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Dokumentenidentifikation DE102004004058B4 25.10.2007
Titel Gesteuerte Abgabe von Perfluorpolyether-Antischaum-Zusatzstoffen aus hergestelltem Gummi, Gummizusammensetzung und deren Verwendung
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Sarkar, Reuben, Novi, Mich., US;
Calcut, Brent D., Allen Park, Mich., US;
Chapaton, Thomas J., Sterling Heights, Mich., US;
Jones, Marie-Christine G., Bingham Farms, Mich., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 27.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004004058
Offenlegungstag 09.09.2004
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 25.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse C08L 33/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C08L 71/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C08L 23/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B01D 19/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16H 57/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F01M 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gummi-Zusammensetzungen, welche Perfluoropolyether-Polymere enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung Antischaum-Verbindungen für funktionelle Fluide, Verfahren zur Formulierung der Fluide und die Verwendung der Fluide in Motoren und Getrieben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Automatikgetriebe-Fluide („automatic transmission fluids"; ATF) sind nicht-kompressible Schmiermittel-Zusammensetzungen, welche eine Anzahl an konventionellen Zusatzstoffen enthalten In seiner typischen Verwendung dient ein ATF als hydraulisches Fluid, welches durch eine Serie an Ventilen und anderen hydraulischen Schaltungen die Zahnräder in einem Getriebe aktiviert und einlegt, und als Schmiermittel für die verwendete hydraulische Pumpe, um einen hydraulischen Druck für den Betrieb des Getriebes zu liefern. Motorenöle sind schmierende Fluide, welche konventionelle Antiverschleiss-, Antioxidations- und weitere Zusatzstoffe in einer Mineralölbasis oder einer Basis von synthetischem Öl enthalten.

ATF, Motorenöle und weitere funktionelle Fluide enthalten im allgemeinen ein Detergens und ähnliche Zusatzstoffe, die dazu neigen, Schaum zu bilden, wenn Luft in das Fluid mitgerissen wird. Zusätzlich werden über die Zeit hin im Fluid Verunreinigungen gebildet (beispielsweise durch Oxidation oder Abbau des Basisöls), von denen einige an der Schäumungstendenz im funktionellen Fluid mitbeteiligt sind. Ein Übermass an Schaum in einem funktionellen Fluid kann seine rheologische, hydraulische, schmierende und kühlende Funktion negativ beeinflussen. Mitgerissene Luft in einem Fluid für ein hydraulisches System, wie beispielsweise einem ATF, stellt aus dem weiteren Grund ein Problem dar, dass sich die Luft abwechslungsweise in der Tiefdruckeinlass-Seite der Pumpe ausdehnt und sich rasch kontrahiert oder komprimiert wird, wenn das Fluid durch die Pumpe an die Hochdruckauslass-Seite gelangt.

Die resultierende Implosion von Luftblasen auf der Auslass-Seite führt zu Druckwellen in der hydraulischen Pumpe. Die Druckwellen können das hydraulische System zerstören und einen störenden Lärm verursachen, welcher sich in einigen Getrieben als „Aufheulen" der Pumpe („pump whine") manifestiert. Neue Automatikgetriebe, wie beispielsweise kontinuierlich variable Getriebe („continuously variable transmissions"; CVT) mit ihren kompakten Ölsümpfen und Hochdruck-Pumpen, haben die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion der Konsumenten auf das Geräusch erhöht. Als Erwiderung darauf haben eine Anzahl von Herstellern von Original-Ausstattungen („original equipment manufacturers"; OEMs) Schritte unternommen, den Luftgehalt im Fluid in ihren neuen Getrieben zu reduzieren, indem sie die inneren rotierenden Komponenten isolierten oder umlenkten, um sie vom Fluid zu trennen, oder indem sie Belüftungszusatzmittel in das ATF einführten, um da Öl dabei zu unterstützen, die mitgerissene Luft schneller abzugeben oder auf andere Weise den Gehalt an mitgerissener Luft zu vermindern. Zusätzlich wurden konventionelle Antischaummittel eingesetzt, um den Abbau der Luftblasen auf der Oberfläche zu unterstützen.

Die Unlöslichkeit der Antischaummittel führt zu einigen Schwierigkeiten, welche vom Formulierenden des funktionellen Fluids, wie beispielsweise ATF oder Motorenöle, angegangen werden müssen. Typischerweise ist das Antischaummittel dichter als das Basisfluid und neigt dazu, sich während des Transports und der Lagerung abzusetzen, bevor es zum Getriebe hinzugefügt wird. In der Praxis begrenzt dies die Menge an Antischaummittel, welches vom Lieferanten in das Fluid eingeführt und dispergiert werden kann. Als Alternative dazu kann ein formuliertes Fluid vor der Verwendung wieder dispergiert werden, wobei der zusätzliche Schritt aber weitere Kosten im Herstellungsprozess erzeugt.

Aus der US 5,208,293 ist eine Gummi-Zusammensetzung mit geringer Reibung bekannt, welche ein thermoplastisches Fluorharz, ein thermohärtendes Fluorgummi sowie ein Fluor enthaltendes Polymer mit geringem Molekulargewicht enthält. Während das thermoplastische Fluorharz ein Polymer mit Kohlenstoffketten in der Hauptkette sowie Fluorsubstituenten in der Seitenkette ist, kann das thermohärtende Fluorgummi ein Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Tetrafluorethylen-Copolymer oder Fluorsiliconelastomer sein. Bei dem Fluor enthaltenden Polymer mit geringem Molekulargewicht kann es sich beispielsweise um einen Fluorpolyether mit einer Hauptstruktureinheit von -CnF2n-O- mit n = 1,2,3 oder 4 handeln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Mittels und eines Verfahrens zum Einbringen von Antischaum-Verbindungen in funktionelle Fluide, wie Getriebefluide, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine als Mittel zum Einbringen einer Antischaum-Verbindung oder mehrerer Antischaum-Verbindungen in ein funktionelles Fluid geeignete Gummi-Zusammensetzung sowie deren Verwendung.

Die erfindungsgemäße Gummi-Zusammensetzung umfasst ein Elastomer und eine Perfluoropolyether-Antischaum-Verbindung, welche aus der Gummi-Zusammensetzung ausgewaschen wird, wenn sie in Kontakt mit dem funktionellen Fluid gebracht wird. Die Gummi-Zusammensetzung wird mit dem funktionellen Fluid in Kontakt gebracht, (beispielsweise einem Automatikgetriebe-Fluid oder einem Motorenschmieröl), woraufhin die Antischaum-Verbindung in das funktionelle Fluid ausgewaschen wird. Das Elastomer kann aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Gummi und synthetischem Gummi ausgewählt werden und umfasst erfindungsgemäß ein Hochtemperatur-Elastomer, nämlich ein Acryl- oder Ethylen-Acryl-Elastomer.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Einbau einer Gummi-Zusammensetzung in den Schmierölsumpf des Motors oder des Getriebes zur Verfügung gestellt. Die Gummi-Zusammensetzung enthält ein Elastomer und eine Antischaum-Verbindung, wie oben beschrieben wurde.

Verfahren zur Behandlung eines Motors oder eines Automatikgetriebes mit Antischaum und zur Verminderung des "Aufheulens" der Pumpe ("pump whine") in einem Automatikgetriebe beinhalten das Inkontaktbringen des funktionellen Fluids im Getriebe oder Motor mit einer Gummi-Zusammensetzung, welche eine Perfluoropolyether-Verbindung enthält, die beim Kontakt mit dem Fluid ausgewaschen wird. Vorzugsweise wird eine Menge der Antischaum-Verbindung aus der Gummi-Zusammensetzung ausgewaschen, dass von 0.0005 Gewichts-% (5 ppm) bis 1 Gewichts-% der Antischaum-Verbindung in das funktionelle Fluid ausgewaschen wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Der Begriff "funktionelles Fluid" bezieht sich auf eine flüssige Zusammensetzung, welche typischerweise in der Industrie verwendet wird und in welcher es erwünscht oder notwendig ist, dass eine Antischaum-Verbindung hinzugefügt wird. Konventionell verwendet charakterisiert der Begriff das Fluid über die Funktion, welche dieses ausführt. Nichtbeschränkende Beispiele von funktionellen Fluiden beinhalten Getriebefluide, hydraulische Fluide, schmierende Fluide, Motorenöle, Wärmetransfer-Fluide, Bremsfluide, Kühlfluide und ähnliche.

In einer Ausführungsform stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Gummi-Zusammensetzung zur Verfügung, welche eine Antischaum-Verbindung enthält, die aus der Gummi-Zusammensetzung ausgewaschen wird, wenn sie in Kontakt mit einem funktionellen Fluid gebracht wird. Verfahren zum Einbringen einer Antischaum-Verbindung in ein funktionelles Fluid, welche beinhalten, dass die funktionellen Fluide mit der Gummi-Zusammensetzung in Kontakt gebracht werden, werden ebenso zur Verfügung gestellt. Zusätzlich zur Antischaum-Verbindung enthält die Gummi-Zusammensetzung auch ein Elastomer, welches aus einer breiten Vielfalt natürlicher oder synthetischer Gummis ausgewählt werden kann, wobei das Elastomer erfindungsgemäß ein Hochtemperatur-Elastomer, nämlich ein Acryl-Elastomer oder ein Ethylen-Acryl-Elastomer, umfasst.

In einer weiteren Ausführungsform werden Verfahren zum Einbringen einer Antischaum-Verbindung in einen Motor oder ein Automatikgetriebe im Ölsumpf des Motors oder Automatikgetriebes zur Verfügung gestellt. Die Verfahren beinhalten den Einbau einer Gummi-Zusammensetzung in den Ölsumpf des Getriebes oder Motors und das Hinzufügen eines Fluids zum Ölsumpf, um die Gummi-Zusammensetzung damit in Kontakt zu bringen. Beim Kontakt mit dem Fluid im Ölsumpf wird die Antischaum-Verbindung in der Gummi-Zusammensetzung aus der Zusammensetzung in das Fluid ausgewaschen.

Die erfindungsgemäßen Gummi-Zusammensetzungen können in einem Automatikgetriebe eingesetzt werden, welches ein Gehäuse enthält, das einen Schmierölsumpf abgrenzt. Eine wie oben beschriebene Gummi-Zusammensetzung wird in den Schmierölsumpf eingebaut und die Antischaum-Verbindung wird aus der Gummi-Zusammensetzung ausgewaschen, wenn sie in Kontakt mit dem Automatikgetriebe-Fluid tritt. Verfahren zur Verminderung von unerwünschtem Lärm oder "Aufheulen" der Pumpe ("pump whine") in einem Automatikgetriebe beinhalten die Schritte der Behandlung des Automatikgetriebe-Fluids mit einer Antischaum-Verbindung, indem das Automatikgetriebe-Fluid wie oben beschrieben in Kontakt mit einer Gummi-Zusammensetzung gebracht wird. Die Antischaum-Verbindung wird aus der Gummi-Zusammensetzung in das Getriebefluid ausgewaschen, während es in Kontakt mit dem Fluid ist. Die resultierende Abnahme an Schaum führt zu einer Verminderung unerwünschter Kavitation oder des "Aufheul"-Lärmes der Pumpe ("pump whine"). Die Reduktion der Kavitation kann zu einer erhöhten Komponenten-Lebensdauer führen.

Die Gummi-Zusammensetzung kann in Form einer in einem Automatikgetriebe verwendeten Dichtung zur Verfügung gestellt werden. Dichtungen beinhalten ohne Einschränkung Dichtungsringe, O-Ringe und weitere Dichtungselemente. In einer weiteren Ausführungsform wird die Gummi-Zusammensetzung in Kontakt mit dem Getriebefluid verwendet, dient aber nicht als Dichtung im Automatikgetriebe. In dieser Ausführungsform kann die Gummi-Zusammensetzung irgendwo im Getriebesystem mit dem Getriebefluid in Kontakt gebracht werden.

Die erfindungsgemäße Gummi-Zusammensetzung kann in einem Motor, vorzugsweise einem Auto-Motor eingesetzt werden, welcher eine wie oben beschriebene Gummi-Zusammensetzung enthält, die im Ölsumpf installiert ist. Verfahren zur Schaumverminderung im Motor beinhalten das Inkontaktbringen des schmierenden Öls mit der Gummi-Zusammensetzung im Ölsumpf, woraufhin die Antischaum-Verbindung in das Motorenöl ausgewaschen wird.

Die Zusammensetzungen, Verwendung und die Verfahren der Erfindung basieren auf der Verwendung einer neuen Antischaum-Verbindung für funktionelle Fluide. Die Antischaum-Verbindungen der Erfindung enthalten Perfluoropolyether-Verbindungen (PFPE). Die PFPE der Erfindung haben die Funktion, den Schaum im funktionellen Fluid während des Betriebs zu vermindern. In einer Ausführungsform führt die Verminderung an Schaum zu einer Abnahme des Lärms, welcher von mitgerissener Luft im hydraulischen System verursacht wird.

Perfluoropolyether-Verbindungen sind Polymere, welche eine Vielzahl an Ethergruppen in der Rückgratkette des Polymers enthalten, wobei einige oder alle der Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen eines Standard-Polyethers durch Kohlenstoff-Fluor-Bindungen ersetzt sind. In einer Ausführungsform umfasst die Perfluoropolyether-Verbindung eine Vielzahl an sich wiederholenden -(CaF2aO)- Einheiten, in der a von 1 bis 10 ist. Nicht-beschränkende Beispiele solcher sich wiederholender Einheiten beinhalten die folgenden:

-(CF2-CF(CF3)-O)-

-(CF2-CF2-CF2-O)-

-(CF2-CF2-O)

In einer weiteren Ausführungsform beinhalten die PFPE Verbindungen sich wiederholende -CbF2bO)- und -(CF2O)- Einheiten, in denen b von 2 bis 10 ist.

Erfindungsgemäß einegesetzte Perfluoropolyether-Verbindungen können mittels im Stand der Technik gut bekannter Verfahren synthetisiert werden. In einem nichtbeschränkenden Beispiel können sie durch Polymerisation von Perfluoroolefinen in der Anwesenheit eines Oxidationsmittels synthetisiert werden. Nichtbeschränkende Beispiele von Perfluoroolefinen beinhalten Tetrafluoroethylen und Hexafluoropropylen.

Die Perfluoropolyether-Verbindungen umfassen ein Rückgrat mit sich wiederholenden Perfluoroether-Einheiten wie oben beschrieben und werden zusätzlich dazu weiter durch zwei Endgruppen an beiden Enden der Perfluoropolyether-Kette charakterisiert. Wie weiter unten beschrieben wird,. können die Endgruppen der Perfluoropolyether-Verbindungen im Falle eines Halogenatoms, einer Perfluoroalkoxy-Gruppe und einer Perfluoroalkyl-Gruppe nicht-funktionell sein oder eine Zahl verschiedener funktioneller Gruppen enthalten. Nichtbeschränkende Beispiele funktioneller Gruppen beinhalten Alkylamid, Silan, Phosphat, Phosphatester, Carboxyl, organischen Ester und Hydroxyl. Somit werden repräsentative Strukturen der Perfluoroether-Verbindungen wiedergegeben als: R1-(-CF(CF3)-CF2-O-)n-R2 (I) R1-(-CF2-CF2-CF2-O-)n-R2 (II) R1-(-CF2-CF2O-)n-(CF2-O-)m-R2 (III) R1-(-CF2-CF(CF3)-O-)n-(-CF2-O-)m R2 (IV) in denen R1 und R2 die funktionellen oder nichtfunktionellen Endgruppen umfassen, welche oben bezeichnet wurden. Der Konvention entsprechend beziehen sich die Indices n und m auf die Anzahl der entsprechenden sich wiederholenden Einheiten im Rückgrat der PFPE. Die Werte von m und n bestimmen das Molekulargewicht der PFPE.

Im Allgemeinen sollten die erfindungsgemäß eingesetzten PFPE relativ unlöslich im schmierenden Basisöl des funktionellen Fluids sein und eine Viskosität im Bereich von ungefähr 1 bis 150'000 Centistokes aufweisen. Die PFPE weisen im Allgemeinen eine Dichte auf, die grösser als diejenige des schmierenden Öls ist, und neigen als solche dazu, während des Nicht-Betriebes aus der Flüssigkeit abzusinken und sich am Grund des Ölsumpfs abzusetzen. Es wird angenommen, dass, wenn die Viskosität der PFPE grösser als ca. 150'000 Centistokes ist, die PFPE unter Schwierigkeiten im funktionellen Fluid, wie beispielsweise einem Getriebefluid, beim Betrieb wieder dispergiert werden können, speziell an kalten Wintertagen. Entsprechend werden die erfindungsgemäß eingesetzten PFPE mit Werten von n und m ausgewählt, dass die Viskosität im bevorzugten Bereich liegt. Aus praktischen Gründen sollte n wenigstense ca. 3 sein. In einer bevorzugten kommerziellen Ausführungsform beträgt die Summe von m + n ca. 8 bis ca. 45. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Summe von n + m ca. 40 bis ca. 180. PFPE der Formel I, in der n = 44–45 sind, in der n = 19 sind und mit n = 13–14, sind kommerziell erhältlich. Kommerzielle Ausführungsformen der Formel IV mit m + n 40 bis 180 und dem Verhältnis m/n im Bereich von 0,5–2,0 sind erhältlich. In einer weiteren kommerziellen Ausführungsform beträgt die Summe von n + m 8 bis 45 und das Verhältnis m/n 20 bis 1000. Erfindungsgemäß eingesetzten PFPE sind, beispielsweise unter der Fomblin®-Linie von Ausimont oder der Krytox®-Linie von DuPont kommerziell erhältlich. Nicht-beschränkende kommerzielle Beispiele von PFPE, welche für die Verwendung im Getriebefluid oder Motorenöl der Erfindung geeignet sind, sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

In den oben angegebenen Beispielen sind die Endgruppen R1 beziehungsweise R2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Fluoratom, einer Perfluoroalkoxy-Gruppe und einer Perfluoroalkyl-Gruppe. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Perfluoroalkyl-Gruppe eine Trifluoromethan-Gruppe, -C F3. Weitere Perfluoroalkyl-Gruppen beinhalten -CnF2n+1, in der n von 2 bis 10 ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Perfluoroalkoxy-Gruppe eine Trifluoromethoxy-Gruppe, -OCF3.

Weitere Perfluoroalkoxy-Gruppen beinhalten -OCnF2n+1, in der n von 2 bis 10 ist.

Die erfindungsgemäß eingesetzten PFPE weisen im allgemeinen tiefe H Stockpunkte auf, was deren Verwendung bei tiefen Temperaturen erlaubt. Der Stockpunkt ist vorzugsweise = 20°C oder tiefer, bevorzugter –40°C oder tiefer und noch bevorzugter unter –40°C. Zusätzlich weisen die PFPE eine günstige Flüchtigkeit auf, welche gemäss ASTM D2595 als Verdampfungsgewichtsverlust ausgedrückt wird. Bevorzugt wird der Gewichtsverlust in Prozent bei einer gegebenen Temperatur 20% oder weniger sein, bevorzugter 10% oder weniger und noch bevorzugter 1% oder weniger, gemessen bei Temperaturen von 120°C bis 204°C. Diese und weitere physikalische Eigenschaften einiger kommerziell erhältlicher PFPE der Fomblin®-Linie sind in Tabelle 2, 3 und 4 angegeben.

Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4

Erfindungsgemäß eingesetzte PFPE können auch funktionalisierte PFPE beinhalten, in denen R1 und R2 in den Formeln I-IV nicht gleich Halogen, Perfluoroalkoxy und Perfluoroalkyl sind. Solche funktionellen Gruppen beinhalten ohne Beschränkung Alkylamid, Silan, Phosphat, Phosphatester, Carboxyl, Carboxylester und Hydroxyl. Bei der Verwendung sollten die funktionalisierten PFPE auf eine Menge beschränkt werden, welche die Antischaum-Eigenschaft der diese enthaltenden Antischaum-Zusammensetzung nicht negativ beeinflusst. In einer bevorzugten Ausführungsform werden nicht-funktionelle PFPE zusammen mit funktionalisierten PFPE verwendet. Mit Blick darauf können funktionalisierte PFPE für die Verwendung als Antischaummittel gewählt werden.

In einer Ausführungsform werden die Endgruppen R1 und R2 unabhängig voneinander durch A1-CF2O- beziehungsweise -CF2-A2, dargestellt. Die Gruppen A1 und A2 können gleich oder verschieden sein und können Wasserstoff, Fluor oder Chlor sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst wenigstens einer und vorzugsweise beide von A1 und A2 funktionelle Gruppen, einschliesslich Carboxyl, Amid, Silan, Hydroxyl und Phosphat. Nichtbeschränkende Beispiele A1 und A2 beinhalten

-CONHRH;

-Ak-OH;

-Ak-Si(ORH)3;

-CORH;

-CH2(OCH2CH2)POH;

-CH2OCH2CH(OH)CH2OH; und

-Ak-OP(O)(OH)2

in denen RH H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, Ak eine Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist und p von 1 bis ca. 20 ist.

In einer weiteren Ausführungsform werden die PFPE durch eine Formel Cl(CF2CF(CF3)O)nCF2-B dargestellt, in der B gleich wie obiges A1 oder A2 ist.

Funktionalisierte PFPE sind in der Technik wohl bekannt und kommerziell erhältlich. Beispielsweise sind sie unter der Fluorolink®-Linie von Ausimont und unter der Krytox®-Linie von DuPont erhältlich. Nicht-beschränkende Beispiele kommerziell erhältlicher funktionalisierter PFPE sind in Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5

Die Silan-Funktionalität wird durch die -Si(OEt)3-Gruppen von Fluorolink® S10 illustriert. Die PFPE können monofunktionell, difunktionell, trifunktionell oder tetrafunktionell sein. Beispielsweise weist Krytox®-Alkohol TLF-8976 in Tabelle 5 eine einzige funktionelle Hydroxylgruppe auf. Fluorolink® D10H zeigt difunktionellen Hydroxyl-PFPE, während Fluorolink® T10 ein nichtbeschränkendes Beispiel eines tetrahydroxy-funktionellen PFPE ist. In weiteren nicht-beschränkenden Beispielen können die funktionellen Phosphat-PFPE monofunktionell oder difunktionell sein. Diese werden durch Krytox® Phosphat KDP-4413 beziehungsweise Fluorolink® F10 in der Tabelle illustriert.

Die effektive Entschäumungsfähigkeit der erfindungsgemäß eingesetzte PFPE hängt teilweise mit der Unlöslichkeit im Prozessmedium zusammen, in welchem es wirkt. Im funktionellen Fluid wird der Antischaum-Zusatzstoff als eine zweite flüssige Phase dispergiert. Die zweite Phase weist eine Neigung zur Segregation auf, um aufgrund ihrer, limitierten Löslichkeit an Flüssigkeit-Luft-Grenzflächen einschliesslich Blasen zu verbleiben. Obschon die unlösliche Natur der Antischaum-Verbindungen zur Antischaum-Eigenschaft führt, auferlegt die Unlöslichkeit Beschränkungen bezüglich der maximalen Konzentration, welche in eine stabile Dispersion mit für die kommerzielle Verwendung geeigneter Lagerungslebensdauer abgemischt werden kann. Beispielsweise können die erfindungsgemäß eingesetzten PFPE in ein Automatikgetriebe-Fluid mit Hochscher-Mischungsverfahren eingemischt werden, um eine beschränkte Konzentration von Antischaum-Mittel einzumischen. Ebenso ist es möglich, zusätzliche Zugaben oder "top treats" der erfindungsgemäß eingesetzten PFPE direkt in das Automatikgetriebe vorzunehmen. In einem bevorzugten Verfahren wird eine Antischaum-Verbindung in ein funktionelles Fluid, wie beispielsweise ein Motorenöl oder Automatikgetriebe-Fluid, gebracht, in dem beim Kontakt des Fluids mit einer Gummi-Zusammensetzung, welche die Antischaum-Verbindung enthält, diese in das Fluid ausgewaschen wird. Obschon das PFPE hinzugefügt wird, wird bevorzugt ein PFPE mit einer Viskosität im Bereich von ca. 1–150'000 Centistokes verwendet, um ein Abmischen in die Flüssigkeit zu erlauben, entweder bei der Anlage des Formulierenden mit einer Hochscher-Mischanlage oder in den Ölsumpf eines Motors oder Automatikgetriebe-Systems.

Die Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung beinhalten die Antischaum-Verbindung oder Antischaum-Verbindungen zusätzlich zu den konventionellen Elastomeren und weiteren Verbindungen. Hergestellte Gummis und Verfahren zu deren Herstellung sind wohl bekannt. Siehe beispielsweise die allgemeine Diskussion, die in Kapitel 2 von Rubber Technology, Dritte Ausgabe, herausgegeben von Maurice Morton (Van Nostrand Reinhold Company, 1987) angegeben ist, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier miteingeschlossen wird.

Herkömmliche Gummi-Zusammensetzungszusatzstoffe beinhalten Elastomere, Verarbeitungshilfsstoffe, Vulkanisierungsmittel, Beschleuniger, Beschleuniger-Aktivatoren, Anti-Alterungsmittel (Anti-Abbaumittel), Füllstoffe, Weichmacher und diverse Inhaltsstoffe. Die Grundkomponente der Gummi-Zusammensetzungen ist Elastomer. Dieses kann in Form von Gummi alleine oder als Vormischungen von Gummi und Öl, Gummi und Russ, Gummi-Öl-Russ und ähnlichem zur Verfügung gestellt werden. Kombinationen oder Abmischungen der Elastomere können verwendet werden, so dass die Gummi-Zusammensetzung ein oder mehrere Elastomere enthält. Die Elastomere werden ausgewählt, um die im Endprodukt erwünschten spezifischen physikalischen Eigenschaften zu erhalten.

Eine breite Vielfalt natürlicher und synthetischer Gummis zur Verwendung als Elastomere in den Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung ist erhältlich. Natürlicher Gummi besteht im Wesentlichen aus cis-1,4-Polyisopren und ist aus einer Vielfalt an natürlichen Quellen erhältlich. Synthetische Gummis beinhalten synthetisches Polyisopren und eine Anzahl weiterer Gummimaterialien, welche über die Jahre hinweg entwickelt worden sind. Nicht-beschränkende Beispiele synthetischer Gummis beinhalten Acryl-Elastomere, Acrylonitril-Butadien-Elastomere (NBR), Butyl-Gummi (IRR), Isobutylen-Isopren-Elastomer, chloriertes Polyethylen-Elastomer (CM, CPE), chlorosulfoniertes Polyethylen (CSM), Epichlorohydrin-Elastomer, Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), Ethylen/Buten-Elastomer, Ethylen/Octan-Elastomer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Isobutylen-Paramethylstyrol-Elastomer (IMS), Polybutadien-Elastomer (BR), Polychloropren (CR), Polyisobutylen, Polyisopren (IR), Polynorbornen (PNR) und Styrol-Butadien-Gummi (SBR). Für Anwendungen bei hoher Temperatur, wie beispielsweise die Verwendung in Automatikgetriebe-Fluiden, sind Acryl-Elastomere (ACM) und Ethylen-Acryl-Elastomere besonders geeignet.

Acryl-Elastomere (ACM) sind Copolymere, welche auf einem Rückgrat basieren, die sich wiederholende Einheiten an Acrylmonomeren (ca. 95–99%) und ein sogenanntes reaktives Vernetzungsmonomer (reaktive cure site monomer) (ca. 1–5%) enthalten. Die Quervernetzung oder "Vulkanisierung" ist abhängig von der Reaktivität des reaktiven Vernetzungsmonomers (reaktive cure site monomer). Acrylmonomere beinhalten Alkyl-Ester, wie beispielsweise Ethylacrylat und Butylacrylat, und Alkoxy-Ester, wie beispielsweise Methoxyethylacrylat und Ethoxyethylacrylat. Das reaktive Vernetzungsmonomer (reaktive cure site monomer) ist gewöhnlich Eigentum eines bestimmten Lieferanten. In ACM-Harzen weist das Aushärtungszentrum typischerweise ein Halogen auf, im speziellen eine Chlorfunktionalität, welche erlaubt, dass die Vernetzungsreaktionen auftreten. Acryl-Elastomere sind resistent gegenüber Ölen bei erhöhten Temperaturen und gegenüber aliphatischen Kohlenwasserstoffen. Sie sind als solche als Elastomer-Komponente der Gummiverbindungen in Kontakt mit auf Öl basierenden, funktionellen Fluiden, wie beispielsweise Automatikgetriebe-Fluiden, bevorzugt. Acrylharze sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von Ethyl Corporation unter dem HiTEC®-Markennamen.

Ethylen-Acryl-Elastomere sind Acryl-Elastomeren ähnlich, mit der Ausnahme, dass das Rückgrat im allgemeinen auf Ethylen- und Acrylester-Monomeren basiert mit einem Aushärtungszentrum, welches typischerweise auf einer Carbonsäure basiert. In einer Ausführungsform ist das Acryl-Ester-Methylacrylat und das Aushärtungszentrum-Monomer ein funktionelles Carbonsäure-Monomer. Sie weisen beide die Acryl-Elastomer-Eigenschaften bezüglich Resistenz gegenüber Ölen und hohen Temperaturen auf. Ethylen-Acryl-Elastomere oder -Gummis sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von DuPont unter dem Vamac®-Handelsnamen.

Die Elastomere sind die Hauptkomponente der meisten Gummi-Zusammensetzungen. In einer typischen Rezeptur sind die Inhaltsstoffe normalerweise in Mengen basierend auf einer Gesamtzahl von 100 Teilen des Elastomers, welche die Gummi-Zusammensetzung ausmachen, angegeben. Die Elastomere sind als 100 aufgelistet, wobei der Gehalt an weiteren Zusatzstoffen als Teil pro 100 Teile Gummi ("part per hundred parts rubber"; phr) angegeben ist.

Die meisten Gummi-Zusammensetzungen müssen quervernetzt oder vulkanisiert werden, um geeignete Eigenschaften für ihre Endanwendung zu entwickeln. Zu diesem Zweck sind Vulkanisierungsmittel in Gummi-Zusammensetzungsrezepturen miteingeschlossen. Die Vulkanisierungsmittel können als Schwefel oder Nicht-Schwefel klassifiziert werden.

In einer Ausführungsform enthält das Vulkanisierungsmittel elementaren Schwefel oder eine andere Schwefel-Verbindung. Nicht-beschränkende Beispiele von nicht-elementaren Schwefelverbindungen beinhalten Tetramethylthiuram-Disulfid, Dipentamethylenthiuram-Hexasulfid, Dimorpholinyl-Disulfonid, Dibuthylxanthogen-Disulfid und Alkylphenol-Disulfid.

Die meisten Nicht-Schwefel-Vulkanisierungsmittel gehören zu einer von drei Gruppen: 1) Metalloxide; 2) difunktionelle Verbindungen; und 3) Peroxide. Metalloxide sind besonders geeignet, um carboxylierte Elastomere oder Chlor-enthaltende Elastomere, wie beispielsweise Polychloropren und chlorosulfoniertes Polyethylen, zu vernetzen. Nicht-beschränkende Beispiele nützlicher Metalloxid-Vulkanisierungsmittel beinhalten Zinkoxid, Lithargyrum (PbO), Mischungen von Lithargyrum und Magnesiumoxid (MgO) und Kombinationen von Magnesiumoxid und Pentaerythriol.

Difunktionelle Verbindungen agieren durch die Reaktion mit funktionellen Gruppen zur Bildung von Quervernetzungen als Vulkanisierungsmittel. Beispielsweise können Epoxyharze mit Nitril-Gummis verwendet werden, phenolische Harze oder Chinondioxime können mit Butyl-Gummis verwendet werden, und Diamine oder Dithio-Verbindungen mit Fluoro-Gummis.

Organische Peroxide können verwendet werden, um Gummis zu vernetzen, welche keine Doppelbindungen enthalten oder welche keine weiteren reaktiven Gruppen enthalten, die fähig sind, Quervernetzungen mit difunktionellen Verbindungen zu bilden. Nichtbeschränkende Beispiele von Peroxid-Vulkanisierungsmitteln beinhalten Dicumylperoxid, 2,5-bis t-Butylperoxy)-2,5-dimethylhexan und Zinkperoxid.

Beschleuniger können in Gummi-Rezepturen verwendet werden, um die Aushärtungsrate zu beschleunigen und/oder die Temperatur, bei welcher die Aushärtung auftritt, zu reduzieren. Nicht-beschränkende Beispiele von Beschleunigern, die von langsam bis schnell aufgelistet. sind, beinhalten Anilin, Diphenylguanidin, Hexamethylen-Tetramin, Mercaptobenzothiazol, Benzothiazyl-Disulfid, Thiurame, Dithiocarbamate und Xanthate. Beschleuniger-Aktivatoren können verwendet werden, um den Beschleuniger zu aktivieren, damit dieser wirksamer funktioniert. Üblicherweise verwendete Beschleuniger-Aktivatoren beinhalten ohne Beschränkung eine anorganische Verbindung wie Zinkoxid, Kalk, Lithargyrum, Bleimennige, Bleiweiss, Magnesiumoxid, alkalische Carbonate und Hydroxide. Organische Säuren können in Kombination mit den Metalloxiden verwendet werden. Nicht-beschränkende Beispiele der organischen Säure beinhalten Stearin-, Öl-, Laurin-, Palmitin- und Myristinsäuren, sowie hydrierte Palm-, Castor-, Fisch- und Leinöle.

Anti-Alterungsmittel oder Anti-Abbaumittel schützen das Gummi vom Abbau, welcher auf der Interaktion mit ultraviolettem Licht oder Oxidationsmitteln in der Umwelt basieren. Anti-Alterungsmittel beinhalten Antioxidationsmittel und Antiozonierungsmittel. Eine breite Vielfalt an chemischen Verbindungen, um die Gummi-Zusammensetzungen vor Abbau zu schützen, ist erhältlich. Drei chemische Hauptfamilien beinhalten sekundäre Amine, Phenolverbindungen und Phosphite.

Weichmacher werden als physikalische Weichmacher verwendet, um die physikalischen Eigenschaften des Gummis zu modifizieren. Eine wichtige Klasse an Weichmachern sind die Ester-Weichmacher. Nicht-beschränkende Beispiele beinhalten Dicaprylphthalat, Butylcuminat, Dibutylphthalat, Butyllactat, Methylricinoleat, Butyloleat, Dibutylsebacat, Dioctylphthalat, Methyloleat und Tricresylphosphat. Weiter Weichmacher ("softeners" oder "plasticizers") beinhalten Fettsäuren, pflanzliche Öle, Erdölprodukte, Kieferteerprodukte und Harze.

Zusätzlich zu den Klassen der obigen Zusatzstoffe beinhalten diverse Inhaltsstoffe Schleifmittel, Treibmittel, Farbstoffe, Flammhemmer, Homogenisierungsmittel, innere Schmiermittel, Duftstoffe und Abbindeverzögerer. Diese können in die Gummi-Zusammensetzung eingeführt werden, um spezifische physikalische oder chemische Eigenschaften zu liefern.

Die meisten Gummi-Zusammensetzungen beinhalten ebenso Füllstoffe, welche die Zusammensetzungen färben, verfestigen, ausdehnen und/oder preisgünstiger machen. Die zwei Hauptklassen von verwendeten Füllstoffen sind Russ- und Nicht-Russ-Füllstoffe. Nicht-Russ-Füllstoffe beinhalten ohne Beschränkung halb-verfestigende Materialien wie Lehme, ausdehnende Füllstoffe wie Calziumcarbonat, verfestigende Füllstoffe wie präzipitiertes Silika und pigmentierende Füllstoffe wie Titandioxid.

Die gebräuchlichsten Verfahren für das Einführen und Einmischen der Inhaltsstoffe in die Gummi-Zusammensetzungen beinhalten die Verwendung einer Mühle oder eines inneren Mixers, wie eines Banbury-Mixers. Mühlen und Mixer für die Gummiherstellung sind kommerziell erhältlich. Typische Labor-Rezepturen und Mischschemen wurden von einer Anzahl Industriegruppen entwickelt, wie beispielsweise vom Committee D11 bezüglich Gummi und gummiähnliche Materialien der American Society for Testing and Materials (ASTM).

Die Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung können verwendet werden, um eine Antischaum-Verbindung in ein funktionelles Fluid zu bringen, indem die Gummi-Zusammensetzung, welche die Antischaum-Verbindung enthält, mit dem Fluid in Kontakt gebracht wird. Beim Kontakt mit dem funktionellen Fluid wird die Antischaum-Verbindung aus der Gummi-Zusammensetzung ausgewaschen, sodass eine bestimmte Menge der Antischaum-Verbindung der Gummi-Zusammensetzung in das Fluid gebracht wird. Die Rate des Auswaschens und die Menge an ausgewaschener Antischaum-Verbindung hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschliesslich der Kompatibilität zwischen dem Elastomer und der Antischaum-Verbindung, der Art des funktionellen Fluids und der Temperatur bei der Verwendung. Genügende Mengen der Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung sollten in Kontakt mit dem funktionellen Fluid gebracht werden, um eine wirksame antischäumende Menge der Antischaum-Verbindung zu liefern. Im Falle von Automatikgetriebe-Fluiden wird bevorzugt, dass eine solche Menge an Antischaum-Verbindung geliefert wird, dass das gesamte Fluid 5 ppm bezogen auf das Gewicht (0,0005 Gewichts-%) bis ca. 1 Gewichts-% der Antischaum-Verbindung enthält. Abhängig von der Auswascheffizienz und der Auswaschrate kann es erwünscht sein, Gummi-Zusammensetzungen in Kontakt mit dem Fluid zur Verfügung zu stellen, welches einige Mehrfache oder ein Überschuss der Antischaum-Verbindung im Vergleich zu dem für das Einstellen des wirksamen Antischaum-Gehalts Benötigten zur Verfügung zu stellen.

In einer Ausführungsform können die Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung stellvertretend für Gummi-Zusammensetzungen, welche sich bereits im System befinden, das mit der Antischaum-Verbindung behandelt werden soll, verwendet werden. Beispielsweise können im Falle von Automatikgetrieben die Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung die Dichtringe, Dichtungen, O-Ringe oder weitere im Getriebe verwendeten Gummi-Zusammensetzungen ersetzen. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise läge darin, dass die Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung ohne Umgestaltung des Getriebes oder seiner Aufmachung verwendet werden könnte.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Gummi-Zusammensetzungen der Erfindung als Abschnitte oder andere physikalische Formen verwendet, die montiert oder anderweitig irgendwo im Fluidsumpf befestigt sind, dass sie während der Verwendung in Kontakt mit dem Fluid bleiben. Somit können sie in Halterungen oder anderen Montage-Nischen, die im zu behandelnden System vorgesehen sind, montiert sein. In einem Automatikgetriebe können Halterungen oder andere Befestigungsvorrichtungen im Fluidsumpf, welcher vom Gehäuse des Getriebes begrenzt wird, vorgesehen sein. In einem Motor kann eine Gummi-Zusammensetzung gemäss der Erfindung gleichermaßen im Motorgehäuse, in der Ölwanne oder an einem anderen Ort, wo es in Kontakt mit dem schmierenden Fluid treten kann, montiert oder installiert werden. Konventionelle Überlegungen bezüglich Aufmachung kommen zur Anwendung.

Ein Raum für den Abschnitt oder eine andere Ausgestaltung, welche irgendeine benötigte Form aufweisen kann, um in die Aufmachungsumgebung zu passen, kann leicht angeordnet werden. Im Vergleich zur Ausführungsform, in der die Gummi-Zusammensetzung verwendet wird, um eine existierende Gummi-Zusammensetzung im System zu ersetzen, wird die hier beschriebene Ausführungsform im allgemeinen einige Anstrengung und eine Umgestaltung beinhalten, um die Gummi-Zusammensetzung im Ölsumpf zu platzieren.

Die Erfindung kann auch ausgeführt werden, indem die Gummi-Zusammensetzung mit dem funktionellen Fluid für eine Zeit, welche genügend ist, um eine wirksame Menge an Antischaum-Verbindung in das funktionelle Fluid auszuwaschen, in Kontakt gebracht wird. Die Gummi-Zusammensetzung kann darauf vom Kontakt mit dem funktionellen Fluid entfernt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Gummi-Zusammensetzung während der Verwendung, in Kontakt mit dem funktionellen Fluid belassen.

Ein wirksames Entschäumungsvermögen der erfindungsgemäß eingesetzten Antischaum-Verbindungen hängt teilweise von ihrer Unlöslichkeit im Verfahrensmedium ab. Der Antischaum-Zusatzstoff wird als zweite flüssige Phase dispergiert. Die zweite Phase weist eine Neigung zur Segregation auf, um an den Flüssigkeit-Luft-Grenzflächen einschliesslich der Blasen augrund ihrer beschränkten Löslichkeit zu verbleiben. Obschon die unlösliche Natur der Antischaum-Verbindungen zu ihrer Antischaum-Eigenschaft führt, auferlegt die Unlöslichkeit Beschränkungen bezüglich der Maximalkonzentration, welche in eine stabile Dispersion mit für die kommerzielle Verwendung geeigneter Lagerungslebensdauer eingemischt werden kann. Die Antischaum-Verbindungen können in ein Automatikgetriebe-Fluid mit Hochscher-Mischungsverfahren eingemischt werden, um eine limitierte Konzentration des Antischaummittels einzumischen. Es ist auch möglich zusätzliche Zugaben oder "top treats" der Antischaum-Verbindung direkt in das Automatikgetriebe vorzunehmen. In einem bevorzugten Verfahren wird eine Antischaum-Verbindung in ein funktionelles Fluid gebracht, wie beispielsweise ein Automatikgetriebe-Fluid, indem es beim Kontakt des Getriebefluids mit einer Gummi-Zusammensetzung, welche die Antischaum-Verbindung enthält, in das Fluid ausgewaschen wird. Obschon Antischaum hinzugefügt wird, wird bevorzugt eine Antischaum-Verbindung mit einer Viskosität im Bereich von ca. 1–150'000 Centistokes verwendet, um ein einfaches Einmischen und Dispergieren in das funktionelle Fluid zu erlauben.

Grade der Antischaum-Verbindung zur Behandlung sollten tief genug sein, um übermässige Kosten vermeiden zu können, sollten aber bei einem Grad liegen, welcher geeignet ist, den Schaum in einem funktionellen Fluid und/oder dem Lärm des Aufheulens der Pumpe, welcher mit dem Schaum in beispielsweise einem Automatikgetriebe zusammenhängt, zu reduzieren. Im Allgemeinen sollte der Antischaum in einer solchen Menge eingebracht werden, dass es in einem funktionellen Fluid zu einem Grad von ca. 5 ppm (0.0005 Gewichts-%) bis ca. 1 Gewichts-% anwesend ist. Bevorzugter beträgt der obere Grad an Antischaum-Verbindung 0,5% und bevorzugter enthält das Fluid bis zu 0,3 Gewichts-% der Antischaum-Verbindung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Antischaum-Verbindung in ein Automatikgetriebe-Fluid zu einem Grad von 0,0005 Gewichts-% bis 0,269 Gewichts-% eingebracht. Um dies zu veranschaulichen resultieren beispielsweise 3 g an eingeführter Antischaum-Verbindung in einem kontinuierlich variablen Getriebe mit einem Ölsumpfvolumen von 8 Litern in einem Behandlungsgrad von ca. 0.05% der Antischaum-Verbindung unter der Annahme, dass das ATF eine Dichte von ~ 0,8 aufweist.

Der Grad der Antischaum-Verbindung zur Behandlung in funktionellen Fluiden wird von der Anwesenheit weiterer Zusatzstoffe mit bestimmter Eigenschaft im Fluid beeinflusst, im speziellen, weil die weiteren Zusatzstoffe das Ausmass an Mitreissen von Luft in das Fluid beeinflusst. Beispiele solcher Zusatzstoffe beinhalten Stockpunkt-Dämpfer, Viskositätsindex-Verbesserer, Antioxidationsmittel, Korrosionsinhibitoren, Mittel für extreme Drücke, Antiverschleissmittel und weitere Antischaummittel.

Eine Vielzahl funktioneller Fluide kann bei der Ausführung der Erfindung verwendet werden. Zu illustrativen Zwecken und nicht der Beschränkung wegen wird die Erfindung nun weiter für die Verwendung in ATF beschrieben. Abgemischte Automatikgetriebe-Fluide, welche die erfindungsgemäß eingesetzten Antischaum-Verbindungen enthalten, müssen im allgemeinen einen Flammpunkt grösser als ca. 170°C aufweisen, der Oxidation widerstehen, die Verdampfung unterdrücken und Betriebsstörungen standhalten. Des weiteren müssen die abgemischten ATF nicht-schäumende Eigenschaften bei hohen Temperaturen und Drücken und eine tiefe Viskosität bei tiefen Temperaturen aufweisen.

Zusätzlich zum schmierenden Basisöl und den Antischaum-Verbindungen beinhalten formulierte ATF eine Anzahl weiterer konventioneller Zusatzstoffe, wie beispielsweise:

Boriertes Dispergiermittel oder nicht-boriertes Dispergiermittel;

Anti-Oxidations-Verbindungen;

Quellzusammensetzungen für Dichtungen

Reibungsmodifikationsmittel;

Mittel für extreme Drücke/Antiverschleissmittel;

Viskositätsmodifikationsmittel;

Stockpunkt-Dämpfer; und

Detergentien.

Das Automatikgetriebe-Fluid sollte die Spezifikationen des Automobilherstellers erfüllen oder diese übertreffen. Ein Beispiel eines geeigneten ATF ist GM DEX-CVT®, welches ein Fluid für kontinuierlich variable Getriebe ist, das sowohl die GM 10028N und GM 9986220 Spezifikationen erfüllt.

Die für die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Automatikgetriebe-Fluide erfindungsgemäß eingesetztenverwendeten Basisöle können irgendein natürliches oder synthetisches Öl mit den benötigten Viskositätseigenschaften sein. Somit kann das Basisöl vollständig aus einem natürlichen Öl, wie beispielsweise einem Mineralöl mit geeigneter Viskosität, zusammengesetzt sein, oder es kann vollständig aus einem synthetischen Öl, wie beispielsweise einem Poly-alpha-Olefin, von geeigneter Viskosität zusammengesetzt sein. Gleichermassen kann das Basisöl eine Abmischung natürlicher oder synthetischer, Basisöle sein, vorausgesetzt, dass die Abmischung die für die Verwendung in der Herstellung eines Automatikgetriebe-Fluids erforderlichen Eigenschaften aufweist. Für gewöhnlich sollte das Basisöl eine kinematische Viskosität von 2 bis 50 Centistokes, vorzugsweise 3 bis 8 Centistokes (cSt) bei 100°C aufweisen. Bevorzugte Basisöle sind Gruppe III Grundmischungen („stocks"). Eine bevorzugte Basisöl-Viskosität beträgt beispielsweise 3,8 cSt für das verwendete Verhältnis von VHVI2 und VHVI4. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betragen die einzelnen Viskositäten dieser Grundmischungen („stocks") 2,8 cSt, beziehungsweise 4,3 cSt.

Erfindungsgemäß eingesetzten enthalten vorzugsweise Detergentien und Dispergierungsmittel. Sie wirken teilweise derart, dass sie Fluid-Komponenten solubilisieren und unlösliche Materialien, welche während des Betriebs über die Zeit hin anfallen, suspendieren. In einer Ausführungsform enthält das Detergens/Dispergierungsmittel eine erste Komponente (wie beispielsweise ein N-aliphatisch alkyl substituiertes Diethanolamin) und eine zweite Komponente, welche entweder in Öl löslichen Phosphor mit aschefreiem Dispergierungsmittel und/oder wenigstens ein einziges in Öl lösliches borhaltiges, aschefreies Dispergierungsmittel umfasst. Die aschefreien Dispergierungsmittel sind in einer Menge anwesend, dass das Verhältnis von Bor im aschefreiem Dispergierungsmittel im Bereich von ca. 0,05 bis ca. 0.2 Gewichtsteilen Bor pro Gewichtsteil der ersten Komponente liegt, oder das Verhältnis von Phosphor im aschefreien Dispergierungsmittel ca. 0,1 bis ca. 0,4 Teile pro Gewichtsteile der ersten Komponente beträgt.

In einer Ausführungsform enthalten die Zusammensetzungen dieser Erfindung wenigstens ein in Öl lösliches Phosphor- und Bor-haltiges aschefreies Dispergierungsmittel, welches in einer Menge anwesend ist, dass das Verhältnis von Phosphor zur ersten Komponente im Bereich von ca. 0,15 bis ca. 0,3 Gewichtsteilen Phosphor pro Gewichtsteil der ersten Komponente liegt, und so, dass das Verhältnis von Bor im aschefreiem Dispergierungsmittel im Bereich von ca. 0,05 bis ca. 0,15 Gewichtsteilen Bor pro Gewichtsteil der ersten Komponente liegt.

Phosphor- und/oder Bor-enthaltende aschefreie Dispergierungsmittel können gebildet werden, indem ein aschefreies Dispergierungsmittel mit basischem Stickstoff und/oder wenigstens einer Hydroxylgruppe im Molekül, wie beispielsweise Succinimid-Dispergierungsmittel, Bernsteinsäureester-Dispergierungsmittel, Bernsteinsäureesteramid-Dispergierungsmittel, Mannich-Base-Dispergierungsmittel, Hydrocarbylpolyamin-Dispergierungsmittel oder polymerem Polyamin-Dispergierungsmittel phosphoryliert und/oder boriert wird.

Die ATF enthalten auch Antiverschleissmittel in einem geeigneten Grad, um die sich bewegenden Komponenten (zum Beispiel die Pumpe und das Zahnradgetriebe des Getriebes) vor Verschleiss zu schützen. Typischerweise sind die Antiverschleiss-Zusatzstoffe zu einem Grad von ca. 0,025 bis ca. 5 Gewichts-% des ATF anwesend. Ein nicht-beschränkendes Beispiel eines geeigneten Antiverschleissmittels ist 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol (DMTD) oder Derivate davon. Um dies zu veranschaulichen, beinhalten Derivate von DMTD:

  • a) 2-Hydrocarbyldithio-5-mercapto-1,3,4-thiadiazol oder 2,5-bis-(Hydrocarbyldithio)-1,3,4-thiadiazol und Mischungen davon;
  • b) Carbonsäure-Ester von DMTD;
  • c) Kondensationsprodukte halogenierter aliphatischer Monocarbonsäuren mit DMTD;
  • d) Reaktionsprodukte von ungesättigten zyklischen Kohlenwasserstoffen und ungesättigten Ketonen mit DMTD;
  • e) Reaktionsprodukte eines Aldehyds und Diarylamins mit DMTD;
  • f) Aminsalze von DMTD;
  • g) Dithiocarbamat-Derivate von DMTD;
  • h) Reaktionsprodukte eines Aldehyds und eines Alkohols oder einer aromatischen Hydroxyverbindung und DMTD;
  • i) Reaktionsprodukte eines Aldehyds, eines Mercaptans und DMTD;
  • j) 2-Hydrocarbylthio-5-mercapto-1,3,4-thiadiazol; und
  • k) Produkte aus der Kombination eines in Öl löslichen Dispergierungsmittels mit DMTD; sowie Mischunge davon.

Zusammensetzungen a)–k) werden beispielsweise in U.S. Pat. Nr. 4,612,129 und darin aufgeführten Bezugnahmen auf Patente beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hier eingefügt werden. Thiadiazole sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von Ethyl Corporation als HiTEC® 4313.

Abhängig von den gewählten Basisbeständen kann eine Menge einer Quellzusammensetzung für Dichtungen benötigt werden, um die Dichtungskompatibilitätsbedingungen des Herstellers der Original-Ausstattung („original equipment manufacturer"; OEM) zu erfüllen. Die Verwendung von Gruppe II-, Gruppe III- und Gruppe VI-Basisölen verlangt oft das Hinzufügen eines Materials, um Dichtungen aufzuquellen. Diese Materialien können aus den allgemeinen Kategorien der Öl-löslichen Diester der aromatischen Basisöle und der Sulfone gewählt werden. Alkyladipate sind Beispiele löslicher Diester, welche verwendet werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Alkyladipat bei einer Behandlungsrate von 3 bis 20%, bevorzugter 3 bis 10% und am meisten bevorzugt ca. 5% verwendet.

Ein Viskositätsindex (VI)-Verbesserer ist in den Formulierungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich und kann beinhalten, ist aber nicht beschränkt auf ein oder mehrere Materialien ausgewählt aus Polyacrylat, Polymethacrylat, Styrol/Olefin-Copolymer, Styrol-Dien-Copolymer, EP-Copolymer oder Terpolymere und Kombinationen davon. Ein bevorzugter VI-Verbesserer ist. ein gegenüber Scherkräften sehr stabiles Polymethacrylat-Polymer oder -Copolymer, welche beispielsweise bei ca. 15 Gewichts-% in der Fluidformulierung verwendet wird. VI-Verbesserer sind kommerziell erhältlich.

Die Automatikgetriebe-Fluide können als schmierende Zusammensetzungen und hydraulische Fluide in einer Vielfalt von Autogetrieben verwendet werden. In einer Ausführungsform weist das Getriebe ein Ölsumpfvolumen von 13 Litern (L) oder weniger auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Getriebe kontinuierlich variable Getriebe ("continously variable transmissions"; CVT) mit einem Ölsumpf von 9L oder weniger, vorzugsweise 8L oder weniger. Ein Vorteil der ATF ist, dass sie Schaum oder mitgerissene Luft in einem ATF vermindern. Dies bewirkt, dass das Aufheulen der Pumpe, welches durch die Implosion von Luftblasen auf der Druckseite der Pumpe ausgelöst wird, vermindert oder eliminiert wird. Wegen der involvierten hohen Drucke ist das Problem in Automatikgetrieben im allgemeinen und in CVT im speziellen am stärksten ausgeprägt. Aus diesem Grund werden in einer bevorzugten Ausführungsform die ATF als hydraulische und schmierende Fluide in kontinuierlich variablen Getrieben verwendet. Die CVT können als Getriebe für Autos mit Hinterradantrieb oder als mit einer Kardanwelle kombinierte Hinterachsen für Autos mit Vorderradantrieb konfiguriert werden.

Die Erfindung ist oben mit Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden. Eine weitere nicht-beschränkende Beschreibung wird in den folgenden Beispielen gegeben.

BEISPIELE

Die Gehalte für alle Komponenten mit Ausnahme des Perfluoropolyethers ist wie allgemein gebräuchlich als Teile pro 100 Teile Gummi (phr) angegeben. Der Gehalt an Perfluoropolyether (Antischaum-Verbindung) wird in Gewichtsprozent der gesamten Gummi-Zusammensetzung angegeben. Die folgenden Komponenten werden verwendet:

Gummi-Zusammensetzungen gemäss der in den Beispielen 1 bis 5 angegebenen Rezepturen werden als Abschnitte formuliert. Die Abschnitte werden im Ölsumpf eines Automatikgetriebes installiert. Das Automatikgetriebe-Fluid wird zum Ölsumpf hinzugefügt, um in Kontakt mit der Gummi-Zusammensetzung zu treten. Über die Zeit hinweg wird die Antischaum-Verbindung enthaltend den Perfluoropolyether in das Getriebe-Fluid ausgewaschen, um einen Behandlungsgehalt von 5ppm bis 1 Gewichts-% der Antischaum-Verbindung zu liefern, basierend auf dem totalem Gewicht des Getriebe-Fluids.


Anspruch[de]
Gummi-Zusammensetzung umfassend:

ein oder mehrere Elastomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichem oder synthetischem Gummi, wobei das Elastomer ein Acryl-Elastomer oder ein Ethylen-Acryl-Elastomer enthält, und

eine Antischaum-Zusammensetzung, die aus der Gummi-Zusammensetzung ausgewaschen wird, wenn sie in Kontakt mit einem funktionellen Fluid gebracht wird,

wobei die Antischaum-Zusammensetzung eine Perfluoropolyether-Verbindung umfasst.
Gummi-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Perfluoropolyether-Verbindung eine Vielzahl an sich wiederholenden -(CaF2aO)-Einheiten umfasst, in der a von 1 bis 10 ist. Gummi-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Perfluoropolyether sich wiederholende -(CF2-CF(CF3)-O)-Einheiten umfasst. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Perfluoropolyether sich wiederholende -(CF2-CF2-CF2-O)-Einheiten umfasst. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Perfluoropolyether sich wiederholende -(CF2-CF2-O)-Einheiten umfasst. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Perfluoropolyether sich wiederholende -(CbF2bO) und -(CF2-O)-Einheiten umfasst, worin b 2 bis 10 ist. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perfluoropolyether-Verbindung weiter eine oder mehrere funktionelle Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylamid, Silan, Phosphat, Carboxyl, Ester und Hydroxyl umfasst. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummi-Zusammensetzung 0,1 Gewichts-% bis 65 Gewichts-% der Perfluoropolyether-Verbindung umfasst. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummi-Zusammensetzung 5 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% der Perfluoropolyether-Verbindung umfasst. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perfluoropolyether-Verbindung eine Viskosität von 1 bis 150.000 Centistokes aufweist. Gummi-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perfluoropolyether-Verbindung einen Stockpunkt von weniger gleich –20°C und bevorzugt einen Stockpunkt von weniger gleich –40°C aufweist. Verwendung einer Gummi-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Einbringen einer Antischaum-Verbindung in ein funktionelles Fluid, indem die Gummi-Zusammensetzung mit dem Fluid in Kontakt gebracht wird. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als funktionelles Fluid ein Getriebefluid, hydraulisches Fluid, schmierendes Fluid, Motorenöl, Wärmetransfer-Fluid, Bremsfluid oder Kühlfluid eingesetzt wird. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als funktionelles Fluid ein Automatikgetriebefluid und eine solche Menge an Gummi-Zusammensetzung eingesetzt wird, dass in Kontakt mit dem Fluid von der Gummi-Zusammensetzung eine solche Menge an Antischaum-Verbindung geliefert wird, dass das gesamte Fluid 0,0005 Gew.-% bis 1 Gew.-% der Antischaum-Verbindung enthält. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummi-Zusammensetzung als in einem Fluidsumpf befestigter Abschnitt eingesetzt wird, welcher während der Verwendung in Kontakt mit dem Fluid bleibt. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummi-Zusammensetzung mit dem funktionellen Fluid für eine Zeit in Kontakt gebracht wird, welche genügend ist, um eine wirksame Menge an Antischaum-Verbindung in das funktionelle Fluid auszuwaschen, bevor die Gummi-Zusammensetzung vom Kontakt mit dem funktionellen Fluid entfernt wird. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 16 in einem Automatikgetriebe oder einem Auto-Motor. Verfahren zur Verminderung von Schaum in einem Motorenöl während des Betriebes des Motors, umfassend

das Inkontaktbringen einer Gummi-Zusammensetzung mit einer schmierenden Zusammensetzung, wobei die Gummi-Zusammensetzung ein Elastomer, welches ein Acryl-Elastomer oder ein Ethylen-Acryl-Elastomer enthält, und eine Perfluoropolyether-Verbindung umfasst, um die Perfluoropolyether-Verbindung in die schmierende Zusammensetzung zu bringen; und

das Schmieren des Getriebes mit der schmierenden Zusammensetzung, welches die Perfluoropolyether-Verbindung umfasst.
Verfahren zur Behandlung eines automatischen Getriebes, wobei das Getriebe ein Gehäuse umfasst, welches einen Schmierölsumpf abgrenzt, und der Ölsumpf eine schmierende Zusammensetzung enthält, wobei das Verfahren beinhaltet, dass die schmierende Zusammensetzung im Ölsumpf mit einer Gummi-Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird, wobei die Gummi-Zusammensetzung ein Elastomer, welches ein Acryl-Elastomer oder ein Ethylen-Acryl-Elastomer enthält, und eine Antischaum-Zusammensetzung umfasst und die Antischaum-Zusammensetzung eine Perfluoropolyether-Verbindung umfasst. Verfahren zur Behandlung eines Motors, der ein Motorengehäuse umfasst, welches einen Schmierölsumpf abgrenzt, und der Ölsumpf eine schmierende Zusammensetzung enthält, wobei das Verfahren beinhaltet, dass die schmierende Zusammensetzung im Ölsumpf mit einer Gummi-Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird, wobei die Gummi-Zusammensetzung ein Elastomer, welches ein Acryl-Elastomer oder ein Ethylen-Acryl-Elastomer enthält, und eine Antischaum-Zusammensetzung umfasst und die Antischaum-Zusammensetzung eine Perfluoropolyether-Verbindung umfasst. Verfahren, eine Antischaum-Verbindung in ein funktionelles Fluid zu bringen, beinhaltend, dass das funktionelle Fluid mit einer Gummi-Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird, wobei die Gummi-Zusammensetzung ein Elastomer, welches ein Acryl-Elastomer oder ein Ethylen-Acryl-Elastomer enthält, umfasst, und weiter eine Antischaum-Zusammensetzung, die beim Kontakt der Gummi-Zusammensetzung mit dem Fluid in das funktionelle Fluid ausgewaschen wird, wobei die Antischaum-Zusammensetzung eine Perfluoropolyether-Verbindung umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, in dem die Perfluoropolyether-Verbindung eine Vielzahl an sich wiederholenden -(CaF2aO)-Einheiten umfasst, in der a von 1 bis 10 ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 18, 19 oder 21, in dem der Perfluoropolyether sich wiederholende -(CbF2bO)- und -(CF2-O)-Einheiten umfasst, worin b 2 bis 10 ist. Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 21, in dem der Perfluoropolyether weiter eine oder mehrere funktionelle Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylamid, Silan, Phosphat, Carboxyl, Ester und Hydroxyl umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, beinhaltend, dass eine Menge an Perfluoropolyether in die schmierende Zusammenset zung gebracht wird, so dass die schmierenden Zusammensetzung 0,0005 Gewichts-% bis 1 Gewichts-% der Perfluoropolyether-Verbindung umfasst. Verfahren nach Anspruch 19, in dem das Getriebe ein kontinuierliches variables Getriebe ist.






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