BE611151A - - Google Patents

Description

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    Il   Graisses perfectionnées " 
La présente invention est relative à un procédé de préparation de graisses dérivant   d'une   huile   lubrifiante   de   base   et d'un savon de lithium d'une acide gras   hydroxylé,   et   contenant   un modificateur de   structure     polyydroxy   ali-   phatiquc,   et elle   se   rapporte   spécialement à     un   procédé de de genre dans lequel l'onctuosité d'une telle graisse est   aîné-   

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 liorée en incorporant ledit modificateur de structure poly- hydroxy dans une composition formatrice de graisse à la tem- pérature maximum des constituants durant la fabrication.

   



   Un procédé connu de fabrication de graisses en uti- lisant des savons hydroxy de lithium comme agents gelifiants consiste à   inoorporer   les savons de lithium d'acides gras hydroxy(ou des constituants produisant de tels savons) dans une huile lubrifiante de base et à chauffer ensuite ce mélange jusqu'à une température d' environ 180-220 F, de sorte que ce mélange est déshydraté.

   Le mélange est ensuite encore chauf- fé jusqu'à une température maximum   de l'ordre   d'environ 380 -   420 F.   La composition est maintenue à la température maximum pendant une période aussi courte que possible pour assurer un chauffage homogène, habituellement pendant environ 10 mi- nutes, avec agitation, et elle est ensuite refroidie jusqu'à la température de prise, à savoir une température à laquelle des particules solides commencent ?apparaître dans la compo- sition formatrice de graisse.

   Durant le refroidissement, et à une température habituellement mais non nécessairement   infé-   rieure à la température de prise, la composition formatrice de graisse passe par ce qu'on   appelle   une   "température   ce transition", point qui est caractérisé par le développement de chaleur à partir de la composition qui se refroidit. la température de transition peut varier d'un type de savon à l'autre et peut, dans certains cas, être supérieure à   la     tem-   pérature maximum de formation de graisse. Après passage par la température de   transita or,   il est désirable ce maintenir la graisse à une température élevée pendant une longue   période   de temps pour améliorer la structure finale de la graisse. 



  Cse qu'on   appelle  "trempage thermique" se produit de préférence à une température inférieure à la température ce   tran-   sition et peut se situer jusqu'à environ 75 ? en dessous de la température de transition, tout en pouvant s'étaler sur 

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 une période de temps d'environ 10 minutes à 4 heures. 



   On a précédemment proposé qu'une telle graisse ayant une structure améliorée puisse être obtenue en incorporant un glycéride dans les constituants, glycéride dont dérive le constituant acide du savon formateur de graisse. Durant la fabrication, le glycéride est   hydrolisé,   ce qui donne une teneur de glycérol de 1,3 à   1,5%   en poids par rapport à la composition totale. Bien qu'un tel procédé puisse donner une graisse de structure quelque peu améliorée, des graisses de ce genre, dérivant de glydérides et fabriquées suivant le procédé décrit ci-dessus ne sont pas toujours satisfaisantes pour satisfaire aux exigences actuelles de lubrification soustravail lourd. 



   On a maintenant découvert que les propriétés lubrifiantes des graisses du type décrit ci-dessus, c'est-à-dire dérivant de savons de lithium d'acides gras substitués par hydroxy, ont leurs propriétés lubrifiantes améliorées ce façon inattendue par l'addition ;'un agent modificateur de structure polyhydroxy aliphatique libre   à   un stade déterminé de la fabrication de la graisse, à savoir à la température maximum ou au voisinage de la température maximum atteinte durant le procédé de fabrication de graisse tel que décrit ci-dessus. C'est ainsi que l'agent modificateur de structure   estde   préférence ajouté à une température de l'ordre de 375 à 425 F. 



   Une caractéristique préférée de la présente invention est que des composés empêchant l'oxydation, qui sont bien connus comme constituants de composés de graisse, devraient également être ajoutés à ou au voisinage de cette température maximum des constituants formateurs de graisse, en particulier avant l'agent modificateur de structure. Si l'anti-oxydant est ajouté à une température inférieure, par 

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 exemple durant le refroidissement de la graisse ou après l'a- gent modificateur de structure, la graisse finale est de fa- çon inattendue, déficiente en propriétés lubrifiantes. 



   Des graisses spécialement intéressantes suivant la présenteinvention sont obtenues en y incorporant une petite proportion d'un naphténate de plomb ou de zinc en plus de l'a- gent modificateur de structure   polyhydroxy.   Des proportions convenables de ce naphténate sont de 0,1 à   6%,   de préférence de 1   à   2,5%, en poids par rapport à la composition totale. 



   Outre l'amélioration de la résistance à la corrosion des grais- ses dans lesquelles ces   naphténates   sont incorporés, il appa- rait qu'on peut obtenir nés graisses qui ont des propriétés lubrifiantes équivalentes, mais qui contiennent des propriétés un peu plus petites de l'agent modificateur de structure poly- hydroxy que celles qui sont nécessaires en l'absence de ces naphténates. 



   Des graisses préparées suivant la présente invention, tout en montrant des propriétés lubrifiantes améliorées mon- traon t 'salement des points de transition inférieurs durant le refroidissement des mélanges formateurs de graisses. 



   Les modificateurs de structure aliphatiques utilisés dans le procédé de la présente invention englobent les gly- cols, les polyglycols, par exemple les polyéthylènes ou pro- pylène glycols, les polyglycols ayant de préférence un poids moléculaire compris entre environ 450 et 650, le glycérol, le pentaérythritol, l'hexane 2,5 diol, et les esters partiels de sorbitol, par exemple le mono-oléate ou le stéarate de sorbitan. Les proportions du composé polyhydroxy utilisé sont. 



  'de préférence, comprises entre 1 et 4% en poids par rapport   à   la compositiontotale. Dans le cas de glycérol, on obtient des résultats spécialement intéressants lorsque ce glycérol est présent en une proportion d'environ   2%.   Une   caractéristi-   

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 que essentielle de l'invention est que le composé polyhydroxy libre soit incorporé dans le composé formateur de graisse à la température maximum ou au voisinage de celle-ci. 



   Les composés anti-oxydants incorporés aux composés de   graissa   de l'invention constituent une classe courante et bien connue de composés pour les composition? de graisses, spécialement les composés contenant un phosphore et/ou de l'azote et les composés phénoliques; cette classe englobe la phénotiazine, la phénotiazine substituée par alkyle, le   phényl-naphtylamine,   les phénols substitués par alkyle, notamment les phénols subtitués en 2,6' et en 2,4,6, par exemple le 2,6-butyl tertiaire-4-méthylphénol, les diphénylamines substituées, par exemple le dioctyl phénylamine, et les bisphénols substitués par alkyle, les sels métalliques de dialkyl dithio dithiophosphate, notamment leurs sels de cadmium et de zinc, et les dithiocarbamates de métaux.

   Ces composés incorporés aux composés   tentateurs   de graisses suivant la présente invention permettent de préserver les propriéts lubrifiantes améliorées données par les composés modificateurs de structure, souvent avec une plus petite proportion de composé polyhydroxy que la quantité qui serait sinon nécessaire. On préfère que le composé   anti-toxydant   soit ajouté avant l'addition du modificateur de structure   polyhy-   droxy. 



   Les savons de lithium utilisés comme agents gelifiants dans le composé de l'invention sont des savons d'acides gras C12-C24 hydroxy-substitués, par exemple le 12-hydroxystéarate de lithium. Le savon est, de préférence, formé durant le chauffage par interréaction entre l'hydroxyde de lithium et l'acide libre. 



   Un procédé typique de fabrication suivant la présente invention consiste à incorporer un acide gras hydroxy- 

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 substitué C12- C24 dans une proportion importante de l'huile lubrifiante, par exemple une huile minérale d'une viscosité de   35-200     S.U.S/2100F,   bien qu'on puisse utiliser des huiles synthétiques, et à chauffer jusqu'à une température d'environ
180 f, puis à ajouter lentement de l'hydroxyde de lithium dissous dans de l'eau en une quantité totale propre à former un savon avec l'acide gras. La quantité d'acide gras ajoutée dans le premier cas devrait être suffisante pour former la consistance de graisse désirée dans le composé final lorsqu'il est complètement saponifié.

   La quantité effective   d'acideras   utilisée dépendra, par conséquent, de l'acide particulier utilisé, de la nature de l'huile de base, et de l'utilisation à laquelle la graisse est destinée. Comme guide général cependant, on peut en incorporer 4 à   25%   en poids par rapport à l'huile lubrifiante. Après addition de l'hydroxyde de lithium, le mélange est chauffé jusqu'à   300F   avec agitation pendant une période de temps convenable jusqu'à ce que l'eau présente ait été enlevée.

   Le mélange est ensuite encore chauffé jusqu'à une température d'environ 375-425 F, et on ajoute le composé antioxydant, dissous de préférence dans le restant de l'huile de base(par exemple dans environ 2 à   6%   de l'huile), puis on   ajoute   avec agitation l'agent modificateur de structure polyhydroxy aliphatique en des proportions de l'ordre, ce préférence, de 1 à   4%   en poids.Le mélange est ensuite refroidi aussi vite que possible, jusqu'à environ 375 F et ensuite refroidi encore à une allure plus lente pour atteindre environ   315 ?.   Le mélange de graisse est ensuite maintenu à cette température pendant une période de temps d'environ 15 minutes à 2 heures, et;

   ensuite refroidi jusqu'à   140 ?.   Le mélange est agité de façon continue pendant le refroidissement. La graisse est   homogénisée,   par exemple dans   un   moulin à colloïdes, et désaérée. 



   Des formes de réalisation particulières de l'invention sont décrites ci-après. 

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   On préparait quatre graisses, comprenant une huile de base minérale épaissie à une consistance de graisse avec de l'   hydroxystéarate   de lithium, et contenant de la phénol   P-naphtyl-   amine comme anti-oxydant. La graisse "A" ne contenaint pas d'agent modificateur de structure. Dans la graisse "B", le savon de lithium dérivait d'un glycéride d'acide 12-hydroxystéarique hydrolyse à une température basse pour produire l'acide gras. 



  La graisse "C" était préparée suivant la présente invention et contenait 2% en poids de   glycéral   comme agent modificateur de structure ajouté au composé formateur de graisse   à   la température maximum, par exemple   400 C.   La graisse "D" était similaire à la graisse "C", sauf que l'anti-oxydant était ajouté à une température plus basse après le glycérol. 



  Graisse A
La graisse A était préparée en partant d'une composition comprenant: 
 EMI7.1 
 
<tb> 
<tb> Hydroxyde <SEP> de <SEP> Li <SEP> monohydraté <SEP> 2,1% <SEP> en <SEP> poids
<tb> Acide <SEP> 12-hydroxystéarique <SEP> 13,3% <SEP> " <SEP> "
<tb> Phényl-ss-naphtylamine <SEP> 0,9% <SEP> " <SEP> "
<tb> Huile <SEP> minérale, <SEP> viscosité <SEP> de <SEP> 110 <SEP> centi <SEP> stokes <SEP> 100 F <SEP> 87,7% <SEP> " <SEP> "
<tb> 
 
L'acide 12-hydroxystéarique était incorporé dans 95% de l'huile de base totale, et chauffé à   180 ?,   température à laquelle une solution aqueuse d'hydroxyde de lithium était ajoutée.

   Le mélange était déshydraté à   220 ?   et   ensuite   chauffé à   AOO F .   Le mélange était ensuite refroidi à 375 F, période durant laquelle   l'anti-oxydant   était ajouté, en dissolution dans les 4% restants de l'huile de base, et ensuite refroidi encore jusqu'à 315 F et maintenu à cette température pendant 2 heures. Le mélange gélifié était ensuite refroidi à 140 F, moulu dans un moulin à colloïdes avecun jeu de   0,006     à     0,015   pouce, et désaéré. Le composé était agité de façon continue durant la fabrication. 

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   GRAISSE B
On préparait la graisse B d'une manière semblable   @  à la graisse A, sauf que l'acide gras dérivait.de   12,8   en poids du glycéride d'acide   12-hydroxystéarique.     Le   glycéride était dissous dans son propre poids d'huile avec saponification avec 
 EMI8.1 
 l-'hydroxyde de lithium monohvdratéi 25 du total de l'huile de ."hase étaiept ajotés, puis on déshydratait à 300 F et le restant de l'huile de base était ajouté(moine 4rio ; on chauffait à 400oP, on refroidissait jusqutà 315 f, l'anti-oxydant était ajouté dans   4%   de la solution huileuse et la graisse était achevée comme la graisse A. La graisse finale contenait 1,3% de glycérol. 



  Graisse C . 
 EMI8.2 
 



  On préparait la graisse C d'unA mR.n:!re semblable à la graisse A, sauf que l'anti-oxydant était ajouté à la température maximum de   4000   F, après quoi on ajoutait également 2% de   gyérol   comme agent modificateur de structure, tandis que 
 EMI8.3 
 le mélan-e. était encore h la même température élevée . 



  Graisse D
On préparait la graisse ? d'une manière semblable 
 EMI8.4 
 la graisseiC, sauf que 1'anti-oxydant était ajouté au composé après le lycérol, à une température de 320 F, c'est-à-dire, tandis que le mélange formateur de graisse refroidissait. 



   Les quatre graisses précédentes étaient soumises   à   essai au banc d'essai à haute vitesse de Hoffman. 



     TABLEAU   I 
 EMI8.5 
 Graisse Pénëtration(x60) Point de Test d'Hoffman à haute 
 EMI8.6 
 
<tb> 
<tb> mm/10 <SEP> SATM <SEP> D217 <SEP> transition <SEP> vitesse
<tb>  F <SEP> Heures <SEP> de <SEP> Usure <SEP> de <SEP> cage
<tb> 
 
 EMI8.7 
 --- - -- ----------------- ¯¯¯¯¯¯¯¯ traitement Pouces 
 EMI8.8 
 
<tb> 
<tb> A <SEP> 238 <SEP> 400 <SEP> 500 <SEP> 0,021
<tb> B <SEP> 242 <SEP> 366 <SEP> 168 <SEP> 0,016
<tb> 
 
 EMI8.9 
 c-7 223 344 '500 Nul 
 EMI8.10 
 
<tb> 
<tb> B* <SEP> 289 <SEP> 330 <SEP> 500 <SEP> 0,006
<tb> 
 * préparée suivant l'invention. 

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   On observera au tableau que les propriétés lubrifian- tes des gravisses, telles que montrées par l'usure de cage, sont grandement améliorées lorsqu'un modificateur de structure poly- hydroxy est inclus dans les compositions lorsque ces dernières sont à la température maximum, et également que les meilleurs résultats, à la fois du point de vue du rendement et des pro- priétés anti-usure, sont obtenus lorsque l'anti-oxydant et le composé polyhydroxy sont tous deux ajoutés lorsque le composé formateur de graisse se trouve   à   la température maximum, comme exemplifié par la graisse "C". 



   On peut obtenir des graisses de résistance améliorée à la corrosion suivant l'invention, en incorporant de petites proportions allant jusqu'à 5% en poids, de préférence 0,5 à   2,5%,   de naphténate de zinc ou de plomb. Dans de tels cas, des graisses de structure et de propriétés comparables peuvent être obtenues avec des proportions de modificatierus de structure poly- hydroxy sensiblement réduits par rapport aux proportions utili- .sées en l'absence des naphténates. On peut également incorporer des composés additifs anti-usute dans le composé de   l'invention,   spécialement du bisulfure de molybdène.

Claims (1)

1. R E V EN D I C A T I O N S 1. Un procédé de préparation d'une graisse du type dérivant d'une huile de base et d'un savon de lithium et dans lequel le mélange formateur de graisse est chauffé jusqu'à une températurede formation de graisse maximum d'environ 380 - 420 F, caractérisé en ce qu'un agent modificateur de structure polyhydroxy aliphatique libre est ajouté à cette température maximum ou au voisinage de celle-ci.

   2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisa en ce qu'un composé anti-oxydant pour graisse est ajoutée au mélange formateur de graisse à cette température maximum ou au voisinage de celle-ci.

   3 . Un procédé suivant la revendication 2, dans lequel le composé anti-oxydant est ajouté avant l'addition <Desc/Clms Page number 10> de l'agent modificateur de structure.

   4. Un procédé suivant l'une quelconque des revendi- cationsl à 3, dans lequel l'agent modificateur de structure est le glycérol.

   5. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, dans lequel le composé anti-oxydant est un composé contenant de l'azote et/ou du phosphore.

   @ 6. Un procédé de préparation d'une graisse, compre- nant l'incorporation d'une proportion formatrice de graisse d'un savon de lithium d'un acide gras hydroxy-substitué C12 - C24 dans une proportion importante d'une huile de base lubrifiante minérale, le chauffage du mélange jusqu'à 300 F pendant une période de temps convenable pour enlever l'eau, le chauffage encore du mélange jusqu'à une température de 375 -425 F,l'ad- dition d'un composé anti-oxydant contenant de l'azote et/ou du phosphore, l'addition ensuite de 1 à 4% en poids d'un agent modificateur de structre polyhydroxy aliphatique, le refroidis- sement du mélange jusqu'à environ 315 F, le maintien du composé à cette température pendant environ 15 minutes à 2 heures,

   le refroidissement le l'homogénéisation du composé jusqu'à une structure uniforme de graisse.

   7. Un procédé suivant l'une quelconque ses revendica- tions 1 à h dans lequel une petite proportion de raphténate de zinc ou de plomb est incorporée dans le mélange formateur de graisse.

   8. 'Jn procédé de préparation de graisses suivant l'une quelconque des revendications précédentes et te] que dé- crit ci-dessus, notamment dans l'exemple.

   9. Graisses, lorsqu'elles sont obtenues par le procé- dé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.