DE1013026B - Zusatzmischung zu Kohlenwasserstoffoelen, besonders Schmier- und Motorenoelen - Google Patents
Zusatzmischung zu Kohlenwasserstoffoelen, besonders Schmier- und MotorenoelenInfo
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Description
Es ist bekannt, Motorenölen sulfonsaure Salze zuzusetzen,
um die während des Motorlaufes entstehenden Zersetzungsprodukte, wie Harze, Asphalt, Teere
u. dgl., in Schwebe zu halten. Gleichzeitig werden durch diese Eigenschaft die Kolbenringnuten frei
gehalten von Verharzungs- und Verkokungsprodukten, so daß ein freies Spiel der Kolbenringe und ülabstreifringe
gewährleistet bleibt.
Es ist ferner bekannt, einem Schmieröl Calciumsulfonat neben einer anderen löslichen metallorganischen
Verbindung zuzusetzen. Es handelt sich bei letzterer um ein Bariumsalz von Phenolsulfidderivaten.
Diese Mischung wird wiederum angewandt unter gleichzeitigem Zusatz von Hochpolymeren aus
Alkyl-maleat-vinylacetat. Die Gesamtmischung soll
verschiedene Wirkungen in dem Schmieröl auslösen, nämlich einerseits als detergent wirken, andererseits
die Viskosität steigern. Die Mischungsbestandteile sind jedoch miteinander »unverträglich«, und daher
sollen außerdem unter anderem Polyalkylenglykoläther zugesetzt werden, wobei im Höchstfall eine
solche Verbindung in Betracht gezogen ist, deren endständige Gruppe 8 Kohlenstoffatome aufweist. In
Verbindung mit dem Zusatz des Calciumsulfonats ist ein Monoäthyläther genannt.
Schließlich ist es auch bekannt, Schmierölen zu ihrer Verwendung als Hochdruckschmieröle sauerstoffreiche,
im Öl schwer lösliche hochpolymere Stoffe zuzusetzen und hierbei als Lösungsvermittler für die
Hochpolymeren unter anderem öllösliche Sulfonate und/oder Monoäther von Polyalkylenglykolen zuzusetzen.
Es ist nun gefunden worden, daß die Wirkung der Sulfonate ergänzt und erhöht wird, wenn den Motorenölen
Polyalkylenglykolderivate zugesetzt werden und gleichzeitig höhermolekulare Äther ohne PoIyalkylenglykolgruppe.
Die erstere Gruppe von Stoffen, die eine Mehrzahl von Ätherbindungen aufweist, ist
gekennzeichnet durch die Formel
XO-(R-O)n-R-OY.
Hierbei bedeutet R einen Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, η eine ganze Zahl, und zwar 1
bis 20 oder darüber, insbesondere 2 bis 7; X ist ein Kohlenwasserstoffrest mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen,
Y bedeutet ein Wasserstoffatom oder einen Kohlenwasserstoffrest mit beliebiger Anzahl von
Kohlenstoffatomen.
Als höhere Äther ohne Polyalkylenglykolgruppe sollen solche zur Anwendung kommen, bei denen
mindestens ein Radikal 6 oder mehr Kohlenstoffatome aufweist.
Als Sulfonate, die nach der vorliegenden Erfindung Anwendung finden sollen, kommen Salze oberflächen-Zusatzmischung
zu Kohlenwasserstoffölen, besonders Schmier- und Motorenölen
Anmelder:
Rhein-Chemie G.m.b.H.,
Mannheim-Rheinau
Mannheim-Rheinau
Dr. Rudolf Kern, Neustadt an der Weinstraße,
und Dr. Hans Scheurer, Heidelberg-Schlierbach,
sind als Erfinder genannt worden
aktiver Sulfonsäuren, vorzugsweise Erdalkalisulfonate, oder Salze von Schwermetallen, wie Blei, Zink, Zinn,
Magnesium u. a., in Betracht. Auch öllösliche Aminsalze bzw. Ammoniumsalze können eingesetzt werden,
z. B. sulfonsaure Salze des Triäthanolamins, des Tributylamins, des Dicyclohexylamins u. a.
Als geeignete Sulfonsäuren seien genannt: Erdölsulfonsäuren, wie sie in öllöslicher (Mahagonisulfonsäure) oder ölunlöslicher (»green sulfonic acid«) Form bei der Schwefelsäureraffination von Mineralölen anfallen, ferner geradkettige oder cyclische Sulfonsäuren, die ihrerseits substituiert sein können.
Als geeignete Sulfonsäuren seien genannt: Erdölsulfonsäuren, wie sie in öllöslicher (Mahagonisulfonsäure) oder ölunlöslicher (»green sulfonic acid«) Form bei der Schwefelsäureraffination von Mineralölen anfallen, ferner geradkettige oder cyclische Sulfonsäuren, die ihrerseits substituiert sein können.
Als einzelne Verbindungen seien zur Erläuterung genannt : Fettalkylschwef elsäureester, n-Alkylsulfonsäuren,
Fettalkylbenzolsulfonsäuren, Dialkylnaphthalinsulfonsäuren, Naphthenylbenzolsulfonsäure.
Als Polyalkylenglykolderivate kommen beispielsweise folgende in Betracht: Dodecylpentaäthylenglykol,
Octadecenylhexaäthylenglykol, Nonylheptaäthylenglykol, Phenyläthylpentaäthylenglykol, Methylcyciohexyloctaäthylenglykol,
p-Octylphenyltetrapropylenglykol, Dodecylcyclohexyl-hexapropylenglykol.
Als höhermolekulare Äther sind besonders wirksam Äther des Dodecylalkohols, z. B. Dodecyloctyläther,
insbesondere Dodecyl-2-äthylhexyläther. Andere
Äther ohne Polyalkylenglykolgruppe, die in vorliegendem Fall bevorzugt Verwendung finden sollen,
sind beispielsweise folgende: Di-n-hexyläther, Di-noctyläther,
Di - η - nonyläther, Di - 2 - äthylhexyläther, Lauryl-2-äthylhexyläther, Octadecen-9-yl-l-isobutyläther,
Dodecylphenyläther, Laurylcyclohexyläther, Octyl - ß- tetraloläther, Nonyl - 4 - methyl - cyclohexyl äther,
4-Octylphenyl-2-äthylhexyläther; ferner die Benzyläther oder alkylsubstituierten Benzyläther der
genannten oder anderer aliphatischer oder alicyclischer Alkohole, beispielsweise Nonyl-benzyläther, Octadecenyl-4-methylbenzyläther,
Dibenzyläther, Tetra-
709 590/320
hydronaphthylmethyl-co-phenyl- oder -benzyläther,
ferner Tetrahydronaphthylmethyl - ω - 2 - äthylhexyläther,
Butandiol-(1, 3) -monooctyläther, Butandiol-(1,
4)-dibenzyläther, Butandiol-(1, 4)-isobutyldodecyläther.
Auch die Äther von Paraffinfettalkoholen oder deren Vorlauf alkohole sowie von Oxo- oder Naphthenalkoholen
sind vorteilhaft verwendbar, z. B. Paraffinf ettalkyl-cyclohexyläther, Dodecyl - Vorlauf f ettalkyläther,
wobei unter Vorlaufalkoholen ein Gemisch von solchen Alkoholen zu verstehen ist, wie sie durch
Hochdruckhydrierung von Paraffinfettsäuren und anschließender Destillation der entstandenen Alkohole
als Vorlauf anfallen, wobei das entstehende Gemisch eine Kettenlänge von 6 bis 9 Kohlenstoffatomen aufweist.
Aus Naphthensäuren, wie sie bei der Raffination von Mineralölen anfallen, lassen sich durch Hochdruckreduktion
oder nach Bouveault-Blanc die
entsprechenden Naphthenalkohole herstellen, die leicht in ihre Äther übergeführt werden können und die
ihrerseits nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft verwendbar sind. Als Beispiele hierfür
seien genannt: der Dinaphthenyläther sowie der Naphthenylbenzyl- und -2-äthylhexyläther.
Als sehr vorteilhaft hat sich die Verwendung
solcher hochsiedender Mono- oder Diäther erwiesen, die bei Raumtemperatur, beispielsweise bei 20° C,
flüssig sind.
Die kombinierte Anwendung von Polyalkylenglykolderivaten und höhersiedenden Äthern ohne
Polyalkylenglykolgruppen entsprechend der vorliegenden Erfindung bietet mehrfache Vorteile. So ist
es bemerkenswert, daß beide Stoffgruppen die Viskosität der Motorenöle, welche einen gewissen Gehalt
an Sulfonaten aufweisen, erniedrigen, und zwar hat es sich gezeigt, daß sie sich hinsichtlich der Stockpunktserniedrigung
und Viskositätsverbesserung ergänzen. Dies zeigt folgende Tabelle, in der Stockpunkt
und Viskosität eines ein Sulfonat enthaltenden Motorenöls unter 1. angegeben sind und unter 2.
bis 4. die gleichen Eigenschaften nach Zugabe verschiedener hier zu vergleichender Zusätze. Als Grundöl
kam ein paraffinbasisches Mineralöl mit folgenden Kennzeichen zur Anwendung:
Stockpunkt in ° C —19
Viskosität bei 50° C in cSt 62,1
Stockpunkt in 0C |
Viskosität bei 50° C in cSt |
|
1. 100 Teile Grundöl | Tropf | |
+5 Teile Bariumocta- | punkt | |
decylbenzolsulfonat | + 38° | festes Gel |
2. wie 1. | ||
+1 Teil Octadecenyl- | ||
pentaäthylenglykol- | ||
äther | — 21 | 82,3 |
3. wie 2. | ||
-f-lTeil Dodecyläthyl | ||
hexyläther | -19 | 32,6 |
4. wie 1. | ||
+ lTeil Dodecyläthyl | schmie | |
hexyläther | -20 | riges Gel |
Durch den Zusatz von 5 Teilen Bariumoctadecylbenzolsulfonat zum Grundöl bildet sich ein festes Gel
(Beispiel 1), welches durch die Zugabe von 1 Teil Octadecenylpentaäthylenglykoläther (Beispiel 2) in
eine Lösung übergeht, welche gegen das Grundöl einen etwas tieferen Stockpunkt, aber eine bei 50° C
um 20 cSt höhere Viskosität hat. Wird nun dieser Lösung aus Grundöl + Sulfonat + Polyalkylenglykoläther
noch 1 Teil Dodecyläthylhexyläther zugesetzt (Beispiel 3), so wird die Viskosität um 5OcSt gesenkt.
Wird dagegen der Dodecyläthylhexyläther ohne einen Polyalkylenglykoläther einem Grundöl-Sulfonat-Gemisch
zugesetzt (Beispiel 4), so tritt praktisch keine Änderung der Viskosität ein, doch ist ein den Stockpunkt
erniedrigender Einfluß zu erkennen. Dieses feste Gel wie im Beispiel 1 kann also durch Verdünnen
mit dem Dodecyläthylhexyläther nicht in ein flüssiges Schmieröl umgewandelt werden, doch gelingt
dies, wenn noch ein Polyalkylenglykoläther zugesetzt wird.
Die erfindungsgemäß verwendeten Äther ergänzen sich weiterhin besonders hinsichtlich ihrer Löse- und
Dispergierwirkung auf die harzartigen oder asphaltähnlichen oder sonstigen Zersetzungsprodukte des
Motorenöls.
Für die erfindungsgemäß zu verwendenden PoIyalkylenglykolderivate
und höhersiedenden Äther können an Stelle jeweils nur einer Komponente auch deren mehrere verwendet werden. Die zuzusetzenden
Mengen können in sehr weiten Grenzen schwanken und beispielsweise bei Polyalkylenglykolderivaten
zwischen 1 und 100 Gewichtsprozent, bezogen auf die angewendete Menge Sulfonat, oder mehr betragen,
während sie bei den höhersiedenden Äthern bis zu 200 Gewichtsprozent und mehr betragen können; sie
sind nicht nur abhängig von der Art und Menge der sulfonsäuren Salze bzw. Mischungen aus solchen
sowie ihrer eigenen chemischen Beschaffenheit, sondern auch von der erstrebten Verbesserung der Löslichkeit
oder Mischbarkeit der sulfonsäuren Salze in den Kohlenwasserstoffölen und der erstrebten Viskosität
dieser Lösungen.
Die Herstellung von Lösungen sulfonsaurer Salze in Kohlenwasserstoffen in Gegenwart hochsiedender
Äther und Polyalkylenglykolderivate kann in verschiedener Weise erfolgen. Wie dies geschieht, hängt
von den jeweilig angewandten Sulfonaten, Polyalkylenglykolderivaten, Äthern und dem öl, in
welches diese Stoffe eingemischt werden sollen, ab-Je nach der Art der verwendeten Komponenten kann
es zweckmäßig sein, bei erhöhter Temperatur, z. B. bei 50 bis 250Q C, vorzugsweise zwischen 100 und
200° C, zu arbeiten. So kann man z. B. Sulfonate in den Äthern lösen, diesen Lösungen Polyalkylenglykolderivate
zusetzen und die Lösungen mit Kohlenwasserstoffölen verdünnen. Man kann auch zunächst
Schmelzen, Pasten od. dgl. von sulfonsäuren Salzen mit Polyalkylenglykolderivaten herstellen, diese Mischungen
mit Äther versetzen und diese Gesamt-
mischung zu Kohlenwasserstoffen hinzufügen. Ferner kann man zunächst eine Lösung von Kohlenwasserstoffen,
Äthern und Polyalkylenglykolderivaten herstellen und in dieser die sulfonsäuren Salze lösen.
Schließlich kann man auch sulfonsaure Salze und Polyalkylenglykolderivate jeweils für sich in Äthern lösen und beide Lösungen zusammengeben. Dieses Gemisch löst sich leicht in Kohlenwasserstoffölen.
Schließlich kann man auch sulfonsaure Salze und Polyalkylenglykolderivate jeweils für sich in Äthern lösen und beide Lösungen zusammengeben. Dieses Gemisch löst sich leicht in Kohlenwasserstoffölen.
In vielen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Motorenölen gleichzeitig Sulfonate und
naphthensaure Salze unter Verwendung der beiden erfindungsgemäß zu verwendenden Stoffe als LÖ-sungsvermittler
zuzusetzen. Die Durchführung erfolgi: auch dann zweckmäßig wiederum vorzugsweise in
der Form, daß man zunächst eine Mischung1 vbnl
Sulfonaten und naphthensäuren Salzen mit denbeidfen"
Stoffen herstellt und diese Mischung als Additiv zum Legieren von Motorenölen verwendet.
Die neuen Motorenölzusatzstoffe entfalten auch bei kalten Motoren, d. h. bei niedrigen öltemperaturen
von beispielsweise 40 bis 50° C, eine gute Wirksamkeit.
Die den Motorenölen zuzusetzenden Mengen an Zusatzstoffen hängen von einer Reihe von Faktoren
ab. Diese sind:
Die Qualität der Motorenöle oder sonstiger Schmieröle, die vorgesehene Laufzeit und Belastung
des Motors ohne Ölwechsel, der Schwefelgehalt der Treibstoffe u. dgl.
Je schlechter die Qualität der Motorenöle, Schmieröle od. dgl., je langer die Laufzeit der Motoren und
je höher der Schwefelgehalt der Treibstoffe, um so höher ist der Gehalt an Zusatzstoffen zu wählen.
Im allgemeinen schwanken die Mengen der Zusatzstoffe zwischen 1 und 25 Gewichtsprozent, bezogen
auf Motorenöl, Schmieröl od. dgl. Es können aber auch niedrigere oder höhere Zusätze zur Anwendung
kommen.
Eine gute homogene Verteilung des Zusatzstoffes — Mischung aus sulfonsäuren und naphthensäuren
Salzen, Polyalkylenglykolderivaten und höhersiedenden Äthern ·— in den Motorenölen oder Schmierölen
wird wiederum erreicht, wenn man die Einmischung dieser Gemische bei Temperaturen von etwa 40 bis
60° C oder auch höher vornimmt. Man kann beispielsweise auch Temperaturen bis zu 150° C anwenden.
In vielen Fällen wird eine homogene Mischung aber schon bei tieferen Temperaturen erreicht.
Den Schmierölen können neben den genannten Zusätzen auch bekannte Stockpunkt- oder Viskositätsverbesserer
sowie Alterungsschutzmittel bzw. Oxydationsverhinderer beigemischt werden, z. B. alkylsubstituierte
Phenole oder Kresole, Verbindungen, die zweiwertigen Schwefel enthalten, ferner sekundäre
aromatische Amine, Phenothiazine, Phosphorsäure- oder Thiophosphorsäureester, Salze von Thiophenolen.
In 20 Teilen Kokoslauryl-pentaäthylenglykoläther und 27 Teilen Lauryläthylhexyläther wurden 35 Teile
Barium-mononaphthenat und 15 Teile Barium-alkylbenzol-sulfonat,
wobei der Alkylrest einer Kette mit 14 C-Atomen entsprach, unter Rühren und Erwärmen
bis auf 150° C gelöst. Danach wurden 3 Teile Di-tert.-butyl-p-kresol
zugegeben.
5 Teile dieses Gemisches wurden zu 95 Teilen eines Grundöls gegeben, welches durch geeignete Mischung
von Brightstock-Maschinen- und Spindelöl hergestellt war und das folgende Kennzahlen aufwies:
Dichte bei 20° C 0,905
Stockpunkt —37° C
Viskosität bei 50° C 44,9 cSt
VJ 73
Koksanteile nach Conradson 0,29%
Diese Ölmischung wurde in einem Personenkraftwagen Typ Mercedes-Benz 170 V praktisch erprobt.
Vor Beginn dieser Prüfung waren die Kolben ausgebaut und vollkommen gereinigt worden. Der Prüflauf
erstreckte sich über 5500 km, wobei nach 500, 1500 und 3500 km Öl gewechselt wurde.
Nach Beendigung dieses Prüflaufes zeigten die Kolben ein vollkommen metallisches Aussehen, sämtliche
Ringe waren frei beweglich, und nur in den
60 Kolbenringnuten zeigten sich geringe Schlammabscheidungen.
Es wurde ein Produkt folgender Zusammensetzung hergestellt:
50 Teile Bariumsalz einer Erdölsulfosäure. Die hierfür entsprechend zugrunde liegende Säure hatte
ein Molgewicht von 450. 30 Teile Dodecyltetraäthylenglykoläther, 17 Teile Dodecyläthylhexyläther
(Kp. 12 mm: 185 bis 190° C), 3 Teile Äthylhexylphenol.
5 Teile dieser Mischung wurden zu 95 Teilen eines gemischtbasischen Grundöls mit folgenden Kennzeichen
zugesetzt:
Dichte bei 20° C 0,885
Flammpunkt 236° C
Viskosität bei 20° C 336,4cSt
bei 98,90C ll,59cSt
VJ 98
Koksanteile nach Conradson 0,16%
SZ 0,18
VZ 1,65
Asche 0,02%
Dieses legierte öl wurde einer Erprobung in einem 1 - Zylinder - 4 - Takt - Dieselmotor unterworfen. Der
Motor hatte eine Leistung von 12 PS bei einer Umdrehungszahl von 1500 U/Min. Der Prüf lauf dauerte
120 Stunden bei Vollast und 100° öltemperatur. Ein Ölwechsel wurde dabei nicht vorgenommen, sondern
lediglich das verbrauchte Öl nachgegeben. Als Treibstoff wurde ein Mittelost-Dieselöl verwendet, das
einen Schwefelgehalt von etwa 1% aufwies.
Nach Beendigung des Prüflaufes zeigte der Kolben äußerlich ein sauberes, glänzendes Aussehen. Sämtliche
Kolbenringe waren vollkommen frei beweglich. Die Ölabstreifringe und die ölringnuten waren sauber,
lediglich in den obersten Ringnuten war eine Schwärzung festzustellen.
Im Vergleich dazu wurde das entsprechende Grundöl ohne jeden weiteren Zusatz und auf demselben
Prüfstand und unter genau denselben Bedingungen, wie oben angegeben, gefahren. Dieser Prüflauf
mußte allerdings nach 80 Stunden wegen Ringsteckens abgebrochen werden. Nach dem Ausbau
stellte sich heraus, daß ein Kolbenring vollkommen festgeklebt war, die anderen stark gehemmt. Das
Äußere des Kolbens war schwarz. In sämtlichen Ringnuten sowie in den Schlitzen der ölabstreifringe
hatte sich eine dicke Schlamm- und Koksschicht abgesetzt. Auch das Kolbeninnere war mit einer dicken
schwarzen Lackschicht überzogen.
Claims (4)
1. Zusatzmischung zu Kohlenwasserstoffölen, besonders Schmier- und Motorenölen, bestehend
aus sulfonsäuren Salzen und verätherten PoIyalkylenglykolen
der allgemeinen Formel
XO — (R — O)n — R — OY,
wobei R einen Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, η eine ganze Zahl von 1 bis 20, insbesondere
2 bis 7, X einen Kohlenwasserstoffrest mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen und Y ein
Wasserstoffatom oder einen Kohlenwasserstoffrest mit beliebiger Anzahl von Kohlenstoffatomen
bedeutet, und ferner aus Äthern ohne Poly-
alkylenglykolgruppe, bei denen mindestens ein Radikal mehr als 6 Kohlenstoffatome aufweist.
2. Zusatzmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Fettalkohol-Polyalkylenglykoläther
enthalten, bei denen X ein Kohlenwasserstoffrest mit 12 Kohlenstoffatomen ist.
3. Zusatzmischung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Äther ohne PoIyalkylenglykolgruppe
Äther des Dodecylalkohols,
vorzugsweise Dodecyl-octyläther, insbesondere
Dodecyl-2-äthylhexyläther sind. I1I
Dodecyl-2-äthylhexyläther sind. I1I
4. Zusatzmischuwg nach Anspruch 1 bis 3, ge- |
kennzeichnet durch einen weiteren Gehalt an naph- Ί1
thensauren Salzen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung N 4864IV c/23c;
britische Patentschrift Nr. 676 625.
Deutsche Patentanmeldung N 4864IV c/23c;
britische Patentschrift Nr. 676 625.
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DER19033A DE1013026B (de) | 1953-07-07 | 1953-07-07 | Zusatzmischung zu Kohlenwasserstoffoelen, besonders Schmier- und Motorenoelen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=7400334
Family Applications (1)
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- 1954-07-07 GB GB19955/54A patent/GB792703A/en not_active Expired
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Also Published As
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