DE69503593T2

DE69503593T2 - Kraftübertragungsflüssigkeiten

Info

Publication number: DE69503593T2
Application number: DE69503593T
Authority: DE
Inventors: David W. Richmond Virginia 23113 Smith; Sanjay Midlothian Virginia 23113 Srinivasan
Original assignee: Ethyl Corp
Current assignee: Afton Chemical Intangibles LLC
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: EP0713908B1; JPH08209174A; US5578236A; CA2162544A1; CA2162544C; DE69503593D1; EP0713908A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft Kraftübertragungsfluid-Zusammensetzungen auf Ölbasis, vor allem Fluids für automatische Getriebe, mit verbesserten Leistungseigenschaften.

Hintergrund

Die weiterentwicklung neuer Kraftübertragungsanlagen wie automatischen Getrieben mit elektronisch gesteuerten Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungen, die im kontinuierlichen Schlupfmodus arbeiten können, erfordert neue automatische Getriebefluids, die die von den Herstellern der Originalanlagen angestrebten Leistungsanforderungen erfüllen. Beispielsweise besteht Nachfrage nach Fluids für automatische Getriebe, die verschiedene Spezifikationen erfüllen. Dazu gehören nicht zur zahlreiche Leistungsanforderungen, sondern auch mehrere Parameter in bezug auf die physikalischen Eigenschaften, darunter ausgezeichnete Viskositätseigenschaften bei hohen und niedrigen Temperaturen sowie eine extrem hohe Scherstabilität gemäß dem Verfahren ASTM D-4683 (Viskositätsverlust-Trapezoidverfahren nach Savant) und das Verfahren ASTM D-5275 [FISST oder Fuel Injector Shear Stability Test (Treibstoffeinspritzer-Scherstabilitätstest)], der zuvor als Verfahren ASTM D-3945b bekannt war. Diese Eigenschaften sind durch GB-A-2 267 098, US-A-5,344,574 und EP-A-0 454 395 veranschaulicht, die jeweils Schmiermittel mit ausgezeichneten viskosimetrischen Eigenschaften beschreiben.

Die Erfindung

Es hat sich gezeigt, daß die vorstehenden Anforderungen erfüllt und gleichzeitig Fluids für automatische Getriebe zur Verfügung gestellt werden können, die sowohl unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes als auch der Wirtschaftlichkeit vorteilhaft sind. Erfindungsgemäß werden Fluids zur Verfügung gestellt, die wenige oder gar keine Metalle enthalten; ist eine kleine Menge Metall vorhanden, handelt es sich typischerweise um ein harmloses Metall wie Calcium. Gleichzeitig sind bestimmte synthetische Basisöle zwar zur Verwendung in solchen Fluids geeignet, weil sie dem Gesamtprodukt bestimmte Eigenschaften verleihen können, sind aber relativ teuer. Diese Erfindung ermöglicht jedoch ausgezeichnete Leistungen bei Fluids, deren Basisöl größtenteils mineralischen Ursprungs ist, wodurch die Kosten minimal gehalten werden.
Erfindungsgemäß wird eine Kraftübertragungsfluid- Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, die auf Gewichtsbasis einen Gehalt an öllöslichem Bor von 0,001 bis 0,1 %, einen Gehalt an öllöslichem Phosphor von 0,005 bis 0,2 % und entweder keinen Metalladditivgehalt oder einen Gehalt an einem öllöslichen Metall in Form eines oder mehrerer metallhaltiger Additive von nicht mehr als 100 ppm aufweist, wobei die Zusammensetzung folgende Bestandteile enthält:
a) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung mindestens 50 Gew.-% eines oder mehrerer hydrobehandelter Mineralöle im Bereich von 55N bis 125N,
b) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung 5 bis 40 Gew.-% hydriertes Poly-α-olefinoligomerfluid mit einer Viskosität im Bereich von 2 mm²/s (2 cst) bis 6 mm²/s (6 cSt) bei 100ºC,
c) eine Wirkstoffbasis, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 5 bis 20 Gew.-% eines Acrylmittels zur Verbesserung des Viskositäts index,
d) eine effektive Dichtungsquellmenge aus mindestens einem aus öllöslichen Dialkylestern, öllöslichen Sulfonen und deren Mischungen ausgewähltes Dichtungsquellmittel,
e) eine dispergierende Menge mindestens eines öllöslichen aschefreien Dispergiermittel,
f) eine reibungsmodifizierende Menge mindestens eines öllöslichen Reibungsmodifikators und
g) aus Schaumbremsern, Mitteln zur Hemmung der Kupferkorrosion, Rostinhibitoren und Oxidationshemmern ausgewählte öllösliche Hemmsubstanzen,
Außerdem werden die vorstehenden Komponenten so ausgewählt und kombiniert, daß die Zusammensetzung (i) eine Brookfield-Viskosität von 13.000 mPa.s (13.000 cP) oder weniger bei -40ºC, (ii) eine Viskosität von mindestens 2,6 mPa.s bei 150ºC im ASTM D-4683-Verfahren und (iii) eine Viskosität von mindestens 6,8 mm²/s (6,8 cst) bei 100ºC nach 40 Zyklen im FISST von ASTM D-5275 aufweist.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die Fluidzusammensetzung zwar auf Gewichtsbasis null bis höchstens 100 ppm (Teile pro Million) Metalle enthält, die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen aber eine oder mehrere bor- oder phosphorhaltigen oder eine Kombination aus Bor und Phosphor enthaltenden Komponenten enthalten, wobei diese Elemente natürlich nicht als Metalle klassifiziert werden. Ähnlich können und sollten in den Zusammensetzungen kleinen Mengen Silicium in Form eines Silikonschaumbremsers enthalten sein.
Trotz der Tatsache daß die Basisöle der erfindungsgemäßen Fluidzusammensetzungen überwiegend mineralischen Ursprungs und keine synthetischen Schmiermittel sind, verfügen diese Fluidzusammensetzungen über ausgezeichnete Viskositätseigenschaften bei niedrigen und hohen Temperaturen und eine hohe Scherstabilität. Dies wird teilweise dadurch ermöglicht, daß die erfindungsgemäß verwendeten Mineralöle einer Hydrobehandlung unterzogen wurden. Weitere dazu beitragende Faktoren sind die Eigenschaften der jeweiligen Poly-α-olefin-Oligomerfluids und acrylischen Mittel zur Verbesserungen des Viskositätsindex, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden. Kurz gesagt macht es die gemeinsame Verwendung der hier beschriebenen Komponenten a), b) und c) in den vorstehend beschriebenen Verhältnissen möglich, diese besonders wichtigen Eigenschaften in bezug auf die Viskosität bei hohen und niedrigen Temperaturen sowie die Scherstabilität zu erreichen.
Wichtig ist, daß die Allzweckschmiermittelzusammensetzungen, Kurbelgehäuseschmiermittelzusammensetzungen, Zahnradschmiermittelzusammensetzungen, Metallbearbeitungsfluidzusammensetzungen, Schneidölfluidzusammensetzungen, Führungsbahnschmiermittelzusammensetzungen, Fluidzusammensetzungen für manuelle Getriebe, Transformatorenölzusammensetzungen, Hydraulikfluids usw. des Standes der Technik in der Erfindung nicht verwendet werden können. Die Leistungsparameter die erreicht werden müssen und erfindungsgemäß erreicht werden, können durch keine anderen Zusammensetzungen erreicht werden, die für solche anderen Zwecke, entwickelt, verwendet oder vorgeschlagen wurden. Bei der Erfindung geht es um hoch spezialisierte Fluidzusammensetzungen für automatische Getriebe, ein Bereich, der in der Technik allgemein als derjenige angesehen wird, der möglicherweise den komplexesten Technologiesektor auf dem gesamten Gebiet von Schmiermitteln und Kraftübertragungsfluids darstellt. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind deshalb besonders nützlich. Sie sind besonders auf die Verwendung als Fluids für automatische Getriebe eingestellt, vor allem zur Verwendung mit der neuen Generation automatischer Getriebe, die mit elektronisch gesteuerten Drehmomentwandler-Überbrückungungskupplingen, welche in einem kontinuierlichen Schlupfmodus arbeiten können, ausgestattet sind. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch als Hydraulikfluids verwendet werden, obwohl ihre ausgezeichneten Leistungseigenschaften für diese Anwendung nicht notwendig sind.
Vorzugsweise ist das in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendete aschefreie Dispergiermittel phosphorhaltig und noch bevorzugter bor- und phosphorhaltig. In einer Ausführungsform wird der gesamte Phosphor- und Borgehalt des fertigen Fluids durch ein borund phosphorhaltiges Dispergiermittel wie ein bor- und phosphorhaltiges Succinimiddispergiermittel, ein borund phosphorhaltiges Mannich-Base-Dispergiermittel o.a. zur Verfügung gestellt. In einer anderen Ausführungsform wird der gesamte Borgehalt des fertigen Fluids durch ein bor- und phosphorhaltiges Dispergiermittel zur Verfügung gestellt, während der Phosphorgehalt teilweise durch ein bor- und phosphorhaltiges Dispergiermittel und teilweise durch ein nichtdispergierendes, metallfreies, öllösliches stickstoff- und phosphorhaltiges Mittel gegen Verschleiß und zur Verwendung bei extremem Druck wie ein Aminphosphat o.ä. zur Verfügung gestellt wird. In der letzteren Ausführungsform wird das Verhältnis dieser Komponenten vorzugsweise so gewählt, daß ein größerer Teil des Phosphorgehalts im fertigen Fluid durch das Dispergiermittel und eine kleine Menge durch das nichtdispergierende Mittel gegen Verschleiß und zur Verwendung bei extremem Druck zur Verfügung gestellt wird.
Die fertigen Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise eine Kombination aus allen vorstehend aufgeführten Inhibitoren. Jeder solche Inhibitortyp, ob er aus einem oder mehreren Einzelkomponentenmaterialien dieses Typs besteht, ist in einer Menge vorhanden, die zumindest ausreicht, um die funktionelle Leistung zur Verfügung zu stellen, für die er ausgewählt wurde. Somit enthält das fertige Fluid gemäß dieser Ausführungsform eine schaumbremsende Menge aus einem oder mehreren Schaumbremsern, eine kupferkorrosionshemmende Menge aus einem oder mehreren Kupferkorrosionsinhibitoren, eine rosthemmende Menge aus einem oder mehreren Rostinhibitoren und eine oxidationshemmende Menge aus einem oder mehreren Oxidationsinhibitoren. Bei der Wahl dieser Komponenten muß sichergestellt sein, daß sie miteinander komptabibel sind und daß keine von ihren das Leistungsvermögen der gesamten fertigen Fluidzusammensetzung stört oder davon ablenkt.
Obwohl auch andere Inhibitorkomponenten verwendet werden können, werden in diesem Zusammenhang solche Verbindungen bevorzugt, in denen die öllöslichen Inhibitoren mindestens ein 2,5-Bis(alkyldithio)-1,3,5-thiadiazol, mindestens ein ringalkyliertes Diphenylamin, mindestens ein sterisch gehindertes tertiäres Butylphenol, mindestens ein geschwefeltes Calciumalkylphenat, mindestens ein Alkyloxypropylamin, mindestens ein copolymeres oberflächenaktives Mittel aus Ethylenoxid-Propylenoxid, mindestens eine aliphatische Monocarbonsäure, mindestens ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel aus Alkylglykol und einen Silikonschaumbremser enthält.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise mindestens ein am N aliphatisches, mit Hydrocarbyl substituiertes Diethanolamin, in dem der am N aliphatische Hydrocarbylsubstituent mindestens eine geradkettige aliphatische, von acetylenischer Ungesättigtheit freie Hydrocarbylgruppe mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen ist. Besonders bevorzugte Zusammensetzungen sind solche, die außerdem mindestens ein am N aliphatisches, mit Hydrocarbyl substituiertes Trimethylendiamin enthalten, in dem die am N aliphatische Hydrocarbylgruppe mindestens eine geradkettige, von acetylenischer Ungesättigtheit freie Hydrocarbylgruppe mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen oder mindestens ein aliphatisches Hydroxyalkylimidazolin ist, in dem die Hydroxyalkylgruppe 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und in dem die ahphatische Gruppe eine acyclische Hydrocarbylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen ist.

Komponente a)

Wie vorstehend ausgeführt wird eine größere Menge der erfindungsgemäßen ölhaltigen Flüssigkeiten aus einer Hydrobehandlung unterzogenen mineralischen Basisölen im Bereich von 55N bis 125N hergestellt. Öle dieses Typs können aus kommerziellen Erdölraffinerien bezogen werden, die in ihren Raffinerieverfahren von Mineralöl die Hydrobehandlung einsetzen. Beispiele für solche Materialien sind 60N, 80N und 100N Mineralöle, die beispielsweise von PetroCanada Limited erhältlich sind. Einer Hydrobehandlung unterzogene Öle sind typischer- weise dadurch gekennzeichnet, daß sie einen verringerten Gehalt an Verunreinigungen wie Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Metallen aufweisen. Außerdem werden bei Hydrobehandlung Ungesättigheiten im Öl wie Olefine in gesättigte Verbindungen umgewandelt. Wenn man die Hydrobehandlung unter mäßigen bis strengen Bedingungen durchführt, kann man damit Wachs aus der Grundmischung entfernen und so ihren Pourpoint senken. Die einer Hydrobehandlung unterzogenen Basisöle, die bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden, sollten im wesentlichen frei von Wachs ein.

Komponente b)

Bei dieser Komponente handelt es sich um ein oder mehrere hydrierte Poly-α-olefin-Oligomere mit einer Viskosität im Bereich von 2 bis 6 cst bei 100ºC. Solche Fluids werden durch Oligomerisation von 1-Alkenkohlenwasserstoff mit 6 bis 20 und bevorzugt 8 bis 16 Kohlenstoffatomen im Molekül und Hydrieren des resultierenden Oligomeren hergestellt. Besonders bevorzugt werden hydrierte Oligomere aus l-Decen.
Verfahren zur Herstellung solcher flüssiger oligomerer 1-Alkenkohlenwasserstoffe sind bekannt und in der Literatur beschrieben (siehe z.B. US-A-3,763,244, 3,780,128, 4,172,855, 4,218,330 und 4,950,822. Außerdem sind hydrierte 1-Alkenoligomere dieses Typs von geeigneten Viskositäten im Handel erhältlich, z.B. unter dem Warenzeichen DURASYN von der Albemarle Corporation. Geeignete 1-Alkenoligomere können auch von anderen Lieferanten bezogen werden.
Bevorzugte Oligomere werden durch Verwendung eines Friedel-Crafts-Katalysators (vor allem mit Wasser oder einem C1-20-Alkanol beschleunigten Bortrifluorid) und anschließender katalytischer Hydrierung der auf diese Weise gebildeten Oligomere unter Verwendung von in den vorstehenden US-Patenten beschriebenen Verfahren hergestellt.
Andere Katalysatoren, die zur Herstellung von Oligomeren von 1-Alkenkohlenwasserstoffen, die bei der Hydrierung geeignete ölhaltige Flüssigkeiten zur Verfügung stellen, verwendet werden können, sind Ziegler-Katalysatoren wie Ethylaluminiumsesquichlorid mit Titantetrachlorid, Aluminiumalkylkatalysatoren, Chromkatalysatoren auf Siliciumdioxid- oder Aluminiumoxidträgern und ein System, in dem sich an eine Bortrifluoridkatalysatoroligomerisation eine Behandlung mit einem organischen Peroxid anschließt.

Komponente c)

Diese Komponente ist ein acrylisches Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindex, das in Form einer Lösung in einem inerten Lösungsmittel, typischerweise einem Mineralöllösungsmittel, zur Verfügung gestellt wird, bei dem es sich üblicherweise um ein stark raffiniertes Mineralöl handelt. Die unverändert vorliegende Lösung zur Verbesserung des Viskositätsindex hat oft einen Siedepunkt von über 200ºC und ein spezifisches Gewicht von weniger als 1 bis 25ºC. Außerdem verfügt es über ausreichende Scherstabilität, so daß die fertige Zusammensetzung eine Viskosität von mindestens 6,8 cst bei 100ºC nach 40 Zyklen im FISST (Fuel Injector Shear Stability Test - Treibstoffeinspritzer-Scherstabilitätstest) von ASTM D-5275 aufweist. Auf der Basis des Wirkstoffs (d.h. ohne das Gewicht eines inerten Verdünners oder Lösungsmittels, das zusammen mit dem Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindex geliefert wird) enthalten die fertigen erfindungsgemäßen Fluidzusammensetzungen normalerweise 5 bis 20 Gew.-% des polymeren Mittels zur Verbesserung des Viskositätsindex. Kleine Abweichungen aus diesem Bereich sind je nach Wunsch oder Notwendigkeit in einer bestimmten Situation möglich.
Geeignete eigentumsrechtlich geschützte Substanzen, die als Komponente c) verwendet werden können, sind von der Röhm GmbH (Darmstadt, Deutschland) unter den Handelsbezeichnungen VISCOPLEX 5543, VISCOPLEX 5548, VISCOPLEX 5549, VISCOPLEX 5550, VISCOPLEX 5551 und VISCOPLEX 5151 sowie von Rohm & Haas (Philadelphia, Pennsylvania) unter den Handelsbezeichnungen ACRYLOID 1277 und ACRYLOID 1265E erhältlich. Auch Gemische der vorstehenden Produkte können verwendet werden.
Vorzugsweise wird das acrylische Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindex als Kohlenwasserstofflösung mit einem Polymergehalt im Bereich von 50 bis 75 Gew.-% und einem Stickstoffgehalt im Bereich von 0,15 bis 0,25 Gew.-% zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise weisen solche Produkte nach dem ASTM Testverfahren D-3945a einen permanenten Scherstabilitätsindex (PSSI-Wert) von nicht mehr als 35, vorzugsweise 30 oder weniger und am meisten bevorzugt 15 oder weniger auf.

Komponente d)

Das in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendete Dichtungsquellmittel wird aus öllöslichen Diestern, öllöslichen Sulfonen und Gemischen daraus ausgewählt. Allgemein gesprochen umfassen die am besten geeigneten Diester die Adipate, Azelate und Sebacate von C8-13-Alkanolen (oder Gemischen davon) und die Phthalate von C4-13-Alkanolen (oder Gemischen davon) Gemische aus zwei oder mehreren verschiedenen Diestertypen (z.B. Dialkyladipate und Dialkylazelate usw.) können ebenfalls verwendet werden. Beispiele für solche Materialien sind unter anderem die N-Octyl-, 2-Ethylhexyl-, Isodecyl- und Tridecyldiester von Adipinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure sowie die n-Butyl-, Isobutyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl-, Dodecyl- und Tridedyldiester von Phthalsäure.
Andere Ester, die im allgemeinen eine gleichwertige Leistung liefern, sind Polyolester wie Emery 2935, 2936 und 2939 Ester von der Emery-Gruppe der Henkel Corporation und Hatcol 2352, 2962, 2925, 2938, 2939, 2970, 3178 und 4322 Polyolester von der Hatco Corporation.
Geeignete Sulfondichtungsquellmittel sind in US-A-3,974,081 und 4,029,587 beschrieben. Das Additiv Lubrizol 730 (The Lubrizol Corporation) ist ebenfalls ein im Handel erhältliches Dichtungsquellmittel vom Sulfontyp. Typischerweise werden diese Produkte im fertigen Fluid in einer Menge im Bereich von 0,25 bis 1 Gew.-% verwendet.
Bevorzugte Dichtungsquellmittel sind die öllöslichen Dialkylester von (i) Adipinsäure (ii) Sebacinsäure oder (iii) Phthalsäure Die Adipate und Sebacate sollten in Mengen im Bereich von 4 bis 15 Gew.-% im fertigen Fluid verwendet werden. Bei Phthalaten sollte die Menge im fertigen Fluid im Bereich von 1,5 bis 10 Gew.-% liegen. Je höher das Molekulargewicht des Adipats, Sebacats oder Phthalats, desto höher sollte die Behandlungsgeschwindigkeit im vorstehenden Bereich sein.

Komponente e)

Das aschefreie Dispergiermittel kann verschiedener Art sein, darunter Succinimide, Succinamide, Bernsteinsäureester, Bernsteinsäureesteramide, Mannich-Produkte, langkettige Hydrocarbylamine, Polyolester o.ä. Von diesen werden die Succinimide für die Durchführung der Erfindung bevorzugt.
Verfahren für die Herstellung der vorstehenden Arten aschefreier Dispergiermittel sind Fachleuten bekannt und in der Patentliteratur beschrieben.
Der hier verwendete Begriff "aschefreies Dispergiermittel" bedeutet, daß das Dispergiermittel keinen metallenen Bestandteil enthält. Wie vorstehend bereits ausgeführt, kann das Dispergiermittel Bor enthalten und enthält vorzugsweise Phosphor. Am meisten bevorzugt enthält es sowohl Bor als auch Phosphor, Elemente, bei denen es sich natürlich nicht um Metalle handelt. Somit umfaßt der Begriff "aschefreies Dispergiermittel" Dispergiermittel, die Bor und/oder Phosphor enthalten, obwohl ein solches Dispergiermittel bei der thermischen Zersetzung einige Rückstände hinterlassen kann, die Bor, Phosphor oder beides enthalten.
Die bevorzugten aschefreien Dispergiermittel sind ein oder mehrere Alkenylsuccinimide eines Amins mit mindestens einer primären Aminogruppe, die eine Imidgruppe bilden kann. Die Alkenylsuccinimide können durch herkömmliche Verfahren wie Erhitzen eines Alkenylbernsteinsäureanhydrids, einer Säure, eines Säureesters, Säurehalogenids oder einem niederen Alkylester mit einem Amin, das mindestens eine primäre Aminogruppe enthält, hergestellt werden. Das Alkenylbemsteinsäureanhydrid kann auf einfache Weise durch Erhitzen eines Gemischs aus Polyolefin und Maleinsäureanhydrid auf 180 bis 200ºC hergestellt werden. Das Polyolefin ist vorzugsweise ein Polymer oder Copolymer eines niederen Monoolefins wie Ethylen, Propylen, Isobuten u.a. mit einem zahlenmittleren durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 700 bis 2100 bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (GPC). Die bevorzugtere Quelle für die Alkenylgruppe ist Polyisobuten mit einem GPC-Molekulargewicht im Bereich von 800 bis 1800. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform ist die Alkenylgruppe eine von Polyisobuten abgeleitete Polyisobutenylgruppe mit einem zahlenmittleren GPC-Molekulargewicht von 800 bis 1200 und am meisten bevorzugt von 900 bis 1000.
Mannich-Base-Dispergiermittel sind ebenfalls ein besonders nützlicher Typ von aschefreiem Dispergiermittel, das bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden kann.
Amine, die bei der Herstellung des aschefreien Dispergiermittels verwendet werden können, umfassen alle, die mindestens eine primäre Aminogruppe, welche zur Bildung einer Imidgruppe reagieren kann, und mindestens eine zusätzliche primäre oder sekundäre Aminogruppe und/oder mindestens eine Hydroxylgruppe aufweisen. Einige repräsentative Beispiele sind N-Methyl-propandiamin, N-Dodecylpropandiamin, N-Aminopropylpiperazin, Ethanolamin, N-Ethanolethylendiamin u.ä.
Bevorzugte Aminie sind die Alkylenpolyamine wie Propylendiamin, Dipropylendiamin, Di-(1,2-butylendiamin) und Tetra-(1,2-propylen) pentamin.
Die am meisten bevorzugten Amine sind die Ethylenpolyamine, die durch die Formel H&sub2;N(CH&sub2;CH&sub2;NH)nH, in der n eine ganze Zahl von 1 bis etwa 10 ist, dargestellt werden können. Dazu gehören Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin u.a. einschließlich Gemischen davon, wobei n dann der Durchschnittswert des Gemischs ist. Diese aufgeführten Ethylenpolyamine haben eine primäre Amingruppe an jedem Ende und können deshalb Monoalkenylsuccimimide und Bisalkenylsuccinimmide bilden. Im Handel erhältliche Ethylenpolyamingemische enthalten üblicherweise kleinere Mengen verzweigter Spezies und cyclischer Spezies wie N-Aminoethylpiperazin, N,N-Bis(aminoethyl)piperazin, N,N'-Bis (piperazinyl)ethan und ähnliche Verbindungen. Die bevorzugten im Handel erhältlichen Gemische haben ungefähre Gesamtzusammensetzungen, die in den Bereich fallen, der Diethylentriamin bis Tetraethylenpentamin entspricht, wobei Gemische, die in ihrer Gesamtzusammensetzung Tetraethylenpentamin entsprechen, am meisten bevorzugt werden.
Besonders bevorzugte aschefreie Dispergiermittel zur Verwendung in der Erfindung sind die Produkte einer Reaktion zwischen einem Polyethylenpolyamin, z.B. Triethylentetramin oder Tetraethylenpentamin, mit einer durch Kohlenwasserstoff substituierten Carbonsäure oder einem Säureanhydrid, die bzw. das durch die Reaktion eines Polyolefins, vorzugsweise Polyisobuten, mit passendem Molekulargewicht mit einer ungesättigten Polycarbonsäure oder einem Säureanhydrid, z.B. Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure, Fumarsäure o.a. einschließlich Mischungen aus zwei oder mehreren solchen Substanzen hergestellt wurde.
Wenn das aschefreie Dispergiermittel Phosphor enthält, dient es insofern als Mehrzweckkomponente, als es neben dem Dispergiermittel ein Mittel gegen Verschleiß und zur Verwendung bei extremem Druck enthält. Wenn demnach ein phosphorhaltiges oder bor- und phosphorhaltiges Dispergiermittel verwendet wird, kann es den gesamten oder einen Teil des erforderlichen Phosphorgehalts der fertigen Fluidzusammensetzung zur Verfügung stellen.
Verfahren, die sich zur Einleitung von Phosphor oder Bor oder einer Kombination von Phosphor und Bor in aschefreie Dispergiermittel eignen, sind bekannt und in der Patentliteratur beschrieben. Beispielsweise wird auf US-A-3,087,936, 3,184, 411 und 4,857,214 verwiesen. Die in US-A-4,857,214 beschriebenen Verfahren werden besonders bevorzugt, um die Komponente e) der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen herzustellen.
Folglich enthält eine bevorzugte Gruppe aus phosphorund/oder borhaltigen aschefreien Dispergiermitteln ahphatisches mit Hydrocarbyl substituiertes Succinimid aus einem Gemisch aus cyclischen und acyclischen Polyethylenpolyaminen mit einer ungefähren durchschnittlichen Gesamtzusammensetzung, die in den Bereich von Diethylentriamin bis Pentaethylenhexamin fällt, wobei das Succinimid mit folgenden Substanzen erhitzt wird (1) mindestens einem Phosphorylierungsmittel zur Herstellung eines phosphorhaltigen aschefreien Succinimiddispergiermittels, (2) mindestens einem Borierungsmittel zur Herstellung eines borhaltigen aschefreien Succinimiddispergiermittels oder (3) entweder gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge mit mindestens einem Phosphorylierungsmittel und mindestens einem Bonerungsmittel zur Herstellung eines phosphor- und borhaltigen aschefreien Succinimiddispergiermittels. Besonders bevorzugte aschefreie Dispergiermittel zur Verwendung als Komponente e) sind aliphatische mit Hydrocarbyl substituierte Succinimide des vorstehend beschriebenen Typs, die gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge mit einer Borverbindung wie Borsäure, Borester, Boroxid o.ä. (vorzugsweise Borsäure) und einer oder mehreren anorganischen Phosphorverbindungen wie einer Säure oder einem Anhydrid (vorzugsweise Phosphorsäure, H&sub3;PO&sub3;) oder einem Voll- oder Teilschwefelanalog davon zur Herstellung eines öllöslichen Produkts erhitzt werden, das sowohl Bor als auch Phosphor enthält. Die Verwendung von Teil- oder Vollschwefelanalogen wird weniger bevorzugt.
Die Menge des unveränderten aschefreien Dispergiermittels (d.h. einschließlich dem Gewicht von Verunreinigungen, Verdünnern und Lösungsmitteln, die typischerweise damit verwendet werden) liegt im allgemeinen im Bereich von 1 bis 15 Gew.-%, typischerweise im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 6 Gew.-% und am meisten bevorzugt im Bereich von 2 bis 5 Gew.-%.

Komponente f)

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten einen oder mehrere Reibungsmodifikatoren. Dazu gehören Verbindungen wie aliphatische Amine oder ethoxylierte ahphatische Amine, aliphatische Fettsäureamide, aliphatische Carbonsäuren, aliphatische Carbonsäureester, aliphatische Carbonsäureesteramide, aliphatische Phosphonate, aliphatische Phosphate, aliphatische Thiosphosphonate, aliphatische Thiophosphate usw., wobei die aliphatische Gruppe üblicherweise mehr als etwa acht Kohlenstoffatome enthält, um die Verbindung entsprechend öllöslich zu machen. Ebenfalls geeignet sind aliphatische substituierte Succinimide, die durch Umsetzung einer oder mehrerer aliphatischer Bernsteinsäuren oder Bemsteinsäureanhydride mit Ammoniak hergestellt werden.
Eine bevorzugte Gruppe von Reibungsmodifikatoren besteht aus den am N aliphatischen, mit Hydrocarbyl substituierten Diethanolaminen, in denen der am N aliphatische Hydrocarbylsubstituent mindestens eine geradkettige aliphatische Hydrocarbylgruppe ist, die frei von acetylenischer Ungesättigtheit ist und 14 bis 20 Kohlenstoffatome hat.
Ein besonders bevorzugtes Reibungsmodifiziersystem besteht aus einer Kombination aus mindestens einem am N aliphatischen mit Hydrocarbyl substituierten Diethanolamin und mindestens einem am N aliphatischen mit Hydrocarbyl substituierten Trimethylendiamin, in dem der am N aliphatische Hydrocarbylsubstituent mindestens eine geradkettige aliphatische Hydrocarbylgruppe ohne acetylenische Ungesättigtheit und mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen ist. Weitere Details bezüglich dieses Reibungsmodifikators sind US-A-5,372,735 und 5,441,656 (beide Othani et al. erteilt) zu entnehmen.
Ein weiteres besonders bevorzugtes Reibungsmodifiziersystem beruht auf der Kombination aus (i) mindestens einem aliphatischen tertiären Di(hydroxyalkyl)amin, in dem die Hydroxyalkylgruppen, die gleich oder verschieden sein können, 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, und in dem die aliphatische Gruppe eine acyclische Hydrocarbylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen ist, (ii) mindestens einem aliphatischen Hydroxyalkylimidazolin, in dem die Hydroxyalkylgruppe 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist und die aliphatische Gruppe eine acyclische Hydrocarbylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen ist. Für weitere Einzelheiten bezüglich dieses Reibungsmodifiziersystems wird auf US-A-5,344,579 verwiesen.
Allgemein gesprochen enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bis zu 1,25 Gew.-% und bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-% eines oder mehrerer Reibungsmodifikatoren.

Komponente g)

Diese Komponente enthält im allgemeinen eine Vielzahl von Inhibitorkomponenten mit verschiedenen Funktionen. Die Inhibitoren können in ein zuvor hergestelltes Additivpaket eingeleitet werden, das zusätzlich eine oder mehrere in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendete Komponenten enthält. Alternativ können diese Inhibitorkomponenten einzeln oder in verschiedenen Unterkombinationen eingeführt werden. Während die Mengen innerhalb angemessener Grenzen schwanken können, enthalten die fertigen erfindungsgemäßen Fluids typischerweise insgesamt 6 bis 15 % Gew.-%, bevorzugt 7 bis 13 Gew.-% Inhibitoren, und zwar beide in unveränderter Form, d.h. einschließlich des Gewichts inerter Materialien wie üblichen Lösungsmitteln oder Verdünnern.
Schaumbremser bilden einen Typ Inhibitor, der sich zur Verwendung als Inhibitorkomponente in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eignet. Dazu gehören Silikone, Polyacrylate, oberflächenaktive Mittel u.ä. Ein geeignetes acrylisches Schaumbremsermaterial ist PC-1244 (Monsanto).
Kupferkorrosionsinhibitoren stellen eine weitere für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignete Additivklasse dar. Solche Verbindungen umfassen Thiazole, Triazole und Thiadiazole (siehe US- A-2,765,289).
Rost oder Korrosionshemmer stellen einen weiteren Typ Inhibitoradditiv dar, der in der Erfindung verwendet werden kann. Solche Materialien sind unter anderem Monocarbonsäuren und Polycarbonsäuren. Beispiele für geeignete Monocarbonsäuren sind Octansäure, Decansäure und Dodecansäure. Geeignete Polycarbonsäuren sind Dimer- und Trimersäure, die aus Säuren wie Tallölfettsäuren, Oleinsäure, Linolsäure o.ä. hergestellt werden. Produkte dieses Typs sind derzeit aus verschiedenen Quellen im Handel erhältlich, z.B. die Dimer- und Trimersäuren, die unter dem Warenzeichen HYSTRENE von der Humko Chemical Division der Witco Chemical Corporation und unter der Marke EMPOL von der Henkel Corporation vertrieben werden. Ein weiterer geeigneter Rostinhibitortyp, der für die Durchführung dieser Erfindung geeignet ist, besteht aus Alkenylbemsteinsäure- und Alkenylbernsteinsäureanhydrid-Korrosionsinhibitoren wie z.B. Tetrapropenylbernsteinsäure, Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid, Tetradecenylbernsteinsäure, Tetradecenylbernsteinsäureanhydrid, Hexadecenylbernsteinsäure, Hexydecenylbernsteinsäureanhydrid u.ä. Ebenfalls geeignet sind die Halbester von Alkenylbemsteinsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen in der Alkenylgruppe mit Alkoholen wie Polyglykolen. Andere geeignete Rost- oder Korrosionsinhibitoren umfassen Etheramine, Säurephosphate, Amine, polyethoxylierte Verbindungen wie ethoxylierte Amine, ethoxylierte Phenole und ethoxylierte Alkohole, Imidazoline, Aminobemsteinsäuren oder Derivate davon u.ä. Materialien dieses Typs sind im Handel erhältlich. Auch Mischungen solcher Rost- oder Korrosionsinhibitoren können verwendet werden.
Oxidationsinhibitoren stellen eine weitere Gruppe Inhibitoren dar, die vorzugsweise in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen aufgenommen werden. Beispielhaft für diese Materialien sind u.a. phenolische Antioxidantien, Antioxidantien aus aromatischen Ammen, geschwefelte phenolische Antioxidantien und organische Phosphite. Am meisten bevorzugt werden sterisch gehinderte tertiäre butylierte Phenole, ringalkylierte Diphenylamine und Kombinationen davon.
Die Mengen der eingesetzten Inhibitorkomponenten hängen in gewissen Ausmaß von der Zusammensetzung der Komponente und ihrer Effektivität ab, wenn sie in der fertigen Zusammensetzung verwendet wird. Im allgemeinen enthält das fertigte Fluid jedoch typischerweise folgende Konzentrationen (Gew.-%) der Inhibitorkomponenten (auf der Basis der Wirkstoffe):

Weitere Komponenten

Sehr geringe Mengen bestimmter metallhaltiger Detergenzien wie geschwefelte Calciumphenate können ebenfalls verwendet werden. Wie vorstehend bereits angeführt, sollte der Anteil eines öllöslichen Phenats so gewählt werden, daß das fertige Fluid höchstens 100 ppm und bevorzugt höchstens 50 ppm Metall enthält. Diese geschwefelten Phenate sind vorzugsweise neutrale Salze, die eine stöchiometrische Menge Calcium enthalten und in jedem Fall eine Gesamtbasenzahl von nicht mehr als 200 mg KOH/g haben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das fertige Fluid nur zwei schwefelhaltige Additivkomponenten, nämlich (i) eines oder mehrere öllösliche geschwefelte Calciumalkylphenate und (ii) einen oder mehrerer öllösliche 1,3,5-Thiadiazol-Kupferkorrosionsinhibitoren wie 2,5-Bis(alkylthio)1,3,5-thiadiazol. In anderen Worten fehlen diesen bevorzugten Zusammensetzungen die herkömmlichen schwefelhaltigen Additive gegen Verschleiß wie geschwefelte Olefine (geschwefeltes Isobutylen usw.) Dihydrocarbylpolysulfide, geschwefelte Fettsäuren und geschwefelte Fettsäureester.
Wenn der Phosphorgehalt des fertigen Fluids nicht vollständig durch Verwendung eines phosphorhaltigen aschefreien Dispergiermittels (oder eines bor- und phosphorhaltigen aschefreien Dispergiermittels) zur Verfügung gestellt wird, wird der Rest des Phosphorgehalts vorzugsweise durch Verwendung eines oder mehrerer phosphorhaltiger Ester oder Säureester wie öllösliche organische Phosphite, öllösliche organische Säurephosphite, öllösliche organische Phosphate, öllösliche organische Säurephosphate, öllösliche Phosphoramidate und öllösliche Phosphetane bereitgestellt. Beispiele sind unter anderem Trihydrocarbylphosphate, Trihydrocarbylphosphite, Dihydrocarbylphosphate, Dihydrocarbylphosphonate oder Dihydrocarbylphosphite oder Mischungen davon, Monohydrocarbylphosphate, Monohydrocarbylphosphite sowie Gemische aus zwei oder mehreren der vorstehenden Substanzen. Öllösliche Aminsalze von organischen Säurephosphaten sind eine bevorzugte Kategorie hilfsweise verwendeter phosphorhaltiger Additive zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Fluids. Schwefelhaltige Analoge von beliebigen der vorstehenden Verbindungen können ebenfalls verwendet werden, werden jedoch weniger bevorzugt. Am meisten bevorzugt als im Handel erhältliche phosphorhaltige Hilfsadditive wird ein Aminphosphatmittel gegen Verschleiß und zur Verwendung bei extremem Druck, das von Ciba-Geigy unter dem Namen Irgalube 349 erhältlich ist.
Somit stellt die Erfindung in einer ihrer Ausführungsformen Zusammensetzungen zur Verfügung, die ein phosphorhaltiges aschefreies Dispergiermittel wie ein Succinimid, ein borhaltiges aschefreies Dispergiermittel wie ein Succinimid und/oder ein phosphor- und borhaltiges aschefreies Dispergiermittel wie ein Succinimid zusammen mit mindestens einer phosphorhaltigen Substanz enthalten. Diese wird ausgewählt aus (1) einer oder mehreren anorganischen Phosphorsäuren, (2) einer oder mehreren anorganischen Thiosäuren von Phosphor, (3) einem oder mehreren Monohydrocarbylestern von einer oder mehreren anorganischen Phosphorsäuren, (4) einem oder mehreren Monohydrocarbylestern einer oder mehrerer anorganischer Thiosäuren von Phosphor oder (5) einer beliebigen Kombination aus zwei, drei oder allen vier der Substanzen (1), (2), (3) und (4) oder mindestens einem öllöslichen Aminsalz, Komplex oder Addukt einer der Substanzen (1), (2), (3), (4) und (5), wobei das Amin wahlweise ganz oder teilweise eine Aminkomponente in (i) einem basischen Stickstoff enthaltenden aschefreien Dispergiermittel wie einem Succinimid, (ii) einem Bor und basischen Stickstoff enthaltenden aschefreien Dispergiermittel wie einem Succinimid oder (iii) einem Phosphor und basischen Stickstoff enthaltenden aschefreien Dispergiermittel wie einem Succinimid oder (iv) einem Phosphor, Bor und basischen Stickstoff enthaltenden aschefreien Dispergiermittel wie einem Succinimid ist.
Der Borgehalt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird vorzugsweise durch Verwendung eines borhaltigen aschefreien Dispergiermittels oder eines bor- und phosphorhaltigen aschefreien Dispergiermittels zugeführt. Wenn der Borgehalt des fertigen Fluids auf diese Weise nicht vollständig zugeführt wird, wird der restliche Borgehalt vorzugsweise durch Verwendung eines oder mehrerer öllöslicher Borester wie Glykolborat oder Glykolbiborat in der Zusammensetzung zugeführt.
Farbstoffe, Mittel zur Senkung des Pourpoints, Luftfreisetzungmittel u.ä. können ebenfalls in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden.
Bei der Auswahl der vorstehenden Adjektive muß man sicherstellen, daß jede ausgewählte Komponente in der Fluidzusammensetzung löslich ist, mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung kompatibel ist und die erforderliche Viskosität oder Scherstabilität der fertigen Gesamtfluidzusammensetzung nicht erheblich beeinträchtigt.
Selbstverständlich können die einzelnen Komponenten auf Wunsch auch getrennt oder in verschiedenen Unterkombinationen in das Basisfluid eingemischt werden. Normalerweise ist die Reihenfolge dieser Mischschritte nicht kritisch. Darüber hinaus können solche Komponenten in Form getrennter Lösungen in einem Verdünner eingemischt werden. Vorzugsweise werden die Additivkomponenten jedoch in Form eines Additivkonzentrats eingemischt, da dies den Mischvorgang erleichtert, das Risiko von Mischfehlern verringert und sich die Vorteile der Kompatibilität und Löslichkeitseigenschaften eines Konzentrats zunutze macht.
Additivkonzentrate können somit so formuliert werden, daß sie sämtliche Additivkomponenten und auf Wunsch einige der Basisölkomponenten a) und/oder b) in solchen Mengen enthalten, daß fertige Fluidmischungen entstehen, die den vorstehend beschriebenen Konzentrationen entsprechen. In den meisten Fällen enthält das Additivkonzentrat einen oder mehrere Verdünner wie leichte Mineralöle, um die Verarbeitung und das Mischen des Konzentrats zu erleichtern. Somit können Konzentrate, die bis zu etwa 50 Gew.-% eines oder mehrerer Verdünner oder Lösungsmittel enthalten, verwendet werden, vorausgesetzt, die Lösungsmittel liegen nicht in Mengen vor, die die Niedrig- und Hochtemperatur- sowie die Flammpunkt-Eigenschaften und die Leistung der fertigen Kraftübertragungsfluid-Zusammensetzung stören. In diesem Zusammenhang sollten die erfindungsgemäß verwendeten Additivkomponenten in solchen Anteilen ausgewählt werden, daß ein daraus formuliertes Additivkonzentrat oder Paket nach dem ASTM D-92 Testverfahren einen Flammpunkt von 170ºC oder darüber und vorzugsweise einen Flammpunkt von mindestens- 180ºC hat.
Es ist möglich, aber nicht wünschenswert, Mischungen der Komponenten a) und b) mit einem oder mehreren anderen Basisölen mit geeigneten Viskositäten zu verwenden, vorausgesetzt, die resultierende Mischung enthält einen größeren Anteil der Kombination der Komponenten a) und b) und verfügt über die erforderliche Kompatibilität, Viskositätseigenschaften, Scherstabilität und Leistungskriterien zur erfindungsgemäßen Verwendung.
Beispielhaft für solche möglicherweise verwendbaren Basishilfsöle und Fluids von Schmierviskosität sind synthetische Ester wie gemischte C&sub9;- und C&sub1;&sub1;-Dialkylphthalate (z.B. ICI Emkarate 911P Esteröl), Trimethylolpropantrioleat, Di(isotridecyl)adipat (z.B. BASF Glissofluid A13), Pentaerythrittetraheptanoat und gleichwertige synthetische Basisöle. Ähnlich können bestimmte entwachste hoch paraffinische Mineralöle mit den erforderlichen Viskositätsparametern, die durch andere Verfahren als Hydrobehandlung hergestellt wurden, in kleinen Mengen als Basishilfsöle verwendet werden. Allerdings muß das Gesamtbasisöl in allen Fällen mindestens 50 Gew.-% (und am meisten bevorzugt mindestens 60 Gew.-%) hydrobehandelte(s) Mineralöl(e) im Bereich von 55N bis 125N, vorzugsweise im Bereich von 55N bis 100N und am meisten bevorzugt im Bereich von 60N bis 80N enthalten; um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, sollten diese hydrobehandelten Öle im wesentlichen wachsfrei sein.
Die Ausführung und die Vorteile dieser Erfindung werden durch folgende Beispiele veranschaulicht, in denen sämtliche Werte in Gew.-% auf "unveränderter Basis" angegeben sind. In diesen Beispielen setzt sich die Komponente a) aus einem Gemisch aus Petrocanada 60N und 80N hydrobehandelten Mineralölen zusammen, die Komponente b) ist ein 4 cst hydriertes Poly-α-olefinoligomer-Fluid (Durasyn 164), die Komponente c) ist Viscoplex 5151, die Komponente d) ist Dibutylphthalat in Beispiel 1 bis 3 und Diisooctyladipat in Beispiel 5, die Komponente e) ist eine borierte und phoshorylierte vorgemischte Zusammensetzung, die im wesentlichen wie in Beispiel 1A von US-A-4,857,214 hergestellt wird, und das Silikonfluid ist eine 4%ige Lösung von Poly(dimethylsiloxan) in Leichtöl.

Beispiele 1 bis 10

Fluids für automatische Getriebe werden durch Vermischen der Komponenten in den in Tabelle 1 und 2 angegebenen Verhältnissen hergestellt. Tabelle 1 Tabelle 1 (Fortsetzung)
Obwohl nicht alle der vorstehenden Zusammensetzungen bewertet wurden, deuten alle bisher erhaltenen experimentellen Daten darauf hin, daß die Zusammensetzungen in den vorstehenden Beispielen (i) eine Brookfield- Viskosität von 13.000 cP oder weniger bei -40ºC, (ii) eine Viskosität von mindestens 2,6 mPa.s bei 150ºC beim ASTM D-4683-Verfahren und (iii) eine Viskosität von mindestens 6,8 cst bei 100ºC im FISST von ASTM D-5275 aufweisen. Außerdem deuten die Ergebnisse bisher darauf hin, daß die bewerteten Zusammensetzungen eine Kombination aus Leistungseigenschaften aufweisen, die von den Originalherstellern einer neuen Generation von elektronisch gesteuerten Automatikgetrieben mit Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungen, die zu kontinuierlichem Schlupfbetrieb imstande sind, für notwendig erachtet werden.
Bezogen auf vorliegenden Daten können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beispielsweise ein positives Gefälle in der graphischen Darstellung des Reibungskoeffizienten im Vergleich zur Schlupfgeschwindigkeit in dem bei niedriger Geschwindigkeit durchgeführten Reibungstest SAE No. 2 aufweisen, wenn dieser gemäß den Materialspezifikationen von Ford Engineering WSP- M2CZAA-A durchgeführt wird. Das heißt, bei 100ºC beträgt das Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei 2 upm zum Reibungskoeffizienten bei 20 upm weniger als 1. Ähnlich beträgt das Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei 40 upm zum Reibungskoeffizienten bei 120 upm ebenso weniger als 1. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß die Dauer der positiven Neigung im Test bei mindestens 45 Stunden Dauerbetrieb liegt und manchmal bis zu 135 Stunden betrug.
Ähnlich haben erfindungsgemäße Zusammensetzungen im Kupplungsreibungshaltbarkeitstests, die gemäß den Materialspezifikationen WSP-M2CZAA-A von Ford Engineering mit 20.000 Zyklen durchgeführt wurden, folgende Werte mit SD 1777 Reibungsmaterial erreicht: pD-Werte im Bereich von 0,130 bis 0,170, uS-Werte (bei 0,25 Sekunden) im Bereich von 0,110 bis 0,155, dynamische Reibungswerte bei niedriger Geschwindigkeit im Bereich von 0,130 bis 0,170, S1/D-Werte im Bereich von 0,90 bis 1,16 sowie Anhaltezeiten in Sekunden im Bereich von 0,70 bis 1,0. Bei BW 4400 Reibungsmaterial erzielten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen folgende Ergebnisse im vorstehenden Kupplungsreibungshaltbarkeitstest: uD-Werte im Bereich von 0,110 bis 0,135, uS-Werte (bei 0,25 Sekunden) im Bereich von 0,100 bis 0,150, dynamische Reibungswerte bei niedriger Geschwindigkeit im Bereich von 0,120 bis 0,155, Sl/D-Werte im Bereich von 1,05 bis 1,30 sowie Anhaltezeiten in Sekunden im Bereich von 0,80 bis 1,05.
In Verschleißtests mit vier Kugeln (ASTM D-4172) wiesen erfindungsgemäße Zusammensetzungen folgende Ergebnisse in bezug auf den Durchmesser von Verschleißnarben in Millimeter auf: bei 100ºC und 600 upm Verschleißnarben im Bereich von 0,40 bis 0,61, bei 150ºC und 600 upm Verschleißnarben im Bereich von 0,39 bis 0,70, bei 100ºC und 1200 upm Verschleißnarben im Bereich von 0,40 bis 0,57 und bei 150ºC und 1200 upm Verschleißnarben im Bereich von 0,40 bis 0,64.
Falex EP Tests (ASTM D-3233) ergaben bei Verwendung von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen folgende Ergebnisse: bei 100ºC und einer Minute erzielte man Werte im Bereich von 1.000 bis 2.000 lbs.; auch bei 150ºC und einer Minute lagen die Werte im Bereich von 1.000 bis 2.000 lbs.
Timken-Verschleißtests (ASTM D-2782) unter Verwendung von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lieferten folgende Ergebnisse: unter einer 9 lb. Belastung bei 100ºC über 10 Minuten und unter einer 9 lb. Belastung bei 150ºC über 10 Minuten war keine Riefenbildung zu beobachten. Außerdem fielen die Polierbreiten in den Bereich von 0,42 bis 0,65 mm, wenn bei 100ºC getestet wurde, und in den Bereich von 0,46 bis 0,73 mm, wenn bei 150ºC getestet wurde.
In den FZG-Getriebeverschleißtests lieferten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen folgende Ergebnisse über 15 Minuten bei 1.450 upm: bei 100ºC von bestanden von Stufe 9 zu Stufe 12 und bei 150ºC bestanden von Stufe 11 zu Stufe 12.
Unter Verwendung des Oxidationstests mit einem Aluminiumbecher (ABOT) gemäß der Ford Mercon Spezifikation wurden nach 300 Stunden folgende Ergebnisse erreicht: die in Pentan unlöslichen Substanzen waren weit unter 0,5 Gew.-%, die Zunahme von Carbonyl bei IR lag bei 20/cm und darunter, die TAN-Zunahme lag weit unter 40 mg KOH pro Gramm der Probe, und die Viskositätszunahme lag unter 30 %.
Der hier verwendete Begriff "öllöslich" bedeutet, daß die betreffende Substanz bei 20ºC im Basisöl der Kraftübertragungsfluid-Zusammenetzung, die erfindungsgemäß formuliert wird, löslich ist, so daß zumindest die minimale Konzentration erreicht wird, mit der die Substanz ihren beabsichtigten Zweck erfüllen kann. Vorzugsweise ist die Substanz in der Fluidzusammensetzung wesentlich stärker löslich. Allerdings muß sich die Substanz nicht in allen Verhältnissen in der Fluidzusammensetzung auflösen.
Selbstverständlich kann diese Erfindung bei der Durchführung abgewandelt werden. Dementsprechend ist sie nicht auf die vorstehenden spezifischen Beispiele beschränkt.

Claims

1. Kraftübertragungsfluid-Zusammensetzung, die auf Gewichtsbasis einen Gehalt an öllöslichem Bor von 0,001 bis 0,1 %, einen Gehalt an öllöslichem Phosphor von 0,005 bis 0,2 % und entweder keinen Metalladditivgehalt oder einen Gehalt an einem öllöslichen Metall in Form eines oder mehrerer metallhaltiger Additive von nicht mehr als 100 ppm aufweist, wobei die Zusammensetzung folgende Bestandteile enthält:

a) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung mindestens 50 Gew.-% eines oder mehrerer hydrobehandelter Mineralöle im Bereich von 55N bis 125N,

b) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung 5 bis 40 Gew.-% hydriertes Poly-αolefinoligomerfluid mit einer Viskosität im Bereich von 2 mm²/s (2 cst) bis 6 mm²/s (6 cst) bei 100ºC,

c) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung 5 bis 20 Gew.-% eines Acrylmittels zur Verbesserung des Viskositätsindex,

d) mindestens ein aus öllöslichen Dialkylestern, öllöslichen Sulfonen und deren Mischungen ausgewähltes Dichtungsquellmittel,

e) mindestens ein öllösliches aschefreies Dispergiermittel,

f) mindestens einen öllöslichen Reibungsmodifikator und

g) aus Schaumbremsern, Mitteln zur Hemmung der Kupferkorrosion, Rostinhibitoren und Oxidationshemmern ausgewählte öllösliche Hemmsubstanzen,

mit der Maßgabe, daß die Zusammensetzung (i) eine Brookfield-Viskosität von 13.000 mPa 5 (13.000 cP) oder weniger bei -40ºC, (ii) eine Viskosität von mindestens 2,6 mPa 5 bei 150ºC im ASTM D-4683- Verfahren und (iii) eine Viskosität von mindestens 6,8 mm²/s (6,8 cst) bei 100ºC nach 40 Zyklen im FISST von ASTM D-5275 aufweist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der das aschefreie Dispergiermittel ein bor- und phosphorhaltiges aschefreies Succinimiddispergiermittel ist, das durch ein Verfahren erhältlich ist, bei dem man ein Alkenylsuccinimiddispergiermittel, in dem die Alkenylgruppe von einem Polyolefin mit einem GPC zahlenmittleren Molekulargewicht im Bereich von 700 bis 2100 abgelettet ist, gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge mit einer oder mehreren anorganischen Phosphorverbindungen und einer oder mehreren Borverbindungen auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der sich eine von Feststoffen freie Zusammensetzung bildet.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der das aschefreie Dispergiermittel ein bor- oder phosphorhaltiges Dispergiermittel ist und in der die öllöslichen Hemmsubstanzen mindestens ein 2,5-Bis- (alkyldithio)-1,3,5-thiadiazol, mindestens ein ringalkyliertes Diphenylamin, mindestens ein sterisch gehindertes tertiäres Butylphenol, mindestens ein geschwefeltes Calciumalkylphenat, mindestens ein Alkyloxypropylamin, mindestens ein oberflächenaktives Mittel aus Ethylenoxid- Propylenoxid-Copolymer, mindestens eine aliphatische Monocarbonsäure, mindestens ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel aus Alkylglycol und mindestens einen Siliconschaumbremser enthält.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der das eine oder mehrere hydrobehandelte Mineralöle aus einem Gemisch aus hydrobehandeltem 60N Mineralöl und hydrobehandeltem 80N Mineralöl bestehen und das hydrierte Poly-α-olefinoligomerfluid ein Poly-α-olefinoligomerfluid mit einer Viskosität von 4 mm²/s (4 cst) bei 100ºC ist.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der der Reibungsmodikator mindestens ein am N mit aliphatischem Hydrocarbyl substituiertes Diethanolamin enthält, in dem der aliphatische Hydrocarbylsubstituent am N mindestens eine geradkettige aliphatische Hydrocarbylgruppe, die frei von acetylenischer Ungesättigtheit ist und Kohlenstoffatome im Bereich von 14 bis 20 aufweist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, in der der Reibungsmodifikator außerdem (i) mindestens ein am N mit aliphatischem Hydrocarbyl substituiertes Trimethylendiamin enthält, in dem die aliphatische Hydrocarbylgruppe am N mindestens eine geradkettige aliphatische Hydrocarbylgruppe ist, die frei von acetylenischer Ungesättigtheit ist und Kohlenstoffatome im Bereich von 14 bis 20 aufweist, oder (ii) mindestens ein aliphatisches Hydroxyalkylimidazolin, in dem die Hydroxyalkylgruppe 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und die aliphatische Gruppe eine acyclische Hydrocarbylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen ist, enthält.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die außerdem mindestens ein nichtdispergierendes, metallfreies, öllösliches, stickstoff- und phosphorhaltiges Mittel gegen Verschleiß und zur Verwendung bei extremem Druck enthält und in der der Phosphorgehalt durch das bor- und phosphorhaltige Dispergiermittel und das Mittel gegen Verschleiß und zur Verwendung bei extremem Druck zur Verfügung gestellt wird.

8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in der die öllöslichen Hemmsubstanzen (i) im Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-% an mindestens einem 2,5-Bis(alkyldithio)-1,3,4-thiadiazol und (ii) im Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew.-% geschwefeltes Calciumalkylphenat enthalten, wobei die vorstehenden Komponenten (i) und (ii) die einzigen schwefelhaltigen Additivkomponenten in der Zusammensetzung sind.

9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in der das Dichtungsqueilmittel mindestens ein Dialkylester von (i) Adipinsäure, (ii) Sebacinsäure oder (iii) Phthalsäure ist.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, in der das Dichtungsquellmittel im wesentlichen aus Diisooctyladipat oder Dibutylphthalat besteht.