Пластичне мастило

1. Пластичне мастило, яке містить в’язку нафтову оливу, жирні карбонові кислоти, 98% оцтову кислоту, кальцію гідроксид, антиокислювальні і антикорозійні присадки, яке відрізняється тим, що містить в’язку нафтову оливу з в’язкістю 17 22мм2/с при 100°C, жирні кислоти, виділені із рослинних олив або їх соапстоків, або їх суміші, які містять, суміш насичених (С16 - С20) 8 - 25% і ненасичених (С18) 55 - 80% карбонових кислот, композицію присадок, що містить S, Р, N, Са, Zn і, додатково, ди-н-бутиловий ефір ортофталевої кислоти та антипінну присадку поліметилсилоксан ПМС-200А при такому співвідношенні компонентів, мас. %: жирні кислоти, виділені із рослинних олив або їх суміші з вмістом суміші насичених (С16 - С20) 8 - 25% та ненасичених (С18) 55 - 80% кар4,5 - 9,5 бонових кислот кислота оцтова, 98%-ної концентрації 4,0 - 6,0 кальцію гідроксид (95 – 96% Ca(OH)2) 2,8 - 3,5 2 (19) 1 3 40125 Винахід відноситься до мастильних матеріалів і стосується компонентного складу багатоцільового комплексного кальцієвого /КСа-/ мастила, призначеного для змащування вузлів тертя металургійного обладнання, а також для змащування вузлів тертя машин і механізмів, що працюють при високих навантаженнях в умовах температур від мінус 40°С до плюс 180°C та в .умовах контакту з водою. Найважливішими вимогами, що пред'являються до таких мастил, є: високі антифрікційні властивості в широкому інтервалі температур; високі трибологічні характеристики; водостійкість, термостійкість; надійний захист від корозії. В даний час найбільш ефективними і відомими 4 мастилами, що використовують у вузлах тертя основних механізмів металургійного обладнання, а також в якості термостійкого мастила загального призначення, працездатного в інтервалі температур від мінус 30°С до плюс 160°С, є комплекснокальцієві /КСа-/ мастила серії УНІОЛ /1,2/: УНІОЛ-1 /ТУ 38 УРСР 2-01-50-78/ і УНІОЛ-2 /ГОСТ 2351079/, які відрізняються кількісним вмістом загусника - комплексно-кальцієвим милом та умовами експлуатації. КСа - мастила серії УНІОЛ готуються загущенням високов'язкої нафтової оливи з кінематичною в'язкістю при 100°С ³ 18мм2/с кальцієвими солями синтетичних жирних кислот /СЖК/ фракції C10-C20 та оцтової кислоти /НАс/ при такому співвідношенні компонентів, мас.% Вміст інгрідієнтів, мас.% 1. Синтетичні жирні кислоти фракції С10-С20 2. Кислота оцтова 98%-на 3. Вапно будівельне в перерахунку на СаО 4. Олива авіаційна МС-20 або залишкові високов'язкі оливові компоненти Для покращення антиокиснювальних і антикорозійних властивостей в склад мастила вводять присадки: дифеніламін або Нафтам-2, MACK в кількості від 0,2 до 0,5%. З причини екологічних наслідків різко скоротився випуск синтетичних жирних кислот - основного высокомолекулярного омиляємого компонента для виробництва мастил серії УНІОЛ. Необхідно прийняти до .уваги і суттєві недоліки типові для комплексно-кальціевих мастил, такі як: підвищену схильність до термо- і вологозміцнення, що приводить до ущільнення мастила у вузлах тертя в процесі його експлуатації або тривалого зберігання. Це негативно позначається на роботі обладнання, приводить до заклинювання підшипників. Задачею даного винаходу є створення на доступній, перспективній сировині аналогічного за призначенням КСа- мастила, але з кращими реологічними властивостями і з меншою схильністю до термо- і вологозміцнення. Ця задача досягається підбором відповідного компонентного складу для даного мастила. Підбір компонентного складу. В якості альтернативного, екологічно безпечного джерела жирової сировини представляють інтерес жирні кислоти, виділені із рослинних олив або їх соапстоків, з вмістом суміші насичених та ненасичених кислот. При цьому вміст високомолекулярних насичених карбонових кислот вище C20 - небажаний компонент КСа- мастила, а карбонові кислоти вище С22 повинні бути повністю відсутні. Збільшення довжини ланцюга вуглецеводневого радикала /молекулярної ваги/ карбонової кислоти приводить до знеміцнення структури масти УНІОЛ-1 ТУ 38 УРСР 2-01-50-78 12,0 ± 1,0 4,5 ± 0,5 4,5 ± 0,5 УНІОЛ-2 ГОСТ 23510-79 10,5 ± 0,5 4,0 ± 0,5 4,0 ± 0,5 до 100,0 до 100,0 ла і більш сильному тиксотропному ущільненню. Згідно винаходу для одержання КСа- мастила оптимальної якості, високомолекулярний омилюючий компонент повинен відповідно мати біля 5580% ненасичених /С18/ і 8 - 25% насичених /С16С20/ жирних кислот або їх гліцеридів. Використання такої суміші жирних кислот дозволяє одержати мастило кращої якості, так як ненасичені жирні кислоти збільшують загуснюючу здатність мила, а насичені компенсують недостатню механічну стабільність мил ненасичених кислот. Комплексоутворюючим агентом при одержанні заявленого мастила служить оцтова кислота /НАс/ 98%-ої концентрації відповідно вимогам ГОСТ 6175. Для нейтралізації кислот використовували гідроксід кальцію при наявності в якому міститься 95 - 96% Са /ΟΗ/2. В запропонований компонентний склад КСамастила вводять антипінну поліметилсилоксанову рідину ПМС-200А, композицію сучасних високоякісних присадок, які містять S, Ρ, N, Са, Zп для покращення трибологічних характеристик, антиокисиювальних і антикорозійних властивостей мастила і додатково синтетичний ефір- дибутилфталат /РБФ/. Враховуючи, що в якості дисперсійного середовища при виготовленні мастил типу УНІОЛ використовуються дефіцитні високов'язкі оливи з кінематичною в'язкістю при 100°С ³ 18мм2/с, заявником при підборі компонентного складу запропоновані дві композиції КСа- мастила, як на в'язких /n100°С = 17-22мм2/с/, так і на менш в'язких нафтових оливах /n100°С ³ 7,5мм2/с, У40°С ³ 60мм2/с/ при такому співвідношенні компонентів, %мас: 5 40125 6 Композиція 1 Жирні кислоти, виділені із рослинних олив або їх соапстоків, або їх суміші з вмістом суміші насичених /С16-С20/ - 8-25% та ненасичених карбонових кислот /C18/ - 55-80% 4,5 - 9,5 Кислота оцтова, 98%-ної концентрації 4,0 - 6,0 Кальцію гідроксід /95-96% Са /ОH/2/ 2,8 - 3,5 Ди-Н-бутиловий ефір ортофталевої кислоти /ДБФ/ 0,3 - 2,0 Антипінна присадка - поліметил-силоксанова рідина /ПМС-200А/ 0,02 - 0,03 Композиція присадок /протизношувальна, протизадирна, антиокиснювальна, антикорозійна/: Англамол 6085 №, або Англамол 99, або Англамол 33, або Хайтек 312, або Хайтек 320, або Діалкілдитіофосфат цинку /ДФ-11/, або 1,0 - 2,5 Лубрізол 1395 Олива нафтова базова з в'язкістю кінематичною при 100°С = 17 - 22мм2/с; при 40°С ³ 230мм2/с до 100,0 Композиція 2 7,5мм2/с; n40°С ³ 60мм2/с/ і додатково полімерно На відміну від композиції 1 до складу мастила в'язкісну присадку поліізобутилен з М.м. 15000 на основі нафтової оливи загущеної КСа- милом, 25000, або Лубрізол-7067, або Хайтек 5771 при згідно з винаходом, в якості нафтової оливи ввотакому співвідношенні компонентів, мас.%: дять менш в'язку базову основу /n100°С ³ Жирні кислоти, виділені із рослинних олив або їх соапстоків, або їх суміші з вмістом насичених /С16-С20/ - 8-25% та ненасичених карбонових кислот /C18/ - 55 - 80% 4,0 - 9,0 Кислота оцтова, 98%-ної концентрації 4,0 - 5,5 Кальцію гідроксид, /95,0-96,0% Са/ОН/2/ 2,8 - 3,4 Антипінна присадка-поліметил-силоксанова рідина /ПМС-200А/ 0,02-0,03 В'язкісно-полімерна присадка: поліізобутилен з М.м. 15000-25000 або Лубрізол 7067, або Хайтек 5771 0,3 - 3,0 Ди-Н-бутиловий ефір ортофталевої кислоти /РБФ/ 0,3 - 2,0 Композиція присадок /протизношувальна протизадирна, антиокиснювальна, антикорозійна/: Англамол 6085 або Англамол 99, або Хайтек 312, або Хайтек 320, або Диалкілдитіофосфат цинку /ДФ-11/ або Лубрізол 1395 0,75-2,0 Олива нафтова з в'язкістю кінематичною при 100°С ³ 7,5мм2/с, при 40°С ³ 60мм2/с до 100,0 Компонентний склад заявленої оливи /композиція 1 і 2/ із зазначеним вмістом інгрідієнтів, згідно об'єму патентних вимог, дозволяє отримати нове, більш ефективне комплексно-кальцієве мастило, яке працездатне в більш широкому інтервалі температур /від мінус 40°С до плюс 180°С/. При цьому використання жирних кислот, виділених із рослинних олив або їх соапстоків з вмістом суміші насичених C16-C20 і ненасичених С18 карбонових кислот, забезпечує дуже високий загуснюючий ефект при значно менших кількостях загусника і сприяє зменшенню схильності мастила до термо- і вологозміцнення, що раніше було недосяжним. Введення синтетичного ефіру - дібутилфталату /ДБФ/ дозволяє суттєво знизити в'язкість мастила при мінусових температурах, зменшити схильність поверхневого .ущільнення при зберіганні та забезпечити інертність мастила по відношенню до гумових деталей з якими воно може стикатися. Це дозволяє розширити галузь експлуатації мастила та дає можливість застосовувати його в умовах реалізації тертя гуми по металу. Використання середньов'язких нафтових олив, загуснених в'язкісно-полімерною присадкою, забезпечує зберігання гарантійного мікроного мастильного шару між тілами та доріжками кочення. Хороші низькотемпературні властивості середньов'язких олив дозволяють одержати мастила працездатні до мінус 50°С. Висока адгезія та водостійкість підтверджують перевагу заявленого мастила. Технологія виготовлення КСа- мастил, в тому числі і мастил серії УНІОЛ, є досить традиційною і досконало описана в літературі /3, 4/. Основні її стадії та температурні режими такі: Температура, Стадія /етап/ °С 1. Завантаження компонентів 50 - 70 2. Омилення 95 - 100 3. Зневоднення 100 - 140 4. Нагрів та термообробка 225 - 235 5. Охолодження 80 - 70 6. Завантаження присадок 70 - 60 7. Гомогенізація, деаерація,затарювання 60 - 50 Спосіб отримання нового мастила згідно ком 7 40125 8 понентного складу, що стосується композиції 2, Проведені стендові випробування /таб.3/: оцінка механічної стабільності мастила на відрізняється тим, що нафтову оливу з У100°С ³ приладі "Шелл" /ASTMD1831/; 7,5мм2/с спочатку загущують в'язкісно-полімерною скид мастила із підшипника /ASTMD1263-61/; присадкою /поліізобутилен П-20 або Лубрізол оцінка здатності мастила спротивлятися вими7067, або Хайтек 5771/ при температурі 100 ванню водою /ΑSΤΜD1264/ 120°С до отримання показників якості оливи: підтверджують високі експлуатаційні характеУ100°С = 16-22мм2/с та У40°С ³ 230мм2/с, а потім ристики заявленого мастила і дозволяють віднести продовжують виготовляти мастило за традиційною його на рівень високоякісних мастил. технологією. Процес виготовлення нового мастила здійсВ табл.1 подано компонентний склад зразків нюється на стандартному обладнанні. заявленого мастила, а в табл.2 і 3 - їх основні хаВсі компоненти мастила - це відомі продукти. рактеристики. Так, в якості рослинних олив або їх соапстоків, із Із таблиць видно, що заявлене мастило суттєяких виділяють жирні кислоти - високомолекулярво переважає прототип. ний омиляемий компонент заявленого мастила, Так, якщо трибологічні характеристики на чоможуть використовуватись такі оливи: соняшникотирикульковій машині в УНІРЛІ-1 та УНІОЛІ-2 знава, бавовняна, коріандрова, ріпакова низькоерукоходяться в межах: ва, кукурузна /5-9/ та інші, або їх соапстоки /10/. навантаження зварювання /Рз/, Η 2000 В якості низькомолекулярного омиляємого навантаження критичне /Ркр/, Η 890 компонента - оцтова кислота /11/. індекс задиру /Із/, Η 360 Для нейтралізації кислот - кальцію гідроксид то у заявленого мастила з відповідним мініма/12/. льним та максимальним вмістом КСа- мила вони В якості дисперсійного середовища такі нафколиваються в межах: тові оливи як: МС-20, М-20А, М-16, компонент баРз, Η = 3160; Ркр, Η = 1000; Із, Η = 420 зових олив залишковий, САЕ-40, І-50Α, І-40А /13Це дає можливість використовувати мастило 18/ та інші. при роботі важко-навантажених механізмів, валків В якості синтетичного ефіру- Ді - н- бутиловий прокатних станів, в гарячих вузлах металургійного ефір ортофлатевої кислоти - ДБФ /19/. В якості обладнання, в підшипниках гарячих конвеєрів і полімерної в'язкісної присадки - поліізобутилен тунельних пічей та др. марки П-20 /20/, або Лубрізол 7067 /21/, або ХайВ'язкість еффективна при 0°С у мастилах тек 5771 /22/. УНІОЛ-1 і УНІОЛ-2 знаходиться в межах 160 і В якості антипінної присадки - поліметилсило110Па.С, відповідно; а у заявленого мастила 80ксан ПМС-200А /23/. 60Па.С. Це забезпечує легке прокачування та поВ якості композиції присадок, що містять S, Ρ, дачу мастила до вузлів тертя при достатньо низьN, Са, Zп - Англамол-99 /24/, або Англамол-33 /25/, ких температурах - мінус 40°С. або Англамол-6085 - /26/ або Хайтек 312, або ХайОкрім цього, нове мастило характеризується тек 320 /27/, або диалкілдитіофосфат цинку - ДФвищим, ніж у прототипа, значенням температури 11 /28/, або Лубрізол 1395 /29/ та інші. краплепадіння, що дозволяє використовувати його Дослідні партії заявленого мастила пройшли при 180°С. випробування на металургійних комбінатах В якості критерій оцінки вологотермозміцнення /Запорізький металургійний комбінат, Маріупольсбули вибрані змінення мікропенетрації мастила кий металургійний комбінат ім. Ілліча/ та в багапісля його зберігання в термовологокамері на протьох галузях промисловості і отримали високу оцітязі 10 діб при температурі 50°С і 100%-ній волонку їх якості. гості. Після закінчення часу прибування мастила в На заявлене мастило розроблена технічна дотермовологокамері визначали мікропенетрацію з кументація для виробництва. перемішуванням і без. Для порівняння паралельні Сучасні вимоги до якості продукції металургії зразки мастила видержували в термостаті при тій та машинобудування, а також економічна ситуація же температурі /50°С/, але нормальній вологості. підказують необхідність організації виробництва По результатам випробувань установлено знивисокоякісних пластичних мастил. ження вологотермозміцнення заявленого мастила на 50-60% в порівнянні з прототипом. Таблиця 1 КОМПОНЕНТНИЙ СКЛАД ЗАЯВЛЕНОГО МАСТИЛА № пп 1. 2. 3. 4. 5. 3р.1 Склад зразків мастила мас.% композиція 1 композиція 2 3р.2 3р.3 3р.4 3р.5 3р.1 3р.2 3р.3 3р.4 3р.5 4,5 6,0 7,5 8,5 9,5 4,0 6,5 7,0 8,2 9,0 6,0 3,3 5,5 3,25 5,0 3,15 4,5 3,0 4,0 2,9 5,0 2,82 5,5 3,3 5,0 3,35 4,5 3,0 4,0 2,85 0,3 0,5 1,5 2,0 1,0 0,3 0,5 1,0 2,0 1,5 3,0 1,0 1,5 0,5 0,3 Вміст інгрідієнтів, мас.% Жирні кислоти виділені з рослинних олив або їх соапстоків Кислота оцтова, 98%-ної концентрації Кальція гідрат окису /95-96% Ca/OH/2/ Ді-н-бутиловий ефір ортофталевої кислоти Поліізобутилен, П-20 9 № пп 40125 10 Продовження таблиці 1 Склад зразків мастила мас.% композиція 1 композиція 2 3р.2 3р.3 3р.4 3р.5 3р.1 3р.2 3р.3 3р.4 0,03 0,03 0,03 0,02 0,03 0,03 0,02 0,03 Вміст інгрідієнтів, мас.% 3р.1 3р.5 6. Рідина поліметилсилоксанова ПМС-200А 0,02 0,03 Композиція присадок з вмістом S, Р, N, Са, 7. 1,0 1,5 2,5 1,8 1,5 1,5 1,0 2,0 1,8 0,75 Zп Олива нафтова базова з в'язкістю кінема- до до до до до 8. 2 тичною при 100°С 17-22мм /с 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Олива нафтова з в'язкістю кінематичною до до до до до 9. 2 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 при 100°С ³ 7,5 - 13мм /с Таблиця 2 Фізико-хімічні показники якості мастил серії УНІОЛ і зразків заявленого мастила № пп 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Показники якості Температура краплепадіння,°С Пенетрація при 25°С, з перемішуванням /60 подвійних тактів/, мм.10-1 Границя міцності на зсув, Па при 50°С при 80°С В'язкість ефективна при 0°С і середньому градієнті швидкості -1 деформації 100 , Па.С Колоїдна стабільність, % виділеної оливи Термозміцнення при 120°С, % Корозійний вплив на метал /мідь/ Масова частка вільних лугів в перерахунку на NаOH, % Трибологічні характеристики на чотирикульковій машині: навантаження зварювання /Рз/, Η навантаження критичне /Рк/, Н індекс задиру /Із/, Η Заявлене мастило УНІОЛ-1 ТУ 38 УРСР201 150-78 УНІОЛ-2 ГОСТ 23510-79 3р.1 3р.2 3р.3 3р.4 3р.5 3р.1 3р.2 3р.3 3р.4 3р.5 200 205 232 255 250 250 238 230 255 252 248 233 280 - 320 330 - 380 376 348 302 290 282 360 334 300 295 280 250 - 600 150 - 400 150 - 350 100 - 300 2,8 1,0 3,5 2,3 5,6 3,8 4,6 3,4 4,2 3,0 3,3 2,4 5,2 3,8 4,8 3,5 4,3 3,4 4,0 2,9 £ 160 £ 110 48 54 65 72 78 51 57 68 74 80 9 12 9,0 7,8 6,2 4,6 3,9 8,0 6,3 5,8 4,4 4,1 не норм. 250 37 42 58 67 85,5 38 44 52 61 76 0,1 0,18 0,16 0,06 3150 композиція 1 композиція 2 Витримує Витримує £ 0,2 £ 0,2 0,12 0,08 0,06 0,1 0,14 0,08 не нормується 2000 3160 3160 3550 3160 2820 3160 3160 3550 3550 890 1000 980 1120 1000 980 1000 980 1120 1000 980 -" 360 420 418 484 416 392 420 416 484 443 392 Таблиця 3 Триботехнічні показники заявленого κ-Сa мастила в порівнянні з мастилами УНІОЛ-1 і УНІОЛ-2 Ціль дослідження 1. Оцінка здатності мастила противитись вимиванню водою /АSТМ Д 1264/ Визначений показник: % мастила залишеного в підчипнику після випробування 2. Оцінка* механічної стабільності мастила: а/ на приладі "Шелл" /АSТМ Д 1831/ Визначений показник: змінений пенетрації після 100000 подвійних тактів в порівнянні з початковою після 60 подвійних тактів, % б/ Скид мастила із підчипника /130°С, 8 годин/, гр./ ASTM Д 1263-61/ Заявлене мастило композиція 1 композиція 2 УНІОЛ-1 УНІОЛ-2 48,5 41,4 63,5 - 81,0 65,2 - 86,0 19,8 22,1 10,2 - 14,5 9,5 - 13,6 7,2 8,7 3,17 - 4,3 2,94 - 4,1 11 40125 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науковий комітет” вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71 12