CS246186B1

CS246186B1 - Hydraulické oleje s viskozitními indexy až 200

Info

Publication number: CS246186B1
Application number: CS981784A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Stepina; Jiri Valdauf; Jaroslav Dostalik
Original assignee: Vaclav Stepina; Jiri Valdauf; Jaroslav Dostalik
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-10-16

Abstract

Hydraulické oleje s velkými viskozitními indexy vyhovující klasifikaci ISO/TC 28/SC 4 pro skupinu HV a druhy 32, 46, 68 a 100, vyrobené ze směsí dvou druhů dostatečně hluboko odparafinovaných vysokotlakých hydrogenátů vákuových destilátů sovětské ropovodní ropy a zušlechťujících přísad tvořených polymerním modifikátorem viskozity stálým ve smyku, protioděrovou a antioxidační přísadou, inhibitorem rezivění, protipěnivostní přísadou a příp. i přísadou mazivostní.

Description

(54) Hydraulické oleje s viskozitními indexy až 200

Vynález se týká hydraulických olejů s viskozitním! indexy až 200 vyhovujících jakostním parametrům olejů skupiny HV klasifikace ISO/TC 28/SC 4, vyrobených z vysokotlakých hydrogenátů vakuových destilátů sovětské ropovodní ropy, odparafinovaných na nízké body tuhnutí, aby po přidání polymerního modifikátoru viskozity /viskozitního indexu/ stálého ve smyku měly malé viskozity za nízkých teplot a po přidání dalěích zušlechtujících přísad i vyhovující stálost v oxidaci, ochrannou schopnost proti korozi, dobré protioděrové schopnosti, malou pěnivost, schopnost odlučovat vodu a vzduch a byly stálé ve smyku.

Hydraulických převodů /pohonů/, v nichž se na základě zákonů hydrauliky používá kapalin k přenosu a regulaci síly, se využívá tam, kde je potřebné znásobení tlaku nebo kde se vyžaduje přesná a spolehlivá regulace. Kapaliny používané jako pohonné médium musí plnit i funkci mazací, odvádět vzniklé teplo a chránit vnitřní části hydraulické, soustavy před korozí. Ve svých jakostních parametrech /užitných vlastnostech/ se liší podle konstrukcí, výkonu a pracovních podmínek hydraulických systémů.

Hydraulické oleje s velkými viskozitními indexy skupiny HV klasifikace ISO/TC 28/SC 4 jsou určeny hlavně k pohonu a regulaci vysokotlakých mobilních hydraulických strojů, které pracují v širokém rozmezí teplot. Z těchto pracovních podmínek vyplývají i požadavky na jejich vlastnosti.

Základním kriteriem je viskozita oleje. Při volbě viskozity musí být vzaty v úvahu nejen základní činitelé, kteří ji ovlivňují /rychlost, zatížení, teplota/, ale i nároky jednotlivých částí hydraulické soustavy, různících se konstrukcí. Proto i klasifikace

ISO rozděluje hydraulické oleje podle kinematických viskozit změřených při 40 °C do sedmi •“l skupin: 10, 15, 22, 32, 46,-68, 100 mm . s s rozmezím T 10 %.

Oleje používané jako náplně hydraulických systémů pracujících za velkých tlaků v širokém rozmezí teplot, tedy hlavně systémů pracujících na volném prostranství, musí mít dostatečnou tekutost /čerpatelnost/ i za nejnižších pracovních teplot k umožnění náběhu čerpadla a při nejvyšších teplotách nesmí jejich viskozita klesnout pod hranici potřebnou k zabezpečení mazací - funkce a objemové účinnosti hydrogenerétoru. Takové oleje proto musí mít dostatečně velké viskozitní indexy a nízké body tuhnutí, které se vesměs docilují přísadou polymerního modifikátoru viskozity /viskozitního indexu/ a depresantu, hlavně typu polymetakrylátu. Poněvadž polymer může účinkem smykového namáhání i teploty více či méně depolymerovat a tím ztrácet svou zahušEovací schopnost, je třeba, aby byl použit polymerní modifikátor viskozity /VI/ s velkou stálostí ve smyku. Avšak k docílení dostatečné tekutosti hydraulického oleje za nízkých teplot musí mít i samotný základní olej, z něhož je vyroben, vyhovující reologické vlastnosti, které jsou dány jeho chemickým složením, resp. obsahem tuhých parafinů, a je proto třeba, aby obsah tuhých parafinů byl dostatečným odparafinováním snížen na přípustnou hranici, což se kontroluje maximálně přípustným bodem tuhnutí oleje.

Malá viskozita oleje nemusí vzhledem k velkým tlakům zabezpečit dokonalé mazání a potlačení oděru třecích ploch. Hydraulické oleje proto běžně obsahují protioděrovou přísadu, bud popelného typu /hlavně dialkylditiofosf^t zinečnatý s alkyly Cg až Cg, který navíc působí i jako inhibitor oxidace a koroze/ nebo bezpopelného typu /např. arylfosfát/ a mohou být vybaveny i přísadou mazivostní /např. vhodným esterem mastné kyseliny/, aby se dosáhlo hladké funkce hlavně regulačních prvků.

V poslední době se projevuje tendence vybavovat kvalitní hydraulické oleje pro určité typy hydraulických systémů i detergentně-disperzními přísadami k zajištění čistoty soustavy s dlouhodobými olejovými náplněmi a k docílení vázání volné vlhkosti. Volba vhodného druhu nebo kombinace druhů detergentně-disperžních přísad a jejího množství v oleji je závazná, nemá-li se podstatně zhoršit pěnivost a emulgovatelnost oleje.

Pro dobrou funkci soustavy a k docílení její velké účinnosti je důležité, aby pohonná kapalina byla co nejméně stlačitelná. Závisí to hlavně na obsahu rozpuštěného vzduchu nebo jiných plynů, které stlačitelnost kapaliny zvětšují.· Proto nemusejí mít hydraulické kapaliny i schopnost rychle odlučovat vzduch nebo plyny. Tato schopnost záleží nejen na její viskozitě, ale i na jejím chemickém složení, příp. obsahu a skladbě zušlechťujících přísad. Se schopností odlučovat vzduch souvisí i míra pěnivosti oleje, která má být co nejmenší, čehož lze ve značné míře docílit i protipěnivostnl přísadou /nejčastěji typu polymetylsiloxanu/, kterou proto hydraulické oleje také běžně obsahují.

Požaduje se, aby životnost olejové náplně hydraulické soustavy byla co nejdelší, tedy aby olej měl dostatečně velkou termooxidační stálost. Ta je dána jednak chemickým složením základního oleje, jednak volbou typu a obsahu antioxidační přísady, kterou proto také kvalitní hydraulické oleje vždy obsahují. /U olejů s obsahem dialkylditiofosřátu zineč natého působí tato přísada k jako inhibitor oxidace, do hydraulických olejů bezpopelného typu se přidávají bezpopelné antioxidanty typu alkylfenolů nebo aromatických aminů,/

Přítomnost malého množství vlhkosti v oleji nelze vyloučit v žádné hydraulické soustavě. Protože jde o oleje vesměs hluboce rafinované, které v důsledku toho, a zejména při malé viskozitě, nemají dostatečnou schopnost chránit kovové plochy před rezivěním, o obsahují pravidelně i inhibitor rezivění. /Takovými inhibitory rezivění mohou být olejorozpustné ropné nebo syntetické alkylarylsulfonáty různých kovů, hlavně vápníku, nízkomolekulární sukcinimidy, N-acylderiváty sarkozinu aj./

Hydraulický olej má být snášenlivý a pryžovými těsněními používanými v hydraulické soustavě. Nemá způsobovat ani nadměrné botnání ani nadměrné smršťování pryže. Tato schopnost je dána nejen charakterem /chemickým složením/ oleje, ale i chemickým složením pryže. V praxi se přizpůsobuje volba druhu /složení/ pryže danému používanému hydraulickému oleji.

Hydraulické oleje se převážně vyrábějí z ropných selekčních rafinátů, hlavně cyklanického charakteru, ale používají se i oleje syntetické /hlavně esterové a polyalfaoleflnové/.

Nalezli jsme, že velmi kvalitní hydraulické oleje s velkou termooxidační stálostí a s dobrými Teologickými vlastnostmi za nízkých teplot, které splňují i ostatní požadované jakostní parametry pro oleje skupiny HV klasifikace ISO/TC 28/SC 4 po přidání potřebných zušlechťujících přísad v dostatečném množství lze vyrobit z dostatečně hluboko odparafinovaných vysokotlakých hydrogenátů, tj. ropných olejových rafinátů vakuových destilátů sovětské ropovodní ropy s velkými viskozitními indexy, získanými vysokotlakým hydrokrakovacím procesem za tlaku kolem 15 MPa, teplotě okolo 400 °C na katalyzátoru s obsahem sirníkú niklu a wolframu na kyselém nosiči typu SiOj.A^Og.

Podstatou vynálezu jsou hydraulické oleje s velkými viskozitními indexy skupiny HV a druhů 32, 46, 68 a 100 podle klasifikace ISO/TC 28/SC 4, jejichž jakostní parametry této klasifikaci vyhovújí, vyrobené ze základních olejů tvořených směsmi dvou vysokotlakých hydrogenátů vakuových destilátů sovětské ropovodní ropy s definovanými jakostními parametry jejichž poměr ve směsích se volí tak, aby po přidání zušlechťujících přísad měl výsledný olej požadovanou viskozitu při 40 °C a ze zušlechťujících přísad, a to polymerního modifikátoru viskozity /vlskozitního indexu/ s velkou stálostí ve smyku, který působí i jako snižovač bodu tuhnutí, antioxidantu typu dialkylditiofosřátu zinečnatého s alkyly C₃ až Cg, který působí současně i jako protioděrová přísada a inhibitor koroze, inhibitoru rezivění a protipěnivostní přísady.

Příklad 1

Byl připraven hydraulický olej HV 32 podle ISO/TC 28/SC 4 se složením:

/s viskozitou 3,55 mm².s^-1 při 100 °C, s VI 79, s bodem tuhnutí -21 °C, s bodem vzplanutí /OK/ 168 °C a s oxidační stálostí podle CSN 65 6235 /100 °C, 40 11, 5 1 vzduchu/h/

Vysokotlaký hydrogenát I

- číslo kyselosti po oxidaci 0,15 mgKOH/g, úsad 0,01 % hm·;	92,049	%	hmot.
Polymerní modifikátor viskozity typu polymetakrylátu stálého
ve smyku s M_w 150 000 /Empicryl 6052/	7,0	«	hmot.
Dialkylditiofosfát zinečnatý s alkyly - Cg /Multadit OB/	0,8	%	hmot.
Alkylarylsulfonát vápenatý /Nasul BSN/	0,15	%	hmot.
Polymetylsiloxan /Lukoil MS 200/	0,001	«	hmot.

Připravený olej měl tyto jakostní /užitné/ parametry:

Kinematická viskozita /mm².s^-1/ při 40 °C 31,5

100 °C 6,74

Viskozitní index 180

Dynamická viskozita /mPa.s/ při -10 °C 410

-20 °C 1 450

Bod puhnutí, °C -54

Bod vzplanutí /OK/, °C 174

Obsah vody 0

Deemulgační charakteristika /ml po 30 min/ /olej-voda-emulze/ 40-40-0

Pěnivost /ml/ při 24 °C 110/0 °C 50/0 °C po 93 °C 10/0

Odlučivost vzduchu /min/°C/ 6/50

Číslo kyselosti, mg KOH/g 0,93

Koroze na měd /3 h/100 °C/ 1 a

Oxidační zkouška podle ČSN 65 6235 /140 °C, 48 h, 5 .1 vzduchu/h,

Cu-katalyzátor/:

Přírůstek viskozity při 50 °C +4,2

Obsah dsad po zkoušce, % hmot. 0,01

Vliv na pryž 1 078 /100 °C, 72 h/, % obj. +4,45

Zkouška ve Vickersově čerpadlu:

Hmotnostní úbytek statoru, mg 122 lamel, mg 5

Stálost ve smyku /DIN 51 382/, pokles viskozity oleje při 100 °C po 30 cyklech, % -2,1

Příklad 2

Byl připraven hydraulický olej HV 46 podle ISO/TC 28/SC 4 se složením:

Vysokotlaký hydrogenát I s vlastnostmi jako v příkladu 1 54,299 % hmot.

Vysokotlaký hydrogenát II /s viskozitou 7,22 mm².s^-1 při 100 °C, s VI 95, s bodem tuhnutí

-26 °C, s bodem vzplanutí /OK/ 212 °C a s oxidační stálostí podle

ČSN 65 6235 /za podmínek jako u VT-hydrogenátu 1/ 5 číslo kyselosti po oxidaci 0,2 mg KOH/g, úsady 0,02 % hm./ 36,00 % hmot.

Polymerní modifikátor viskozity typu polymetakrylátu stálého ve smyku s M_w 150 000 /Empioryl 6052/ 8,75 % hmot.

Obsah ostatních stejných přísad jako v příkladu 1 0,951 % hmot

Připravený olej měl jakostní /užitné/ parametry:

Kinematická viskožita /mm².s^-1/ při 40 °C 49,8

100 ^eC 9,36

Viskozitní index 178

Dynamická viskožita /mPa.s/ při -10 °C 960

-20 °C 2 400

Bod tuhnutí, °C -48

Bod vzplanutí /OK/, °C 191

Obsah vody 0

Deemulgační charakteristika /ml po 30 min/ 40-40-0

Pěnivost /ml/ při 24 °C 10/0 °C 70/0 °C po 93 °C 0/0

Odlučivost vzduchu /min/°C/ 11/50

Číslo kyselosti, mg KOH/g 0,93

Koroze na měá /3 h/100 °C/ 1 a

Oxidační zkouška podle ČSN 65 6235:

Přírůstek viskozity při 50 °C +6,7

Obsah úsad po zkoušce, % hmot. 0,03

Vliv na pryž 1 078, % obj. +0,47

Zkouška ve Vickersově čerpadlu:

Hmotnostní úbytek statoru, mg lamel, mg

Stálost ve smyku /DIN 51 382/, pokles viskozity při 100 °C po 30 cyklech o %

Příklad 3

2,2

Byl připraven hydraulický olej HV 68 podle ISO/TC 28/SC 4 se složením:

Vysokotlaký hydrogenát I jako v příkladu 1 35,950 % hmot.

Vysokotlaký hydrogenát II jako v příkladu 2 53,949 % hmot.

Polymerní modifikátor viskozity typu polymetakrylátu stálého ve smyku s M_w 150 000 /Empicryl. 6052/ 9,15 % hmot.

Obsah ostatních stejných přísad jako v příkladu 1 0,951 % hmot.

Připravený olej měl tyto jakostní /užitné/ parametry:

Kinematická viskožita /mm².s^-1/ při 40 °C 100 °C

Viskozitní index

66,3

11,7

175

Dynamické viskozita /mPa.a/ při -10 °C -20 °C	1 440 4 500
Bod tuhnutí, °C	-47
Bod vzplanutí /OK/, °C	198
Obsah vody	0
Deemulgační charakteristika /ml po 30 min/	40-40-0
Pěnivost /ml/ při 24 °C	15/0
93 °C	80/0
24 °C po 93 °C	5/0
Odlučivoat vzduchu /min/°c/	10/50
číslo kyselosti, mg KOH/g	0,95
Koroze na měd /3 h/100 °C/	1 a
Oxidační zkouška podle ČSN 65 6235:
Přírůstek viskozity při 50 °C	+7,1
Obsah úsad po zkoušce, % hmot.	0,03
Vliv na pryž 1 078, % obj.	+0,10
Zkouška ve Vickersově čerpadlu:
Hmotnostní úbytek statoru, mg	64
lamel, mg	2
Stálost ve smyku /DIN 51 382/, pokles viskozity při 100 °C
po 30 cyklech o %	2,7
Příklad 4
Byl připraven hydraulický olej HV 100 podlé ISO/TC 28/SC 4	se složením:
Vysokotlaký hydrogenát I
jako v příkladu 1	13,329 % hmot.
Vysokotlaký hydrogenát II
jako v příkladu 2	75,520 % hmot.
Polymerní modifikátor viskozity typu polymetakrylátu stálého
ve smyku s 150 000 /Emplcryl 6052/	10,2 % hmot.
Obsah ostatních stejných přísad jako v příkladu 1	0,951 % hmotv
Připravený olej měl tyto jakostní /užitně/ parametry:
Kinematická viskozita /mm^.s^-1/ při 40 °C	96,4
100 °C	15,6
Viskozitní index	172
Dynamická viskozita /mPa.s/ při -10 °C	2 050
Bod tuhnutí, °C	-46
Bod vzplanutí /OK/, °C	205
Obsah vody	0
Deemulgační charakteristika /ml po 30 min/	40-88-2
Pěnivost /ml/ při 24 °C	17/0
93 °C	82/0
24 °C po 93 °C	7/0
Odlučivoat vzduchu /min/°C/	9/75
číslo kyselosti, mg KOH/g	0,92
Koroze na měd /3 h/100 °C	1 a

Oxidační zkouška podle ČSN 65 6235:

Přírůstek viskozity při 50 °C +8,1

Obsah úsad po zkoušce, % hmot. 0,03

Vliv na pryž 1 078, % obj. -0,35

Zkouška ve Vickersově čerpadlu:

Hmotnostní úbytek statoru, mg 47 lamel, mg 1

Stálost ve smyku /DIN 51 382/, pokles viskozity při 100 °C po 30 cyklech 3,2

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Hydraulické oleje s viskozitními indexy až 200 skupiny HV a druhů 32, 46, 68 a 100 klasifikace ISO/TC 28/SC 4, vyznačené tím, že pozůstávají ze základních olejů tvořených smésemi dvou druhů vysokotlakých hydrogenátů vakuových destilátů, a to lehčího hydrogenátu s viskozitou 2,5 až 5 mm².s ¹ při 100 °C, s viskozitním indexem min. 70, s bodem tuhnutí max. -12 °C, s bodem vzplanutí /OK/ min. 165 °c, a s vyhovující oxidační stálostí podle ČSN 65 6235 a těžšího hydrogenátu s viskozitou 5,5 až 7,5 mm².s ¹ při 100 °C, s viskozitním indexem min. 90, s bodem tuhnutí max. -14 °C, s bodem vzplanutí /OK/ min. 195 °C a s obdobnou vyhovující oxidační stálostí jako u lehčího hydrogenátu, v nichž poměr lehčího a těžšího hydrogenátu se zvolí tak, aby po přidání zušlechťujících přísad měl výsledný olej požadovanou kinematickou viskozitu při 40 °C, z 6 až 14 % hmot. polymerního modifikátoru viskozity typu polymetakrylátů stálého ve smyku s M 100 000 až 400 000, z 0,6 až 1,0 % hmot. protioděrové a antioxidační přísady, s výhodou dialkylditíofosfátu zinečnatého s alkyly Cg až Cg, z 0,1 až 0,5 % hmot. inhibitoru rezivění, s výhodou v oleji rozpustného alkylarylsulfonátu vápenatého a z 0,001 až 0,01 % hmot. protipěnivostní přísady, s výhodou polymetylsiloxanu.
2. Hydraulické oleje podle bodu 1, vyznačené tím, že obsahují mazivostní přísadu, s výhodou vyšší alkohol nebo mastnou kyselinu s počtem uhlíků min. 10 nebo jejich ester v množství 0,5 až 5,0 i hmot.