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Publication number: DEST008938MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 26. Oktober 1954 Bekaiuiitgemaciht am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Eine Reihe synthetischer organischer Verbindungen sind als Schmiermittel, insbesondere zum Schmieren von Flugzeuggasturbinen, z. B. solchen mit Düsenoder Propellertriebwerk, bekannt.

Die synthetischen Schmiermittel gemäß der Erfindung umfassen Monoester, Diester, Polyester, Ätherester, Glycole, Polyglycole einschließlich Polyalkylenglycole, Ätherglycole, komplexe Ester, Formale, Polyformale, komplexe Formale oder Gemische dieser Verbindungen. Der Begriff Schmiermittelbestandteile im Sinne der Erfindung umfaßt diese synthetischen Verbindungen und Verbindungsgemische.

Diester beschreiben u. a. die britischen Patentschriften 6oo 325, 664 052 und 668 663. Diester können aus Dicarbonsäuren mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen hergestellt werden, die geradkettig oder verzweigtkettig, gesättigt oder ungesättigt sind oder wenigstens eine Äther- oder Thioätherbindung aufweisen. Als Säuren für die Diesterherstellung sind u. a. Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure zu nennen. Die Dicarbonsäuren können zu Diestern mit Alkoholen umgesetzt werden, die 1 bis 40 Kohlenstoffatome haben und gerad- oder verzweigtkettig sind, z. B. 2-Äthylhexanol und Isooctanol. Besondere Bedeutung haben

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die durch Oxo-Synthese hergestellten Alkohole, namentlich solche mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen. Für die Veresterung der Dicarbonsäuren kommen besonders Äther- oder Thioätheralkohole in Betracht (britische Patentschriften 664 052 und 668 663).

Glycoläther leiten sich von Glycol oder Polyglycolen, vorzugsweise Polyalkylenglycolen, ab, in denen die Glycole selbst Äther- oder Thioätherbindungen haben und eine bzw. beide endständigen Hydroxylwasserstoff atome durch Substituenten mittels Verätherung ersetzt sind.

Formale werden durch die Formel

A-OCH₂-O-B,
Polyformale durch die Formel

A-O(CH₂O)^-B

und komplexe Formale durch die Formel
20

A-O(CHJ_n-[C-O(CH₂O)Ji

dargestellt, worin A, B und C gleiche oder ungleiche organische Gruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und x, y und ζ eine ganze Zahl gleich oder größer als I ist. In diesen Formeln können die Sauerstoffatome ganz oder teilweise durch Schwefelatome ersetzt sein.

Komplexe Ester entstehen aus zwei oder mehreren

Verbindungen folgender Gruppen: Einwertige oder mehrwertige Alkohole, einbasische, zweibasische oder andere mehrbasische organische Säuren einschließlich Oxysäuren, Glycole oder Polyglycole, wobei wenigstens eine polyfunktionelle Säure und wenigstens ein polyfunktioneller Alkohol zur Reaktion gebracht werden.

Für vorliegende Erfindung besonders geeignete Vertreter der komplexen Ester haben folgende Struktur: Alkohol — zweibasische Säure — Polyglycol — zweibasische Säure — Alkohol —, wobei als Alkohol 2-Äthylhexanol oder Isooctanol, als zweibasische Säure Sebacin-, Adipin- oder Azelainsäure und als Polyglycol ein Polyäthylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 in Betracht kommen.

Die erwähnten synthetischen Schmiermittel neigen, namentlich bei hoher Beanspruchung, zur Oxydation und erhalten daher einen Zusatz von Oxydationsschutzmitteln von z. B. etwa 1 oder 2 °/₀. Als Oxydationsschutzmittel eignen sich z. B. zwei- und dreiwertige Phenole, aromatische Nitroverbindungen, aromatische Amine, aromatische Aminsulfide wie Phenothiazin (Thiodiphenylamin) oder schwefelhaltige cyclische Verbindungen wie Thiophene, ferner Thioalkohole, phosphor- und schwefelhaltige organische Verbindungen wie Thiophosphate.

Das Schmiermittel muß den erforderlichen Schmierbedingungen genügen, u. a. die erforderliche Viskosität und ein geeignetes Viskositätstemperaturverhalten, ferner einen günstigen Fließpunkt und Flammpunkt aufweisen und auch bei hoher Belastung unter allen in Betracht kommenden Bedingungen wirksam schmieren; dies gilt namentlich für Schmiermittel von Flugzeuggasturbinen.

Synthetische Schmiermittel wurden bereits für Gasturbinen von Flugzeugen mit Erfolg benutzt. Im Laufe der Entwicklung entstand aber ein Bedürfnis nach Schmiermitteln von verschiedenem Viskositätsgrad unter Erhaltung oder Verbesserung anderer Eigenschaften. Komplexe Ester nach der britischen Patentschrift 687 346 mit einer kinematischen Viskosität von etwa 8 cSt bei 99° erwiesen sich als geeignet für die jetzigen Gasturbinen. Neuere Typen bedingen aber eine Viskosität von etwa 3 cSt bei 99⁰ unter Erhaltung einer geeigneten Belastbarkeit und günstigen Viskositätstemperaturverhaltens bei den Betriebstemperaturen. Vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Belastbarkeit synthetischer Schmiermittel zu verbessern und diese auf die erforderliche Viskosität zu bringen, so daß diese für Gasturbinen benutzt werden können.

Es wurde nun gefunden, daß synthetische Schmiermittel, insbesondere Diester oder Gemische derselben auf die erwünschte Viskosität, z. B. namentlich bei hohen Temperaturen, gebracht sowie gleichzeitig bezüglich des Viskositätstemperaturverhaltens und der Belastbarkeit dadurch verbessert werden, daß in den Schmiermitteln geringe Mengen von einem oder mehreren löslichen halogen- und bzw. oder schwefelhaltigen Polymeren eingebracht werden. Die Zusatzmenge soll 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, nicht übersteigen und vorzugsweise 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, insbesondere 0,05 bis 3, und 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, betragen. Nur solche Polymere sollen benutzt werden, die in den Schmiermitteln bei den erforderlichen Konzentrationen und unter den vorkommenden Betriebsbedingungen löslich sind.

Beispiele von Polymeren gemäß der Erfindung sind Haloprenkautschuk, wie Polychloropren, Polyvinyl- und Polyvinylidenchloride und Polyvinylchloridacetat-Mischpolymere. Andere Verbindungen sind Polychlortrifluoräthylen- und Polyalkylensulfide, Polydichlorstyrol, Polychlorstyrol und Poly-2, 3-dichlorbutadien. Bevorzugt werden Polyvinylchlorid und Polychloropren. .... . ,

Die Polymere werden zweckmäßig in unvulkanisiertem Zustand angewandt, um die Auflösung in den Schmiermitteln mit Sicherheit zu erreichen; sie können durch einfaches Einmischen in das Schmiermittel bei höherer Temperatur, vorzugsweise etwa 35 bis 125⁰, gelöst werden.

Um die Verbesserung der Viskosität bei 99⁰ und der Höchstbelastung (Prüfung in der SAE-Maschine) zu zeigen, wurden Diester und Gemische derselben mit komplexen Estern mit und ohne Zusatz der Polymeren geprüft und die Ergebnisse in Tabelle I zusammengestellt. Dioctyladipat wurde für sich und nach Einbringen von ι Gewichtsprozent Polyvinylchlorid durch Auflösen geprüft; die Ergebnisse wurden mit Mischung A verglichen, die 3 Gewichtsprozent eines bekannten Belastungszusatzstoffes, nämlich Tricrexylphosphat, enthielt. Mischung A bestand aus 95 % Dioctylsebacat, 5 °/₀ eines komplexen Esters aus Polyglycol — Sebacinsäure —, Diäthylhexanol und Trieresylphosphat. Es zeigte sich, daß 1% Polyvinylchlorid die Viskosität von Dioctyladipat von 2,4 auf 4,3 cSt bei 99⁰ und die Höchstbelastbarkeit bis zu dem Wert der Vermischung A erhöhte.

Ähnlich wurde Dioctylsebacat durch Zusatz von 1 % Polyvinylchlorid dahin verbessert, daß sein Verhalten

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dem der Mischung B von 5 cSt bei 99⁰ angeglichen wurde. Mischung B, gegenwärtig als Schmiermittel für Gasturbinen im Gebrauch, besteht aus 65% Dioctylsebacat und 35 °/₀ des für Mischung A benutzten Komplexesters.

Ähnliche Verbesserungen wurden mit 0,5 °/₀ Polychloropren erzielt.

Mischung C bestand aus 40 °/₀ Dioctylsebacat und °/₀ des für Mischung A benutzten Komplexesters.

Entsprechende Prüfungen wurden auch durchgeführt, um das Viskositätstemperaturverhalten und die Viskosität bei 99°, verglichen mit der bei —40⁰, festzustellen. Diese und andere Ergebnisse bringt Tabelle II zur Anschauung.

Tabelle I

Estermischungen

Chlor Viskosität in cSt bei

SAE-Höchstbelastung, lbs. (1000 U/min, Verhältnis 3,4 : 1)

D. O. A.¹)

D. O.A.+ 1% P. V. C²)
Mischung A

D. O. S. ³)

D. O. S. + 1% P. V. C.
Mischung B

D. O. S

D. O. S. + 0,5% P. C. P.⁴)
Mischung A

₂. Mischung C

Mischung C + 3 %

kein 0,56 kein

kein 0,18 kein

kein 0,12 2,4 4,3 3,6

3,2 5,o 5,o

3,2 3,5 3,6

7.5 8,1

85 125 125

110

145 140

HO 200 I25

I45

D. O. A. = Dioctyladipat. ²) P. V. C. = Polyvinylchlorid. ³) D. O. S. = Dioctylsebacat. ⁴) P. C. P. = Polychloropren

Tabelle II

Estermischung	Kinematische cSt bei 99 °	Viskosität -40°	ASTM.- Neigung	Fließpunkt ⁰C
DOA¹)	2,40 4,26 3,66 3.60 3,52 7,92 8,13	865 2,440 I,o6o 1,900 I,600 I2,800 14,200	0,76 0,67 0,67 0,69 0,69 o,59 o,59	—51,1 — 51,1 —51,1 —51,1
D. O. A. + i°/₀ P. V. C.³) D.O. A. + 0,75 % P. V. C Mischung A D. O. S.*) +0,50/0 P. CP Mischung C .. ..	—
Mischung C + 0,3 °/₀ P. C. P.⁴)

>) D. O. A. = Dioctyladipat. ²) D. O. S. = Dioctylsebacat. ³) P.V. C. = Polyvinylchlorid. ⁴) P. C. P. = Polychloropren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Synthetische Schmiermittel aus einem oder mehreren synthetischen Schmiermittelbestandteilen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01 bis ioGewichtsprozent,bezogenaufdasGesamtgemisch, eines oder mehrerer im Schmiermittel löslicher halogen- und bzw. oder schwefelhaltiger Polymere.
2. Synthetisches Schmiermittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Polyvinylchlorid.
3. Synthetisches Schmiermittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Haloprenkautschuk, vorzugsweise Polychloropren.

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