TWI649417B - 改善工業齒輪箱耐振性的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於特別設計成具耐振性的工業齒輪油組成物。本發明的工業齒輪油組成物即使是在使用該組成物之設備承受外部振動(包括但不限於設備運輸期間的振動)時仍提供良好的性能及/或保護。該工業齒輪油組成物包括針對振動所造成的損壞提供意料外良好保護之添加劑組合。

Description

改善工業齒輪箱耐振性的方法
本發明關於特別設計成具耐振性的工業齒輪油組成物。本發明的工業齒輪油組成物即使是在使用該組成物之設備承受外部振動(包括但不限於設備運輸期間的振動)時仍提供良好的性能及/或保護。該工業齒輪油組成物包括針對振動所造成的損壞提供意料外良好保護之添加劑組合。
在製造廠或工廠環境中操作的工業齒輪箱經常承受源自鄰近或周圍設備之振動性應力或振動。此振動來源可能為其他附近的齒輪箱、馬達、泵浦等。工業齒輪箱亦在運輸期間遭受振動性應力。反衝亦為工業齒輪箱之振動來源。
許多種工業齒輪箱未被用於移動設備而是固定裝置之一部分。此裝置(包括該裝置中的工業齒輪箱)通常不是設計成移動用，亦無承受因移動而發生的力量(包括振動)之能力。然而，幾乎所有此種設備及/或其組件均必須從其製造處運輸至欲組合及/或操作該設備之位置。
在此長時間且涉及鐵路及/或公路運輸之運輸期間，設備(包括工業齒輪箱)承受多種作用力及應力(包括振動)。應注意，此振動並非由工業齒輪箱本身之操作所造成，而是工業齒輪箱在本身為非操作狀態時經常承受的外部振動。其係因為工業齒輪箱之內件本身不移動，或者至少不隨其正常操作而移動。
類似地，工業齒輪箱即使是在裝設之後通常仍被其他設備包圍，即使是在該工業齒輪箱本身未操作時該設備仍經常操作。此周圍設備會產生施加於工業齒輪箱之各種作用力及應力(包括振動)，如同上述在運輸期間所經歷的作用力。
如此造成使工業齒輪箱承受作用力及應力(包括所述的外部振動)之獨特環境，然工業齒輪箱及工業齒輪箱內部的工業齒輪油組成物並非為此而特別設計。即工業齒輪箱及其內部的工業齒輪油組成物通常隨工業齒輪箱之操作、該操作所造成的作用力及應力，及為了在此操作期間提供良好的保護及性能而設計。工業齒輪箱在非操作期間所經歷的情況及應力(包括在運輸期間會經歷及/或來自在附近操作之設備的振動)通常被忽略。
現已發現，此振動會造成工業齒輪箱之顯著磨損及早期疲勞及/或失效，即使是在工業齒輪箱中有習知工業齒輪油組成物時，且此振動所造成的磨損及早期疲勞會縮短設備之使用壽命而造成較高的設備維護成本及關機時間。
現在持續需要發展改良的工業齒輪油組成物，其不僅可在工業齒輪箱操作期間提供可接受的性能及保護，亦在工業齒輪箱承受外部作用力及應力(包括外部振動)之非操作時間提供保護。
本發明提供設計成在工業齒輪箱承受外部作用力及應力(包括外部振動)之非操作時間提供保護的工業齒輪油組成物。這些工業齒輪油組成物亦可在使用工業齒輪箱之操作期間提供可接受的性能及保護。所揭示的技術提供一種工業齒輪油組成物，其包括潤滑黏度油、含磷化合物、與硫化脂肪酯。
在一些具體實施例中，該含磷化合物本質上無或甚至完全無磷酸酯及/或其胺鹽。
本發明提供所述的工業齒輪油組成物，其中該潤滑黏度油包括礦物及/或天然基油。在一些具體實施例中，該潤滑黏度油本質上無或甚至完全無合成基油。
本發明提供所述的工業齒輪油組成物，其中該潤滑黏度油包括合成基油。在一些具體實施例中，該潤滑黏度油本質上無或甚至完全無礦物及/或天然基油。
本發明提供所述的工業齒輪油組成物，其中該含磷化合物包括烷基亞磷酸鹽、磷酸酯、磷酸酯之胺鹽、或一些其組合。
本發明進一步提供所述的工業齒輪油組成物，其中該含磷化合物包括烷基亞磷酸鹽或其酯類。
本發明提供所述的工業齒輪油組成物，其中該硫化脂肪酯包括硫化天然油。
本發明提供所述的工業齒輪油組成物，其中該硫化脂肪酯包括硫化油菜子油。
本發明提供所述的工業齒輪油組成物，其中該硫化脂肪酯進一步包括一種以上的額外添加劑。這些額外添加劑可包括硫化烯烴(異於硫化脂肪酯)、磷酸酯、硫代磷酸鹽、硫代磷酸酯及/或其胺鹽、噻二唑及/或經取代噻二唑、甲苯基***及/或經取代***、聚醚、烯基胺及/或聚烯烴醯胺烯屬胺、酯共聚物、羧酸酯、分散劑、烴聚合物、或其包括超過一種任何額外添加劑之任何組合。
在一些具體實施例中，這些額外添加劑無抗氧化劑。在一些具體實施例中，這些額外添加劑無脂肪胺。在一些具體實施例中，這些額外添加劑無高總鹼數之過度鹼化清潔劑。在一些具體實施例中，這些額外添加劑無二硫代磷酸鋅。
本發明進一步提供所述的工業齒輪油組成物，其中該工業齒輪油組成物中含磷化合物對硫化脂肪酯的重量比例為1：10至10：1。在其他具體實施例中，該重量比例為1：1至1：10、或1：5至5：1、或1：1至1：5、或1：1至1：3、或甚至約1：2。
本發明進一步提供所述的工業齒輪油組成物，其中該含磷化合物之重量為全部工業齒輪油組成物之0.1至10重量百分比，及該硫化脂肪酯之重量為全部工業齒輪油組成物之0.1至20重量百分比。
本發明進一步提供一種製造工業齒輪油組成物之方法，其步驟包括：(1)混合(a)潤滑黏度油、(b)含磷化合物、與(c)硫化脂肪酯，而生成工業齒輪油組成物。該方法可用以製備任何在此所述的工業齒輪油組成物。
本發明進一步提供一種改良工業齒輪油組成物之耐振性之方法，其步驟包括：(1)將(b)含磷化合物與(c)硫化脂肪酯加入包含(a)潤滑黏度油之工業齒輪油組成物，而生成耐振性改良的工業齒輪油組成物。該方法可利用任何在此所述的工業齒輪油組成物。
本發明進一步提供一種使用添加劑套件改良工業齒輪油組成物之耐振性之用途，其中該工業齒輪油組成物包括(a)潤滑黏度油，及其中該添加劑套件包括(b)含磷化合物、與(c)硫化脂肪酯。該用途可利用任何在此所述的工業齒輪油組成物。
以下藉非限制例證說明各種較佳特徵及具體實施例。
本發明提供一種工業齒輪油組成物，其包括：(a)潤滑黏度油、(b)含磷化合物、與(c)硫化脂肪酯。
《潤滑黏度油》
本發明之組成物包括潤滑黏度油。
潤滑黏度油可在潤滑劑組成物中以主要量，或在濃縮物及/或添加劑組成物中以濃縮物形成量存在。本發明的工業齒輪油組成物可為潤滑劑組成物或濃縮物及/或添加劑組成物。
合適的油包括天然及合成潤滑油及其混合物。在完全調配潤滑劑中，潤滑黏度油通常為主要量(即大於50重量百分比之量)。一般而言，潤滑黏度油以全部組成物之75至98重量百分比，且經常為大於80重量百分比之量而存在。
潤滑黏度油可包括天然及合成油、衍生自加氫裂解、氫化、及加氫精製之油、未精煉、經精煉、及再精煉油、或其混合物之油。未精煉油為直接得自天然或合成來源者，其通常無(或極少)進一步純化處理。經精煉油類似未精煉油，除了其已在一個或以上的純化步驟中進一步處理而改良一種以上的性質。純化技術在所屬技術領域為已知的，且包括溶劑萃取、二次蒸餾、酸或鹼萃取、過濾、滲漏、及類似程序。再精煉油亦已知為再生或再處理油，且藉類似用以獲得經精煉油之程序獲得。再精煉油經常藉有關移除已消耗的添加劑及油分解產物之技術處理。
可作為潤滑黏度油之天然油包括動物油及植物油(例如蓖麻油、豬油)、礦物潤滑油(如液態石油、鏈烷、環烷或混合鏈烷環烷型之經溶劑處理或經酸處理礦物潤滑油、及衍生自煤炭或油頁岩之油)、或其混合物。
合成潤滑黏度油包括烴油，如聚合及互聚烯烴(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯異丁烯共聚物)；聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)、及其混合物；烷基苯(例如十二基苯、十四基苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯)；聚苯基(例如聯苯、三聯苯、烷化多聯苯)；烷化聯苯醚與烷化聯苯硫化物，及其衍生物、類似物、與同系物，或其混合物。在一些具體實施例中，用於本發明之潤滑黏度油為包括聚合的聚異丁烯之合成油，及在一些具體實施例中，用於本發明之潤滑黏度油為包括聚合的聚異丁烯與聚α-烯烴之合成油。
另一種合成潤滑黏度油包括在此所揭示的烴基封端聚氧伸烷基多元醇以外的多元醇酯、二羧酸酯、含磷酸之液態酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、與癸膦酸之二乙酯)、或聚合四氫呋喃。習知的合成潤滑黏度油亦包括藉費雪-闕布希(Fischer-Tropsch)反應所製造者，且一般可為加氫異構化費雪-闕布希烴或蠟。在一具體實施例中，潤滑黏度油可藉費雪-闕布希氣液化合成步驟製備，以及其他的氣液化油。
潤滑黏度油可進一步精煉，如American Petroleum Institute(API)Base Oil Interchangeability Guidelines所指定。該五組基油如下：第I組(硫含量>0.03重量百分比，及/或<90重量百分比之飽和物，黏度指數為80-120)；第II組(硫含量0.03重量百分比，及90重量百分比之飽和物，黏度指數為80-120)；第III組(硫含量0.03重量百分比，及90重量百分比之飽和物，黏 度指數為120)；第IV組(均為聚α-烯烴或PAO，如PAO-2、PAO-4、PAO-5、PAO-6、PAO-7、或PAO-8)；及第V組(其包含「所有其他類」)。潤滑黏度油包括API第I組、第II組、第III組、第IV組、第V組油、或其混合物。在一具體實施例中，潤滑黏度油為API第I組、第II組、第III組、第IV組油、或其混合物。或者，潤滑黏度油經常為API第II組、第III組、第IV組油、或其混合物。
在一些具體實施例中，本發明之潤滑油成分包括第II組或第III組基油、或其組合。該油亦可衍生自蠟之加氫異構化，如粗蠟或費雪-闕布希合成蠟。此「氣液化」油一般歸類為第III組。
本發明之組成物可包括一些量之第I組基油，甚至第IV組與第V組基油。然而，在一些具體實施例中，本發明之潤滑油成分含有不超過20、10、5、或甚至1重量百分比之第I組基油。這些限制亦適用於第IV組或第V組基油。在其他具體實施例中，存在於本發明組成物中的潤滑油為至少60、70、80、90、或甚至98重量百分比之第II組及/或第III組基油。在一些具體實施例中，存在於本發明組成物中的潤滑油為本質上僅為第II組及/或第III組基油，其中可有少量其他型式之基油，但是不為顯著影響全部組成物的性質或性能之量。
在一些具體實施例中，本發明之組成物包括一些量之第I組及/或第II組基油。在其他具體實施例 中，本發明之組成物為其中潤滑黏度油主要為第I組及/或第II組基油，或甚至本質上為第I組及/或第II組基油，或甚至完全為第I組及/或第II組基油之潤滑組成物。
在一些具體實施例中，本發明提供第II組組成物，即潤滑黏度油包括第II組油，且甚至可若非完全亦主要為第II組油。
各種所述的潤滑黏度油可單獨或組合使用。潤滑黏度油可以約40重量百分比至約99.6重量百分比之範圍，或最少49.8、70、85、93、93.5、或甚至97，至最多99.6、98.8、98.3、或甚至96.8重量百分比，用於所述的工業齒輪潤滑劑組成物。在其他具體實施例中可使用最少40、65、73、73.5、或甚至81，至最多99.6、99.5、98.6、94.1、88.3、或甚至80.8重量百分比之潤滑黏度油。
《含磷化合物》
本發明之組成物包括含磷化合物。
含磷化合物可包括烴基亞磷酸鹽、磷酸酯、磷酸酯之胺鹽、或任何其組合。在一些具體實施例中，含磷化合物包括烴基亞磷酸鹽、其酯、或其組合。在一些具體實施例中，含磷化合物包括烴基亞磷酸鹽。
在一些具體實施例中，烴基亞磷酸鹽為烷基亞磷酸鹽。烷基係表示僅含有碳與氫原子之烷基，然而，飽和或不飽和烷基、或甚至其混合物均可。在一些具體實施例中，含磷化合物包括具有完全飽和烷基之烷基亞磷酸鹽。在一些具體實施例中，含磷化合物包括具有一 些不飽和烷基之烷基亞磷酸鹽，例如在碳原子之間的一個雙鍵。此不飽和烷基亦可稱為烯基，但是包括於在此使用的術語「烷基」內，除非另有指示。
在一些具體實施例中，含磷化合物包括烷基亞磷酸鹽、磷酸酯、磷酸酯之胺鹽、或任何其組合。在一些具體實施例中，含磷化合物包括烷基亞磷酸鹽、其酯、或其組合。在一些具體實施例中，含磷化合物包括烷基亞磷酸鹽。
在一些具體實施例中，含磷化合物包括烯基亞磷酸鹽、磷酸酯、磷酸酯之胺鹽、或任何其組合。在一些具體實施例中，含磷化合物包括烯基亞磷酸鹽、其酯、或其組合。在一些具體實施例中，含磷化合物包括烯基亞磷酸鹽。
在一些具體實施例中，含磷化合物包括二烷基氫亞磷酸鹽。
在一些具體實施例中，含磷化合物本質上無或甚至完全無磷酸酯及/或其胺鹽。
在一些具體實施例中，含磷化合物可被揭述為脂肪亞磷酸鹽。合適的亞磷酸鹽包括具有至少一個帶有4個或以上、或8個或以上、或12個或以上的碳原子之烴基者。烴基之碳原子數量之典型範圍包括8至30、或10至24、或12至22、或14至20、或16至18。該亞磷酸鹽可為單烴基取代亞磷酸鹽、二烴基取代亞磷酸鹽、或三烴基取代亞磷酸鹽。在一具體實施例中，該亞磷酸鹽無硫，即該亞磷酸鹽不為硫代亞磷酸鹽。
具有至少一個帶有4個或以上的碳原子之烴基之亞磷酸鹽可由下式表示：
其中R5、R6、與R7至少之一可為含有至少4個碳原子之烴基，其他可為氫或烴基。在一具體實施例中，R5、R6、與R7均為烴基。該烴基可為烷基、環烷基、芳基、非環狀、或其混合物。在R5、R6、與R7三個基均有之式中，該化合物可為三烴基取代亞磷酸鹽，即R5、R6、與R7均為烴基，及在一些具體實施例中可為烷基。
烷基可為線形或分支，一般為線形，及飽和或不飽和，一般為飽合。R5、R6、與R7之烷基的實例包括辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基、十八烯基、十九基、二十基、或其混合物。
在一些具體實施例中，本發明之脂肪亞磷酸鹽成分及/或整體組成物本質上無或甚至完全無磷酸酯及/或其胺鹽。
在一些具體實施例中，脂肪亞磷酸鹽包含烯基亞磷酸鹽或其酯，例如二甲基氫亞磷酸鹽之酯。藉由以醇(如油醇)反應，二甲基氫亞磷酸鹽可被酯化，及在一些具體實施例中被轉酯化。
脂肪亞磷酸鹽可為全部工業齒輪潤滑劑組成物之0.3至10重量百分比，或者在其他具體實施例中為 最少0.3、0.7、或甚至1.2之程度，至最多10、5、2.5、2.0、1.7、1.5、或甚至1.2重量百分比之程度。
《硫化脂肪酯》
本發明之組成物包括硫化脂肪酯。
這些硫化脂肪酯可包括硫化脂肪酯與硫化烯烴及/或多硫化物的混合物。硫化烯烴及多硫化物可衍生自異丁烯、丁烯、丙烯、乙烯、或一些其組合。在這些實例中，硫化脂肪酯為衍生自任何上述天然油或合成油、或甚至一些其組合之硫化烯烴。例如硫化脂肪酯可衍生自植物油。
合適的硫化脂肪酯之實例包括硫化動物或植物脂肪及/或油，如牛油、豬油、魚油、油菜子油、或大豆油。額外的實例包括硫化不飽和脂肪酸酯，其中該酯係藉由將不飽和脂肪酸以一種以上的各種醇反應而獲得。可作為所述的硫化脂肪酯之基底之不飽和脂肪酸的實例包括油酸、亞麻油酸、及從上述動物或植物脂肪與油萃取之脂肪酸。可用的硫化脂肪酯之指定實例包括硫化油酸甲酯、硫化米糠脂肪酸辛酯、硫化油菜子油、及其混合物。
在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化天然油。在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化動物及/或植物油。在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化植物油。在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化不飽和油。在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化不飽和天然油。在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化不飽和植物油。
在一些具體實施例中，上述的硫化脂肪酯進一步包括一種以上的硫化烯烴及/或多硫化物。
在一些具體實施例中，硫化脂肪酯包括硫化油菜子油。
《額外添加劑》
本發明之組成物可進一步包括一種或以上的額外添加劑，例如本發明之組成物可包括工業齒輪添加劑套件。換言之，本發明之組成物被設計成工業齒輪潤滑劑、或用以製造其之添加劑套件。本發明不關於汽車齒輪潤滑劑或其他的潤滑組成物。
設計用於工業齒輪應用之習知添加劑套件的任何組合均可使用。本發明本身假定此添加劑套件為本質上無上述的含磷化合物及硫化脂肪酯，或者至少不含本發明之特定具體實施例所指定的含磷化合物及硫化脂肪酯之型式。
可存在於本發明的工業齒輪油組成物中的額外添加劑包括：去乳化劑、傾點下降劑、抗氧化劑、分散劑、金屬去活化劑(如銅去活化劑)、抗磨損劑、極壓劑、黏度調節劑、或一些其混合物。在一些具體實施例中，該添加劑可為50、75、100、或甚至150ppm，至5、4、3、2、或甚至1.5重量百分比，或75ppm至0.5重量百分比、100ppm至0.4重量百分比、或150ppm至0.3重量百分比之範圍，其中重量百分比值係根據全部潤滑油組成物。然而應注意，考慮從基本流體分離，其可有大量的一些或可被當作基本流體之一部分的添加劑(包 括黏度調節聚合物)，包括至多30、40、或甚至50重量百分比。各所述的額外添加劑可單獨或以其混合物使用。
所屬技術領域已知去泡劑，亦已知為發泡抑制劑，且包括但不限於有機聚矽氧及非矽發泡抑制劑。有機聚矽氧之實例包括二甲基聚矽氧與聚矽氧烷。非矽發泡抑制劑之實例包括但不限於聚醚、聚丙烯酸酯、及其混合物，以及丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、視情況及乙酸乙烯酯的共聚物。在一些具體實施例中，去泡劑為聚丙烯酸酯。去泡劑可為組成物之0.001至0.012或0.004 pbw、或甚至0.001至0.003 pbw。
所屬技術領域已知去乳化劑且包括但不限於循序以環氧乙烷或經取代環氧乙烷反應之環氧丙烷、環氧乙烷、聚氧伸烷基醇、烷基胺、胺基醇、二胺或多胺的衍生物、或其混合物。去乳化劑之實例包括聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、(環氧乙烷-環氧丙烷)聚合物、及其混合物。在一些具體實施例中，去乳化劑為聚醚。去乳化劑可為組成物之0.002至0.2 pbw。
所屬技術領域已知傾點下降劑且包括但不限於順丁烯二酐酯-苯乙烯共聚物之酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯醯胺、鹵鏈烷烴蠟與芳香族化合物之縮合產物、羧酸乙烯酯聚合物、反丁烯二酸二烷酯之三聚物、脂肪酸之乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、烷基酚甲醛縮合樹脂、烷基乙烯基醚、及其混合物。
除了一些上述的添加劑，本發明之組成物亦可包括防銹劑。合適的防銹劑包括二烷基二硫代磷酸之 烴胺鹽、烴基芳香烴磺酸之烴胺鹽、脂肪羧酸或其酯、含氮羧酸之酯、磺酸銨、咪唑啉、單硫代磷酸鹽或酯、或任何其組合、或其混合物。本發明之二烷基二硫代磷酸之烴胺鹽的實例包括但不限於上述者，及二庚基或二辛基或二壬基二硫代磷酸與乙二胺、嗎啉、或PrimeneTM 81R、或其混合物的反應產物。用於本發明之防銹劑套件的合適烴基芳香烴磺酸之烴胺鹽由下式表示：
其中Cy為苯或萘環。R1為具有約4至約30，較佳為約6至約25，更佳為約8至約20個碳原子之烴基。z獨立為1、2、3、或4，且z最佳為1或2。R2、R3、與R4與上述相同。本發明之烴基芳香烴磺酸之烴胺鹽的實例包括但不限於二壬基萘磺酸之乙二胺鹽。合適的脂肪羧酸或其酯之實例包括甘油單油酸酯與油酸。合適的含氮羧酸之酯的一實例包括油基肌胺酸。防銹劑可為潤滑油組成物之0.02至0.2、0.03至0.15、0.04至0.12、或0.05至0.1重量百分比之範圍。本發明之防銹劑可單獨或以其混合物使用。
本發明之組成物亦可包括金屬去活化劑。金屬去活化劑係用以中和金屬促進潤滑油中氧化之催化效應。合適的金屬去活化劑包括但不限於***、甲苯基***、噻二唑、或其組合、及其衍生物。實例包括上述以外的苯并***衍生物、苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并咪 唑、2-烷基二硫代苯并噻唑、2-(N,N’-二烷基二硫代胺甲醯基)苯并噻唑、2,5-貳烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-貳(N,N’-二烷基二硫代胺甲醯基)-1,3,4-噻二唑、2-烷基二硫代-5-巰基噻二唑、或其混合物。這些添加劑可使用全部組成物之0.01至0.25重量百分比。在一些具體實施例中，金屬去活化劑為經烴基取代苯并***化合物。具有烴基取代基之苯并***化合物包括以下環位置1-或2-或4-或5-或6-或7-苯并***至少之一。該烴基含有約1至約30，較佳為約1至約15，更佳為約1至7個碳原子，且金屬去活化劑最佳為單獨或以其混合物使用之5-甲基苯并***。金屬去活化劑可為潤滑油組成物之0.001至0.5、0.01至0.04、或0.015至0.03 pbw之範圍。金屬去活化劑亦可為組成物之0.002或0.004至0.02 pbw。金屬去活化劑可單獨或以其混合物使用。
抗氧化劑亦可包括(i)烷化二苯基胺、與(ii)經取代烴基單硫化物。在一些具體實施例中，本發明之烷化二苯基胺為貳壬基化二苯基胺與貳辛基化二苯基胺。在一些具體實施例中，經取代烴基單硫化物包括正十二基-2-羥基乙基硫化物、1-(第三-十二烷硫基)-2-丙醇、或其組合。在一些具體實施例中，經取代烴基單硫化物為1-(第三-十二烷硫基)-2-丙醇。抗氧化劑套件亦可包括立體位阻酚。立體位阻酚之合適烴基的實例包括但不限於2-乙基己酯、正丁酯、十二酯、或其混合物。亞甲基橋接立體位阻酚之實例包括但不限於4,4’-亞甲雙(6-第三丁基鄰甲酚)、4,4’-亞甲雙(2-第三戊基鄰甲酚)、 2,2’-亞甲雙(4-甲基-6-第三丁基酚)、4,4’-亞甲雙(2,6-二第三丁基酚)、或其混合物。
在一些具體實施例中，本發明之額外添加劑包括含氮分散劑，例如經烴基取代含氮添加劑。合適的經烴基取代含氮添加劑包括無灰分散劑與聚合分散劑。無灰分散劑因其不含金屬而供應，因此在被加入潤滑劑時通常不產生硫酸化灰而得名。然而，一旦將其加入包括含金屬物種之潤滑劑，其當然會與周圍金屬交互作用。無灰分散劑之特徵為有極性基附接分子量相當高之烴鏈。此材料之實例包括琥珀醯亞胺分散劑、曼尼希(Mannich)分散劑、及其硼酸化衍生物。
在一些具體實施例中，本發明之額外添加劑包括但不限於上述硫化脂肪酯以外的含硫化合物。此含硫化合物可包括硫化烯烴與多硫化物。該硫化烯烴或多硫化物可衍生自異丁烯、丁烯、丙烯、乙烯、或一些其組合。
在一些具體實施例中，本發明之額外添加劑包括一種以上的磷胺鹽(異於上述的含磷化合物)，但是為使生成的工業齒輪潤滑劑組成物含有不超過1.0重量百分比、或甚至不超過0.75或0.6重量百分比之此材料之量。在其他具體實施例中，生成的工業齒輪潤滑劑組成物本質上無或甚至完全無此磷胺鹽。
在一些具體實施例中，額外的添加劑成分包括一種以上的抗磨損添加劑及/或極壓劑、一種以上的防銹劑及/或腐蝕抑制劑、一種以上的發泡抑制劑、一種以 上的去乳化劑、或任何其組合。在其他具體實施例中，額外的添加劑及/或生成的工業齒輪潤滑劑組成物本質上無或甚至完全無磷胺鹽、分散劑、或兩者。
在一些具體實施例中，額外的添加劑及/或生成的工業齒輪潤滑劑組成物包括去乳化劑、腐蝕抑制劑、摩擦調節劑、或其兩種或以上的組合。在一些具體實施例中，腐蝕抑制劑包括甲苯基***。在又其他的具體實施例中，額外的添加劑成分及/或生成的工業齒輪潤滑劑組成物包括一種以上的硫化烯烴或多硫化物；一種以上的磷胺鹽；一種以上的硫代磷酸酯；一種以上的噻二唑、甲苯基***、聚醚、及/或烯基胺；一種以上的酯共聚物；一種以上的羧酸酯；一種以上的琥珀醯亞胺；或任何其組合。
在一些具體實施例中，本發明之組成物進一步包括(d)一種或以上的額外添加劑，其可包括一種或以上的硫化烯烴、磷酸酯、硫代磷酸鹽、硫代磷酸酯及/或其胺鹽、噻二唑及/或經取代噻二唑、甲苯基***及/或經取代***、聚醚、烷基及/或烯基胺及/或聚烯烴醯胺烯屬胺、酯共聚物、羧酸酯、分散劑、烴聚合物、或任何其組合。
適合用於本發明組成物之分散劑並未被過度限制且可包括硼酸化分散劑、未硼酸化分散劑、琥珀醯亞胺分散劑(包括硼酸化與未硼酸化琥珀醯亞胺分散劑)、曼尼希分散劑等。
在一些具體實施例中，本發明之組成物無抗氧化劑。在一些具體實施例中，本發明之組成物無脂肪胺。在一些具體實施例中，本發明之組成物無高TBN過度鹼化清潔劑(其中高TBN可表示TBN>100、>50、>20、或甚至>10)。在一些具體實施例中，本發明之組成物無二硫代磷酸鋅。
〔產業上之應用〕
如上所示，本發明包括工業齒輪潤滑劑組成物、及可用於製造工業齒輪潤滑劑組成物的工業齒輪添加劑濃縮物組成物。
在本發明的工業齒輪潤滑劑中，成分(a)潤滑黏度油可為49.8至99.6、或70至99.6、或85至99.6、或93至99.6、或93至98.8、或93.5至98.3、或甚至約96.8重量百分比；成分(b)含磷化合物可為0.3至10、或0.3至5、或0.3至2、或0.7至2、或0.7至1.5、或甚至約1.2重量百分比；及成分(c)硫化脂肪酯可為0.1至20、或0.1至10、或0.1至5、或0.5至5、或1至5、或1至4、或1至3、或甚至約2重量百分比。
在本發明之其他具體實施例中，當一種或以上的額外添加劑存在時，成分(a)潤滑黏度油可為40至99.6、或40至99.5、或65至99.5、或73至98.6、或73至94.1、或73至94.1、或73.5至88.3、或甚至約80.8重量百分比；成分(b)含磷化合物可為0.3至10、或0.3至5、或0.3至2、或0.7至2、或0.7至1.5、或甚至約1.2重量百分比；成分(c)硫化脂肪酯可為0.1至20、或 0.1至10、或0.1至5、或0.5至5、或1至5、或1至4、或1至3、或甚至約2重量百分比；及成分(d)一種或以上的額外添加劑可為0或0.1至50、或0或0.1至30、或0.1至20、或1至20、或5至20、或10至20、或甚至約16重量百分比。
調節(a)之量(即相較於潤滑劑組成物，(a)之量在濃縮物組成物中極低)，但維持相同的成分(b)、(c)、與(d)(若有)之間的相對比例，則上述成分之各種範圍可適用於濃縮物組成物。在此具體實施例中，成分(b)、(c)、與(d)(若有)之重量百分比值可如重量份(pbw)而以組成濃縮物組成物之其餘部分的油處理，其包括0或0.1或0.5或甚至1 pbw，至10、20、30、或甚至40或50 pbw之間。
在一些具體實施例中，指定本發明組成物中的成分(b)含磷化合物相對成分(c)硫化脂肪酯的重量比例為有用的。在一些具體實施例中，成分(b)對成分(c)的重量比例為1：10至10：1、或1：1至1：10、或1：5至5：1、或1：1至5：1、或1：1至1：3、或1：1至1：2、或甚至約3：5。這些比例可適用於本發明的工業齒輪潤滑劑組成物及/或本發明的工業齒輪添加劑濃縮物組成物。
本發明包括製造上述工業齒輪潤滑劑組成物及/或工業齒輪添加劑濃縮物組成物之方法。此方法包括將所述成分混合在一起。據信無特定的添加順序或手段會顯著影響結果。
本發明亦包括一種改良工業齒輪箱及/或用於此工業齒輪箱的工業齒輪油潤滑劑組成物之耐振性之方法。該方法之步驟包括(1)將以下成分加入包括(a)潤滑黏度油之工業齒輪油組成物：(b)含磷化合物、與(c)硫化脂肪酯，而生成耐振性改良的工業齒輪油組成物。
相對於相同工業齒輪箱接受相同的外部振動(其中該工業齒輪箱含有不含上述的指定添加劑組合之工業齒輪潤滑劑)，該方法亦可涉及對工業齒輪箱添加一種或以上的在此所述的工業齒輪潤滑劑(其中該齒輪箱在以後承成外部振動)，而改良該工業齒輪箱受到由此外部振動所造成的任何損壞及/或磨損之保護及/或耐性。
除非另有指示，否則所述各化學成分之量均排除任何習慣用於商業材料之溶劑或稀釋劑油而表示，即基於活性化學物。然而除非另有指示，否則在此所指的各化學物或組成物應被解讀成商業等級而可含有異構物、副產物、衍生物、及商業等級通常接受而存在之其他此種材料。
在此使用的術語「烴基取代基」或「烴基」係以其一般意義使用，其對所屬技術領域者為已知的。尤其是指具有直接附接分子之其餘部分的碳原子且主要具有烴特徵之基。烴基之實例包括：-烴取代基，即脂肪族(例如烷基或烯基)、脂環族(例如環烷基、環烯基)取代基、及經芳香族、脂肪族、與脂環族取代芳香族取代基、以及其中該環經由分子之其他部分而完成之環狀取代基(例如兩個取代基一起形成環)； -經取代烴取代基，即含有非烴基之取代基，其在本發明之內文中不改變取代基之主要烴本質(例如鹵素(尤其是氯與氟)、羥基、烷氧基、巰基、烷基巰基、硝基、亞硝基、與亞碸基)；-雜取代基，即在本發明之內文中雖然具有主要烴特徵，但在由碳所組成的環或鏈中含有碳以外的取代基，且包含吡啶基、呋喃基、噻吩基、與咪唑基。雜原子包括硫、氧、與氮。通常烴基中每10個碳原子有不超過二個、或不超過一個非烴取代基；或者，烴基中可無非烴取代基。
已知一些上述材料可在最終調配物中交互作用，而使最終調配物之成分可能與起初所添加者不同。例如(例如清潔劑之)金屬離子會移動至其他分子之其他酸性或陰離子性位置。因而無法簡單說明所形成的產物，包括將本發明之組成物用於意圖用途時所形成的產物。儘管如此，所有此種修改及反應產物均包括於本發明之範圍內；本發明包含摻合上述成分所製備的組成物。
本發明參考以下非限制實施例而較佳地了解。
〔實施例〕
為了證實本發明之益處而製備及測試一組實施例。
〔比較例1〕將1.75重量百分比之工業齒輪油添加劑套件(添加劑套件A)混合至第I組ISO 220基油中而製備參考實施例。添加劑套件A包括極壓劑、抗磨 損劑組合、防銹劑、金屬去活化劑、去泡劑、去乳化劑、銅去活化劑、及一些稀釋劑油，其中極壓劑包括磷酸酯及/或其胺鹽。
〔比較例2〕將2.0重量百分比之工業齒輪油添加劑套件(添加劑套件B)混合至第II組ISO 220基油中而製備基線實施例。添加劑套件B類似添加劑套件A，除了其無添加劑套件A中的磷酸酯及/或其胺鹽極壓劑。
〔比較例3〕取一部分的比較例2且添加4重量百分比之硫化脂肪酯(在此實施例為硫化油菜子油)而製備比較例。
〔比較例4〕取一部分的比較例2且添加2重量百分比之烷基亞磷酸鹽(在此實施例為轉酯化二甲基氫亞磷酸鹽)而製備比較例。
〔本發明實施例5〕取一部分的比較例2且添加2重量百分比之硫化脂肪酯(在此實施例為硫化油菜子油)、及1重量百分比之烷基亞磷酸鹽(在此實施例為轉酯化二甲基氫亞磷酸鹽)，而製備本發明實施例。
下表歸納這些實施例之調配物：
以模擬本領域中工業齒輪會經歷之振動型式的實驗室測試裝置測試這些調配物。用以測試之齒輪箱使用小型單減速螺旋齒輪組，且各回使用新的齒輪組及齒輪箱。在各測試中，齒輪箱接受固定高負載及固定低速歷時固定時間，且第一回測試無振動，然後第二回測試有振動。振動係使用附接齒輪箱轉軸之搖動機施加，且使用置於齒輪箱上之振動感應器監測傳輸的振動。在各測試調整搖動機而與測試部分之齒輪嚙合頻率調和。該測試不使用溫度控制。在各測試之後，使用PECO ND-300測面儀測量各齒尖之形狀誤差(即齒尖上特定點與所計算的平均剖面線之間的距離微米數)而測量齒輪之磨損。對各小齒輪齒腹測量6次，其中3次為剖面方向之軌跡(「上下」軌跡)，及3次為螺旋方向之軌跡(「左右」軌跡)。在各測試測量全部17個小齒輪之齒尖而對各小齒輪得到102個測量值。
以上述的實驗室裝置測試比較例1而證實該實驗室裝置相對振動存在辨別調配物性能之能力。以下提供得自此測試之形狀誤差測量之概要，其中形狀誤差值越小表示磨損越小。螺旋測試平均為全部螺旋測量之總平均，包括在各齒尖所取得的全部3條軌跡。剖面測量平均為全部剖面測量之總平均，包括在各齒尖所取得的全部3條軌跡。
結果顯示，測試步驟顯示振動對所測試的齒輪之螺旋及剖面的影響。測試結果顯示形狀誤差值越高則當施加振動時磨損越高，尤其是螺旋測量。這些結果顯示，當接受如振動之外力時，所述的測試方法為有用的工業齒輪油性能指標。
確定測試方法之值之後，亦使用上述步驟測試比較例2、3、4、及本發明實施例5。以下提供得自此測試之形狀誤差測量概要(微米數)，其中形狀誤差值越低則表示磨損越小。螺旋測量平均為所有螺旋測量之全部平均，包括在各齒尖取得的全部3條軌跡。螺旋軌跡1平均為在軌跡1取得的全部螺旋測量之平均，其中軌跡1最接近齒輪齒根(因此見到較高之應力)。螺旋軌跡2平均為在軌跡2取得的全部螺旋測量之平均，其中軌跡2第二接近齒輪齒根，或者為中間軌跡。螺旋軌跡3平均為在軌跡3取得的全部螺旋測量之平均，其中軌跡3距齒輪齒根最遠(因此應見到最低應力程度)。
結果顯示，本發明實施例提供優於比較例之磨損性能，因此及耐振性。比較例2為工業齒輪油，但是不含任一提供本發明重點之增效組合的添加劑。比較例3含有硫化脂肪酯，但是不含本發明之磷化合物。比較例4含有磷化合物，但是不含硫化脂肪酯。僅本發明實施例5含有所述的磷化合物與硫化脂肪酯的組合，且經由此添加劑組合而在測試中提供最佳的磨損性能，因此及最佳的耐振性。應注意，用於本發明實施例5的磷化合物與硫化脂肪酯之總量為3重量百分比，低於用於比較例3的4重量百分比之硫化脂肪酯，而證明本發明所達成的效果不僅在於處理率較高，而是由添加劑之間的增效所造成。
以上參考的各文件均納入此處作為參考，其包括任何主張優先權之先行申請案，不論以上是否特別列出。提及任何文件絕非同意在法律上此文件合格作為先行技術，或者構成所屬技術領域者之通常知識。應了解，除了在實施例中或另有明確指示之處之外，本說明中所有指定材料量、反應條件、分子量、碳原子數量等之數值均以文字「約」修飾。應了解，在此所述的上下限、範圍、及比例限制均可獨立組合。類似地，本發明各要素之範圍及量可連同任何其他要素之範圍或量一起使用。
在此使用的轉折術語「包含(comprising)」，其與「包括(including)」、「含有(containing)」、或「特徵為(characterized by)」同義，為包容性或開放式，且 不排除額外的未陳述要素或方法步驟。然而，在此每個陳述「包含(comprising)」則意圖為該術語亦包含片語「本質上由…組成(consisting essentially of)」及「由…組成(consisting of)」作為替代性具體實施例，其中「由…組成」排除任何未指定的要素或步驟，及「本質上由…組成」可包含實際上不影響所考量的組成物或方法之基本及新穎特徵之額外的未陳述要素或步驟。
雖然為了例證本發明之目的而已顯示特定的代表性具體實施例及細節，但其中對所屬技術領域中具有通常知識者而言顯然可進行各種變化及修改而不背離本發明之範圍。關於此點，本發明之範圍僅受以下申請專利範圍限制。

Claims (10)

  1. 一種改善工業齒輪箱耐振性之方法，其係使用工業齒輪油組成物潤滑該工業齒輪箱，該工業齒輪油組成物包含：(a)潤滑黏度油；(b)0.1至10重量百分比的烷基亞磷酸鹽之酯，其係基於該工業齒輪油組成物的總重量計；及(c)0.1至20重量百分比的硫化脂肪酯，其係基於該工業齒輪油組成物的總重量計。
  2. 如請求項1之方法，其中該潤滑黏度油包含礦物基油。
  3. 如請求項1之方法，其中該潤滑黏度油包含合成基油。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該硫化脂肪酯包含硫化天然油。
  5. 如請求項4之方法，其中該硫化脂肪酯包含硫化油菜子油。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該組成物進一步包含(d)一種以上的額外添加劑；其中成分(d)包含一種以上的硫化烯烴、磷酸酯、硫代磷酸鹽、硫代磷酸酯及/或其胺鹽、噻二唑及/或經取代噻二唑、甲苯基***及/或經取代***、聚醚、烯基胺及/或聚烯烴醯胺烯屬胺、酯共聚物、羧酸酯、分散劑、去泡劑、烴聚合物、硫化脂肪酯、或任何其組合。
  7. 如請求項6之方法，其中該工業齒輪油組成物包含93.5至98.3重量百分比的潤滑黏度油、0.7至1.5重量百分比的脂肪亞磷酸鹽(fatty phosphite)、1至3重量百分比的硫化脂肪酯。
  8. 如請求項7之方法，其中該工業齒輪油組成物包含73.5至88.3重量百分比的潤滑黏度油、0.7至1.5重量百分比的脂肪亞磷酸鹽(fatty phosphite)、1至3重量百分比的硫化脂肪酯、及10至20重量百分比的一種以上額外添加劑。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該烷基亞磷酸鹽之酯係酯化的二甲基亞磷酸酯(esterified dimethyl hydrogen phosphite)。
  10. 如請求項9之方法，其中該烷基亞磷酸鹽之酯係藉由與醇之反應，而成為酯化的二甲基亞磷酸酯。
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