1 

# A n E n v i r

o n m e n t a l l y C o m p a t i b l e L u b r

i c a n t f o r S t e r n t u b e s and Ma rine H ydraul ic Sys tems

H i r o y u k i S a d a 1



### , S e i

j i Y a m a j o 1 

### a n d D a v i d W

. H a w k i n s 2

1 : K o b e l c o E a g l e M a

r i n e E n g i n e e r i n g C o

. L t d

. , T a k a s a g o , J a p a n 2 : K o b e l c o E a g l e M a

r i n e I n c

. , N e w Y

o r k

, N Y

A B S T

R A C T

M e d i u m a n d l a r

g e o c e a n

- g o i n g v e s s e l s u s e o i l

- l u b r i c a t e d s h a f t i n g a n d b e a r i n g s i n t

h e s t e r n t u b e

. O i l l e a k a g e f r o m t h e s t e r n t u b e i s a s e r i o u s e n v i r

o n m e n t a l i s s u e i n t

h e s e v e s s e l s

. I

n t h i s p a p e r , a

n e w l y d e v e l o p e d

, e n v i r o n m e n t a l l y c o m p a t i b l e l u b r i c a n t f

o r s u c h s t e r

n t u b e s y s t e m s i s o u t l i n e d

. P r o p e r t i e s r e q u i r e d f o r a s t e r

n t u b e l u b r i c a n t a n d a s u i t a b l e b a s e f

l u i d a r e d i s c u s s e d

. E n v i r o n m e n t a l p r o p e r t i e s , v i s c o s i t

y , c o r r o s i o n p r e v e n t i o n , w a t e r c o n t

a m i n a t i o n l u b r i c a t i o n , s e a l

c o m p a t i b i l i t y a n d f i e l d e x p e r i e n c e o

f t h e n e w l u b r i c a n t a r

e d e s c r i b e d

. A

p p l i c a t i o n i n m a r i n e h y d r a u l i c s y s t e m s i s a l s o d i s c u s s e d

.

1

. I N T R O

D U C T I O N

M e d i u m a n d l a r g e o c e a n

- g o i n g v e s s e l s u s e a n o i l

l u b r i c a t e d s t e r n t u b e s y s t e m , w h i c h c o n s i s t s o f w h i t e

m e t a l b e a r i n g s s u p p o r t i n g t h e p r o p e l l e r s h a f

t

, o i l
l u b r i c a t i o n o f t h e s h a f t a n d b e a

r i n g s , a n d s e a l s
p r e v e n t i n g o i l l e a k a g e

. I n s t e r n t u b e b e a r i n g s , t h e

r a d i a l m o v e m e n t o f t

h e s h a f t i s c o n s i d e r a

b l y l a r g e r t

h a n

t h a t o f b e a r i n g s f

o r g e n e r a l i n d u s t

r i a l a p p l i c a t i o n

. I n

a d d i t i o n , e x t e r n a l d i s t u r

b a n c e s s u c h a s r o u g h s e a s a n d

v i b r a t i o n a r e c o n s i d e r a

b l e

. I t i s v e r y d i f

f i c u l t t o s e a l

t h e s t e r n t u b e o i l p e r f

e c t l y a n d o i l l e a k a g e c a n b e a n i s s u e

. A n o t h e r a r e a o f c o n c e r n i s o i l l e a k a g e f r o m b e l o w w a t e r h y d r a u l i c s y s t e m s , c o n t r o l l a b l e p i t c h

p r o p e l l e r h y d r a u l i c s y s t e m s a n d t h r u s t e r d r i v e s

. T h e r e f o r e , a f e w o f t h e s e r i o u s e n v i r o n m e n t a l i s s u e s i n

m e d i u m a n d l a r g e c o m m e r c i a l v e s s e l s a r e s t e r n t u b e , t h r u s t e r a n d c o n t

r o l l a b l e p i t c h p r o p e l l e r o i l l e a k a g e

. I n o r d e r t o s o l v e t

h e o i l l e a k a g e i s s u e f r o m

s t e r n t u b e s , c o n s i d e r a

b l e e f f o r t s a r e b e i n g m a d e t o i m p r o v e s e a l p e r f

o r m a n c e

. T h e i n t

r o d u c t i o n o f h i g h l y

r e l i a b l e s e a l s w i t

h a n a i r c h a m

b e r b e t w e e n t

h e o i l a n d

t h e s e a w a t e r , s o

- c a l l e d a i r s e a l s [ S h i o m i 1 9 8 7 ; Y a m a j o 2 0 0 3 ]

, h a s m a d e a b i g i m p r o v e m e n t i n t h e

e n v i r o n m e n t a l c o m

p a t i b i l i t y o f s t e r n t u b e s

. T h e a i r

s e a l s h a v e a d r a w b a c k i n t h a t t h e y r e q u i r e t h e i n s t a l l a t i o n o f p i p i n g s y s t e m i n e x i s t i n g v e s s e l s

. O n

t h e o t h e r h a n d

, t

h e r e q u i r e m e n t s f

o r t h e e n v i r o n m e n t a l c o m p a t i b i l i t y o f v e s s e l s a

r e b e i n g i n c r e a s e d

. R e c e n t l y

s e v e r e c r a c k d o w n s a g a i n s t v e s s e l s w i t h o i l l e a k a g e h a v e b e e n c a r

r i e d o u t

. O i l l e a k a g e c a n r e s u l t i n h e a v y f i n e s o r i m p r i s o n m e n t

. B i o d e g r a d a b l e l u b r i c a n t i s a t t r a c t i n g k e e n i n t e r e s t

a s a s o l u t i o n f

o r t h e o i l l e a k a g e i s s u e

. B i o d e g r a d a b l e l u b r i c a n t s , w h i c h a r e d e c o m p o s e d q u i c k l y t o c a r

b o n d i o x i d e a n d w a t e r i n t h e n a t u r a l e n v i r o n m e n t

, a r e

e n v i r o n m e n t a l l y f

r i e n d l y

. S u c h l u b r i c a n t s c a n b e

e a s i l y a p p l i e d t o e x i s t i n g v e s s e l s b y s i m p l y r e p l a c i n g

t h e c o n v e n t i o n a l m i n e r a l o i l

. S o m e b i o d e g r a d a b l e l u b r i c a n t s h a v e a l r e a d y b e e n u s e d i n s t e r n t u b e

a p p l i c a t i o n s [ W h o l l e y 2 0 0 5 ]

. E x i s t i n g b i o d e g r a d a b l e l u b r i c a n t s , h o w e v e r , d o n o t s a t i s f y a l l t h e p r o p e r t i e s

r e q u i r e d f o r s t e r n t u b e l u b r i c a n t s

. I n t h i s p a p e r , a n e w l y d e v e l o p e d

, e n v i r o n m e n t a l l y

c o m p a t i b l e l u b r i c a n t f

o r s t e r n t u b e s h a f

t i n g a n d b e a

r i n g

s y s t e m s i s o u t l i n e d

. P r o p e r t i e s r e q u i r e d f o r s t e r n t u b e l u b r i c a n t s a n d b a s e f l u i d s s u i t a b l e f

o r s t e r n t u b e

a p p l i c a t i o n a r e d i s c u s s e d

. E n v i r o n m e n t a l p r o p e r t i e s ,

v i s c o s i t y , a n d c o r r o s i o n p r e v e n t i o n r e l a t e d t o t h e n e w l u b r i c a n t

, b a s e d o n t h e m o s t s u i t a b l e f l u i d

, a r e d e s c r i b e d

. C o n c e r n i n g l u b r i c a t i o n u n d e r w a t e r

c o n t a m i n a t i o n , w h i c h i s t h e m o s t i m

p o r t a n t p r o p e r t y o f

a s t e r n t u b e l u b r i c a n t

, t h e r e s u l t s f o r t r a n s l a t o r y

o s c i l l a t i o n a n d j o u r n a l b e a r i n g t e s t s a r e a l s o d e s c r i b e d

. I n a d d i t i o n , t h e s e a l c o m p a t i b i l i t y a n d f

i e l d e x p e r i e n c e

a r e d e s c r i b e d

. F i n a l l y t h e a p p l i c a t i o n o f t

h e s t e r n t u b e l u b r i c a n t i n m a r i n e h y d r a u l i c s y s t e m s i s d i s c u s s e d

. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - P r e s e n t e d a t t h e A d v a n c e d N a v a l P r o p u l s i o n S y m p o s i u m 2 0 0 8 o f t h e A m e r i c a n S o c i e t y o f N a v a l E n g i n e e r s ( A S N E ) i n A r l i n g t o n , V A o n D e c e m b e r 1 5

- 1 6

, 2 0 0 8

.2

2

. B A S E F L U I D

B a s e f l u i d s u i t a b l e f

o r a n e n v i r o n m e n t a l l y

c o m p a t i b l e s t e r n t u b e l u b r i c a n t i s d i s c u s s e d

.

2

. 1

. P r o p e r t i e s R

e q u i r e d f o r S t e r n t u b e L u b r i c a n t s T h e f o l l o w i n g e n v i r o n m e n t a l p r o p e r t i e s a r e

r e q u i r e d f o r s t e r n t u b e l u b r i c a n t s :

- B i o d e g r a d a b i l i t y

- L o w t o x i c i t y

- N o n

- s h e e n i n g B i o d e g r a d a b i l i t y m e a n s t h a t a l u b r i c a n t i s d e c o m p o s e d q u i c k l y t o c a

r b o n d i o x i d e a n d w a t e r i n t h e

m a r i n e e n v i r o n m e n t

. L o w t o x i c i t y m e a n s t h a t a l u b r i c a n t i s p r a c t i c a l l y n o n

- t o x i c t o a q u a t i c l i f e

. N o n

s h e e n i n g m e a n s t h a t a l u b r i c a n t f o r m s n o s h e e n o n

s e a w a t e r s u r f

a c e

. T h e i m

p a c t o f s h e e n o n m a r i n e

e n v i r o n m e n t c a n n o t b e i g n o r e d

. I n a d d i t i o n t o t h e s e p r o p e r t i e s , t h e f o l l o w i n g
p r o p e r t i e s a r e r e q u i r e d :

- H i g h v i s c o s i t y

- W a t e r t o l e r a n c e

- S e a l c o m

p a t i b i l i t y S t e r n t u b e l u b r i c a n t s g e n e r a l l y h a v e a v i s c o s i t y
g r a d e o f 6 8 o r 1 0 0

. T h e b a s e f l u i d n e e d s t o h a v e a n

e q u a l l y h i g h v i s c o s i t y

. S e a w a t e r i n g r e s s i n t o t h e

s t e r n t u b e i s a l s o a p o s s i b i l i t y

. T h e b a s e f l u i d n e e d s t o

a b s o r b t h i s s e a w a t e r

. A s a s e a l f o r s t e r n t u b e s , a r a d i a l
l i p s e a l m a d e o f f

l u o r o

- e l a s t o m e r ( F K M ) i s t h e m o s t

c o m m o n

. T h e b a s e f

l u i d n e e d s t o b e c o m

p a t i b l e w i t h

t h e s e a l m a t e r i a l

.

2

. 2

. S e l e c t i o n o f B a s e F l u i d

F r o m t h e v i e w p o i n t s o f b i o d e g r a d a b i l i t y , l o w

t o x i c i t y a n d h i g h v i s c o s i t y , t r i g l y c e r i d e , s y n t h e t i c e s t e r

a n d p o l y e t h y l e n e g l y c o l w e r e s e l e c t e d a s p o t e n t i a l b a s e f l u i d s

. T

r i g l y c e r i d e i s a n a t u r a l o i l d e r i v e d f r o m

a n i m a l s o r p l a n t s

. S y n t h e t i c e s t e r i s m a d e o f n a t u r a l

o i l o r p e t r o c h e m i c a l o i l

. P o l y e t h y l e n e g l y c o l i s a
p e t r o c h e m i c a l l u b r i c a n t

. A c o m p a r i s o n o f t

h e s e f l u i d s i s g i v e n i n T

a b l e 1

. T r i g l y c e r i d e a n d s y n t h e t i c e s t e r f o r m s u r f a c e s h e e n b e c a u s e t h e y a r e n o t v e r y s o l u b l e a n d l i g h t e r t h a n

s e a w a t e r

. A t h i g h t e m

p e r a t u r e s , h y d r o l y s i s c a n o c c u r i n t h e s e f

l u i d s w i t h w a t e r c o n t a m i n a t i o n

. P o l y e t h y l e n e g l y c o l f

o r m s n o s u r f

a c e s h e e n a n d

t o l e r a t e s w a t e r w e l l b e c a u s e o f i t s w a t e r

- s o l u b i l i t y

. T h e f l u i d h a s a d r a w b a c k i n t h a t i t c a u s e s e x c e s s i v e

s w e l l i n g o f t h e s e a l m a t e r i a l ( F K M )

. P o o r s o l u b i l i t y ,
s p e c i f i c g r a v i t y a n d h y d r o l y s i s a r e e s s e n t i a l f l u i d

p r o p e r t i e s , a n d t h e y c a n n o t b e e a s i l y c h a n g e d

. H o w e v e r , t h e s e a l c o m

p a t i b i l i t y p r o b l e m c a n b e s o l v e d
b y m o d i f

y i n g t h e s e a l m a t e r i a l

. I n c o n c l u s i o n , p o l y e t h y l e n e g l y c o l i s t

h e m o s t s u i t a b l e b a s e f

l u i d f o r a

s t e r n t u b e l u b r i c a n t

.

3

. E N V I R O N M E N T A L P R O P E R T I E S
A n e n v i r o n m e n t a l l y c o m

p a t i b l e s t e r n t u b e l u b r i c a n t

, K E M E L S T

- 7 7

, h a s b e e n n e w l y d e v e l o p e d

. I t s b a s e f l u i d i s p o l y e t h y l e n e g l y c o l

. T h e S T

- 7 7 e n v i r o n m e n t a l

p r o p e r t i e s , b i o d e g r a d a

b i l i t y , l o w t o x i c i t y a n d n o n

s h e e n i n g , a

r e d e s c r i b e d b e l o w

.

3

. 1

. B i o d e g r a d a

b i l i t y F o r b i o d e g r a d a t i o n t e s t i n g , t h e C O 2 e v o l u t i o n t e s t [ O E C D 3 0 1 B ] a n d t h e O 2 u p t a k e t e s t [ O E C D 3 0 1 C ] a r e

c o m m o n l y a p p l i e d

. F o r t h e d e v e l o p m e n t o f S T

- 7 7

, t h e O 2 u p t a k e t e s t w a s a

p p l i e d

, b e c a u s e i t i s m o r e s t r i n g e n t

a n d s e v e r e t

h a n t h e C O 2 e v o l u t i o n t e s t [ B a t t e r b y 2 0 0 5 ]

. T h e b i o d e g r a d a t i o n o f S T

- 7 7 i n t h e O 2 u p t a k e t e s t w a s 8 3 % a f t e r 2 8 d a y s

. W h e n a t e s t s u b s t a n c e h a s g r e a t e r

t h a n 6 0 % b i o d e g r a d a t i o n a f t e r 2 8 d a y s i n t

h e O 2 u p t a k e

t e s t

, i t i s d e f

i n e d a s r e a d i l y b i o d e g r a d a b l e

. T h u s , S T

7 7 i s h i g h l y b i o d e g r a d a b l e

. F i g u r e 1 s h o w s t h e b i o d e g r a d a t i o n c u r v e o f S T

- 7 7 f o r t h e O 2 u p t a k e t e s t

. T h e b i o d e g r a d a t i o n r e a c h e d t h e p a s s l e v e l o f 6 0 % a f

t e r 1 4 d a y s

. T h e b i o d e g r a d a t i o n c u r v e o f a m i n e r a l o i l

,

w h i c h i s c o m m o n l y a p p l i e d i n s t e r n t u b e s , i s a l s o s h o w n i n F i g

. 1

. T h e m i n e r a l o i l h a d l e s s t h a n 2 0 % N o n

- S h e e n i n g W a t e r

T o l e r a n c e S e a l

C o m p a t i b i l i t y

T r i g l y c e r i d e P o o r W e a k

, H y d r o l y s i s c a n

o c c u r

. O K

S y n t h e t i c E s t e r P o o r W e a k

, H y d r o l y s i s c a n

o c c u r

. O K

P o l y e t h y l e n e G l y c o l Good G o o d H i g h s w e l l i n g

e f f e c t o n F K M T a b l e 1 C o m

p a r i s o n o f P o t e n t i a l B a s e F l u i d s

F i g

. 1 B i o d e g r a d a t i o n v s

. T i m e 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0

0 7 1 4 2 1 2 8

T i m e ( d a y s )Biodegradation(%) M i n e r a l

S T

- 7 7

P a s s L e v e l3

b i o d e g r a d a t i o n a f

t e r 2 8 d a y s

. T h e m i n e r a l o i l w a s t e s t e d w i t h e m u l s i f i c a t i o n b y

u l t r a s o n i c a t i o n , b e c a u s e i t i s p o o r l y s o l u b l e

. B i o d e g r a d a t i o n o f p o o r l y s o l u b l e s u b s t a n c e s i s v e r y d e p e n d e n t o n t h e e m

u l s i f i c a t i o n l e v e l a

p p l i e d i n t h e t e s t

. I n o n e c a s e , a p o o r l y s o l u b l e s u b s t a n c e h a d 8 8 %
b i o d e g r a d a t i o n w i t h f

u l l e m u l s i f i c a t i o n a n d 1 8 %
b i o d e g r a d a t i o n w i t h n o e m u l s i f i c a t i o n [ B a t t e r b y 2 0 0 0 ]

. B e c a u s e S T

- 7 7 i s w a t e r

- s o l u b l e , i t n e e d s n o

e m u l s i f i c a t i o n i n t h e b i o d e g r a d a t i o n t e s t

. T h e b i o d e g r a d a b i l i t y o f S T

- 7 7 i n t h e f

i e l d i s e x p e c t e d t o b e

m u c h h i g h e r t h a n t h a t o f a p o o r l y s o l u b l e l u b r i c a n t e v e n i f b o t h l u b r i c a n t s h a v e t

h e s a m e b i o d e g r a d a t i o n i n t h e O 2 u p t a k e t e s t

.

3

. 2

. L o w T

o x i c i t y P o l y e t h y l e n e g l y c o l

, w h i c h i s t h e b a s e f l u i d o f S T

7 7

, i s a w e l l

- k n o w n n o n

- t o x i c m a t e r i a l

. I t i s g e n e r a l l y

a p p l i e d i n c o s m e t i c s a n d m e d i c i n e s

. T h e t o x i c i t y o f
S T

- 7 7 w a s e v a l u a t e d b y t h e a c u t e f i s h t o x i c i t y t e s t [ O E C D 2 0 3 ]

. T h e r e s u l t f o r 5 0 % l e t h a l c o n c e n t r a t i o n

a f t e r 9 6 h o u r s , 9 6 h

- L C 5 0 , e x c e e d e d 1 0 0 m g / l

. S T

- 7 7 i s d e f i n e d a s p r a c t i c a l l y n o n

- t o x i c a c c o r d i n g t o t h e

c l a s s i f i c a t i o n d e f

i n e d b y t h e U n i t e d N a t i o n s [ U N G H S ]

.

3

. 3

. N o S h e e n F o r

m a t i o n T h e b a s e f

l u i d o f S T

- 7 7

, p o l y e t h y l e n e g l y c o l

, i s

w a t e r

- s o l u b l e

. S i n c e t h e a d d i t i v e s , s u c h a s t h e

c o r r o s i o n i n h i b i t o r , a

r e a l s o w a t e r

- s o l u b l e , S T

- 7 7 i s

c o m p l e t e l y w a t e r

- s o l u b l e

. T h e e n v i r o n m e n t a l i m p a c t

o f s u r f a c e s h e e n c a n n o t b e n e g l e c t e d

. S T

- 7 7 f o r m s n o

s u r f a c e s h e e n b e c a u s e o f i t s s o l u b i l i t y , a n d i s m o r e

e n v i r o n m e n t a l l y f

r i e n d l y t h a n p o o r l y s o l u b l e , b i o d e g r a d a b l e o i l s

.

4

. V I S C O S I T Y

T h e S T

- 7 7 v i s c o s i t y c h a r a c t e r i s t i c s , r e l a t e d t o

t e m p e r a t u r e a n d w a t e r c o n t a m i n a t i o n , a r e d e s c r i b e d b e l o w

.

4

. 1

. V i s c o s i t y - T e m p e r a t u r e R e l a t i o n s h i p T h e r e l a t i o n s h i p o f k i n e m a t i c v i s c o s i t y a n d

t e m p e r a t u r e i s s h o w n i n F i g

. 2

. T h e t y p i c a l v a l u e o f
k i n e m a t i c v i s c o s i t y i s 7 7 m m 2 / s a t 4 0 o C

, a n d 1 3 m m 2 / s

a t 1 0 0 o C

. S t a n d a

r d s t e r n t u b e m i n e r a l o i l h a s a

v i s c o s i t y g r a d e o f 6 8 ( V G 6 8 ) o r a v i s c o s i t y g r a d e o f
1 0 0 ( V G 1 0 0 )

. I n t h e f

i g u r e , t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n k i n e m a t i c v i s c o s i t y a n d t e m p e r a t u r e i s a l s o s h o w n

. A s

s h o w n i n t h e f

i g u r e , S T

- 7 7 i s a s t h i c k a s t h e m i n e r a l o i l s , b u t t h e c u r v e o f S T

- 7 7 i s f l a t t e r

. S T

- 7 7 h a s s u p e r i o r

t e m p e r a t u r e

- r e l a t e d v i s c o s i t y c h a r a c t e r i s t i c s

. T h e

s p e c i f i c g r a v i t y o f S T

- 7 7 a t 1 5 o C i s 1

. 1 2

.

4

. 2

. W a t e r C o n t a m

i n a t i o n V i s c o s i t y B e c a u s e m i n e r a l o i l i s p o o r l y w a t e r

- s o l u b l e , w a t e r

c o n t a m i n a t e d i n t

h e m i n e r a l o i l b e c o m e s f r e e w a t e r

. T h e f r e e w a t e r c a u s e s a c o n s i d e r a b l e d e c r e a s e i n l u b r i c a t i o n p e r f

o r m a n c e

. O n t

h e o t h e r h a n d

, w a t e r

c o n t a m i n a t e d i n S T

- 7 7 d o e s n o t b e c o m e f r e e w a t e r b e c a u s e S T

- 7 7 i s w a t e r

- s o l u b l e

. T h e r e f o r e , t h e l u b r i c a t i o n p e r f

o r m a n c e u n d e r w a t e r c o n t a m i n a t i o n d o e s n o t d e c r e a s e d r a m a t i c a l l y

. F o r S T

- 7 7

, t h e

r e l a t i o n s h i p o f k i n e m a t i c v i s c o s i t y a t 4 0 o C a n d w a t e r

c o n t e n t i s s h o w n i n F i g

. 3

. T h e v i s c o s i t y d e c r e a s e s a s

t h e w a t e r c o n t e n t i n c r e a s e s , b u t t h e r e l a t i o n s h i p i s l i n e a r

. N o s u d d e n d r o p o c c u r s

.

5

. C O R R O S I O N P

R E V E N T I O N
S e a w a t e r i n g r e s s i n t o t h e s t e r n t u b e i s p o s s i b l e

. C o r r o s i o n p r e v e n t i o n i s a k e y l u b r i c a n t p r o p e r t y f o r

s t e r n t u b e s h a f

t i n g a n d b e a

r i n g s y s t e m s

. T h e c o r

r o s i o n p r e v e n t i o n u n d e r s e a w a t e r

c o n t a m i n a t i o n o f S T

- 7 7 w a s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e J I S K 2 5 1 0 t e s t m e t h o d

. T h e t e s t m e t a l w a s c a r b o n

s t e e l ( S 2 0 C )

. T h e t e s t t e m p e r a t u r e a n d t

h e t e s t p e r i o d

w e r e 6 0 o C a n d 7 2 h o u r s , r e s p e c t i v e l y

. F o r 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

W a t e r C o n t e n t ( % )KinematicViscosityat40oC(mm2/s)

F i g

. 3 V i s c o s i t y v s

. W

a t e r C o n t e n t F i g

. 2 V i s c o s i t y v s

. T

e m p e r a t u r e 10 1 0 0 1 0 0 0

0 2 0 40 60 8 0 1 0 0

T e m p e r a t u r e ( o C )KinematicViscosity(mm2/s) M i n e r a l V G 6 8

M i n e r a l V G 1 0 0

S T

- 7 74

c o m p a r i s o n , a m i n e r a l o i l c o m m o n l y u s e d i n s t e r n t u b e s

w a s a l s o t e s t e d

. I n t o t a l

, e i g h t f l u i d s w e r e t e s t e d : 1 ) S T

- 7 7 + 5 % s e a w a t e r 2 ) S T

- 7 7 + 1 0 % s e a w a t e r 3 ) S T

- 7 7 + 1 5 % s e a w a t e r 4 ) S T

- 7 7 + 2 0 % s e a w a t e r 5 ) M i n e r a l o i l + 5 % s e a w a t e r 6 ) M i n e r a l o i l + 1 0 % s e a w a t e r 7 ) M i n e r a l o i l + 1 5 % s e a w a t e r 8 ) M i n e r a l o i l + 2 0 % s e a w a t e r T h e t e s t r e s u l t s a

r e g i v e n i n T

a b l e 2

. C a r

b o n s t e e l

w a s n o t c o r r o d e d i n S T

- 7 7 w i t h 1 5 % s e a w a t e r , b u t w a s

c o r r o d e d i n t h e m i n e r a l o i l w i t h 1 0 % s e a w a t e r

. S T

- 7 7
h a s s u f f i c i e n t c o r

r o s i o n p r o t e c t i o n p e r f

o r m a n c e a s a

s t e r n t u b e l u b r i c a n t

.

6

. L U B R I C A T I O N U

N D E R W

A T E R
C O N T A M I N A T I O N

T h e l u b r i c a t i o n u n d e r w a t e r c o n t a m i n a t i o n o f S T

7 7 w a s c o m

p a r e d w i t h a V G 6 8 m i n e r a l o i l

, w h i c h i s

c o m m o n l y a p p l i e d i n s t e r n t u b e s , t h r o u g h t r a n s l a t o r y

o s c i l l a t i o n a n d j o u r n a l b e a r i n g t e s t s

. T h e t r a n s l a t o r y

o s c i l l a t i o n t e s t a n d t h e j o u r n a l b e a r i n g t e s t a

r e f o r

e v a l u a t i n g t

h e a n t i

- w e a

r p e r f o r m a n c e a n d t h e a n t i

s c o r i n g p e r f

o r m a n c e , r e s p e c t i v e l y

.

6

. 1

. T r a n s l a t o r y O s c i l l a t i o n T

e s t
T h e t r a n s l a t o r y o s c i l l a t i o n t e s t [ D I N 5 1 8 3 4 ]

, a t y p e

o f b a l l

- o n

- p l a t e s l i d i n g t e s t

, w a s c a r r i e d o u t

. A s t

h e

t e s t s p e c i m e n s , a b e a

r i n g s t e e l b a l l ( d i a m e t e r : 1 0 m m ,

m a t e r i a l : S U J 2 ) a n d a b e a r i n g s t e e l d i s k ( d i a m e t e r : 2 4

m m , t h i c k n e s s : 7

. 8 5 m m , m a t e r i a l : S U J 2 ) w e r e u s e d

. T h e l u b r i c a n t s o f 0

. 0 3 c c w e r e s u p p l i e d a t t h e c o n t a c t

p o i n t o f t

h e b a l l a n d t h e d i s k

. T h e t e s t m e t h o d i s

s c h e m a t i c a l l y o u t l i n e d i n F i g

. 4

. A f r e q u e n c y o f 5 0 H z ,
a n a m p l i t u d e o f 2 m m , a n a m

b i e n t t e m p e r a t u r e o f 4 0 o C

,
a t e s t p e r i o d o f 1 0 m i n u t e s , a n d a n o r m a l l o a d o f 1 0 0 N

w e r e a p p l i e d

. T h e m a x i m u m H e r z i a n s t

r e s s a t t h e

c o n t a c t p o i n t w a s 2

. 1 6 G P a

. I n t o t a l

, s i x f l u i d s w e r e t e s t e d : 1 ) N e a t S T

- 7 7
2 ) S T

- 7 7 + 5 % w a t e r 3 ) S T

- 7 7 + 1 0 % w a t e r 4 ) S T

- 7 7 + 1 5 % w a t e r 5 ) S T

- 7 7 + 2 0 % w a t e r 6 ) N e a t m i n e r a l o i l

F i g u r e 5 s h o w s t h e d i a m e t e r s o f t h e w e a r s c a r s o n

t h e b a l l s

. T h e w e a r s c a r d i a m e t e r s o f S T

- 7 7 w i t h a

w a t e r c o n t e n t o f 1 5 % o r l e s s w e r e n e a r l y t h e s a m e , a n d

w e r e l e s s t h a n t

h a t o f t h e n e a t m i n e r a l o i l

. T h e a n t i

w e a r p e r f

o r m a n c e o f S T

- 7 7 w i t h a w a t e r c o n t e n t o f
1 5 % o r l e s s i s s u p e r i o r t o t h a t o f a n e a t m i n e r a l o i l

.

6

. 2

. J o u r n a l B e a r

i n g T e s t
U s i n g a s m a l l j o u r n a l b e a r i n g s y s t e m w i t h t h e s a m e

m a t e r i a l s u s e d i n a n a c t

u a l s t e r n t u b e s y s t e m , t h e a n t i

s c o r i n g p e r f

o r m a n c e o f S T

- 7 7 w a s t e s t e d

. A s t h e t e s t

s p e c i m e n s , a c a r

b o n s t e e l s h a f

t ( d i a m e t e r : 8 0 m m ,
s u r f a c e r o u g h n e s s : 1

. 5 μ m R a , m a t e r i a l : S 4 5 C ) a n d a

t i n

- b a s e d w h i t e m e t a l b e a r i n g ( l e n g t h : 2 0 m m , r a d i a l

c l e a r a n c e : 0

. 1 1 m m , s u r f a c e r o u g h n e s s : 1

. 2 μ m R a ,

m a t e r i a l : W J 2 ) w e r e u s e d

. T h e b e a r i n g t e s t s p e c i m e n s

a r e s h o w n i n F i g

. 6

. O s c i l l a t i o n φ 1 0 Ball

φ 2 4 x 7

. 8 5 Disk T e s t F l u i d Normal Load

F i g

. 4 T r a n s l a t o r y O s c i l l a t i o n T

e s t

F i g

. 5 W e a r R e s u l t s i n T

r a n s l a t o r y O s c i l l a t i o n T

e s t 0

. 3 6 0

. 3 7 0

. 3 8 0

. 3 9 0

. 4 0

. 4 1 0

. 4 2 N e a t
S T

- 7 7 S T

- 7 7

+ 5 % W a t e r S T

- 7 7

+ 1 0 % W a t e r S T

- 7 7

+ 1 5 % W a t e r S T

- 7 7

+ 2 0 % W a t e r N e a t M i n e r a l

D i a m e t e r o f W e a r S c a r o n B a l l ( m m ) T a b l e 2 C o r r o s i o n T

e s t R e s u l t s

S T

- 7 7 M i n e r a l O i l

L u b r i c a n t

+ 5 % S e a w a t e r C o r r o s i o n

- f r e e C o r r o s i o n

- f r e e

L u b r i c a n t

+ 1 0 % S e a w a t e r C o r r o s i o n

- f r e e C o r r o d e d

L u b r i c a n t

+ 1 5 % S e a w a t e r C o r r o s i o n

- f r e e C o r r o d e d

L u b r i c a n t

+ 2 0 % S e a w a t e r C o r r o d e d C o r r o d e d5

T h e l u b r i c a n t s w e r e f

u l l y m i x e d i n t h e t a n k d u r i n g

t h e t e s t a t a g i v e n t e m

p e r a t u r e , a n d w e r e s u p p l i e d a t a f l o w r a t e o f 5 c c / s f

r o m t h e b e a

r i n g t o p c e n t e r

. A s h a f

t

r e v o l u t i o n o f 3 6 0 r p m ( p e r i p h e r a l v e l o c i t y : 1

. 5 1 m / s )

,
a n d a l u b r i c a n t t e m

p e r a t u r e o f 5 0 o C w e r e u s e d

. T h e

s h a f t a n d b e a r i n g w e r e s o a k e d a t 5 0 o C u n t i l t h e s t a r t o f

t h e t e s t

. B e a r i n g p r e s s u r e ( = W / ( D L )

, W : b e a r i n g l o a d

, D : s h a f t d i a m e t e r , L : b e a r i n g l e n g t h ) w a s i n c r e a s e d w i t h

a l o a d s t e p o f 0

. 1 M P a a n d a t i m e i n t e r v a l o f 1 m i n u t e

u p t o t h e b e a r i n g s c o r i n g

. I n t o t a l

, f i v e f l u i d s w e r e

t e s t e d : 1 ) N e a t S T

- 7 7
2 ) S T

- 7 7 + 1 0 % w a t e r 3 ) N e a t m i n e r a l o i l
4 ) M i n e r a l o i l + 5 % w a t e r 5 ) M i n e r a l o i l + 1 0 % w a t e r T h e a b s o l u t e v i s c o s i t y a t 5 0 o C o f t h e s e f l u i d s i s

s h o w n i n F i g

. 7

. A s d e s c r i b e d a b o v e , t h e v i s c o s i t y o f
S T

- 7 7 d e c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g w a t e r c o n t e n t

. I n

c o n t r a s t

, t h e v i s c o s i t y o f t h e m i n e r a l o i l i n c r e a s e s

. T h i s i s b e c a u s e t h e e m u l s i f i e d w a t e r i n t h e m i n e r a l o i l

c r e a t e s h i g h e r v i s c o s i t y

. T h e S t r i b e c k c u r v e s , f

r i c t i o n c o e f

f i c i e n t v s

. d u t y
p a r a m e t e r , o f S T

- 7 7 a n d t h e m i n e r a l o i l a r e s h o w n i n F i g s

. 8 a n d 9

, r e s p e c t i v e l y

. T h e d u t y p a r a m e t e r i s d e f i n e d a s η N /

p ( η : a b s o l u t e v i s c o s i t y i n P a . s , N : s h a f t

r e v o l u t i o n i n 1 / s , p : b e a r i n g p r e s s u r e i n P a )

. C o m p a r i n g t h e f l u i d s w i t h w a t e r c o n t a m i n a t i o n , S T

- 7 7

w i t h 1 0 % w a t e r f

o r m e d a h y d r o d y n a m i c f i l m u p t o t h e

s c o r i n g , a n d t h e m i n e r a l o i l w i t h 1 0 % w a t e r f o r m e d n o h y d r o d y n a m i c f

i l m

. I n t h e m i n e r a l o i l w i t h 5 % w a t e r , t h e f r i c t i o n c o e f

f i c i e n t d r a m a t i c a l l y i n c r e a s e d w h e n t h e d u t y p a r a m e t e r w a s 3 x 1 0

- 7 o r l e s s

. T h e l u b r i c a t i o n

w a s s w i t c h e d f

r o m h y d r o d y n a m i c l u b r i c a t i o n t o m i x e d
l u b r i c a t i o n a t a d u t y p a r a m e t e r o f 3 x 1 0

- 7

. S T

- 7 7 w i t h
1 0 % w a t e r p r o v i d e d e x c e l l e n t l u b r i c a t i o n , b u t t h e

m i n e r a l o i l w i t h 5 % w a t e r d i d n o t

. I t i s r e c o m m e n d e d
b y a s h i p c l a s s i f

i c a t i o n s o c i e t y t h a t t

h e a l a r m c r i t e r i o n

o f 2 % w a t e r c o n t a m i n a t i o n b e a p p l i e d f o r c o n v e n t i o n a l

m i n e r a l o i l i n s t e r n t

u b e s [ N K G S T L ]

. T h e v a l u e o f
2 % i s c o n s i d e r e d v a l i d f r o m t h e v i e w p o i n t o f 2 0

3 0 φ 8 0

. 2 2

φ 1 1 0 Lubric ant In let

F i g

. 6 B e a r i n g S p e c i m e n s u s e d i n J o u r n a l B e a r i n g T e s t

F i g

. 7 V i s c o s i t y o f F l u i d s u s e d i n J o u r n a l B e a r i n g T e s t 0 0

. 0 1 0

. 0 2 0

. 0 3 0

. 0 4 0

. 0 5 0

. 0 6

0 2 4 6 8 1 0 1 2

W a t e r C o n t e n t

, %AbsoluteViscosityat50°C,Pa.s

S T

- 7 7
M i n e r a l F i g

. 8 S T

- 7 7 S t r i b e c k C u r v e s 0

. 0 0 1 0

. 0 1 0

. 1

0

. E + 0 0 2

. E

- 0 7 4

. E

- 0 7 6

. E

- 0 7 8

. E

- 0 7 1

. E

- 0 6

D u t y P a r a m e t e r GFrictionCoefficientμ N e a t S T

- 7 7

S T

- 7 7 + 1 0 % W a t e r

F i g

. 9 M i n e r a l O i l S t r i b e c k C u r v e s 0

. 0 0 1 0

. 0 1 0

. 1

0

. E + 0 0 2

. E

- 0 7 4

. E

- 0 7 6

. E

- 0 7 8

. E

- 0 7 1

. E

- 0 6

D u t y P a r a m e t e r GFrictionCoefficientμ

N e a t M i n e r a l

M i n e r a l + 5 % W a t e r
M i n e r a l + 1 0 % W a t e r6

l u b r i c a t i o n

. A s s h o w n i n F i g

. 7

, t h e v i s c o s i t y o f t h e m i n e r a l o i l

w i t h 1 0 % w a t e r i s g r e a t e r t h a n t h a t o f S T

- 7 7 w i t h 1 0 %

w a t e r

. H o w e v e r , t

h e m i n e r a l o i l w i t h 1 0 % w a t e r
p r o v i d e d n o h y d r o d y n a m i c l u b r i c a t i o n

. I t i s n o t e d t h a t

t h e l u b r i c a t i o n p e r f

o r m a n c e o f a p o o r l y s o l u b l e l u b r i c a n t w i t h w a t e r c o n t a m i n a t i o n c a n n o t b e e v a l u a t e d

w i t h i t s p h y s i c a l p r o p e r t y o f v i s c o s i t y

. F o r t h e

e v a l u a t i o n , f

u n c t i o n a l t e s t s u c h a s j o u r n a l b e a r i n g t e s t i s

r e q u i r e d

. T h e b e a r i n g p r e s s u r e s a t s c o r i n g a r e s h o w n i n F i g

. 1 0

. I n t h e f

i g u r e , t h e r e s u l t s f

o r t h e m i n e r a l o i l w i t h
5 % a n d t h e m i n e r a l o i l w i t h 1 0 % w a t e r , w h i c h h a d
l u b r i c a t i o n p r o b l e m s , a r e e x c l u d e d

. T h e b e a r i n g
p r e s s u r e a t s c o r i n g o f S T

- 7 7 w i t h 1 0 % w a t e r w a s l e s s

t h a n t h a t o f n e a t S T

- 7 7

, a n d w a s g r e a t e r t h a n t h a t o f

n e a t m i n e r a l o i l

. E v e n w h e n S T

- 7 7 c o n t a i n s 1 0 %

w a t e r , i t p r o v i d e s a h i g h e r s c o r i n g l o a d t h a n V G 6 8 n e a t

m i n e r a l o i l

. I n o r d e r t o c o m

p a r e t h e l u b r i c a n t s i n a n t i

- s c o r i n g
p e r f o r m a n c e , t h e e f

f e c t o f v i s c o s i t y d i f

f e r e n c e s n e e d t o b e e x c l u d e d

. T h e a n t i

- s c o r i n g p e r f o r m a n c e o f f

l u i d s i s e v a l u a t e d u s i n g a d u t y p a r a m e t e r a t s c o r i n g

. A s m a l l e r d u t y p a r a m e t e r a t s c o r i n g m e a n s a h i g h e r a n t i

- s c o r i n g
p e r f o r m a n c e

. T h e d u t y p a r a m e t e r s a t s c o r i n g a r e

s h o w n i n F i g

. 1 1

. T h e d u t y p a r a m e t e r s a t s c o r i n g o f

t h e t h r e e f

l u i d s w e r e n e a r l y t

h e s a m e

. E v e n w h e n S T

7 7 h a s 1 0 % w a t e r , i t p r o v i d e s t h e s a m e a n t i

- s c o r i n g
p e r f o r m a n c e a s m i n e r a l o i l w i t h n o w a t e r

c o n t a m i n a t i o n

.

7

. S E A L C O M

P A T I B I L I T Y
A n e w s e a l m a t e r i a l w a s d e v e l o p e d f o r S T

- 7 7

, b e c a u s e , a s m e n t i o n e d a b o v e , p o l y e t h y l e n e g l y c o l

,

w h i c h i s t

h e b a s e f

l u i d o f S T

- 7 7

, c a u s e s e x t e n s i v e

s w e l l i n g i n c o m m o n l y u s e d s e a l m a t e r i a l

, f l u o r o

e l a s t o m e r o f v i n y l i d e n e f l u o r i d e a n d h e x a f

l u o r o

p r o p y l e n e ( F K M )

, u n d e r h i g h t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s

. T h e n e w s e a l m a t e r i a l i s a f l u o r o

- e l a s t o m e r o f

t e t r a f l u o r o

- e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e ( F E P M )

. F E P M
h a s e x c e l l e n t r e s i s t a n c e t o c h e m i c a l s

. T h e s t r u c t u r e o f

F E P M a n d F K M i s s h o w n i n F i g

. 1 2

. T h e v o l u m e c h a n g e r e s u l t s f o r t h e s e a l

c o m p a t i b i l i t y t e s t a r e s h o w n i n F i g

. 1 3

. T h e s e a l

m a t e r i a l t e s t s p e c i m e n s w e r e i m m e r s e d i n t h e t e s t l u b r i c a n t s

. A t e s t t e m

p e r a t u r e o f 1 5 0 o C

, a n d a t e s t

p e r i o d o f 7 0 h o u r s w e r e a p p l i e d

. I n t h e f

i g u r e , t h e

r e s u l t s f o r a s t a n d a r d s t e r n t

u b e m i n e r a l o i l a r e a l s o F E P M -(CF 2 -CF 2 -CH-CH 2 )-

|
C H 3

F K M -(CF 2 -CH 2 )

- ( C F

- C F 2 )-

|
C F 3

F i g

. 1 2 S t r u c t u r e o f F E P M a n d F K M

F i g

. 1 0 B e a r i n g P r e s s u r e s a t S c o r i n g 0 1 2 3 4 N e a t S T

- 7 7 S T

- 7 7

+ 1 0 % W a t e r N e a t M i n e r a l

B e a

r i n g P r e s s u r e a t S c o r i n g , M P a

F i g

. 1 1 D u t y P a r a m e t e r s a t S c o r i n g 0

. 0 E + 0 0 5

. 0 E

- 0 8 1

. 0 E

- 0 7 1

. 5 E

- 0 7 2

. 0 E

- 0 7 N e a t S T

- 7 7 S T

- 7 7

+ 1 0 % W a t e r N e a t M i n e r a l

D

u t y P a r a m e t e r a t S c o r i n g

F i g

. 1 3 V o l u m e C h a n g e R e s u l t s i n S e a l C o m p a t i b i l i t y T e s t 0 5 10 1 5 N e w S e a l
M a t e r i a l ( F E P M ) E x i s t i n g S e a l
M a t e r i a l ( F K M )

V o l u m e C h a n g e ( % ) M i n e r a l

S T

- 7 77

s h o w n

. T h e r e s u l t s c l e a r l y s h o w t h a t S T

- 7 7 h a s a l o w

s w e l l i n g e f

f e c t o n t h e n e w s e a l m a t e r i a l

. T h e r e s u l t s

a l s o s h o w t

h a t t h e n e w s e a l m a t e r i a l i s a p p l i c a b l e f o r

c o n v e n t i o n a l s t e r n t u b e o i l

.

8

. F I E L D E

X P E R I E N C E

T h e f i r s t t r i a l i n s t e r n t u b e a

p p l i c a t i o n b e g a n i n N o v e m b e r 2 0 0 5 o n a f

i s h i n g b o a t

. B y M a r c h 2 0 0 6

t h i s h a d e x t e n d e d t o 4 v e s s e l s

. N o a d v e r s e i n d i c a t i o n s

w e r e g i v e n i n t h e s e v e s s e l s , a n d i n S e p t e m b e r 2 0 0 6 S T

7 7 w a s c o m m e r c i a l l y l a u n c h e d a s a n e n v i r o n m e n t a l l y

c o m p a t i b l e s t e r n t u b e l u b r i c a n t

. T o t a l l y t h e l u b r i c a n t h a s b e e n a

p p l i e d t o m o r e t

h a n 3 0 v e s s e l s

. T h i s h a s i n c l u d e d n e w l y b u i l t l a r g e c o n t a i n e r s

. U s e d l u b r i c a n t

a n a l y s i s h a s s h o w n t h e l u b r i c a n t t o b e s t a b l e a g a i n s t

o x i d a t i o n u n d e r n o r m a l o p e r a t i n g c o n d i t i o n s w i t h n o i n d i c a t i o n s o f w e a

r o r c o r r o s i o n

. U s e d l u b r i c a n t

a n a l y s i s a n d l u b r i c a n t c o n s u m p t i o n c h e c k h a v e s h o w n

t h a t t h e n e w s e a l m a t e r i a l w o r k s w e l l i n c o m b i n a t i o n

w i t h t h e l u b r i c a n t

.

9

. A P P L I C A T I O N T O H

Y D R A U L I C S Y S T E

M S

V e s s e l s u s e h y d r a u l i c s y s t e m s u n d e r w a t e r s u r f a c e

s u c h a s c o n t r o l l a b l e p i t c h p r o p e l l e r a n d s t a b i l i z e r

. O i l
l e a k a g e f r o m t h e m a r i n e h y d r a u l i c s y s t e m s i s a l s o a

s e r i o u s e n v i r o n m e n t a l i s s u e

. I n t h e s y s t e m s , m i n e r a l

o i l i s a p p l i e d a s a h y d r a u l i c f l u i d

. A c o m p a r i s o n o f S T

- 7 7 a n d t y p i c a l h y d r a u l i c f l u i d
i s g i v e n i n T

a b l e 3

. E x c e p t f

o r p o u r p o i n t

, t h e p e r f o r m a n c e s o f S T

- 7 7 a r e s u p e r i o r o r s i m i l a r t o t h o s e

o f t y p i c a l h y d r a u l i c f l u i d

. P o u r p o i n t s h o w s

a p p l i c a t i o n l i m i t a t l o w t e m p e r a t u r e

. F l u i d

t e m p e r a t u r e i n m a r i n e h y d r a u l i c s y s t e m s i s u s u a l l y
g r e a t e r t h a n 0 o C

, b e c a u s e t h e s y s t e m s a r e u s e d u n d e r

w a t e r s u r f

a c e

. T h e p o u r p o i n t o f S T

- 7 7 i s a c c e p t a b l e

. I n c o n c l u s i o n , S T

- 7 7 i s a p p l i c a b l e t o m a r i n e h y d r a u l i c

s y s t e m s

. T h e f i r s t t r i a l i n m a r i n e h y d r a u l i c s y s t e m

a p p l i c a t i o n s t a r t e d i n J u l y 2 0 0 8 o n a c o n t r o l l a b l e p i t c h

p r o p e l l e r s y s t e m o f a v e s s e l o p e r a t i n g i n a n

e n v i r o n m e n t a l l y s e n s i t i v e r e g i o n

.

1 0

. C O N C L

U S I O N S
A n e n v i r o n m e n t a l l y c o m p a t i b l e l u b r i c a n t f

o r

s t e r n t u b e s h a f

t i n g a n d b e a

r i n g s y s t e m s , K E M E L S T

- 7 7

,
o f w h i c h t h e b a s e f

l u i d i s p o l y e t h y l e n e g l y c o l

, w a s d e v e l o p e d

. T h e l u b r i c a n t h a s e x c e l l e n t e n v i r o n m e n t a l

p r o p e r t i e s ( b i o d e g r a d a

b i l i t y , l o w t o x i c i t y a n d n o s h e e n f o r m a t i o n )

, a n d g o o d w a t e r c o n t a m i n a t i o n l u b r i c a t i o n

a n d c o r r o s i o n p r o t e c t i o n p r o p e r t i e s , w h i c h a r e e s s e n t i a l
f o r s t e r n t u b e l u b r i c a n t s

. F r o m t h e v i e w p o i n t s o f
l u b r i c a t i o n a n d c o r

r o s i o n p r e v e n t i o n , t h e n e w l u b r i c a n t

c a n t o l e r a t e a s e a w a t e r c o n t e n t o f 1 0 %

, w h i l e s t a n d a r d

m i n e r a l o i l c a n n o t t o l e r a t e a s e a w a t e r c o n t e n t o f 5 %

. A p p l i c a t i o n t o m a r i n e h y d r a u l i c s y s t e m s i s a n o t h e r
p r o m i s i n g a r e a f

o r t h i s t e c h n o l o g y

. T a b l e 3 C o m

p a r i s o n o f S T

- 7 7 a n d T y p i c a l H y d r a u l i c F l u i d

P r o p e r t i e s T e s t M e t h o d S T

- 7 7 T y p i c a l H y

d r a u l i c F l u i d ( M i n e r a l O i l )

V i s c o s i t y @ 4 0 o C

- 7 7 m m 2 /s 6 8 m m 2 / s

V i s c o s i t y @ 1 0 0 o C

- 1 3 m m 2 /s 8

. 5 m m 2 /s

V i s c o s i t y I n d e x

- 1 7 5 95

D e n s i t y @ 1 5 o C

- 1

. 1 2 k g / L 0

. 8 7 k g / L

P o u r P o i n t A S T M D 9 7

- 1 0 o C -30 o C

F l a s h P o i n t A S T M D 9 2 2 2 5 o C 2 2 0 o C

A n t i

- R u s t f o r S t e e l A S T M D 6 6 5

s e a w a t e r : 5

, 1 0

, 1 5

, 2 0 % N o r u s t @ 1 5 % s e a w a t e r N o r u s t @ 5 % s e a w a t e r

A n t i

- C o r r o s i o n f o r C o p p e r A S T M D 1 3 0 1 a 1b

O x i d a t i o n S t a b i l i t y A S T M D 2 8 9 3

1 2 1 o C

, 3 1 2 h

, a i r : 1 0 L / h V i s c o s i t y :

- 6 % @ 1 0 0 o C V i s c o s i t y : + 7 % @ 1 0 0 o C

F o a m S u p p r e s s i o n A S T M D 8 9 2 I : 4 0 / 0

, I I : 2 0 / 0

, I I I : 6 0 / 0 I : 2 0 / 0

, I I : 1 0 / 0

, I I I : 2 0 / 0

A i r R e l e a s e A S T M D 3 4 2 7 6 m i n u t e s 4 m i n u t e s

F o u r

- B a l l W e a r A S T M D 4 1 7 2

4 0 k g f

, 1 2 0 0 r p m
, 1 h

, 7 5 o C 0

. 5 0 m m 0

. 5 5 m m

S c u f f i n g L o a d C a p a c i t y D I N 5 1 3 5 4
F Z G A / 8

. 3 / 9 0 F a i l S t a g e : 9 F a i l S t a g e : 88

A C K N O W L E D G E M E N T S

T h e a u t h o r s g r a t e f

u l l y a c k n o w l e d g e S a n y o C h e m i c a l I n d u s t

r i e s , L t d

. f

o r i t s s u p p o r t

.

R E F E R E N C E S

B a t t e r b y , N

. S

. “ T h e B i o d e g r a d a b i l i t y a n d M i c r o b i a l

T o x i c i t y T

e s t i n g o f L u b r i c a n t s

- S o m e R e c o m m e n d a t i o n s

. ” C h e m o s p h e r e , 4 1

- 7 ( 2 0 0 0 )

B a t t e r b y , N

. S

. “ B i o d e g r a d a b l e L u b r i c a n t s : W h a t D o e s

‘ B i o d e g r a d a

b l e ’ R e a l l y M e a n ?

. ” J o u r n a l o f
S y n t h e t i c L u b r i c a t i o n , 2 2

- 1 ( 2 0 0 5 )

D I N 5 1 8 3 4

, T

r i b o l o g i c a l T

e s t i n t h e T r a n s l a t o r y O s c i l l a t i o n A p p a

r a t u s J I S K 2 5 1 0

, T

e s t i n g M e t

h o d f o r R u s t

- P r e v e n t i n g C h a r a c t e r i s t i c s o f L u b r i c a t i n g O i l
N K G S T L

, G u i d a n c e f

o r t h e S u r v e y a n d C o n s t

r u c t i o n

o f S t e e l S h i p s , P a

r t B

, C h a p t e r B 8

, C l a s s N K
O E C D 2 0 3

, T

e s t G u i d e l i n e o n A c u t e F i s h T o x i c i t y , O r g a n i z a t i o n f

o r E c o n o m i c C o

- o p e r a t i o n a n d

D e v e l o p m e n t O E C D 3 0 1

, T e s t G u i d e l i n e o n R e a d y B i o d e g r a d a b i l i t y , O r g a n i z a t i o n f

o r E c o n o m i c C o

- o p e r a t i o n a n d

D e v e l o p m e n t S h i o m i

, S

. , S u z u k i

, T

. , K u d o , Y

. , I k e d a , M

. , Y

a z a w a , H

.
a n d H i r a b a y a s h i

, H

. “ S e a l i n g S t a t u s o f N e w l y D e v e l o p e d S t e r n T

u b e S e a l s i n P r a c t i c a l
A p p l i c a t i o n t o S h i p s

. ” 4 2 n d A n n u a l M e e t i n g o f t h e S o c i e t y o f T

r i b o l o g i s t s a n d L u b r i c a t i o n E n g i n e e r s , A n a h e i m ( 1 9 8 7 )
U N G H S

, G l o b a l l y H a r m o n i z e d S y s t e m o f
C l a s s i f i c a t i o n a n d L a b e l i n g o f C h e m i c a l s , U n i t e d
N a t i o n s W h o l l e y , C

. “ D e v e l o p m e n t o f a n E n v i r o n m e n t a l l y A d a p t e d S t e r n t u b e L u b r i c a n t

. ” 7 t h I n t e r n a t i o n a l
S y m p o s i u m o n M a

r i n e E n g i n e e r i n g , T

o k y o ( 2 0 0 5 )

Y a m a j o , S

. a n d M a t s u o k a , I

. “ A d v a n c e d T e c h n o l o g y o f

P r o p e l l e r S h a f

t S t e r n T

u b e S e a l

. ” 1 0 t

h

P r o p e l l e r s / S h a f

t i n g S y m p o s i u m o f t h e S o c i e t y o f
N a v a l A r c h i t e c t s a n d M a r i n e E n g i n e e r s , V i r g i n i a B e a c h ( 2 0 0 3 )

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -