КОМПОЗИЦИЯ КОНСИСТЕНТНОЙ СМАЗКИ Российский патент 2017 года по МПК C10M117/08 C10M169/02 C10N10/04 C10N20/02 C10N30/08 C10N40/02 C10N40/04 C10N50/10 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к композиции консистентной смазки. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к композиции консистентной смазки на основе кальциевого комплекса, содержащей мыло на основе кальциевого комплекса, характеризующееся высокой температурой каплеобразования.

Уровень техники

В ходе многолетнего прогресса в области инженерных технологий, в частности в области транспортных средств и электротехнического оборудования, многие типы оборудования стали меньше в размерах, более легкими и более высокопроизводительными, а рабочие условия стали характеризоваться увеличенной температурой и повышенной жесткостью. В результате, от консистентных смазок, использующихся в разнообразном оборудовании, потребовались улучшенные эксплуатационные характеристики при более высоких температурах, и были найдены композиции консистентных смазок, характеризующиеся высокими температурами каплепадения и превосходной термостойкостью.

Между тем, в последние годы обнаружилось увеличение потребности не только в улучшенных эксплуатационных характеристиках консистентных смазок при высоких температурах, но также и в уровне безопасности персонала во время их использования, а также в использовании материалов, не оказывающих значительного воздействия на окружающую среду во время производства. Требуются консистентные смазки, удовлетворяющие указанным требованиям. Что касается приведенных требований, то высокими температурами каплепадения характеризуются и превосходную теплостойкость демонстрируют композиции консистентных смазок, которые в качестве загустителей содержат мыла на основе литиевых комплексов, получаемые в результате совершенствования литиевых мыл, или мочевину. Поэтому были сделаны различные предложения с целью дополнительного улучшения данных свойств у этих типов композиций консистентных смазок.

В качестве композиции консистентной смазки, содержащей в качестве загустителя литиевое мыло, в публикации JP 2006-131721 предлагается консистентная смазка на основе литиевого комплекса, содержащая литиевую соль алифатической монокарбоновой кислоты, литиевую соль ароматической двухосновной кислоты и литиевую соль алифатической двухосновной кислоты, которая характеризуется большей температурой каплепадения по сравнению с литиевой консистентной смазкой, и которая демонстрирует широкий диапазон температур применения. Однако литий, являющийся исходным сырьем для литиевой консистентной смазки, в дополнение к консистентным смазкам используется в очень широком спектре областей применения, и вследствие обнаружившейся недавно большой потребности в литии существует опасность, что источники лития исчерпаются, и цена лития в будущем увеличится. В дополнение к этому, поскольку получение консистентной смазки на основе литиевого комплекса включает проведение реакций двух типов жирных кислот в две стадии, производство консистентной смазки на основе литиевого комплекса является сложным и требует продолжительного периода времени.

В дополнение к этому, в качестве композиции консистентной смазки, использующей в качестве загустителя мочевину, в публикации JP 2008-231310 предлагается димочевинная консистентная смазка, которая может быть использована при высоких температурах в течение продолжительного периода времени. Однако аминовые соединения, такие как анилин, являющиеся исходным сырьем для таких смазок, чрезвычайно токсичны, и во время производства с ними необходимо обращаться с достаточной степенью осторожности, в том смысле, что их безопасность представляет собой определенную проблему.

В результате, начались исследования композиций консистентных смазок, которые в качестве загустителя использовали бы кальций, которые были бы превосходными с точки зрения техники безопасности, неблагоприятного воздействия на окружающую среду и производственных затрат, и которые заменили бы композиции консистентных смазок, использующие в качестве загустителей литиевые мыла или мочевину, которые по указанным причинам не могут считаться удовлетворительными с точки зрения безопасности и неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Однако консистентные смазки, использующие в качестве загустителей кальциевые мыла, в общем случае уступают литиевым консистентным смазкам, консистентным смазкам на основе литиевого комплекса и мочевинным консистентным смазкам с точки зрения температуры каплепадения и теплостойкости и поэтому не удовлетворяют современным требованиям к консистентным смазкам.

В качестве консистентных смазок, которые удовлетворяли бы таким требованиям, были предложены консистентные смазки, известные как консистентные смазки на основе кальциевого комплекса, которые в качестве загустителя в общем случае используют мыло кальциевого комплекса высших жирных кислот и низших жирных кислот.

В частности, в качестве консистентной смазки на основе кальциевого комплекса, характеризующейся высокой температурой каплепадения, в публикации JP 2009-249419 предлагается консистентная смазка на основе кальциевого комплекса, которая в качестве загустителя использует кальциевые соли двухосновной кислоты и жирной кислоты. Однако в дополнение к проблеме, заключающейся в невозможности поддержания достаточной для применения густоты в случае малых количеств добавленного загустителя, данная консистентная смазка на основе кальциевого комплекса ограничена в отношении двухосновной кислоты, в частности терефталевой кислоты, использующейся в качестве исходного материала, и характеризуется такими производственными проблемами, как требование введения терефталевой кислоты при высокой температуре 120°С.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в получении консистентной смазки на основе кальциевого комплекса, характеризующейся эквивалентной или более высокой теплостойкостью по сравнению с консистентными смазками, использующими в качестве загустителя литиевое мыло или мочевину, благодаря поддержанию (наличию/обеспечению) высокой температуры каплепадения, и способной сохранять подходящую для применению густоту даже в случае небольшого количества используемого загустителя.

Краткое изложение сути изобретения

Как обнаружили авторы изобретения, указанная задача может быть решена с использованием кальциевого мыла, содержащего специфическую высшую жирную кислоту, специфическую низшую монокислоту и специфическую ароматическую кислоту. При этом, для целей настоящего изобретения указанная низшая монокислота и ароматическая кислота также считаются «жирными» кислотами. В соответствии с этим, настоящее изобретение описывает композицию консистентной смазки, содержащую базовое масло и мыло на основе кальциевого комплекса в качестве загустителя, где в качестве жирных кислот в мыле на основе кальциевого комплекса используют замещенную или незамещенную прямоцепочечную высшую жирную монокислоту, содержащую от 18 до 22 атомов углерода, ароматическую монокислоту, содержащую замещенное или незамещенное бензольное кольцо, и прямоцепочечную насыщенную низшую монокислоту, содержащую от 2 до 4 атомов углерода.

Такая композиция консистентной смазки может характеризоваться температурой каплепадения, составляющей по меньшей мере 180°С и выше.

В дополнение к этому, композиция консистентной смазки может содержать от 2 до 15 массовых частей прямоцепочечной высшей жирной монокислоты, от 0,5 до 2 массовых частей ароматической монокислоты и от 1 до 5 массовых частей прямоцепочечной насыщенной низшей монокислоты в том, что касается материалов исходного сырья на 100 массовых частей совокупного перемешиваемого количества композиции консистентной смазки.

Кроме того, в упомянутой композиции консистентной смазки прямоцепочечная высшая жирная монокислота может являться одной или несколькими жирными кислотами, выбираемыми из числа стеариновой кислоты, олеиновой кислоты, 12-гидроксистеариновой кислоты и бегеновой кислоты, ароматическая жирная монокислота может являться одной или несколькими жирными кислотами, выбираемыми из числа бензойной кислоты и пара-толуиловой кислоты, а прямоцепочечная насыщенная низшая жирная монокислота может являться уксусной кислотой.

Кроме того, способ получения упомянутой композиции консистентной смазки может включать стадию получения мыла на основе кальциевого комплекса в результате добавления прямоцепочечной высшей жирной монокислоты, ароматической монокислоты, прямоцепочечной насыщенной низшей монокислоты и гидроксида кальция к базовому маслу.

Композиция консистентной смазки на основе кальциевого комплекса по настоящему изобретению характеризуется высокой температурой каплепадения и может сохранять подходящую для применения густоту даже в случае небольшого количества загустителя и поэтому может быть использована в высокотемпературных средах, в которых не могут использоваться обычные консистентные смазки на литиевой основе и мочевинные консистентные смазки, а также может обеспечить эффект более высокой безопасности, экологических характеристик и низкой стоимости.

Подробное описание изобретения

Композиция консистентной смазки по данному аспекту изобретения в качестве существенных компонентов содержит «базовое масло» и «загуститель».

На базовое масло, использующееся в композиции консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения не накладывается никаких особенных ограничений. Например, по мере надобности могут использоваться минеральные масла, синтетические масла и растительные масла, использующиеся в обычных композициях консистентных смазок, а также их смеси. Их конкретные примеры включают индивидуальные или смешанные базовые масла, относящиеся к группе 1, группе 2, группе 3, группе 4 и так далее в категориях базового масла от АНИ (Американского нефтяного института).

Базовые масла группы 1 включают минеральные масла на парафиновой основе, полученные в результате обработки дистиллята смазочных масел, получаемого в результате атмосферной перегонки сырой нефти, с помощью надлежащей комбинации средств переработки, таких как очистка селективными растворителями, гидрогенизационная очистка или депарафинизация. Базовые масла группы 2 включают минеральные масла на парафиновой основе, полученные в результате обработки дистиллята смазочных масел, получаемого в результате атмосферной перегонки сырой нефти, с помощью надлежащей комбинации средств переработки, таких как гидрогенизационная очистка или депарафинизация. В настоящем изобретении предпочтительно может быть использовано базовое масло группы 2, обработанное с использованием способа гидрогенизационной очистки, такого как способ, использующийся компанией Gulf, в котором совокупный уровень содержания серы составляет менее 10 ч./млн., а уровень содержания ароматических соединений составляет 5% и менее. Базовые масла группы 3 и базовые масла группы 2+ включают минеральные масла на парафиновой основе, полученные в результате гидрогенизационной очистки высокой степени дистиллята смазочных масел, получаемого в результате атмосферной перегонки сырой нефти, базовые масла, подвергнутые переработке методом Isodewax, при котором воска, полученные в ходе депарафинизации, подвергают превращению/депарафинизации с образованием изопарафинов, а также базовые масла, подвергнутые переработке методом изомеризации парафина от компании Mobil, и все они могут предпочтительно использоваться в настоящем аспекте изобретения.

Примеры синтетических масел включают полиолефины, сложные диэфиры двухосновных кислот, такие как диоктилсебацинат, полиольные сложные эфиры, алкилбензолы, алкилнафталины, сложные эфиры, полиоксиалкиленгликоли, полиоксиалкиленгликолевые сложные эфиры, полиоксиалкиленгликолевые простые эфиры, полифениловые простые эфиры, диалкилдифениловые простые эфиры, фторсодержащие соединения (простые перфторполиэфиры, фторированные полиолефины и тому подобное) и силиконы. Вышеупомянутые полиолефины включают широкий спектр олефиновых полимеров и их гидрированных продуктов. Могут использоваться любые олефины, например этилен, пропилен, бутен и α-олефины, содержащие 5 и более атомов углерода, и тому подобное. Для получения полиолефина можно использовать один из вышеупомянутых олефинов или комбинацию из двух и более их типов. В особенности предпочтительными являются полиолефины, известные под названием поли-α-олефины (ПАО), представляющие собой базовые масла из группы 4.

Масла, полученные способом СЖТ (синтетического жидкого топлива), которые синтезируют по способу Фишера-Тропша превращения природного газа в жидкое топливо, характеризуются намного меньшими уровнем содержания серы и ароматических соединений и намного большей долей парафиновых компонентов по сравнению с тем, что имеет место для базовых масел на основе минерального масла, полученных в результате нефтепереработки из сырой нефти, и поэтому демонстрируют превосходную стойкость к окислению и чрезвычайно низкие потери на испарение и поэтому могут быть предпочтительно использованы в качестве базового масла в настоящем аспекте изобретения.

Загуститель, использующийся в настоящем аспекте изобретения, представляет собой мыло на основе кальциевого комплекса, полученное в результате реакции между множеством жирных кислот и специфическим основанием (обычно гидроксидом кальция). Источники жирных кислот для мыла на основе кальциевого комплекса по настоящему аспекту изобретения представляют собой (1) высшую жирную кислоту, (2) ароматическую кислоту и (3) низшую кислоту. Далее жирнокислотные компоненты (анионные компоненты) упомянутого мыла на основе кальциевого комплекса будут описаны более подробно.

(1) Высшая жирная кислота, использующаяся в настоящем аспекте изобретения, является прямоцепочечной высшей монокарбоновой кислотой, содержащей от 18 до 22 атомов углерода. В настоящем изобретении прямоцепочечная высшая монокарбоновая кислота может быть незамещенной или может содержать одну или несколько групп заместителей (например, гидроксильных групп и тому подобного). В дополнение к этому, упомянутая прямоцепочечная высшая монокарбоновая кислота может быть насыщенной жирной кислотой или ненасыщенной жирной кислотой, но насыщенная жирная кислота является предпочтительной. Конкретные примеры насыщенных жирных кислот включают стеариновую кислоту (октадекановую кислоту, 18 атомов углерода), туберукулостеариновую кислоту (нонадекановую кислоту, 19 атомов углерода), арахидиновую кислоту (эйкозановую кислоту, 20 атомов углерода), генэйкозановую кислоту (21 атом углерода), бегеновую кислоту (докозановую кислоту, 22 атома углерода) и гидроксистеариновую кислоту (18 атомов углерода, масло жирной кислоты гидрированного касторового масла), а конкретные примеры ненасыщенных жирных кислот включают олеиновую кислоту, линолевую кислоту и линоленовую кислоту (18 атомов углерода), гадолеиновую кислоту, эйкозадиеновую кислоту и мидовую кислоту (20 атомов углерода) и эруковую кислоту и докозадиеновую кислоту (22 атома углерода). Можно использовать одну из таких жирных кислот или какую-то их комбинацию. Например, в случае использования ненасыщенной жирной кислоты предпочтительным будет использование ненасыщенной жирной кислоты в комбинации с насыщенной жирной кислотой.

(2) Ароматическая кислота (также в настоящем изобретении называемая ароматической жирной кислотой), использующаяся в настоящем аспекте изобретения, является ароматической монокислотой, содержащей замещенное или незамещенное бензольное кольцо. В настоящем изобретении ароматическая монокислота может быть незамещенной или может содержать одну или несколько групп заместителей (например, о-, м- или п-алкильную группу, гидрокси-группу, алкокси-группу и тому подобное). Их конкретные примеры включают бензойную кислоту, метилбензойную кислоту (п-, м- или о-толуиловую кислоту), диметилбензойную кислоту (ксилиловую кислоту, гемиллитовую кислоту или мезитиленовую кислоту), триметилбензойную кислоту (прегнитиловую кислоту, дуриловую кислоту или α-, β- или γ-изодуриловую кислоту), 4-изопропилбензойную кислоту (куминовую кислоту), гидроксибензойную кислоту (салициловую кислоту и тому подобное), дигидроксибензойную кислоту (пирокатеховую кислоту, α-, β- или γ-резорциловую кислоту, гентизиновую кислоту или протокатеховую кислоту), тригидроксибензойную кислоту (галловую кислоту), гидроксиметилбензойную кислоту (п-, м- или о-крезотиновую кислоту), дигидроксиметилбензойную кислоту (орселлиновую кислоту), метоксибензойную кислоту (п-, м- или о-анисовую кислоту), диметоксибензойную кислоту (вератровую кислоту), триметоксибензойную кислоту (асароновую кислоту), гидроксиметоксибензойную кислоту (ванилиновую кислоту или изованилиновую кислоту) и гидроксидиметоксибензойную кислоту (сиреневую кислоту). Можно использовать одну из таких кислот или какую-то их комбинацию. Кроме того, алкильные группы и алкильные фрагменты в алкокси-группах в «группах заместителей» в настоящем описании изобретения являются прямоцепочечными или разветвленно-цепочечными алкильными группами, содержащими от 1 до 4 атомов углерода.

(3) Низшая кислота (также в настоящем изобретении называемая низшей жирной кислотой), использующаяся в настоящем аспекте изобретения, является прямоцепочечной насыщенной низшей монокислотой, содержащей от 2 до 4 атомов углерода. Их конкретные примеры включают уксусную кислоту (2 атома углерода), пропионовую кислоту (3 атома углерода) и масляную кислоту (4 атома углерода). Из них особенно предпочтительной является уксусная кислота (2 атома углерода). Можно использовать одну из данных кислот или какую-то их комбинацию.

С точки зрения качества текстуры, вязкоупругости (консистенции), легкости изготовления и тому подобного наиболее предпочтительной является комбинация из стеариновой кислоты в качестве прямоцепочечной высшей монокарбоновой кислоты, бензойной кислоты в качестве ароматической кислоты и уксусной кислоты в качестве низшей кислоты.

В дополнение к вышеупомянутому мылу на основе кальциевого комплекса можно дополнительно использовать другой загуститель в композиции консистентной смазки по настоящему изобретению. Такие другие загустители включают трифосфат кальция, мыла на основе щелочных металлов, мыла на основе комплексов щелочных металлов, мыла на основе щелочноземельных металлов, мыла на основе комплексов щелочноземельных металлов (отличные от мыла на основе кальциевого комплекса), сульфонаты щелочных металлов, сульфонаты щелочноземельных металлов, другие металлические мыла, терефталаматные металлические соли, глины, кремнезем (диоксид кремния), такой как коллоидальные порошкообразные кремнеземы, и фторсодержащие смолы, такие как политетрафторэтилен. Можно использовать один такой дополнительный загуститель или комбинацию двух и более их типов. В дополнение к этому, можно использовать и любой другой материал, способный придавать жидкому веществу эффект загущения.

К композиции консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения могут быть добавлены добавки, такие как антиоксиданты, ингибиторы коррозии, замасливатели, противозадирные присадки, противоизносные присадки, твердые смазки, дезактиваторы металлов, полимеры, моющие присадки на металлической основе, моющие присадки на неметаллической основе, противовспениватели, красители и водоотталкивающие присадки при совокупном уровне содержания необязательных компонентов в диапазоне приблизительно от 0,1 до 20 массовых частей на 100 массовых частей совокупной композиции консистентной смазки. Антиоксиданты включают, например, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-пара-крезол, п,п'-диоктилдифениламин, N-фенил-α-нафтиламин и фенотиазин. Ингибиторы коррозии включают, например, парафиноксиды, металлические соли карбоновых кислот, металлические соли сульфоновых кислот, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры сульфоновых кислот, сложные эфиры салициловой кислоты, сложные эфиры янтарной кислоты, сорбитановые сложные эфиры и широкий спектр аминовых солей. Замасливатели, противозадирные присадки и противоизносные присадки включают, например, диалкилдитиофосфатсульфиды цинка, диаллилдитиофосфатсульфид цинка, диалкилдитиокарбаматсульфиды цинка, диаллилдитиокарбаматсульфид цинка, диалкилдитиофосфатсульфиды молибдена, диаллилдитиофосфатсульфид молибдена, диалкилдитиокарбаматсульфиды молибдена, диаллилдитиокарбаматсульфид молибдена, органические комплексы молибдена, олефинсульфиды, трифенилфосфат, трифенилфосфотионат, трикрезилфосфат, другие сложные эфиры фосфорной кислоты и сульфурированные масла и жиры. Твердые смазки включают, например, дисульфид молибдена, графит, нитрид бора, меламинцианурат, ПТФЭ (политетрафторэтилен), дисульфид вольфрама и фторированный графит. Дезактиваторы металлов включают, например, N,N'-дисалицилиден-1,2-диаминопропан, бензотриазол, бензимидазол, бензотиазол и тиадиазол. Полимеры включают, например, полибутен, полиизобутен, полиизобутилен, полиизопрен и полиметакрилаты. Моющие присадки на металлической основе включают, например, сульфонаты металлов, салицилаты металлов и феноляты металлов. Моющие присадки на неметаллической основе включают, например, сукцинимид. Противовспениватели включают, например, метилсиликон, диметилсиликон, фторсиликоны и полиакрилаты.

Далее будет представлено разъяснение по вопросу количеств перемешиваемых компонентов композиции консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения.

Перемешиваемое количество базового масла предпочтительно находится в диапазоне от 60 до 99 массовых частей, более предпочтительно от 70 до 97 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 80 до 95 массовых частей на 100 массовых частей совокупной композиции консистентной смазки.

Перемешиваемое количество мыла на основе кальциевого комплекса, содержащегося в загустителе, предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 40 массовых частей, более предпочтительно от 3 до 25 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 5 до 20 массовых частей на 100 массовых частей совокупной композиции консистентной смазки.

Перемешиваемое количество высшей жирной кислоты, содержащейся в мыле на основе кальциевого комплекса, предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 0,5 до 22 массовых частей, более предпочтительно от 1 до 18 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 2 до 15 массовых частей на 100 массовых частей совокупной композиции консистентной смазки.

Перемешиваемое количество ароматической кислоты, содержащейся в мыле на основе кальциевого комплекса, предпочтительно находится в диапазоне от 0,05 до 5 массовых частей, более предпочтительно от 0,1 до 4 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 0,5 до 3 массовых частей на 100 массовых частей совокупной композиции консистентной смазки.

Перемешиваемое количество низшей кислоты, содержащейся в мыле на основе кальциевого комплекса, предпочтительно находится в диапазоне от 0,15 до 7 массовых частей, более предпочтительно от 0,5 до 6 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 1 до 5 массовых частей на 100 массовых частей совокупной композиции консистентной смазки.

Массовое соотношение между базовым маслом и мылом на основе кальциевого комплекса предпочтительно находится в диапазоне от 99:1 до 60:40, более предпочтительно от 97:3 до 70:30, а, кроме того, предпочтительно от 95:5 до 80:20.

Количество высшей жирной кислоты на 100 массовых частей совокупного содержания жирных кислот предпочтительно находится в диапазоне от 62 до 70 массовых частей, более предпочтительно от 64 до 69 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 65 до 68 массовых частей.

Количество ароматической кислоты на 100 массовых частей совокупного уровня содержания жирных кислот предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 17 массовых частей, более предпочтительно от 4 до 16 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 5 до 15 массовых частей.

Количество низшей кислоты на 100 массовых частей совокупного уровня содержания жирных кислот предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 24 массовых частей, более предпочтительно от 11 до 20 массовых частей, а, кроме того, предпочтительно от 12 до 17 массовых частей.

Массовое соотношение ароматической кислоты по отношению к высшей жирной кислоте предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 97:3 до 70:30, более предпочтительно приблизительно от 95:5 до 75:25, а, кроме того, предпочтительно приблизительно от 92:8 до 78:22. В случае, когда доля ароматической кислоты превышает 30%, структура консистентной смазки не образуется, а в случае, когда доля ароматической кислоты, оказывается меньше, чем 3%, полагают, что не будет достигаться желаемая теплостойкость.

Массовое соотношение низшей кислоты по отношению к высшей жирной кислоте предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 15:85 до 35:65, более предпочтительно приблизительно от 18:82 до 30:70, а, кроме того, предпочтительно приблизительно от 20:80 до 28:72. В случае, когда доля низшей кислоты превышает 35%, структура консистентной смазки не образуется, а в случае, когда доля низшей кислоты оказывается меньше, чем 15%, полагают, что не будет достигаться желаемая теплостойкость.

Массовое соотношение низшей кислоты по отношению к ароматической кислоте предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 53:47 до 10:90, более предпочтительно приблизительно от 51:49 до 15:85, а, кроме того, предпочтительно приблизительно от 50:50 до 20:80. В случае, когда доля низшей кислоты превышает 90%, полагают, что вязкость уменьшится, и структура консистентной смазки не образуется.

Композиция консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения может быть получена с использованием обычно использующегося способа производства консистентной смазки. Хотя это не является единственным вариантом, можно, например, размещать базовое масло, высшую жирную кислоту, низшую кислоту и ароматическую кислоту в резервуаре для производства консистентной смазки и плавить содержимое резервуара при температуре в диапазоне от 60 до 120°С. После этого в вышеупомянутый резервуар вводят соответствующее количество гидроксида кальция, предварительно растворенного или диспергированного в дистиллированной воде. Жирные кислоты и основный кальций (обычно гидроксид кальция) подвергаются реакции омыления, тем самым, постепенно образуя мыло в базовом масле, и после этого продукт нагревают для завершения дегидратации и получения загустителя консистентной смазки. После завершения дегидратации температуру увеличивают до 180-220°С, осуществляют интенсивное перемешивание, а после этого смеси дают возможность возвратиться к комнатной температуре. Затем, с использованием диспергатора (например, трехвалковых вальцов) получают гомогенную композицию консистентной смазки.

Температура каплепадения композиции консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения предпочтительно составляет 180°С и более, более предпочтительно 210°С и более, кроме того, предпочтительно 250°С и более, а в особенности предпочтительно 260°С и более. В случае, когда температура каплепадения композиции консистентной смазки составляет 180°С и более (что по меньшей мере на 50°С больше, чем то, что имеет место для обычной кальциевой консистентной смазки), полагают, что можно подавить проблемы смазывания, такие как возможная утрата вязкости при высоких температурах, что может в результате привести к утечке или выгоранию. Кроме того, температура каплепадения обозначает температуру, при которой утрачивается структура загустителя при увеличении температуры вязкой консистентной смазки. В данном случае температуру каплепадения измеряют в соответствии с документом JIS K 2220 8.

В испытании на густоту консистентная смазка по настоящему аспекту изобретения предпочтительно характеризуется густотой в диапазоне от No. 000 до No. 6 (от 85 до 475), более предпочтительно густотой в диапазоне от No. 0 до No. 4 (от 175 до 385), а кроме того, предпочтительно густотой в диапазоне от No. 1 до No. 3 (от 220 до 340). Кроме того, густота представляет собой кажущуюся твердость консистентной смазки. В данном случае методом измерения густоты может быть метод, при котором измеряют рабочую пенетрацию в соответствии с документом JIS K 2220 7.

В испытании на нагрев тонкой пленки (150°С в течение 24 часов) композиция консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения характеризуется потерями на испарение менее 10%, предпочтительно менее 7%, а более предпочтительно менее 4%. В данном изобретении метод, использующийся при испытании на нагрев тонкой пленки, представляет собой нижеследующее. Образец, имеющий массу 3,0 г ± 0,1 г, наносили в виде покрытия на часть центрального участка (50 мм × 70 мм) одной поверхности образца для испытания, изготовленного из листовой стали SPCC в соответствии с указанием в методе испытания на воздействие влажности из документа JIS K 2246 с толщиной в диапазоне от 1,0 до 2,0 мм, высотой 60 мм и шириной 80 мм, и подвергали испытанию на нагрев при 150°С в течение 24 часов. Массу листовой стали SPCC измеряли до и после испытания на нагрев, а испарившееся количество определяли по формуле, представленной ниже. Кроме того, в испытании на нагрев тонкой пленки к 99,5 массовой части каждой из композиций консистентных смазок, описанных в рабочих примерах 1-11 и сравнительных примерах 1-4, добавляли 0,5 массовой части п,п'-диоктилдифениламина, при этом совокупное перемешиваемое количество композиции консистентной смазки составляло 100 массовых частей.

Испарившееся количество (%) = (масса (г) до испытания на нагрев - масса (г) после испытания на нагрев)/(масса (г) до испытания на нагрев) × 100

В случае незначительного изменения состояния (изменений окраски, твердости и тому подобного) консистентной смазки после испытания на нагрев тонкой пленки композиция считается хорошей. Твердость консистентной смазки до испытания должна сохраняться, консистентная смазка не должна становиться текучей, и внешний вид консистентной смазки должен быть подобен внешнему виду консистентной смазки до испытания или иметь бледно-коричневую окраску.

Композиция консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения, само собой разумеется, может быть использована в обычно использующихся машинах, подшипниках, зубчатых передачах и тому подобном, а также демонстрирует превосходные рабочие характеристики в более жестких условиях, например в условиях высокой температуры. В транспортных средствах, например, композиция консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения предпочтительно может быть использована для смазывания периферийных устройств двигателя, таких как стартеры, генераторы переменного тока и различные исполнительные механизмы, пропеллерные винты, шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), колесные подшипники, компоненты трансмиссии, такие как муфты сцепления, электрический усилитель руля (ЭУР), тормозные устройства, шарнирные соединения, дверные петли, рукоятки, двигатели охлаждающих вентиляторов, тормозные клинья и тому подобное. Кроме того, композиция консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения также может быть использована в строительном оборудовании, таком как одноковшовые экскаваторы, бульдозеры и подъемные краны, и в широком спектре позиций, которые подвергаются воздействию высоких температур и высоких нагрузок, таких как в случае сталелитейной промышленности, целлюлозно-бумажной промышленности, лесозаготовительного оборудования, сельскохозяйственного оборудования, химических предприятий, электрических станций, сушильных печей, копировально-множительной техники, железнодорожного подвижного состава и резьбовых соединений для бесшовных труб. Целевые варианты использования включают подшипники жестких дисков, пластичное смазывание и консистентные смазки для картриджей, и композиция консистентной смазки по настоящему аспекту изобретения также предпочтительно может быть использована в данных целевых вариантах использования.

Примеры

Далее настоящее изобретение будет разъяснено более подробно с использованием рабочих примеров и сравнительных примеров, однако изобретение никоим образом данными примерами не ограничивается.

Материалы исходного сырья, использующиеся в рабочих примерах и сравнительных примерах, описаны ниже. Кроме того, в случае отсутствия однозначного указания в тексте количества, используемые в рабочих примерах 1-11 и сравнительных примерах 1-5, приведены в представленной ниже таблице 1. Кроме того, количества материалов исходного сырья, описанные в таблице 1, (в особенности количества гидроксида кальция и жирных кислот) соответствуют количествам реагентов. Таким образом, фактические количества компонентов в композиции рассчитывают на основании численных значений, продемонстрированных в таблице 1, и степеней чистоты, представленных ниже.

Материалы исходного сырья для загустителя

Гидроксид кальция: специальный сорт, степень чистоты 96,0%

Стеариновая кислота: прямоцепочечная насыщенная жирная кислота, содержащая 18 атомов углерода в алкильной цепи, специальный сорт, степень чистоты 95,0%

Олеиновая кислота: прямоцепочечная ненасыщенная жирная кислота, содержащая 18 атомов углерода в алкильной цепи, первый сорт, степень чистоты, составляющая приблизительно 60,0%

Бегеновая кислота: прямоцепочечная насыщенная жирная кислота, содержащая 22 атома углерода в алкильной цепи, степень чистоты 99,0%

Бензойная кислота: специальный сорт, степень чистоты 99,5%

Пара-толуиловая кислота: бензойная кислота, содержащая метальную группу в п-положении, специальный сорт, степень чистоты 98,0%

Уксусная кислота: алкильная кислота, содержащая 2 атома углерода, специальный сорт, степень чистоты 99,7%

Пропионовая кислота: алкильная кислота, содержащая 3 атома углерода, специальный сорт, степень чистоты 98,0%

Масляная кислота: алкильная кислота, содержащая 4 атома углерода, специальный сорт, степень чистоты 98,0%

Муравьиная кислота: алкильная кислота, содержащая 1 атом углерода, специальный сорт, степень чистоты 98,0%

Базовые масла A-D

Базовое масло А: минеральное масло на парафиновой основе, полученное в результате депарафинизации и очистки селективными растворителями, базовое масло группы 1, кинематическая вязкость 11,25 мм²/сек при 100°С, индекс вязкости 97.

Базовое масло В: поли-α-олефин, базовое масло группы 4, кинематическая вязкость 6,34 мм²/сек при 100°С, индекс вязкости 136.

Базовое масло С: минеральное масло на парафиновой основе, полученное в результате гидрогенизационной очистки высокого уровня, базовое масло группы 3, кинематическая вязкость 7,603 мм²/сек при 100°С, индекс вязкости 128.

Базовое масло D: топливо СЖТ (синтетическое жидкое топливо), синтезированное по способу Фишера-Тропша, базовое масло группы 3, кинематическая вязкость 7,77 мм²/сек при 100°С, кинематическая вязкость 43,88 мм²/сек при 400°С, индекс вязкости 148.

Рабочий пример 1

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и нагревали до 90°С для расплавления содержимого резервуара. После этого в резервуар вводили соответствующее количество гидроксида кальция, предварительно растворенного или диспергированного в дистиллированной воде. Жирные кислоты и основный кальций подвергались реакции омыления, тем самым, постепенно образуя мыло в базовом масле, и после этого продукт нагревали для завершения дегидратации и получения загустителя консистентной смазки. После завершения дегидратации температуру увеличивали до 200°С, смешивание осуществляли в результате интенсивного перемешивания и после этого смеси давали возможность возвратиться к комнатной температуре. Затем с использованием трехвалковых вальцев получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 3.

Рабочий пример 2

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также олеиновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 2.

Рабочий пример 3

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, уксусную кислоту и пара-толуиловую кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 1,5.

Рабочий пример 4

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, масляную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 2.

Рабочий пример 5

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также бегеновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 3.

Рабочий пример 6

С использованием количеств, приведенных для рабочего примера 5 в таблице 1, по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 0.

Рабочий пример 7

С использованием количеств, приведенных для рабочего примера 5 в таблице 1, по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 00.

Рабочий пример 8

Базовое масло в качестве материала исходного сырья, а также бегеновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки в количествах, приведенных для рабочего примера 6 в таблице 1, и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 2.

Рабочий пример 9

Базовое масло С в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки в количествах, приведенных для рабочего примера 7 в таблице 1, и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 2.

Рабочий пример 10

Базовое масло D в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 2.

Рабочий пример 11

Базовое масло, полученное в результате перемешивания базовых масел А, В, С и D, в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, уксусную кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и по тому же самому способу, что и в рабочем примере 1, получали гомогенную консистентную смазку, характеризующуюся густотой No. 2,5.

Сравнительный пример 1

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и нагревали до 90°С для расплавления содержимого резервуара. После этого в резервуар вводили соответствующее количество гидроксида кальция, предварительно растворенного или диспергированного в дистиллированной воде. Жирные кислоты и основный кальций подвергались реакции омыления, тем самым, постепенно образуя мыло в базовом масле, и после этого продукт нагревали для завершения дегидратации и получения загустителя консистентной смазки. После завершения дегидратации температуру увеличивали до 130°С, смешивание осуществляли в результате интенсивного перемешивания и после этого смеси давали возможность возвратиться к комнатной температуре. Затем с использованием трехвалковых вальцев получали гомогенную консистентную смазку.

Сравнительный пример 2

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту и уксусную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и нагревали до 90°С для расплавления содержимого резервуара. После этого в резервуар вводили соответствующее количество гидроксида кальция, предварительно растворенного или диспергированного в дистиллированной воде. Жирные кислоты и основный кальций подвергались реакции омыления, тем самым, постепенно образуя мыло в базовом масле, и после этого продукт нагревали для завершения дегидратации и получения загустителя консистентной смазки. После завершения дегидратации температуру увеличивали до 200°С, осуществляли интенсивное перемешивание и после этого смеси давали возможность возвратиться к комнатной температуре. Затем с использованием трехвалковых вальцев получали гомогенную консистентную смазку.

Сравнительный пример 3

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту и бензойную кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и с использованием количеств, подобных тем, что приведены в таблице в соответствии со способом производства в сравнительном примере 2, получали консистентную смазку.

Сравнительный пример 4

Базовое масло А в качестве материала исходного сырья, а также стеариновую кислоту, бензойную кислоту и муравьиновую кислоту размещали в резервуаре для производства консистентной смазки и с использованием количеств, подобных тем, что приведены в таблице в соответствии со способом производства в сравнительном примере 2, получали консистентную смазку, однако полученная консистентная смазка разделялась и давала текучее вещество.

Сравнительный пример 5

Использовали коммерчески доступную консистентную смазку на литиевой основе, произведенную компанией Showa Shell. В качестве загустителя использовали мыло на основе 12-гидроксистеарата лития, а в базовом масле использовали смазочное масло на основе минерального масла. Вязкость базового масла составляла 12,2 мм²/сек при 100°С.

Результаты приведены в таблице 1 и таблице 2. Кроме того, «неизмеримо» в сравнительном примере 1 в таблице 2 означает невозможность получения точного измеренного значения для потерь на испарение, поскольку композиция консистентной смазки становилась текучей и утекала. В дополнение к этому, «неизмеримо» в сравнительном примере 4 означает невозможность измерения температуры каплепадения, поскольку невозможно было получить структуру консистентной смазки из-за разделения базового масла и загустителя.

Как ясно следует из таблицы 1 и таблицы 2, сравнительные примеры 1 и 2 (композиции консистентных смазок, которые не содержали ароматической кислоты) и сравнительный пример 3 (композиция консистентной смазки, которая не содержала низшей кислоты) характеризовались низкой температурой каплепадения и не проявляли теплостойкости, в сравнительном примере 4 не сформировалась структура консистентной смазки вследствие разделения базового масла и загустителя, а сравнительный пример 5 (коммерчески доступная литиевая консистентная смазка) характеризовался значительными потерями на испарение и изменением окраски. В то же время, все рабочие примеры по настоящему изобретению характеризовались температурами каплепадения выше 200°С, имели подходящие для применения густоты консистентных смазок, характеризовались незначительными потерями на испарение при высоких температурах, демонстрировали превосходную термостойкость и характеризовались стабильным смазывающим действием даже в области высоких температур.

Описывается композиция консистентной смазки, содержащая базовое масло и мыло на основе кальциевого комплекса в качестве загустителя, где в качестве жирных кислот в мыле на основе кальциевого комплекса используются замещенная или незамещенная прямоцепочечная высшая жирная монокислота, содержащая от 18 до 22 атомов углерода, ароматическая монокислота, содержащая замещенное или незамещенное бензольное кольцо, и прямоцепочечная насыщенная низшая монокислота, выбранная из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, масляной кислоты или их комбинаций, характеризующаяся высокой температурой каплепадения. Также представлен способ получения композиции консистентной смазки, включающий стадию получения мыла на основе кальциевого комплекса в результате добавления прямоцепочечной высшей жирной монокислоты, ароматической монокислоты, прямоцепочечной насыщенной низшей монокислоты и гидроксида кальция к базовому маслу. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 16 пр.

1. Композиция консистентной смазки, содержащая базовое масло и мыло на основе кальциевого комплекса в качестве загустителя, где в качестве жирных кислот в мыле на основе кальциевого комплекса используются замещенная или незамещенная прямоцепочечная высшая жирная монокислота, содержащая от 18 до 22 атомов углерода, ароматическая монокислота, содержащая замещенное или незамещенное бензольное кольцо, и прямоцепочечная насыщенная низшая монокислота, выбранная из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, масляной кислоты или их комбинаций,

причем указанная композиция консистентной смазки содержит от 2 до 15 массовых частей прямоцепочечной высшей жирной монокислоты, от 0,5 до 2 массовых частей ароматической монокислоты и от 1 до 5 массовых частей прямоцепочечной насыщенной низшей монокислоты в расчете на 100 массовых частей совокупного перемешиваемого количества композиции консистентной смазки,

причем количество указанной высшей жирной кислоты на 100 массовых частей совокупного содержания жирных кислот находится в диапазоне от 62 до 70 массовых частей или массовое соотношение низшей жирной кислоты по отношению к высшей жирной кислоте находится в диапазоне приблизительно от 15:85 до 35:65.

2. Композиция консистентной смазки по п. 1, температура каплепадения которой составляет по меньшей мере 180°C.

3. Композиция консистентной смазки по любому из пп. 1-2, в которой прямоцепочечная высшая жирная монокислота является одной или несколькими жирными кислотами, выбираемыми из числа стеариновой кислоты, олеиновой кислоты, 12-гидроксистеариновой кислоты и бегеновой кислоты, ароматическая монокислота является одной или несколькими кислотами, выбираемыми из числа бензойной кислоты и пара-толуиловой кислоты, а прямоцепочечная насыщенная низшая монокислота является уксусной кислотой.

4. Способ получения композиции консистентной смазки по любому из пп. 1-3, включающий стадию получения мыла на основе кальциевого комплекса в результате добавления прямоцепочечной высшей жирной монокислоты, ароматической монокислоты, прямоцепочечной насыщенной низшей монокислоты и гидроксида кальция к базовому маслу.