DE1644858B - Schmiermittelgemisch auf Basis eines synthetischen Schmieröls - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft synthetische Schmiermittelgemische, die den harten Beanspruchungen genügen, die in modernen Flugzeugtriebwerken herrschen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Schmiermittel dieser Art, das auf einem thermisch stabilen Ester basiert und eine Anzahl von Wirkstoffen enthält, die in erster Linie dazu bestimmt sind, dem Ausgangsmaterial gute Hochtemperaturoxydationsfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Belastbarkeit und Druckaufnahmefähigkeit zu verleihen.

Das Problem der thermischen Stabilität in Schmiermitteln für Flugzeugtriebwerke läßt sich zufriedenstellend lösen durch Verwendung hitzebeständiger, bestimmter Ester als Grundöle, die im allgemeinen auch gute Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen haben und in vielen Fällen bei Temperaturen von —40⁰C oder darunter flüssig sind. Ein schwierigeres Problem, dem man sich gegenübergestellt sieht, ist aber das der Oxydationsstabilität und Korrosionsbeständigkeit, das sich auf Grund der Tatsache ergibt, daß die Schmiermittel bei hohen öltemperaturen (etwa 200³C) in Berührung mit Luft arbeiten müssen. Diese Bedingungen wirken sich dahingehend aus, daß die or.ydative Qualitätsminderung des Schmiermittels erheblich beschleunigt wird, was im allgemeinen zu einer Erhöhung seiner Viskosität und Azidität sowie zu einer Korrosion von Metalloberflächen oder zur Bildung von Ablagerungen auf Metalloberflächen führt. Eine übermäßige Steigerung der Viskosität kann den Fluß des Schmiermittels zu den Motorlagern führen, was unzulängliche Schmierung beim Anlassen und/oder unzulängliche Kühlung während des Motorlaufes bewirkt. Die Beeinträchtigung des Zustandes von Motorteilen durch übermäßige Korrosion oder Ablagerungen kann zu einem schlechten Arbeiten der beweglichen Teile führen, während die Bildung großer Mengen ölunlöslicher Materialien eine unzureichende Schmierung infolge der Verstopfung der ölkanäle verursachen kann. Daher ist es äußerst wünschenswert, daß ein Schmiermittel während des Betriebs nur eine sehr geringe Tendenz zur Erhöhung von Viskosität und Azidität zeigt.

Die diesbezüglichen Gebrauchseigenschaften eines Schmiermittels werden häufig dadurch ermittelt, daß man es einer Oxydations-Korrosions-Prüfung unterzieht, in der. eine Dlprobe bei hoher Temperatur in Kontakt mit Metallprüfstücken gehalten wird, während man gleichzeitig einen Luftstrom über einen längeren Zeitraum durch das Ul hindurchpcrlen läßt. Ausführungsformen dieser Prüfung werden in einigen Spezifikationen der Regierung und der Motorhersteller für Flugzeuggasturbinen erläutert. Bei einer solchen Versuchsanordnung, die zur Prüfung von ölen für Hochtemperatur-Anwendungen benutzt wird, wird eine Probe von 90 g bei einer Temperatur von 204⁰C und einem Luftstrom von 5 1/Stu:nde sowie einer Versuchsdauer von 72 Stunden geprüft. 6,45 cm² große Plättchen aus einer Magnesiumlegierung, Aluminiumlegierung, aus Kupfer, Silber und Stahl werden als Metallprüfstücke benutzt. Eine Abwandlung dieses Verfahrens wendet eine Temperatur von 218° C und eine Versuchsdauer von 48 Stunden an. Bei diesen Versuchen zeigen öle mit geringer Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen eine hohe Viskositäts- und Aziditätssteigerung und neigen dazu, bestimmte Metalle, insbesondere Kupfer und Magnesium, anzu-Ein weiteres ernsthaftes Problem bei Schmiermitteln dieser Art besteht darin, daß ein ausreichendes Druckaufnahmevermögen vorliegen muß. Dies folgt daraus, daß Estergrundstoffe, die genügend leichtflüssig (beweglich) sind, um die Anforderungen an Schmiermittel dieser Art bei tiefen Temperaturen zu erfüllen (beispielsweise, um ein leichtes Anlassen der Motoren unter extrem kalten Bedingung 1 zu ermöglichen), sehr dünnflüssig sind, so daß :hnen unter Hochtemperatur-Betriebsbedingungen die Zähflüssigkeit fehlt. Zahlreiche Methoden werden angewandt, um die Belastbarkeit solcher Schmiermittel festzustellen, z. B. die bekannte »1AE«-Zahnradmaschine (IAE = Gesellschaft der Automobilingenit^re). In amtlichen Spezifikationen und solchen der Motorhersteller sind gewöhnlich Mindestbelastbarkeiten festgelegt.

Man kennt verschiedene Wirkstoffe zur Verringerung der obigen Schwierigkeiten, doch ist es bei der Herstellung einer endgültigen Schmiermittelmischung wichtig, daß die besondere Kombination von Grundöl und Wirkstoffen rein ist und keine unzulässigen Ablagerungen auf den Motorteilen verursacht. Eine Methode zur Bestimmung dieser Reinheit eines Öls ist der an späterer Stelle beschriebene Plattenverkrustungstest. Einen Hinweis auf die Reinheit eines Öls erhält man auch durch Messung der Menge von unlöslichem Material, das in den vorstehend beschriebenen Oxydations-Korrosions-Prüfungen gebildet wird.

Spezifikationen für Schmiermittel für moderne Flugzeuggasturbinen sind von den amtlichen Stellen Englands und der Vereinigten Staaten sowie von verschiedenen Herstellern und Konstrukteuren dieser MotoiLη ζ. B. Bristol Siddeley. Rolls Royce. Pratt and Whitney und General Eietric — aufgestellt worden. Leider sind deren Anforderungen nicht alle dieselben, so daß es möglich sein kann, daß ein öl, das mit einer Spezifikation übereinstimmt, von den Anforderungen einer anderen Spezifikation ziemlich stark abweicht. In britischen Spezifikationen herrscht z. B. im allgemeinen die Tendenz vor, mehr Nachdruck auf die Belastbarkeit zu legen als in amerikanischen Spezifikationen, und wenn es auch möglich ist. diesen strengen Anforderungen durch richtige Auswahl von Wirkstoffen, die das Druckaufnahmevermögen beeinflussen, zu genügen, so waren din bisher hergestellten öle. vom Standpunkt der durch bestimmte amerikanische Spezifikationen geforderten sehr hohen Beständigkeit gegen Oxydation und Korrosion gesehen, unbefriedigend.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schmiermittelgemisches, das eine hervorragende Oxydationsstabilität.. Korrosionsbeständigkeit und Belastbarkeit sowie eine gute Fließfähigkeit bei niedriger Temperatur aufweist und im Gebrauch rein ist, so daß es für die Schmierung moderner Flugzeuggasturbirieri geeignet ist. Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schmiermitlelgemisches, das den verschiedenen Bedingungen laufender Spezifikationen (Juli 1967) für Turbinenmotoren für Ubersehall-Transportflugzeuge entspricht oder annähernd entspricht.

Das erfindungsgemäße Schmiermittelgemisch auf Basis eines synthetischen Schmieröls besteht aus

1. einem flüssigen, neutralen Polyester, der in einer oder mehreren Stufen unter Veresterungsbedingungen durch Reaktion von

a) einem aliphatischen, ein- und/oder mehrwertigen Alkohol mit 5 bis 10, vorzugsweise 5 bis 8 Kohlenstoffatomen je Molekül, kein Wasserstoffatom an ein Kohlenstoffatom in einer 2-Steliung zu einer OH-Gruppe gebunden, enthaltend

b) einer aliphatischen Mono- und/oder PoIycarboEsäure mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen je Molekül, hergestellt worden ist, als

Grundöl sowie — im Grundöl gelöst to

aus

!. 1,0 bis 8,0 vorzugsweise 2,0 bis 6,0, insbesondere 3,0 bis 5,0 Gewichtsprozent eines alkylierten, uromatischen Amins, insbesondere eines solchen mil Alkylgruj^en bis zu 14 Kohlenstoffatomen '⁵ als Antioxydans,

3. 0,005 bis 1,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent, eines Kupferpassivators,

4. 0,5 bis 5,0, vorzugsweise 0,5 bis 3,5, insbesondere 1,0 bis 3,0 Gewichtsprozent eines neutralen organischen Phosphats der Formel (RO)₃PO, in der R Tolyl-, Phenyl-. Xylyl-, Alkyl- oder Cycloalkylgruppen mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen sind,

5. 0,005 bis 0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,01 bis 0,05 Gewici.csprozent, eines Dialkylhydrogenphosphats; der Formel

(R¹O)₂PvO)OH

in der R¹ eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, z. B. Butyl oder Cyclohexyl ist. und aus

6. 0,005 bis 0,2. vorzugsweise 0.01 bis 0.1 Gewichtsprozent eines Dialkylphosphits der Formel

(R-O)₂P(O)H

in der R² eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppt. mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, z. B. Butyl oder Cyclohexyl, ist.

Die obige Kombination von Zusatzstoffen und Grundöl liefert ein Schmiermittel, das relativ rein im Gebrauch ist, jedoch kann die Reinheit des Schmiermittels noch weiter verbessert werden durch die Zugabe eines Dispergierpolymeren. im allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 5.0. vorzugsweise 0.01 bis 1.0 Gewichtsprozent. Geeignete Dispergierpolymerc als Zusatzstoffe für Schmieröle sind Acrylsäureester- und Mcthacrylsäureesterpolymcie. Mischpolymere von N-Vinylpyrrolidon mit Acrylaten und Methacrylaten sowie Mischpolymere von N-Vinylpyrrolidon mit Olefinen. Die Polymeren oder Mischpolymeren müssen selbstverständlich in dem listergrundöl löslich sein. Die am meisten geeigneten haben im allgemeinen Molekulargewichte im Bereich von 1000 bis 1 000 000, insbesondere von 5000 bis 500 000. Die erwähnten Acrylate und Methacrylate sind vorzugsweise solche, die sich von Acryl- oder Methacrylsäure und einwertigen Alkoholen mit 1 bis 24, insbesondere 4 bis 18 Kohlenstoffatomen ableiten.

Wenn das Schmiermittel tür den Gebrauch in Motoren bestimmt ist. die Teile aus einer Bleilegierung enthalten, empfiehlt es sich, einen Bleikorrosionsinhibitor in der Mischung zu verwenden, und zwar gewöhnlich in einer Menge von 0.01 bis 1,0, Vorzugsweise 0,05 bis 0,25 Gewichtsprozent. Geeignete Bleikorrosionsinhibitoren sind C₁- bis C_2n-Alkylgallen- «äiireester. Neopentylglycoldisebacat. Sebacinsäure

35

40 und Chinizarin. Propylgallat sollte vorzugsweise benutzt werden,

Falls es erforderlich erscheint, kann auch die hydrolytische Stabilität des Gemisches gemäß der Erfindung verbessert werden durch Zugabe von 0,005 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Gewichtsp-ozent eines hydrolytischen Stabilitätsverbesserers, Geeignete Stabilitätsverbesserer sind aliphatische oder aliphatisch/aromatische Amine mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen, oder Hydroxylderivate davon, insbesondere tertiäre Amine. Die zu diesem Zweck am besten geeigneten Amine sind diejenigen der allgemeinen Formel R⁴(R⁵)NR⁶, in der R⁴ und R⁵ Alkylgruppen mit I bis 4 Kohlenstoffatomen und R⁶ eine Alkaryl- oder eine Hydroxy -Alkaryl- Gruppe mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen bedeuten. Eine bevorzugte Verbindung dieser Art ist das 2,6-Ditertiärbutyl-4-dimethylaminomethylphenol.

Die in dieser Beschreibung angegebenen Mengen an Zusatzstoffen basieren auf dem Ester-Grundöl. Selbstverständlich können die Gemische mehr als ein Glied jeder der spezifizierten Klassen von Bestandteilen enthalten.

Das Grundöl

Das Grundöl ist ein hitzebeständiger Ester der oben beschriebenen Art. Mit »Polyester« ist ein Ester gemeint, der mindestens zwei Esterbindungen (Esterverknüpfungen) je Molekül hat; daher schließt er Diester ein wie z. B. Neopentylglycoldipelargonat und Di-(2,2.4-Trimethylpentyl)-sebacat. Unter der Bezeichnung »neutral« wird ein vollständig verestertes Produkt verstanden.

Selbstverständlich kann in der )Hen beschriebenen Veresterungsreaktion mehr als eines von irgendeinem der erwähnten Reaktionsmittel benutzt werden, z. B. eine Mischung von Monocarbonsäuren; jedenfalls besteht das neutrale Esterprodukt der Veresterungsreaktion manchmal aus einer Mischung von verschiedenen Estermolekülen, so daß der Ausdruck »Polyester« in diesem Sinne ausgelegt werden muß.

Beispiele Für geeignete Säuren und Alkohole, die bei der Herstellung des Polyesters benutzt werden können, sind Caprylsäure, Caprinsäure, Capronsäure, Önanthsäure. Pelargonsäure, Valeriansäure, Pivalinsäure. Propionsäure. Buttersäure. 2-Äthylcapronsäure, Adipinsäure. Sebacinsäure. Azelainsäure. 2,2,4-Trimethylpentanol. Neopentylalkohol, Neopentylglycol, Trimethylolaethan. Trimethylolpropan. Trimethylolbutan. Pentaerythrit und Di-pentaerythrit.

Die geeignetesten Polyester sind die Ester von Trimethylolpropan. Trimcthylolbutan. Trimethylolaethan. Pentaerythrit und/oder Di-pcntaerythril mit einer oder mehreren Monocarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit einer oder mehreren der in dem vorhergehenden Absatz erwähnten Säuren. Weitere geeignete Polyester sind die aus Trimethylolpropan und Sebacin- und/oder Azelainsäure und einer oder mehreren Monocarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen hergestellten, insbesondere mit einer oder mehreren der im vorhergehenden Absatz erwähnten Säuren. Am besten läßt man Trimethylolpropan und Dicarbonsäure im MoI-verhältnis von 1 :0,05 bis 0,75, vorzugsweise 1:0,075 bis 0.4. reagieren, wobei die Menge der Monocarbonsäure ausreicht, um ein Carboxyl-Hydroxyl-Gleichgcwicht in den Reaktionsmitteln auszulösen.

Das Antioxydans

Als Antioxydantien eignen sich alkylierte, aromatische Amine der Formel

R³C₆H₄NHC₆H₄R³

in der R³ Alkylgruppen mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen (nicht unbedingt dieselben in irgendeinem gegebenen Molekül), vorzugsweise Octyl- oder Nonylgruppen bedeutet. ρ,ρ-Dioctyldiphenylamin ist besonders wirksam. Andere geeignete alkylierte aromatische Amine sind die Mono- und Di-(C₁- bis C,₄)-Alkylphenyl-naphthylamine, Phenothiazine, Iminodibenzyie und Diphenyl-phcnylendiamine, insbesondere die, in denen die Alkylgruppen Ortyl- oder Nonylgruppen sind. Zur Erzielung bester Ergebnisse ist es jedoch wünschenswert, ein Zweikomponenten-Antioxydationsmittel zu benutzen, bestehend aus einer Mischung von

a) einem alkylierten Phenyinaphthylamin, insbesondere einem Mono- oder Di-(C₁- bis C₁₄)-Alkylphenyl-naphthylamin, z. B. einem Mono- oder Dioctyl- oder einem Mono- oder Dinonyi-phenylnaphthylamin, und

b) einem alkylierten Diphenylamin, insbesondere einem Mono- oder Di-(C₁- bis C₁₄)-Alkyl-diphenylaniin, z. B. einem Dioctyl- oder Dinonyldiphenylamin.

Bei Verwendung dieser Kombination sollten in dem Schmiermittelgemisch vorzugsweise 0.5 bis 4,5, insbesondere 0,5 bis 3,5 Gewichtsprozent der Komponente a), und 0,5 bis 5,0, insbesondere 1,5 bis 4,0 Gewichtsprozent der Komponente b) verwendet werden. Am besten beträgt das Gewicht der Komponente b) zwischen ein- und zehnmal, insbesondere zwischen zwei- und viermal soviel wie da? Gewicht der zu verwendenden Komponente a). Das alkylierte Diphenylamin wird wegen seiner Reinheit im Gebrauch und wegen seiner langanhaltenden Qualität benutzt. ρ,ρ'-Dioctyldiphenylamin wird besonders bevorzugt. Die Wirksamkeit der alkylierten Diphenylamine als Antioxydantien in Kurzzeit-Oxydationsprüfungen wird durch ein plkyliertes Phenylnaphlhylamin. vorzugsweise ein Mono-octyl-phenyl-naphthylamin noch erhöht. Die Komb'nation hat sich als sehr zufriedenstellend erwiesen für die Kontrolle der Viskositätszunahme während der Oxydationsprüfungen und zeigt ein vernachlässigbares Schlammgewicht.

Die Kupferpassivatoren

Kupferpassivatoren sind eine bekannte Klasse von Materialien, deren Aufgabe darin besteht, das Ausmaß, in dem Metalle durch korrodierende Substanzen angefressen werden, zu reduzieren. Der in den Gemischen gemäß der Erfindung verwendete Kupferpassivator muß selbstverständlich in dem Grundöl löslich sein. Dieser Zusatzstoff soll dahingehend wirken, daß er die Korrosion an Motorteilen, die Kupfer enthalten, verringert, wenn sie dem Schmiermittel über lange Zeiträume bei hoLfen Temperaturen und in Gegenwart von Luft ausgesetzt sind. Die Wirksamkeit von Metallpassivatoren kann man durch die beschriebenen Oxydations-Korrosioiis-Prüfungen bestimmen Kupfer ist das kritischste Metall in solchen Prüfungen, und man hat festgestellt, d^ß dann, wenn dieses Metall wirksam passiviert werden kann, die Korrosion anderer vorhandener Metalle, ausgenommen Blei, vernachlässigbar gering ist. Zu den geeigneten Gruppen von Kupferpassivatoren gehören:

1. Die Verbindungen vom Azoltyp, wie beispielsweise Imidazo!, Pyrazol, Triazol und deren Derivate, wie z. B. Benzotriazol, Methylbenzotriazol, Äthylbenzotriazol, Butylbenzotriazol, Dodecylbenzotriazol, Methylen-bis-benzotriazol, und Naphthotriazol.

2. Salicylaldehyd-semicarbazon und dessen C₁- bii ^IC CiQ-Alkylderivate wie z. B. Methyl- und Iso· propyl-salicylaldehydsemicarbazon.

3. Kondensationsprodukte von Salicylaldehyd- und Hydrazinderivaten und fettsaure Salze solcher Kondensationsprodukte. Ein besonders geeignetes Hydrazinderivat ist Aminoguanidin, und geeignete Fettsäuren sind diejenigen, die 2 bis 24 Kohlenstoffatome haben.

Besonders wirksame Kupferpassivatoren sind Methylen-bis-benzotriazol und Salze von 1-Salicylaldehyd-aminoguanidin und Fettsäuren, die 13 bis 18 Kohlenstoffatome haben, z. B. Palmitinsäure. Wenn das Schmiermittel für den Gebrauch in Motoren bestimmt ist, die Bleilegierungsteile enthalten, empfiehlt es sich, einen Bleikorrosicnsinhibitor in der vorstehend beschriebenen Mischung mitzuverwenden.

Die Belastbarkeitsadditive

Ein Dreikomponenten-Wirkstoffsystem wird in den Gemischen gemäß der Erfindung benutzt, nämlich ein Hauptwirkstoff (Wirkstoff d oben) und zwei Zusatzwirkstoffe (Wirkstoffe 5 und 6 oben). Ein sehi hohes Druckaufnahmevermögen erzielt man durch Verwendung großer Mengen des Hauptwirkstoffes jedoch verursacht dieser über einen bestimmten Punkt hinaus unzulässige Viskositätssteigerungen bei Oxydationsprüfungen. Ein hohes Druckaufnahmevermögen in Verbindung mit zufriedenstellenden Oxydationsprüfungsergebnissen erzielt man dadurch, daC man die Konzentration des Hauptwirkstoffes innerhalb der oben angegebenen Grenzen hält und sehi kleine Mengen der beiden Zusatzwirkstoffe 5 und 6 beigibt. Der Phosphit-Wirkstoff 6 liefert, falls er selbständig bei den angegebenen niedrigen Konzentrationen benutzt wird, nur eine unzulängliche Verbesserung der Belastbarkeit der Schmiermittelgemischc und wirkt bei höheren Konzentrationen korrodierend. Es ist aber gefuncten worden, daß die sehr kleinen Konzentrationen von Phosphit-Wirkstoff 6 eine synergistische Einwirkung auf den Hauptwirkstoff haben, und diese Kombination ist für die meisten Zwecke wirksam. Durch die weitere Zugabe einer sehr kleinen Menge von Dialkylhydrogenphosphat 5 wird die Belastbarkeit der Mischung noch weiter verbessert, was bei Versuchen, die bei hohen Temperaturen durchgeführt wurden (200⁰C), wie sie z. B. durch einen Flugzeuggasturbinen·Hersteller vor-

6<> geschrieben werden, festgestellt wurde.

Tritolyiphosphat ist der bevorzugte Hauptwirkstoff 4, andere wirksame Hauptwirkstoffe sind das Ti'iphenylphosphat, das Phenyl/Tolylphosphat, das Trixylphosphat, das Tributylphosphat und das Tri-

6.5 cyclohexylphosphat.

Falls gewünscht, kann auch ein sehr geringei Anteil (bis zu 25 mg/1) eines Antischaummittel? dem Gemisch zugegeben werden, z. B. ein Silicon.

Beispiele

Eine Anzahl von Gemischen gemäß der Erfindung wurde mit folgenden Grundölen hergestellt·.

Grundöl Z

Ein komplexer Ester, hergestellt durch Veresterung von Caprylsäure, 1,1,1-Trimethylolpropan und Sebacinsäure im Molverhältnis von 28 :10:1 und unter Verwendung eines Katalysators.

Grundöl Y

Ein Ester, hergestellt durch Veresterung von Pentaerythrit, önanthsäure und 2-Äthyl—Capronsäure im Molverhältnis von 1:3:1. ohne Verwendung eines Katalysators.

Grundöl X

Eine Mischung aus a) 4 Gewichtsteilen eines neutralen Esters von Pentaerythrit und einer Mischung von geradkettigen C₃- bis ^-Monocarbonsäuren und b) einem Gewichtsteil eines neutralen Esters

15 von Dipentaerythrit und derselben Mischung von Säuren.

Folgende Zusatzstoffe wurden in den Gemischen verwendet:

DODPA = ρ,ρ'-Dioctyldiphenylamin,

MOPBN = Mono-octylphenyl-0-naphthyI-amin,

MBBTZ = Methylen-bis-benzotriazol, TTP = Tritolyl-phosphat, TXP = Trixylyl-phosphat, DBHP = Dibutyl-hydrogenphosphat, DBP = Dibutyl-phosphit,

PG = Propylgallat,

DISP = Dispergier-Mischpolymeres aus N-Vinylpyrrolidon und einem Methacrylsäureester (Molekulargewicht 60 000 bis 70 000),

BMAMP = 2.6-Ditertiärbutyl-4-diinethylaminomethylphenol.

Die Gemische sind in Tabelle 1 aufgerührt; die Zahlen bedeuten Gewichtsteile.

Tabelle

Grundöl Z

Grundöl Y

Grundöl X

DODPA

MOPBN

MBBTZ

DBHP

BNAMP

100

3,0

1.0

0,02

0,1

2.0

0,02 0,05 0,2

B	C	D
100	100	100
3,0	3,0	3,0
1,0	1,0	1,0
0,02	0,01	0,01
0,1	0,1	0,1
2,0	2.0	2,0
0,02	0,02	0,02
0,05	0,05	0,05
0,2	0,2	0,2
0,2	—	—

100

3.0

1,0

0,02

0,1

2,0

0,02 0,05 0.2

100

2,0

1,0

0,02

0,1

2,0

0.02 0,05 0,2

G	H
	100
100
3,0	3,0
1,0	1,0
0,02	0,02
0,1	0,1
2,0
—	2,0
0,02	0,02
0,05	0,05
0,2	0,2

Die Gemische A bis H hatten die in Tabelle 2 gezeigten physikalischen Eigenschaften.

Tabelle

Zusammensetzung

Viskosität (cSt)

99¹C

38^:C

-40^cC

ASTM-Gefälle 99 bis 38' C ....

Stockpunkt,^; C

Flammpunkt (Cleveland ο. Τ.)

5.49
29,29
9778

0.698
-56,7
265

5.49 29,29 9227

0,698 -56,7 265 5.49
29,29
9727

0,698
-56,7
265

5.47
29.25
9703

0.699
-56.7
265

E	F	G	H
5,33	5,28	5,28	5,45
30,90	29,90	28,96	29,50
0,732	0,727	0,716	0,704
56,7	-56,7	-56,7	-56,7

Die Gemische wurden auf Oxydationsstabilität. Korrosionsbeständigkeit. Druckaufnahmevermögen und Reinheit untersucht unter Anwendung von Prüfungen der in den amtlichen Spezifikationen der Regierung und denen der Motorhersteller beschriebenen Art für Schmiermittel, die zur Verwendung in Gasturbinen moderner Düsenflugzeuge geeignet sind.

Oxydations-Korrosions-Prüfung

Diese Prüfung wurde, wie oben beschrieben, bei einer Temperatur von 218° C, einer Prüfungsdauer von 48 Stunden und einer Luftmenge von 51/Std. durchgeführt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angeführt, in der auch die erwünschten Grenzen für üle der in Rede stehenden An. gezeigt sind. In Tabelle 3 sind auch die Ergebnisse a ngegeben, die mit viet im I iandel erhältlichen Gas-Turbinenölen P, Q, R und S erzielt wurden.

Die Oxydations-Korrosions-Prüfung ist Bestandteil der Spezifikationen amerikanischer Motorenherstelfer. Die Spezifikation gilt für Turbinenöl »Sorte 2«, i h. eine fortschrittliche Sorte von Turbinenöl; seine Oxy-

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dations-Korrosions-Bedingungen, nämlich eine Viskositätssteigerung von nicht mehr als 50% und Metallgewicht>»eränderurigen zwischen0,3 und -0.3 mg/cm² sind sehl streng. Man erkennt, daß sich die öle A bis H mit ölen P bis S vergleichen lassen und daß sie reiner sind. Außerdem haben die öle A bis H ein weitaus größeres Druckaufnahmevermögen als die öle P bis S; die öle A bis H sind in der Tat geeignet. den augenblicklichen Anforderungen der neuesten britischen Spezifikationen für fortschrittliche Türbinenöle, in denen ein weitaus größeres Druckaufnahmevermögen verlangt wird als in der amerikanischen Spezifikation, zu genügen oder annähernd zu genügen. Ein Beispiel für ein anderes öl ist das Gemisch L der Tabelle 3. Das Gemisch L genügt sowohl den Anforderungen hinsichtlich des Druckaufnahmevermögens, als auch den Oxydatioiis-Korrosions-Erfordernissetii der britischen Spezifikationen; man erkennt aber, daß es sich außerhalb der Oxidations-Korrosions-Grenzen der amerikanischen Spezifikation bewegt, während die öle A bis H ausreichend innerhalb dieser Grenzen liegen.

Tabelle

Zusammensetzung

Zunahme der Viskosität

99°C, %

Zunahme der Azidität, mg
KOH/g

Gewichtsänderung mg/cm²

Mg

A⁴

Cu

Ag

Fe

Unlösliches mg

32 2,4

+0,01 +0,02 -0,03

N + 0,01

B	C	D	E
35,5	38	33	38
2.6	2,9	3,3	2,2
+ 0,07	+ 0.06	-0.01	N
+0,05	+0,01	+ 0,02	-0,01
-0,01	-0.06	-0,06	-0,18
+ 0,01	-0.0!	-0,02	+0.03
+ 0,02	+ 0.04	-0.03	-0.02

37	35
2,1	2,2
-0,01	N
-0,03	N
-0.13	-0.06
-0.06	-0.04
-0.03	+0.02

(Fortsetzung)

Zusammensetzung

Zunahme der Viskosität

99^CC, %

Zunahme der Azidität, mg

KOH/g

Gewichtsänderung mg/cm²

Mg

Al

Cu

Ag

Fe

Unlösliches mg

N Nidiiv

41 3,5

-0,02 -0,07 -0,04 +0,03

47 2,5

-7,1

-0,02

-1,9

N -0.02 31.5
1.5

+ 0.03
-0,03

N
+ 0.02

24,5
2,0

-0,02
-0,01
-0,26

N
+0.03

2.3

35
2,2

-0.02

-0,08

-0,01

+ 0,02

Spur

54
4.5

-0,03
-0,03
-0,64 -0,03
+0,04 N

Erwünschte Grenzen

nicht über 50 nicht über 5

+ 0,3 bis-0,3

Bleikorrosionsprüfung

Diese wurde durchgeführt, indem man eine Probe des Öls 5 Stunden lang au« einer Temperatur von 190° C hielt und Luft in einer Menge von 28 1 pro Stunde durchperlen ließ, wobei ein Kupferplättchen in dem öl eingetaucht war. Ein Bleiplättchen wird in dem öl gedreht und der Gewichtsverlust nach der Prüfung gemessen. Ein gutes öl der in Rede stehenden Sorte ist ein solches, das einen Gewichtsverlust von nicht über 6,0 mg/6,45 cm² erbringt. Das Gemisch A führte zu einem Gewichtsverlust von 1,95 mg/6.45 cm².

Prüfung auf Druckaiafnahmeverrnögen

Die Schmiermittelgemische A und H wurden nach der bekannten IAE-Zahnradmaschinenprüfung untersucht, in der ein Satz Zahnräder bei bestimmten erhöhten Temperaturen mit dem zu prüfenden öl besprüht wird, und wobei die Zahnräder mit einer bestimmten Drehzahl laufen, während eine Last aufgebracht wird. Die Last, die zum Fressen der Zahnräder Fuhrt, wird notiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Die öle B. C. D und G wurden durch eine vereinfachte Ausführungsform der IAE-Zahnradmaschinenprüfung geprüft, die eine einfache Antwort: Bestanden/Nicht bestanden gibt. Sämtliche öle bestanden diese Prüfung, d. h.. ihr Druckaufnahmevermögen glich demjenigen des Öls der Sorte A. Tatsächlich genügen öfe der Sorten A. B. C, D, G und 11 den äußerst strengen Belastbarkeitsanforderungen der derzeitigen neuesten britischen Spezifikationen für fortschrittliche Gas-Turbinen-Schmicrmitici für Überschau-Transportflugzeuge entweder ganz oder annähernd. Diese Belastbärkeitsanforderungen sind noch schärfer als die in der vorerwähnten amerikanischen Spezifikation für ein öl der Sorte 2 genannten, nach der die öle P. Q. R und S zugelassen worden sind.

Il

Narh den derzeitigen (Juli 1967) britischen Spezifikationen sind keine öle zugelassen worden.

Tabelle 4

Temperatur

110
110
200

Zahnrad-

geschwindigkeit

U/min

2000
6000
2000

Abriebhelastung. kg

Gemisch Λ

40.8
27.2
36.3

Gemisch B

37.2
20.0
39.5

Platten-Verkrnstungsprüfung

Zusammensetzung

A
B

Q
R

S
L

Gewicht der

Ablagerung

mg

79
82
74

13
10

Art der Ablagerung

sehr dünner, goldener

Lack
sehr dünner, goldener

Lack

dicker, harter, schwarzer
Koks

dicker, harter, schwarzer

Koks
dicke, weiche, schwarze

Ablagerung
hellbrauner, dünner Lack

ilünner, goldener, klebriger
Lack

15

Die Reinheit der Schmiermittelgemische A und B Wurde mit diesem Test bestimmt, bei dem eine Probe des Öles 8 Stunden lang auf eine auf 316⁰C erhitzte, *orher gewogene Alumhnumplatte gespritzt wurde. Art und Gewicht der Ablagerung auf der Platte wurden notiert. Ein öl, das eine Ablagerung von nicht mehr als 10,0 mg ergibt, wird als ein außergewöhnlich gutes öl der in Rede stehenden Sorte angesehen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben, zusammen mit den mit den handelsüblichen ölen P bis S und dem öl L erzielten Ergebnissen. Man ²S erkennt, daß die öle gemäß der Erfindung weitaus reiner sind als die anderen öle.

Tabelle 5

35

40

45

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schmiermittelgeinisch auf Basis eines synthetischen Schmieröls, bestehend aus

1. einem neutralen, flüssigen Polyester, der in einer oder mehreren Stufen unter Veresterungsbedingungen durch Reaktion von

a) einem aliphatischen, ein- und/oder mehrwertigen Alkohol mit ί bis 10 Kohlenstoffatomen je Molekül, kein Wasserstoffatom an ein Kohlenstoffatom in einer 2-Stellung zu einer — OH-Gnippe gebunden, enthaltend und

b) einer aliphatischen Mono- und/oder Polycarbonsäure mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen je Molekül, hergestellt worden ist, als Grundöl

sowie — im Grundöl gelöst — aus

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⁶5

2. 1,0 bis 8,0, vorzugsweise 2,0 bis 6,0 Gewichtsprozent eines alkylierten, aromatischen Amins al3 Antioxydans,

3. 0,005 bis 1,5 Gewichtsprozent eines Kupferpassivators,

4. 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent eines neutralen organischen Phosphats der allgemeinen Formel (RO)₃PO. in der R ToIyU, Phenyl-, Alkyl- oder Cycloalkylgruppen mit bis zu 19 Kohlenstoffatomen sind.

5. 0,005 bis 0.1 Gewichtsprozent eines Dialkylhydrogenphosphats der allgemeinen Formel

(R¹O)₂P(O)OH

in der R¹ eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen ist,

6. 0.005 bis 0.2 Gewichtsprozent eines Dialkylphosphits der Formel

iR²O)_;, P(O)H

in der R² eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen ist,
gegebenenfalls

7. 6,01 bis 5.0,vorzugsweise0,01 bis l,0Gewichtsprozent eines Acryl- oder Methacrylpolymeren, Mischpolymeren aus N-Vinylpyrroli-(ion mit einem Aciylat oder Methacrylat oder aus Mischpolymeren eines Olefins mit N- Vinylpyrrolidon.

gegebenenfalls

8. 0.01 bis 1,0, vorzugsweise 0,05 bis 0,25 Gewichtsprozent eines Bleikorrosionsinhibitors, gegebenenfalls

9. 0,005 bis 5 Gewichtsprozent eines Amins der allgemeinen Formel

NR⁴R⁵R⁶

worin R* und R⁵ Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R⁶ eine Alkaryl-O'ier eine Hydroxyalkarylgruppe bedeutet, als hydrolytischer Stabilitätsverbesserer,
und gegebenenfalls aus

10. bis zu 25 mg/1 eines Silicons als Antischaummittel.

2. Schmiermittelgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polyester einen Ester aus einerseits Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Trimethylolbutan, Pentaerythrit und/oder Dipentaerythrit und andererseits einer oder mehreren Monocarbonsäuren mit 3 bis Kohlenstoffatomen enthält.

3. Schmiermittelgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polyester einen komplexen Ester aus einerseits Trimethylolpropan und andererseits aus Sebacinsäure und/oder Azelainsäure und einer oder mehreren Monocarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen enthält.

4. Schmiermittelgemisch nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Antioxydans entweder eine Verbindung der allgemeinen Formel

R³C₆H₊NHC₆H₄R³

worin R³ Alkylgruppen mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen bedeutet, enthält oder daß es eines oder mehrere der Mono- oder Di-(C₁- bis C^hAlkylphenymaphthylamine. Phenothiazine, Imiaodiben-

zyle und Diphenylphenylendiamine oder eine Mischung aus

a) 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent eines Mono- oder Di-(C₁- bis C₁₄)-Alkylphenylnaphthylamins und

b) 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent eines Mono- oder Di-(C₁- bis C_i4)-Alkyldiphenylamins enthält.

5. Schmiermittelgemisch nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Methylenbis-benzotriazol, Benzotriazol, Methylbenzotriazol, Äthylbenzotriazol, Butylbenzotriazol. Dodecylbenzotriazol, Naphthotriazol und/oder tfei Salz aus 1-Salicylaldehydaminoguanidin und einer oder mehreren Fettsäuren mit 13 bis 18 Kohlenstoffatomen als Kupferpassivator in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent enthält.