DE102007061422A1

DE102007061422A1 - Schmierölzusammensetzung für verbesserte Oxidations-,Viskositätsanstiegs-,Ölverbrauchs- und Kolbenablagerungskontrolle

Info

Publication number: DE102007061422A1
Application number: DE102007061422A
Authority: DE
Inventors: William Y. Lam
Original assignee: Afton Chemical Corp
Current assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2008-10-02
Also published as: GB2448022B; CN101275098B; GB0803202D0; FR2915998A1; US20080236538A1; JP5094369B2; GB2448022A; FR2915998B1; CN101275098A; JP2008239953A

Abstract

Eine Motorölschmiermittelzusammensetzung mit verbesserter Kontrolle von Oxidation, Viskosität und Kolbenablagerungen wird bereitgestellt. Die Zusammensetzung weist ferner eine Leistung im ASTM-Sequenz IIIG-Test von etwa 90% oder niedriger beim Anstieg der kinematischen Viskosität bei 40°C und Leistungszahlen von etwa 5,5 oder höher bei den mittleren gewichteten Kolbenablagerungen auf. Die Zusammensetzung erfüllt oder übererfüllt die Standards von sowohl den ILSAC GF-4- als auch den General Motors-GM4718M-Spezifikationen.

Description

BEREICH DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorölschmiermittelzusammensetzung und speziell eine Motorölschmiermittelzusammensetzung mit verbesserter Kontrolle von Oxidation, Viskositätsanstieg, Kolbenablagerungen und Ölverbrauch.
HINTERGRUND
Schmieröle, welche zur Verwendung in modernen Motoren geeignet sind, müssen spezielle Industrieleistungsrichtgrößen erfüllen, welche veröffentlichte Standards wie den International Lubricant Standardization and Approval Committee („ILSAC")-GF-4-Standard und den SM-Standard des American Petroleum Institute erfüllen oder übererfüllen. Einer der Leistungstests, der erfolgreich absolviert werden muss, um ILSAC GF-4 zu erfüllen, ist der ASTM-Sequenz IIIG-Test, der das Vermögen einer Schmierölzusammensetzung zur Regulierung der Öleindickung und Kolbensauberkeit bewertet.
Der ASTM-Sequenz IIIG-Test ist für einen General Motors 3800-Serie II-3,8 L-V 6-Motor, der mit 125 Pferdestärken, 3600 UpM und 150°C Öltemperatur durchgehend für 100 Stunden läuft, designed. Der IIIG vermöglicht eine Bewertung der Leistung von Testölen unter besonders harschen Bedingungen, um das Leistungsvermögen der Öle im realen Betrieb besser einschätzen zu können.
Um den minimalen Standard für GF-4 oder SM zu erfüllen, muss eine Testölzusammensetzung einen ASTM-Sequenz IIIG-Viskositätsanstieg von 150% oder weniger und gewichtete Kolbenablagerungen („WPD") von 3,5 oder höher aufweisen. Die Sequenz IIIG-Testleistungsanforderungen sind etwa 50% strenger als der frühere ASTM-Sequenz IIIF-Test. Jedoch haben bestimmte Hersteller von Originalausrüstung („OEMs") noch höhere Leistungslevels für ihre speziellen Motorfamilien gefordert. Zum Beispiel erfordert die General Motors-GM4718M-Spezifikation einen ASTM-Sequenz IIIG-Viskositätsanstieg von 90% oder weniger und WPD von 5,5 oder höher.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Motorölzusammensetzung bereit zu stellen, welche zur Erfüllung oder Übererfüllung der Standards, welche durch die GM4718M-Spezifikation auferlegt werden, sowie zur Bereitstellung einer Motorölzusammensetzung, welche die Standards GF-4 und SM in Bezug auf die Kontrolle von Oxidation, Viskosität, Kolbenablagerungen und Ölverbrauch erfüllt oder übererfüllt, in der Lage ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Mit Bezug auf die vorstehenden und andere Aufgaben stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Motorölschmiermittelzusammensetzung bereit, welche zum Erreichen eines Anstiegs der kinematischen Viskosität nach dem ASTM-Sequenz IIIG-Test von etwa 90% oder weniger bei 40°C und von mittleren gewichteten Kolbenablagerungen mit Leistungszahlen von etwa 5,5 oder höher in der Lage ist. Die Zusammensetzung kann eine Hauptmenge eines synergistischen Ölgrundlagegemisches, welches im Wesentlichen aus einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage besteht, umfassen.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Verfahren zur Bereitstellung einer Motorölschmiermittelzusammensetzung, welche zum Erreichen eines Anstiegs der kinematischen Viskosität nach dem ASTM-Sequenz IIIG-Test von etwa 90% oder weniger bei 40°C und von mittleren gewichteten Kolbenablagerungen mit Leistungszahlen von etwa 5,5 oder höher in der Lage ist, das Kombinieren einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage zu einem synergistischen Ölgrundlagengemisch umfassen.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Verfahren zum Schmieren einer Motorkomponente das Inkontaktbringen der Motorkomponente mit einer Schmiermittelzusammensetzung mit einem Anstieg der kinematischen Viskosität nach dem ASTM-Sequenz IIIG-Test von etwa 90% oder weniger bei 40°C und mittleren gewichteten Kolbenablagerungen mit Leistungszahlen von etwa 5,5 oder höher umfassen. Die Schmiermittelzusammensetzung kann eine Hauptmenge eines synergistischen Ölgrundlagengemisches einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage umfassen.
Schmiermittelzusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung können ein synergistisches Gemisch von Ölgrundlagen verwenden, um eine wesentliche Leistungsverbesserung bereit zu stellen, wenn mit herkömmlichen Schmiermittelzusammensetzungen verglichen wird. Einige Vorteile der vorliegend offenbarten Ausführungsformen sind eine wesentliche und unerwartete Verbesserung beim Anstieg der kinematischen Viskosität, eine wesentliche und unerwartete Verbesserung beim Ölverbrauch und eine wesentliche und unerwartete Verbesserung bei den mittleren gewichteten Kolbenablagerungen, im Vergleich mit herkömmlichen Schmierölzusammensetzungen, welche entweder eine Gruppe II-Ölgrundlage, welche frei von einem Gemisch einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage ist; oder eine Gruppe III-Ölgrundlage, welche frei von einem Gemisch einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage ist, umfassen.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden teilweise in der Beschreibung, welche folgt, dargelegt und/oder können durch die Praxis der Offenbarung gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden mittels der Elemente und Kombinationen, welche insbesondere in den angefügten Patentansprüchen dargelegt sind, realisiert und erreicht.
Es gilt als selbstverständlich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und zur Erklärung sind und für die Offenbarung, wie beansprucht, nicht einschränkend sind.
BESCHREIBUNG
Wie hier verwendet, bedeutet „Kohlenwasserstoff" jedwede einer großen Anzahl von Verbindungen, welche Kohlenstoff und/oder Sauerstoff in verschiedenen Kombinationen enthalten. Der Ausdruck „Hydrocarbyl" betrifft einen Rest mit einem Kohlenstoffatom, welches direkt an den Rest des Moleküls gebunden ist, und mit einem überwiegenden Kohlenwasserstoffcharakter. Beispiele von Hydrocarbylresten schließen ein:

(i) Kohlenwasserstoffsubstituenten, das heißt aliphatische (z. B. Alkyl oder Alkenyl), alicyclische (z. B. Cycloalkyl, Cycloalkenyl) Substituenten und aromatisch, aliphatisch und alicyclisch substituierte aromatische Substituenten sowie cyclische Substituenten, wobei der Ring durch einen anderen Teil des Moleküls vervollständigt wird (z. B. zwei Substituenten bilden zusammen einen alicyclischen Rest);
(ii) substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten, das heißt Substituenten, welche Nicht-Kohlenwasserstoffreste enthalten, die im Kontext der Beschreibung hier nicht den überwiegenden Kohlenwasserstoffsubstituenten verändern (z. B. Halogen (insbesondere Chlor und Fluor), Hydroxy, Alkoxy, Mercapto, Alkylmercapto, Nitro, Nitroso und Sulfoxy);
(iii) Heterosubstituenten, das heißt Substituenten, welche, obwohl sie einen überwiegenden Kohlenwasserstoffcharakter aufweisen, im Kontext dieser Beschreibung von Kohlenstoff verschiedene Atome in einem Ring oder einer Kette, welche ansonsten aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind, enthalten. Heteroatome schließen Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff ein und es werden Substituenten wie Pyridyl, Furyl, Thienyl und Imidazolyl umfasst. Im Allgemeinen werden nicht mehr als zwei, bevorzugt nicht mehr als ein Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituent für jeweils zehn Kohlenstoffatome in dem Hydrocarbylrest vorhanden sein; typischerweise werden keine Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituenten in dem Hydrocarbylrest sein.

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorölschmiermittelzusammensetzung. Eine Motorölschmiermittelzusammensetzung kann eine Hauptmenge eines Ölgrundlagengemisches, welches mindestens eine Gruppe III-Ölgrundlage, mindestens eine Gruppe IV-Ölgrundlage und mindestens eine Gruppe V-Ölgrundlage umfasst, umfassen. Es wurde gezeigt, dass ein solches synergistisches Ölgrundlagengemisch eine wesentliche Leistungsverbesserung beim ASTM-Sequenz IIIG-Test gegenüber herkömmlichen Schmiermittelzusammensetzungen, welche im Wesentlichen entweder Gruppe II- oder Gruppe III-Ölgrundlagen umfassen, bereitstellt.
Die Schmiermittelzusammensetzungen können eine Hauptmenge eines Gemisches von einer oder mehr Ölgrundlagen plus eine Nebenbestandteilmenge einer Schmiermitteladditivzusammensetzung umfassen. Die Ölgrundlage kann eine oder mehr Ölgrundlagen, in welchen die Additivzusammensetzung löslich ist, umfassen. Die verschiedenen Komponenten werden gemäß den Spezifikationen des Motorenherstellers ausgewählt, um bestimmte Anforderungen für Testparameter wie unter anderem Viskosität und der Umfang der Kolbenablagerungsbildung zu erfüllen. Tests, wie der ASTM-Sequenz IIIG, werden an potentiellen Ölzusammensetzungen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Standards des Motorenherstellers erfüllt werden.
Wie hier verwendet, werden die Ausdrücke „Ölzusammensetzung", „Schmierzusammensetzung", „Schmierölzusammensetzung", „Schmieröl", „Motoröl", „Schmiermittelzusammensetzung", „vollständig formulierte Schmiermittelzusammensetzung" und „Schmiermittel" als synonyme vollständig untereinander austauschbare Terminologie angesehen, welche das fertige Schmiermittelprodukt, welches eine Hauptmenge einer Ölgrundlage plus eine Nebenbestandteilmenge einer Additivzusammensetzung umfasst, betrifft.
Wie hier verwendet, werden die Ausdrücke „Additivpackung", „Additivkonzentrat" und „Additivzusammensetzung" als synonyme vollständig untereinander austauschbare Terminologie angesehen, welche den Teil der Schmiermittelzusammensetzung, welcher die Hauptmenge des Ölgrundlagengemisches ausschließt, betrifft.
Ölgrundlage
Eine Motorölschmiermittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Hauptmenge eines synergistischen Gemisches von mindestens einer Gruppe III-Ölgrundlage, mindestens einer Gruppe IV-Ölgrundlage und mindestens einer Gruppe V-Ölgrundlage umfassen. Eine Hauptmenge ist als höher als 50 Gew.-% der Schmiermittelgesamtzusammensetzung, wie höher als oder gleich 80 Gew.-% der Schmiermittelgesamtzusammensetzung, definiert. Der Rest der Schmiermittelzusammensetzung kann durch eine Nebenbestandteilmenge einer Additivzusammensetzung bereitgestellt werden. Eine Nebenbestandteilmenge ist als niedriger als 50 Gew.-% der Schmiermittelgesamtzusammensetzung und als ein weiteres Beispiel niedriger als oder gleich 20 Gew.-% der Schmiermittelgesamtzusammensetzung definiert.
Das Ölgrundlagengemisch kann ein Gemisch von einer oder mehr von jeder der Gruppe III-, Gruppe IV- und Gruppe V-Ölgrundlagen umfassen. Mindestens eine Ölgrundlage von jeder der Gruppen III, IV und V muss in dem Ölgrundlagengemisch enthalten sein, damit die Schmiermittelzusammensetzung von einer Synergie unter den Ölgrundlagen profitiert. Geeignete Anteile von jeder Ölgrundlagenklasse können bis zu etwa 50 Gew.-% einer Gruppe III-Ölgrundlage und etwa 20 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% einer Gruppe IV-Ölgrundlage und etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% einer Gruppe V-Ölgrundlage, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ölgrundlagengemisches, einschließen. Als ein anderes Beispiel können geeignete Anteile von jeder Ölgrundlagenklasse etwa 30 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% einer Gruppe III-Ölgrundlage und etwa 20 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-% einer Gruppe IV-Ölgrundlage und etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% einer Gruppe V-Ölgrundlage, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ölgrundlagengemisches, einschließen.
Die Gruppe III-Ölgrundlagen, welche zur Verwendung bei der Formulierung von Motorölschmiermittelzusammensetzungen geeignet sind, können aus jedwedem von natürlichen Ölen und Gemischen davon ausgewählt sein. Natürliche Öle schließen Tieröle und Pflanzenöle (z. B. Castoröl, Lardöl) sowie andere Mineralschmieröle wie Leichtöle auf Erdölbasis und Lösungsmittel-behandelte oder Säure-behandelte Mineralschmieröle der Paraffin-, Naphthen- oder Paraffin-Naphthen-Gemisch-Typen ein. Von Kohle oder Schiefer abgeleitete Öle sind auch geeignet. Die Ölgrundlage weist typischerweise eine Viskosität von etwa 2 bis etwa 15 cSt oder als ein weiteres Beispiel etwa 2 bis etwa 10 cSt bei 100°C auf. Ferner können Ausführungsformen ein Gemisch von mehr als einer Gruppe III-Ölgrundlage mit gleicher oder unterschiedlicher Viskosität enthalten.
Die Gruppe IV- oder V-Ölgrundlagen können Alkylester von Dicarbonsäuren, Polyglykolen und Alkoholen, Poly-alpha-olefine, einschließlich Polybutene, Alkylbenzene, organische Ester von Phosphorsäuren und Polysilikonöle einschließen. Synthetische Öle schließen Kohlenwasserstofföle wie polymerisierte und interpolymerisierte Olefine (z. B. Polybutylene, Polypropylene, Propylen-Isobutylen-Copolymere, usw.); Poly(1-hexene), Poly(1-octene), Poly(1-decene), usw. und Gemische davon; Alkylbenzene (z. B. Dodecylbenzene, Tetradecylbenzene, Dinonylbenzene, Di(2-ethylhexyl)benzene, usw.); Polyphenyle (z. B. Biphenyle, Terphenyl, alkylierte Polyphenyle, usw.); alkylierte Diphenylether und alkylierte Diphenylsulfide und die Derivate, Analoga und Homologen davon und dergleichen ein.
Alkylenoxidpolymere und -interpolymere und Derivate davon, wobei die terminalen Hydroxylgruppen durch Veresterung, Veretherung, usw. modifiziert wurden, stellen eine andere Klasse von bekannten synthetischen Ölen, welche verwendet werden können, dar. Solche Öle werden durch die Öle, welche durch Polymerisation von Ethylenoxid oder Propylenoxid hergestellt werden, die Alkyl- und Arylether dieser Polyoxyalkylenpolymere (z. B. Methylpolyisopropylenglykolether mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 1000, Diphenylether von Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis 1000, Diethylether von Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 bis 1500, usw.) oder Mono- und Polycarboxylester davon, zum Beispiel die Essigsäureester, gemischten C_3-8-Fettsäureester oder der C₁₃-Oxosäurediester von Tetraethylenglykol, beispielhaft dargestellt.
Eine andere Klasse von synthetischen Ölen, welche verwendet werden können, schließt die Ester von Dicarbonsäuren (z. B. Phthalsäure, Bernsteinsäure, Alkylbernsteinsäuren, Alkenylbernsteinsäuren, Maleinsäure, Azelainsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, Adipinsäure, Linolsäuredimer, Malonsäure, Alkylmalonsäuren, Alkenylmalonsäuren, usw.) mit einer Vielzahl von Alkoholen (z. B. Butylalkohol, Hexylalkohol, Dodecylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Ethylenglykol, Diethylenglykolmonoether, Propylenglykol, usw.) ein. Spezielle Beispiele dieser Ester schließen Dibutyladipat, Di(2-ethylhexyl)sebacat, Di-n-hexylfumarat, Dioctylsebacat, Diisooctylazelat, Diisodecylazelat, Dioctylphthalat, Didecylphthalat, Dieicosylsebacat, den 2-Ethylhexyldiester des Linolsäuredimers, den Komplexester, der durch Umsetzen von einem Mol Sebacinsäure mit zwei Mol Tetraethylenglykol und zwei Mol 2-Ethylhexansäure gebildet wird, und dergleichen ein.
Ester, welche als synthetische Öle nützlich sind, schließen auch jene ein, welche aus C₅- bis C₁₂-Monocarbonsäuren und Polyolen und Polyolethern wie Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol, usw. hergestellt werden. Ferner kann auch ein Öl, welches von einem Gas-Flüssigkeit-Verfahren abgeleitet ist, geeignet sein.
Gruppe V-Ölgrundlagen können synthetische Nicht-PAO-Verbindungen, einschließlich synthetische Ester, Diester, Polyolester, alkylierte Naphthalene, alkylierte Benzene und dergleichen, wobei aber nicht darauf eingeschränkt ist, umfassen. Eine geeignete Gruppe V-Ölgrundlage ist ein Trimethylolpropantri-C8/C10-ester mit einer Viskosität von 4,4 cSt bei 100°C und einem Viskositätsindex von 140.

Folglich kann die verwendete Ölgrundlage, welche zur Herstellung der Motorölschmiermittelzusammensetzungen wie hier beschrieben verwendet werden kann, aus jedweder der Ölgrundlagen in den Gruppen III bis V, wie in den American Petroleum Institute (API) Base Oil Interchangeability Guidelines spezifiziert, ausgewählt sein. Solche Ölgrundlagengruppen sind wie folgt: Tabelle 1

Ölgrundlagengruppe¹	Schwefel (Gew.-%)		Gesättigte Stoffe (Gew.-%)	Viskositätsindex
Gruppe I	> 0,03	und/oder	< 90	80 bis 120
Gruppe II	≤ 0,03	und	≥ 90	80 bis 120
Gruppe III	≤ 0,03	und	≥ 90	≥ 120
Gruppe IV	alle Poly-alpha-olefine (PAOs)
Gruppe V	alle Anderen, welche nicht in den Gruppen I bis IV enthalten sind

¹ Die Gruppen I bis III sind Mineralölgrundlagen.

Wie vorstehend dargelegt, kann die Ölgrundlage ein Poly-alpha-olefin (PAO) enthalten. Typischerweise sind Poly-alpha-olefine von Monomeren mit etwa 4 bis etwa 30, oder etwa 4 bis etwa 20, oder etwa 6 bis etwa 16 Kohlenstoffatomen abgeleitet. Beispiele von nützlichen PAOs schließen jene, welche von Octen, Decen, Gemischen davon und dergleichen abgeleitet sind, ein. PAOs können eine Viskosität von etwa 2 bis etwa 15, oder etwa 3 bis etwa 12, oder etwa 4 bis etwa 8 cSt bei 100°C aufweisen. Beispiele von PAOs schließen Poly-alpha-olefine mit 4 cSt bei 100°C, Poly-alpha-olefine mit 6 cSt bei 100°C und Gemische davon ein. Gemische von Mineralöl mit den vorstehenden Poly-alpha-olefinen können verwendet werden.
Die Ölgrundlage kann ein Öl einschließen, welches von Fischer-Tropsch-synthetisierten Kohlenwasserstoffen abgeleitet ist. Fischer-Tropsch-synthetisierte Kohlenwasserstoffe können aus Synthesegas, welches H₂ und CO enthält, unter Verwendung eines Fischer-Tropsch-Katalysators hergestellt werden. Solche Kohlenwasserstoffe erfordern typischerweise weiteres Verarbeiten, um als die Ölgrundlage nützlich zu sein. Zum Beispiel können die Kohlenwasserstoffe unter Verwendung von in U.S. Pat. Nr. 6,103,099 oder 6,180,575 offenbarten Verfahren hydroisomerisiert; unter Verwendung von in U.S. Pat. Nr. 4,943,672 oder 6,096,940 offenbarten Verfahren hydrogekrackt und hydroisomerisiert; unter Verwendung von in U.S. Pat. Nr. 5,882,505 offenbarten Verfahren entwachst; oder unter Verwendung von in U.S. Pat. Nr. 6,013,171 ; 6,080,301 oder 6,165,949 offenbarten Verfahren hydroisomerisiert und entwachst werden.
Nicht raffinierte, raffinierte und erneut raffinierte Öle, entweder vom Typ natürlich oder synthetisch (sowie Gemische von zwei oder mehr von jedweden von diesen), wie hier vorstehend offenbart, können in den Ölgrundlagen verwendet werden. Nicht raffinierte Öle sind jene, welche direkt von einer natürlichen oder synthetischen Quelle ohne weitere Reinigungsbehandlung erhalten werden. Zum Beispiel wären ein Schieferöl, welches direkt aus Retortenschwelvorgängen erhalten wird, ein Öl auf Erdölbasis, welches direkt aus einer primären Destillation erhalten wird, oder ein Esteröl, welches direkt aus einem Veresterungsverfahren erhalten wird, und welche ohne weitere Behandlung verwendet werden, ein nicht raffiniertes Öl. Raffinierte Öle sind ähnlich zu den nicht raffinierten Ölen, außer dass sie weiter in einem oder mehr Reinigungsschritten behandelt wurden, um eine oder mehr Eigenschaften zu verbessern. Viele solche Reinigungstechniken sind dem Fachmann bekannt, wie Lösungsmittelextraktion, sekundäre Destillation, Säure- oder Baseextraktion, Filtration, Perkolation, usw. Erneut raffinierte Öle werden durch Verfahren erhalten, welche zu jenen ähnlich sind, die zum Erhalten von raffinierten Ölen verwendet werden, wobei die Verfahren bei raffinierten Ölen angewendet werden, welche bereits im Betrieb verwendet wurden. Solche erneut raffinierten Öle sind auch als regenerierte oder wiederaufgearbeitete Öle bekannt und werden oft zusätzlich durch Techniken verarbeitet, welche auf die Entfernung von verbrauchten Additiven, Verunreinigungen und Ölabbauprodukten ausgerichtet sind.
Additivzusammensetzung
Die Schmiermittelzusammensetzung kann kohlenwasserstofflösliche Additivkomponenten, welche aus Dispersantmitteln, Reibungsmodifizierungsmitteln, Antiverschleißmitteln, Antioxidationsmitteln, Antischaummitteln, Detergenzien, Mitteln zur Verbesserung des Viskositätsindexes, Fließpunkterniedrigungsmitteln, Verdünnungsmittel und dergleichen ausgewählt sind, aber nicht darauf eingeschränkt sind, enthalten. Solche Additivkomponenten werden typischerweise in herkömmlichen Mengen zur Bereitstellung einer vollständig formulierten Schmiermittelzusammensetzung verwendet. Für den Zweck dieser Offenbarung betreffen die vorstehenden Ausdrücke Primärcharakteristika der Additivkomponenten. Es ist selbstverständlich, dass viele der Komponenten Mehrfachwirkungen in den Schmiermittelzusammensetzungen aufweisen können. Demgemäß ist eine Klassifizierung der Additivkomponenten nur zur Einfachheit und es ist nicht beabsichtigt, den Umfang der beanspruchten Ausführungsformen einzuschränken.
Dispersantmittel
Dispersantmittel, welche verwendet werden können, schließen polare Amin-, Alkohol-, Amid- oder Estereinheiten, welche an das Polymergerüst oft über einen brückenbildenden Rest gebunden sind, ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Dispersantmittel können aus Mannich-Dispersantmitteln, wie zum Beispiel in U.S. Pat. Nr. 3,697,574 und 3,736,357 beschrieben; aschearmen Succinimid-Dispersantmitteln, wie in U.S. Pat. Nr. 4,234,435 und 4,636,322 beschrieben; Amin-Dispersantmitteln, wie in U.S. Pat. Nr. 3,219,666 , 3,565,804 und 5,633,326 beschrieben; Koch-Dispersantmitteln, wie in U.S. Pat. Nr. 5,936,041 , 5,643,859 und 5,627,259 beschrieben; und Polyalkylensuccinimid-Dispersantmitteln, wie in U.S. Pat. Nr. 5,851,965 , 5,853,434 und 5,792,729 beschrieben, ausgewählt sein.
Wie hier verwendet, soll der Ausdruck „Succinimid" das fertige Reaktionsprodukt einer Umsetzung zwischen einem Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureacylierungsmittel und einem Polyamin umfassen, und es ist beabsichtigt, Verbindungen zu umfassen, wobei das Produkt Amid-, Amidin- und/oder Salzbindungen zusätzlich zur Imidbindung des Typs, der aus der Umsetzung eines primären Aminorests und einer Anhydrideinheit resultiert, aufweisen kann.
Von den Succinimiden sind Succinimide, welche von einem aliphatischen Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureacylierungsmittel abgeleitet sind, in welchem der Hydrocarbylsubstituent einen Durchschnitt von mindestens 40 Kohlenstoffatomen enthält, besonders geeignete Dispersantmittel. Besonders geeignet zur Verwendung als das Acylierungsmittel sind (a) mindestens eine Polyisobutenyl-substituierte Bernsteinsäure oder (b) mindestens ein Polyisobutenyl-substituiertes Bernsteinsäureanhydrid oder (c) eine Kombination von mindestens einer Polyisobutenyl-substituierten Bernsteinsäure und mindestens einem Polyisobutenyl-substituierten Bernsteinsäureanhydrid, wobei der Polyisobutenylsubstituent in (a), (b) oder (c) von Polyisobuten oder einem hoch reaktiven Polyisobuten mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von 400 bis 5.000 abgeleitet ist.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Ausdruck „hoch reaktiv", dass eine Anzahl an restlichen Vinylidendoppelbindungen in der Verbindung höher als etwa 45% ist. Zum Beispiel kann die Anzahl an restlichen Vinylidendoppelbindungen im Bereich von etwa 50% bis etwa 85% in der Verbindung liegen. Der Prozentsatz der restlichen Vinylidendoppelbindungen in der Verbindung kann durch bekannte Verfahren, wie zum Beispiel Infrarotspektroskopie oder magnetische C¹³-Kernresonanz oder eine Kombination davon, bestimmt werden. Ein Verfahren zur Herstellung von solchen Verbindungen wird zum Beispiel im U.S. Patent Nr. 4,152,499 beschrieben.
Bin anderes geeignetes Dispersantmittel ist ein Polyalkylensuccinimid-Dispersantmittel, welches von der vorstehend beschriebenen Polyisobuten (PIB)-Verbindung abgeleitet ist, wobei das Dispersantmittel einen reaktives PIB-Gehalt von mindestens etwa 45% aufweist. Das Dispersantmittel kann ein Gemisch von Dispersantmitteln mit Zahlenmitteln der Molekulargewichte im Bereich von etwa 800 bis etwa 3000 und reaktives PIB-Gehalten von etwa 50% bis etwa 60% sein. Die Gesamtmenge an Dispersantmittel in der Schmiermittelzusammensetzung kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Schmiermittelzusammensetzung und stärker bevorzugt im Bereich von etwa 1 bis etwa 4 Gewichtsprozent liegen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Dispersantmittel ein boriertes Dispersantmittel sein. In einigen Ausführungsformen kann das Dispersantmittel im Wesentlichen frei von Phosphor sein. In anderen Ausführungsformen kann das Dispersantmittel Phosphor enthalten. Demgemäß kann das Gemisch des Dispersantmittels ein boriertes Dispersantmittel und ein nicht-boriertes Dispersantmittel einschließen. Entweder eines oder beide der borierten und nicht-borierten Dispersantmittel können mit einer hoch reaktiven Polyalkylenverbindung wie vorstehend dargelegt hergestellt werden. Borierte Dispersantmittel können durch Umsetzen einer Borverbindung oder eines Gemisches von Borverbindungen, welche zur Einbringung von Bor-enthaltenden Spezies in die Dispersantmittel, vor, während oder nach einer Umsetzung, welche die Dispersantmittel bildet, in der Lage sind, hergestellt werden. Jedwede Borverbindung, organisch oder anorganisch, welche zum Durchlaufen einer solchen Umsetzung in der Lage ist, kann verwendet werden. Demgemäß können solche anorganischen Borverbindungen wie die Borsäuren und die Boroxide, einschließlich ihre Hydrate, verwendet werden. Typische organische Borverbindungen schließen Ester von Borsäuren, wie die Orthoboratester, Metaboratester, Diboratester, Pyroborsäureester und dergleichen ein.
Reibungsmodifizierungsmittel
Ein oder mehr öllösliche Reibungsmodifizierungsmittel können in die hier beschriebenen Schmierölzusammensetzungen eingebracht werden. Die Reibungsmodifizierungsmittel können aus Stickstoff-enthaltenden, Stickstoff-freien, Amin-enthaltenden und/oder Amin-freien Reibungsmodifizierungsmitteln ausgewählt sein. Die Reibungsmodifizierungsmittel können in einer Menge im Bereich von etwa 0,02 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% der Schmierölzusammensetzung verwendet werden. In einem anderen Beispiel können 0,05 bis 1,0, oder 0,1 bis 0,5 Gew.-% der Reibungsmodifizierungsmittel verwendet werden.
Beispiele von Stickstoff-enthaltenden Reibungsmodifizierungsmitteln, welche verwendet werden können, schließen Imidazoline, Amide, Amine, Succinimide, alkoxylierte Amine, alkoxylierte Etheramine, Aminoxide, Amidoamine, Nitrile, Betaine, quartäre Amine, Imine, Aminsalze, Aminoguanidin, Alkanolamide und dergleichen ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Solche Reibungsmodifizierungsmittel können Hydrocarbylreste enthalten, welche aus geradkettigen, verzweigten oder aromatischen Hydrocarbylresten oder Gemischen davon ausgewählt sind und gesättigt oder ungesättigt sein können. Hydrocarbylreste sind überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammensetzt, können aber ein oder mehr Heteroatome wie Schwefel oder Sauerstoff enthalten. Die Hydrocarbylreste weisen 12 bis 25 Kohlenstoffatome auf und können gesättigt oder ungesättigt sein. Geeigneter sind jene mit linearen Hydrocarbylresten.
Andere beispielhafte Reibungsmodifizierungsmittel schließen alkoxylierte Amine und alkoxylierte Etheramine ein, wobei alkoxylierte Amine, welche etwa zwei Mol Alkylenoxid pro Mol Stickstoff enthalten, die am stärksten geeigneten sind. Solche Verbindungen können Hydrocarbylreste, welche linear, entweder gesättigt, ungesättigt oder ein Gemisch davon sind, aufweisen. Sie enthalten nicht mehr als etwa 12 bis etwa 25 Kohlenstoffatome und können ein oder mehr Heteroatome in der Hydrocarbylkette enthalten. Ethoxylierte Amine und ethoxylierte Etheramine sind besonders geeignete Stickstoff-enthaltende Reibungsmodifizierungsmittel. Die Amine und Amide können als solche oder in der Form eines Addukts oder Reaktionsprodukts mit einer Borverbindung wie einem Boroxid, Borhalogenid, Metaborat, Borsäure oder einem Mono-, Di- oder Trialkylborat verwendet werden.
Sulfide von Ölen, Fetten oder Polyolefinen können auch als aschearme organische Reibungsmodifizierungsmittel verwendet werden. Speziell können zum Beispiel sulfuriertes Spermöl, sulfuriertes Pinenöl, sulfuriertes Sojabohnenöl, sulfuriertes Polyolefin, Dialkyldisulfid, Dialkylpolysulfid, Dibenzyldisulfid, Di-tertiär-butyldisulfid, Polyolefinpolysulfid, eine Verbindung vom Thiadiazoltyp wie Bisalkylpolysulfanylthiadiazol, und sulfuriertes Phenol erwähnt werden. Unter diesen Verbindungen sind Dialkylpolysulfid, Dibenzyldisulfid und eine Verbindung vom Thiadiazoltyp wünschenswert. Besonders wünschenswert ist Bisalkylpolysulfanylthiadiazol.
Organische, aschearme (metallfreie), Stickstoff-freie Reibungsmodifizierungsmittel, welche in den hier offenbarten Schmiermittelzusammensetzungen verwendet werden können, sind im Allgemeinen bekannt und schließen Ester ein, welche durch Umsetzen von Carbonsäuren und Anhydriden mit Alkanolen oder Glykolen gebildet werden, wobei Fettsäuren besonders geeignete Carbonsäuren sind. Andere nützliche Reibungsmodifizierungsmittel schließen im Allgemeinen einen polaren terminalen Rest (z. B. Carboxyl oder Hydroxyl), der kovalent an eine oleophile Kohlenwasserstoffkette gebunden ist, ein. Ester von Carbonsäuren und Anhydriden mit Alkanolen werden in U.S. Pat. Nr. 4,702,850 beschrieben.
Ein anderes geeignetes Reibungsmodifizierungsmittel zur Verwendung in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Ester wie Glycerolmonooleat (GMO), in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung. Geeignete Reibungsmodifizierungsmittel können Reibungsmodifizierungsmittel einschließen, welche im Wesentlichen frei von Übergangsmetallen, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Titan und Molybdän, sind.
Antiverschleißmittel
Metalldihydrocarbyldithiophosphat-Antiverschleißmittel, welche zu der Schmiermittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gegeben werden können, umfassen Dihydrocarbyldithiophosphatmetallsalze, wobei das Metall ein Alkali- oder Erdalkalimetall oder Aluminium, Blei, Zinn, Mangan, Nickel, Kupfer oder Zink sein kann.
Ein geeignetes Antiverschleißmittel umfasst Zinkdihydrocarbyldithiophosphate (ZDDP), wie öllösliche Salze von Dihydrocarbyldithiophosphorsäuren, welche durch die folgende Formel dargestellt werden können:
wobei R⁷ und R⁸ gleiche oder unterschiedliche Hydrocarbylreste sein können, die 1 bis 18, typischerweise 2 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten und Reste wie Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylalkyl, Alkaryl und cycloaliphatische Reste einschließen. Besonders gewünscht als die Reste R⁷ und R⁸ sind Alkylreste mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. So können die Reste zum Beispiel Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, sec-Butyl, Amyl, n-Hexyl, i-Hexyl, n-Octyl, Decyl, Dodecyl, Octadecyl, 2-Ethylhexyl, Phenyl, Butylphenyl, Cyclohexyl, Methylcyclopentyl, Propenyl, Butenyl sein. Um Öllöslichkeit zu erhalten, wird die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome (d. h. R⁷ und R⁸) in der Dithiophosphorsäure im Allgemeinen etwa 5 oder höher sein. Das Zinkdihydrocarbyldithiophosphat kann deshalb primäre oder sekundäre Zinkdialkyldithiophosphate oder ein Gemisch davon umfassen.
Um die Menge an Phosphor, welche in die Schmiermittelzusammensetzung durch ZDDP eingebracht wird, auf nicht mehr als 0,1 Gew.-% (1000 ppm) Phosphor, oder als ein weiteres Beispiel auf nicht mehr als etwa 0,12 Gew.-% (1200 ppm) Phosphor einzuschränken, sollte das ZDDP wünschenswerterweise zu den Schmierölzusammensetzungen in Mengen von nicht höher als etwa 0,9 Gew.-% bis etwa 1,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung, gegeben werden. Die Verwendung von ZDDP in der vorstehend erwähnten Menge kann in der Klassifizierung des Schmieröls als ein Schmieröl „mit wenig Phosphor" resultieren. Wie hier angegeben, kann der Ausdruck „mit wenig Phosphor" eine Ausführungsform beschreiben, wobei die Schmierölzusammensetzung mindestens etwa 250 ppm Phosphor, oder als ein weiteres Beispiel etwa 250 ppm bis etwa 1200 ppm Phosphor umfasst.
Antioxidationsmittel
Oxidationsinhibitoren und Antioxidationsmittel können enthalten sein, um die Neigung der Grundlagen zu Verschlechterung im Betrieb zu verringern, wobei die Verschlechterung durch die Oxidationsprodukte wie Schlamm und Lack-ähnliche Ablagerungen auf den Metalloberflächen und durch Viskositätsanstieg nachgewiesen werden kann. Solche Oxidationsinhibitoren schließen gehinderte Phenole, Erdalkalimetallsalze von Alkylphenolthioestern mit C₅- bis C₁₂-Alkylseitenketten, Calciumnonylphenolsulfid, aschearme öllösliche Phenolate und sulfurierte Phenolate, phosphosulfurierte oder sulfurierte Kohlenwasserstoffe, sulfurierte Olefine, Diarylamine, Phenolester-Antioxidationsmittel, Phosphorester, Metallthiocarbamate und öllösliche Kupferverbindungen, wie in U.S. Pat. Nr. 4,867,890 beschrieben, ein. Antioxidationsmittel können zu Schmierölzusammensetzungen in Mengen im Bereich von etwa 1,0 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung, gegeben werden.
Antischaummittel
Schaumkontrolle kann durch viele Verbindungen, einschließlich eines Schaumverhinderungsmittels vom Polysiloxan-Typ, zum Beispiel Silikonöl oder Polydimethylsiloxan, bereitgestellt werden. Antischaummittel können zu den Schmierölzusammensetzungen in Mengen im Bereich von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 0,700 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung, gegeben werden.
Detergenzien
Metallhaltige oder aschebildende Detergenzien können sowohl als Detergenzien zur Verringerung oder Entfernung von Ablagerungen als auch als Säureneutralisierungsmittel oder Rostinhibitoren, wobei sie Verschleiß und Korrosion verringern und die Motorlebensdauer verlängern, wirken. Detergenzien umfassen im Allgemeinen einen polaren Kopf mit einem langen hydrophoben Schwanz, wobei der polare Kopf ein Metallsalz einer organischen Säureverbindung umfasst. Die Salze können eine im Wesentlichen stöchiometrische Menge des Metalls enthalten, wobei sie normalerweise als normale oder neutrale Salze beschrieben werden, und werden typischerweise eine Maßzahl für den Alkaligehalt („TBN"), wie durch ASTM D-2896 gemessen werden kann, von 0 bis 80 aufweisen. Es ist möglich, große Mengen einer Metallbase durch Umsetzen eines Überschusses einer Metallverbindung wie eines Oxids oder Hydroxids mit einem sauren Gas wie Kohlendioxid aufzunehmen. Das resultierende überbasische Detergenz umfasst ein neutralisiertes Detergenz als die äußere Schicht einer Metallbase (z. B. Carbonat)-Mizelle. Solche überbasischen Detergenzien können eine TBN von 150 oder höher und typischerweise 250 bis 450 oder höher aufweisen.
Bekannte Detergenzien schließen öllösliche neutrale und überbasische Sulfonate, Phenolate, sulfurierte Phenolate, Salicylate und Naphthenate und andere öllösliche Carboxylate eines Metalls, insbesondere der Alkali- oder Erdalkalimetalle, z. B. Natrium, Kalium, Lithium, Calcium und Magnesium, ein. Die am stärksten gewöhnlich verwendeten Metalle sind Calcium und Magnesium, welche beide in Detergenzien vorhanden sein können, die in einem Schmiermittel verwendet werden, und Gemische von Calcium und/oder Magnesium mit Natrium. Besonders praktische Metalldetergenzien sind neutrale und überbasische Calciumsulfonate mit einer TBN von etwa 20 bis etwa 450 TBN und neutrale und überbasische Calciumphenolate und sulfurierte Phenolate mit einer TBN von etwa 50 bis etwa 450.
In den offenbarten Ausführungsformen können ein oder mehr auf Calcium basierende Detergenzien in einer Menge im Bereich von etwa 1,0 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierölzusammensetzung, verwendet werden. Das auf Metall basierende Detergenz kann überbasisch sein und die Maßzahl für den Alkaligehalt des überbasischen Detergenzes kann im Bereich von etwa 150 bis etwa 450 liegen. Das auf Metall basierende Detergenz kann ein überbasisches Calciumsulfonat-Detergenz oder ein überbasisches Magnesiumsulfonat-Detergenz umfassen. Das Detergenz kann auch ein niederbasisches Calciumsulfonat-Detergenz mit einer Maßzahl für den Alkaligehalt von unter etwa 80 sein.
Das Detergenz kann in einer Menge vorhanden sein, um zu einem Metallgehalt von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-% beizutragen. In einer anderen Ausführungsform kann das Detergenz in einer Menge vorhanden sein, um zu einem Metallgehalt von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% beizutragen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Detergenz in einer Menge vorhanden sein, um zu einem Metallgehalt von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,2 Gew.-% beizutragen.
Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes/Fließpunkterniedrigungsmittel
Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes („VI") und Fließpunkterniedrigungsmittel schließen verschiedene kohlenwasserstofflösliche Polymere und Copolymere, welche einen großen Bereich von möglichen Molekulargewichten umfassen, ein. Mittel zur Verbesserung des VI und Fließpunkterniedrigungsmittel helfen die Fluidität der Schmiermittelzusammensetzung über einen großen Bereich von Temperaturen aufrecht zu erhalten. Geeignete Mittel zur Verbesserung des VI und Fließpunkterniedrigungsmittel können Derivate von Polystyrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren oder Nicht-Dispersantmittel-Olefin-Copolymeren, wie Ethylen-Propylen, einschließen.
Andere Additive
Andere herkömmliche Additive können auch in den vollständig formulierten Schmiermittelzusammensetzungen gemäß der Offenbarung enthalten sein. Einige der vorstehend erwähnten Additive können eine Vielzahl von Wirkungen bereitstellen; so kann zum Beispiel ein einzelnes Additiv als ein Dispersantmittel-Oxidationsinhibitor wirken.
Die einzelnen Additive können in ein Ölgrundlagengemisch in jedwedem praktischen Weg eingebracht werden. So kann jede der Komponenten direkt in das Ölgrundlagengemisch durch Dispergieren oder Lösen davon in dem Ölgrundlagengemisch im gewünschten Konzentrationslevel gegeben werden.
In einer anderen Ausführungsform können alle Additive zu einem Konzentrat gemischt werden, wie hier beschrieben als eine Additivpackung, welche anschließend in das Ölgrundlagengemisch gemischt wird, um das fertige Schmiermittel herzustellen. Das Konzentrat kann formuliert werden, um das Additiv(e) in Mengen zu enthalten, welche zur Bereitstellung der gewünschten Konzentration in der Endformulierung geeignet sind, wenn das Konzentrat mit einer vorher bestimmten Menge einer Schmiermittelgrundlage kombiniert wird.
Die vollständig formulierte Schmiermittelzusammensetzung kann etwa 2 bis etwa 20 Gew.-% und als ein anderes Beispiel etwa 4 bis etwa 18 Gew.-% und als ein weiteres Beispiel etwa 5 bis etwa 17 Gew.-% des Konzentrats oder der Additivpackung verwenden, wobei der Rest ein synergistisches Ölgrundlagengemisch einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage umfasst. Eine Ölgrundlagenzusammensetzung, welche gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wird, ist für ein Gemisch mit einer Additivpackung, welche mindestens etwa 250 ppm Phosphor enthält und/oder im Wesentlichen frei von einem Übergangsmetall, welches verschieden von Zink ist, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Titan und/oder Molybdän, ist, geeignet, und dennoch kann eine solche Schmiermittelzusammensetzung die Leistungseinstufung einer Schmiermittelzusammensetzung mit einer Additivpackung, welche ein Übergangsmetall, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Titan und/oder Molybdän, einschließt, erfüllen oder übererfüllen.
In einigen Ausführungsformen kann eine Schmiermittelzusammensetzung mindestens etwa 0,025 Gew.-% (oder etwa 250 ppm) Phosphor oder als ein weiteres Beispiel mindestens etwa 0,02 Gew.-% (oder etwa 200 ppm) Phosphor umfassen. In einigen Ausführungsformen kann eine Schmiermittelzusammensetzung weniger als etwa 0,03 Gew.-% (oder etwa 300 ppm) Zink oder als ein weiteres Beispiel weniger als etwa 0,02 Gew.-% (oder etwa 200 ppm) Zink umfassen. In einigen Ausführungsformen kann eine Schmiermittelzusammensetzung im Wesentlichen frei von einem Übergangsmetall, wie Molybdän oder Titan, wobei aber nicht darauf eingeschränkt ist, sein. In anderen Ausführungsformen kann eine Schmiermittelzusammensetzung weniger als etwa 50 ppm Übergangsmetall oder als ein weiteres Beispiel weniger als 40 ppm Übergangsmetall umfassen.
Das folgende nicht-einschränkende Beispiel wird zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet:
Beispiel 1

Tabelle 2 stellt einen Formulierungsvergleich von drei SAE 5W-30-Testölen bereit: Öl A, Öl B und Öl C. Öl A ist ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, während Öl B ein herkömmliches Öl ist, welches eine Ölgrundlage mit einem Gemisch von Gruppe III-Ölgrundlagen umfasst, und Öl C ein herkömmliches Öl ist, welches eine Ölgrundlage mit einer Gruppe II-Ölgrundlage umfasst. Die Öle A, B und C enthalten identische Additivpackungen, mit der Ausnahme von Öl A, welches weniger Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes („VII") als die Öle B und C benötigt. Öl A schließt eine Gruppe V-Ölgrundlage ein, welche dem Gemisch eine gute Viskosität verleihen kann, so dass es nicht soviel VII benötigt, um eine vergleichbare Leistung wie Öle mit einer größeren Menge an Additiv aber ohne eine Gruppe V-Ölgrundlage aufzuweisen. Tabelle 2

Testöl	A	B	C
	Gew.-%	Gew.-%	Gew.-%
Succinimid-Dispersantmittel 1	1,90	1,90	1,90
Succinimid-Dispersantmittel 2	1,70	1,70	1,70
Calciumsulfonat-Detergenz, in einer Menge, welche zu einem speziellen Calciumlevel beiträgt	0,17	0,17	0,17
Niederbasisches Calciumsulfonat-Detergenz, in einer Menge, welche zu einem speziellen Calciumlevel beiträgt	0,07	0,07	0,07
ZDDP, in einer Menge, welche zu einem speziellen Phosphorlevel beiträgt	0,078	0,078	0,078
Antioxidationsmittel 1	0,50	0,50	0,50
Antioxidationsmittel 2	0,90	0,90	0,90
Antioxidationsmittel 3	0,50	0,50	0,50
Si-Antischaummittel	0,006	0,006	0,006
Verfahrensmineralöl	0,544	0,544	0,544
Ester-enthaltendes Reibungsmodifizierungsmittel	0,30	0,30	0,30
Nicht-Dispersantmittel-Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindexes	7,80	9,00	9,20
Fließpunkterniedrigungsmittel	0,10	0,10	0,10
Ölgrundlage
Gruppe II-Mineralöl, 4,8 cSt bei 100°C			79,20
Gruppe III-Mineralöl, 4 cSt bei 100°C		66,40
Gruppe III-Mineralöl, 8 cSt bei 100°C	37,60	13,00
Gruppe IV-PAO, 4 cSt bei 100°C	28,00
Gruppe V-Polyolester, 4,4 cSt bei 100°C	15,00
Gesamt-%	100,00	100,00	100,00

Der ASTM-Sequenz IIIG-Test für ILSAC GF-4-Zertifizierung eines Motoröls misst solche Faktoren wie mittlerer Nocken- und Nockenscheibenverschleiß, Viskositätsanstieg, Ölverbrauch und Hochtemperaturkolbenablagerungsbildung. Das Testöl wird in einem GM 3800-Serie II-3,8 L-V 6-Motor, der mit 125 Pferdestärken, 3600 UpM und 150°C Öltemperatur durchgehend für 100 Stunden läuft, zirkuliert.

Eine Oxidation des Motoröls während dem ASTM-Sequenz IIIG-Test kann zu Viskositätsanstieg, erhöhtem Verschleiß der Nocken und Nockenscheiben und erhöhter Kolbenablagerungsbildung führen. Eine Testölzusammensetzung mit verbesserter Oxidationskontrolle kann auch einen verringerten Viskositätsanstieg, einen verringerten Verschleiß der Nocken und Nockenscheiben und verringerte Kolbenablagerungsbildung im ASTM-Sequenz IIIG-Test im Vergleich zu ASTM-Sequenz IIIG-Testergebnissen einer Testölzusammensetzung ohne verbesserte Oxidationskontrolle aufweisen. Tabelle 3

Sequenz IIIG-Ergebnisse	A	B	C
100 h-Viskositätsanstieg (150% max)	17%	112%	111%
Gewichtete Kolbenablagerung (3,5 min)	6,7	4,0	3,8
Mittlerer Nocken- und Nockenscheibenverschleiß (60 μm max)	19	28	27
Ölverbrauch (L)	1,84	3,51	3,84

ASTM-Sequenz IIIG-Testergebnisse sind für jede der Testölzusammensetzungen A, B und C in Tabelle 3 gegeben. Die Additivpackung wurde für die Testöle im Wesentlichen konstant gehalten, um die Leistung von jedem Ölgrundlagengemisch unter den ASTM-Sequenz IIIG-Testbedingungen genau zu bewerten und zuverlässig zu vergleichen.
Eine wesentliche und unerwartete Verbesserung bei der kinematischen Viskosität, eine wesentliche und unerwartete Verbesserung bei den mittleren gewichteten Kolbenablagerungen und eine wesentliche und unerwartete Verbesserung beim Ölverbrauch wurde bei dem ASTM-Sequenz IIIG-Test unter Verwendung von Testöl A, welches ein synergistisches Gemisch von Gruppe III-, IV- und V-Ölgrundlagen umfasste, beobachtet, in Vergleich zu den beobachteten Ergebnissen unter Verwendung von Testöl B, welches eine Gruppe III-Ölgrundlage umfasste, die frei von einem Gemisch einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage ist, oder zu den beobachteten Ergebnissen unter Verwendung von Testöl C, welches eine Gruppe II-Ölgrundlage umfasste, die frei von einem Gemisch einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage ist.
Eine Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Ölgrundlagenzusammensetzung mit einem neuen synergistischen Gemisch von Gruppe III-, IV- und V-Ölgrundlagen umfasst, wie durch die hier dargelegten Daten nachgewiesen, stellt eine hervorragende Leistung im ASTM-Sequenz IIIG-Test bereit, wobei die Anforderungen von sowohl den ILSAC GF-4- als auch den strengeren General Motors-GM4718M-Spezifikationen erfüllt oder übererfüllt werden. Die vorliegend offenbarte Schmiermittelzusammensetzung stellt eine unerwartete und wesentliche Verbesserung bei der ASTM-Sequenz IIIG-Testleistung bereit, wenn mit der Sequenz IIIG-Testleistung von herkömmlichen Schmiermittelzusammensetzungen verglichen wird.
An zahlreichen Stellen überall in dieser Beschreibung wurde auf eine Anzahl von U.S.-Patenten und Veröffentlichungen Bezug genommen. Alle solche aufgeführten Dokumente sind ausdrücklich durch Bezugnahme in diese Offenbarung aufgenommen, als wären sie vollständig hier dargelegt.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann unter Berücksichtigung der hier offenbarten Beschreibung und Praxis der Ausführungsformen ersichtlich. Wie überall in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet, kann „ein", „einer" und/oder „eines" eins oder mehr als eins betreffen. Wenn nicht Anderweitiges angegeben ist, sollen alle Zahlen, welche Mengen von Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Prozent, Verhältnis, Reaktionsbedingungen und so weiter, welche in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet werden, ausdrücken, als in allen Fällen mit dem Begriff „etwa" modifiziert angesehen werden. Demgemäß sind die numerischen Parameter, welche in der Beschreibung und den Patentansprüchen dargelegt sind, Näherungen, welche abhängig von den gewünschten Eigenschaften, welche versucht werden durch die vorliegende Erfindung zu erhalten, variieren können, wenn nicht Gegenteiliges angegeben ist. Schließlich und nicht als ein Versuch, die Anwendung des Äquivalentprinzips auf den Umfang der Patentansprüche einzuschränken, sollte jeder numerische Parameter mindestens unter Berücksichtigung der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und durch Verwenden von einfachen Rundungstechniken ausgelegt werden. Obwohl die numerischen Bereiche und Parameter, welche den breiten Umfang der Erfindung darlegen, Näherungen sind, sind die numerischen Werte, welche in den speziellen Beispielen dargelegt sind, so genau wie möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch inhärent bestimmte Fehler, welche notwendigerweise aus der Standardabweichung, welche bei ihren entsprechenden Testmessungen gefunden werden, resultieren. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Umfang und Geist der Erfindung durch die folgenden Patentansprüche gezeigt wird.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind in der Praxis für eine beträchtliche Variation empfänglich. Demgemäß ist nicht beabsichtigt, dass die Ausführungsformen auf die hier vorstehend dargelegten speziellen Beispielgebungen eingeschränkt sind. Vielmehr liegen die vorstehenden Ausführungsformen innerhalb dem Geist und dem Umfang der angefügten Patentansprüche, einschließlich der Äquivalente davon, welche rechtlich möglich sind.
Die Patentanmelder beabsichtigen nicht, jedwede offenbarten Ausführungsformen der Öffentlichkeit Preis zu geben, und bis zu dem Ausmaß, in welchem es sein kann, dass jedwede offenbarten Modifizierungen oder Änderungen nicht wortsinngemäß in den Umfang der Patentansprüche fallen, werden sie als Teil hiervon unter dem Äquivalentprinzip angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6103099 [0027]
- US 3180575 [0027]
- US 4943672 [0027]
- US 6096940 [0027]
- US 5882505 [0027]
- US 6013171 [0027]
- US 6080301 [0027]
- US 6165949 [0027]
- US 3697574 [0030]
- US 3736357 [0030]
- US 4234435 [0030]
- US 4636322 [0030]
- US 3219666 [0030]
- US 3565804 [0030]
- US 5633326 [0030]
- US 5936041 [0030]
- US 5643859 [0030]
- US 5627259 [0030]
- US 5851965 [0030]
- US 5853434 [0030]
- US 5792729 [0030]
- US 4152499 [0033]
- US 4702850 [0041]
- US 4867890 [0046]

Claims

Motorölschmiermittelzusammensetzung, welche zur Bereitstellung von verbesserter Viskositätsanstiegskontrolle und Kolbenreinheit in der Lage ist, wobei die Schmiermittelzusammensetzung umfasst: eine Hauptmenge eines synergistischen Ölgrundlagengemisches, bestehend im Wesentlichen aus mindestens einer Gruppe III-Ölgrundlage, mindestens einer Gruppe IV-Ölgrundlage und mindestens einer Gruppe V-Ölgrundlage.
Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Gruppe III-Ölgrundlage in einer Menge von bis zu etwa 50 Gew.-% vorhanden ist, die Gruppe IV-Ölgrundlage in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% vorhanden ist und die Gruppe V-Ölgrundlage in einer Menge von etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Ölgrundlagengemisch.
Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Nebenbestandteilmenge einer Motoröladditivzusammensetzung.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zusammensetzung mindestens etwa 250 ppm Phosphor umfasst.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von einem Übergangsmetall, welches verschieden von Zink ist, ist.
Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Übergangsmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Titan und Molybdän besteht.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zusammensetzung einen verbesserten Ölverbrauch, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe II-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zusammensetzung einen verbesserten Ölverbrauch, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe III-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zusammensetzung eine verbesserte Viskositatsanstiegskontrolle, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe II-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zusammensetzung eine verbesserte Viskositatsanstiegskontrolle, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe III-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren zur Bereitstellung einer Motorölschmiermittelzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder einer Motorölschmiermittelzusammensetzung, welche zum Erreichen eines Anstiegs der kinematischen Viskosität nach dem ASTM-Sequenz MG-Test von etwa 90% oder weniger bei 40°C und von mittleren gewichteten Kolbenablagerungen mit Leistungszahlen von etwa 5,5 oder höher in der Lage ist, umfassend das Kombinieren einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage zu einem synergistischen Ölgrundlagengemisch.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Gruppe III-Ölgrundlage in einer Menge von bis zu etwa 50 Gew.-% vorhanden ist, die Gruppe IV-Ölgrundlage in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% vorhanden ist und die Gruppe V-Ölgrundlage in einer Menge von etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Ölgrundlagengemisch.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Schmiermittelzusammensetzung mindestens etwa 250 ppm Phosphor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Schmiermittelzusammensetzung im Wesentlichen frei von einem Übergangsmetall, welches verschieden von Zink ist, ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Übergangsmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Titan und Molybdän besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Schmiermittelzusammensetzung einen verbesserten Ölverbrauch, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe II-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Schmiermittelzusammensetzung einen verbesserten Ölverbrauch, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe III-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Schmiermittelzusammensetzung eine verbesserte Viskositätsanstiegskontrolle, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe II-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Schmiermittelzusammensetzung eine verbesserte Viskositätsanstiegskontrolle, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe III-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, ferner umfassend das Kombinieren einer Nebenbestandteilmenge einer Motoröladditivzusammensetzung mit einer Hauptmenge des Ölgrundlagengemisches.
Verfahren zum Schmieren einer Motorkomponente, umfassend: das Inkontaktbringen der Motorkomponente mit einer Schmiermittelzusammensetzung, wobei die Schmiermittelzusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert ist und/oder die Schmiermittelzusammensetzung einen Anstieg der kinematischen Viskosität nach dem ASTM-Sequenz IIIG-Test von etwa 90% oder weniger bei 40°C und mittlere gewichtete Kolbenablagerungen mit Leistungszahlen von etwa 5,5 oder höher aufweist, und wobei die Schmiermittelzusammensetzung eine Hauptmenge eines synergistischen Ölgrundlagengemisches einer Gruppe III-Ölgrundlage, einer Gruppe IV-Ölgrundlage und einer Gruppe V-Ölgrundlage umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Gruppe III-Ölgrundlage in einer Menge von bis zu etwa 50 Gew.-% vorhanden ist, die Gruppe IV-Ölgrundlage in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% vorhanden ist und die Gruppe V-Ölgrundlage in einer Menge von etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% vorhanden ist, bezogen auf das Ölgrundlagengemisch.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Schmiermittelzusammensetzung im Wesentlichen frei von einem Übergangsmetall, welches verschieden von Zink ist, ist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Übergangsmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Titan und Molybdän besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die Schmiermittelzusammensetzung mindestens etwa 250 ppm Phosphor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei die Schmiermittelzusammensetzung einen verbesserten Ölverbrauch, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe II-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei die Schmiermittelzusammensetzung einen verbesserten Ölverbrauch, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe III-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei die Schmiermittelzusammensetzung eine verbesserte Viskositätsanstiegskontrolle, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe II-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei die Schmiermittelzusammensetzung eine verbesserte Viskositätsanstiegskontrolle, verglichen mit einer Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Hauptmenge einer Ölgrundlage umfasst, die aus einer Gruppe III-Ölgrundlage besteht, bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, wobei die Schmiermittelzusammensetzung ferner eine Nebenbestandteilmenge einer Additivzusammensetzung umfasst.