RU2787947C1 - Biodegradable plastic lubricant for heavily loaded rolling and sliding friction units - Google Patents
Biodegradable plastic lubricant for heavily loaded rolling and sliding friction units Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787947C1 RU2787947C1 RU2022102201A RU2022102201A RU2787947C1 RU 2787947 C1 RU2787947 C1 RU 2787947C1 RU 2022102201 A RU2022102201 A RU 2022102201A RU 2022102201 A RU2022102201 A RU 2022102201A RU 2787947 C1 RU2787947 C1 RU 2787947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- lubricant
- base oil
- biodegradable
- lubricating
- Prior art date
Links
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 title abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002199 base oil Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 19
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000001050 lubricating Effects 0.000 claims abstract description 17
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 10
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- LVSJLTMNAQBTPE-UHFFFAOYSA-N disodium tetraborate Chemical compound [Na+].[Na+].O1B(O)O[B-]2(O)OB(O)O[B-]1(O)O2 LVSJLTMNAQBTPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000344 soap Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- -1 lithium-calcium Chemical compound 0.000 claims abstract description 5
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims abstract description 5
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L Calcium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- 240000006669 Helianthus annuus Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 claims abstract 2
- ULQISTXYYBZJSJ-UHFFFAOYSA-N 12-hydroxyoctadecanoic acid Chemical compound CCCCCCC(O)CCCCCCCCCCC(O)=O ULQISTXYYBZJSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940114072 12-hydroxystearic acid Drugs 0.000 claims description 6
- 235000016401 Camelina Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000008923 Camelina sativa Species 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 2
- 240000007329 Zingiber officinale Species 0.000 abstract 1
- 235000006886 Zingiber officinale Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000008397 ginger Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 6
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L Sodium thiosulphate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 4
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 4
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N Trolnitrate Chemical class [O-][N+](=O)OCCN(CCO[N+]([O-])=O)CCO[N+]([O-])=O HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N Molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N Propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L Sulphite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion media Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- KREXGRSOTUKPLX-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid;zinc Chemical compound [Zn].CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O KREXGRSOTUKPLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000740 poly(D-lysine) polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 2
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L Calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 239000005069 Extreme pressure additive Substances 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 229940072082 Magnesium Salicylate Drugs 0.000 description 1
- MQHWFIOJQSCFNM-UHFFFAOYSA-L Magnesium salicylate Chemical compound [Mg+2].OC1=CC=CC=C1C([O-])=O.OC1=CC=CC=C1C([O-])=O MQHWFIOJQSCFNM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920005628 alkoxylated polyol Polymers 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- VBIGULIJWJPALH-UHFFFAOYSA-L calcium;2-carboxyphenolate Chemical compound [Ca+2].OC1=CC=CC=C1C([O-])=O.OC1=CC=CC=C1C([O-])=O VBIGULIJWJPALH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZMRQTIAUOLVKOX-UHFFFAOYSA-L calcium;diphenoxide Chemical compound [Ca+2].[O-]C1=CC=CC=C1.[O-]C1=CC=CC=C1 ZMRQTIAUOLVKOX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000010696 ester oil Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- WMYJOZQKDZZHAC-UHFFFAOYSA-H trizinc;dioxido-sulfanylidene-sulfido-$l^{5}-phosphane Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([S-])=S.[O-]P([O-])([S-])=S WMYJOZQKDZZHAC-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к экологически чистым пластичным смазочным материалам, изготавливаемым на биоразлагаемой основе, имеющей улучшенные антикоррозионные и износостойкие свойства, предназначенным для применения в тяжелонагруженных узлах трения качения и скольжения в широком диапазоне нагрузок и скоростей, в интервале температур от -50 до 150°С.The invention relates to environmentally friendly plastic lubricants made on a biodegradable basis, having improved anti-corrosion and wear-resistant properties, intended for use in heavily loaded rolling and sliding friction units in a wide range of loads and speeds, in the temperature range from -50 to 150°C.
Консистентные смазки с противозадирными присадками широко используются благодаря их отличному сопротивлению изнашиванию и способности выдерживать нагрузки, например, в подшипниках и системах передач автомобилей, промышленного оборудования, современных транспортных средств, промышленного, строительного и судового оборудования, а также в различных других механических средствах, применяемых в черной металлургии, на железнодорожном транспорте, в частности для смазывания зоны контакта «колесо-рельс» рельсового транспорта (далее - лубрикация) и других отраслях промышленности.EP greases are widely used for their excellent wear resistance and load carrying capacity in, for example, bearings and transmission systems in automobiles, industrial equipment, modern vehicles, industrial, construction and marine equipment, and various other mechanical applications in ferrous metallurgy, in railway transport, in particular for lubrication of the wheel-rail contact zone of rail transport (hereinafter referred to as lubrication) and other industries.
Разработка смазок, обладающих улучшенными низкотемпературными и экологическими характеристиками, при сохранении других эксплуатационных свойств на необходимом уровне, является актуальной задачей для обеспечения эксплуатации техники в условиях северных широт.The development of lubricants with improved low-temperature and environmental characteristics, while maintaining other performance properties at the required level, is an urgent task to ensure the operation of equipment in northern latitudes.
Известны пластичные смазки для узлов трения скольжения, соответствующие спецификациям США MIL-G-81827 и MIL-G-21164 С, Mobilgrease-29, фирмы "Mobil", Aeroshell Grease 17, фирмы "Shell", Isoflex PDL 300A, фирмы "Kluber Lubr" и др. (В.В. Синицын. Пластичные смазки за рубежом. М., Химия, 1983). Две первые смазки содержат загущенные гекторитовой глиной углеводородные синтетические масла, с добавкой не менее 5% дисульфида молибдена. Смазка Isoflex PDL 300А является мыльной (литиевое или кальциевое мыло), также на синтетическом углеводородном масле.Known greases for sliding friction units that meet US specifications MIL-G-81827 and MIL-G-21164 C, Mobilgrease-29, Mobil, Aeroshell Grease 17, Shell, Isoflex PDL 300A, Kluber Lubr "and others (V.V. Sinitsyn. Greases abroad. M., Chemistry, 1983). The first two greases contain hydrocarbon synthetic oils thickened with hectorite clay, with the addition of at least 5% molybdenum disulfide. Isoflex PDL 300A grease is soapy (lithium or calcium soap), also based on synthetic hydrocarbon oil.
У всех указанных смазок ресурс работы в узле трения при одноразовой заправке довольно низок, т.е. они требуют систематической подпитки узла трения.For all these lubricants, the service life in the friction unit with a one-time refueling is rather low, i.e. they require systematic replenishment of the friction unit.
Консистентные смазки в основном содержат различные типы присадок, такие как сульфиды олефинов, жиров и масел; сера-фосфорсодержащие противозадирные присадки; дисульфид молибдена или молибденсодержащие органические соединения; соединения свинца; дитиофосфат цинка.Lubricating greases mainly contain various types of additives such as sulfides of olefins, fats and oils; sulfur-phosphorus-containing extreme pressure additives; molybdenum disulfide or molybdenum-containing organic compounds; lead compounds; zinc dithiophosphate.
Из уровня техники известны композиции смазок, содержащие тиосульфат натрия, которые обладают отличными противозадирными свойствами: см. патенты Японии №3131690, №1135965 и США №4923625.Lubricant compositions containing sodium thiosulfate are known in the art and have excellent extreme pressure properties: see Japanese Patent No. 3,131,690, No. 1,135,965 and US No. 4,923,625.
Однако, для указанных композиций, сопротивление изнашиванию не является удовлетворительным из-за повышенной возможности возникновения коррозии, так как тиосульфат натрия обладает свойством абсорбировать влагу. В частности, поскольку подшипники и системы передач изготовленного из стали оборудования, а также машины и аппараты пищевой промышленности обрабатывают смазкой в условиях, когда присутствует много воды, это провоцирует появление ржавчины, возникает коррозия и связанные с ней проблемы.However, for these compositions, wear resistance is not satisfactory due to the increased possibility of corrosion, since sodium thiosulfate has the ability to absorb moisture. In particular, since the bearings and transmission systems of steel-made equipment, as well as food processing machinery and apparatus, are treated with lubrication under conditions where there is a lot of water, rust, corrosion and related problems are caused.
Были предложены водные смазочные композиции, но они рассматриваются как непрактичные в заявке Швейцарии №669207А5, где обсуждается способ использования водной дисперсии графита для покрытия или окраски боковых сторон рельсов, этот способ отвергается из-за того, что водная дисперсия легко смывается. В патенте СН №669207А5 описана композиция, которая включает наряду с другими компонентами полимерную смолу, которая имеет те же самые недостатки, что и другие полимеры.Aqueous lubricating compositions have been proposed, but considered impractical in Swiss Application No. 669207A5, which discusses a method of using an aqueous dispersion of graphite to coat or paint the sides of rails, this method is rejected due to the fact that the aqueous dispersion is easily washed off. CH 669207A5 describes a composition which includes, among other components, a polymer resin which has the same disadvantages as other polymers.
Также известно изобретение (патент RU №2374312), относящееся к способу получения водных смазочных композиций, предназначенных преимущественно для смазки смыкаемых стальных поверхностей, таких как система рельс-колесо, трактор-трейлер и других узлов трения, подвергаемых большим нагрузкам. Основным недостатком является довольно узкий диапазон рабочих температур.Also known is an invention (patent RU No. 2374312) relating to a method for producing aqueous lubricating compositions intended primarily for lubricating joined steel surfaces, such as a rail-wheel system, a tractor-trailer and other friction units subjected to heavy loads. The main disadvantage is the rather narrow operating temperature range.
Наиболее распространенной смазкой для указанных выше систем является консистентная смазка, состоящая из минеральных масел и различных добавок. Большая часть такой смазки теряется сразу после соприкосновения стыкуемых поверхностей из-за плохой прилипаемости, что приводит к необходимости избыточного расходования материала и загрязнению окружающей среды не биоразлагающимися компонентами.The most common lubricant for the above systems is a grease consisting of mineral oils and various additives. Most of this lubricant is lost immediately after the mating surfaces come into contact due to poor adhesion, which leads to the need for excess material consumption and environmental pollution by non-biodegradable components.
В патентах США №5173204 и №5308516 указано, что в системе рельс-колесо смазочную композицию следует наносить на 25% колес, используемых в этой системе. С учетом того, что эффект наиболее выражен на поворотах, для обеспечения достаточного смазывания требуется много смазочного материала, времени и усилий.In US Pat. Given that the effect is most pronounced in corners, it takes a lot of lubricant, time and effort to ensure sufficient lubrication.
Для надлежащего функционирования в качестве смазочного и защитного покрытия на рельсе и фланцах колес рельсовая смазка должна удовлетворять определенным требованиям, наиболее важными из которых являются: она должна иметь пастообразную консистенцию, которая делает ее пригодной для перекачивания и равномерного распределения по рельсам; должна иметь хорошую адгезию и не должна легко смываться дождевой водой; она должна обладать высокой несущей способностью и быть устойчивой к высокому давлению; должна быть стабильной и функциональной в широком диапазоне температур от -20°С до +100°С.To function properly as a lubricating and protective coating on the rail and wheel flanges, rail lubricant must meet certain requirements, the most important of which are: it must have a pasty consistency that makes it suitable for pumping and spreading evenly over the rails; must have good adhesion and must not be easily washed off by rainwater; it must have a high bearing capacity and be resistant to high pressure; must be stable and functional over a wide temperature range from -20°C to +100°C.
Традиционно в основе консистентных смазок для железнодорожного транспорта лежат минеральные масла, содержащие загустители и различные присадки для обеспечения таких характеристик как вязкость и противозадирные свойства. Однако в связи с расширением использования лубрикаторов вследствие все более широкого внедрения высокоскоростных поездов, в Великобритании решено использовать пластичные смазки, которые являются биоразлагаемыми и нетоксичными. В частности, известна смазка для лубрикации BioRail, производимая фирмой Whitmore's на основе растительных масел. Испытания этой смазки проводились на железнодорожных путях 1 класса США и Канады и показали хорошие результаты. Недостатком данной смазки является узкий диапазон температур, при которых она является работоспособной.Traditionally, railroad greases are based on mineral oils containing thickeners and various additives to provide characteristics such as viscosity and extreme pressure properties. However, with the increasing use of lubricators due to the increasing introduction of high speed trains, the UK has decided to use greases that are biodegradable and non-toxic. In particular, the BioRail lubricating lubricant produced by Whitmore's based on vegetable oils is known. This lubricant has been tested on US and Canadian Class 1 railroad tracks with good results. The disadvantage of this lubricant is the narrow temperature range at which it is efficient.
Далее, что касается композиций консистентной смазки, которые были разработаны в последние годы, то известна композиция, которая может быть использована в широком интервале температурных областей и является превосходной по антикоррозионным свойствам. В этой композиции консистентной смазки базовое смазочное масло, синтетическое или минеральное, выделяющееся низкотемпературными, антикоррозионными свойствами, теплостойкостью и свойством нести высокую нагрузку, смешивают с 5-50 масс. % соединения кальций-сульфонатного комплекса в качестве загустителя (см. патент Японии №2002265969А).Further, with regard to grease compositions that have been developed in recent years, a composition is known that can be used in a wide range of temperature ranges and is excellent in anti-corrosion properties. In this grease composition, a base lubricating oil, synthetic or mineral, which excels in low-temperature, anti-corrosion, heat resistance, and high load-bearing properties, is mixed with 5-50 wt. % calcium sulfonate complex compound as a thickener (see Japan Patent No. 2002265969A).
В качестве другой композиции консистентной смазки известна композиция, содержащая тиосульфат натрия, которая ингибирует образование ржавчины и улучшает сопротивление износу, в то же время в достаточной степени сохраняя противозадирные свойства. Эта композиция консистентной смазки содержит от 0,05 до 30 масс. % тиосульфата натрия, от 0,1 до 5 мас. % добавки, выбранной из группы, состоящей из салицилата кальция, салицилата магния, фенолята кальция и сульфоната кальция, и, если требуется, от 0,1 до 5 мас. % бензотриазола (см. патент Японии №200253889А).As another grease composition, a composition containing sodium thiosulfate is known which inhibits rust formation and improves wear resistance while maintaining the extreme pressure property sufficiently. This grease composition contains from 0.05 to 30 wt. % sodium thiosulfate, from 0.1 to 5 wt. % additive selected from the group consisting of calcium salicylate, magnesium salicylate, calcium phenolate and calcium sulfonate, and, if required, from 0.1 to 5 wt. % benzotriazole (see Japanese Patent No. 200253889A).
В качестве базового масла могут применяться растительные масла; минеральные масла и синтетические масла, такие как сложноэфирные масла, масла простых эфиров и углеводородные масла.Vegetable oils can be used as the base oil; mineral oils and synthetic oils such as ester oils, ether oils and hydrocarbon oils.
Недостатком этих масел являются недостаточные трибологические свойства для использования в тяжелонагруженных узлах трения при низких температурах, что не позволяет использовать их как всесезонные во всех климатических районах России, в особенности, в северных и арктических, также они не обладают достаточными экологическими характеристиками.The disadvantage of these oils is insufficient tribological properties for use in heavily loaded friction units at low temperatures, which does not allow them to be used as all-weather oils in all climatic regions of Russia, especially in the northern and arctic ones, and they also do not have sufficient environmental characteristics.
Наиболее близкой к изобретению является состав смазочной композиции по патенту WO 03018729 A1. Данное изобретение описывает нетоксичную биоразлагаемую консистентную смазку для механизмов, которые подвергаются высоким нагрузкам, например, рельсовых кривых на железных дорогах, гребней колес железнодорожных вагонов и локомотивов. Данную смазку также можно использовать для смазывания движущихся частей гусеничной техники, таких как ножи переключателя. Кроме того, смазку можно использовать для смазывания любого оборудования, работающего в областях, где требуется полная биоразлагаемость, например, в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и спорте, включая поля для гольфа, а также в морской среде, например, для смазки шлюзов и затворов, шлюзовые ворота и морские железные дороги. Также применение возможно в пищевой и фармацевтической промышленности, являющимися естественными потребителями пластичной смазки, поскольку им требуются нетоксичные и безвредные смазочные вещества. Консистентная смазка имеет следующий состав: рафинированное и дезодорированное соевое масло 72,0 масс. %, стеарат цинка 15,5 масс. %, алкоксилированный сложный эфир фосфата полиола 1,1 масс. %, бентонит не активированный 4,8 масс. %, пропиленкарбонат 1,1 масс. %, вода 1 масс. %, соевый белок 4,4 масс. %. В этой композиции пропиленкарбонат и воду, используемые в качестве активатора для бентонита, можно заменить десятикратным количеством спирта и воды.Closest to the invention is the composition of the lubricant composition according to patent WO 03018729 A1. The present invention describes a non-toxic, biodegradable grease for machines that are subjected to high loads, such as track curves on railroads, wheel flanges of railroad cars and locomotives. This grease can also be used to lubricate moving parts of tracked vehicles such as derailleur blades. In addition, the lubricant can be used to lubricate any equipment operating in areas where complete biodegradability is required, such as in agriculture, forestry and sports, including golf courses, as well as in the marine environment, such as lubrication of locks and gates, lock gates and maritime railways. Applications are also possible in the food and pharmaceutical industries, which are natural consumers of grease, as they require non-toxic and harmless lubricants. The grease has the following composition: refined and deodorized soybean oil 72.0 wt. %, zinc stearate 15.5 wt. %, alkoxylated polyol phosphate ester 1.1 wt. %, non-activated bentonite 4.8 wt. %, propylene carbonate 1.1 wt. %, water 1 wt. %, soy protein 4.4 wt. %. In this composition, the propylene carbonate and water used as the bentonite activator can be replaced by ten times the amount of alcohol and water.
Основной целью изобретения является разработка консистентной пластичной смазки на биоразлагаемой основе, обладающей улучшенными низкотемпературными и противозадирными свойствами, предназначенной для использования в качестве всесезонной во всех климатических районах, вплоть до северных и арктических, а также не оказывать негативного влияния на окружающую среду.The main purpose of the invention is the development of a biodegradable grease with improved low-temperature and extreme pressure properties, intended for use as an all-weather grease in all climatic regions, up to northern and arctic ones, and also not to have a negative impact on the environment.
Техническим результатом является рецептура экологически чистой биоразлагаемой пластичной смазки многоцелевого назначения на основе базовых масел сложноэфирной природы, обладающих большим интервалом температур применения и хорошими смазывающими свойствами, в отсутствии токсичных компонентов, обладающей степенью биоразложения не ниже 80% (по методу ASTM D-5864), пригодной к применению в таких узлах трения как рельсы и колеса, тягач - трейлер и другие тяжелонагруженные узлы трения, обладающей такими характеристиками как легкость удаления после применения, безвредность для окружающей среды, антикоррозионная защита.The technical result is a formulation of an environmentally friendly biodegradable multi-purpose grease based on base oils of an ester nature, with a wide range of application temperatures and good lubricating properties, in the absence of toxic components, with a degree of biodegradation of at least 80% (according to the ASTM D-5864 method), suitable for use in such friction units as rails and wheels, tractor-trailer and other heavily loaded friction units, with such characteristics as ease of removal after use, environmental friendliness, anti-corrosion protection.
Поставленные цели достигаются экологически чистой пластичной смазкой содержащей в качестве загустителя 12-оксистеариновую кислоту 7,3-10,3 масс. %, кальция гидроокись 0,3-0,5 масс. %, лития гидроокись 0,2-0,7 масс. %, в качестве присадок, улучшающих триботехнические свойства: натрия тетраборат 2,0-4,3 масс. %, глицерин 0,9-2,1 масс. % и серную (осерненное масло) 6,8-9,0 масс. % присадки; в качестве антикоррозионной присадки янтарную кислоту 0,4-1,0 масс. %; в качестве базового масла Тубоникойл-98 6,5-15,6 масс. % и биоразлагаемую основу - масло растительное (например, рыжиковое, рапсовое или подсолнечное нерафинированные) - до 100 масс. %.The goals set are achieved with an environmentally friendly grease containing 12-hydroxystearic acid as a thickener 7.3-10.3 wt. %, calcium hydroxide 0.3-0.5 wt. %, lithium hydroxide 0.2-0.7 wt. %, as additives that improve tribological properties: sodium tetraborate 2.0-4.3 wt. %, glycerol 0.9-2.1 wt. % and sulfuric (sulfurized oil) 6.8-9.0 wt. % additive; as an anti-corrosion additive, succinic acid 0.4-1.0 wt. %; as base oil Tubonikoil-98 6.5-15.6 wt. % and biodegradable base - vegetable oil (for example, camelina, rapeseed or unrefined sunflower) - up to 100 wt. %.
Предлагаемая смазка относится к смазке низкотемпературной водостойкой антифрикционной, предназначенной для смазывания узлов трения, работоспособной в интервале температур от -50°С до+150°С. Оптимальная морозостойкость смазочной композиции достигается при содержании базового масла Тубоникойл-98 в пределах 6,5-15,6 масс. %.The proposed lubricant refers to a low-temperature waterproof anti-friction lubricant designed for lubrication of friction units, operable in the temperature range from -50°C to +150°C. Optimum frost resistance of the lubricating composition is achieved when the content of base oil Tubonicoil-98 is in the range of 6.5-15.6 wt. %.
Экологическую чистоту смазочной композиции определяли по биоразлагаемости в 28-дневном тесте по методу испытаний ASTM D-5864 «Стандартный метод испытаний для определения аэробной водной биодеградации смазочных материалов». Для всех смазочных материалов приведенной выше рецептуры степень биоразложения составляла не менее 80%.The environmental friendliness of the lubricant composition was determined by biodegradability in a 28-day test according to ASTM D-5864 "Standard Test Method for Determination of Aerobic Aqueous Biodegradation of Lubricants". For all lubricants of the above formulation, the degree of biodegradation was at least 80%.
Общими для заявленной пластичной смазки и ее ближайшего аналога являются признаки, характеризующие их состав: смазки могут содержать в качестве основы смесь масел; загущенных мыльным загустителем.Common to the claimed grease and its closest analogue are features that characterize their composition: lubricants may contain a mixture of oils as a base; thickened with soap thickener.
В отличие от ближайшего аналога предлагаемая смазка дополнительно содержит присадки, улучшающие триботехнические свойства - натрия тетраборат и осерненное масло; вместо стеарата цинка содержит литий-кальциевое мыло 12-оксистеариновой кислоты; не содержит бентонита, кроме того, заявленная пластичная смазка отличается соотношением ингредиентов.Unlike the closest analogue, the proposed lubricant additionally contains additives that improve tribotechnical properties - sodium tetraborate and sulfurized oil; instead of zinc stearate contains lithium-calcium soap of 12-hydroxystearic acid; does not contain bentonite, in addition, the claimed grease differs in the ratio of ingredients.
Способ получения смазки состоит в предварительном получении мыл 12-оксистеариновой кислоты, выпаривании воды при 95-105°С и добавления после этого дисперсионной среды. Данный способ позволяет предотвратить омыление растительной дисперсионной среды, что существенно снижает склонность смазочного материала к образованию эмульсий с водой.The method for obtaining a lubricant consists in preliminary obtaining soaps of 12-hydroxystearic acid, evaporating water at 95-105°C and then adding a dispersion medium. This method makes it possible to prevent saponification of the plant dispersion medium, which significantly reduces the tendency of the lubricant to form emulsions with water.
Для получения смазки в реактор с мешалкой загружают рассчитанное количество 12-оксистеариновой кислоты и производят нагрев до температуры 80-85°С, после расплавления добавляют при интенсивном перемешивании суспензию смеси щелочей (соотношение щелочь: вода - 30:70) и проводят выпаривание воды при температуре 95-105°С, далее в реактор вводят 30% от общего количества смеси базовых масел и весь объем осерненного масла; температуру реакционной смеси повышают до 130-140°С и выдерживают при температуре 130-140°С до получения однородности; затем вводят еще 30% от общего количества смеси базовых масел и осуществляют нагревание до температуры плавления мыл 190-200°С, расплав при этом становится прозрачным, после получения прозрачного расплава нагревание прекращают; далее при интенсивном перемешивании, для остывания добавляют оставшиеся 40% от общего количества смеси базовых масел, при достижении температуры 55-65°С при интенсивном перемешивании вводят янтарную кислоту и раствор тетрабората натрия в глицерине после чего производят розлив в металлические или пластиковые закрывающиеся емкости.To obtain a lubricant, a calculated amount of 12-hydroxystearic acid is loaded into a reactor with a stirrer and heated to a temperature of 80-85 ° C, after melting, a suspension of a mixture of alkalis is added with vigorous stirring (the ratio of alkali: water is 30:70) and the water is evaporated at a temperature 95-105°C, then 30% of the total amount of the mixture of base oils and the entire volume of sulfurized oil are introduced into the reactor; the temperature of the reaction mixture is raised to 130-140°C and maintained at a temperature of 130-140°C until uniformity is obtained; then another 30% of the total amount of the mixture of base oils is introduced and heating is carried out to a soap melting point of 190-200 ° C, the melt becomes transparent, after obtaining a transparent melt, heating is stopped; then, with intensive stirring, the remaining 40% of the total amount of the mixture of base oils is added for cooling, when the temperature reaches 55-65 ° C, succinic acid and a solution of sodium tetraborate in glycerin are introduced with vigorous stirring, after which they are poured into metal or plastic closable containers.
Консистентные смазки можно охарактеризовать пределом прочности, температурами застывания и каплепадения, коллоидной стабильностью и способностью снижать диаметр пятна износа, трущихся стальных шаров. Во всех случаях смазки имеют низкую температуру застывания и высокую температуру каплепадения, что дает возможность их применения в широком температурном диапазоне, покрывающем, по меньшей мере, диапазон от -50 до 150°С.Lubricating greases can be characterized by tensile strength, pour and drop points, colloidal stability and the ability to reduce the wear scar diameter of rubbing steel balls. In all cases, the lubricants have a low pour point and a high drop point, which allows their use in a wide temperature range, covering at least the range from -50 to 150°C.
Пластичная смазка, полученная таким образом по отношению к прототипу, имеет улучшенные показатели, характеризующие реологические и механические свойства смазки. В результате улучшения этих показателей пластичная смазка приобретает повышенную работоспособность в узлах трения. Это свойство пластичной смазки, подтвержденное опытным путем, не является очевидным в свете известных теоретических представлений.Grease obtained in this way in relation to the prototype has improved performance, characterizing the rheological and mechanical properties of the lubricant. As a result of improving these indicators, the grease acquires increased performance in friction units. This property of grease, confirmed by experience, is not obvious in the light of known theoretical concepts.
Для иллюстрации предлагаемого технического решения были приготовлены образцы пластичной смазки известным способомTo illustrate the proposed technical solution, grease samples were prepared in a known manner.
Характеристики полученных смазок при различных соотношениях представлены в табл. 2The characteristics of the obtained lubricants at various ratios are presented in table. 2
Эффект от улучшения реологических свойств смазки проявляется в увеличении ее работоспособности в узлах трения, а также в уменьшении расхода дорогого загустителя при одинаковых параметрах смазок.The effect of improving the rheological properties of the lubricant is manifested in an increase in its performance in friction units, as well as in a decrease in the consumption of an expensive thickener with the same lubricant parameters.
В таблице 3 представлены результаты сравнительных эксплуатационных испытаний смазок, изготовленных по примерам 1 и 2.Table 3 presents the results of comparative performance tests of lubricants made according to examples 1 and 2.
Как видно из таблицы 3, предлагаемая смазка имеет неоспоримые преимущества по продолжительности работы перед смазкой по патенту WO03018729A1 при значительном снижении ее себестоимости (в среднем почти в полтора раза).As can be seen from Table 3, the proposed lubricant has undeniable advantages in terms of operating time over the lubricant according to patent WO03018729A1 with a significant reduction in its cost (almost one and a half times on average).
Таким образом, предложена многоцелевая низкотемпературная консистентная (пластичная) смазка на основе нетоксичных компонентов, и может быть использована для работы узлов трения в диапазоне температур от минус 50 до плюс 150°С. Среди возможных областей применения низкотемпературной консистентной смазки следует указать широкий круг машин и механизмов, эксплуатируемых в условиях Арктики и Крайнего Севера, в том числе все виды транспорта, буровые установки, оборудование для переработки нефти и газа.Thus, a multi-purpose low-temperature grease (plastic) lubricant based on non-toxic components has been proposed, and can be used to operate friction units in the temperature range from minus 50 to plus 150°C. Among the possible areas of application of low-temperature grease, a wide range of machines and mechanisms operated in the Arctic and the Far North, including all types of transport, drilling rigs, equipment for oil and gas processing, should be indicated.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787947C1 true RU2787947C1 (en) | 2023-01-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036223C1 (en) * | 1993-12-15 | 1995-05-27 | Фирма "Варя" | Bitumen lubricant for heavily loaded joint friction |
| WO2003018729A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Abcon Aps | Non-toxic biodegradable grease |
| RU2249031C1 (en) * | 2003-07-03 | 2005-03-27 | Государственное предприятие Украинский научно-исследовательский институт нефтеперерабатывающей промышленности "МАСМА" (УкрНИИНП "МАСМА") | Plastic lubricant and method for production the same |
| RU2551679C1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-05-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Ecologically pure lubricating material and method of thereof production |
| RU2738608C1 (en) * | 2020-05-28 | 2020-12-14 | Акционерное общество "НПЦ Спецнефтьпродукт" | Method of producing synthetic compressor oil and base of said oil |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036223C1 (en) * | 1993-12-15 | 1995-05-27 | Фирма "Варя" | Bitumen lubricant for heavily loaded joint friction |
| WO2003018729A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Abcon Aps | Non-toxic biodegradable grease |
| RU2249031C1 (en) * | 2003-07-03 | 2005-03-27 | Государственное предприятие Украинский научно-исследовательский институт нефтеперерабатывающей промышленности "МАСМА" (УкрНИИНП "МАСМА") | Plastic lubricant and method for production the same |
| RU2551679C1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-05-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Ecologically pure lubricating material and method of thereof production |
| RU2738608C1 (en) * | 2020-05-28 | 2020-12-14 | Акционерное общество "НПЦ Спецнефтьпродукт" | Method of producing synthetic compressor oil and base of said oil |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105950267A (en) | Environment-friendly wheel and track lubricating grease and method for preparing same | |
| US7517837B2 (en) | Biodegradable lubricants | |
| CN103958653B (en) | Lubricant composition | |
| CN107312598A (en) | A kind of overweight load synthetic gear oil of low temperature | |
| CN105238524A (en) | Diesel engine oil composition and application | |
| CN101993763A (en) | Gear oil composition for automobile | |
| CN107987927B (en) | Steel wire rope oil composition | |
| CN110591795A (en) | Railway wheel-rail lubricating grease and preparation method thereof | |
| RU2720004C1 (en) | Protective grease | |
| RU2787947C1 (en) | Biodegradable plastic lubricant for heavily loaded rolling and sliding friction units | |
| CA2838166C (en) | Extended service extreme pressure grease composition | |
| RU2633350C1 (en) | Plastic antifriction high-temperature water-resistant lubricant | |
| CN112080333B (en) | Long-life manual transmission oil composition | |
| JPS58103594A (en) | Sulfur-containing lubricating oil employed in freon gas atmosphere | |
| WO2004037958A1 (en) | Lubricating grease composition for deceleration gear and electric power steering | |
| CN107164057A (en) | It is a kind of for environment-protective lubricant oil of electromechanical equipment and preparation method thereof | |
| CN104531306A (en) | Friction-reducing agent and preparation method thereof | |
| JP4278411B2 (en) | Grease composition for gear lubrication | |
| Legisa et al. | Some experience with biodegradable lubricants | |
| RU2551679C1 (en) | Ecologically pure lubricating material and method of thereof production | |
| CN113811592A (en) | Use of a lubricating composition for a transmission | |
| RU2766584C1 (en) | Frost-resistant semi-fluid lubricant | |
| CN106350160A (en) | Environmentally friendly industrial gear oil composition | |
| RU2036223C1 (en) | Bitumen lubricant for heavily loaded joint friction | |
| RU2114162C1 (en) | Plastic lubricant |