vanadin, Molybdän, Wolfram und Mangan, steht.

[0033] Die Alkylgruppe in den obengenannten Metalldialkyldithiocarbamaten 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 vorteilhalfte Alkylgruppen gehören die n-, i- und tert-Butylgruppe, die n- und i-Amylgruppe, die n- und i-Hexylgruppe, die n- und i-Heptylgruppe und die 2-Ethylhexylgruppe. Ganz besonders bevorzugt sind die i-Butylgruppe, die n- und i-Amylgruppe und die 2-Ethylhexylgruppe.

Ansprüche

1. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat auf der Basis von Mineral- und/oder Syntheseöl, das mindestens eine Verbindung mit mindestens einem quartären Kohlenstoffatom und mindestens einer Ester- und/oder Ätherbindung im Molekül sowie weitere übliche Zusätze enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß es enthält

(a) mindestens eine Verbindung mit 1 bis 3 quartären Kohlenstoffatomen und mindestens einer freien Hydroxylgruppe im Molekül mit einer Dichte d₂₀ von mindestens 0,900 und einer Enthalpie ΔH von mindestens 350 kcal/kg, ausgewählt aus der Gruppe der Mono-, Di- und Tripentaerythritester und -äther, der Adamantanester und -äther, der Adamanthanester und -äther von Adamantanderivaten, die in 1- oder 2-Stellung durch -COOH, -CH₂OH oder -C₂H₅OH substituiert sind, und der Telomersäurediolester und -neopentylglycolester und ihren ethoxylierten Derivaten, wobei die Ester- und Äthergruppen Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppen mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen,

(b) mindestens ein Metalldialkyldithiocarbamat der allgemeinen Formel

worin bedeuten:

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 und

Alkyl   eine Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, und

(c) als weitere übliche Zusätze an sich bekannte Antioxidationsmittel, Metalldesaktivatoren, Detergentien, Dispergiermittel, Antischaummittel und/oder Viskositätsindexverbesserungsmittel.

2. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als weitere Komponente enthält

(d) mindestens ein Metalldialkyldithiophosphat der allgemeinen Formel

worin bedeuten:

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 und

Alkyl   eine Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen.

3. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die Komponente (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.

4. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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 x 10⁶ mPa.s bei 20°C enthält.

5. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 4, 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.

6. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Syntheseöl einen aromatischen oder aliphatischen Dicarbonsäureester, insbesondere Poly-α-olefin-dicarbonsäureester, speziell -butylester, mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 000 bis 3 000, vorzugsweise Phthalsäurediisodecylester, Trimethyladipinsäuredidecylester und Sebacinsäuredioctylester, ein Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 1 000 bis 100 000 und einer Viskosität von 200 bis 43 000 mPa.s bei 100°C, ein Polymethacrylat mit einer Viskosität von 100 mPa.s bei 100°C, ein nicht-wasserlösliches Polyglycol mit einer Viskosität von 5 bis 60 mPa.s bei 100°C, 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 enthält.

7. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schwefel enthaltende(n) Verbindung(en) in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 3 Gew.-%, enthält.

8. Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es die Phosphor enthaltende(n) Verbindung(en) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-%, speziell von 0,5 bis 2 Gew.-%, enthält.

Claims

1. A lubricant and lubricant concentrate, respectively, on a mineral oil and/or a synthetic oil base, comprising at least one compound having at least one quaternary carbon atom and at least one ester and/or ether bond in its molecule as well as further common additives,
characterized in that it contains

a) at least one compound having from 1 to 3 quaternary carbon atoms and at least one free hydroxyl group in its molecule which compound has a density d₂₀ of at least 0,900 and an enthalpy ΔH of at least 350 kcal/kg and is selected from the group consisting of the mono-, di- or tri-pentaerythritol esters and ethers, the adamantane esters and ethers, the adamantane esters and ethers of adamantane derivatives substituted in 1- or 2-position by -COOH, -CH₂OH or -C₂H₅OH, and the telomeric acid diolesters and neopentylglycol esters and ethoxylated derivatives thereof, the ester and ether groups being alkyl, aralkyl or aryl groups having from 6 to 18 carbon atoms,

b) at least one metal dialkyldithiocarbamate of general formula

wherein

Me   is a metal selected from the group consisting of copper, silver, zinc, cadmium, boron, titanium, zirconium, tin, lead, vanadium, tantalum, antimony, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, cobalt and nickel, and

Alkyl   is an alkyl group having from 4 to 8 carbon atoms, and

c) antioxidants, metal deactivators, detergents, dispersants, anti-foam agents and/or viscosity index improving agents as further commonly used additives known per se.

2. The lubricant and lubricant concentrate, respectively, according to claim 1, characterized in that it comprises as a further component

(d) at least one metal dialkyldithiophosphate of general formula

wherein

Me   is a metal selected from the group consisting of copper, silver, zinc, cadmium, boron, titanium, zirconium, tin, lead, vanadium, tantalum, antimony, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, cobalt and nickel and

Alkyl   is an alkyl group having from 4 to 8 carbon atoms.

3. The lubricant and lubricant concentrate,respectively, according to claim 1 or 2, characterized in that it contains said component (a) in an amount of from 0,1 to 40 % by weight, preferably from 0,1 to 20 % by weight, in particular from 1 to 12 % by weight, especially from 1,5 to 8 % by weight, based on the weight of said mineral oil and/or synthetic oil.

4. The lubricant and lubricant concentrate, respectively, according to any of claims 1 to 3, characterized in that it contains as said base oil a beet oil, a natural oil and/or a synthetic oil having a viscosity in the range of from 1,0 mPa.s at 20°C to 2.10⁶ mPa.s at 20°C.

5. The lubricant and lubricant concentrate, respectively, according to claim 4, characterized in that it contains as said natural oil a mineral oil having a viscosity of from 1,0 mPa.s at 20°C to 540 mPa.s at 50°C.

6. The lubricant and lubricant concentrate, respectively, according to claim 4, characterized in that it contains as said synthetic oil an aromatic or aliphatic dicarboxylic acid ester, in particular a poly-α-olefin-dicarboxylic acid ester, especially -butylester, having a molecular weight in the range of from 1000 to 3000, preferably phthalic acid diisodecylester, trimethyladipic acid didecylester and sebacic acid dioctylester, a polyisobutylene having a molecular weight of from 1000 to 100 000 and a viscosity of from 200 to 43 000 mPa.s at 100°C, a polymethacrylate having a viscosity of 100 mPa.s at 100°C, a water-insoluble polyglycol having a viscosity of from 5 to 60 mPa.s at 100°C, an isoparaffine oil and/or an alkyl benzene having an inflammation point of higher than 50°C and a viscosity in the range of from 1,0 mPa.s at 20°C to 2 000 000 mPa.s at 20°C.

7. The lubricant and lubricant concentrate, respectively, according to any of claims 1 to 6, characterized in that it contains said sulfur containing compound(s) in an amount of from 0,5 to 10 % by weight, preferably from 1 to 3 % by weight.

8. The lubricant and lubricant concentrate, respectively, according to any of claims 2 to 7, characterized in that it contains said phosphorus containing compound(s) in an amount of from 0,1 to 10 % by weight, preferably from 0,1 to 5 % by weight, especially from 0,5 to 2 % by weight.

Revendications

1. Un lubrifiant ou concentré de lubrifiant à base d'une huile minérale et/ou synthétique contenant au moins un compose comportant au moins un atome de carbone quaternaire et au moins une liaison esterique et/ou éthérique dans la molécule et autres additives usuels,
characterisé en ce qu'il contient

a) au moins un composé comportant de 1 à 3 atomes de carbone quaternaires et au moins un groupe hydroxyle libre dans la molécule ayant une densité d₂₀ d'au moins 0,900 et une enthalpie ΔH d'au moins 350 kcal/kg, choisi parmi le groupe des esters et éthers de mono-, di- et tri-pentaerythritole, des esters et éthers d'adamantane, des esters et éthers des dérivés d'adamantane étant substitués en 1- ou 2-position par -COOH,-CH₂OH ou -C₂H₅OH, et des diolesters et néopentylglycolesters de l'acide télomèrique et leurs dérivés éthoxylés, les groupes esteriques et éthériques étant des groupes alkyles, aralkyles ou aryles comportant de 6 à 18 atomes de carbone,

b) au moins un dialkyldithiocarbamate de métal ayant la formule générale

dans laquelle

Me   représente un métal choisi parmi le groupe de cuivre, argent, zinc, cadmium, bore, titane, zirconium, étain, plomb, vanadium, tantale, antimoine, chrome, molybdène, tungstène, manganèse, cobalt et nickel et

Alkyl   représente un groupe alkyle comportant de 4 à 8 atomes de carbone, et

c) comme autres additives usuels des agents antioxidants, des desactivateurs de métal, des détergents, des agents dispersants, des agents antimousses et/ou des agents améliorants la viscosité, connus en soi.

2. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon la revendication 1, characterisé en ce qu'il contient comme une autre composante

(d) au moins un dialkyldithiophosphate de métal ayant la formule générale

dans laquelle

Me   représente un métal choisi parmi le groupe de cuivre, argent, zinc, cadmium, bore, titane, zirconium, étain, plomb, vanadium, tantale, antimoine, chrome, molybdène, tungstène, manganèse, cobalt et nickel et

Alkyl   représente un groupe alkyle comportant de 4 à 8 atomes de carbone.

3. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon la revendication 1 ou 2, characterisé en ce qu'il contient la composante (a) en une quantité de 0,1 à 40 % en poids, préférablement de 0,1 à 20 % en poids, en particulier de 1 à 12 % en poids, spécialement de 1,5 à 8 % en poids, par rapport au poids de l'huile minérale et/ou synthétique.

4. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon l'une des revendications 1 à 3, characterisé en ce qu'il contient comme huile de base une huile de navette, une huile naturelle et/ou une huile synthétique ayant une viscosité de 1,0 mPa.s à 20°C à 2.10⁶ mPa.s à 20°C.

5. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon la revendications 4, characterisé en ce qu'il contient comme huile de base une huile synthétique ayant une viscosité de 1,0 mPa.s à 20°C à 540 mPa.s à 50°C.

6. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon la revendication 4, characterisé en ce qu'il contient comme huile synthétique un ester d'un acide aromatique ou aliphatique, en particulier un ester d'un acide poly-α-olefin-dicarboxylique, spécialement le butylester, ayant un poids moléculaire de 1000 à 3000, préférablement le diisodecylester de l'acide phtalique, le didecylester de l'acide trimethyladipinique et le dioctylester de l'acide sébacique, un polyisobutylène ayant un poids moléculaire de 1000 à 100 000 et une viscosité de 200 à 43 000 mPa.s à 100°C, un polymethacrylate ayant une viscosité de 100 mPa.s à 100°C, un polyglycol non-soluble dans l'eau ayant une viscosité de 5 à 60 mPa.s à 100°C, une huile isoparaffinique et/ou un alkylbenzène ayant un point d'inflammation de plus de 50°C et une viscosité de 1,0 mPa.s à 20°C à 2 000 000 mPa.s à 20°C.

7. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon l'une des revendications 1 à 6, characterisé en ce qu'il contient le(les) composé(s) comportant du soufre en une quantité de 0,5 à 10 % en poids, préférablement de 1 à 3 % en poids.

8. Le lubrifiant ou concentré de lubrifiant selon l'une des revendications 2 à 7, characterisé en ce qu'il contient le(les) composé(s) comportant du phosphore en une quantité de 0,1 à 10 % en poids, préférablement de 0,1 à 5 % en poids, spécialement de 0,5 à 2 % en poids.