DE112011103822T5

DE112011103822T5 - Schmiermittel für Schlagwerkausrüstung

Info

Publication number: DE112011103822T5
Application number: DE112011103822T
Authority: DE
Inventors: Nathan Knotts; Allan George Hee
Original assignee: Chevron USA Inc
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-08-22
Also published as: WO2012068403A3; CA2816452A1; CN103221523A; BR112013010721A2; US8822393B2; MX2013005269A; US20120129745A1; CA2816452C; CN103221523B; BR112013010721B1; WO2012068403A2

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Schmiermittel, das zur Verwendung in Geräten mit einem Schlagwerkzeug geeignet ist. Das Schmiermittel umfasst ein Basisöl aus der Gruppe I oder Gruppe II, gemischt mit synergistischen Mengen eines Getriebeöl-Pakets und eines Reibungsmodifizierers. Das Schmiermittel zeigt überlegene Verschleiß- und Höchstdruckeigenschaften aufgrund einer synergistischen Wirkung des Getriebeöl-Pakets und des Reibungsmodifizierers. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Getriebeöl-Paket ein Polyalkylmethacrylat-Polymer, und der Reibungsmodifizierer einen synthetischen Ester.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Anmeldung betrifft Schmiermittel, die ein Öl der Gruppe I oder Gruppe II, ein Getriebeöladditiv-Paket und einen synthetischen Ester umfassen, die zur Verwendung in Schlagwerkausrüstung geeignet sind, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Schmiermittel.
ALLGEMEINER STAND
Die wichtigsten Erstausrüster (Original Equipment Manufacturers, OEMs) für luftbetriebene Schlagwerkausrüstung, wie beispielsweise Bohrhämmer, Presslufthämmer und Drifter, haben Spezifikationsanforderungen für das Fluid veröffentlicht, das in ihrer Ausrüstung verwendet werden sollte. Eine Eigenschaft, die das Schmiermittel gemäß der Spezifikation aufweisen muss, ist unter Extremdruck oder „EP(Extreme Pressure)”-Bedingungen schmieren zu können. Die EP-Eigenschaften des Schmiermittels werden von der Timken-Prüfnorm (ASTM D2782) und der Falex EP-Prüfnorm (ASTM D2670) festgelegt. Die EP-Leistungsfähigkeit wird in der Regel durch eine Erhöhung der Menge an Schwefel (inaktivem und aktivem) sowie an Phosphorverbindungen in der Formulierung gesteigert. Reibungsmodifizierer könnten auch verwendet werden, um die Grenzschmierungseigenschaften zu ändern.
Schlagwerkschmiermittel müssen die Charakteristika einer langen Lebensdauer der Ausrüstung, Zuverlässigkeit bei Nässe, Schutz in feuchten Umgebungen und geringer Lagerkosten zeigen. Die Extremdruckleistungsfähigkeit hält schweren Stößen stand, wie sie typisch für Bohrhammer-Arbeiten sind, und schützen die Geräte vor schnellem Verschleiß. Der Schlagbolzenkolben, Räumstab und -mutter sind somit geschützt. Das Schmiermittel haftet an geschmierten Teilen und hält einem Wegwaschen durch Spuren von Wasser in der Druckluft stand. Korrosionsschutz schützt wichtige Teile vor der korrosiven Wirkung nasser Umgebungen. Das Schmiermittel sollte mehrere Zwecke erfüllen, nützlich beim manuellen Ölen und bei Kettenantrieben sein, wodurch die Anzahl von Schmiermitteln im Lagerbestand minimiert wird. Dieses Schmiermittel ist wirksam bei der Schmierung von geschlossenen Getrieben, Industrie-Wälz- und Gleitlager. Es weist wenig Geruch und eine geringe Toxizität auf.
Als generelle Regel verringern Reibungsmodifizierer die Leistungsfähigkeit von Antiverschleiß- und/oder Extremdruck-Additiven. Ganz allgemein reduzieren die Antiverschleiß- oder Extremdruck-Additive in Schmiermitteln Schäden, indem sie eine Schmiermittelschicht zwischen den beweglichen Teilen der Ausrüstung aufrechterhalten.
Die Additive des Schmiermittels, die antiverschleißwirksam oder extremdruckschützend sind, verringern schädlichen Metall-auf-Metall-Kontakt. Es besteht ein Bedarf an Schmiermitteln für Bohrhämmer mit ausgewogenen Reibungseigenschaften und Antiverschleiß-/Extremdruckeigenschaften. Das Schmiermittel der vorliegenden Anmeldung besitzt ein solches synergistisches Gleichgewicht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung offenbart ein Schmiermittel das zur Verwendung in Schlagwerkausrüstung geeignet ist. Das Schmiermittel umfasst ein Basisöl, das aus der Gruppe bestehend aus Gruppe I oder Gruppe II ausgewählt ist, gemischt mit einer synergistischen Menge eines Getriebeöl-Pakets und einem Reibungsmodifizierer. Das Schmiermittel zeigt überlegene Verschleiß- und Extremdruckeigenschaften aufgrund einer synergistischen Wirkung des Getriebeöl-Pakets und des Reibungsmodifizierers.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Schmiermittel-Basisöle werden allgemein als Schmiermittel-Basisöle der Gruppen I, II, III, IV und V und Mischungen davon klassifiziert. Die Schmiermittelbasisöle umfassen synthetische Schmiermittelbasisöle, wie beispielsweise Fischer-Tropschabgeleitete Schmiermittelbasisöle und Mischungen von Schmiermittelbasisölen, die nicht synthetisch sind, sowie synthetische Schmiermittelbasisöle. Die Spezifikationen für Schmiermittelbasisöle, die in den API Interchange-Richtlinien (API Veröffentlichung 1509) unter Heranziehung von Schwefel-Gehalt, Gehalt an gesättigten Fettsäuren und Viskositätsindex festgelegt sind, sind nachstehend in Tabelle I dargelegt. In der vorliegenden Erfindung sind Schmierstoffe der Gruppe I und Gruppe II bevorzugt. TABELLE 1

GRUPPE	SCHWEFEL, PPM		GESÄTTIGTE FETTSÄUREN, %	VI
I	> 300	und/oder	< 90	80–120
II	≥ 300	und	≥ 90	80–120
III	≥ 300	und	≥ 90	> 120
IV	Nur Polyalphaolefine
V	Alle Materialien, die nicht in Gruppen I–IV fallen

Anlagen, die Schmiermittelbasisöle der Gruppe I herstellen, verwenden typischerweise Lösungsmittel, um Komponenten mit einem niedrigen Viskositätsindex (VI) zu extrahieren und den VI des Rohprodukts auf die gewünschten Spezifikationen zu erhöhen. Diese Lösungsmittel sind in der Regel Phenol oder Furfural. Die Lösungsmittelextraktion ergibt ein Produkt mit weniger als 90% gesättigten Fettsäuren und mehr als 300 ppm Schwefel. Der größte Teil der weltweiten Schmiermittel-Produktion fällt in die Kategorie Gruppe I.
Anlagen, die Schmiermittelbasisöle der Gruppe II herstellen, setzen typischerweise Hydroprocessing, wie beispielsweise Hydrocracken oder scharfes Hydrotreating ein, um den VI des Rohöls auf den Spezifikationswert zu erhöhen. Die Verwendung von Hydroprocessing erhöht typischerweise den Gehalt an gesättigten Fettsäuren auf über 90 und reduziert den Schwefelgehalt unter 300 ppm. Etwa 10% der weltweiten Schmiermittelbasisöl-Produktion fällt in die Kategorie Gruppe II, und etwa 30% der US-Produktion fällt in Gruppe II.
Einrichtungen, die Schmiermittelbasisöle der Gruppe III herstellen, setzen typischerweise Paraffinisomerisierungstechnologie ein, um Produkte mit einem sehr hohen VI herzustellen. Da das Ausgangsmaterial wachsartiges Vakuumgasöl (VGO) oder Wachs ist, das nur gesättigte Fettsäuren und wenig Schwefel enthält, weisen die Produkte der Gruppe III Gehalte an gesättigten Fettsäuren von über 90 und Schwefelgehalte unter 300 ppm auf. Fischer-Tropsch ist ein ideales Einsatzmaterial für ein Paraffinisomerisierungsverfahren zur Herstellung von Schmiermittelbasisölen der Gruppe III. Nur ein kleiner Bruchteil der weltweiten Schmiermittelversorgung fällt in die Kategorie Gruppe III.
Schmiermittelbasisöle der Gruppe IV werden durch Oligomerisierung von normalen alpha-Olefinen erlangt und werden als Poly-alpha-Olefin(PAO)-Schmiermittelbasisöle bezeichnet.
Schmiermittelbasisöle der Gruppe V umfassen alle anderen. Zu dieser Gruppe gehören synthetische Ester, Siliciumschmiermittel, halogenierte Schmiermittelbasisöle und Schmiermittelbasisöle mit VI-Werten unter 80. Schmiermittelbasisöle der Gruppe V werden typischerweise aus Erdöl mit den gleichen Verfahren erzeugt, die zur Herstellung der Schmiermittelbasisöle der Gruppe I und II verwendet werden, allerdings unter weniger extremen Bedingungen.
Synthetische Schmiermittelbasisöle erfüllen API Interchange-Richtlinien, werden allerdings durch Fischer-Tropsch-Synthese, Ethylenoligomerisierung, Oligomerisierung normaler alpha-Olefine oder Oligomerisierung von Olefinen, die unterhalb C₁₀ sieden, erzeugt. Für die Zwecke dieser Anmeldung schließen synthetische Schmiermittelbasisöle synthetische Ester und Siliciumschmiermittel aus.
Wie in der Kurzdarstellung der Erfindung angegeben, umfasst das erfindungsgemäße Schmiermittel ein Basisöl, das aus der Gruppe bestehend aus Gruppe I oder Gruppe II ausgewählt ist, gemischt mit einer synergistischen Menge eines Getriebeöl-Pakets und einem Reibungsmodifizierer.
Das bevorzugte Getriebeöl-Paket, das in dieser Erfindung eingesetzt wird, weist zahlreiche positive Merkmale auf. Diese werden durch funktionale Eigenschaften, wie beispielsweise Stockpunkt und Viskositätsindex beeinflusst. Zum Beispiel ist das Paket in Basisölen der Gruppe I und II löslich. Das Paket zeigt eine ausgezeichnete Thermo- und Oxidationsstabilität und eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit gängigen Dichtungsmaterialien. Das Getriebe-Paket zeigt bewährte Leistungsfähigkeit in Getrieben, hervorragenden Schutz und Beständigkeit unter Extremdruckverhältnissen und überlegenen Korrosionsschutz für Kupfer. Ein gutes Demulgiervermögen und ein guter Schaumschutz sowie überlegene Lagerstabilität werden ebenfalls aufgezeigt.

Typische Eigenschaften eines Getriebeöl-Pakets, das für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist, sind Tabelle II zu entnehmen. TABELLE II Typische Eigenschaften eines Autogetriebeöl-Pakets in der Verwendung mit der Erfindung

Aussehen	Klare bernsteinfarbene Flüssigkeit
Viskosität bei 100°C	10–45 mm²/s
Relative Dichte bei 15,6/15/6°C	1,005
Flammpunkt	> 80°C (COC)
Zusammensetzung	Schwefel-Phosphor-Kohlenwasserstoff
Schwefelgehalt	15–25 Gew.-%
Phosphorgehalt	0,75–1,25 Gew.-%

Das bevorzugte Additiv-Paket dieser Erfindung umfasst ein C₁₂- bis C₂₀-Polyalkylmethacrylat-Polymer zur Verwendung gemäß der Erfindung, wie vorstehend definiert. Das Additiv-Paket wird einem Schmieröl auf Mineralölbasis derart zugesetzt, dass das Polyalkylmethacrylat-Polymer 0,1 bis 0,3 Gew.-% des fertigen Schmieröls ausmacht. Vorzugsweise wird das Additiv-Paket einem Schmieröl auf Mineralölbasis derart zugesetzt, dass das Polyalkylmethacrylat-Polymer bis zu 15 Gew.-% des fertigen Schmieröls ausmacht. Typischerweise wird das Additiv-Paket einem Schmieröl auf Mineralölbasis derart zugesetzt, dass das Polyalkylmethacrylat-Polymer 4 bis 10 Gew.-% des fertigen Schmieröls ausmacht. Ein solches Additiv-Paket kann ein beliebiges einem Fachmann auf dem Gebiet bekanntes Öladditiv umfassen, das die Leistungsfähigkeit des Polyalkylmethacrylat-Polymers nicht stört, wenn gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Andere geeignete Additive, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind dem Fachmann auf dem Gebiert ersichtlich und umfassen Stockpunkterniedriger, Antiverschleiß-Additive, Antioxidations-Additive, Rostschutz-Additive, Dispergiermittel, borierte Dispergiermittel, Viskositätsindexverbesserer, Detergentien und Reibungsmodifizierer.
Viskositätsindexverbesserer

TABELLE III Viskositätsbereiche für industrielle Fluid-Schmiermittel bei verschiedenen ISO-Klassen

Bezeichnung der Viskositätssytem-Klasse	Mittelpunkt-Viskosität, cSt (mm²/s) bei 40,0°C	Kinematische Viskositätsgrenzen, (mm²/s) bei 40°C
Bezeichnung der Viskositätssytem-Klasse	Mittelpunkt-Viskosität, cSt (mm²/s) bei 40,0°C	Min.	Max.
ISO VG 32	32	28,8	35,2
ISO VG 46	46	41,4	50,6
ISO VG 68	68	61,2	74,8

ISO VG 100	100	90,0	110
ISO VG 150	150	135	165

Viskositätsindexverbesserer verleihen dem Schmieröl Betriebsfähigkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen und ermöglichen es ihm, bei erhöhten Temperaturen relativ viskos zu bleiben und auch bei niedrigen Temperaturen eine akzeptable Viskosität und Fließfähigkeit aufzuweisen. Viskositätsindexverbesserer sind im Allgemeinen hochmolekulare Kohlenwasserstoffpolymere einschließlich Polyestern. Die Viskositätsindexverbesserer können auch derivatisiert sein, um andere Eigenschaften oder Funktionen hinzuzufügen, wie beispielsweise zusätzliche Dispergier-Eigenschaften. Diese öllöslichen viskositätsmodifizierenden Polymere weisen im Allgemeinen Molekulargewichtmittel (Zahlenmittel) von 103 bis 106, vorzugsweise 104 bis 106 auf, wie durch Gelpermeationschromatografie oder Osmometrie bestimmt.
Der hier brauchbare Viskositätsindexverbesserer kann solche auf Polymethacrylat-Basis, solche auf Olefin-Copolymer-Basis (z. B. solche auf Isobutylen-Basis und solche auf Ethylen-Propylen-Copolymer-Basis), solche auf Polyalkyl-Styrol-Basis, solche auf Basis von hydriertem Styrol-Butadien-Copolymer und solche auf Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer-Basis umfassen.
Beispiele für geeignete Viskositätsindexverbesserer sind dargestellt in US 5,075,383 ; US 5,102,566 ; US 5,139,688 ; US 5,238,588 und US 6,107,257 .
Stockpunkterniedriger
Stockpunkterniedriger werden eingesetzt, um Tieftemperatureigenschaften von ölbasierten Zusammensetzungen zu verbessern. Siehe zum Beispiel Seite 8 von „Lubricant Additives” von C. V. Smalheer und R. Kennedy Smith (Verlag Lezius Hiles Co., Cleveland, Ohio, 1967). Beispiele für brauchbare Stockpunkterniedriger sind Polymethacrylate; Polyacrylate; Polyacrylamide, Kondensationsprodukte von Halogenparaffinwachsen und aromatischen Verbindungen; Vinylcarboxylat-Polymere und Terpolymere von Dialkylfumataten, Vinylester von Fettsäuren und Alkylvinylether. Stockpunkterniedriger sind beschrieben in US 2,387,501 ; US 2,015,748 ; US 2,655,479 ; US 1,815,022 ; US 2,191,498 ; US 2,666,746 ; US 2,721,877 ; 2,721,878 und US 3,250,715 .
Dispergiermittel
Dispergiermittel, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, können ascheerzeugend oder aschefrei sein. Zur Verwendung hier geeignete Dispergiermittel können typischerweise polare Amin-, Alkohol-, Amid- oder Ester-Reste umfassen, die über eine Brückengruppe an dem Polymer-Grundgerüst gebunden sind. Das Dispergiermittel kann beispielsweise aus öllöslichen Salzen, Estern, Aminoestern, Amiden, Imiden und Oxazolinen von Mono- und Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden, die mit langkettigen Kohlenwasserstoffen substituiert sind; Thiocarboxylat-Derivaten von kettenförmigen Kohlenwasserstoffen; langkettigen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem direkt daran gebundenen Polyamin und Mannich-Kondensationsprodukten, die durch Kondensieren eines Phenols, das mit einer langen Kette substituiert ist, mit Formaldehyd und Polyalkylenpolyamin gebildet werden und Koch-Reaktionsprodukten ausgewählt werden. Die langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffe können Polymere sein, wie beispielsweise Polyalkylene, einschließlich beispielsweise Polyisobutylen, Polyethylen, Polypropylen und deren Copolymeren und/oder Copolymeren mit anderen alpha-Olefinen. Typische hier brauchbare Molekulargewichte von PIB können im Bereich von etwa 950 bis 6000 liegen.
Beispiele für Dispergiermittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind dargestellt in US 5,075,383 ; US 5,139,688 ; US 5,238,588 und US 6,107,257 . Zusätzliche Beschreibungsbeispiele sind der US-Patentanmeldung Nr. 2001/0036906A1 zu entnehmen.
Detergentien
Ein Detergens ist ein Additiv, das die Bildung von Ablagerungen auf Kolben in Motoren reduziert, beispielsweise Ablagerungen von Hochtemperaturfirnis und -Lacken. Detergentien besitzen typischerweise säureneutralisierende Eigenschaften und können feinteilige Feststoffe in Suspension halten. Vorzugsweise werden Metalldetergentien zur Verbesserung der säureneutralisierenden Eigenschaften, Hochtemperaturreinigungseigenschaften und Antiverschleiß-Eigenschaften der resultierenden Schmierölzusammensetzung eingesetzt.
Die hier eingesetzten Detergentien können ein beliebiges Detergens sein, das in Schmierölformulierungen eingesetzt wird, und können von der ascheerzeugenden oder aschefreien Sorte sein. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Detergentien umfassen alle üblicherweise in Schmierölen verwendeten Detergentien, einschließlich Metalldetergentien. Konkrete Beispiele für Metalldetergentien sind solche, die aus Alkali- oder Erdalkalimetallsulfonaten, Alkali- oder Erdalkalimetallphenolaten und Alkali- oder Erdalkalimetallsalicylaten ausgewählt sind. In einer Ausführungsform ist die Schmieröl-Formulierung im Wesentlichen frei von sulfurierten Phenolatdetergentien.
Beispiele für geeignete Detergentien, die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind dem US-Patent Nr. 6,008,166 zu entnehmen. Zusätzliche repräsentative Beispiele für geeignete Detergentien sind den US-Patentanmeldungen Nrn. 2002/0142922A1, 2002/0004069A1 und 2002/0147115A1 zu entnehmen. Die Offenbarungen der oben genannten Literaturverweise sind durch Bezugnahme hier aufgenommen.
Antioxidationsmittel
Brauchbare Antioxidationsmittel umfassen öllösliche phenolische Verbindungen, öllösliche sulfurierte organische Verbindungen, öllösliche Amin-Antioxidationsmittel, öllösliche Organoborate, öllösliche Organophosphite, öllösliche Organophosphate, öllösliche Organodithiophosphate und Mischungen davon. Solche Antioxidationsmittel können metallfrei sein (d. h. frei von Metallen, die Sulfatasche bilden können) und sind deshalb besonders bevorzugt aschefrei (mit einem Sulfataschewert von nicht mehr als 1 Gew.-% SASH, wie durch ASTM D874 bestimmt).
Repräsentative Beispiele für geeignete Antioxidationsmittel, die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind dem US-Patent Nr. 5,102,566 zu entnehmen. Zusätzliche repräsentative Beispiele für geeignete Antioxidationsmittel, die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind der US-Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2001/0012821A1 zu entnehmen. Die Offenbarungen der oben genannten Literaturverweise sind durch Bezugnahme hier aufgenommen.
Reibungsmodifizierer
Reibungsmodifizierer dienen dazu, Schmierölzusammensetzungen, die richtigen Reibungseigenschaften zu verleihen.
Reibungsmodifizierer umfassen solche Verbindungen wie aliphatische Amine oder ethoxylierte aliphatische Amine, aliphatische Fettsäureamine, aliphatische Carbonsäuren, aliphatische Carbonsäureester von Polyolen, wie beispielsweise Glycerinester von Fettsäuren, beispielsweise als Glycerinphenolat, Amide aliphatischer Carbonsäureester, aliphatische Phosphonate, aliphatische Phosphate, aliphatische Thiophosphonate, aliphatische Thiophosphate usw., wobei die aliphatische Gruppe üblicherweise mehr als etwa acht Kohlenstoffatome enthält, sodass die Verbindung geeigneterweise öllöslich wird. Ebenfalls geeignet sind aliphatische substituierte Succinimide, die durch Umsetzung einer bzw. eines oder mehrerer aliphatischer Bernsteinsäuren oder -anhydride mit Ammoniak gebildet werden. Zusätzlich sind molybdänhaltige Reibungsmodifizierer zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet.
Repräsentative Beispiele für molybdänhaltige Reibungsmodifizierer sind zu entnehmen bspw. US 5,650,381 ; RE37,363E; US 5,628,802 ; US 4,889,647 ; US 5,412,130 ; US 4,786,423 ; US 4,812,246 ; US 5,137,647 ; US 5,364,545 ; US 5,840,672 ; US 5,925,600 ; US 5,962,377 ; US 5,994,277 ; US 6,017,858 ; US 6,150,309 ; US 6,174,842 ; US 6,187,723 ; US 6,268,316 ; EP 222 143 B1 ; EP 281 992 B1 ; EP 719314 B1 ; EP 719315 B1 ; EP 874040 A1 ; EP 892037 A1 ; EP 931827 A1 ; EP 1 041 134 A1 ; EP 1 041 135 A1 ; EP 1 087 008 A1 ; EP 1 088 882 A1 , EP; JP 11035961 ; und WO 95/07965 , WO 00/08120 , WO 00/71649 .
Repräsentative Beispiele für geeignete Reibungsmodifizierer sind den US-Patenten 3,933,659 ; 4,105,571 : 3,779,928 ; 3,778,375 ; 3,852,205 ; 3,879,306 ; 3,932,290 ; 3,932,290 ; 4,028,258 ; 4,344,853 ; 5,102,566 ; 6,103,674 ; 6,174,842 ; 6,500,786 und 6,509,303 zu entnehmen. Zusätzliche repräsentative Beispiele für geeignete Reibungsmodifizierer sind der US-Patentveröffentlichung Nr. 2002/0137636 A1 zu entnehmen.
Besonders wünschenswert zur Verwendung als ein Reibungsmodifizierer in einer Ausführungsform dieser Anmeldung sind synthetische Ester. Dazu gehören Lubrizol Syn-esther^TM GY-25, ein hochmolekularer polymerisierter Ester, der konzipiert ist, die Menge an Extremdruckadditiven, wie beispielsweise Chlor oder Schwefel, in technischen Ölen und Kühlmitteln vollständig zu ersetzen oder wesentlich zu reduzieren. In reinen Ölen wird eine maximale Wirksamkeit erreicht, wenn ein solcher Ester mit einem phosphorhaltigen Additiv oder einer öllöslichen aktiven oder inaktiven Schwefelverbindung formuliert wird. Bei der Verwendung dieser Ester kann die Menge an aktivem Schwefel häufig um etwa 50–75% reduziert werden. In löslichen und semisynthetischen Ölen sind neben diesen Estern keine Extremdruckadditive erforderlich.
Andere ebenfalls geeignete synthetische Ester umfassen ADDCO^TM EP-50, SynEster^TM SE-110, Syn-Ester^TM SE-115, Syn-Ester^TM GY-HTO, Syn-Ester^TM GY-56, Syn-Ester^TM GY-500, Syn-Ester^TM GY-10 und Syn-Ester^TM GY-15.

Diese polymeren Ester sind aschefreie und verbrennen sauber. Aufgrund ihres niedrigen Ungesättigtheitsgrads verursachen diese synthetische Ester keine Verfärbung und verfügen über eine ausgezeichnete thermische, oxidative und hydrolytische Stabilität. Sie sind ideal für den Einsatz in reinen Ölen geeignet, von denen Leistungsfähigkeit bei hohen Temperaturen gefordert wird. Synthetische Ester neigen dazu, in naphthenischen Ölen löslich zu sein. Die Löslichkeit in paraffinischen Ölen hängt von dem konkret ausgewählten Öl, der Ester-Konzentration, Viskosität des Öls und dem Grad der Hydrobehandlung ab. Es ist ein ausgezeichneter Ersatz für Schmalz und verwandten Schmierfähigkeitsadditive. Synthetische Ester, wie beispielsweise Syn-Ester^TM GY-25, sind gesättigte, verzweigte Polymere. Es wird von ihnen erwartet, dass sie weniger anfällig gegen einen biologischen Angriff sind als herkömmliche Fett-Additive. Syn-Ester^TM GY-25 enthält kein Chlor, Schwefel oder Phosphor. TABELLE IV Typische Eigenschaffen synthetischer Ester

Typische Eigenschaften	Aussehen	Trüb¹, hell bernsteinfarben
	Relative Dichte bei 15,6°C	1,00
	Gewicht/Gallone (lb) bei 15,6°C	8,33
	Säurezahl (mg KOH/g)	20
	Viskosität (cSt) bei 100°C	244
	Viskositätsindex	203
	Iodzahl	< 2
	Löslichkeit	Vollständig in allen naphthenischen Ölen und den meisten paraffinischen Ölen

¹Trüb ist ein Ergebnis der Konzentration der Basis-Säure und ist kein Zeichen von Unlöslichkeit oder partikulären Substanzen. Durch Erwärmen auf 32°C wird SYN-ESTER^TM GY-25 klar. Bei normaler Behandlung und bei Umgebungstemperatur ist das Produkt in Öl klar.

In geringen Mengen zugesetzt können neben Reibungsmodifizierern ebenfalls Klebrigmacher zugesetzt werden, um die Klebrigkeit des Schmiermittels zu erhöhen.
Der Falex-Pin-und-Vee-Block-Test (ASTM D 2670-95) ist das Standard-Testverfahren zur Messung der Verschleißeigenschaften von fluiden Schmiermitteln. Er kann wie folgt zusammengefasst werden:
Gegen einen rotierenden Stahlzapfen werden zwei in die Schmiermittelprobe eintauchende stationäre V-förmige Stahlbacken gedrückt. Die V-förmigen Backen werden mit einer Belastung beaufschlagt und diese durch einen Ratschenmechanismus aufrechterhalten. Der Verschleiß wird aus der Anzahl der Zähne des Ratschenmechanismus, die vorgeschoben werden, um die Belastung während der vorgeschriebenen Prüfdauer konstant zu halten, bestimmt und aufgezeichnet. Dieses Testverfahren kann verwendet werden, um den mit flüssigen Schmiermitteln unter den vorgeschriebenen Testbedingungen erhaltenen Verschleiß zu ermitteln.
Der Timken-Test (ASTM D 2782-02) ist das Standard-Testverfahren zur Messung der Höchstdruckeigenschaften von Schmierfluiden. In Betrieb dreht sich im Testgerät ein Stahlbecher gegen einen Stahl-Testblock. Die Drehgeschwindigkeit beträgt 123,71 ± 0,77 m/min (405,88 ± 2,54 ft/min), entsprechend einer Spindeldrehzahl von 800 ± 5 UpM. Fluidproben werden vor Testbeginn auf 37,8 ± 2,8 C (100 ± 5 F) vorgewärmt.
Es erfolgen zwei Bestimmungen: die minimale Belastung (Score-Wert), bei der der Schmierfilm zwischen dem rotierenden Becher und dem stationären Block reißt und zu Scoring oder Festfressen führt; und die maximale Belastung (OK-Wert), bei welcher der rotierende Becher den Schmierfilm nicht zerreißt und kein Scoring oder Festfressen zwischen dem rotierenden Becher und dem stationären Block verursacht.

Tabelle V erläutert die Standardeigenschaften der industriellen Fluidschmiermittel verschiedener ISO-Klassen. Die Schmiermittel umfassen Bohrhammeröle. TABELLE V Standardeigenschaften von industriellen Fluidschmiermitteln unterschiedlicher ISO-Klassen

ISO-Klasse	46	100	150	220	320

API-Dichte	32,2	31,5	29,8	29,8	26,7
Viskosität, kinematisch
cSt bei 40°C cSt bei 100°C	43,7 6,5	95 10,9	143 14,4	209 18,5	304 23,5
Viskosität, Saybolt
SUS bei 100°F SUS bei 210°F	226 48	495 64	750 77	1101 94	1616 17
Viskositätsindex	98	98	99	98	97
Flammpunkt, °C(°F)	210(410)	230(446)	260(500)	260(500)	260(500)
Stockpunkt, °C(°F)	–24(–11)	–24(–11)	–24(–11)	–21(–6)	–18(0)
Timken OK-Last, lb	60	65	65	70	75
Falex EP-Schadenlast, lb	3200	3200	3200	3200	3200
Dampfemulsionszahl	> 1200	> 1200	> 1200	> 1200	> 1200

BEISPIELE
Diskussion der in Tabelle VI dargelegten experimentellen Ergebnisse
Beim Versuch, die Anforderungen des EP-Tests während der Entwicklung eines neuen Bohrhammer-Schmiermittels zu erfüllen, fanden die Anmelder ein neues Ergebnis. Es beinhaltete den Zusatz einer kleinen Menge eines synthetischen Esters (Additiv-Klasse-Reibungsmodifizierer). Der Zusatz von synthetischem Ester oder Reibungsmodifizierer steigerte die EP-Eigenschaften des Bohrhammers. Wenngleich Reibungsmodifizierer in anderen kommerziellen Formeln zur Verbesserung der EP-Eigenschaften verwendet wurden, scheint es, dass ein synergistischer Punkt während der Entwicklung von Bohrhammeröl bei Verwendung des Automobil-Getriebepakets mit den typischen Charakteristika der Tabelle II mit einem synthetischen Ester mit den in Tabelle IV offenbarten Charakteristika (z. B. Lubrizol Syn-Ester GY-25, ein Reibungsmodifizierer) bei einem Dosierverhältnis von 0,1 Gew.-% (siehe Tabelle VI) gefunden wurde. In Tabelle VI zeigen die Formulierungsergebnisse des Falex EP-Tests das größte Ansprechen auf den Zusatz des Reibungsmodifizierers. Unterschiedliche Mengen des Getriebeöl-Pakets von Tabelle II (z. B. Hitec 388) gab gemischte Ergebnisse bei 1,3 Gew.-%, wobei der Zapfen nicht abscherte, aber einen Drehmomentstoß deutlich unter 2000 lbs ergab, welches das Minimum der Test-Spezifikation darstellt. Das Ergebnis kommt dadurch zustande, dass die V-förmigen Backen in der Testvorrichtung sich mit dem Zapfen verschweißen und dann freibrechen, ohne den Zapfen abzuscheren. Bei Erhöhung des Dosierverhältnisses auf 1,6 Gew.-% wurden die Ergebnisse zwar besser, lagen aber immer noch außerhalb der Spezifikation, und als 1,9 Gew.-% getestet wurde, begannen sie sich zu verschlechtern, was zeigte, dass der Nutzen des Basisadditiv-Pakets erreicht wurde. Der Zusatz von verschiedenen Reibungsmodifizierern wurde ebenfalls untersucht; es wurde beobachtet, dass der Zusatz von Dosierverhältnissen im Bereich von 0,1 Gew. [sic] verbesserte Falex EP-Ergebnisse ergab. Die größte Verbesserung wurde mit Syn-Ester GF-25 bei einem Dosierverhältnis von 0,1 Gew.-% erhalten.
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.
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US 3250715 [0022]
US 6008166 [0027]
US 5650381 [0032]
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US 5412130 [0032]
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US 2002/0137636 A1 [0033]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D2782 [0002]
ASTM D2670 [0002]
ISO VG 32 [0018]
ISO VG 46 [0018]
ISO VG 68 [0018]
ISO VG 100 [0018]
ISO VG 150 [0018]
ASTM D874 [0028]
ASTM D 2670-95 [0038]
ASTM D 2782-02 [0039]

Claims

Schmiermittel zur Verwendung in Schlagwerkzeugen, umfassend ein Basisöl, ausgewählt aus Gruppe I oder Gruppe II, gemischt mit synergistisch wirkenden Mengen von einem Getriebeöl-Paket und einem Reibungsmodifizierer.
Schmiermittel nach Anspruch 1, wobei das Schmiermittel überlegene Verschleiß- und Extremdruckeigenschaften aufgrund einer synergistischen Wirkung der funktionalen Eigenschaften und der Antiverschleißeigenschaften zeigt.
Schmiermittel nach Anspruch 2, wobei die funktionalen Eigenschaften von einem Getriebeöl-Paket und die Antiverschleißeigenschaften von einen Reibungsmodifizierer bereitgestellt werden.
Schmiermittel nach Anspruch 3, wobei das Getriebeöl-Paket ein Polyalkylmethacrylat-Polymer umfasst.
Schmiermittel nach Anspruch 4, wobei die Polyalkyl-Gruppe im Bereich von C₁₂ bis C₂₀ liegt.
Schmiermittel nach Anspruch 1, wobei der Reibungsmodifizierer einen synthetischen Ester umfasst.
Schmiermittel nach Anspruch 6, wobei der synthetische Ester ein gesättigtes, verzweigtes Polymer ist.
Schmiermittel nach Anspruch 7, wobei der synthetische Ester frei von Chlor, Schwefel und Phosphor ist.
Schmiermittel nach Anspruch 2, wobei die Antiverschleißeigenschaften in dem Falex-Test gemessen werden und die Extremdruckeigenschaften in dem Timken-Test gemessen werden.
Schmiermittel nach Anspruch 9, wobei die minimale akzeptable Last unter dem Falex-Test 2000 lbs (907 kg) beträgt.
Schmiermittel nach Anspruch 10, wobei die minimale akzeptable Last unter dem Timken-Test 30 lbs (13,6 kg) beträgt.
Schmiermittel nach Anspruch 1, wobei das Getriebeöl-Paket in einer Menge von 1,3 Gew.-% bis 1,9 Gew.-% vorhanden ist, und der Reibungsmodifizierer im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% vorhanden ist.
Schmiermittel nach Anspruch 7, wobei der synthetische Ester in naphthenischen Ölen löslich ist und der synthetische Ester in paraffinischen Ölen löslich ist.
Schmiermittel nach Anspruch 11, wobei die Falex-Belastung größer als 3000 lbs (1360 kg) ist und die Timken OK-Belastung größer als 60 ist.
Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels, das sich eignet zur Verwendung in Schlagwerkzeugen, wobei das Verfahren umfasst den Zusatz eines Getriebeöl-Pakets und eines Reibungsmodifizierers in synergistisch wirkenden Mengen zu einem Öl der Gruppe II.