PL212945B1

PL212945B1 - Biodegradable plastic grease

Info

Publication number: PL212945B1
Application number: PL386853A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Golebiowski; Bronisław Naraniecki; Wojciech Jerzykiewicz; Jacek Kosno; Marek Lukosek; Renata Fiszer
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Orga
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2012-12-31
Also published as: PL386853A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest biodegradowalny smar plastyczny, przeznaczony do smarowania łożysk tocznych, przegubów, prowadnic, przekładni wolnobieżnych przede wszystkim w przemyśle maszynowym oraz leśnictwie.The subject of the invention is biodegradable plastic grease, intended for the lubrication of rolling bearings, joints, guides, low-speed gears, primarily in the engineering industry and forestry.

Problemem przy doborze smarów jest ich zachowanie w szerokim zakresie temperatur, zachowanie przy występowaniu znaczących prędkości obwodowych, zachowanie w obecności wody, i ich oddziaływania na środowisko naturalne.The problem in selecting lubricants is their behavior over a wide temperature range, behavior at significant peripheral speeds, behavior in the presence of water, and their environmental impact.

Do smarowania łożysk tocznych, przegubów, prowadnic, przekładni wolnobieżnych stosuje się przede wszystkim smary na bazie zagęszczaczy nieorganicznych (modyfikowanej gliny bentonitowej lub hektorytowej) lub organicznych (poliuretanu lub mydeł kompleksowych takich jak mieszaniny soli kwasów organicznych sodowych, wapniowych, glinowych lub litowych).Greases based on inorganic (modified bentonite or hectorite clay) or organic (polyurethane or complex soaps, such as mixtures of sodium, calcium, aluminum or lithium organic acid salts) thickeners are mainly used for lubrication of rolling bearings, joints, guides, low-speed gears.

Jednym z preferowanych rozwiązań są tak zwane smary kompleksowe litowe na bazie oleju estrowego. Charakteryzują się one dobrymi właściwościami reologicznymi w niskiej temperaturze i są stabilne w wysokiej temperaturze. Kompleksowe mydło litowe - mieszanina soli litowych technicznych kwasów organicznych - głównie 12-hydroksystearynianu i azelainianu litu tworzy żel w środowisku olejów estrowych, który nie ulega przemianom fazowym w temperaturze od -60 do +180T. Jednakże trudności technologiczne ograniczają możliwości wytwarzania tego rodzaju smarów.One preferred solution is so-called lithium complex greases based on ester oil. They have good low temperature rheological properties and are stable at high temperatures. Lithium complex soap - a mixture of lithium salts of technical organic acids - mainly 12-hydroxystearate and lithium azelaate, forms a gel in the environment of ester oils, which does not undergo phase changes at a temperature of -60 to + 180T. However, technological difficulties limit the possibilities of producing this type of lubricant.

Znane smary plastyczne służące do efektywnego smarowania skojarzeń trących pracujących w styku skoncentrowanym i rozłożonym mogą pracować przez długi okres czasu w warunkach małych i średnich obciążeń oraz w zakresie umiarkowanej temperatury otoczenia. Takie smary zostały opisane między innymi w opisach patentowych PL 174 468, 174 730, 175 017 i 183 020. Wadą tych smarów jest wysoki poziom oddziaływania na organizmy żywe, niski poziom biodegradacji oraz średni poziom właściwości smarnych.Known plastic greases used for effective lubrication of friction pairs working in concentrated and distributed contact can work for a long time under conditions of low and medium loads and in the range of moderate ambient temperature. Such lubricants are described, inter alia, in patents PL 174 468, 174 730, 175 017 and 183 020. The disadvantage of these lubricants is a high level of impact on living organisms, a low level of biodegradation and an average level of lubricating properties.

Celem wynalazku było opracowanie smaru zachowującego swoje właściwości w zakresie temperatur od -40 do 160T, przy prędkości obwodowych do 60 m/s w przypadku stosowania go w wysokoobciążonych łożyskach tocznych, zachowującego swoje właściwości w obecności wody, zabezpieczającego przed korozją elektrochemiczną w środowisku wilgoci i niepowodującego negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne.The aim of the invention was to develop a lubricant that retains its properties in the temperature range from -40 to 160T, at circumferential speeds of up to 60 m / s when used in highly loaded rolling bearings, retains its properties in the presence of water, protects against electrochemical corrosion in a humid environment and does not cause negative effects. impact on the natural environment.

Nieoczekiwanie okazało się, że na bazie oksyetylowanych frakcji glicerynowych i estrów alkoholi kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego i technicznego kwasu 12-hydroksystearynowego możliwe jest otrzymanie smaru zachowującego swoje właściwości w zakresie temperatur od -40 do 160T, przy prędkości obwodowych do 60 m/s w przypadku stosowania go w łożyskach tocznych, zachowującego swoje właściwości w obecności wody, zabezpieczającego przed korozją elektrochemiczną w środowisku wilgoci i niepowodującego negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. Smar zawiera olej bazowy, zagęszczacz, dyspergator, inhibitor utleniania, dodatki smarnościowe i inhibitor korozji.Unexpectedly, it turned out that on the basis of ethoxylated glycerine fractions and fatty acid alcohol esters of rapeseed oil and technical 12-hydroxystearic acid, it is possible to obtain a lubricant that maintains its properties in the temperature range from -40 to 160T, at peripheral speeds of up to 60 m / s when used in rolling bearings, retaining its properties in the presence of water, protecting against electrochemical corrosion in the environment of moisture and not causing a negative impact on the natural environment. The grease contains base oil, thickener, dispersant, oxidation inhibitor, lubricity additives and corrosion inhibitor.

Smar według wynalazku zawiera:The lubricant according to the invention comprises:

• olej bazowy, 10 - 80 cg/g estrów alkoholi kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego, 10 - 30 cg/g oleju polialfaolefinowego, 2 - 10 cg/g frakcji glicerynowej oksyetylowanej 15 molami tlenku etylenu i 0 - 20 cg/g estrów pentaerytrytu, • zagęszczacz, 8 - 13 cg/g 12-hydroksystearynianu litu, 0,7 - 3 cg/g azelainianu litu i 0 - 1 cg/g stearynianu litu, • dyspergator zagęszczacza, 0 - 0,5 cg/g kwasu salicylowego i/lub jego pochodnej alkilowej, 0 - 0,2 cg/g kwasu borowego i/lub 0 - 3 cg/g estru kwasu borowego, • 0 - 3 cg/g inhibitora utleniania, • dodatek smarnościowy 0,5 - 2 cg/g dialkiloditiokarbaminianu cynku, • inhibitor korozji, 0,0 - 2,0 cg/g dialkiloditiofosforanu wapnia.• base oil, 10 - 80 cg / g fatty acid alcohol esters of rapeseed oil, 10 - 30 cg / g polyalphaolefin oil, 2 - 10 cg / g ethoxylated glycerol fraction with 15 moles of ethylene oxide and 0 - 20 cg / g pentaerythritol esters, • thickener, 8 - 13 cg / g lithium 12-hydroxystearate, 0.7 - 3 cg / g lithium azelaate and 0 - 1 cg / g lithium stearate, • thickener dispersant, 0 - 0.5 cg / g salicylic acid and / or its alkyl derivative, 0 - 0.2 cg / g boric acid and / or 0 - 3 cg / g boric acid ester, • 0 - 3 cg / g oxidation inhibitor, • lubricity additive 0.5 - 2 cg / g zinc dialkyldithiocarbamate , • a corrosion inhibitor, 0.0 - 2.0 cg / g of calcium dialkyldithiophosphate.

Korzystne jest, jeżeli smar zawiera 0 - 3 cg/g chinoliny i/lub jej pochodnej i/lub 0 - 3 cg/g difenyIoaminy i/lub jej pochodnej, 0 - 3 cg/g trifenylofosfitu i/lub jej pochodnej w roli inhibitora utleniania.Preferably the lubricant contains 0-3 cg / g quinoline and / or a derivative thereof and / or 0-3 cg / g diphenylamine and / or a derivative thereof, 0-3 cg / g triphenylphosphite and / or a derivative thereof as an oxidation inhibitor .

Korzystne jest, jeżeli zagęszczacz zawiera 12-hydroksystearynian litu techniczny o czystości około 80 cg/g.The thickener preferably comprises lithium 12-hydroxystearate with a purity of about 80 cg / g.

Smar według wynalazku charakteryzuje się wysokim stopniem biodegradacji oraz wysokim poziomem właściwości smarnych.The lubricant according to the invention is characterized by a high degree of biodegradation and a high level of lubricating properties.

PL 212 945 B1PL 212 945 B1

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Smar zawiera:The grease contains:

• estry alkoholi kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego 39,6%, • olej polialfaolefinowy 23,0%, • oksyetylowana 15 molami tlenku etylenu frakcja glicerynowa 5,0%, • estry pentaerytrytu o temperaturze płynięcia od -50 do -40C 15,0% • 12-hydroksystearynian litu 10,0% • Azelainian litu 2,3% • stearynian litu 0,1% • kwas salicylowy 0,3% • kwas borowy 0,2% • chinolina 1,5% • dialkiloditiokarbaminian cynku 2,0% • dialkiloditiofosforan wapnia 1,0%• esters of alcohols of fatty acids of rapeseed oil 39.6%, • polyalphaolefin oil 23.0%, • glycerol fraction ethoxylated with 15 moles of ethylene oxide, 5.0%, • pentaerythritol esters with a pour point from -50 to -40C 15.0% • Lithium 12-hydroxystearate 10.0% • Lithium azelaate 2.3% • Lithium stearate 0.1% • Salicylic acid 0.3% • Boric acid 0.2% • Quinoline 1.5% • Zinc dialkyldithiocarbamate 2.0% • calcium dialkyldithiophosphate 1.0%

Smar o podanym wyżej składzie posiada następujące właściwości fizykochemiczne:The grease of the above-mentioned composition has the following physical and chemical properties:

Właściwość Property Jednostka Unit Wartość Value Metody badań Test methods 2 2 3 3 4 4 5 5 Temperatura kropienia Dropping point °C ° C 230 230 ASTM D 2265:2000 ASTM D 2265: 2000 Penetracja po ugniataniu w temperaturze 25°C Penetration after kneading at 25 ° C 1/10 mm 1/10 mm 269 269 PN-88/C-04133 PN-88 / C-04133 Działanie korodujące na płytce z miedzi w temperaturze 100C, w czasie 24 h Corrosive action on a copper plate at 10 ° C for 24 hours stopień korozji the degree of corrosion 1 1 ASTM D 4048:1997 ASTM D 4048: 1997 Właściwości smarne, wskaźnik zużycia pod obciążeniem, ih Lubricating properties, wear rate under load, ih kN kN 0,60 0.60 PN-76/C-04147 PN-76 / C-04147 Właściwości przeciwzużyciowe, średnia średnica skaz, d, Anti-wear properties, mean diameter of blemishes, d, mm mm 0,68 0.68 ASTM D 2596 ASTM D 2596 Wymywanie wodą w temperaturze 40C, Washing with water at 40C, % % 4,8 4.8 PN-85/C-04099 PN-85 / C-04099 Stabilność mechaniczna, zmiana penetracji po ugniataniu w temperaturze 25C po wałkowaniu w temperaturze 60C w czasie 24 h Mechanical stability, penetration change after kneading at 25C after rolling at 60C within 24 hours 1/10 mm 1/10 mm +40 +40 PN-62/C-04144 PN-62 / C-04144 Przeciwkorozyjne właściwości ochronne Anticorrosive protective properties - - wytrzymuje withstands ASTM D 1743:2001 ASTM D 1743: 2001 Wydzielanie oleju, ubytek: - w czasie 24 h, - w czasie 48 h Oil separation, loss: - during 24 hours, - during 48 hours % (m/m) % (m / m) 4,1 5,9 4.1 5.9 IP121/75 IP121 / 75 Wydzielanie smaru z piasty koła samochodowego w temperaturze 105C w czasie 6 h Release of grease from a car wheel hub at 105C during 6 hours g g 5,2 5.2 PN-85/C-04102 PN-85 / C-04102

P r z y k ł a d 2 • estry alkoholi kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego 35,0%, • olej polialfaolefinowy 25,2%, • oksyetylowana 15 molami tlenku etylenu frakcja glicerynowa 7,0%, • estry pentaerytrytu o temperaturze płynięcia od -50 do -40C 15,0%, • 12-hydroksystearynian litu 10,0%, • Azelainian litu 2,3%, • stearynian litu 0,5%, • kwas salicylowy lub jego pochodna alkilowa 0,3%, • kwas borowy 0,2%, • chinolina 1,5%, • dialkiloditiokarbaminian cynku 2%, • dialkiloditiofosforan wapnia 1%.Example 2 • esters of fatty acid alcohols of rapeseed oil 35.0%, • polyalphaolefin oil 25.2%, • glycerol fraction ethoxylated with 15 moles of ethylene oxide 7.0%, • pentaerythritol esters with a pour point from -50 to -40C 15.0%, • lithium 12-hydroxystearate 10.0%, • lithium azelaate 2.3%, • lithium stearate 0.5%, • salicylic acid or its alkyl derivative 0.3%, • boric acid 0.2% , • quinoline 1.5%, • zinc dialkyldithiocarbamate 2%, • calcium dialkyldithiophosphate 1%.

PL 212 945 B1PL 212 945 B1

Smar o podanym wyżej składzie posiada następujące właściwości fizykochemiczne.The grease of the above-mentioned composition has the following physicochemical properties.

Właściwość Property Jednostka Unit Wartość Value Metody badań Test methods 2 2 3 3 4 4 5 5 Temperatura kropienia, Dropping point, °C ° C 238 238 ASTM D 2265:2000 ASTM D 2265: 2000 Penetracja po ugniataniu w temperaturze 25°C Penetration after kneading at 25 ° C 1/10 mm 1/10 mm 284 284 PN-88/C-04133 PN-88 / C-04133 Działanie korodujące na płytce z miedzi w temperaturze 100°C, w czasie 24 h, Corrosive action on a copper plate at 100 ° C for 24 hours, stopień korozji the degree of corrosion 1 1 ASTM D 4048:1997 ASTM D 4048: 1997 Właściwości smarne, wskaźnik zużycia pod obciążeniem, Ih, Lubricating properties, wear rate under load, Ih, kN kN 0,60 0.60 PN-76/C-04147 PN-76 / C-04147 Właściwości przeciwzużyciowe, średnia średnica skaz, d, nie większa niż Anti-wear properties, mean diameter of blemishes, d, not greater than mm mm 0,70 0.70 ASTM D 2596 ASTM D 2596 Wymywanie wodą w temp. 40°C, Washing with water at 40 ° C, % % 3,3 3.3 PN-85/C-04099 PN-85 / C-04099 Stabilność mechaniczna, zmiana penetracji po ugniataniu w temperaturze 25°C po wałkowaniu w temperaturze 60°C w czasie 24 h Mechanical stability, penetration change after kneading at 25 ° C after rolling at 60 ° C for 24 hours 1/10 mm 1/10 mm +24 +24 PN-62/C-04144 PN-62 / C-04144 Przeciwkorozyjne właściwości ochronne Anticorrosive protective properties wytrzymuje withstands ASTM D 1743:2001 ASTM D 1743: 2001 Wydzielanie oleju, ubytek: - w czasie 24 h - w czasie 48 h, Oil separation, loss: - during 24 hours - during 48 hours, % (m/m) % (m / m) 2,0 4,4 2.0 4.4 IP121/75 IP121 / 75 Wydzielanie smaru z piasty koła samochodowego w temperaturze 105°C w czasie 6 h Release of grease from a car wheel hub at 105 ° C for 6 hours g g 4,2 4.2 PN-85/C-04102 PN-85 / C-04102

Smar według wynalazku jest wysoce biodegradowalny, nie zagraża środowisku naturalnemu oraz zapewnia pracę skojarzenia trącego przy wysokich obciążeniach.The lubricant according to the invention is highly biodegradable, does not endanger the environment and ensures the operation of the friction combination under high loads.

Ważnymi parametrami smaru oprócz wysokich właściwości smarnych jest duża odporność na oddziaływanie wody i wysoka stabilność mechaniczna, która zapewnia długotrwałą pracę smaru w skojarzeniu trącym.In addition to high lubricating properties, important parameters of the lubricant are high resistance to water and high mechanical stability, which ensures long-term operation of the lubricant in a frictional combination.

Claims

1. Biodegradable plastic grease, characterized in that it contains: base oil 10 - 80 cg / g of rapeseed oil fatty acid alcohol esters, 10 - 30 cg / g polyalphaolefin oil, 2 - 10 cg / g ethoxylated glycerin fraction with 15 moles of ethylene oxide and 0 - 20 cg / g pentaerythritol esters, • thickener, 8 - 13 cg / g lithium 12-hydroxystearate, 0.7 - 3 cg / g lithium azelaate and 0 - 1 cg / g lithium stearate, • thickener dispersant, 0 - 0 , 5 cg / g of salicylic acid and / or its alkyl derivative, 0 - 0.2 cg / g of boric acid, • oxidation inhibitor, 0 - 3 cg / g of quinoline and / or its derivative, • lubricating additives 0.5 - 2 cg / g zinc dialkyldithiocarbamate, • corrosion inhibitor, 0.0-2.0 cg / g calcium dialkyldithiophosphate.

2. The lubricant according to claim A compound according to claim 1, characterized in that it contains 0-3 cg / g quinoline and / or a derivative thereof and / or 0-3 cg / g diphenylamine and / or a derivative thereof, 0-3 cg / g triphenylphosphite and / or a derivative thereof as an inhibitor oxidation.

3. The lubricant according to claim 1 A process as claimed in claim 1, characterized in that the thickener contains technical lithium 12-hydroxystearate with a purity of 80-85 cg / g.