NO145556B - POTETHOESTER. - Google Patents

Description

Lavtemperatur-motorolje. Low temperature engine oil.

Den oppfunne motorolje skal brukes i motorkjøretøyer etc, som er utsatt for lave temperaturer, f. eks. fra —18° C (0°<F) : og ned til —54° C (—65°F), men kan også brukes ved kjøring under normale tempe-raturforhold. The invented motor oil is to be used in motor vehicles etc., which are exposed to low temperatures, e.g. from -18° C (0°<F) : and down to -54° C (-65°F), but can also be used when driving under normal temperature conditions.

Drift av motorkjøretøyer ved lave temperaturer byr på to hovedproblemer, startvanskeligheter og økt slitasje. Startvan-skelighetene avhenger av en rekke fakto-rer som brenselstyper, smøring, motorens tilstand samt tilstrekkelig tenning og om-dreiningshastighet. Siden én betraktelig del av omdreiningsmotstanden i en kald motor skriver seg fra oljefilmen i lagre og sylindervegger, spiller oljens viskositet en avgjørende rolle. Ved tilstrekkelig lav temperatur vil kalde oljefilmer gi så stor friksjonsmotstand i motoren at batteriet ikke klarer å dreie motoren hurtig nok til å oppnå tenning og start. I praksis vil, under forutsetning av at batteri, starter, tenning og forgasser er i god stand, en SAE 20 W olje kunne gi tilfredsstillende starting ned til —20° C ved normal for-tynning, men SAE 10 W olje, vil gi tilfredsstillende starting ned til —25° C. Ved enda lavere temperaturer må tilsvarende tynnere olje nyttes hvis start skal kunne påregnes. Operating motor vehicles at low temperatures presents two main problems, starting difficulties and increased wear and tear. The starting difficulties depend on a number of factors such as fuel types, lubrication, the condition of the engine as well as sufficient ignition and revolution speed. Since a considerable part of the rotation resistance in a cold engine is written from the oil film in bearings and cylinder walls, the viscosity of the oil plays a decisive role. At a sufficiently low temperature, cold oil films will cause such great frictional resistance in the engine that the battery will not be able to turn the engine fast enough to achieve ignition and start. In practice, provided that the battery, starter, ignition and carburettor are in good condition, an SAE 20 W oil will be able to provide satisfactory starting down to -20° C at normal dilution, but SAE 10 W oil will provide satisfactory starting down to -25° C. At even lower temperatures, correspondingly thinner oil must be used if starting can be expected.

Lave temperaturer medfører også som nevnt en 'betydelig økning av motorslita-sjen. Forsøk har vist at ved temperaturer e ver 65° C (på sylinderveggen) dominerer den normale friksjonsslitasje (erosjon) muligens i kombinasjon med svak riping fra innkommende støv etc. (abrasjon). Ved temperaturer under dette punkt øker slitasjen ved korrosjonen mer og mer et-tersom temperaturen på sylinderveggen synker. Samlet forårsaker lavtemperatur-korrosjonen den vesentlige del av motor-slitasjen under kjøring i vårt kalde klima. As mentioned, low temperatures also cause a significant increase in engine wear. Tests have shown that at temperatures e ver 65° C (on the cylinder wall) normal frictional wear (erosion) dominates, possibly in combination with slight scratching from incoming dust etc. (abrasion). At temperatures below this point, wear and corrosion increases more and more as the temperature of the cylinder wall drops. Overall, the low-temperature corrosion causes the main part of the engine wear during driving in our cold climate.

Størst er slitasjen under kaldstart. The wear is greatest during a cold start.

Dette begrep innbefatter oppvarmnings-perioden fra start til motoren har nådd normal driftstemperatur. Ved kaldstart har en i tillegg til korrosjonsslitasjen også friksjonsslitasjen som følge av utilstrek-kelig smøring den første tid. This term includes the warm-up period from start until the engine has reached normal operating temperature. With a cold start, in addition to the corrosion wear, you also have the friction wear as a result of insufficient lubrication the first time.

Man har tidligere foreslått å fremstille olje med lavt hellepunkt ved å gå ut fra en tyntflytende oljefraksjon som gir lavt hellepunkt ved å tilsette hellepunktned-settende midler (pour poimt depresisants), dvs. høymolekylære forbindelser som hind-rer at paraffinmolekyler krystalliserer ut. Hermed kan man ved å bruke en tilstrekkelig tyntflytende olje oppnå en lavtemperatur-motorolje, men disse er imidlertid i besittelse av bl. a. den ulempe at mole-kylene med laveste molekylvekt fordamper bort og eterlater en mer tyktflytende (vis-kos) olje med høyere hellepunkt. It has previously been proposed to produce oil with a low pour point by starting from a thin-flowing oil fraction that gives a low pour point by adding pour point depressants, i.e. high molecular weight compounds that prevent paraffin molecules from crystallising out. Hereby, by using a sufficiently thin oil, a low-temperature engine oil can be obtained, but these are, however, in possession of, among other things, a. the disadvantage that the molecules with the lowest molecular weight evaporate away and leave behind a more viscous (viscous) oil with a higher pour point.

Den nye olje består av en enhetlig substans, nemlig squalan (hydrert squalen) med frysepunkt på ca. —80° C, jfr. Tidsskrift for Kjemi, Bergvesen, Met. 15, The new oil consists of a uniform substance, namely squalane (hydrogenated squalene) with a freezing point of approx. -80° C, cf. Journal for Chemistry, Mining, Met. 15,

(1955) nr. 9, s. 162—169. Den har hittil (1955) No. 9, pp. 162-169. It has so far

bl. a. vært anvendt i kosmetiske produkter og foreslått som høyvakuumolje, isola-sjonsolje,transform>atorolje. En har tid- p. a. has been used in cosmetic products and proposed as high vacuum oil, insulation oil, transformer oil. One has time-

ligere fremstilt squalansmørefett for lave temperaturer. Den har likeledes vært foreslått som smøreolje for instrumenter etc. ved lave temperaturer. For dette smøre-formål er oljen egnet, men den er ikke brukbar i forbrenningsmotorer som følge av at den er alt for lettflytende til å tilfredsstille kravene til en motorolje. higher quality squalane grease for low temperatures. It has also been suggested as a lubricating oil for instruments etc. at low temperatures. For this lubrication purpose, the oil is suitable, but it is not usable in internal combustion engines as a result of it being far too easy-flowing to meet the requirements for an engine oil.

Den nye motorolje, som til ca. 90 pst. består av squalan, tilsettes fortykningsmidler av i og for seg kjent art, men det oppnås herved overraskende nye resulta-ter slik at man får et produkt med egenskaper som adskiller seg fra tidligere kjen-te motoroljer. Disse egenskaper er særlig følgende: Oljen får en meget flat viskositet/temperaturkurve, dvs. en høy viskositetsindeks på ca. 167. Fortykningsmidlet gir med andre ord liten økning av viskositetsbidraget ved lav temperatur, og større økning i viskositetsbidraget ved høy temperatur. Dette gir således en tilstrekkelig tykk oljefilm på sylinderflaten under normal driftstemperatur med lav friksjonsslitasje. Videre kommer oljen, særlig vik-tig for siltte motorer, vanskeligere forbi stempelfjærene og ut i forbrenningsrom-met og gir dermed redusert oljeforbruk. Da oljen samtidig beholder en lav viskositet ved lave temperaturer og et lavt hellepunkt gir den lett start selv i sterk kulde med redusert kaldstartslitasje. Oljen dek-ker således ikke bare kravene til en «Subzero» olje for temperaturer fra —18° C (0°F) til —54° C (—65°F) (MIL-L-10295A), men også kravene til en vanlig helårsolje. Ved bestemt mengde tilsats av fortykningsmiddel, fra 4, 5 til 7 pst. metacrylsyrepolymer vil den således tilfredsstille såvel de fysikalske krav til en «Subzero» olje som kravene til en SAE 5 W—20 motorolje. Med 9 pst. polymertilsats vil oljen tilfredsstille kravene til en SAE 5W-30 olje. The new motor oil, which for approx. 90 per cent consists of squalane, thickeners of a known nature are added, but surprisingly new results are achieved in this way, resulting in a product with properties that differ from previously known motor oils. These properties are particularly the following: The oil has a very flat viscosity/temperature curve, i.e. a high viscosity index of approx. 167. In other words, the thickener gives a small increase in the viscosity contribution at low temperature, and a greater increase in the viscosity contribution at high temperature. This thus provides a sufficiently thick oil film on the cylinder surface under normal operating temperature with low frictional wear. Furthermore, the oil, which is particularly important for silted engines, has more difficulty getting past the piston springs and out into the combustion chamber, thus reducing oil consumption. As the oil simultaneously retains a low viscosity at low temperatures and a low pour point, it provides easy starting even in extreme cold with reduced cold start wear. The oil thus not only meets the requirements of a "Subzero" oil for temperatures from -18° C (0°F) to -54° C (-65°F) (MIL-L-10295A), but also the requirements of a regular year-round oil. By adding a certain amount of thickener, from 4.5 to 7 percent methacrylic acid polymer, it will thus satisfy both the physical requirements for a "Subzero" oil and the requirements for an SAE 5 W-20 motor oil. With 9 percent polymer additive, the oil will meet the requirements of an SAE 5W-30 oil.

Økningen i viskositetsindeks er større ved squalan som er helt alif atisk, enn ved mineraloljer som også inneholder en del aromater og nafthener. The increase in viscosity index is greater with squalane, which is completely aliphatic, than with mineral oils which also contain a number of aromatics and naphthenes.

Forsøk som er utført med polymerfortykket squalan i prøvemotor og på motor-kjøretøyer året rundt har vist at stabili-teten av oljen er god og at oljeforbruket er omtrent det samme som for en kommersiell multigradolje. Experiments carried out with polymer-thickened squalane in a test engine and on motor vehicles all year round have shown that the stability of the oil is good and that the oil consumption is approximately the same as for a commercial multigrade oil.

Kaldstartslitasjen på stempelringer og lagerskåler er vesentlig mindre med denne olje enn med de kommersielle oljer og le-vetiden av motoren vil derfor økes betyde-lig ved bruk av squalanolje i vinterhalv-året. The cold start wear on piston rings and bearing cups is significantly less with this oil than with the commercial oils and the life of the engine will therefore be increased significantly by using squalane oil in the winter half of the year.

Start av motorkjøretøyer med squalanolje går lett selv i sterk kulde og squalanoljen vil derfor løse de problemer som skyldes startvanskeligheter i sterk kulde. Starting motor vehicles with squalane oil is easy even in severe cold and the squalane oil will therefore solve the problems caused by starting difficulties in severe cold.

Beskrivelse av den nye motorolje. Description of the new engine oil.

Viskositeten, 4 centistokes ved 38° C (100°F) for squalan er for lav til å tilfredsstille kravet 5,75 centistokes ved 99° C (210° F) for en «Subzero» motorolje. The viscosity, 4 centistokes at 38° C (100° F) for squalane is too low to meet the requirement of 5.75 centistokes at 99° C (210° F) for a "Subzero" motor oil.

Ved tilsats av 3 pst. metacrylsyrepolymer vil man komme opp i den spesifiserte viskositet. Men en tilsats av 4,7 pst. metacrylsyrepolymer vil viskositeten ved 99° C (210° F) øke til 6,7 centistokes samtidig som viskositeten ved —18° C (0° F) forblir lavere enn 870 centistokes og olj en tilf reds-sitiller således viskositetskravene til en SAE 5 W-20 olje. By adding 3% methacrylic acid polymer, the specified viscosity will be reached. But an addition of 4.7 percent methacrylic acid polymer will increase the viscosity at 99° C (210° F) to 6.7 centistokes while the viscosity at -18° C (0° F) remains lower than 870 centistokes and oil is supplied - thus meets the viscosity requirements of an SAE 5 W-20 oil.

Antennelsespunkt for squalanoljen, 223° C, er omtrent det samme som for kommeraiellie helårsoljer. Fordampningen i henhold til Føderal Spesification VU-L-791 Method 351,1 er meget lav for squalanoljen, bare 2;5 pst. ved 150° C, mens fordampningen går opp i nesten 30 pst. for en av de undersøkte kommersielle helårsoljer. The ignition point for the squalane oil, 223° C, is approximately the same as for commercial year-round oils. The evaporation according to Federal Specification VU-L-791 Method 351.1 is very low for the squalane oil, only 2.5 per cent at 150° C, while the evaporation goes up to almost 30 per cent for one of the investigated commercial year-round oils.

Utprøving av den nye motorolje. Testing the new engine oil.

A. Undersøkelse i Lauson prøvemotor. A. Investigation in Lauson test engine.

Det er kjørt oljestabilitetsprøve, rense-evneprøve, prøve på oljeforbruk samt sli-tasjeprøve med radiokjemiske tracere av polymerfortykket squalan tilsatt rensemidler og inhibitorer i Lauson prøvemo-tor. Tilsetning: 7,5 pst. matacrylsyrepoly-mer, 3 pst. rensemiddel og 0,6 pst. inhibitorer. Som rensemiddel kan f. eks. anven-des calciumpetroleumsulfonater og som inhibitorer f. eks. sinkdialkyldithiofosfater. Stabilitetsprøven viser at stemplet er used-vanlig rent etter kjøring, uten beleggings-dannellse.Defysikalsk-kjemdske data forden brukte olje viser at harpiksinnholdet er meget lavt og at oljens stabilitet er god. Renseevneprøven er likeledes tilfredsstillende. Oljeforbruket er omtrent det samme som for andre oljer. Slitasjeprøver viser at kaldstairetlitasjen øker sterkt med avta-gende temperatur og at den ved —40° C med squalanoljen (her benytte® start-hjel-pemiddel) bare er tredjeparten og ved —30° C og —20° C bare halvparten i for-hold til slitasjen med SAE 10W-oljer. An oil stability test, a cleaning ability test, a test on oil consumption and a wear test with radiochemical tracers of polymer-thickened squalane with added cleaning agents and inhibitors have been carried out in a Lauson test engine. Addition: 7.5% matacrylic acid polymer, 3% cleaning agent and 0.6% inhibitors. As a cleaning agent, e.g. calcium petroleum sulphonates are used and as inhibitors e.g. zinc dialkyl dithiophosphates. The stability test shows that the piston is exceptionally clean after driving, without coating formation. Physical and chemical data for the used oil show that the resin content is very low and that the oil's stability is good. The cleaning ability test is also satisfactory. Oil consumption is about the same as for other oils. Abrasion tests show that cold tread wear increases strongly with decreasing temperature and that at -40° C with the squalane oil (here use® starting aid) it is only a third and at -30° C and -20° C only half of the hold up to wear with SAE 10W oils.

Slitasjen ved normal kjøring er også like lav for squalanoljen som for SAE 10 W-oljen som følge av den gunstige visko-sitets-temperaturkurve. The wear during normal driving is also as low for the squalane oil as for the SAE 10 W oil as a result of the favorable viscosity-temperature curve.

B. Undersøkelser i motorkjøretøyer. B. Examinations in motor vehicles.

Driftsegenskaper. Operating characteristics.

Oljen har bl. a. hittil vært kjørt uav-brutt vinter som sommer, tilsammen ca. 40 000 km, på en «Ford Zodiac» 1957 mo-dell. Resultatet viser at harpiksinnholdet i den brukte olje er meget lavt (i gjennomsnitt 0,07 pst. for 'hver 1500 km's oljeskift) og oljeforbruket er omtrent som for en kommersiell helårsolje (i gjennomsnitt 0,5 1 for hvert 1500 km's oljeskift). Sam-mensetning av oljen som under punkt A. The oil has, among other things, a. has so far been driven non-stop winter and summer, in total approx. 40,000 km, on a "Ford Zodiac" 1957 model. The result shows that the resin content in the used oil is very low (on average 0.07 per cent for 'every 1500 km's oil change) and the oil consumption is about the same as for a commercial year-round oil (on average 0.5 1 for every 1500 km's oil change). Composition of the oil as under point A.

Startegenskaper. Starting properties.

har bl. a. vært undersøkt to vintre i en «Dodge» militærvogn. Resultatet av 191 startforsøk viser at motorkjøretøyet med squalanoljen starter hurtigere enn tilsvarende kjøretøy med vanlig SAE 10 W-olje, særlig er forskjellen stor ved temperaturer under —20° C. Når temperaturer nærmer seg —30° C får en ikke startet kjøretøyet med SAE 10 W-oljen, mens starting går forholdsvis lett med motor-kjøretøyet med squalanolje ved denne temperatur. has a. been examined for two winters in a "Dodge" military vehicle. The result of 191 starting attempts shows that the motor vehicle with the squalane oil starts faster than the corresponding vehicle with normal SAE 10 W oil, the difference is particularly large at temperatures below -20° C. When temperatures approach -30° C, the vehicle with SAE 10 does not start The W oil, while starting is relatively easy with the motor vehicle with squalane oil at this temperature.

Slitasjeundersøkelser. Wear tests.

Stempelring- og laigerslltasj ein i mo-torene fra ovennevnte 191 startforsøk er målt. Resultatet viser at stempelrjing-slitasjen bare er halvparten så stor og la-gerslitasjen fjerdeparten så stor for mo-torkjøretøyer med squalanolje som med motorkjøretøyet med SAE 10 W-olje. Piston ring and bearing wear in the engines from the above-mentioned 191 starting attempts has been measured. The result shows that the piston ring wear is only half as great and the bearing wear a quarter as great for motor vehicles with squalane oil as with the motor vehicle with SAE 10 W oil.

Claims (3)

1. Lavtemperatur-motorolje, karakterisert ved at den i det alt vesentlige består av squailan (hydrert squalen) som er tilsatt polymere fortykningsmidler av i og for seg kjent art for å øke oljens viskositet og viskositetsindeks.1. Low-temperature engine oil, characterized in that it essentially consists of squalane (hydrogenated squalene) to which polymeric thickeners of a known nature have been added in order to increase the oil's viscosity and viscosity index. 2. Motorolje som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den består av minst 90 pst. squalan.2. Motor oil as stated in claim 1, characterized in that it consists of at least 90 percent squalane. 3. Motorolje som angitt i påstand 1— 2, karakterisert ved at den inneholder et polart polymert stoff, f. eks. en metacrylsyrepolymer, fortrinnsvis i en mengde av 3—10 vektspst., og eventuelt også små mengder rensemidler og inhibitorer, f. eks. 3 pst. rensemiddel og 0,5 pst. inhibitorer. Anførte publikasjoner: Tids. f. Kjemi, Bergvesen, Met. 15, (1955), nr. 9, s. 162—169. Chem. Abstr. 7782 h (1951).3. Motor oil as stated in claims 1-2, characterized in that it contains a polar polymeric substance, e.g. a methacrylic acid polymer, preferably in an amount of 3-10% by weight, and possibly also small amounts of cleaning agents and inhibitors, e.g. 3 percent cleaning agent and 0.5 percent inhibitors. Cited publications: Time. f. Chemistry, Mining, Met. 15, (1955), No. 9, pp. 162-169. Chem. Abstract 7782 h (1951).