DE102009030061A1 - Synthetisches Öl, dessen Verwendung sowie eine Additivkombination - Google Patents
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Abstract
Ein synthetisches Öl, insbesondere ein Metallbearbeitungs-, Hydraulik-, Getriebe-, Turbinen- oder Kompressoröl, ist im Hinblick auf eine kostengünstige und dauerhafte Stabilisierung gegen Oxidation und Lichteinwirkung gekennzeichnet durch eine Additivkombination aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol. Des Weiteren werden Verwendungen für ein synthetisches Öl sowie eine Additivkombination, insbesondere zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen synthetischen Öls, vorgeschlagen. Mit der Erfindung gelingt eine dauerhafte Stabilisierung des synthetischen Öls, so dass sich insbesondere sog. Hydrieröle, auch aus Recyclingverfahren, mit besonders vorteilhaften und dauerhaften Produkteigenschaften bereitstellen lassen. Damit lassen sich nur bspw. wiederaufbereitete Öle als Metallbearbeitungsöle einsetzen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein synthetisches Öl, insbesondere ein Metallbearbeitungs-, Hydraulik-, Getriebe-, Turbinen- oder Kompressoröl, sowie dessen Verwendung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Additivkombination, insbesondere zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen synthetischen Öls.
- Synthetisch hergestellte Öle sind als Schmier- und Arbeitsfluide für die eingangs bereits genannten Zwecke oder auch als Motoröle in mannigfaltiger Ausprägung bekannt. Dabei werden synthetische Öle in Abgrenzung zu Ölen mineralischen Ursprungs nicht aus Solventraffinaten gewonnen, welche wiederum aus Rohöl erhalten werden.
- Vielmehr werden synthetische Öle bspw. mittels der Fischer-Tropsch-Synthese aus Synthesegas erhalten, welches in Kohlenwasserstoffe mit der gewünschten Molmasse und Molmassenverteilung umgewandelt wird. Des Weiteren können Polymerisations- und/oder Kondensationsschritte vorgenommen werden.
- Des Weiteren ist bekannt, aus gebrauchten Ölen, insbesondere aus Metallbearbeitungs-, Hydraulik- oder Getriebeölen, erneut hochwertige Basisöle herzustellen. Dazu können zunächst Verunreinigungen aus dem gebrauchten Öl entfernt werden. In weiteren Schritten werden Kohlenwasserstoffmoleküle gezielt gespalten und/oder neue Kohlenwasserstoffe gezielt hydriert. Ein so als Recyclingprodukt erhaltenes hochwertiges Basisöl wird auch als Hydrieröl und ggf. auch als Reraffinat bezeichnet. Ein solches Produkt ist ebenfalls als synthetisches Öl im Sinne der vorliegenden Anmeldung anzusehen.
- Schließlich ist bereits bekannt, synthetischen oder auch mineralischen Ölen Additive zuzusetzen, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen und/oder die Alterungsbeständigkeit zu verbessern.
- Mineralische Öle oder Primärraffinate stellen dabei aufgrund ihres erhöhten Aromatenanteils im Allgemeinen eine befriedigende Löslichkeit für gebräuchliche Additive zur Verfügung. Bei synthetisch hergestellten Ölen, und insbesondere bei Hydrierölen, ist der Aromatenanteil jedoch stark erniedrigt, wodurch sich lediglich eine mangelhafte Eignung zur Aufnahme dringend benötigter Additive ergibt.
- Andererseits ist aufgrund des geringeren Aromatenanteils bei solchen Ölen eine deutlich weniger ausgeprägte gesundheits- und hautschädigende Wirkung und eine verminderte Geruchsbelästigung festzustellen. Daher wäre der Einsatz von synthetischen Ölen, insbesondere von Hydrierölen, unter diesem Gesichtspunkt eigentlich bevorzugt.
- Daneben ist eine Verwendung dieser Fluide, insbesondere von Recycling-Hydrierölen, unter dem Gesichtspunkt der Umwelt- und Ressourcenschonung besonders erstrebenswert.
- Hierbei begegnet der Fachmann jedoch bisher dem Problem, dass synthetischen Ölen, und insbesondere Hydrierölen, bedingt durch deren Herstellungsweg stabilisierende Bestandteile fehlen, welche Solvat- bzw. Primärraffinate mineralischen Ursprungs (aus Rohöl) bereits anfänglich aufweisen.
- So weisen viele synthetische Öle weder eine ausreichende Beständigkeit gegen UV-Strahlen noch gegen Oxidation auf. Werden bspw. Hydrieröle als Metallbearbeitungsöle eingesetzt, wird bei der Bearbeitung eine große Menge von Luft in das Öl eingetragen. Des Weiteren ist der Arbeitsplatz üblicherweise beleuchtet, so dass das Metallbearbeitungsöl auch Licht- und insbesondere UV-Strahlen ausgesetzt ist. Das verwendete Hydrieröl weist in der Folge schon nach kurzer Standzeit teerartige Ausfällungen und/oder eine starke Eintrübung bzw. Dunkelfärbung auf und verströmt einen unangenehm starken Geruch. Des Weiteren entstehen durch die hervorgerufenen Ablagerungen Verklebungen innerhalb der Bearbeitungsmaschinen, welche nur in aufwändiger Weise entfernbar sind.
- Die Bereitstellung eines hinreichenden Schutzes solcher synthetischen Öle, insbesondere von Hydrierölen, gegen den nachteiligen Einfluss von Oxidation und Licht gelingt bisher nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohen Kosten, welche den Einsatz synthetischer Öle, insbesondere von Recyclingprodukten, für die vorgenannten Einsatzzwecke prohibitiv verteuern.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und dauerhafte Stabilisierung von synthetischen Ölen gegen Oxidation und Lichteinwirkung bereitzustellen.
- Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe zunächst hinsichtlich eines synthetischen Öls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist ein erfindungsgemäßes synthetisches Öl gekennzeichnet durch eine Additivkombination aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen synthetischen Öls sind den hierzu nachgeordneten Ansprüchen entnehmbar.
- Im Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, dass eine Additivkombination aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol (u. a. auch als 2,6-Di-tert.butyl-4-Methylphenol oder als Butylhydroxytoluol bezeichnet) und 2,6-Di-tert.Butylphenol eine überraschend gute Schutzwirkung gegen die Degradation des Öls aufgrund des Einflusses von Licht und/oder Oxidation bereitstellt. Die beiden antioxidativ wirkenden Substanzen entfalten dabei einen nicht vorhersehbaren, besonders vorteilhaften synergetischen Effekt und verhindern die bisher gemäß Stand der Technik festgestellte Verschlechterung der Eigenschaften von synthetischen Ölen praktisch vollständig. In dem erfindungsgemäßen synthetischen Öl können so unerwünschte Reaktionen dauerhaft unterbunden werden.
- Die so stabilisierten Öle bleiben auch nach langer Bestrahlungszeit und Luftdurchmischung hell und klar und bilden keinerlei Ausfällungen und Verklebungen. In überraschender Weise geht dabei die vorteilhafte Wirkung der vorgeschlagenen Additivkombination weit über eine Wirkung derer einzelner Komponenten hinaus, der alleinige Einsatz einer der vorgeschlagenen Additivkomponenten führt nämlich zu keinem ansatzweise befriedigenden Ergebnis.
- Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass die beiden Komponenten der vorgeschlagenen Additivkombination bereits bei geringen Anteilen am synthetischen Öl einen hervorragenden Stabilisierungseffekt bewirken. Aufgrund der guten Verfügbarkeit und dem vergleichsweise geringen Einkaufspreis kann damit eine besonders kostengünstige Stabilisierung erreicht werden. Auf der anderen Seite ist aufgrund des geringen Anteils der antioxidativen Komponenten auch mit praktisch aromatenfreien synthetischen Ölen keine Löslichkeitsproblematik zu befürchten, so dass auch dieser bisher im Zusammenhang mit synthetischen Ölen, insbesondere mit Hydrierölen, festgestellte Nachteil erfindungsgemäß überwunden ist.
- Im Ergebnis kann ein synthetisches Öl mit einer kostengünstigen und dauerhaften Stabilisierung gegen Oxidation und Lichteinwirkung bereitgestellt werden Durch die Erfindung wird erstmals ermöglicht, als synthetische Öle, insbesondere für die eingangs genannten Zwecke, sog. Hydrieröle einzusetzen. Aufgrund des geringen Aromatenanteils besitzen Hydrieröle ein besonders geringes gesundheitsschädigendes Potential. Des Weiteren weisen sie im Allgemeinen hohe Flammpunkte und eine sehr geringe Verdampfungs- und Vernebelungstendenz auf. Beim Einsatz als Metallbearbeitungsöl sind damit thermische Werkzeug- und/oder Bauteilschädigungen (Schleifbrand) im Gegensatz zu bisher verwendeten mineralischen Ölen vermeidbar. Des Weiteren wird die Verpuffungsgefahr beim Hochgeschwindigkeitsschleifen minimiert.
- Neben diesen Vorteilen konnte beim Einsatz von Hydrierölen festgestellt werden, dass diese eine sehr schnelle Luftabscheidung und eine besonders geringe Schaumneigung aufweisen, was insbesondere im Hinblick auf den Einsatz als Metallbearbeitungsöle optimal ist. Des Weiteren kann mit solchen Ölen ein außergewöhnlich hohes Druckaufnahmevermögen erzielt werden.
- Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Öle auch im Hinblick auf eine positive Kosten- und Umweltbilanz. So können gebrauchte Öle (bspw. Metallbearbeitungsöle) zurückgenommen und in vorgenannter Weise wieder aufbereitet werden. Die thermische Verwertung des Altöls kann entfallen. Folglich kann es sich bei dem synthetischen Öl um ein Recyclingprodukt, insbesondere um ein Reraffinat handeln. Hierdurch wird eine Schonung fossiler Ressourcen und eine weitgehende Unabhängigkeit von Rohölpreisen erzielt. Insbesondere kann bei der Zweitraffination eine Einsparung von ca. 40% der CO2-Emissionen verglichen mit der Verwendung von Primärraffinaten erreicht werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die steigende Bedeutung von CO2-Emissionszertifikaten von Bedeutung. Nach heutigem Stand beträgt die mögliche jährliche Einsparung bis zu 90.000 Tonnen CO2.
- Im Konkreten wird eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei der das synthetische Öl einen Gehalt an 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol zwischen ca. 0,1 Massen-% (Ma.-%) und ca. 1,0 Ma.-%, insbesondere von ca. 0,2 Ma.-%, aufweist. Dabei ist bereits bei einem Gehalt von ca. 0,1 Ma.-% ein deutlicher Effekt verzeichnet worden. Als besonders vorteilhaft hat sich im Hinblick auf eine Abwägung von Kosten und Effekt jedoch ein Gehalt von ca. 0,2 Ma.-% erwiesen.
- Vergleichbar kann auch der Gehalt an 2,6-Di-tert.Butylphenol zwischen ca. 0,1 Ma.-% und ca. 1,0 Ma.-%, insbesondere ca. 0,2 Ma.-%, betragen. Auch bei dieser Komponente hat sich ein Gehalt von ca. 0,2 Ma.-% als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Des Weiteren ist festgestellt worden, dass ein besonders vorteilhafter synergetischer Effekt erzielbar ist, sofern die jeweiligen Massenanteile von 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol am synthetischen Öl im Wesentlichen gleich groß sind. Folglich ist es vorteilhaft, dem synthetischen Öl im Wesentlichen jeweils die gleiche Masse jeder der beiden antioxidativen Komponenten zuzugeben. Abweichungen hiervon können sich jedoch im Einzelfall ebenfalls als zweckmäßig erweisen.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das synthetische Öl weitere Additive, insbesondere Phosphor- und/oder Schwefel- und/oder Esteradditive auf. Damit lässt sich gezielt eine Eignung des synthetischen Öls für bestimmte Verwendungen und Einsatzzwecke herbeiführen. Des Weiteren können zusätzliche geeignete Additive die Stand- bzw. Einsatzzeit des synthetischen Öls weiter verlängern.
- Die oben aufgezeigte Aufgabe ist im Weiteren hinsichtlich einer Verwendung eines synthetischen Öls mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Im Hinblick auf die erfindungsgemäßen Vorteile wird dabei auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen synthetischen Öl, und wird insbesondere auf die Ausführungen zu einer vorteilhaften Verwendung des Öls als Metallbearbeitungsöl verwiesen.
- Hinsichtlich einer Additivkombination ist die oben angegebene Aufgabe schließlich mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Danach weist eine erfindungsgemäße Additivkombination eine Mischung aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Ditert.Butylphenol auf. Mit der erfindungsgemäßen Additivkombination lässt sich unter Verwendung eines synthetischen Basisöls, insbesondere eines Hydrieröls, ein erfin dungsgemäßes synthetisches Öl bereitstellen. Auch hier kann zu erfinderischen Vorteilen sowie vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Additivkombination im Wesentlichen gleiche Massenanteile an 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Ditert.Butylphenol auf. Damit ist gewährleistet, dass ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Additivkombination bereitgestelltes synthetisches Öl im Wesentlichen gleiche Mengen der beiden antioxidativen Komponenten aufweist, welche hierdurch auch einen jeweils im Wesentlichen gleichen Massenanteil am synthetischen Öl aufweisen. Eine solche Dosierung der beiden vorgeschlagenen Additive hat sich – wie bereits erwähnt – als besonders wirkungsvoll erwiesen.
- Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von Vergleichsbeispielen unter Inbezugnahme der angegebenen Tabellen sowie der einzigen Figur zu verweisen. Die Vergleichsbeispiele dienen dabei zur näheren Erläuterung und zur Darlegung der Vorteile der Erfindung, schränken diese jedoch nicht auf die Beispiele ein.
- In Tabelle 1 sind die Ergebnisse von insgesamt neun Vergleichsversuchen angegeben, wobei die Auswirkungen der Bestrahlung mit UV-Licht und der Vermengung mit Luftsauerstoff auf verschiedene synthetische Öle auf Hydrieröl-Basis ermittelt worden sind.
- Dabei sind Vergleichswerte für ein Produkt ohne erfindungsgemäße Additivkombination (Produkt Nr. 1, nicht erfindungsgemäß) und für acht erfindungsgemäße synthetische Öle (Produkte Nr. 2–Nr. 9) ermittelt worden.
- Es wurden jeweils 100 ml eines synthetischen Öls bereitgestellt, welches zumindest zu 98 Ma.-% aus einem Basis-Hydrieröl (Reraffinat bzw. Recyclingprodukt) bestanden hat. Zu diesem Basis-Hydrieröl ist bei den Produkten Nr. 2–Nr. 9 jeweils eine erfindungsgemäße Additivkombination in unterschiedlichen Massenanteilen hinzugegeben worden. Dabei betrug der Massenanteil der beiden antioxidativen Komponenten (MP = 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol, BP = 2,6-Di-tert.Butylphenol) an der zugefügten Additivkombination jedoch jeweils 50%.
- Jede Charge (100 ml) des zu prüfenden Öls wurde mit UV-Licht bestrahlt, gleichzeitig wurde Luft mittels einer Fritte mit einem Druck von 50 mm Wassersäule (WS) bei Raumtemperatur durch das Öl geleitet. Nach einer Versuchsdauer von mindestens 24 h ist bis zu einer Versuchsdauer von 30 Tagen (720 h) in verschiedenen Zeitabständen bestimmt worden, ob eine Eintrübung stattgefunden hat. Bejahendenfalls ist der Wert „1” vergeben worden.
- Des Weiteren ist nach ISO 2049 die Verfärbung der Probe bestimmt worden. Falls eine Eintrübung stattgefunden hat, ist zunächst der Wert „2” vergeben worden, des Weiteren ist zur genaueren Unterscheidung der Eintrübung eine Farbzahl („FZ”) zwischen 1 und 8 zugeordnet worden.
- Schließlich ist noch festgestellt worden, ob es zu Sedimentbildungen oder Ausfällungen gekommen ist. In diesem Fall wurde der Wert „3” zugeordnet, und wurden die Buchstaben „a” für die Bildung klebriger Sedimente/Ausfällungen bzw. „b” für die Bildung amorpher Sedimente/Ausfällungen vergeben.
- Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen eindrucksvoll, dass bereits mit einem sehr geringen Additivanteil von 0,1 Ma.-% MP und 0,1 Ma.-% BP (Produkt Nr. 2) gegenüber der nicht additivierten Probe (Produkt Nr. 1) eine deutliche Reduktion der Eintrübungsneigung erzielt werden konnte. So ist erst nach 72 h überhaupt eine Eintrübung festgestellt worden.
- Auch die festgestellte Verfärbung ist gegenüber der unbehandelten Probe deutlich geringer ausgefallen, so sind bei Produkt Nr. 2 Farbzahlen zwischen 2–4 gegenüber 4–8 bei der unbehandelten Probe festgestellt worden.
- Mit einem Anteil der Additivkombination von 0,4 Ma.-% (jeweils 0,2 Ma.-% MP und 0,2 Ma.-% BP, Produkt Nr. 3) wurde bereits ein hervorragendes Ergebnis erzielt. Dabei kann es bis zu einer Versuchsdauer von 720 h (30 Tage) weder zu einer Eintrübung noch zu einer Sedimentbildung oder Ausfällungen. Die festgestellte Verfärbung der Probe fiel mit einer Farbzahl von 2 ebenfalls sehr gering aus.
- Für Massenanteile der Additivkombination von 0,6 Ma.-% und 0,8 Ma.-% (Produkte Nr. 4 und Nr. 5) wurden dabei identische Ergebnisse erzielt.
- Auch für höhere Anteile der erfindungsgemäßen Additivkombination (Produkte Nr. 6–Nr. 9) wurden sehr gute Stabilitätsergebnisse erhalten, wobei die festgestellte Verfärbung gegenüber den Produkten Nr. 3–Nr. 5 lediglich um eine Farbzahlstufe ansteigt. Eintrübungen oder die Ausbildung von Sedimenten oder Ausfällungen konnten hier ebenfalls nicht beobachtet worden.
- Tabelle 2 verdeutlicht noch einmal den Unterschied des zeitlichen Verlaufs der festgestellten Verfärbung anhand der zugeordneten Farbzahl im Vergleich der unstabilisierten Probe gemäß Produkt Nr. 1 mit Produkt Nr. 4 mit jeweils 0,3 Ma.-% MP und BP. Während das nicht additivierte Produkt Nr. 1 bereits nach 336 h (14 Tagen) eine vollständige Schwarzfärbung (Farbzahl 8) aufwies, gelang es mit der erfindungsgemäßen Additivkombination in vergleichsweise geringer Dosierung, die Farbzahl bis zu einer Versuchsdauer von 30 Tagen auf den sehr geringen Wert von 2 zu beschränken. Dieses Ergebnis ist in der einzigen Figur graphisch dargestellt.
- Abschließend sei betont, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungs- und Vergleichsbeispiele die beanspruchte Lehre erörtern, diese jedoch nicht auf diese Beispiele einschränken.
Veränderung der Farbzahl Produkt Nr. 1 Produkt Nr. 4 Zeit unstabilisiert 0,3% MP, 0,3% BP 0 h 1 1 24 h 4 2 48 h 5 2 72 h 5 2 168 h 6 2 336 h 8 2 720 h 8 2 - 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 Nicht-Patentliteratur
-
- - ISO 2049 [0033]
Claims (9)
- Synthetisches Öl, insbesondere Metallbearbeitungs-, Hydraulik-, Getriebe-, Turbinen- oder Kompressoröl, gekennzeichnet durch eine Additivkombination aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol.
- Synthetisches Öl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Öl Hydrieröl aufweist, insbesondere wobei das Hydrieröl durch katalytische Hydrierung gewonnen worden ist.
- Synthetisches Öl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem synthetischen Öl um ein Recyclingprodukt, insbesondere um ein Reraffinat, handelt.
- Synthetisches Öl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol zwischen ca. 0,1 Massen-% (Ma.-%) und ca. 1,0 Ma.-%, insbesondere von ca. 0,2 Ma.-%.
- Synthetisches Öl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 2,6-Di-tert.Butylphenol zwischen ca. 0,1 Ma.-% und ca. 1,0 Ma.-%, insbesondere von ca. 0,2 Ma.-%.
- Synthetisches Öl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch weitere Additive, insbesondere Phosphor- und/oder Schwefel- und/oder Esteradditive.
- Verwendung eines synthetischen Öls nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Metallbearbeitungs-, Hydraulik-, Getriebe-, Turbinen- oder Kompressoröl.
- Additivkombination, insbesondere zur Bereitstellung eines synthetischen Öls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Additivkombination eine Mischung aus 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol aufweist.
- Additivkombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Additivkombination im Wesentlichen gleiche Massenanteile an 2,6-tert.butyl-4-Methylphenol und 2,6-Di-tert.Butylphenol aufweist.
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