CH496796A

CH496796A - Synthetische Schmiermittel für Gasturbinen von Flugzeugen

Info

Publication number: CH496796A
Application number: CH1043167A
Authority: CH
Inventors: Michael Blanchard Peter; Clark Byford Derek; George Rudston Stanley
Original assignee: British Petroleum Co
Priority date: 1966-07-21
Filing date: 1967-07-21
Publication date: 1970-09-30
Also published as: NL6710172A; DE1644858A1; GB1180386A; SE339063B; BE701644A

Description

Synthetische Schmiermittel für Gasturbinen von Flugzeugen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf synthetische Schmiermittel, die sich zur Verwendung unter den schweren Bedingungen, die beim Betrieb moderner Gasturbinen von Flugzeugen vorkommen, eignen.

Schmiermittel dieses Typs, die auf einem thermisch stabilen Ester beruhen enthalten eine Anzahl Zusatzstoffe, die in erster Linie dazu dienen, dem Grundstoff gute oxydationsbeständige, korrosionsbeständige und Belastungseigenschaften bei hoher Temperatur zu verleihen.

Das Problem der thermischen Stabilität bei Schmiermitteln für Gasturbinen von Flugzeugen kann durch die Verwendung gewisser sterisch gehinderter Estergrundstoffe, die im allgemeinen auch gute Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen aufweisen, da sie in vielen Fällen bei Temperaturen von -40 0C oder darunter flüssig sind, befriedigend gelöst werden. Ein schwierigeres Problem ist jedoch dasjenige der Oxydationsstabilität und Korrosionsbeständigkeit, das sich deshalb stellt, weil die Schmiermittel bei hohen Öltemperaturen (etwa 200 OC) in Kontakt mit der Luft arbeiten müssen. Diese Bedingungen beschleunigen die Verschlechterung des Schmiermittels durch Oxydation in hohem Mass, was im allgemeinen zu einer Zunahme dessen Viskosität und Azidität sowie einer Korrosion der Metalloberflächen oder einer Bildung von Ablagerungen darauf führt.

Eine übermässige Zunahme der Viskosität kann zu einem beschränkten Fliessen des Schmiermittels zu den Lagern des Motors führen, was ein ungenügendes Schmieren beim Starten und/oder eine ungenügende Kühlung beim Laufen des Motors als Folge hat. Eine Verschlechterung des Zustands der Motorelemente infolge von übermässiger Korrosion oder Ablagerung kann zum schlechten Funktionieren der sich bewegenden Teile führen, und eine übermässige Bildung von in Öl unlöslichen Materialien kann zu einer ungenügenden Schmierung infolge der Verstopfung von Ölbahnen führen. Es ist daher höchst wünschenswert, dass ein Schmiermittel von diesem Typus nicht mehr als eine geringe Neigung zur Erhöhung seiner Viskosität und seiner Azidität beim Betrieb aufweisen soll.

Die Leistung eines Schmiermittels in dieser Hinsicht wird häufig bestimmt, indem es einer Oxydations/Korrosionsprüfung unterzogen wird, bei der eine Ölprobe bei hoher Temperatur in Kontakt mit Metallprobestükken gehalten wird, während ein Luftstrom während längerer Zeit durchgeblasen wird. Durchführungsnormen solcher Prüfungen sind in gewissen Regierungs- und Motorherstellervorschriften für Gasturbinenschmiermittel angegeben.

In einer Norm dieser Prüfung für Öle, die bei hohen Temperaturen verwendet werden sollen, wiegt die Probe 90 g, während als Prüfungsbedingungen eine Temperatur von 204 C, eine Fliessgeschwindigkeit der Luft von 5 Liter in der Stunde und eine Prüfungsdauer von 72 Stunden gewählt werden; als Metallprobestücke werden 6,25 cm2 grosse Platten aus Magnesiumlegie rung, Aluminiumlegierung, Kupfer, Silber und Stahl verwendet. Bei einer Variante beträgt die Temperatur 218 C und die Prüfungsdauer 48 Stunden. Bei diesen Normen der Prüfung weisen Öle, die eine mässige Oxydationsbeständigkeit bei hoher Temperatur haben, eine hohe Zunahme der Viskosität und der Azidität auf und neigen dazu, gewisse Metalle, insbesondere Kupfer und Magnesium, anzugreifen.

Ein weiteres ernsthaftes Problem beim Schmiermitteln von diesem Typus besteht darin, dass sie eine angemessene Belastungsfähigkeit aufweisen müssen.

Dieses Problem stellt sich deshalb, weil Estergrundstoffe, die beweglich genug sind, um die an Schmiermittel dieses Typs gestellten Erfordernisse bei niedriger Temperatur zu erfüllen (z. B. um ein leichtes Starten der Motoren bei extremen Kältebedingungen), sehr dünn sind und unter den Betriebsbedingungen bei hoher Temperatur zu wenig Körperlichkeit aufweisen. Es werden verschiedene Methoden verwendet, um die Belastungsfähigkeit solcher Schmiermittel zu bestimmen; z. B. mittels der bekannten Getriebevorrichtung IAE. Regierungsund Motorherstellervorschriften geben gewöhnlich untere Grenzen für Belastungseigenschaften an.

Verschiedene Zusatzstoffe sind zur Lösung der obigen Probleme vorgeschlagen worden, doch ist es bei der Herstellung einer endgültigen Schmiermittelmischung wichtig, dass Kombinationen von Basisöl und Zusatzstoffen im Gebrauch sauber bleiben und zu keinen unannehmbaren Ablagerungen auf Motorenbestandteilen führen. Ein Verfahren zur Bestimmung der Sauberkeit eines Öls in dieser Hinsicht ist die weiter unten beschriebene Panel-Coking-Prüfung. Angaben über die Sauberkeit eines Öls können auch erzielt werden, indem die bei den oben beschriebenen Oxydations/Korrosionsprüfungen gebildete Menge unlösliches Material gemessen wird.

Vorschriften für Schmiermittel für Gasturbinen moderner Flugzeuge sind von den britischen und amerikanischen Regierungen und verschiedenen Herstellern und Entwerfern solcher Turbinen, wie z. B. Bristol Siddeley Rolls Royce, Pratt & Whitney und General Electric, herausgegeben worden. Leider sind die Erfordernisse dieser verschiedenen Stellen nicht immer gleich, und es ist möglich, dass ein Öl die Bedingungen der einen Stelle erfüllt, während es die Erfordernisse anderer Bestimmungen nicht erfüllt. Z.

B. neigen die britischen Bestimmungen im allgemeinen dazu, der Belastungsfähigkeit ein grösseres Gewicht zu geben, als dies bei den amerikanischen Bestimmungen der Fall ist; während es möglich ist, diese strengen Belastungserfordernisse durch eine geeignete Wahl von Belastungszusatzstoffen zu erfüllen, waren die erzielten Öle bis anhin vom Standpunkt der von gewissen amerikanischen Bestimmungen verlangten sehr hohen Beständigkeit gegenüber Oxydation und Korrosion befriedigend.

Es ist nun eine besondere Zusammensetzung eines Schmiermittels gefunden worden, das die genannten Nachteile überwindet. Diese Zusammensetzung zum Schmieren entspricht oder nähert sich den Erfordernissen der gegenwärtigen (Juli 1967) Bestimmungen für Turbinen von Überschalltransportflugzeugen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung zum Schmieren auf Basis eines synthetischen Öls, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Basisöl aus einem flüssigen neutralen Polyester besteht, wie er durch Verestern von (1) einem aliphatischen ein- und/oder mehrwertigen Alkohol, der 5 bis 10 und vorzugsweise 5 bis 8 Kohlenstoffatome pro Molekül und keine an irgend ein Kohlenstoffatom in Stellung 2 hinsichtlich einer Gruppe -OH gebundene Wasserstoffatome aufweist mit (2) einer 3 bis 12 Kohlenstoffatome pro Molekül aufweisenden aliphatischen Mono- und/oder Polycarbonsäure erhalten wird, wobei das Basisöl folgende Zusatzstoffe gelöst enthält:

: (a) 1 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6 insbesondere 3 bis 5, Gew.O/o eines alkylierten aromatischen bzw. araliphatischen Amins als Antioxydans, insbesondere eines solchen, bei dem die Alkylgruppen bis zu 14 Kohlenstoffatomen aufweisen, (b) 0,005 bis 1,5, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew. /o eines Kupfer-Passivators, (c) 0,5 bis 5,0, vorzugsweise 0,5 bis 3,5, insbesondere 1,0 bis 3,0 Gew.0/o eines neutralen organischen Phosphats der Formel (RO)5PO, worin R Tolylgruppen, Phenylgruppen, Xylylgruppen oder Alkyl- oder Cycloalkylgruppen mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen sind, (d) 0,005 bis 0,1, vorzugsweise 0,01 bis 0,05 Gew. /o eines Dialkylhydrogenphosphats der Formel (R1O)2- P(O)OH,

worin R1 eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, z. B. Butyl oder Cyclohexyl, ist, und (e) 0,005 bis 0,2, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew. /o eines Dialkylphosphits der Formel (R20)2.P(O)H, worin R2 eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, z. B. Butyl oder Cyclohexyl, ist.

Die obige Kombination von Zusatzstoffen und Basisöl führt zu einem Schmiermittel, das im Gebrauch verhältnismässig sauber ist, doch kann die Sauberkeit des Schmiermittels durch die Beigabe eines dispergieren- den Polymers, gewöhnlich in einer Konzentration von 0,01 bis 5,0, insbesondere von 0,01 bis 1,0 Gew. /o, weiter verbessert werden. Dispergierende Polymer-Zusatzstoffe für Öle zum Schmieren sind bekannte Materialien; geeignete sind Acrylat- und Methacrylat-Polymere, Mischpolymerisate von N-Vinylpyrrolidon mit Acrylaten und Methacrylaten und Mischpolymerisate von N-Vinylpyrrolidon mit Olefinen, wie sie im britischen Patent Nr. 1085 375 beschrieben werden. Die Polymere oder Mischpolymerisate müssen natürlich im Ester-Basisöl löslich sein.

Die am meisten geeigneten haben gewöhnlich ein Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 1000000, insbesondere von 5000 bis 500 000. Die erwähnten Acrylate und Methacrylate sind vorzugsweise diejenigen, die von Acryl- oder Methacrylsäure und 1 bis 24 und insbesondere 4 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisenden einwertigen Alkoholen abgeleitet sind.

Soll das Schmiermittel zum Schmieren von Bestandteilen aus Bleilegierungen enthaltenden Motoren verwendet werden, so ist es wünschenswert, ihnen einen Bleikorrosionshemmstoff, gewöhnlich in einer Konzentration von 0,01 bis 1,0, vorzugsweise von 0,05 bis 0,25 Gew. /o einzuverleiben. Geeignete Bleikorrosions- hemmstoffe sind C1- bis Cro-Allrylgallate, Neopentylgly coidisebazat, Sebazinsäure und Chinizarin. Propylgallat wird vorgezogen.

Wenn erwünscht, kann die hydrolytische Stabilität der erfindungsgemässen Zusammensetzungen durch die Beigabe von 0,005 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Gew.O/o eines Zusatzstoffs zur Förderung der hydrolytischen Stabilität verbessert werden. Geeignete Zusatzstoffe dafür sind aliphatische oder aliphatisch/aromatische Amine mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen oder Hydroxyl-Derivate davon, vorzugsweise tertiäre Amine.

Die am meisten geeigneten Amine für diesen Zweck sind diejenigen der Formel R4(R5)NR6, worin R4 und R5 Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind und R6 eine Alkaryl- oder hydroxy-substituierte Alkarylgruppe mit 20 Kohlenstoffatomen ist. Eine bevorzugte Verbindung dieses Typs ist 2: 6-Di-tertiäres-butyl-4dimethylaminomethylphenol.

Die in dieser Beschreibung angegebenen Konzentrationen an Zusatzstoffen sind auf das Ester-Basisöl bezogen. Die Zusammensetzung kann mehr als ein Glied jeder der angegebenen Klassen von Bestandteilen enthalten.

Das Basisöl
Das Basisöl ist ein sterisch gehinderter Polyester vom oben beschriebenen Typus. Unter Polyester versteht man einen mindestens 2 Esterbindungen pro Molekül aufweisenden Ester; dazu gehören somit Diester, wie z. B. Neopentylglycoldipelargonat und Di(2:2:4-trimethylpentyl)-sebazat. Unter dem Ausdruck neutral versteht man ein völlig verestertes Produkt.

Bei der oben angegebenen Veresterungsreaktion kann mehr als einer der verschiedenen angegebenen Reaktionsteilnehmer wie z. B. ein Gemisch von Monocarbonsäuren, verwendet werden; in jedem Fall besteht das bei dieser Veresterungsreaktion erzielte neutrale Esterprodukt bisweilen aus einem Gemisch verschiedener Estermoleküle, sodass der Ausdruck Polyester in diesem Rahmen aufzufassen ist.

Beispiele geeigneter Säuren und Alkohole, die bei der Herstellung des Polyesters verwendet werden können, sind Caprylsäure, Caprinsäure, Caproinsäure, Oenanthsäure, Pelargonsäure, Valeriansäure, Pivalinsäure, Propionsäure, Buttersäure, 2-Aethylhexancarbonsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure, 2:2 :4-Trime- thylpentanol, Neopentylalkohol, Neopentylglycol, Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Pentaerythritol und Dipentaerythritol.

Die am meisten geeigneten Polyester sind die Ester von Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Trimethylol äthan, Pentaerythritol und/oder Dipentaerythritol mit einer oder mehreren 3 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisenden Monocarbonsäuren, insbesondere einer oder mehreren der im vorhergehenden Abschnitt erwähnten, sowie komplexere Ester, z. B. diejenigen, die aus Trimethylolpropan, Sebazinsäure und/oder Azelainsäure und einer oder mehreren 3 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisenden Monocarbonsäuren, insbesondere einer oder mehreren der im vorhergehenden Abschnitt erwähnten, hergestellt werden. Am besten werden das Trimethylolpropan und die Dicarbonsäure in einem molaren Verhältnis von 1:0,05-0,75, vorzugsweise 1:0,075-0,4, umgesetzt, wobei die Menge Monocarbonsäure genügt, um ein Carboxyl/Hydroxyl-Gleichgewicht in den Reagenzien zu schaffen.

Das Antioxydans
Geeignete alkylierte aromatische Amin-Antioxydantien sind diejenigen der Formel R8C6H4NHC6H4Rs, worin die Gruppen R3 Alkylgruppen mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen (nicht unbedingt in irgend einem gegebenen Molekül die gleichen), vorzugsweise Octyloder Nonylgruppen. p,p'-Dioctyldiphenylamin ist besonders wirksam. Andere geeignete alkylierte aromatische bzw. araliphatische Amine sind z. B. die Mono- und Di C1- bis C14lkylphenyinaphthylamine, Phenothiazine, Iminodibenzyle und Diphenylphenylendiamine, insbesondere diejenigen, bei denen die Alkylgruppen Octyloder Nonylgruppen sind.

Um die besten Ergebnisse zu erzielen, ist es jedoch wünschenswert, ein zwei Komponentenantioxydans zu verwenden, der aus einer Mischung (1) eines alkylierten Phenylnaphthylamins, insbesondere eines Mono- oder Di- C1- bis C14-alkylphenyl- naphthylamins, z.B. eines Mono- oder Dioctyl- oder eines Mono- oder Dinonylphenylnaphthylamins, und (2) eines alkylierten Diphenylamins, insbesondere eines Mono- oder Di-C1- bis C14-alkyldiphenylamins, z. B. eines Dioctyl- oder Dinonyldiphenylamins.

Bei Verwendung dieser Kombination wird es vorgezogen, in der Zusammensetzung zum Schmieren 0,5 bis 4,5, und insbesondere 0,5 bis 3,5 Gew.O/o der Komponente (1) und 0,5 bis 5,0 und insbesondere 1,5 bis 4,0Gew.O/o der Komponente (2) zu verwenden. Am besten beträgt das Gewicht der Komponente (2) das 1bis 10- und insbesondere das 2- bis 4-fache des Gewichts der Komponente (1). Das alkylierte Diphenylamin wird wegen seiner Sauberkeit und seiner langwährenden Qualität verwendet. p,p'-Dioctyldiphenylamin wird besonders bevorzugt. Die Wirksamkeit der alkylierten Diphenylamin-Antioxydantien bei beschleunigten Oxydationsversuchen wird durch ein alkyliertes Phenylnaphthylamin, vorzugsweise ein Monooctylphenylnaphthylamin, erhöht.

Die Kombination erwies sich als sehr befriedigend für die Steuerung der Viskositätszunahme beim Oxydationsversuch und führt nur zu unbedeutenden Schlammablagerungen.

Die Kupfer-Passivatoren
Die Kupfer-Passivatoren bilden eine bekannte Klasse von Materialien, deren Funktion darin besteht, das Ausmass, in welchem Kupfer von zerfressenden Substanzen angegriffen wird, zu vermindern. Der bei der erfindungsgemässen Zusammensetzung verwendete Kupfer-Passivator muss natürlich im Grundstoff löslich sein. Die Wirkung dieses Zusatzstoffs besteht darin, die Korrosion bei Materialien von Motorbestandteilen, die dem Schmiermittel während längerer Zeit bei hoher Temperatur und in Gegenwart von Luft ausgesetzt werden, zu vermindern. Die Wirksamkeit von Metall Passivatoren kann anhand der oben beschriebenen Oxydations/Korrosionsversuche bestimmt werden.

Kupfer ist das kritischste Metall bei solchen Versuchen; es wurde festgestellt, dass, wenn dieses Metall wirksam passiviert werden kann, die Korrosion der anderen gegenwärtigen Metalle, mit Ausnahme von Blei, so geringfügig ist, dass sie vernachlässigt werden kann. Zu den geeigneten Klassen von Kupfer-Passivatoren gehören:
1. Diejenigen vom Azol-Typus, wie z. B. Imidazol, Pyrazol, Triazol und deren Derivate, z. B. Benzotriazol, Methylbenzotriazol, Aethylbenzotriazol, Butylbenzotriazol, Dodecylbenzotriazol, Methylenbis-benzotriazol, und Naphthotriazol.

2. Salicylaldehyd-semicarbazon und deren C1- bis C20-Alkyl-Derivate, z. B. Methyl- und Isopropylsalicyl aidehydsemicarbazon.

3. Kondensationsprodukte von Salicylaldehyd- und Hydrazin-Derivate, und Fettsäuresalze solcher Kondensationsprodukte. Ein besonders geeignetes Hydrazin Derivat ist Aminoguanidin, und geeignete Fettsäuren sind diejenigen mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen.

Besonders wirksame Kupfer-Passivatoren sind Me thylenis-benzotn.azol und Salze von 1-Salicylalaminoguanidin und Fettsäuren mit 13 bis 18 Kohlenstoffatomen, z. B. Palmitinsäure. Soll das Schmiermittel bei Bestandteile aus Kupferlegierungen enthaltenden Motoren verwendet werden, so ist es wünschenswert, der Mischung einen bereits beschriebenen Korrosionshemmstoff für Blei beizufügen.

Die Belastungszusatzstoffe
Bei den erfindungsgemässen Zusammensetzungen wird ein drei Komponenten aufweisendes Belastungszusatzstoffsystem, nämlich ein Hauptbelastungszusatzstoff (Zusatzstoff (c) oben) und zwei intensivierende Zusatz stoffe ((d) und (e) oben), verwendet. Eine sehr hohe Belastungsfähigkeit kann unter Verwendung grosser Konc zentrationen an Hauptbelastungszusatzstoff erzielt werden, doch führt dies jenseits eines bestimmten Punkts zu einer unannehmbaren Zunahme der Viskosität bei Oxydationsversuchen. Ein hohes Belastungsvermögen in Kombination mit befriedigenden Oxydationsversuchsergebnissen kann erzielt werden, indem die Konzentration an Hauptbelastungszusatzstoff innerhalb der vorhin angegebenen Grenzen gehalten wird und sehr geringe Mengen der beiden intensivierenden Zusatzstoffe (d) und (e) beigefügt werden.

Der Phosphit-Zusatzstoff (e), wenn er allein in den angegebenen niedrigen Konzentrationen verwendet wird, gibt den Belastungseigenschaften der Zusammesetzungen zum Schmieren eine ungenügende Besserung und wird in höheren Konzentrationen ätzend. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sehr geringe Konzentrationen an Phosphit-Zusatzstoff (e) eine synergetische Wirkung auf den Hauptbelastungszusatzstoff ausüben, und diese Kombination ist für die meisten Zwecke wirksam. Es wurde auch festgestellt, dass die weitere Zugabe einer sehr geringen Menge des Dialkylhydrogenphosphat-Zusatzstoffs (d) die Belastungseigenschaften der Mischung in bei hoher Temperatur (200 OC) durchgeführten Belastungsversuchen, wie sie von einem Turbinenhersteller für Flugzeuge angegeben werden, noch weiter erhöht.

Tritolylphosphat ist der bevorzugte Belastungszusatzstoff (c), doch sind auch Triphenylphosphat, Phenyl/-Tolylphosphate, Trixylylphosphat, Tributylphosphat und Tricyclohexylphosphat wirksam.

Wenn erwünscht, kann eine sehr geringe Menge (bis zu 25 Teilen pro Million) eines Antischaummittels, z. B.

eines Silikons, der Zusammensetzung einverleibt werden.

Beispiele
Nachstehend werden einige Beispiele von erfindungsgemässen Zusammensetzungen zum Schmieren beschrieben.

Bei diesen Zusammensetzungen wurden drei Basis öle verwendet:
Basisöl Z Ein durch die Veresterung von Caprylsäure, 1 : 1 : 1-Trimethylolpropan und Sebazinsäure in einem molaren Verhältnis von 28: 10: 1 und unter Verwendung eines Katalysators hergestellter komplexer Ester.

Basisöl Y Ein durch die Veresterung von Pentaerythritol, Oenanths äure und 2-Aethylhexancarbonsäure in einem molaren Verhältnis von 1 : 3 : 1 und in Abwesenheit eines Katalysators hergestellter komplexer Ester.

Basisöl X Eine Mischung von 4 Gewichtsteilen eines neutralen Esters von Pentaerythritol und einem Gemisch von C3- bis C7-gradkettigen Monocarbonsäuren mit einem Gewichtsteil eines neutralen Esters von Dipentaerythritol und dem gleichen Gemisch von Säuren.

In den Zusammensetzungen wurden folgende Zusatzstoffe verwendet:
DODPA = p,p'-Dioctyldiphenylamin MOPBN = Monooctylphenyl-,B-naphthylamin MBBTZ = Methylen-bis-benzotriazol
TTP = Tritolylphosphat
TXP = Trixylylphosphat
DBHP = Dibutylhydrogenphosphat
DBP = Dibutylphosphit
PG = Propylgallat
DISP = dispergierendes Mischpolymerisat von
N-Vinylpyrrolidon und einem Me thacrylat (Molekulargewicht 60 000 bis 70 000), im Handel als Acryloid
HF 866 erhältlich.

BMAMP = 2 :6-Diertiäres-butyl-4-dimethyl- aminomethylphenol
Die verwendeten Zusammensetzungen stehen in der Tabelle 1. Die Zahlen stellen Gewichtsteile dar.

Tabelle 1 Zusammensetzung A B C D E F G H
Z 100 100 100 100 100 Basisöl Y 100 100
X 100 DODPA 3,0 3,0 3r0 3,0 3,0 2,0 3,0 3,0 MOPBN 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 MBBTZ 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 PG 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 TIP 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 - TXP - - - - - - - 2,0 DBHP 0,02 0;

;02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 DBP 0,05 0,05 0,05 0,02 0,05 0,05 0,05 0,05 DISP 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 BMAMP - 0,2 - - - - - -
Die Zusammensetzungen A bis H hatten die in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen physikalischen
Eigenschaften.

Tabelle 2 Zusammensetzung A B C D E F G H Viskosität 99 C 5,49 5,49 5,49 5,47 5,33 5,28 5,28 5,45 (Centistokes) 38 C 29,29 29,29 29,29 29,25 30,90 29,90 28,96 29,50 -40 C 9778 9227 9727 9703 -- -- -- - ASTM Neigung 99-38 C 0,698 0,698 0,698 0,699 0,732 0,727 0,716 0,704 Fliesspunkt C < -56,7 < -56,7 < -56,7 < -56,7 < -56,7 < -56,7 < -56,7 < -56,7 Flammpunkt C (Cleveland open cup) 265,6 265,6 265,6 265,6 -- -- -- --
Die Zusammensetzungen wurden unter Verwendung von Prüfungen vom Typus, der in den Regierungs- und Motorherstellervorschriften für Schmiermittel, die bei den Turbinen von Überschallstrahlflugzeuge verwendet werden sollen, angegeben ist, auf ihre Oxydationsstabilität, Korrosionsbeständigkeit, Belastungsfähigkeit und Sauberkeit hin geprüft.

Versuch zur Bestimmung der Oxydation und der Korrosion
Dieser Versuch wurde wie bereits beschrieben durchgeführt, wobei eine Temperatur von 218 OC und eine Versuchsdauer von 48 Stunden verwendet wurden und die Luft mit einer Geschwindigkeit von 5 Liter in der Stunde durchgeblasen wurde.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben, die auch die erwünschten Grenzen für Öle vom in Frage stehenden Typus angibt. In der Tabelle 3 stehen auch die mit vier im Handel erhältlichen Ölen P, Q, R und S für Gasturbinen von Flugzeugen erzielt wurden, die auf Grund einer diesen Oxydations/Korrosionsversuch enthaltenden amerikanischen Motorher stellervorschrift angenommen worden sind. Die Vorschrift gilt für ein Turbinenöl Type 2 , d.h. einen fortgeschrittenen Typus von Turbinenöl für Flugzeuge, und dessen Erfordernisse hinsichtlich der Oxydation und der Korrosion (nämlich eine Viskositätszunahme von nicht über 50 O/o und Änderungen des Metallgewichts von + 0,3 bis -0,3 mg/cm2) sind sehr streng.

Aus der Tabelle geht hervor, dass die mit den Ölen A bis H erzielten Ergebnisse sich vorteilhaft mit den mit den Ölen P, Q, R und S erzielten Ergebnissen vergleichen lassen und dass die erstgenannten Öle sauberer sind.

Darüberhinaus haben die Öle A bis H eine viel höhere Belastungsfähigkeit als die Öle P bis S, und die Öle A bis H sollen die jetzigen Bedingungen der letzten Britischen Vorschriften für fortgeschrittene Turbinenöle für Flugzeuge, die eine viel höhere Belastungsfähigkeit als die amerikanische Vorschrift verlangen, erfüllen oder ihnen zu mindestens nahe kommen. Die einzigen andern bekannten Öle, die die Belastungsbedingungen dieser britischen Vorschriften erfüllen, sind diejenigen, die im britischen Patent Nr. 1 180 388 beschrieben sind. Ein Beispiel eines solchen Öls ist die Zusammensetzung L der Tabelle 3 (die der Zusammensetzung B entspricht).

Die Zusammensetzung L erfüllt sowohl die Belastungsals auch die Oxydations/Korrosionsbedingungen der britischen Bestimmungen, doch liegt sie ausserhalb der Oxydations/Korrosionsgrenzen der amerikanischen Be stimmung, während die Öle A bis H sich deutlich innerhalb dieser Grenzen befinden.

Zusammen- A B C D E F G H P Q R S L erwünschte setzung Grenzen Viskositätzunahme bei 32 35,5 38 33 38 37 35 41 47 31,5 24,5 35 54 nicht über 50 99 C % Aziditätzunahme mg 2,4 2,6 2,9 3,3 2,2 2,1 2,2 3,5 2,5 1,5 2,0 2,2 4,5 nicht über 5 KOH/g Mg Gewichtsveränderung +0,01 +0,07 +0,06 -0,01 - -0,01 - - -7,1 - +0,02 -0,02 0,03 ) mg/cmê Al do. +0,02 +0,05 +0,01 +0,02 -0,01 -0,03 - -0,02 -0,02 +0,03 -0,01 - -0,03 ) Cu do. -0,03 -0,01 -0,06 -0,06 -0,18 -0,13 -0,06 -0,07 -1,9 -0,03 -0,26 -0,08 -0,64 ) Ag do. - +0,01 -0,01 -0,02 +0,03 -0,06 -0,04 -0,04 - - - -0,01 -0,03 ) +0,3 bis Fe do.

+0,01 +0,02 +0,04 -0,03 -0,02 -0,03 +0,02 -0,03 -0,02 +0,02 +0,03 +0,02 +0,04 ) -0,3 unlösliches Material mg kein kein kein kein kein keine keine keine 1 5 2,3 Spuren kein - Versuch zur Bestimmung der Korrosion von Blei
Bei diesem Versuch wurde eine Ölprobe 5 Stunden bei 190 cc gehalten, wobei eine Kupferplatte darin eingelegt war und Luft mit einer Geschwindigkeit von 28 Liter in der Stunde durchgeblasen wurde. Eine Bleiplatte wurde im Öl gedreht und deren Gewichtsverlust nach dem Versuch gemessen. Öl vom in Frage stehenden Typus wird als in dieser Hinsicht gut betrachtet, wenn es zu einem Gewichtsverlust von nicht über 1,0 mg/cm2 führt.

Mit der Zusammensetzung A betrug der Gewichtsverlust 0,31 mg/cm2., Versuch zur Bestimmung der Belastungsfähigkeit
Die Belastungsfähigkeit der Zusammensetzungen zum Schmieren A und H wurde durch den bekannten Versuch mit der Getriebevorrichtung IAE bestimmt, bei dem eine Reihe von Getrieben mit dem zu prüfenden Öl bei gewissen erhöhten Temperaturen besprüht wird und die Getriebe mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Gang gesetzt werden, während eine Belastung angebracht wird. Die Belastung, bei der das Schurren der Getriebe eintritt, wird festgehalten. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 4 zu finden. Die Öle B, C, D und G wurden anhand einer vereinfachten Ausführungsform des Versuchs mit der Getriebevorrichtung IAE geprüft, bei dem die Öle einfach genügend oder ungenügend sind.

Alle Öle haben diese Prüfung bestanden, woraus hervorgeht, dass deren Belastungseigenschaften denjenigen des Öls A ähnlich sind. Die Öle A, B, C, D, G und H erfüllen die sehr strengen jetzigen Belastungsbedingungen der letzten britischen Bestimmungen für fortgeschrittene Turbinenschmiermittel für Überschalltransportflugzeuge oder kommen ihnen nahe.

Diese Belastungsanforderungen liegen über denjenigen der bereits erwähnten amerikanischen Vorschrift für ein Öl Type 2 , auf Grund von der die Öle P, Q, R und S angenommen wurden. Kein Öl ist zur Zeit (Juli 1967) auf Grund der britischen Bestimmungen angenommen worden.

Tabelle 4 Temperatur Geschwindig- Belastung beim Schurren - kg OC keit des Ge- Zusammen- Zusammen triebes setzung A setzung B
U/min 110 2000 40,82 37,19 110 6000 27,22 19,96 200 2000 36,29 39,46 Panel Coking-Versuch
Die Sauberkeit der Zusammensetzungen zum Schmieren A und B wurde weiter durch diesen Versuch bestimmt, bei dem eine Probe des Öls 8 Stunden auf eine.

auf 316 cm erhitzte gewogene Aluminiumplatte gespritzt wird und die Art und das Gewicht der Ablagerung auf der Platte festgestellt werden. Ein Öl,,, das eine Ablagerung von nicht mehr als 10 mg ergibt, wird als ein aussergewöhnlich gutes Öl vom in Frage stehenden Typus betrachtet.

Die Ergebnisse sind zusammen mit den bei den im Handel erhältlichen Ölen P bis S und beim Öl L in der nachstehenden Tabelle 5 angegeben. Es geht aus der Tabelle hervor, dass die erfindungsgemässen Öle viel sauberer sind als die anderen Öle.

Tabelle 5 Zusammen Gewicht der Art der Ablagerung setzung Ablagerung mg A 9 sehr dünner goldgelber Lack B 5 sehr dünner goldgelber Lack P 79 . dicker harter schwarzer Koks Q 82 dicker harter schwarzer Koks R 74 ' dicke weiche schwarze Ablagerung S 13 hellbrauner dünner Lack L 10 : dünner goldgelber gummiartiger
Lack

Claims

PATENTANSPRUCH Zusammensetzung zum Schmieren auf der Basis eines synthetischen Öls, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisöl aus einem flüssigen neutralen Polyester besteht, wie er durch Verestern von, (1) einem aliiihatischen, ein- und/oder mehrwertigen Alkohol, der S bis 10 Kohlenstoffatome pro Molekül und keine an irgend ein Kohlenstoffatom in Stellung 2 hinsichtlich einer Gruppe -OH gebundene Wasserstoffatome aufweist, (2) einer aliphatischen Mono- und/oder Polycarbonsäure mit 3-12 Kohlenstoffatomen pro Molekül erhalten wird, und das Basisöl folgende Zusatzstoffe gelöst enthält:

: (a) 1,0 bis 8,0 Gew.O/o eines alkylierten aromatischen bzw. araliphatischen Amins als Antioxydans, (b) 0,005 bis 1,5 Gew.0/o eines Kupfer-Passiva torr, (c) 0,5 bis 5,0 Gew.O/o eines neutralen organischen Phosphats der Formel (RO)3PO, worin die Gruppen R Tolyl-, Phenyl- oder Xylylgruppen oder Alkyl- oder Cycloalkylgruppen mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen sind, (d) 0,005 bis 0,1 Gew.O/o eines Dialkylhydrogenphosphats der Formel (R10)2P(O)OH, worin Rt eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoff- atomen ist,

und (e) 0,005 bis 0,2 Gew.O/o eines Dialkylphosphits der Formel (R20)sP(O)H, worin R2 eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester ein Ester von Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Trimethylolbutan, Pentaerythrit und/oder Dipentaerythrit mit einer oder mehreren Monocarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen ist.

2. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester ein Ester ist, wie er durch Umsetzung von Trimethylolpropan und Sebazinsäure und/oder Azelainsäure und einer oder mehreren Monocarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen erhalten wird.

3. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Antioxydans a eines der Formel R3CssH4NHC(1H4R8 ist, worin die Gruppen R3 Alkylgruppen mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Octyl- oder Nonylgruppen sind.

4. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Antioxydans a) aus einem oder mehreren Mono- oder Di-C1- bis C14 alkylierten Phenylnaphthylaminen, Phenothiazinen, Iminodibenzylen und Diphenylphenylendiaminen, insbesondere denjenigen, bei denen die Alkylgruppen Octyloder Nonylgruppen sind, besteht.

5. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Antioxydans a) eine Mischung von (1) einem Mono- oder Di-CI- bis c14-alkylphenyl- naphthylamin, z. B. einem Mono- oder Dioctyl- oder einem Mono- oder Dinonylphenylnaphthylamin, und (2) einem Mono- oder Di-C1- bis C14-alkyldiphenyl- amin, z. B. einem Dioctyl- oder einem Dinonyldiphenylamin ist, wobei die Menge von (1) 0,5 bis 4,5, vorzugsweise 0,5 bis 3,5 Gew.O/o und die Menge von (2) 0,5 bis 5,0, vorzugsweise 1,5 bis 4,0 Gew.0/o ausmacht.

6. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (b) eine oder mehrere folgender Stoffe ist: Methylen-bis- benzotriazol, Benzotriazol, Methylbenzotriazol, Aethylbenzotriazol, Butylbenzotriazol, Dodecylbenzotriazol, Naphthotriazol oder ein Salz von l-Salicylalaminoguanidin und eine oder mehrere 13 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisende Fettsäuren, wobei das Gewicht von (b) 0,01 bis 0,5 O/o ausmacht.

7. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch zusätzlich 0,01 bis 5,0, vorzugsweise 0,01 bis 1,0 Gzw.O/o eines dispergierenden Polymers enthält.

8. Zusammensetzung zum Schmieren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dispergierende Polymer ein Acrylat- oder Methacrylatpolymer, ein Mischpolymerisat von N-Vinylpyrrolidon mit einem Akrilat oder Methacrylat oder ein Mischpolymerisat eines Olefins mit N-Vinylpyrrolidon ist, wobei das Polymer oder Mischpolymerisat ein Molekulargewicht von 1000 bis 1 000 000, vorzugsweise von 5000 bis 500 000 aufweist.

9. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch zusätzlich 0,01 bis 1,0, vorzugsweise 0,05 bis 0,25 Gew.O/o eines Korrosionshemmstoffs für Blei, z. B. ein C1- bis Czo- Alkylgallat, Neopentylglycoldisebazat, Sebazinsäure oder Chinizarin, enthält.

10. Zusammensetzung zum Schmieren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch zusätzlich 0,005 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Gew. /o eines Zusatzstoffs zur Verbesserung der hydrolytischen Stabilität, insbesondere eines Amins der allgemeinen Formel R4(R5)NRss, worin R4 und R5 je Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind und RU eine Alkaryl- oder hydroxy-substituierte Alkarylgruppe mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen ist, enthält.