BRPI0707809A2 - composiÇço de àleo lubrificante, e, mÉtodo de lubrificaÇço de um motor de combustço interna - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇçO DE àLEO LUBRIFICANTE, E, METODO DE LUBRIFICAÇçO DE UM MOTOR DE COMBUSTçO INTERNA Uma composição de óleo lubrificante composta de um óleo base, um ou mais ésteres de glicerol escolhidos de glicerol monooleato e/ou glicerol dioleato, opcionalmente em combinação com glicerol trioleato, onde a referida composição é ainda composta de um ou mais dispersantes - coínpostos melhoradores de índice de viscosidade e uma quantidade aditiva de um ou mais ésteres de álcool poliídrico; e um método para a lubrificação de um motor de combustão interna composto da aplicação da referida composição de óleo lubrificante no mesmo.
Description
"COMPOSIÇÃO DE ÓLEO LUBRIFICANTE, E, MÉTODO DELUBRIFICAÇÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA"
A presente invenção refere-se a uma composição de óleolubrificante, especialmente a uma composição de óleo lubrificante que éadequada para a lubrificação interna de motores de combustão e que tem umaredução de atrito melhorada e uma economia de combustível.
Regulamentos crescentes cada vez mais severos de emissões ede eficiência do combustível para automóveis estão colocando demandacrescente, tanto junto aos fabricantes de motores como aos formuladores delubrificantes para a apresentação de soluções efetivas para a melhoria daeconomia do combustível.
A otimização dos lubrificantes através do uso de matérias-primas de alto desempenho e de aditivos novos representa uma soluçãoflexível para um desafio crescente.
Os aditivos de redução de atrito (que são também conhecidoscomo modificadores de atrito) são componentes lubrificantes importantes naredução do consumo de combustível e vários de tais aditivos já sãoconhecidos na técnica.
Os modificadores de atrito podem ser divididosconvenientemente em duas categorias, quer dizer, modificadores de atritocontendo metal e modificadores de atrito isentos de cinza (orgânicos).
Os compostos organo-molibdênio estão entre os modificadoresde atrito mais comuns contendo metal. Compostos organo-molibdênio típicosincluem molibdênio ditiocarbamatos (MoDTC), molibdênio ditiofosfatos(MoDTP), aminas de molibdênio, alcoolatos de molibdênio, e álcool-amidasde molibdênio. A WO-A- 98/26.030, WO-A- 99/31.113, WO-A-99/ 47.629 ea WO-A- 99/66.013 descrevem composições de compostos de molibdênio tri-nucleares para uso em composições de óleos lubrificantes.
No entanto, a tendência para composições de óleo lubrificantecom baixo teor de cinza resultou em um movimento crescente para seconseguir baixo atrito e uma economia melhorada de combustão utilizando-semodificadores de atrito isentos de cinza (orgânicos).
Os modificadores de atrito isentos de cinza (orgânicos)tipicamente são compostos de ésteres de ácidos graxos e álcoois poliídricos,amidas de ácido graxo, aminas derivadas de ácidos graxos e compostos deditiocarbamatos ou ditiofosfatos orgânicos.
Melhorias adicionais nas características de desempenho doslubrificantes foram obtidas através do uso de comportamentos sinergísticos decombinações específicas de aditivos de lubrificantes.
A WO-A-99/50377 apresenta uma composição de óleolubrificante que é considerada como tendo um aumento significativo naeconomia de combustível devido ao uso na mesma de compostos demolibdênio trinucleares em conjunto com ditiocarbamatos solúveis no óleo.
A EP-A-1041135 apresenta o uso de dispersantes desuccinimida em conjunto com dialquilditiocarbamatos de molibdênio paraproduzir uma redução melhorada de atrito em motores diesel.
A US-B1-6562765 apresenta uma composição de óleolubrificante que é considerada como tendo uma sinergia entre um complexodispersante de nitrogênio oximolibdênio e um ditiocarbamato deoximolibdênio que leva a coeficientes de atrito inesperadamente baixos.
A EP-A-1367116, EP-A-0799883, EP-A-0747464, US-A-3933659 e a EP-A-335701 apresentam composições de óleo lubrificantecompostas de várias combinações de modificadores de atrito isentos de cinza.
A WO-A-92/02602 descreve composições de óleo lubrificantepara motores de combustão interna que são compostas de uma mistura demodificadores de atrito isentos de cinza que são considerados como tendo umefeito sinergístico na economia de combustível.
A mistura apresentada na WO-A- 2/02602 é uma combinaçãode (a) um modificador de atrito de amina/amida preparado pela reação de umou mais ácidos com uma ou mais poliaminas e (b) um modificador de atritode éster/álcool preparado pela reação de um ou mais ácidos com um ou maispolióis.
A US-A-5114603 e a US-A-4683069 descrevem composiçõesde óleo lubrificante compostas de misturas de glicerol monooleato e gliceroldioleato em combinação com outros aditivos que são adicionados para o seufim convencional.
A EP-A-0747464 descreve uma composição de óleolubrificante para transmissões automáticas, que é composta de aminas graxasalcoxiladas, assim como uma mistura de dois modificadores de atrito que sãoescolhidos de uma grande lista de compostos possíveis. Embora a referidalista inclua glicerol ésteres, deve-se notar que não existem exemplos na EP-A-0747464 compostos de glicerol ésteres como modificadores de atrito.
A US-A-5286394 apresenta uma composição de óleolubrificante de redução de atrito e um método para redução do consumo decombustível de um motor de combustão interna.
A composição de óleo lubrificante apresentada na mesma écomposta de uma grande quantidade de um óleo tendo uma viscosidadelubrificante e de uma quantidade menor de um composto orgânico ativo nasuperfície, polar, de modificação do atrito, escolhido de uma longa lista decompostos, incluindo mono- e ésteres maiores de polióis e amidas alifáticas.O glicerol monooleato e a oleoamida (i.e. oleilamida) são mencionados comoexemplos de tais compostos.
No entanto, as estratégias atuais com relação à redução deatrito para óleos econômicos de combustível não são suficientes para atenderaos sempre crescentes objetivos de economia de combustível estabelecidospelo "Original Equipment manufacturers (OEMs)".
Por exemplo, os modificadores de atrito de molibdêniotipicamente superam os modificadores de atrito isentos de cinza no regimelimite e existe um desafio para se atingir níveis semelhantes de modificaçãode atrito usando somente modificadores de atrito isentos de cinza.
Assim sendo, considerando-se a demanda crescente deeconomia de combustível colocada sobre os motores, permanece anecessidade por uma melhoria adicional na redução de atrito e na economiade combustível de motores de combustão interna utilizando composições deóleo lubrificante com baixo teor de cinza.
E portanto desejável melhorar-se ainda mais o desempenho demodificadores de atrito isentos de cinza conhecidos e combinaçõesconhecidas de modificadores de atrito isentos de cinza, especialmente paramelhorar ainda mais o desempenho de redução de atrito dos modificadores deatrito de poliol éster, como o glicerol monooleato, que tem sido comumenteutilizado na técnica.
Com surpresa, foi agora verificado na presente invenção umacomposição de óleo lubrificante que tem uma boa redução de atrito comeconomia de combustível.
Assim sendo, a presente invenção apresenta uma composiçãode óleo lubrificante que é composta de um óleo base, um ou mais glicerolésteres escolhidos de glicerol monooleato, e/ou glicerol dioleato,opcionalmente em combinação com glicerol trioleato, onde a referidacomposição é ainda composta de um ou mais compostos de promoção deíndice de viscosidade-dispersante e uma quantidade aditiva de um ou maisésteres adicionais de álcool poliídrico.
Será visto que o glicerol monooleato tem duas estruturaspossíveis, quer dizer, estruturas (a) e (b) indicadas abaixo.
CH3 {CH2) 7CH=CH (CH2} 7C (O) OCH2CH (OH) CH2OH (a)
CH3 (CH2)TCH=CH(CH2)7C(O)OCH(CH2OH)2 (b)
O glicerol monooleato utilizado na composição de óleolubrificante da presente invenção poderá estar presente convenientementecomo um composto tendo estrutura (a), um composto tendo a estrutura (b) oumisturas dos mesmos.
Será ainda visto que o glicerol dioleato também tem duasestruturas possíveis, quer dizer estruturas (c) e (d) indicadas abaixo.
<formula>formula see original document page 6</formula>
O glicerol dioleato utilizado na composição de óleolubrificante da presente invenção poderá estar presente convenientementecomo um composto tendo a estrutura (c), um composto tendo a estrutura (d),ou misturas dos mesmos.
O glicerol monooleato disponível comercialmente poderáconter quantidades pequenas de glicerol dioleato e glicerol trioleato.
Em uma realização preferida da presente invenção, um oumais glicerol ésteres estão presentes em uma quantidade total na faixa de 0,05a 5,0% em peso, mais de preferência, na faixa de 0,5 a 3,0% em peso e maisde preferência, na faixa de 0,7 a 1,5% em peso, com base no peso total dacomposição de óleo lubrificante.
"Uma quantidade aditiva de um ou mais ésteres de álcoolpoliídrico adicional" na presente invenção significa que os referidos ésteresadicionais de álcool poliídrico, de preferência, estão presentes em umaquantidade total na faixa de 0,1 a 2,0% em peso, com base no peso total dacomposição de óleo lubrificante.
Os referidos um ou mais ésteres adicionais de álcoolpoliídrico, mais de preferência, estão presentes em uma quantidade total nafaixa de 0,1 a 1,0% em peso, com base no peso total da composição de óleodo lubrificante.
Os ésteres adicionais de álcool poliídrico preferidos incluemoutros glicerol ésteres, tais como glicerol estearatos, por exemplo, glicerolmonoestearato, neopentil glicol ésteres, tais como neopentil glicol oleatos,pentaeritritol ésteres, tais como pentaeritritol oleatos e trimetilolpropano(TMO) ésteres, tais como trimetilolpropano oleatos e trimetilolpropanoestearatos.
Um ou mais ésteres adicionais de álcool poliídrico presentesna composição de óleo lubrificante da presente invenção poderão ser ésterestotalmente ou parcialmente esterificados.
Os compostos melhoradores de índice de viscosidade-dispersantes são compostos multifuncionais que além de agirem comomelhoradores de índice de viscosidade também apresentam umcomportamento como dispersantes.
Tais compostos são bem conhecidos na técnica e foramdescritos em várias publicações, por exemplo, no capítulo 5 ("Viscosity indeximprovers and thickeners") por R.L.Stambaugh em "Chemistry andTechnology of Lubricants", eds., R.M. Mortier, S.T.Orszulik, Blackie/VCH,1992, pp. 124.
Tais compostos poderão ser preparados de forma convenienteatravés de métodos convencionais e poderão geralmente ser preparadosconforme descrito na referência mencionada anteriormente. Por exemplo,entre outros, os referidos compostos poderão também ser preparados deacordo com os métodos descritos na EP-A-0730022, EP-A-0730021, US-A-3506574 e na EP-A2-0750031.
Exemplos de compostos melhoradores de índice deviscosidade-dispersantes que poderiam ser utilizados de forma conveniente,incluem aqueles descritos nas US-Bl- 6331510, US-B1-6204224 e na US-Bl-6372696.
Exemplos de compostos melhoradores de índice deviscosidade -dispersantes incluem aqueles disponíveis ex RohMax com asdesignações comerciais " Acryloid 985", "VISCOPLEX 6-325", "Viscoplex 6-054", "Viscoplex 6-954 " e "Viscoplex 6-565" e aquele disponível da TheLubrizol Corporation com a designação comercial "LZ 7720C".
Compostos melhoradores de índice de viscosidade-dispersantes que podem ser utilizados convenientemente na presente invençãosão copolímeros de polialquileno glicol - polimetacrilatos. Os radicaispolialquileno glicol nos mesmos poderão ser compostos de grupos alquilenoramificados ou não ramificados.
Exemplos de copolímeros de polialquileno glicol-polimetacrilato que poderão ser utilizados convenientemente são copolímerosde polietileno glicol-polimetacrilato e copolímeros de polipropileno glicol-polimetacrilato.
Os copolímeros de polialquileno glicol-polimetacrilatos quesão especialmente preferidos para uso como compostos melhoradores deíndice de viscosidade-dispersantes na presente invenção incluem oscompostos de acordo com a fórmula I,
<formula>formula see original document page 8</formula>
onde η é um número inteiro na faixa de 1 a 20, de preferência,10 a 20, m é um número inteiro na faixa de 75 a 200, y é um número inteirona faixa de 2 a 6 e χ é um número inteiro na faixa de 200 a 600.
Exemplos de compostos melhoradores de índice deviscosidade - dispersantes que poderão ser utilizados convenientemente napresente invenção incluem copolímeros de polietileno glicol- polimetacrilato.
Os copolímeros de polietileno glicol-polimetacrilato que sãoespecialmente preferidos para uso como compostos melhoradores de índice deviscosidade-dispersantes na presente invenção incluem os compostos deacordo com a fórmula II,
<formula>formula see original document page 9</formula>
onde η é um número inteiro na faixa de 1 a 20, de preferência,a 20, m é um número inteiro na faixa de 75 a 200 e χ é um número inteirona faixa de 200 a 600.
Os compostos melhoradores de índice de viscosidade-dispersantes preferidos dos copolímeros de polialquileno glicol-polimetacrilato que poderiam ser convenientemente utilizados na presenteinvenção incluem o melhorador de índice de viscosidade que é disponívelcom a designação comercial "VISCOPLEX 6-325" da RohMax.
Em uma realização preferida da presente invenção, um oumais dos compostos melhoradores de índice de viscosidade- dispersantesestão presentes em uma quantidade total na faixa de 0,1 a 10% em peso, maisde preferência, na faixa de 0,2 a 7% em peso, e mais de preferência, na faixade 0,5 a 4% em peso, com base no peso total da composição de óleolubrificante.
A quantidade total de óleo base incorporada na composição deóleo lubrificante da presente invenção, de preferência, está presente em umaquantidade na faixa de 60 a 92% em peso, mais de preferência, em umaquantidade na faixa de 75 a 90% em peso, e mais de preferência, em umaquantidade na faixa de 75 a 88% em peso, com relação ao peso total dacomposição de óleo lubrificante.
Não existem limitações específicas em relação aos óleos baseutilizados na presente invenção, e poderão ser utilizados convenientementevários óleos minerais convencionais e óleos sintéticos conhecidos.
O óleo base na presente invenção poderá ser composto, deforma conveniente, de misturas de um ou mais óleos minerais e/ou um ou mais óleos sintéticos.
Os óleos minerais incluem óleos de petróleo líquido e óleoslubrificantes minerais tratados por solvente ou tratados por ácido, do tipoparafínico, naftênico, ou mistura de parafínico/naftênico, que poderão seradicionalmente refinados por processos de hidroacabamento e/ou remoção decera.
Os óleos base naftênicos têm um índice de viscosidade baixo(VI) (geralmente 40 - 80) e um baixo ponto de fluidez. Tais óleos base sãoproduzidos a partir de cargas de alimentação ricas em naftenos com baixo teorde cera e são utilizados principalmente para lubrificantes nos quais a cor e aestabilidade de cor são importantes, e a VI e a estabilidade em oxidação sãode importância secundária.
Os óleos base parafínicos têm uma VI mais elevada(geralmente > 95) e um ponto de fluidez elevado. Os referidos óleos base sãoproduzidos a partir de cargas de alimentação ricas em parafinas e sãoutilizados para lubrificantes nos quais a VI e a estabilidade em oxidação sãoimportantes.
Os óleos base derivados de Fischer-Tropsch poderão serutilizados convenientemente como o óleo base na composição de óleolubrificante da presente invenção, por exemplo, os óleos base derivados deFischer-tropsch apresentados na EP-A-776959, EP-A-668342, WO-A-97/21788, WO-OO/14188, WO-OO/14187, WO-OO/14183, WO-OO/14179, WO-00/08115, WO-99/41332, EP/1029029, WO-Ol/18156 e WO-Ol/57166.Os processos sintéticos permitem que as moléculas sejamconstruídas a partir de substâncias mais simples ou terem as suas estruturasmodificadas para produzirem as propriedades exatas requeridas.
Os óleos sintéticos incluem óleos de hidrocarbonetos, taiscomo oligômeros de olefinas (PAOs), ésteres de ácido dibásico, poliol ésteres,e o rafinato de cera removido de cera. Os óleos base sintéticos dehidrocarbonetos vendidos pelo Grupo Shell com a designação "XHVT1 (marcacomercial) poderão ser utilizados de forma conveniente.
De preferência, o óleo base é constituído de óleos mineraise/ou óleos sintéticos que contêm mais de 80% em peso de saturados, depreferência, mais de 90% em peso, conforme medido de acordo com o ASTMD2007.
E ainda mais preferido que o óleo base contenha menos de1,0% em peso, de preferência, menos de 0,1% em peso de enxofre, calculadocomo enxofre elementar medido de acordo com o ASTM D2622, ASTMD4294, ASTM D4297 ou ASTM D3120.
De preferência, o índice de viscosidade do fluido básico é maisde 80, mais de preferência, mais de 120, medido de acordo com o ASTMD2270.
De preferência, a composição de óleo lubrificante tem umaviscosidade cinemática na faixa de 2 a 80 mm2/s a 100°C, mais depreferência, na faixa de 3 a 70 mm2/s, mais de preferência, na faixa de 4 a 50mm2/s.
A quantidade total de fósforo na composição de óleolubrificante da presente invenção, de preferência, está na faixa de 0,04 a 0,1%em peso, mais de preferência, na faixa de 0,04 a 0,09% em peso, e mais depreferência, na faixa de 0,045 a 0,09% em peso, com base no peso total dacomposição de óleo lubrificante.
A composição de óleo lubrificante da presente invenção, depreferência, tem um teor de cinza solvatada que não é maior do que 1,0% empeso, mais de preferência, não maior do que 0,75% e mais de preferência, nãomaior do que 0,7% em peso, com base no peso total da composição de óleolubrificante.
A composição de óleo lubrificante da presente invenção, depreferência, tem um teor de enxofre que não é maior do que 1,2% em peso,mais de preferência, não maior do que 0,8% em peso, é mais de preferência,não maior do que 0,2% em peso, com base no peso total da composição deóleo lubrificante.
A composição de óleo do lubrificante da presente invençãopoderá ainda ser composta de aditivos adicionais, tais como antioxidantes,aditivos anti-desgaste, detergentes, dispersantes, modificadores de atrito,melhoradores de índice de viscosidade, depressores de ponto de fluidez,inibidores de corrosão, agentes de eliminação de espuma e agentes de fixaçãode selagem ou de compatibilidade de selagem.
Os antioxidantes que poderão ser utilizados convenientemente,incluem aqueles escolhidos do grupo de antioxidantes amínicos e/ouantioxidantes fenólicos.
Em uma realização preferida, os referidos antioxidantes estãopresentes em uma quantidade na faixa de 0,1 a 5,0% em peso, mais depreferência, em uma quantidade na faixa de 0,3 a 3,0% em peso, e mais depreferência, em uma quantidade na faixa de 0,5 a 1,5% em peso, com base nopeso total da composição de óleo lubrificante.
Exemplos de antioxidantes amínicos que poderão serutilizados convenientemente incluem difenilaminas alquiladas, fenil-a-naftilaminas, fenil-p-naftilaminas e a- naftilaminas alquiladas.
Antioxidantes amínicos preferidos incluem dialquildifenilaminas como ρ,ρ'-dioctil-difenilaminas, p,p'-di-a-metilbenzil-difenilaminas e N-p-butilfenil-N-p'-octil-fenilamina, monoalquildifenilaminastais como mono-t-butil- difenilamina, e mono-octildifenilamina, bis(dialquilfenil) aminas tais como di-(2,4-dietilfenil) amina e di (2-etil-4-nonilfenil) amina, alquilfenil-l-naftilaminas como octilfenil-l-naftilamina en-t-dodecilfenil-l-naftilamina, 1-naftilamina, arilnaftilaminas tais como fenil-1-naftilamina, fenil-2-naftilamina, N-hexil- fenil-2-naftilamina e N-octilfenil-2-naftilamina, fenilenodiaminas como N,N'-diisopropil-p-fenilenodiamina eΝ,Ν'-difenil-p-fenilenodiamina, e fenotiazinas como fenotiazina e 3,7-dioctilfenotiazina.
Antioxidantes amínicos preferidos incluem aqueles disponíveiscom as seguintes designações comerciais: "Sonoflex OD-3 " (ex. SeikoKagaku Co.), "Irganos L-57 " (ex. Ciba Specialty Chemicals Co.) efenotiazina (ex.Hodogaya kagaku Co.).
Exemplos de antioxidantes fenólicos que poderão serutilizados convenientemente incluem os alquil ésteres ramificados C7-C9 doácido 3,5-bis(l,l-dimetil-etil)-4-hidroxi-benzenopropanóico, 2-t- butilfenol,2-t-butil-4-metil- fenol, 2-t-butil-5-metilfenol, 2,4-di-t-butilfenol, 2,4-dimetil-6-t-butilfenol, 2-t-butil-4-metoxifenol, 3-t-butil-4-metóxi- fenol, 2,5-di-t-butilidroquinona, 2,6-di-t-butil-4-alquilfenóis tais como 2,6-di-t-butilfenol,2,6-di-t-butil-4-metilfenol e 2,6-di-t-butil-4-etilfenol, 2,6-di-t-butil-4-alcoxifenóis tais como 2,6-di-t-butil-4-metoxifenol e 2,6-di-t-butil-4-etóxi-fenol, 3,5-di-t-butil-4-hidroxibenzilmercaptooctilacetato, alquil-3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propionatos tais como n-octadecil-3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propionato, n- butil-3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propionato e2'-etil- exil-3 -(3,5 -di-t-butil-4-hidroxifenil) propionato, 2,6-d-t-butil-a-dimetilamino-p-cresol, 2,2'-metileno-bis(4-alquil-6-t-butilfenol) como 2,2'-metilenobis(4-metil-6-t-butilfenol, e 2,2-metilenobis(4-etil-6-t-butilfenol),bisfenóis tais como 4,4'-butilenobis(3-metil-6-t-butilfenol, 4,4'-metilenobis(2,6-di-t-butilfenol), 4,4'-bis(2,6-di-t-butilfenol), 2,2-(di-p-hidroxifenil) propano, 2,2-bis(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propano, 4,4'-cicloexilidenobis (2,6-t-butil- fenol), hexametilenoglicol-bis[3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propionato], trietilenoglicolbis [3-t-butil-4-hidróxi-5-metilfenil) propionato], 2,2'-tio- [dietil-3-(3,5 -di-t- butil-4-hidroxifenil)propionato], 3,9-bis{l,l-dimetil-2-[3-(3-butil-4-hidróxi-5-metilfenil)propioniloxi]etil}2, 4, 8, 10-tetraoxaspiro[5,5]undecano, 4,4-tiobis (3-metil-6-t-butil- fenol) e 2,2'-tiobis (4,6-di-t-butilresorcinol), polifenóis tais comotetraquis [metileno-3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil) propionato] metano, 1,1,3-tris (2-metil-4-hidróxi-5-t-butil- fenil) butano, l,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-t-butil-4-hidroxibenzil) benzeno, ácido bis-[3,3'-bis (4'-hidroxi-3'-t- butilfenil)butírico] glicol éster, 2-(3', 5'-di-t-butil -4-hidroxifenil) metil-4-(2", 4"-di-t-butil -3"-hidroxifenil) metil-6-t-butilfenol e 2,6-bis (2'-hidróxi-3'-t-butil-5'-metil- benzil)-4-metilfenol, e condensados de p-t-butilfenol- formaldeído econdensados de p-t-butilfenol-acetaldeído.
Os antioxidantes fenólicos preferidos incluem aquelesdisponíveis com as seguintes designações comerciais: "Irganox L- 135" (ex.Ciba Specialty Chemicals Co.), "Yoshinox SS " (ex Yoshitomi Seiyaku Co.),"Antage W-400 " (ex Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-500" (ex.Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-300 (ex. Kawaguchi Kagaku Co.),"Irganox L- 109" (ex. Ciba Specialty Chemicals Co.), "Tominox 917" (ex.Yoshitomi Seiyaku Co.), "Irganox L- 115" (ex Ciba Specialty ChemicalsCo.), "Sumilizer GA80 " (ex. Sumitomo Kagaku), "Antage RC " (ex.Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox L- 101" (ex. Ciba Specialty ChemicalsCo.), "Yoshinox 930" (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.).
A composição de óleo lubrificante da presente invençãopoderá ser composta de misturas de um ou mais antioxidantes fenólicos comum ou mais antioxidantes amínicos.
Em uma realização preferida, a composição de óleolubrificante poderá ser composta de um só ditiofosfato de zinco ou umacombinação de dois ou mais ditiofosfatos de zinco como aditivo anti-desgaste, ou cada ditiofosfato de zinco sendo escolhido de dialquil-, diaril- oualquilaril ditiofosfato de zinco.
O ditiofosfato de zinco é um aditivo bem conhecido na técnicae poderá ser representado convenientemente pela fórmula geral III,
<formula>formula see original document page 15</formula>
onde R1 a R4 poderão ser o mesmo ou diferente e cada umdeles é um grupo alquila primário contendo 1 a 20 átomos de carbono, depreferência, de 3 a 12 átomos de carbono, um grupo alquila secundáriocontendo 3 a 20 átomos de carbono, de preferência, de 3 a 12 átomos decarbono, um grupo arila ou um grupo arila substituído com um grupo alquila,o referido substituinte alquila contendo 1 a 20 átomos de carbono, depreferência, 3 a 18 átomos de carbono.
Compostos de ditiofosfato de zinco nos quais R1 a R4 sãotodos diferentes uns dos outros e podem ser utilizados sozinhos ou em misturacom compostos de ditiofosfato de zinco e nos quais R1 a R4 são todos omesmo.
De preferência, o ou cada ditiofosfato de zinco usado napresente invenção é um dialquilditiofosfato de zinco.
Exemplos de ditiofosfatos de zinco adequados que sãodisponíveis comercialmente incluem aqueles disponíveis da LubrizolCorporation com as designações comerciais "Lz 1097" e "Lz 1395" e aquelesdisponíveis da Chevron Oronite com as designações comerciais "OLOA 267"e "OLOA 269 R", e aquele disponível da Aflton Chemical com a designaçãocomercial "Hitec 7197"; os ditiofosfatos de zinco tais como aquelesdisponíveis da Lubrizol Corporation com as designações comerciais "Lz677A", "Lz 1095" e "Lz 1371", aqueles disponíveis da Chevron Oronite coma designação comercial "OLOA 262" e aquele disponível da Aflton Chemicalcom a designação comercial "HITEC 7169"; e os ditiofosfatos de zinco comoaqueles disponíveis da Lubrizol Corporation com as designações comerciais"Lz 1370" e "Lz 1373" e aqueles disponíveis da Chevron Oronite com adesignação comercial "OLOA 260".
A composição de óleo lubrificante de acordo com a presenteinvenção geralmente poderá ser composta na faixa de 0,4 a 1,0% em peso deditiofosfato de zinco, com base no peso total da composição de óleolubrificante.
Aditivos anti-desgaste adicionais ou alternativos poderão serutilizados convenientemente na composição de óleo lubrificante da presenteinvenção.
Detergentes típicos que poderão ser utilizados na composiçãode óleo lubrificante da presente invenção incluem um ou mais detergentes desalicilato e/ou fenato e/ou sulfonato.
No entanto, como os sais básicos metálicos orgânicos einorgânicos que são utilizados como detergentes podem contribuir para o teorde cinza sulfatada de uma composição de óleo lubrificante, em uma realizaçãopreferida da presente invenção, as quantidades de tais aditivos sãominimizadas.
Além disso, para manter um baixo teor de enxofre, sãopreferidos os detergentes de salicilato.
Assim sendo, em uma realização preferida, a composição deóleo lubrificante da presente invenção poderá ser composta de um ou maisdetergentes de salicilato.
Para manter o teor total de cinza sulfatada da composição deóleo lubrificante da presente invenção em um nível, de preferência, não maiordo que 1,0% em peso, mais de preferência, em um nível não maior do que0,75% em peso, e mais de preferência, em um nível não maior do que 0,7%em peso, com base no peso total da composição de óleo lubrificante, osreferidos detergentes, de preferência, são utilizados em quantidades na faixade 0,05 a 12,5% em peso, mais de preferência, de 1,0 a 9,0% em peso, e maisde preferência, na faixa de 2,0 a 5,0% em peso, com base no peso total dacomposição de óleo lubrificante.
Além disso, é preferível que os referidos detergentes,independentemente, tenham um valor de TBN (número básico total) na faixade 10 a 500 mg.KOH/g, mais de preferência, na faixa de 30 a 350 mg.KOH/g,e mais de preferência, na faixa de 50 a 300 mg.KOH/g, medido pela ISO3771.
As composições de óleo lubrificante da presente invençãoadicionalmente poderão conter um dispersante isento de cinza, que depreferência, é misturado em uma quantidade na faixa de 5 a 15% em peso,com base no peso total da composição de óleo lubrificante.
Exemplos de dispersantes isentos de cinza que poderiam serutilizados, incluem as polialquenil succinimidas e os ésteres do ácidopolialquenil succínico apresentados nas solicitações de patentes japonesas emaberto de número JP 53-050291 A, JP 56-120679 A, JP 53-056610 A e JP 58-171488 A. Os dispersantes preferidos incluem as succinimidas boratadas.
Exemplos de outros melhoradores de melhoria de índice deviscosidade que poderiam ser utilizados de forma conveniente na composiçãode óleo lubrificante da presente invenção, incluem os copolímeros deestireno-butadieno, copolímeros de estireno-isopreno estelato e o copolímerode polimetacrilato e copolímeros de etileno-propileno. Tais melhoradores demelhoria de índice de viscosidade poderão ser utilizados de formaconveniente em uma quantidade na faixa de 1 a 20% em peso, com base nopeso total da composição de óleo lubrificante.
Os polimetacrilatos poderão ser utilizados de formaconveniente nas composições de óleo lubrificante da presente invenção comodepressores efetivos de ponto de fluidez.
Além disso, compostos tais como o ácido alquenil succínicoou radicais de éster do mesmo, compostos com base em benzotriazol ecompostos com base em tiodiazol poderão ser utilizados de formaconveniente na composição de óleo lubrificante da presente invenção comoinibidores de corrosão.
Compostos como polisiloxanos, dimetil policicloexano epoliacrilatos poderão ser utilizados de forma conveniente na composição deóleo lubrificante da presente invenção como agentes de eliminação deespuma.
Compostos que poderão ser utilizados de forma convenientena composição de óleo lubrificante da presente invenção como agentes defixação de selagem ou de compatibilidade de selagem incluem, por exemplo,os ésteres aromáticos disponíveis comercialmente.
As composições de óleo lubrificante da presente invençãopoderão ser preparadas de forma conveniente através da mistura de um oumais glicerol ésteres escolhidos de glicerol monooleato e/ou glicerol dioleato,opcionalmente em combinação com glicerol trioleato, ou um ou maiscompostos melhoradores de índice de viscosidade-dispersantes e umaquantidade aditiva de um ou mais ésteres adicionais de álcool poliídrico,opcionalmente, outros aditivos que estão presentes somente em composiçõesde óleo lubrificante, por exemplo, conforme descrito aqui anteriormente, comum óleo base mineral e/ou sintético.
Em outra realização da presente invenção, é apresentado ummétodo de lubrificação de um motor de combustão interna, composto daaplicação de uma composição de um óleo lubrificante conforme descrito aquianteriormente, no mesmo.
A presente invenção apresenta ainda o uso de umacombinação de um ou mais glicerol ésteres escolhidos de glicerolmonooleato e/ou glicerol dioleato, opcionalmente em combinaçãocom glicerol trioleato, ou um ou mais compostos melhoradores de índicede viscosidade-dispersantes e uma quantidade aditiva de um ou maisésteres adicionais de álcool poliídrico em uma composição de óleolubrificante para melhorar a economia de combustível e/ou reduzir oatrito.
A presente invenção é descrita abaixo com referência aoseguintes exemplos, que não pretendem limitar o escopo da presente invençãode forma alguma.
EXEMPLOS
Formulações
A tabela 1 indica as formulações que foram testadas.
As formulações da tabela 1 são compostas de detergentesconvencionais, dispersantes, antioxidantes e aditivos de ditiofosfato de zinco,que estão presentes como embalagens de aditivos no óleo diluente.
Os óleos base utilizados nas referidas formulações erammisturas de óleos base de polialfaolefina (PAO-4 disponível da BP Amococom a designação comercial "DURASYN 164" e PAO-5 disponível daChevron Oronite com a designação comercial "SYNFLUID 5").
O melhorador de índice de viscosidade convencional que foiutilizado era um melhorador de índice de viscosidade (VI) de isopreno-estireno disponível com a designação comercial "INFINEUM SV 300" daInfineum.
O melhorador de índice de viscosidade-dispersante(VI) que foi utilizado era o copolímero de polietileno glicol- polimetacrilato(PEG-PMA) com a designação comercial "VISCOPLEX 6-325" daRohMax.
O glicerol monooleato que foi utilizado era aquele disponívelcom a designação comercial "RADIASURF 7149" da Oleon Chemicals. Oreferido componente é principalmente o glicerol monooleato com pequenasquantidades de glicerol dioleato e glicerol trioleato.
O éster adicional de álcool poliídrico que foi utilizado era otrimetilolpropano (TMP) monooleato disponível com a designação comercial"ADEKA FM- 110" da Asahi Denka Kogyo Co. Ltd.
A oleilamida usada foi aquela disponível com a designaçãocomercial "UNISLIP 1757" daUniqema.
Todas as formulações descritas na tabela 1 eram óleos de graude viscosidade SAE OW20.
As referidas formulações foram produzidas misturando-se emconjunto os componentes das mesmas em um procedimento de mistura de umsó estágio em uma temperatura de 70 ° C. O aquecimento foi mantido duranteum mínimo de 30 minutos para se assegurar uma mistura intensa, enquanto asolução era misturada utilizando-se um agitador de pá.
TABELA 1
<table>table see original document page 20</column></row><table>
1 Embalagem de aditivo convencional contendo detergentes de salicilato de cálcio tendoTBNs de 165 mg.KOH/g e 280 mg.KOH/g, dispersante, depressor de ponto de fluidez,antioxidantes amínico e fenólico, aditivos de ditiofosfato de zinco e óleo diluente.
Teste da máquina de mini-tração (MTM)
As medições do atrito foram executadas em uma máquina demini-tração fabricada pela PCS Instruments.
O teste MTM foi descrito por R. I. Taylor, E. Nagatomi, N. R.Horswill, D. M. James em "A screener test for the fuel economy potential ofengine lubricants", apresentado no "13th International Colloquium" emTribology, em janeiro de 2002.
Os coeficientes de atrito foram medidos com a máquina demini-tração utilizando-se a configuração "esfera-sobre- disco".
O espécime da esfera era uma esfera de aço polida de mancai,com 19,05 mm de diâmetro. O espécime de disco era um disco polido de açode mancai, com 46 mm de diâmetro e 6 mm de espessura.
O espécime da esfera foi fixado concentricamente em um eixoacionado por motor. O espécime de disco foi fixado concentricamente emoutro eixo acionado por motor. A esfera foi colocada sobre o disco para criaruma área de ponto de contato com componentes mínimos de "giro" e"inclinação". No ponto de contato, foi mantido uma relação entredeslizamento e rolagem de 100% ajustando-se a velocidade da superfície daesfera e do disco.
Os testes foram executados em uma pressão de 0,82 GPa(carga de 20 N) com temperaturas variáveis e velocidades médias dasuperfície conforme detalhado na tabela 2.
Resultados e Discussão
As formulações descritas na tabela 1 foram testadas utilizando-se o teste mencionado anteriormente e os resultados obtidos do mesmo sãodetalhados abaixo.
Teste nas Condições de Carga Baixa
Foram testadas as formulações do exemplo 1 e dosexemplos comparativos 1 a 3 no teste MTM sob condições de carga baixa(0,82 GPa). O teste foi executado sob várias condições de temperatura (45 °C, 70 ° C, 105 ° C e 125 ° C) e velocidades (2000, 1000, 500, 100, 50 e 10mm/s).
Os coeficientes de atrito foram medidos e são descritos natabela 2.Tabela 2
<table>table see original document page 22</column></row><table>
A figura 1 representa graficamente os resultados da tabela 2,que foram obtidos sob uma carga baixa de 0,82 GPa a 70 ° C para o exemplo1 e para os exemplos comparativos 1 a 3. Tais condições são típicas daquelasencontradas no conjunto de válvulas de um motor.
O exemplo comparativo 1 na figura 1 mostra coeficientes deatrito apresentados sob condições de carga baixa (0,82 GPa) por umacomposição de óleo lubrificante composta de uma combinação demodificador convencional de atrito de glicerol monooleato (GMO) eoleilamida com um melhorador de índice de viscosidade standard.
Ao contrário, fica aparente da figura 1 que o uso de ummelhorador de índice de viscosidade-dispersante no exemplo comparativo 2provoca o aparecimento de coeficientes de atrito mais elevados nasvelocidades mais elevadas.
A composição de óleo lubrificante do exemplo comparativo 3é composta de uma combinação de GMO e TMP monooleato com ummelhorador de índice de viscosidade standard.
A figura 1 mostra que a composição de óleo lubrificante doexemplo comparativo 3 apresenta coeficientes de atrito muito mais elevadosdo que a combinação do melhorador de índice de viscosidadestandard/GMO/oleilamida do exemplo comparativo 1.
A composição de óleo lubrificante do exemplo 1 é compostade uma combinação de GMO e de TMP monooleato com um melhorador deíndice de viscosidade dispersante. Apesar dos resultados pobres apresentadosnos exemplos comparativos 2 e 3 para o índice do melhorador de índice deviscosidade- dispersante/GMO e combinações de GMO/ TMP monooleato,fica aparente da figura 1 que o uso de uma combinação de aditivo melhoradorde índice de viscosidade dispersante e GMO e TMP monooleato no exemplo1 provoca uma redução de atrito sinergística. Na realidade, a combinação deaditivo no exemplo 1 supera mesmo a combinação comumente utilizada demodificador de atrito de GMO/oleilamida do exemplo comparativo 1.
Claims (10)
1. Composição de óleo lubrificante, caracterizada pelo fato deser composta de um óleo base, um ou mais glicerol ésteres escolhidos deglicerol monooleato e/ou glicerol dioleato, opcionalmente em combinaçãocom glicerol trioleato, onde a referida composição é ainda constituída por umou mais compostos melhoradores de índice de viscosidade -dispersantes euma quantidade aditiva de um ou mais ésteres adicionais de álcool poliídrico.
2. Composição de óleo lubrificante de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato dos referidos um ou mais glicerolésteres estarem presentes em uma quantidade total na faixa de 0,05 a 5,0% empeso, com base no peso total da composição de óleo lubrificante.
3. Composição de óleo lubrificante de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato dos referidos ésteres adicionaisde álcool poliídrico estarem presentes em uma quantidade total na faixa de 0,1a 2,0% em peso, com base no peso total da composição de óleo lubrificante.
4. Composição de óleo lubrificante de acordo com qualquerdas reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato dos referidos um ou maisésteres adicionais de álcool poliídrico serem escolhidos de outros glicerolésteres, tais como glicerol estearatos, neopentil glicol ésteres, tais comoneopentil glicol oleatos, pentaeritritol ésteres, tais como pentaeritritol oleatose trimetilolpropano (TMP) ésteres, tais como trimetilolpropano oleatos etrimetilolpropano estearatos.
5. Composição de óleo lubrificante de acordo com qualquerdas reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que um ou mais doscompostos melhoradores de índice de viscosidade-dispersantes estarempresentes com uma quantidade total na faixa de 0,1 a 10% em peso, com baseno peso total da composição de óleo lubrificante.
6. Composição de óleo lubrificante de acordo com qualquerdas reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de um ou mais dos compostosmelhoradores de índice de viscosidade- dispersantes serem copolímeros depolialquileno glicol- polimetacrilato.
7. Composição de óleo lubrificante de acordo com qualquerdas reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de um ou mais dos compostos melhoradores de índice de viscosidade- dispersantes serem escolhidos decompostos de acordo com a fórmula I,<formula>formula see original document page </formula><formula>formula see original document page </formula>onde η é um número inteiro, na faixa de 1 a 20, depreferência, 10 a 20, m é um número inteiro na faixa de 75 a 200, y é umnúmero inteiro na faixa de 2 a 6 e χ é um número inteiro na faixa de 200 a-600.
8. Composição de óleo lubrificante de acordo com qualquerdas reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato da composição de óleolubrificante ter uma quantidade total de fósforo na faixa de 0,04 a 0,1% empeso, e/ou um teor de enxofre não maior do que 1,2% em peso, com base nopeso total da composição de óleo lubrificante.
9. Composição de óleo lubrificante de acordo com qualquerdas reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato da composição de óleolubrificante ter um teor de cinza sulfatada não maior do que 1,0% em peso,com base no peso total da composição de óleo lubrificante.
10. Método de lubrificação de um motor de combustão interna,caracterizado pelo fato de ser composto da aplicação de uma composição deóleo lubrificante como definida em qualquer das reivindicações 1 a 9 nomesmo.
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| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
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