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Procédé de fabrication delubrifïants.
Cette invention se rapporte à la fabrication de lubrifiants contenant des savons de lithium tels que des lubrifiants liquides et des graisses.
Dans les procédés usuels pour la fabrication de graisses aux savons de lithium, c'est à dire des graisses consistant en savons de lithium tel que le stéarate de lithium et une huile minérale, la température utilisée atteint 200 C, une température qui introduit des difficultés dans le cas des graisses qui doivent être utilisées dans des conditions de basse température ou. la base d'huile minérale a nécessairement une basse viscosité et une volatilité relativement haute. Toutefois, un procédé à haute température est nécessaire quand le lithium est ajouté à l'huile sous forme d'un savon de lithium ou lorsqu'il y est mélangé en tant que solution aqueuse d'hydroxyde de lithium qui se combine à un acide gras en présence de l'huile.
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Un but de la présente invention est d'éviter les difficultés qui naissent de l'emploi de températures d'en- viron 200 C et, dans ce but la présente invention fournit un procédé de fabrication de lubrifiants contenant des savons de lithium par mise en contact intime d'une quantité d'un acide libre formant savon contenant au moins 16 atomes de carbone dans la molécule, en solution dans une huile lubri- fiante, avec une quantité approximativement équivalente d'un comprise oxyde normal de lithium à une température/entre environ 30 et 1000 C, de préférence entre 35 et 45 C. durant un temps suffisant pour faire réagir au moins 90% en poids de l'oxyde de lithium et de l'acide en question pour former un savon.
Le terme "oxyde normal de lithium" tel. qu'on l'emploie ici comprend Li20 et LiOH aussi bien que les hydra- tes de ce dernier mais non pas le peroxyde de lithium Li2O2.
L'eau de réaction est ensuite éliminée du lu- brifiant pat chauffage, de préférence à une température ne dépassant pas 110 C .11 n'est toutefois pas désirable d'em- ployer une température plus élevée que nécessaire, car elle accroît les pertes dues à la vaporisation de la base huileuse et une température de 105 à 110 C à la pression atmosphérique s'est montrée oonvenable. Naturellement, on peut employer des températures plus basses si l'opération s'effectue sous pres- sion réduite.
De préférence, l'élimination de l'eau de réaction s'effectue par chauffage, en lames minces par exemple sur un sécheur de films rotatifs, tel qu'un sécheur Kestner à double film.
L'hydroxyde Ou l'oxyde de lithium sera de pré- férenoe' suffisamment fin pour traverser un tamis B.S.S. à 100 mailles.
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Il est préférable d'utiliser l'acide stéarique comme acide formant savon mais d'autres acides gras conien ant au au moins 16 atomes de carbone dans la molécule peuvent être employés, par exemple l'acide palmitique, l'acide arachique, les acides hydroxystéariques, l'acide oléique, l'acide ricinoléi- que, des acides gras mixtes tels qu'ils peuvent être obtenus à partir de diverses graisses comme le suif, le saindoux,et diverses huiles de semences, des acides gras de la laine, les acides naphténiques tels qu'ils peuvent dériver des huiles de pétrole, les acides résiniques, les acides d'huile detall, les acides produits par l'oxydation de la cire de paraffine ou par l'oxydation contrôlée d'hydrocarbures et les acides de cire végétale et de cire d'abeilles.
Les huiles minérales qui con- viennent pour fabriquer les graisses peuvent être paraffiniques ou pnaphténiques en ayant de préférence une faible teneur en composés aromatiques et un point d'aniline d'au moins 80 C avec un écart de point d'aniline entre avant et après sulfata- tion ne dépassant pas 15 C. Des huiles qui ne possèdent pas de teils points d'aniline donnent des graisses qui sont molles et transpirent particulièrement ou ne donnent pas de graisses du tout. C'est pourquoi, les meilleurs résultats sont obtenus avec des huiles extraites à l'aide de solvants, c'est à dire des hui- les dont la masse des composés aromatiques a été éliminée, par exemple par extraction à l'aide de SO2 liquide, de phénol, de furfural de nitrobenzène, d'ainiline, de sulfolane, etc..
En de la série général, les huiles tombent en-deça/des huiles lubrifiantes.
Si la graisse doit être utilisée dans des opérations à basse température, il est évidemment essentiel que l'huile ait à la fois une très faible viscosité et un point de goutte très bas. Dans cette éventualité, il est aussi désirable, mais-non
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essentiel, d'avoir un indice de viscosité relativement élevé.
Comme exemples d'huile qui conviennent, il ya les hui- les de transformateur Edeleanisées après traitement à l'acide et à la terre, les huiles de transformateur comme produit fini, un distillat léger préparé à partir d'un naphténique brut qui a été Edeleanisé et finalement traité par de la terre activée et de la chaux, ayant une viscosité Redwood I à 70 F d'environ 60 secondes, une huile blanche technique de viscosité voisine de 70 secondes Redwood I à 100 F et un léger distillat paraffinique du type du colza minéral ayant une viscosité de 45 secondes Redwood I à 70 F.
Les lubrifiants finis doivent contenir entre 7 et 40%, de préférence 10 à 20% eh poids de savon de lithium pour les graisses et entre 0,25 et 7% en poids de savon de lithium pour des lubrifiants liqui des.
L'oxyde de lithium et l'acide formant savon sont réu- nis en quantité approximativement stoechiométrique, et il est préférable d'avoir un léger excès de l'acide par rapport à l'oxyde de lithium. La réaction peut s'effectuer de façon con- tinue ou par charges.
L'exemple suivant, dans lequel les parties sont don- nées en poids, montre comment le procédé de l'invention peut être mis en pratique.
Une suspension de 1,25 partie d'hydroxyde de lithium anhydre traversant un tamis B. S.S. de 100 mailles, dans 5,0 parties d'une huile minérale préparée par extraction au solvant d'une fraction de gas-oil présentent les caractéristiques sui- vantes : Poids spécifique à 60/60 E 0,899 Viscosité Redwood I à 70 F 61 sec.
EMI4.1
point 6elair CLSD P.ïi. 275 F point de goutte -70 F indice de réfraction à 50 C 1,4845
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Distillation A.S.T.M.
I.B.P. (début d'ébullition) 282,5 C 30% distillent à 300 C 50% " " 306 C 70% " " 313 C 90% " " 324 C température maxima 340 C l'huile minérale en question ayant les caractéristiques suivantes : Poids spécifique à 60/60 F 0,8625 viscosité Redwood I à 70?F 61 sec. point éclair (fermé) 275 F P.M. (ouvert) 285 F point de goutte -75 F indice de réfraction à 50 C 1,4600 viscosité Redwood I à 100 F 44 sec.
Distillation I.B.P. 282,5 C.
10% recueillis à 293 .
20 " 296,5 30 " 300 40 " 303 50 " 306 70 " 313 80 " 317,5 90 " 324 température maxima 340 C Récupération : distillat 98,0% résidu 1,5 pertes 0,5 était ajoutée en agitant, à une solution de 14,0 parties d'acide stéarique dans 79,75 parties de l'huile minérale précitée à une température de 40 C. Si, à ce stade, on emploie des températures plus élevées, on obtient un produit plus mou et moins uni. La réaction entre l'hydroxyde de li- thium et l'acide stéarique progresse rapidement dans de tel- les conditions et il appatait un épaississement appréciable après 1 ou 2 minutes de mélange des oomposants. L'eau de la réaction est ensuite évaporée par chauffage du produit jus- qu'à une température de 105-11000 en couches minces sur un sécheur de films rotatif.
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Lubricants manufacturing process.
This invention relates to the manufacture of lubricants containing lithium soaps such as liquid lubricants and greases.
In the usual processes for the manufacture of lithium soap greases, that is to say greases consisting of lithium soaps such as lithium stearate and mineral oil, the temperature used reaches 200 ° C., a temperature which introduces difficulties. in the case of greases which are to be used in low temperature conditions or. the mineral oil base necessarily has a low viscosity and a relatively high volatility. However, a high temperature process is required when lithium is added to oil as a lithium soap or when mixed there as an aqueous solution of lithium hydroxide which combines with a fatty acid. in the presence of oil.
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An object of the present invention is to avoid the difficulties which arise from the use of temperatures of about 200 ° C. and, for this purpose, the present invention provides a process for the manufacture of lubricants containing lithium soaps by using intimate contact of an amount of a free soap-forming acid containing at least 16 carbon atoms in the molecule, dissolved in a lubricating oil, with an approximately equivalent amount of a normal lithium oxide of lithium at a temperature / between about 30 and 1000 ° C., preferably between 35 and 45 ° C. for a time sufficient to react at least 90% by weight of the lithium oxide and the acid in question to form a soap.
The term "normal lithium oxide" such. as used herein includes Li2O and LiOH as well as the hydrates thereof, but not lithium peroxide Li2O2.
The water of reaction is then removed from the lubricant by heating, preferably at a temperature not exceeding 110 ° C. However, it is not desirable to employ a higher temperature than necessary, since it increases the losses. due to the vaporization of the oily base and a temperature of 105 to 110 C at atmospheric pressure has been found to be suitable. Of course, lower temperatures can be employed if the operation is under reduced pressure.
Preferably, the water of reaction is removed by heating, in thin sections, for example on a rotary film dryer, such as a Kestner double film dryer.
The lithium hydroxide or oxide will preferably be fine enough to pass through a B.S.S. at 100 stitches.
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It is preferable to use stearic acid as the soap forming acid, but other fatty acids containing at least 16 carbon atoms in the molecule can be used, for example palmitic acid, arachic acid, acidic acids. hydroxystearics, oleic acid, ricinoleic acid, mixed fatty acids such as can be obtained from various fats such as tallow, lard, and various seed oils, fatty acids from wool, naphthenic acids as they can be derived from petroleum oils, resin acids, detall oil acids, acids produced by the oxidation of paraffin wax or by the controlled oxidation of hydrocarbons and acids of vegetable wax and beeswax.
Mineral oils which are suitable for making fats can be paraffinic or pnaphthenic, preferably having a low aromatic content and an aniline point of at least 80 ° C with an aniline point difference between before and after. sulfation not exceeding 15 C. Oils which do not have such aniline points give fats which are soft and particularly sweaty or do not give fat at all. This is why the best results are obtained with oils extracted using solvents, that is to say oils from which the mass of aromatic compounds has been eliminated, for example by extraction using SO2. liquid, phenol, nitrobenzene furfural, ainiline, sulfolane, etc.
In the general series, the oils fall below / lubricating oils.
If the grease is to be used in low temperature operations, it is obviously essential that the oil has both a very low viscosity and a very low dropping point. In this eventuality, it is also desirable, but-no
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essential, to have a relatively high viscosity index.
Examples of suitable oils are Edeleanized transformer oils after acid and earth treatment, transformer oils as a finished product, a light distillate prepared from a crude naphthenic which has been processed. Edeleanized and finally treated with activated earth and lime, having a Redwood I viscosity at 70 F of about 60 seconds, a technical white oil with a viscosity of about 70 seconds Redwood I at 100 F and a light paraffinic distillate of the type mineral rapeseed with a viscosity of 45 seconds Redwood I at 70 F.
The finished lubricants should contain between 7 and 40%, preferably 10 to 20% by weight of lithium soap for greases and between 0.25 and 7% by weight of lithium soap for liquid lubricants.
Lithium oxide and soap forming acid are combined in approximately stoichiometric amount, and it is preferable to have a slight excess of the acid over lithium oxide. The reaction can be carried out continuously or in batches.
The following example, in which the parts are given by weight, shows how the process of the invention can be practiced.
A suspension of 1.25 part of anhydrous lithium hydroxide passed through a 100 mesh BSS sieve, in 5.0 parts of a mineral oil prepared by solvent extraction of a gas oil fraction exhibits the following characteristics: : Specific gravity at 60/60 E 0.899 Viscosity Redwood I at 70 F 61 sec.
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point 6elair CLSD P.ïi. 275 F drop point -70 F refractive index at 50 C 1.4845
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Distillation A.S.T.M.
I.B.P. (beginning of boiling) 282.5 C 30% distil at 300 C 50% "" 306 C 70% "" 313 C 90% "" 324 C maximum temperature 340 C the mineral oil in question having the following characteristics: Weight specific at 60/60 F 0.8625 Redwood viscosity I at 70? F 61 sec. flash point (closed) 275 F P.M. (open) 285 F drop point -75 F refractive index at 50 C 1.4600 Redwood viscosity I at 100 F 44 sec.
Distillation I.B.P. 282.5 C.
10% collected at 293.
20 "296.5 30" 300 40 "303 50" 306 70 "313 80" 317.5 90 "324 maximum temperature 340 C Recovery: distillate 98.0% residue 1.5 losses 0.5 was added while stirring, at a solution of 14.0 parts of stearic acid in 79.75 parts of the aforementioned mineral oil at a temperature of 40 C. If, at this stage, higher temperatures are used, a softer and less The reaction between lithium hydroxide and stearic acid proceeds rapidly under such conditions and appreciable thickening appears after 1 or 2 minutes of mixing the components. The water of the reaction is then evaporated off. by heating the product to a temperature of 105-11000 in thin layers on a rotary film dryer.