DE2638324A1 - Kompressoroel-zusammensetzung mit ausgezeichneter oxydationsstabilitaet - Google Patents

Kompressoroel-zusammensetzung mit ausgezeichneter oxydationsstabilitaet

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Description

  • Kompressoröl-Zusammensetzung mit ausgezeichneter Oxydations stabilität Die Erfindung betrifft eine Kompressoröl-Zusammensetzung mit ausgezeichneter Oxydations stabilität.
  • Im allgemeinen werden Kompressoröle in Kompressoren wegen ihrer Kühlwirkung durch Entfernung der durch adiabatische Kompression erzeugten Wärme, ihrer Schmierwirkung auf die Lager und andere Teile und ihrer Dichtungswirkung zur Verhinderung des Gasaustritts bzw. Gasverlusts an gleitenden Teilen verwendet. Zu komprimierende Gase umfassen beispielsweise Luft, Sauerstoff, Kohlendioxyd, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Chlor und Ammoniak. Luftkompressoren wer den am häufigsten verwendet, und sie setzen Icompressoröle den strengsten Oxydationsbedingungen aus, Innerhalb der Luftkompressoren ergeben sich die strengsten Oxydationsbedingungen für Kompressoröle auf Grund der Anwesenheit von Luft von hoher Temperatur und hohem Druck der Anwesenheit von Metallen, die eine katalytische Wirkung auf die Oxydation ausüben, wie Kupfer oder Eisen, und der Anwesenheit von kondensiertem Wasser, das durch Kompression usw. erzeugt wird. Aus diesem Grunde wird, wenn ein übliches Turbinenöl, Motoröl oder hydraulisches Antriebsöl usw. als Kompressoröl verwendet wird, das Ol innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne oxydativ zerstört, und zur selben Zeit ergeben sich schwerwiegende Schwierigkeiten, wie die Bildung von Schlamm oder die Korrosion eines Kupfer enthaltenden Materials. Wenn einmal ein solches Phänomen aufgetreten ist, kann der ursprüngliche Zustand nicht wieder hergestellt werden, es sei denn, der Kompressor wird überhoit oder vollständig gereinigt. Die erforderlichen Kosten und Zeit hierfür sind jedoch sehr beträchtlich.
  • Es sind viele Verbindungen, wie aromatische Amine, Alkylpheno le, Zinkdialkyldithiophosphate oder Zinkdithiocarbamat bekannt und im Handel erhältlich, die als Antioxydantien, die den Schmierölen zugegeben werden sollen, verwendet werden.
  • Wenn jedoch eine solche Verbindung allein in 4i.neralschmierölen für Kompressoren verwendet wird, werden die Öle innerhalb kurzer Zeitspannen oxydativ zerstört und unbrauchbar gemacht.
  • Kombinationen dieser Antioxydans-Verbindungen sind auch beispielsweise in der JA-Patentpublikation 17615/61, offengeiegteri JA-Patentpubiikation 9i46Z/73, der tiS-FS 2 739 122 und der DT-AS 1 534 405 beschrieben, erwiesen sich jedoch nicht als ganz zufriedenstellend.
  • Ziel der Erfindung ist es daher, eine Schmieröl-Zusammensetzung für Kompressoren anzugeben, die eine ausgezeichnete Oxydationsstabilität aufweist, die eine viel längere Lebensdauer unterOxydationsbedingungen als bei Verwendung üblicher Antioxydantien für Kompressoröle aufweist und bei der es, wenn sie oxydativ zerstört wird, kaum wahrscheinlich ist, daß sie zu ernsthaften Problemen führt, wie die Bildung von Schlamm.
  • Die Erfindung schafft eine Kompressoröl-Zusammensetzung, die einen größeren bzw. überwiegenden Anteil eines Schmierbasisöls bzw. eines Grundschmieröls und einen kleineren Anteil a) eines aromatischen Amins, b) eines Alkylphenols und c) eines Triesters der Dithiophosphorsäure als wesentliche Bestandteile umfaßt.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zeichnet sich dadurch aus, daß ihre Säurezahl nicht nennenswert nach der Verwendung ansteigt, sie eine lange Lebensdauer unter Oxydationsbedingungen aufweist und die Farbe des Öls nach der Verwendung zufriedenstellend ist.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfaßt einen überwiegenden bzw. größeren Anteil eines Schmierbasisöls bzw. eines Basisschmieröls und einen kleineren Anteil eines aromatischen Amins, eines Alkylphenols und eines Triesters von Dithiophosphorsäure.
  • Das Schmierbasisöl, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, umfaßt beispielsweise Mineraischmieröle mit einer Viskosität von 20 bis 100 Centistoke, vorzugsweise 30 bis 50 Centistoke, bei 37,8°C, deren Raffinationsprodukte und synthetische Kohlenwasserstofföle mit einer Viskosität von 20 bis 100 Centistoke bei 37,80C.
  • Aromatische Amine, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können, umfassen Verbindungen der Formel R1 - NH - R2 worin R1 und R2, die gleich oder verschieden sein können, eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Alkarylgruppe darstellen, Verbindungen der Formel worin R1, R2, R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und n 1 bis 4 ist, und Verbindungen der Formel worin R1, R2, R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und n 1 bis 4 ist.
  • Typische Beispiele für die aromatischen Amine sind Diphenylamin, Phenyl--naphthylamin, Phenyl-ß-naphthylamin, Phenylp-octylphenylamin, p,p'-Dioctyldiphenylamin, 2,6-Di-tert.-butyl-a-dimethylamino-p-kresol und Tetramethyldiaminodiphe nylmethan. Unter diesen sind Phenyl-a-naphthylamin und Diphenylamin besonders bevorzugt.
  • Alkylphenole, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Verbindungen der Formel worin R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen, Verbindungen der Formel worin R1, R2, R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und Z beispielsweise wobei n 0 bis 4 ist, -S-, -S-S- oder -CH2-S-CH2- darstellt, und Verbindungen der Formel worin R1, R2, R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und Z beispielsweise wobei n eine Zahl von 0 bis 4 ist, -S-, -S-S- oder -CH2-S-CH2- darstellt.
  • Typische Beispiele für die Alkylphenole sind 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol, 4,4 -Methylen-bis-(2, 6-di-tert .-butylphenol), 4,4'-Dihydroxy-3,3',5,5'-tetra-tert.-butylbiphenyl, 4,4'-Thiobis-(2, 6-di-tert.-butylphenol), Bis-(3 , 5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-sulfid und 2, 2'-Methylen-bis- (4-methyl-6-tert.-butylphenol). Darunter sind 4, 4'-Methylen-bis- (2,6-di-tert.-butylphenol) und 2X6-Di-tert.-butyl-p-kresol besonders bevorzugt.
  • Der Dithiophosphorsäuretriester, der in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, wird durch die Formel ausgedrückt, worin R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Aralkylgruppe bedeuten.
  • Beispiele für den Triester der Dithiophosphorsäure umfassen S-Dodecyl-O,O'-dipropyldithiophosphat, O,O'-Bis-(propylphenyl )-S-benzyldithiophosphat und O,O'-Bis-(propylphenyl)-S-styryldithiophosphat. Darunter sind O,O'-Bis-(propylphenyl)-S-styryldithiophosphat und O,O'-Bis-(propylphenyl)-S-benzyldithiophosphat bevorzugt. 0,0'-Bis- (propylphenyl )-S-benzyl dithiophosphat ist besonders bevorzugt.
  • Jede dieser drei Arten der Additive wird erfindungsgemäß in einer Menge von 0,01 bis 3,0 Gewichts-%, vorzugsweise 0,03 bis 1,0 Gewichts-, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmieröl-Zusammensetzung, verwendet. Besonders bevorzugte Mengen sind 0,05 bis 0.3 Gewichts-% fiir das mromet;scho Amin a), 0,05 bis 0,2 Gewichts-% für das Alkylphenol b) und 0,03 bis 0,2 Gewichts-% für den Triester der Dithiophosphorsäure c).
  • Gewünschtenfalls kann die erfindungsgemäße Schmieröl-Zusammensetzung darüber hinaus ein Dispergiermittel, einen Netall-Entaktivator, einen Rostinhibitor, ein Antischaummittel oder ein Mittel zur Verringerung des Fließpunkts zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen drei Additiv-Arten enthalten.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zeichnet sich durch ein verringertes Ausmaß der Zunahme der Säurezahl nach der Verwendung und eine lange Betriebszeit unter Oxydationsbedingungen aus. Insbesondere, wenn sie unter strengen Oxydationsbedingungen verwendet wird, weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine lange Lebensdauer und eine ausgezeichnete Leistungsfähigkeit auf.
  • Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken.
  • Beispiele 1 bis 3 Verschiedene Additive in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen wurden einer Mineralschmieröl-Grundlage mit einer Viskosität von 35,0 Centistoke bei 37,80C zur Bildung von Kompressoröl-Zusammensetzungen zugegeben.
  • In der Tabelle sind 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol und Benzotriazol Metall-Entaktivatoren, ein Halbester einer Alkenylbernsteinsäure ein Rostinhibitor und ein Siliconöl ein Antischaummittel.
  • Die Leistungsfähigkeit der Schmieröl-Zusammensetzungen wurde mit Hilfe eines Oxydationstests in einem Luftkompressor vom Schaufel-Typ (vane-type), eines Indiana-Rühroxydations-Tests, eines Rotationsbomben-Typ-Oxydationstests (ASTM D 2272) und eines Turbinenöl-Oxydationsstabilitäts-Tests gemäß JIS (Japanese Industrial Standards) K 2515 ausgewertet.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben.
  • Wenn ein Betriebstest während 2000 Stunden unter Verwendung eines Lu.Etkompressors vom Rotationsflügel-Typ durchgeführt wird, beträgt die Säurezahl der Schmier-Zusammensetzung nach dem Test vorzugsweise nicht mehr als 0,15 mg KOH/g, insbesondere nicht mehr als 0,10 mg KOH/g.
  • Wenn der Indiana-Rühroxydations-Test bei 165, 50C 48 Stunden lang durchgeführt wird, beträgt die Säurezahl der Schmieröl-Zu.ammensetzung nach dem Test vorzugsweise nicht mehr als 0,25 mg KOH/g, insbesondere nicht mehr als 0,10 mg KOH/g.
  • Beim Rotationsbomben-Typ-Oxydationstest beträgt die Lebensdauer der Schmieröl-Zusammensetzung unter Oxydationsbedingungen vorzugsweise mindestens 450 Minuten, insbesondere mehr als 600 Minuten.
  • Beim Turbinenöl-Oxydationsstabilitäts-Test (JIS K 2515) erreicht die Schmieröl-Zusammensetzung vorzugsweise eine Säurezahl von 1,0 mg KOH/g in mindestens 4000 Stunden, insbesondere in mindestens 5500 Stunden, nach Beginn des Tests.
  • Andererseits ist die Farbe [Unions-Wert (union value) der Schmieröl-Zusammensetzung nach 2000 Stunden in diesem Test vorzugsweise 5 oder darunter.
  • Wie aus Tabelle I ersichtlich ist, wiesen die Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 bis 3 überlegene Eigenschaften in allen diesen Tests auf, und die Zusammensetzung gemäß Beispiel 3 ergab besonders überlegene Ergebnisse.
  • Vergleichsbeispiele 1 bis 10 Es wurden Schmieröl-Zusammensetzungen gemäß den Rezepturen in Tabelle 1 angefertigt und in derselben Weise wie in den Beispielen 1 bis 3 getestet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I angegeben.
  • Tabelle I (Einheit: Gewichts-%)
    Beispiele Vergleichsbeispiele
    1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    Diphenylamin 0,1 0,5 1,0 0,5 0,3
    a)
    Phenyl-α-naphthyl- 0,2 0,5 0,2
    amin
    2,6-Di-tert.-
    butyl-p-kresol 0,1 1,0 0,3 0,3
    b)
    4,4'-Methylen-
    bis(2,6-di-tert.- 0,1 0,2 0,5 0,3 0,3
    butylphenol)
    Zink-di-4-methyl-
    phentyl-dithio- 1,0 0,5 0,3 0,1 0,1
    phosphat
    0,0'-Bis(propyl-
    c) phenyl)-S-benzyl 0,2 0,3
    dithiophosphat
    0,0'-Bis(propyl-
    phenyl)-S-styryl 0,05 0,1 0,5
    dithiophosphat
    2,5-Dimercapto-
    1,3,4-thiodiazol 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
    # Benzotriazol 0,005 0,01 0,01 0,01 0,01
    Halbester der
    Alkenylbernstein- 0,3 0,3 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,03 0,03 0,03 0,05
    säure
    Siliconöl 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,003 0,002 0,002 0,002
    Tabelle I (Fortsetzung)
    Beispiele Vergleichsbeispiele
    1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    Luftkompres-
    sor vom Rota-
    tionsflügel- 0,05 0,11 0,06 2,0 3,0 1,5 2,4 0,5 0,10 0,22 0,20 0,11 0,15
    Typ(2000 Std.)
    #
    Indians-Rühr-
    oxydations-
    Test(48 Std. 0,12 0,22 0,10 7,5 10,0 0,25 0,15 0,45 0,15 0,35 0,15 0,11 0,18
    bei 165,5°C)
    Rotationsbomben-
    Typ-Oxydationstest 570 480 560 550 250 50 50 580 200 180 600 600 550
    (Lebensdauer in Min.)
    Zeit, bis di
    Säurezahl
    1,0 mg KOH/g 5300 4900 5600 2900 2500 1000# 1100# 2900 2000 1800# 2700 3200 2800
    erreichte
    (Stunden)
    #
    Farbe (Ein-
    heitswert) 4 41/2 4 8 4 6* 6* 7 6 61/2 61/2 61/2 7
    nach 2000 Std.
  • * Die Lebensdauer erreichte nicht 2000 Stunden. Daher wird die Farbe der Zusammensetzung unmittelbar vor dem Versagen angegeben. Die Zeit bis zum Versagen wird durch das Symbol # angegeben.
  • Die in Tabelle I angegebenen Ergebnisse zeigen folgendes an: Die Schmieröl-Zusammensetzungen, die nur eine Antioxydans-Komponente enthalten (Vergleichsbeispiele 1 bis 4), zeigen in allen Tests unzufriedenstellende Ergebnisse. Die Zusammensetzungen, die zwei Antioxydans-Komponenten enthalten (Vergleichsbeispiele 5 bis 8), waren gegenüber den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 verbessert, jedoch immer noch unzufriedenstellend. Die Schmieröl-Zusammensetzungen, die drei Komponenten enthielten, jedoch unter Verwendung von Zink-di-4-methylpentyl-dithiophosphat als Komponente, die der erfindungsgemäßen Komponente c) entspricht, ergab wesentlich bessere Ergebnisse gegenüber der Verwendung von zwei Antioxydans-Komponenten, erwies sich jedoch als unzufriedenstellend im Turbinenöl-Ox.ydationsstabilitäts-Test gemäß JIS K 2515).
  • Im Gegensatz dazu wiesen die Schmieröl-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung (Beispiele 1 bis 3, insbesondere Beispiel 3) eine überlegene Leistungsfähigkeit in allen diesen Tests auf.

Claims (14)

Patent ansprüche
1. Kompressoröl-Zusammensetzung, die einen überwiegenden Anteil eines Schmierbasisöls bzw. eines Grundschmieröls und einen kleineren Anteil a) eines aromatischen Amins, b) eines Alkylphenols und c) eines Dithiophosphorsäuretriesters als wesentliche Bestandteile umfaßt.
2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge einer jeden der Komponenten a), b) und c) 0,01 bis 3,0 Gewichts-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schmierölzusammensetzung, beträgt.
3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge einer jeden der Komponenten a), b) und c) 0,03 bis 1,0 Gewichts-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Schmierölzusammensetzung, beträgt.
4. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,05 bis 0,3 Gewichts-% der Komponente a), 0,05 bis 0,2 Gewichts-% der Komponente b) und 0,03 bis 0,2 Gewlchts-% der Komponente c) umfaßt, wobei die Menge auf die Gesamtmenge der Schmierölzusammensetzung bezogen ist.
5. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Amin a) eine Verbindung der Formel R1 - NH - R2 worin R1 und R2, die gleich oder verschieden sein können, eine Arylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Alkarylgruppe darstellen, eine Verbindung der Formel worin R1, R2, R3 un-4-'. die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und n eine Zahl von 1 bis 4 ist, oder eine Verbindung der Formel worin R1, R2, R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und n eine Zahl von 1 bis 4 ist, ist.
6. Zusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Amin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Diphenylamin, Phenyl-a-naphthylamin, Phenylß-naphthylamin, Phenyl-p-octylphenylamin, p,p'-Dioctyldiphenylamin, 2, 6-Di-tert.-butyl-a-dimethylamino-p-kresol und Tetramethyldiaminodiphenyl methan.
7. Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Amin ausgewählt ist aus der Gruppe bestenend aus Diphenylamin und Phenyl-a-naphthylamin.
8. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylphenol eine Verbindung der Formel worin R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen, eine Verbindung der Formel worin R1, R2, R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen, und Z beispielsweise wobei n eine Zahl von 0 bis 4 ist, -S-, -S-S- oder -CH2-S-CH2-darstellt, oder eine Verbindung der Formel worin R1, R2 R3 und R4, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen und Z beispielsweise wobei n für eine Zahl von 0 bis 4 steht, -S-, -S-S- oder -CH2- S-CH2- darstellt, ist.
9. Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylphenol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2, 6-Di-tert . -butyl-p-kresol, 4,4"-Methylen-bis-(2,6-di-tert.-butylphenol), 4,4"-Dihydroxy-3,3',5,5'-tetra-tert.-butylbiphenyl, 4,4'-Thiobis-(2,6-di-tert.-butylphenol), Bis- (3, 5-di-tert. butyl-4-hydroxybenzyl )-sulfid und 2,2' -Methylenbis (4-methyl-6-tert.-butylphenol).
10. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylphenol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 4,4'-Methylenbis-(2,6-di-tert.-butylphenol) und 2, 6-Di-tert. -butyl-p-kresol.
11. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Triester der Dithiophosphorsäure die Formel aufweist, worin R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sein können, eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Aralkylgruppe darstellen.
12. Zusammensetzung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Triester der Dithiophosphorsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus S-Dodecyl-O,O'-dipropyldithiophosphat, O,O'-Bis-(propylphenyl)-S-benzyldithiophosphat und O,O'-Bis-(propylphenyl)-S-styryldithiophosphat.
13. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Triester O,O'-Bis-(propylphenyl)-S-benzyldithiophosphat ist.
14. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundschmieröl bzw. Basisschmieröl ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Mineralschmierölen mit einer Viskosität von 20 bis 100 Centistoke bei 37,80C, raffinierten Produkten davon und synthetischen Kohlenwasserstoffölen mit einer Viskosität von 20 bis 100 Centistoke bei 37,80C.
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