DE10158683A1

DE10158683A1 - Functional fluid based on glycols, polyglycols and/or polyol esters, useful for cooling and lubrication, especially in internal combustion engines, includes polysuccinimide

Info

Publication number: DE10158683A1
Application number: DE10158683A
Authority: DE
Inventors: Jan-Hinrich Sick
Original assignee: TEA GmbH; TEA GmbH Technologiezentrum Emissionsfreie Antriebe
Current assignee: TEA GmbH; TEA GmbH Technologiezentrum Emissionsfreie Antriebe
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2003-06-05

Abstract

Functional fluid for cooling and lubrication, based on glycols, polyglycols and/or polyol esters, includes polysuccinimide.

Description

Die Erfindung betrifft eine Funktionsflüssigkeit zum Kühlen und Schmieren, vorzugsweise von Verbrennungsmotoren mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen. The invention relates to a functional fluid for cooling and lubricating, preferably of internal combustion engines with the in the preamble of claim 1 mentioned features.

Allgemein vorbekannt ist es, Glykole und Polyglykole für Schmierzwecke anzuwenden. Polyglykole weisen ein günstiges Viskositäts-Temperatur-Verhalten, selbst bei hohen Schergefällen eine hohe Scherstabilität und gutes Schmierverhalten sowie Verschleißschutz und Hochdruckeigenschaften bei Misch- und Grenzreibungszuständen auf. Bei thermischer Belastung zersetzen sie sich erst oberhalb 260°C, je nach Molekülstruktur und ohne Additive, rückstandslos. Durch Zusätze kann eine Beständigkeit gegen Oxidation erzielt werden. It is generally known to use glycols and polyglycols for lubrication purposes apply. Polyglycols have a favorable viscosity-temperature behavior, even with high shear rate, high shear stability and good lubrication behavior as well Wear protection and high pressure properties for mixing and Limit friction states. With thermal stress, they decompose only above 260 ° C, each according to molecular structure and without additives, residue-free. By adding one Resistance to oxidation can be achieved.

Angewandt werden vorzugsweise die flüssigen Polyethylenglykole mit einer molaren Masse von 200-400 g/mol, die wasserlöslich, biologisch schnell abbaubar, physiologisch unbedenklich und hautverträglich sind. Allgemein vorbekannt ist es auch, aus Polyalkylenglykolen, einer Mischung von Ethylen- und Propylenglykolen, synthetische Schmiermittel herzustellen. The liquid polyethylene glycols with a molar are preferably used Mass of 200-400 g / mol, which is water-soluble, biodegradable, are physiologically safe and skin-friendly. It is also generally known from Polyalkylene glycols, a mixture of ethylene and propylene glycols, to produce synthetic lubricants.

Durch die Schrift DE 196 47 554 A1 ist es vorbekannt, auf vorgenannter Basis Funktionsflüssigkeiten für Verbrennungsmotoren herzustellen, wobei Polyalkylenglykole mit einer Reihe von Additiven versetzt sind, die jedoch einen sehr geringen Gewichtsanteil, < 5 Gewichts-%, an der Flüssigkeit haben. Diese Funktionsflüssigkeiten sollen sowohl als Dauerschmierstoff als auch als Dauerkühlmittel zum Einsatz gelangen. Ihre besonderen Eigenschaften sind gute Wärmeübertragung, biologische Abbaubarkeit, kein Anteil von Schwermetallen und eine rauch- und rußfreie Verbrennung bei Verschleppung in Brennräumen. It is already known from the document DE 196 47 554 A1, on the aforementioned basis To produce functional fluids for internal combustion engines, wherein polyalkylene glycols are mixed with a number of additives, but they are very small Proportion by weight, <5% by weight, of the liquid. These functional fluids are intended to be used both as permanent lubricants and as permanent coolants reach. Their special properties are good heat transfer, biological Degradability, no heavy metals and a smoke and soot free Incineration in the event of carry-over in combustion chambers.

Die in der vorbeschriebenen Funktionsflüssigkeit verwendeten Additive erfüllen nicht die zukünftig relevanten, toxikologischen und ökologischen Kriterien, die z. B. im Entwurf der ISO CD15380, der ASTM D6046-96 oder für das deutsche Umweltzeichen UZ79 für Hydrauliköle gefordert sind. The additives used in the functional fluid described above do not meet the future relevant, toxicological and ecological criteria, e.g. B. in Draft ISO CD15380, ASTM D6046-96 or for the German environmental label UZ79 are required for hydraulic oils.

Die DE 100 49 175 stellt eine ältere, zum Zeitpunkt der Hinterlegung der Anmeldung noch nicht veröffentlichte, Anmeldung dar, bei der Polyasparaginsäure als Hochdruck-Verschleißschutzzusatz in wässrigen Schmierstoffsystemen auf der Basis von Glykolen oder Polyglykolen verwendet wird. DE 100 49 175 represents an older one at the time of filing the application not yet published, application in which polyaspartic acid as High pressure wear protection additive in aqueous lubricant systems based on Glycols or polyglycols is used.

Die auf Wasserbasis bestehende Funktionsflüssigkeit ist insbesondere geeignet für die hydrodynamische Schmierung von Gleitlagern, vorzugsweise für Kurbelwellen von Heißdampfmotoren. Aufgrund des hohen Wassergehaltes ist ein Einsatz der Funktionsflüssigkeit in Verbrennungsmotoren nicht vorgesehen. The water-based functional fluid is particularly suitable for the hydrodynamic lubrication of slide bearings, preferably for crankshafts of superheated steam engines. Due to the high water content, the Functional liquid is not provided in internal combustion engines.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, biologisch abbaubare und minder toxische wasserfreie Funktionsflüssigkeiten, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren zu schaffen, die sowohl den thermischen und tribologischen Anforderungen der Schmierung als auch der Kühlung entsprechen und eine schadstoffarme sowie rauch- und rußfreie Verbrennung bei Verschleppung in Brennräume gewährleisten. The invention has for its object biodegradable and less toxic anhydrous functional fluids, preferably for internal combustion engines too create that meet both the thermal and tribological requirements of the Lubrication and cooling correspond and a low pollutant and smoke and Ensure soot-free combustion in the event of carry-over into combustion chambers.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, dass in der auf der Basis von Glykolen, Polyglykolen, Polyolestern oder deren Mischungen hergestellten Funktionsflüssigkeit zum Kühlen und Schmieren vorzugsweise von Verbrennungsmotoren Polysuccinimid enthalten ist. Überraschend hat sich gezeigt, dass das in der Funktionsflüssigkeit im gelösten oder im dispergierten Zustand enthaltene Polysuccinimid sehr gute Hochdruckeigenschaften ausweist und somit neben der Kühlung besonders für die Schmierung von Verbrennungsmotoren geeignet ist. Die in dem Polysuccinimid enthaltenen polaren Moleküle sind verantwortlich für die guten Hochdruckeigenschaften und den Verschleißschutz der hergestellten Funktionsflüssigkeit. Weiterhin ist das Polysuccinimid eine naturidentische Substanz, die als schwach wassergefährdend in die "WGK 1" eingestuft und biologisch beziehungsweise biotisch abbaubar ist. Durch die Zusammensetzung der Funktionsflüssigkeit werden Korrosionen an den zu schmierenden und zu kühlenden Bauteilen vermieden. Bei einem Einsatz als Dauerschmier- und -kühlmittel in Verbrennungsmotoren sind die entsprechenden Motorbauteile dauerhaft gegen Korrosion geschützt. According to the invention, this is achieved in that polysuccinimide is preferably contained in the functional liquid for cooling and lubricating internal combustion engines which is produced on the basis of glycols, polyglycols, polyol esters or mixtures thereof. Surprisingly, it has been shown that the polysuccinimide contained in the functional liquid in the dissolved or in the dispersed state has very good high-pressure properties and is therefore, in addition to cooling, particularly suitable for the lubrication of internal combustion engines. The polar molecules contained in the polysuccinimide are responsible for the good high-pressure properties and the wear protection of the functional fluid produced. Furthermore, the polysuccinimide is a nature-identical substance that is classified as slightly water-endangering in the "WGK 1 " and is biodegradable or biodegradable. The composition of the functional fluid prevents corrosion on the components to be lubricated and cooled. When used as a permanent lubricant and coolant in internal combustion engines, the corresponding engine components are permanently protected against corrosion.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass sich das Polysuccinimid ohne Verwendung von Wasser in dem wasserfreien, auf der Basis von Glykol, Polyglykol, Polyolestern oder deren Mischungen bestehenden Schmiermittel lösen beziehungsweise dispergieren lässt. Aufgrund des wasserfreien Schmierstoffsystems lässt sich die erfindungsgemäße Funktionsflüssigkeit insbesondere als Schmier- und Kühlmittel für ölfrei geschmierte Dieselmotoren einsetzen. Another advantage of the solution according to the invention is that the Polysuccinimide without the use of water in the anhydrous, based on Glycol, polyglycol, polyol esters or their mixtures of existing lubricants dissolve or disperse. Because of the anhydrous Lubricant system, the functional fluid according to the invention can be in particular as Use lubricants and coolants for oil-free lubricated diesel engines.

Die in einer Funktionsflüssigkeit eingesetzten, an sich bekannten Glykole und Polyolester weisen bei hohen Schergefällen eine hohe Scherstabilität und gutes Schmierverhalten sowie Verschleißschutz und Hochdruckeigenschaften auf und werden wegen ihrer Wasserlöslichkeit als ebenfalls schwach wassergefährdend eingestuft. Sie lassen sich auch biologisch gut abbauen und sind un- beziehungsweise minder giftig. The glycols known per se and used in a functional fluid Polyol esters have high shear stability and good shear rates Lubrication behavior as well as wear protection and high pressure properties classified as also slightly hazardous to water due to their water solubility. she can also be easily biodegraded and are less or less toxic.

Durch die Zugabe von Polysuccinimid im gelösten oder dispergierten Zustand in auf der Basis von Glykolen, Polyglykolen, Polyolestern oder deren Mischungen bestehenden Funktionsflüssigkeiten entsteht eine wasserfreie Funktionsflüssigkeit, die den tribologischen Anforderungen der Schmierung als auch der Kühlung entspricht und die an sich bekannten Funktionsflüssigkeiten hinsichtlich ihrer Hochdruckeigenschaften und ihrer Schmier- und Kühlwirkung übertrifft. Bei einer eventuellen Verschleppung der erfindungsgemäßen Funktionsflüssigkeit in den Brennraum des Verbrennungsmotors erfolgt auf Grund der Zusammensetzung der Funktionsflüssigkeit eine nicht kokende schadstoffarme sowie rauch- und rußfreie Verbrennung der einzelnen Bestandteile. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Funktionsflüssigkeit nur schwach wassergefährdend, biologisch abbaubar und toxisch unbedenklich. Außerdem zeichnen sie sich durch eine lange Funktionstüchtigkeit aus, so dass die notwendigen Wartungsintervalle zur Auswechslung der Funktionsflüssigkeit erhöht werden können. By adding polysuccinimide in dissolved or dispersed state the basis of glycols, polyglycols, polyol esters or their mixtures existing functional fluids, an anhydrous functional fluid is created which corresponds to the tribological requirements of the lubrication as well as the cooling and the known functional fluids with regard to their High pressure properties and their lubricating and cooling effect surpasses. In the event of a possible Carryover of the functional fluid according to the invention into the combustion chamber of the Internal combustion engine is based on the composition of the functional fluid non-coking low-pollutant and smoke-free and soot-free combustion of the individual Ingredients. Overall, the functional fluid according to the invention is only weak water polluting, biodegradable and toxic harmless. Moreover are characterized by a long functionality, so that the necessary Maintenance intervals for changing the functional fluid are increased can.

Claims

1. Functional liquid for cooling and lubricating, preferably of internal combustion engines, based on glycols, polyglycols, polyol esters or their mixtures, characterized in that polysuccinimide is included.

2. functional fluid according to claim 1, characterized, that the polysuccinimide is contained in the dissolved state.

3. functional fluid according to claim 1, characterized, that the polysuccinimide is contained in the dispersed state.