DE1264659B

DE1264659B - Schmiermittel fuer Flugzeug-Gasturbinen

Info

Publication number: DE1264659B
Application number: DEC22706A
Authority: DE
Inventors: Hale Barns; Peter Michael Blanchard; Stuart Walter Critchley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-11-11
Filing date: 1960-11-10
Publication date: 1968-03-28
Also published as: CH436245A; BE596980A; GB971901A; NL257845A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

ClOm

Deutsche Kl.: 23 c-1/01

1264 659
C22706IVc/23c
10. November 1960
28. März 1968

Es ist bekannt, flüssige Diester aus Dicarbonsäuren und geradkettigen oder verzweigten gesättigten einwertigen Alkoholen als Schmiermittel zu verwenden.

Desgleichen sind Estergemische aus zweiwertigen Alkoholen und Dicarbonsäuren bzw. Mono- und Dicarbonsäuren und Estergemische aus einem dreiwertigen Alkohol, nämlich Trimethyloläthan mit Mono- und Dicarbonsäuren als Schmiermittel bekannt. Diese Schmiermittel genügen jedoch den Anforderungen, die heute an Schmiermittel für moderne Flugzeug-Gasturbinen gestellt werden, nicht, da sie nicht die erforderliche thermische Stabilität bei 325° C haben. Außerdem sind die Eigenschaften dieser Esterschmiermittel bei tiefen Temperaturen über einen längeren Zeitraum nicht ausreichend gleichbleibend, so daß spezielle Zusätze zur Verbesserung der Tieftemperatureigenschaften erforderlich sind.

Diese Nachteile treten nicht auf, wenn ein Schmiermittel verwendet wird, das ein Reaktionsprodukt einer Mischung aus ao

(a) einer oder mehreren gesättigten aliphatischen, geradkettigen Monocarbonsäuren mit 1 bis 18 C-Atomen, insbesondere 7 bis 10 C-Atomen, mit

(b) 1,1,1-Trimethylolpropan und

(c) gesättigten aliphatischen, geradkettigen Dicarbonsäuren mit 4 bis 14 C-Atomen bzw. aromatischen Dicarbonsäuren mit 8 bis 12 C-Atomen

im Molverhältnis von (a): (b) : (c) wie (6 bis 11): (2,5 bis 5): 1 ist. Die Viskositätseigenschaften dieser Schmiermittel sind besser als die der üblichen, als Schmiermittel verwendeten Diester, so daß sie sich besonders zum Einsatz bei Flugzeug-Gasturbinen eignen und extremen Temperaturbedingungen im Betrieb ausgesetzt werden können.

Die Veresterung der zusammengemischten Bestandteile wird wie üblich vorgenommen, vorzugsweise aber in Gegenwart eines Veresterungskatalysators, z.B. p-Toluolsulfonsäure, Natriumbisulfat, Kaliumpyrosulfat, ein Tetraalkyltitanat, Titantetrachlorid oder Molekularsieben mit einem Porendurchmesser von 2 bis 20 Ä, insbesondere 4 bis 10 Ä.

Die Reaktionsteilnehmer können in einer, zwei oder drei Stufen durch Erhitzen miteinander umgesetzt werden.

Die niedrigsiedenden Verbindungen werden durch Destillation unter vermindertem Druck, z.B. lmm oder weniger, von den Produkten abgestreift.

Die Säurezahl des Produktes kann durch Waschen mit Wasser, neutralisierenden oder reinigenden Lö-Schmiermittel für Flugzeug-Gasturbinen

Anmelder:

Stuart Walter Critchley, Haie Barns, Cheshire;

Peter Michael Blanchard,

West Molesey, Surrey (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Patentanwalt,

5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

Stuart Walter Critchley, Haie Barns, Cheshire;

Peter Michael Blanchard,

West Molesey, Surrey (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 11. November 1959 (38 232) vom 23. Februar 1960 (6309) - -

sungen, z.B. verdünnten Alkali-, verdünnten Oxydationsmittel- oder verdünnten Reduktionsmittellösungen, gesenkt werden.

Geeignete Monocarbonsäuren (a) sind Caprinsäure, n-Valeriansäure, Isovaleriansäure, Önanthsäure, Caprylsäure, Pelargonsäure, Propionsäure und Benzoesäure.

Beispiel

In einen mit einer Wasserfalle nach Dean und Stark versehenen Kolben wurden die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten Bestandteile in den dort angegebenen Mengen eingefüllt. Es wurde am Rückfluß erhitzt, bis kein Wasser mehr gebildet wurde. Als Schleppmitte] für das abgespaltene Wasser diente Toluol. Nach Vollendung der Reaktion wurde das Produkt mit verdünnter wäßriger Natriumcarbonatlösung gewaschen und getrocknet. Das Toluol wurde durch Abstreifen unter vermindertem Druck auf dem Wasserbad entfernt und die Raffination des Produktes wurde durch Abstreifen bis zu einer Temperatur von 200°C bei 0,1/0,2 Torr zu Ende geführt.

Die erhaltenen Esterprodukte wurden auf ihre Viskosität bei 99⁰C geprüft. Der sich für jedes der

809 520/609

Reaktionsprodukte ergebende Wert ist ebenfalls in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1	W	X	Y	Z
	-¹ to to to	2 8 4- 1	2 5 3 1
Caprinsäure	24,25	8,2	10,2	10 .4 1
Caprylsäure	7,4
1,1,1-Trimethylolprqpan .. Sebacinsäure
Viskosität bei 99°C, cSt...

IO

Für die Herstellung des Esters W wurden die Bestandteile in einem aus dem Stand der Technik be- *5 kannten Mischungsverhältnis für vergleichbare Bestandteile zusammengegeben; die Esterprodukte X, Y und Z sind erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel.

Die ermittelten Viskositätswerte für die Viskosität der Produkte bei 99 ° C lassen erkennen, daß die erfindungsgemäßen Schmiermittel besonders nahe an die für die vorliegenden Zwecke gewünschten Viskositäten von etwa 7 bis 8,5 cSt heranreichen, während das Vergleichsprodukt, der Ester W, eine erheblich höhere Viskosität bei 99°C aufweist.

Es wurden nun die einzelnen Esterprodukte auf die optimale Viskosität von 7 bis 8 cSt bei 99° C eingestellt in der Weise, daß sie mit entsprechenden Mengen eines einfachen Triesters, und zwar des Tricaprylsäureesters von Trimethylolpropan (nachstehend Triester T genannt), gemischt wurden, bis Mischungen entstanden, deren Viskosität bei 99° C in jedem Fall zwischen 7 und 8 cSt, vorzugsweise bei etwa 7,5 cSt lag.

Im Falle des Esterproduktes W mußte eine verhältnismäßig große Menge an Triester T zugegeben weiden, .während im Falle der erfindungsgemäß verwendeten Esterprodukte X, Y und Z bereits eine verhältnismäßig geringe Menge an Triester T genügte, um die gewünschte Viskosität zu erzielen, so daß in diesen letzteren Fällen der größte Teil der Mischung aus dem komplexen Ester bestand. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Verhältnisse, in denen die Bestandteile bei der Herstellung des komplexen Esters umgesetzt werden, die Bildung eines wesentlichen Anteils an Molekülen des Monocarbonsäuretriesters von Trimethylolpropan begünstigen. [Es sei bemerkt, daß der Ausdruck »komplexei Ester« selbstverständlich das gesamte Esterprodukt der Umsetzung der Reaktionsteilnehmer a), b) und c) bezeichnet, das ein Gemisch von verschiedenen Typen von EstermoJekülen darstellt.]

Mit den aus den Esterprodukten W, X, Y, und Z hergestellten Mischungen wurden Prüfungen auf thermische Stabilität bei 325⁰C nach der in »The British Ministry of Aviation Target Specification (DERD 2497)« niedergelegten Methode durchgeführt. Diese Spezifikation befaßt sich mit Schmiermitteln für moderne Flugzeug-Gasturbinen, die unter Bedingungen arbeiten, die für die zur Zeit (d.h. 1960) erhältlichen handelsüblichen synthetischen Schmiermittel zu scharf sind. Während beispielsweise die zur Zeit verfügbaren Schmiermittel nur bei 28O⁰C thermisch stabil zu sein brauchen, fordert die Spezifikation DERD 2497 gute thermische Stabilität bei 325° C und gibt an, daß die prozentuale Änderung der Viskosität bei 99° C nach 6-, 12-, 18- und 24stündiger Behandlung bei 325° C in keinem Fall außerhalb der Grenzen -10 bis +20% liegen darf.

Die Ergebnisse dieser Prüfung der Esterprodukte W, X, Y und Z sind in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführt:

Tabelle

Schmiermittel	0 Stunden	Kinematisc 6 Stunden	:he	Viskosität bei 99° 12 Stunden I	C nach 18 Stunden	24 Stunden
37%W+63%T	7,51	6,61 (-12,0)		6,58 (-12,4)	6,81 (-9,3)	6,76 (-8,9)
89% X+ 11%T	7,69	7,40 ' (-3,7)		7,63 (-0,8)	7,90 (+2,7)	8,06 (+4,8)
65% Y+ 35%T	7,28	6,93 (-4,8)		7,04 (-3,3)	7,01 (-3,6)	7,14 (-1,9)
100% Z	7,45	7,52 (+0,9)		7,55 (+1,3)	7,82 (+5,4)	8,07 (+6,8)

Die angegebenen Prozentzahlen für die Ester beziehen sich auf Gewichtsprozente. Die in Klammern eingeschlossenen Zahlenwerte sind die prozentualen Viskositätsänderungen.

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäß verwendeten Ester für sich allein (Esterprodukt Z) bzw. nach Zusatz von relativ geringen Mengen des Tricaprylsäureesters von Trimethylolpropan (Esterprodukte X und Y) ausgezeichnete thermische Stabilität bei 325°C. aufweisen, während der Ver_r gleichsester W eine Viskositätsabnahme von 12,0% bereits während der ersten 6stündigen Behandlung bei 325° C zeigt, die bei weiterer 6stündiger Behandlung noch geringfügig auf —12,4 % zunimmt. Daraus ist ersichtlich, daß dieser Vergleichsester nicht den Forderungen der Spezifikation DERD 2497 entspricht. Auch die sonstigen zur Zeit (1960) erhältlichen han·¹· delsüblichen synthetischen Flugzeug-Gasturbinenschmiermittel von gleicher Viskosität zersetzen sich bei 325⁰C.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung des Reaktionsproduktes einer Mischung aus

(a) einer oder mehreren gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren mit 1 bis 18 C-Atomen, insbesondere 7 bis 10 C-Atomen, mit

(b) 1,1,1-Trimethylplpropan und.

(c) gesättigten aliphatischen, geradkettigen Dicarbonsäuren mit 4 bis 14 C-Atomen bzw. aromatischen Dicarbonsäuren mit 8 bis 12 C-Atomen

im Verhältnis von (a): (b): (c) wie (6 bis 11): (2,5 bis 5): 1 als Schmiermittel für Flugzeug-Gasturbinen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 956 341; französische Patentschrift Nr. 1110 221; USA.-Patentschriften Nr. 2 499 983, 2 588194, 628 974,2 860119;

britische Patentschriften Nr. 680 438, 697 412, 618.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung sind zwei Prioritätsbelege ausgelegt worden.