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Il Lubrifiants "
La présente invention est relative à la fabrication de lubrifiants, plus particulièrement de lubrifiants con- tenant une base de lubrifiant telle que l'huile minérale, ou autres huiles équivalentes, bien connues des spécia- listes, et un savon de lithium qui, suivant la forme pré- férée de réalisation de l'invention est un savon de li- thium de l'acide 12-hydroxy stéarique ou un savon de li- thium d'huile de ricin hydrogénée.
On a déjà proposé de fabriquer des lubrifiants contenant des savons de lithium, des acides gras, par exemple du stéarate ou de l'oléate de lithium. Toutefois, pendant la fabrication de ces graisses, on a éprouvé des difficultés à avoir des lots successifs de graisse
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ayant les mêmes caractéristiques uniformes. Par exemple dans la fabrication d'une graisse contenant du stéarste de lithium, une opération peut donner une graisse relati- vement dure et la suivante une graisse beaucoup rlus molle .
On a constaté , selon l'invention, que l'on peut remédier aux di@@icultés de ce genre lorsque l'on fait la graisse avec un savon de lithium d'un acide hydroxystéa- rique ou d'un acide polyhydroxystéarique . Des mélanges de ces savons de lithium peuvent également être utilisés, selon l'invention. En conséqvence, celle-ci est relative à une graisse lubrifiante contenant une base lubrifiante formant une graisse et un savon de lithium d'un ou de plusieurs acides hydroxy ou polyhydroxy stéariques, en quantité augmentant l'aptitude de cette graisse à mainte- nir sa consistance lorsqu'elle est travaillée mécanique- ment. De préférence, on utilise un savon de lithium de l'acide 12-hydroxy stéarique ou un savon de lithium d'huile de ricin hydrogénée .
En général, on peut dire que, lorsque l'on fait des graisses avec des savons d.e lithium du genre ci-dessus, les raisses résultantes ont des caractéristiques plus uniformes.
On a également découvert, selon l'invention, qu'une graisse contenant un savon de lithium d'un acide hydroxy stéarisue et, en particulier, le savon au lithium de l'acide 12-hydroxy stéarique ou le savon au lithium d'huile de ricin hydrogénée présente une stabilité méca- nique excessivement élevée . Après traitement mécanique, les graisses contenant des savons au lithium du genre ci- dessus ont une plus grande consistance que les graisses travaillées de la même façon qui contiennent du stéarate ou de l'oléate de lithium ou d'autres sels de lithium
1
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d'acides gras.
En d'autres termes, les graisses conte- nant le savon au lithium de l'acide hydroxy stéarique et en particulier le savon au lithium de l'acide 12-hydroxy stéarique ou le savon au lithium de l'huile de ricin hydrogénée gardent leur consistance pendant de longues périodes de traitement mécanique, tandis que des graisses analogues contenant un savon au lithium de l'acide stéari- que ou de l'acide oléique ou d'acides gras analogues se détériorent lors d'un traitement mécanique . Un champ dans lequel les graisses selon la présente invention ont donné d'excellents résultats est le graissage de paliers à billes dans lequel il faut un graissage qui ne coule pas du palier du fait de changement de consistan- ce résultant d'un traitement mécanique .
On a également découvert, selon l'invention, que si l'on fait sur'.place un savon au lithium de l'acide hydroxy stéarique et en particulier de l'acide 12-hydroxy stéarique et un savon au lithium de l'huile de ricin hydrogénée, dans une graisse, en chauffant une base lu- brifiante, par exemple de l'huile minérale, de l'huile végétale ou de l'huile animale ou un mélange de ces huiles, ou des huiles analogues bien connues des spécia- listes, et que l'on effectue le chauffage à une tempé- rature supérieure au point de fusion de la graisse,par exemple à 218 , on obtient une graisse plus ferme et plus stable si l'on agite la graisse pendant le temps où elle se refroidit d'un état fluide à un état solide ou semi-solide.
Une graisse préparée de la façon ci- dessus indiquée et que l'on agite pendant le temps où elle se refroidit a moins tendance à laisser suinter de l'huile. En conséquence, suivant la forme de réalisation préférée de la présente invention, on agite la graisse fluide pendant le temps où elle se refroidit de l'état li- @
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quide à l'état solide ou semi-solide. Plus particulière- ment, on obtient une graisse plus ferme si on l'agite nendant qu'elle se refroidit à partir de l'état fluide, c'est-à-dire depuis une température supérieure au noint de fusion de la graisse, à environ 135 ou au voisinage de 93 .
On fera remarquer qu'il est excessivement difficile d'obtenir une graisse uniforme ayant une bonne texture lorsque l'on agite pendant son refroidissement une grais- se au stéarate de lithium. Lorsqu'une graisse au stéarate de lithium se solidifie elle se met dans un état très rigide et si on essaie de l'agiter, elle devient fi- la.nte et se sépare en morceaux de graisse de très mauvaise qualité.
Dans la forme préférée de réalisation @e la pré- sente invention, on chauffe les graisses contenant le savon au lithium de l'acide hydroxy stéarioue et, de préférence, le savon au lithium de l'acide 12-hydroxy stéarioue, au cours de la fabrication jusqu'à une tempé- rature pour laquelle la graisse se déshydrate sensible- ment, c'est-à-dire que la graisse contient moins de 0,025 à 0,5 % et de préférence moins de 0,025 d'eau. Si l'on chauffe les graisses préparées comme indiqué ci- dessus, au-dessus de 205 et en général entre 205 et 215 , pratiquement toute l'eau présente est expulsée et la graisse est alors sensiblement déshydratée . Si l'on chauffe la graisse à des températures inférieures à 205 , il reste des quantités variables d'eau.
On a également établi que des graisses contenant les savons au lithium de l'acide hydroxy stéarique et en particulier de l'acide 12-hydroxy stéarioue et les graisses contenant le savon au lithium de l'huile de ricin hydrogénée, telles qu'elles sont obtenues primiti- vement, ont l'aspect assez grenu ou de café moulu, mais
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que l'on peut convertir cette graisse pour lui donner une texture analogue à du beurre en broyant la graisse par un procédé de broyage approprié mais de préférence sui- vant le proéédé indiqué dans le brevet américain n 2.257.945.
On a également découvert que des graisses contenant un savon au lithium, obtenu en faisant réagir un composé de lithium avec un acide gras d'huile de ricin hydro- génée, résiste mieux à l'oxydation à l'aide de phenylène- diamine, et en particulier, de métaphenylènediamine que lorsque la graisse est faite avec un savon au lithium obtenu en faisant réagir un composé de lithium avec de l'huile de ricin hydrogénée ou un ou des glyceryl rici- noléates hydrogénés ou du glycéryl 12-hydroxy stéarate ou stéarates. Lorsque l'on fait réagir le composé de lithium avec ces derniers composés, il se forme une petite quantité de glycérine et la différence dans l'ac- tion de l'anti-oxydant est probablement due à la présence de la glycérine.
Suivant une forme de réalisation , la présente in- vention vise à la fabrication d'une graisse contenant plusieurs savons, l'un d'eux étant un savon au li- thium de l'acide hydroxy-stéarique et, en particulier, un savon au lithium de l'acide 12-hydroxy stéarique ou un savon au lithium d'huile de ricin hydrogénée . Plus particulièrement, la graisse peut contenir en outre du savon au lithium indiqué ici, un savon au sodium d'un acide gras supérieur, par exemple un stéarate ou un oléate de sodium, ou un savon au calcium d'un acide gras supé- rieur ou un savon au lithium d'un acide gras supérieur.
Dans la fabrication de graisses selon l'invention, on peut utiliser n'importe quelle huile de ricin sen- siblement complètement hydrogénée ou des acides gras d'huile de ricin hydrogénée, ces derniers étant obtenus( \;
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par séparation d'huile de ricin hydrogénée.
On a obtenu d'excellents résultats en utilisant de l'huile de ricin hydrogénée et des acides gras d'huile de ricin hydrogénée ayant les propriétés indiquées dans les tableaux sui- vants :
Tableau 1
EMI6.1
<tb> Huile <SEP> de <SEP> ricin <SEP> Acide <SEP> gras
<tb>
<tb> hydrogénée <SEP> d'huile <SEP> de
<tb>
<tb> ricin <SEP> hydrogé-
<tb>
<tb> née
<tb>
<tb>
<tb> Pourcentage <SEP> d'acides <SEP> Gras
<tb>
<tb> libres <SEP> 1,4 <SEP> 88
<tb>
<tb>
<tb> Valeur <SEP> de <SEP> sápenification <SEP> 181 <SEP> 186
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> d'iode <SEP> 2,7 <SEP> 4,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titre <SEP> 74,2 <SEP> 69
<tb>
Lorsque l'on fait le savon au lithium à partir d'huile de ricin hydrogénée ou de l'acide gras de l'huile de ricin hydrogénée indiquée ci-dessus ,
on -oeuf utiliser n'imnorte quel compose de lithium approprié, notamment l'hydroxyde de lithium, le carbonate de lithium, l'oxyde de lithium, etc..
De préférence, par suite de la facilité de fabri- cation, le composé au lithium utilisé est le mono-hydrate de lithium qui contient de 53 à 55 % d'hydroxy de de li- thium. L'hydroxyde de lithium (contenant 99 @ Li@H) a éga- lement donné des résultats satisfaisants, mais il est plus coûteux que le mono-hydrate de lithium.
On peut faire comme suit une graisse contenant le savon au lithium de l'huile de ricin hydrogénée. On mélange 370 g d'huile de ricin hydrogénée du genre indiqué ci-dessus, avec 370 g d'huile de paraffine neutre et on chauffe approximativement à 90 dans une petite chaudière. On dissout ensuite 60 gd'hydroxyde de lithium (53 à 55 % LiOH) dans environ 700 g d'eau et on l'ajoute au mélange contenu dans la chaudière . La réaction commen- ce immédiatement et on continue à chauffer jusqu @à ce que
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la graisse soit presque sèche .
On ajoute alors lentement 790 g d'huile de paraffine 200,350 g d'huile @oastal 2000 et 720 g d'huile de graissage moyenne 120, pendant une période d'une heure pendant que l'on chauffe le mélange de la réaction d'environ 120 jusqu'à 190 . On porte alors la température du mélange de réaction à environ 220 , température à laquelle la masse est fluide. On arrête alors le chauffage et de préférence on agite la graisse pendant la période où elle se solidifie . Il n'est pas obligatoire d'agiter la graisse pendant le refroidissement, mais cela est bien préférable car cela donne une graisse plus ferme et plus uniforme ayant moins tendance à laisser suinter l'huile que si l'on n'a pas agité.On laisse refroidir la graisse jusqu'à environ 135 et on la verse alors dans une cuvette en métal où on la laisse refroidir à température ambiante.
Si l'on agite la graisse dans la chaudière à une température suffisamment basse, on peut la verser directement dans des récipients servant à l'expédier, Toutefois, il est préférable de verser la graisse dans des cuvettes de refroidissement et ensuite, lorsqu'elle est froide, de la broyer et de la filtrer suivant le procédé décrit dans le brevet américain précité, En général, on remplit les cuvettes à une hauteur d'environ 8 cm.
Lorsque la masse, fabriquée de façon indiquée, est versée dans une cuvette en couches de 8 cm, la graisse se refroidit à température ambiante en environ 6 à 10 heures.
Il est bon de régler la vitesse de refroidissement de la graisse jusqu'à 135 . Toutefois, une fois que la graisse a été agitée à une température descendant d'au-dessus 135 jusqu'en dessous de ce chiffre, la vitesse de refroidissement n'est pas de grande importance . Toutefois, si l'on continue à agiter la graisse depuis environ 120 jusqu'à environ 105 , on obtient une graisse plus ferme.
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EMI8.1
Le tableau ci-dessous Montre l'effet de l'a;..j¯ia.- si¯on rendant le sur 1.:; Y.én±tréi:-,j.Jr: ie la [r2i5S8 tr2vaile; .
TAPLEAV II
EMI8.2
<tb> Fiasse <SEP> n <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb>
<tb> Température
<tb>
EMI8.3
Pénétration 2il µ 15n 120 9t Í ,0
EMI8.4
<tb> travaillée
<tb>
<tb> pénétration
<tb>
EMI8.5
VWÜUP8 zij 167 181 ICI 1S5
EMI8.6
<tb> A. <SEP> S.T.E.
<tb>
Oa a obtenu de la façon suivante les résultats indiques dans le tableau II. On a fondu à 219 un grand échantillon de la graisse faite comme indiqué plus haut . On a fait couler une partie de ce grand échantillon à 215 pendant qu'il était encore liquide . Cette graisse, désignée par 1 dans le tableau II, n'a pas été agitée et avait une pénétration travaillée de 210. On a agité une autre partie de. la graisse qui avait été faite à 219 en réduisant la température jusqu'à 150 . Cette graisse qui est le n 2 s'est solidifiée à 195 et on l'a versée à.
150 pour'la faire refroidir davantage sans autre agita- tion. Cette graisse n 2 avait une pénétration travaillée de 187. La partie n 3 de la graisse fabriquée comme in- diqué plus haut a été agitée en refroidissant jusqu'à 120 et on l'a versée pour continuer à refroidir sans autre agitation . Cette graisse n 3 avait une pénétration travaillée de 181. La partie n 4 de la graisse, préparée comme indiqué ci-dessus et échauffée jusqu'à 219 , a été agitée jusqu'à 94 et on l'a versée pour la faire refroi- dir . Elle avait une pénétration travaillée de 181.
Un cin- quième échantillon .de la graisse, fabriquée comme indi- qué plus haut, qui avait été chauffé jusqu'à 219 , a été agité en refroidissant jusqu'à 66 , puis on l'a versé.
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Cette graisse n 5 avait une pénétration travaillée de 185.
Toutes les graisses ci-dessus ont été refroidies jusqu'à température ambiante, c'est-à-dire au voisinage de 21 et on a déterminé la pénétration travaillée A.S.T.M.
Il est clair, en examinant les chiffres du tableau II, que la graisse qui a été versée à 215 , sans aucune agitation, était considérablement plus molle que la graisse qui avait été agitée alors que chacune des parties de cette graisse se refroidissait depuis 219 On voit en outre qu'à 120 ou au voisinage de ce chiffre, il se pro- duit un changement critique car l'agitation au delà de 93 jusqu'à 105 donne une augmentation dans la pénétration travaillée de la graisse, quoique cette pénétration dans le cas d'une graisse qui a été agitée et refroidie jusqu'à 66 soit notablement inférieure à celle d'une graisse re- froidie depuis 215 sans agitation.
On peut essayer conformément à 1' "essai Roll", qui est maintenant utilisé par;plusieurs grandes Sociétés de 'fabrication de graisses, la consistance de graisses obtenues suivant la présente invention et consistant en un savon au lithium d'un hydroxy acide gras et en parti- culier un'savon au lithium d'acide hydroxy-stéarique,plus spécialement d'acide 12-hydroxy stéarique ou un savon au lithium d'huile de ricin hydrogénée . L'appareil dans lequel l'essai est fait consiste en un cylindre creux horizontal de 9 cm de diamètre, 18 cm de long dans le- quel on a placé un cylindre plein en acier de 7 cm de dia- mètre et de 18 cm de long, pesant environ. 5 kg. Sur le cylindre, primitivement frmé à une extrémité, on a mis un chapeau après avoir mis'la graisse dans le cylindre.
Il y a suffisamment de jeu pour que le cylindre en acier plein roule librement à l'intérieur de l'autre cylindre qui tourne à 160 tours/min. Le cylindre plein tourne par
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contact avec la paroi du cylindrecreux. Dans un appa-
EMI10.1
rei.l de ce ":enre, on >"eut léluinor une grande quantité de graisse pendant un ten'os donne et essayer ss consi0- tance de lnani6re à obtenir le degré de stabilité mécani- que d,* la graisse. Le cylindre ',Jlus petit 1a:"ine, travail- le et mastique intin811ni: la graiscc .
A intervalles donnés, on i? r .t; 1¯ r ; . ];0, :T i:o,,',e ,01: e::;"é,i,. ra consistance et on la remet dans l'a pareil pour conticuar à travailler. La consistance de la graisse est déterminée à l'aide d'un petit cône spécial fixé au pénétro- mètre régulier A.S.T.E. On utilise, en combinaison avec l'essai, une petite cuvette.
La pénétration obtenue avec
EMI10.2
cet appareil est appelé ici !!microrénétationT1 que 1 on peut relier si on le désireavec la pénétration régulière A.S.T.E. à l'aide d'une courba préalablement déterminée.
EMI10.3
Les essais de "Micropénétration" ont été faits sur une graisse fabriquée selon la présente invention et contenant 18,5 @ de savon au lithiun d'huile de ricin hydrogénée et on a effectué des essais analogues sur une graisse contenant une quantité analogue de savon au stéarate de lithium et une quantité analogue de savon à l'cléate de lithium . Dans tous des essais,la base sa- von a été incorporée dans une huile de viscosité 500.
Le tableau ci-dessous montre les résultats donnés par l'essai "Roll" fait dans l'appareil ci-dessus indi- qué :
TABLEAU III
Micro pénétration
EMI10.4
<tb> Graisse <SEP> contenant <SEP> Savon <SEP> au <SEP> lithium <SEP> Savon <SEP> au <SEP> li- <SEP> Savon
<tb>
<tb> d'huile <SEP> de <SEP> ricin <SEP> thium <SEP> d'aci- <SEP> au <SEP> li-
<tb>
<tb>
<tb> hydrogénée <SEP> de <SEP> stéarique <SEP> thium
<tb>
<tb>
<tb> d'acide
<tb>
<tb>
<tb> oléique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pénétration <SEP> travaillée
<tb>
<tb>
<tb> A.S.T.M.
<SEP> 174 <SEP> 175 <SEP> 228
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Avant <SEP> laminage <SEP> 43 <SEP> 46 <SEP> 48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> heures <SEP> de <SEP> laminage <SEP> 50 <SEP> 70 <SEP> 184
<tb>
EMI10.5
4 TT TT TT - - 55 90 20W d
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EMI11.1
<tb> 8 <SEP> heures <SEP> de <SEP> laminage <SEP> 64 <SEP> 99 <SEP> trop <SEP> molle
<tb>
EMI11.2
16 n rr fi 69 115 rr rr
EMI11.3
<tb> 26 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 70 <SEP> 123 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb> 32 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 70 <SEP> 123 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 70 <SEP> 123 <SEP> " <SEP> "
<tb>
Les résultats donnés dans le tableau III indiquent clairement qu'une graisse faite avec un savon au li- thium d'huile de ricin hydrogénée ne peut pas s'en aller en morceaux ou perdre sa consistance,
dans la mesure où une graisse analogue se brise, lorsque cette graisse contient du stéarate du de l'oléate de lithium.
Cette aptitude à conserver sa consistance est une qualité très intéressante pour une graisse.
On obtient des résultats analogues lorsque la graisse contient un savon au lithium de l'acide 12-hydroxy- stéarique obtenu à partir d'huile de ricin hydrogénée ou d'acides gras d'huile de ricin hydrogénée ou à partir d'une autre matière première, étant donné que l'acide 12-hydroxy-stéarique peut être obtenu à partir d'autres matières premières.
Lorsque l'on fait une huile de graissage contenant plusieurs savons dont l'un est un savon au lithium d'un hydroxy-acide gras non saturé ou d'un acide hydroxy-stéa- rique ou d'un acide 12-hydro-stéarique ou d'un savon au lithium d'huile de ricin hydrogénée ou d'un savon au lithium d'acides gras d'huile de ricin hydrogénée ou d'un mélange de corps de ce genre, on peut également incorporer à la graisse, pendant sa fabrication, un sa- von qui n'est pas au lithium mais qui peut être un sayon d'un métal ou d'un métalloïde ou un savon fait en saponi- fiant des ingrédients formant un savon avec un composé organique, par exemple des éthanolamines et corps analo- gues .
Toutefois, il est préférable de faire une graisse contenant du savon au lithium et ensuite de faire
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une graisse contenant un savon cui n'est pas au lithium, puis de mélanger les graisses à froid, car ceci tend à donner une raisse plus uniforme . On va donner ci-des- sous des exemples de grsisses contenant plusieurs sa- vons, l'un d'eux étant un savon En) lithium d'huile de ri- cin hydroqénée:
Exemple 1 - 80 @ de graisse au savon au lithium d'huile de ricin hy- drogénée 20 % de graisse de savon au sodium Point de fusion 175 C Pénétration travaillée A.S.T.H. 253 Essai de laminage de 4 heures 99 La teneur totale en savon de la graisse était de 14,1 %.
Exemple 2 - 90 :: de graisse de savon au lithium .:' huile de ricin hy- drogénée 10 % de graisse de savon au calcium Point de fusion 154 C Pénétration travaillée A.S.T.M. 283 Essai de laminage de 4 heures 91 La teneur totale an savon de la graisse était de 15 %.
Exemple 3 - 80 % de graisse de savon au lithium d'huile de ricin hydro- génée 20 '% de graisse de savon au calcium Point de fusion 130 Pénétration travaillée A.S.T.K. 278 Essai de laminage de 4 heures 100 La teneur totale en- savon de la graisse était de 14,8 %
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Exemple 4 - 60 % de graisse de savon au lithium d'huile de ricin hydro- génée 40 % de graisse de savon au calcium Point de fusion 115 Pénétration travaillée A.S.T.M. 308 Essai de laminage de 4 heures 103 La teneur totale en savon de la graisse était de 14,5 %.
Exemple' 5 - 90 % de graisse de savon au lithium d'huile de ricin hy- drogénée 10 % de graisse de savon d'aluminium Point de fusion 195 Pénétration travaillée A.S.T.M. 300 Essai de laminagede 4 heures 99 La teneur totale était de 14,2 %
Exemple 6 - ,80 % de graisse de savon au lithium d'huile de ricin hydrogénée 20 % de graisse de savon d'aluminium Point de fusion 127 Pénétration travaillée A.S.T.M. 298 Essai de laminage de 4 heures 107 La teneur totale était de 13,3 %
Exemple 7 - 60 % de graisse de savon au lithium d'huile de ricin hy- drogénée 40 % de graisse de savon d'aluminium Point de fusion 1190 Pénétration travaillée A.S.T.M.
345 Essai de laminage de-4 heures 148 La teneur totale était de 11,5 %
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Dans les savons indiqués ci-dessus les points de fusion varient de 115 à 195 , la pénétration travaillée A.S.T.M. de 253 à 345 . L'essai de laminage, pour une période de 4 heures, varie de 91 à 148. En général, une graisse qui a subi l'essai de laminage de 4 heures et présente une micro-pénétration d'environ 75 à 175 donne satisfaction ,quoique à 175 la graisse soit très molle.
On va donner ci-dessous des exemples complémentaire- montrant la fabrication de graisses contenant du savon au lithium d'huile de ricin hydrogénée.
Exemple 1 -
On fait fondre ensemble 1000 grammes d'huile de ricin hydrogénée et 1000 gr d'huile de paraffine 200. On dissout séparément 162 gr d'hydroxyde de lithium (53 à 55 % LiOH) dans 900 gr d'eau . On ajoute alors l'hydroxyde de lithium au mélange d'huile de ricin hydrogénée et d'huile de paraffine neutre et on laisse s'effectuer la saponification.
On évapore l'excès d'eau et on ajoute ensuite 2000 gr d'huile de paraffine neutre 200, 1500 gr d'huile rouge Coastal 2000 et 1750 gr d'huile de graissage moyenne de viscosité 120 à 99 , On chauffe alors le mé- lange à 2190 et on agite pendant que le mélange de la réac- tion se refroidit jusqu'à 135 .De préférence, on ajoute un corps empêchant 1'o@ydation, par exemple de la méthaphé- nylènediamine, en général à environ 66 , A 135 ou aux alen- tours de cette température, on verse la graisse dans une cuvette et on la laisse se refroidir jusqu'à la température ambiante.
La graisse résultante contient 14 % du savon de lithium , d'huile de ricin hydrogénée et elle a les pro- priétés suivantes : 14 % de savon Pénétration travaillée A.S.T.M. 282 Point de fusion Ubbelohde 384 Pour cent LiOH libre 0,017
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La glycérine produite ou libérée par la réaction de saponification reste dans l'huile et c'est probablement à elle qu'il faut attribuer la différence suivant laquelle les anti-oxydants se comportent,par exemple les phénylè- nediamines et en particulier les méth aphénylènediamines, par comparaison avec l'action de ces anti-oxydants lorsque l'on utilise des acides gras d'huile de ricin hydrogénée à la place des glycérides.
EXEMPLE II - ----------
On fait fondre 270 gr d'huile de ricin hydrogénée' avec 370 gr d'huile "Coastal" de viscosité Saybolt Universelle de 100, à 38 , On saponifie ensuite le mé- lange avec une solution d'hydroxyde de lithium faite en ajoutant 60 gr d'hydroxyde de lithium à 360 gr d'eau.
Lorsque la saponification est terminée et que l'eau s'est évaporée, on ajoute 2260 gr d'huile Coastal de viscosité Saybolt universelle 57, à 38 . On chauffe la masse de la réaction de 400 à 425 , la graisse étant liquide dans cette gamme, De préférence, on agite la graisse pendanthqu'elle se refroidit de cette température jusqu'à environ 275 .
On verse alors la graisse dans des cuvettes et on la laisse refroidir, en couches de 8 cm d'épaisseur, jus- qu'à température ambiante, la période de refroidissement étant environ 8 heures. La graisse obtenue dans cet exemple a une teneur en savon de 12,3 %, une pénétration en travail A.S.T.M. de 215 etùun point de fusion Ubbelohde de 171 .
Exemple III - -----------
On a fait fondre 370 gr d'huile de ricin hydrogénée avec 370 gr d'huile de paraffine 100. On a saponifié' la masse fondue avec de l'hydroxyde de lithium obtenu en dissolvant 60 gr-d'hydrate de lithium dans 400 gr @
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d'eau. On a laissé la saponification s'effectuer jusqu'à ce qu'elle soit sensiblement complète et on a fait évaporer l'eau. On a ajouté ensuite 580 gr d'huile de paraffine
100 et 1520 gr d'huile Coastal rouge 2000. On a agité la masse de la réaction pendant qu'elle refroidissait jus- qu'à 120 et on a versé la graisse refroidie dans une cu- vette en couches de 8 cm pour continuer à refroidir jusqu'à température ambiante .
La graisse produite conformément à l'exemple II contenait 13,5 % de savon et avait une pénétration travaillée de 333.
Exemple IV - ----------
On a fait fondre 650 gr d'acides gras d'huile de ricin hydrogénée avec 350 gr d'huile de ricin hydrogénée et 1000 gr d'huile de paraffine neutre . On a ajouté à la masse fondue une quantité d'hydroxyde de lithium obtenu en dissolvant 163 gr d'hydrate de lithium dans 900 gr d'eau. On a laissé la saponification s'effectuer jusqu'à ce qu'elle soit sensiblement complète et on a évaporé l'eau. On a ensuite ajouté 1850 gr d'huile de paraffine neutre 200, 1700 gr d'huile Coastal rouge 2000, 1600 gr d'huile de graissage moyenne 120, 12 gr de metaphénylène- la diamine . On a chauffé la masse de/réaction à 205-218 et on a agité pendant que la masse de la réaction se re- froidissait jusqu'à une température de 105 .
La graisse obtenue suivant l'exemple ci-dessus contenait 14,5 % de savon de lithium dont environ 1/3 aété obtenu à partir d'huile de ricin hydrogénée et les deux autres tiers à partir d'acides gras d'huile de ricin hydrogénée. La graisse avait une pénétration en travail A.S.T.M. de 200 et un essai de laminage pendant deux heures a donné une consistance de 74. L'essai de laminage pendant 4 heures a donné une consistance de 75 et''l'essai de laminage rendant ' 15 heures une consistance de 85.
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Exemple V - ----------
On a fait fondre 1200 gr d'acides gras d'huile de ricin hydrogénée et 1200 gr d'huile de paraffine neutre 200 et on a ajouté à la masse fondue une quantité obtenue en dissolvant 197 gr d'hydrate de lithium dans 1000 gr d'eau. On a laissé la saponification s'effectuer jusqu'à ce qu'elle' soit sensiblement complète et on a évaporé l'eau . On a ensuite ajouté à la masse résultante 1600 gr d'huile de paraffine neutre 200,1500 gr d'huile rouge Coastal 2000,1550 gr d'huile de graissage moyenne 120 et 10 gr de meta/phénylènediamine . La graisse résultant contenait 17 % de savon de lithium provenant des acides gras de l'huile de ricin hydrogénée, elle avait une péné- tration travaillée de 233 et un point de fusion Ubbelohde de 195 .
La micro-pénétration, après un essai de laminage de 2 heures , a été de 96, après un essai de laminage de quatre heures de 96, après un essai de laminage de 15 heures de 105, après un essai de laminage de 22 heures de 107, et après un essai de laminage de 38 heures de 107.
'Bien que les bases lubrifiantes utilisées dans les exemples ci-dessus soient des bases d'huiles minérales,il est évident que lron peut y mélanger l'une quelconque des bases lubrifiantes bien connues y compris les huiles animales, les huiles végérales, les huiles de poisson hydrogénées et la colophane ou plusieurs de ces corps.
Comme on l'a dit, le savon incorporé à la graisse selon la présente invention, peut,suivant une forme de réalisation de l'invention, être un savon au lithium d'aci- de ricinoleique hydrogéné ou de l'hmile de ricin hydrogé- née ou bien ce peut être le savon au lithium obtenu en faisant réagir un composé de lithium avec les acides gras de l'huile de ricin hydrogénée ou le savon au li- thium peut être obtenu en faisant réagir un composé de li-
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thium avec un mélange d'huile de ricin hydrogénée et des acides gras obtenus par saponification d'huile de ricin hydrogénée.
Le savon au lithium peut être un savon de l'acide 12-hydroxy stéarique, Cette désignation cornformz- ment à la pratique courant signifie que le groupe hydroxy est sur ledeuxième atome de carbone partir du groupe carboxyle . Conformément à la présente invention, l'agent lubrifiant , par exemple une gr@isse, neuf contenir un savon au lithium d'un acide 10-hyeroxy stéarique .
Conformément à la pr ésente invention, on peut également incorporer dans un agent lubrifiant, par exemple une graisse, les savons au lithium des acides roly-hyd.roxy- stéariques . On peut préparer les acides poly-hydroxy stéariques par oxydation et ensuite hydroxylation de l'aci- de oléique . Le savon au lithium de cet acide peut être préparé par réaction directe de cet acide avec un composé de lithium.
On fera remarquer que les savons au lithium des hy- droxy acides gras et, en particulier, le savon au lithium de l'acide ricinoléique hydrogéné ou de l'huile de ricin hydrogénée ou le savon au lithium de l'acide 12 -hydroxy stéarique, quelle que soit son origine, comportent un groupe OH présent dans la chaîne et cela est vrai d'un très petit nombre d'autres acides gras.
Alors que dans la forme préférée de réalisation de l'invention, on fait des graisses en y incorporant des savons au lithium du genre indiqué ici, il est bien entendu que des agents lubrifiants fluides qui ne sont pas seus forme de graisses peuvent également contenir des savons au lithium tels qu'indiqué ici.
Alors qu'il est entendu que l'invention n'est limitée à aucune base lubrifiante particulière ou à aucune graisse contenant un pourcentage particulier de savons au lithium du genre indiqué ici, on peut dire en général
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que la base lubrifiante peut contenir le savon au li- thium présent en quantité s'élevant jusqu'à 50 % du poids total de la graisse.
Suivant une caractéristique plus limitée de l'invention, le savon au lithium d'un hydroxy acide gras non saturé ou d'un poly-hydroxy acide gras ou de l'acide 12-hydroxy stéarique ou d'huile de ri- cin hydrogénée ou des acides gras d'huile de ricin hydrogé- née ou un mélange de n'importe lesquels ou de la totalité de ces savons peuvent se trouver dans le lubrifiant ou la graisse en quantités variant de 3 à 40 % et de préféren- ce de 8 à 40 % sur la base du poids total de la gaàisse lubrifiante . Comme on l'a dit, il peut également y avoir présents dans la graisse des savons qui ne sont pas au lithium du genre indiqué ici .
Il peut y avoir dans la graisse un savon au lithium d'un acide gras non saturé ou un savon au lithium d'un hydroxy acide gras non satu- ré ou un savon au lithium d'acides gras non saturés de la série ricinoleique , ces acides gras étant de formule gé- nérale CnH2n-20H COOH ou un savon au lithiun d'un acide 12-hydroxy stéarique ou d'acides ricipoléiques hydrogénés ou d'huile de ricin hydrogénée ou des acides gras d'huile de ricin hydrogénée et, en outre, il peut y avoir un savon qui n'est pas au lithium , par exemple un savon d'un mé- tal ou d'un métaloide ou un savon obtenu en saponifiant une matière contenant un acide avec un composé organique à propriétés basiques , par exemple les éthanolamines ou n'importe quel autre amine, amide, imide, ou un produit substitué par l'ammoniaque .
Plus particulièrement,le savon qui n'est pas an lithium peut être un savon au calcium, un savon au sodium ou un savon à l'aluminium ou un mélange de n'importe lesquels de ces savons ou de tus. Le savon qui n'est pas au lithium peut être obtenu en saponifiant de l'huile de ricin hydrogénée ou les aci- des gras d'huile de ricin hydrogénée . Plus particulière-
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ment, le savon qui n'est pas au lithium pout être un savon
EMI20.1
de l'acide 12-hydroxy st6arique ou d'un acide poly-hydroxy stéarique.
Suivant l'invention, on peut également incorporer dans l'agent lubrifiant des savons au lithium de? acides poly-hydroxy stéariques . Far exemple, on peut faire les savons en faisant réagir le s composés contenant du lithium avec des acides hydroxy-stéariques dans lesquels les grou- pes hydroxy sont dans les positions de carbone 9 et 10.
On a dit ci-dessus que des graisses contenant un savon au lithium obtenu en faisant réagir un composa de lithium avec un acidn gras d'huile de ricin hydrogénée empêchent beaucoup mieux l'oxydation au moyen de phenylène- diamine que lorsque cette graisse est faite avec un savon au lithium obtenu en faisant réagir un composé de lithium avec le glycéride de l'huile de ricin hydrogénée. La phenyè- nediamine peut être présente dans la graisse en quantité va- riant de 0,01 à 0,1 %. La graisse ou l'agent lubrifiant fluide contenant un savon au lithium du genre ci-dessus peut contenir à la fois de la phénylènediamine dis- soute et de la phénylènediamine dispersée .
On peut utiliser l'une de ces phénylènediamines, mais il est préférable d'utiliser le composé meta au lieu du composé ortho ou para.
On fera remarquer qu'il est très avantageux de main- tenir l'agent lubrifiant neutre ou légèrement basique.
Dans les exemples 1 à VII ci-dessus, la teneur totale en savon de la graisse varie de 11,5 à 15 %. Tou- tefois, la teneur en savon peut varier de 3 à 40 % ou même plus et, dans certains cas, de 8 à 40 % ou même plus. Dans toutes ces graisses, le savon au lithium ou plusieurs savons au lithium du genre indiqué ici sont
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présents en quantités""prédéminantes et la graisse qui
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n'est pas au lithium est en proportion moindre . Par exemple, la teneur totale en savon de la graisse peut être de 75 % de savon au lithium et de 25 % de savon à l'a- luminium , ce qui est un rapport de 3:1. Toutefois, le rapport de ce savon peut être de 2:1 ou même de 1:1.
Bien qu'il soit préférable que le savon au lithium soit en quantité prédominante, dans certains cas les savons qui ne sont pas au lithium peuvent dominer et le savon au lithium ou un mélange de savon au lithium du genre indiqué peuvent être présents en proportions moindres. Il est bien entendu que l'invention n'est limitée à aucun rap- port spécificue du savon au lithium, au savon non au li- thium présent dans la graisse et ce rapport peut varier entre des limites très éloignées, conformément à la bonne pratique des graisses.
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There Lubricants "
The present invention relates to the manufacture of lubricants, more particularly lubricants containing a lubricant base such as mineral oil, or other equivalent oils, well known to specialists, and a lithium soap which, according to the specification. The preferred embodiment of the invention is 12-hydroxy stearic acid lithium soap or hydrogenated castor oil lithium soap.
It has already been proposed to manufacture lubricants containing lithium soaps, fatty acids, for example lithium stearate or oleate. However, during the manufacture of these fats, it was difficult to have successive batches of fat.
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having the same uniform characteristics. For example, in the manufacture of a grease containing lithium stearst, one operation may give a relatively hard grease and the next a much softer grease.
It has been found, according to the invention, that such difficulties can be remedied when grease is made with lithium soap of a hydroxystearic acid or of a polyhydroxystearic acid. Mixtures of these lithium soaps can also be used, according to the invention. Consequently, this relates to a lubricating grease containing a lubricating base forming a grease and a lithium soap of one or more hydroxy or polyhydroxy stearic acids, in an amount increasing the ability of this grease to maintain its strength. consistency when worked mechanically. Preferably, a lithium soap of 12-hydroxy stearic acid or a lithium soap of hydrogenated castor oil is used.
In general, it can be said that when greases are made from lithium soaps of the above kind, the resulting leaves have more uniform characteristics.
It has also been discovered, according to the invention, that a grease containing a lithium soap of a hydroxy stearic acid and, in particular, the lithium soap of 12-hydroxy stearic acid or the lithium soap of oil of hydrogenated castor has excessively high mechanical stability. After mechanical processing, greases containing lithium soaps of the above kind have a greater consistency than similarly processed greases which contain lithium stearate or oleate or other lithium salts.
1
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fatty acids.
In other words, the greases containing the lithium soap of hydroxy stearic acid and in particular the lithium soap of 12-hydroxy stearic acid or the lithium soap of hydrogenated castor oil retain their properties. consistency during long periods of mechanical processing, whereas like greases containing lithium soap, stearic acid or oleic acid or the like fatty acids deteriorate on mechanical processing. One field in which the greases according to the present invention have given excellent results is the lubrication of ball bearings in which lubrication is required which does not flow from the bearing due to change in consistency resulting from mechanical processing.
It has also been discovered, according to the invention, that if a lithium soap is made in place of hydroxy stearic acid and in particular 12-hydroxy stearic acid and a lithium soap of oil of hydrogenated castor, in a fat, by heating a lubricating base, for example mineral oil, vegetable oil or animal oil or a mixture of these oils, or analogous oils well known to those skilled in the art. - lists, and heating is carried out at a temperature above the melting point of the fat, for example at 218, a firmer and more stable fat is obtained if the fat is stirred during the time when it cools from a fluid state to a solid or semi-solid state.
Fat prepared as above and stirred while it cools has less tendency to ooze oil. Accordingly, in accordance with the preferred embodiment of the present invention, the fluid fat is stirred while it cools from the li- @ state.
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quide in the solid or semi-solid state. More particularly, a firmer fat is obtained if it is stirred while it cools from the fluid state, that is to say from a temperature above the melting point of the fat, at about 135 or around 93.
It will be appreciated that it is exceedingly difficult to obtain a uniform grease having a good texture when a lithium stearate grease is agitated during its cooling. When lithium stearate grease solidifies it becomes very rigid and if one tries to agitate it it becomes thin and separates into pieces of very poor quality grease.
In the preferred embodiment of the present invention, the greases containing the lithium soap of hydroxy stearoid acid and, preferably, the lithium soap of 12-hydroxy stearoid acid, are heated during heating. manufacturing to a temperature at which the fat dehydrates substantially, ie the fat contains less than 0.025 to 0.5% and preferably less than 0.025 of water. If the fats prepared as described above are heated above 205 and generally between 205 and 215, substantially all of the water present is expelled and the fat is then substantially dehydrated. If the grease is heated to temperatures below 205, varying amounts of water remain.
It has also been established that fats containing lithium soaps of hydroxy stearic acid and in particular 12-hydroxy stearic acid and fats containing lithium soap of hydrogenated castor oil, as they are originally obtained, have a rather grainy or ground coffee appearance, but
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that this fat can be converted to give it a butter-like texture by grinding the fat by a suitable grinding process but preferably by the method set forth in US Pat. No. 2,257,945.
It has also been found that greases containing lithium soap, obtained by reacting a lithium compound with a fatty acid from hydrogenated castor oil, are more resistant to oxidation using phenylenediamine, and in particular, of metaphenylenediamine only when the grease is made with a lithium soap obtained by reacting a lithium compound with hydrogenated castor oil or one or more hydrogenated glyceryl ricinoleates or glyceryl 12-hydroxy stearate or stearates . When the lithium compound is reacted with these latter compounds, a small amount of glycerin is formed and the difference in the action of the anti-oxidant is probably due to the presence of the glycerin.
According to one embodiment, the present invention aims at the manufacture of a fat containing several soaps, one of them being a lithium soap of hydroxy-stearic acid and, in particular, a soap. lithium 12-hydroxy stearic acid or lithium soap of hydrogenated castor oil. More particularly, the grease may further contain the lithium soap referred to herein, a sodium soap of a higher fatty acid, for example a sodium stearate or oleate, or a calcium soap of a higher fatty acid. or a lithium soap of a higher fatty acid.
In the manufacture of fats according to the invention, any substantially completely hydrogenated castor oil or fatty acids of hydrogenated castor oil can be used, the latter being obtained (\;
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by separation of hydrogenated castor oil.
Excellent results have been obtained using hydrogenated castor oil and hydrogenated castor oil fatty acids having the properties shown in the following tables:
Table 1
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<tb> Castor oil <SEP> <SEP> <SEP> Fatty acid <SEP>
<tb>
<tb> hydrogenated <SEP> oil <SEP> from
<tb>
<tb> castor <SEP> hydrogen-
<tb>
<tb> born
<tb>
<tb>
<tb> Percentage <SEP> of acids <SEP> Fat
<tb>
<tb> free <SEP> 1.4 <SEP> 88
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> value of <SEP> sápenification <SEP> 181 <SEP> 186
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Iodine <SEP> index <SEP> 2.7 <SEP> 4.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Title <SEP> 74.2 <SEP> 69
<tb>
When making lithium soap from hydrogenated castor oil or the fatty acid of hydrogenated castor oil shown above,
use any suitable lithium compound, including lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium oxide, etc.
Preferably, due to ease of manufacture, the lithium compound used is lithium monohydrate which contains from 53 to 55% lithium hydroxy. Lithium hydroxide (containing 99 @ Li @ H) has also given satisfactory results, but it is more expensive than lithium monohydrate.
A grease containing the lithium soap of hydrogenated castor oil can be made as follows. 370 g of hydrogenated castor oil of the kind indicated above are mixed with 370 g of neutral paraffin oil and heated to approximately 90 in a small boiler. Then 60 g of lithium hydroxide (53-55% LiOH) is dissolved in about 700 g of water and added to the mixture in the boiler. The reaction begins immediately and the heating is continued until
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the fat is almost dry.
790 g of paraffin oil, 200.350 g of oastal 2000 oil and 720 g of medium lubricating oil 120, are then slowly added over a period of one hour while the reaction mixture is heated. about 120 up to 190. The temperature of the reaction mixture is then brought to about 220, the temperature at which the mass is fluid. The heating is then stopped and the fat is preferably stirred during the period when it solidifies. It is not necessary to agitate the fat during cooling, but it is much preferable because it gives a firmer and more uniform fat having less tendency to let oil seep out than if it was not agitated. The fat is allowed to cool to about 135 and then poured into a metal bowl where it is allowed to cool to room temperature.
If the fat is stirred in the boiler at a sufficiently low temperature, it can be poured directly into containers for shipping, however, it is better to pour the fat into cooling basins and then, when is cold, to grind it and filter it according to the process described in the aforementioned American patent. In general, the cuvettes are filled to a height of about 8 cm.
When the mass, made in the indicated way, is poured into a bowl in 8 cm layers, the fat cools down to room temperature in about 6-10 hours.
It is good to set the fat cooling speed up to 135. However, once the fat has been stirred at a temperature from above 135 to below this number, the rate of cooling is not of great importance. However, if the fat is continued to stir from about 120 to about 105, a firmer fat is obtained.
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The table below shows the effect of a; .. j¯ia.- sīon rendering the on 1.:; Y.én ± trei: -, j.Jr: ie the [r2i5S8 tr2vaile; .
TAPLEAV II
EMI8.2
<tb> Fiasse <SEP> n <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb>
<tb> Temperature
<tb>
EMI8.3
Penetration 2il µ 15n 120 9t Í, 0
EMI8.4
<tb> worked
<tb>
<tb> penetration
<tb>
EMI8.5
VWÜUP8 zij 167 181 ICI 1S5
EMI8.6
<tb> A. <SEP> S.T.E.
<tb>
Oa obtained the results shown in Table II as follows. A large sample of the fat made as described above was melted at 219. Part of this large sample was run off at 215 while it was still liquid. This grease, designated 1 in Table II, was not stirred and had a worked penetration of 210. Another portion of. the grease that had been made to 219 by reducing the temperature to 150. This fat which is # 2 solidified at 195 and was poured into.
150 to cool it further without further agitation. This # 2 grease had a worked penetration of 187. Part # 3 of the grease made as described above was stirred while cooling to 120 and poured in to continue cooling without further agitation. This No. 3 grease had a worked penetration of 181. Part No. 4 of the fat, prepared as above and heated to 219, was stirred to 94 and poured in to cool it. dir. She had a worked penetration of 181.
A fifth sample of the fat, made as above, which had been heated to 219, was stirred while cooling to 66, then poured.
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This # 5 grease had a worked penetration of 185.
All of the above greases were cooled to room temperature, i.e. around 21, and the worked penetration A.S.T.M.
It is clear from looking at the figures in Table II that the fat that was poured into 215, without any stirring, was considerably softer than the fat that had been stirred as each part of that fat cooled from 219. further sees that at 120 or near this figure there is a critical change because agitation beyond 93 to 105 gives an increase in the worked penetration of the fat, though this penetration into the A fat which has been stirred and cooled to 66 is significantly less than that of a fat cooled from 215 without shaking.
According to the "Roll test", which is now used by several large fat companies, the consistency of greases obtained in accordance with the present invention consisting of lithium soap of a hydroxy fatty acid and in particular a lithium soap of hydroxy stearic acid, more especially 12-hydroxy stearic acid or a lithium soap of hydrogenated castor oil. The apparatus in which the test is carried out consists of a horizontal hollow cylinder 9 cm in diameter, 18 cm long, in which has been placed a solid steel cylinder 7 cm in diameter and 18 cm in diameter. long, weighing approx. 5 kg. On the cylinder, originally closed at one end, we put a cap after putting the grease in the cylinder.
There is enough clearance for the solid steel cylinder to roll freely inside the other cylinder which rotates at 160 rpm. The full cylinder rotates by
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contact with the wall of the hollow cylinder. In a device
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As a result, a large amount of fat was eluinated during a given tenos and attempted to achieve the degree of mechanical stability of the fat. The cylinder ', Jlus petit 1a: "ine, work and mastic intin811ni: the grease.
At given intervals, we i? r .t; 1¯ r; . ]; 0,: T i: o ,, ', e, 01: e ::; "é, i ,. ra consistency and we put it back in the same to continue working. The consistency of the fat is determined using a special small cone attached to the regular ASTE penetrator. A small cuvette is used in combination with the test.
The penetration obtained with
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this device is called here !! microreneration T1 which 1 can be linked if desired with the regular A.S.T.E. using a pre-determined curvature.
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The "Micropenetration" tests were carried out on a grease made according to the present invention and containing 18.5% of lithium soap with hydrogenated castor oil and similar tests were carried out on a grease containing a similar amount of soap. lithium stearate and a similar amount of lithium cleate soap. In all of the tests the soap base was incorporated into an oil of viscosity 500.
The table below shows the results given by the "Roll" test carried out in the apparatus indicated above:
TABLE III
Micro penetration
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<tb> Grease <SEP> containing <SEP> Soap <SEP> with <SEP> lithium <SEP> Soap <SEP> with <SEP> li- <SEP> Soap
<tb>
Castor oil <SEP> <SEP> <SEP> thium acid <SEP> <SEP> to <SEP> li-
<tb>
<tb>
<tb> hydrogenated <SEP> from <SEP> stearic <SEP> thium
<tb>
<tb>
<tb> acid
<tb>
<tb>
<tb> oleic
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Penetration <SEP> worked
<tb>
<tb>
<tb> A.S.T.M.
<SEP> 174 <SEP> 175 <SEP> 228
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Before <SEP> rolling <SEP> 43 <SEP> 46 <SEP> 48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> hours <SEP> of <SEP> rolling <SEP> 50 <SEP> 70 <SEP> 184
<tb>
EMI10.5
4 TT TT TT - - 55 90 20W d
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EMI11.1
<tb> 8 <SEP> hours <SEP> of <SEP> rolling <SEP> 64 <SEP> 99 <SEP> too <SEP> soft
<tb>
EMI11.2
16 n rr fi 69 115 rr rr
EMI11.3
<tb> 26 <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP> 70 <SEP> 123 <SEP>" <SEP> "
<tb>
<tb> 32 <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP> 70 <SEP> 123 <SEP>" <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP> 70 <SEP> 123 <SEP>" <SEP> "
<tb>
The results given in Table III clearly indicate that a fat made with a lithium soap of hydrogenated castor oil cannot fall apart or lose its consistency.
to the extent that a like grease breaks, when that grease contains lithium oleate stearate.
This ability to retain its consistency is a very interesting quality for a fat.
Similar results are obtained when the fat contains a lithium soap of 12-hydroxy-stearic acid obtained from hydrogenated castor oil or fatty acids from hydrogenated castor oil or from some other material. first, since 12-hydroxy-stearic acid can be obtained from other raw materials.
When making a lubricating oil containing several soaps one of which is a lithium soap of an unsaturated fatty acid hydroxy or of a hydroxy stearic acid or of a 12-hydro-stearic acid or a lithium soap of hydrogenated castor oil or a lithium soap of fatty acids of hydrogenated castor oil or a mixture of bodies of the same kind, it can also be incorporated into the fat, during its manufacture, a soap which is not lithium but which may be a sayon of a metal or a metalloid or a soap made by saponifying soap-forming ingredients with an organic compound, for example ethanolamines and the like.
However, it is better to make a grease containing lithium soap and then to do
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a grease containing a cooked soap is not lithium, then to mix the greases cold, because this tends to give a more uniform texture. We will give below examples of grsisses containing several soaps, one of them being a lithium soap of hydro-genated castor oil:
Example 1 - 80 @ hydrogenated castor oil lithium soap grease 20% sodium soap grease Melting point 175 C Penetration worked A.S.T.H. 253 4 hour rolling test 99 The total soap content of the grease was 14.1%.
Example 2 - 90 :: lithium soap grease: hydrogenated castor oil 10% calcium soap grease Melting point 154 C Penetration worked A.S.T.M. 283 4 hour rolling test 91 The total soap content of the grease was 15%.
Example 3 - 80% hydrogenated castor oil lithium soap grease 20% calcium soap grease Melting point 130 Worked penetration A.S.T.K. 278 4 hour rolling test 100 The total soap content of the grease was 14.8%
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Example 4 - 60% Hydrogenated Castor Oil Lithium Soap Grease 40% Calcium Soap Grease Melting Point 115 Worked Penetration A.S.T.M. 308 4 hour rolling test 103 The total soap content of the grease was 14.5%.
Example 5 - 90% hydrogenated castor oil lithium soap grease 10% aluminum soap grease Melting point 195 Worked penetration A.S.T.M. 300 4 hour rolling test 99 Total grade was 14.2%
Example 6 -, 80% lithium soap grease hydrogenated castor oil 20% aluminum soap grease Melting point 127 Worked penetration A.S.T.M. 298 4 hour rolling test 107 Total grade was 13.3%
Example 7 - 60% hydrogenated castor oil lithium soap grease 40% aluminum soap grease Melting point 1190 Worked penetration A.S.T.M.
345 -4 hour rolling test 148 Total grade was 11.5%
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In the soaps indicated above the melting points vary from 115 to 195, the penetration worked A.S.T.M. from 253 to 345. The rolling test, for a period of 4 hours, varies from 91 to 148. In general, a grease which has undergone the 4 hour rolling test and exhibits a micro-penetration of about 75 to 175 is satisfactory. although at 175 the fat is very soft.
Additional examples showing the manufacture of greases containing lithium soap from hydrogenated castor oil will be given below.
Example 1 -
1000 grams of hydrogenated castor oil and 1000 grams of paraffin 200 oil are melted together. 162 grams of lithium hydroxide (53 to 55% LiOH) are dissolved separately in 900 grams of water. Lithium hydroxide is then added to the mixture of hydrogenated castor oil and neutral paraffin oil and the saponification is allowed to take place.
The excess water is evaporated off and then 2000 gr of neutral paraffin oil 200, 1500 gr of Coastal 2000 red oil and 1750 gr of medium lubricating oil with a viscosity of 120 to 99 are added. The mixture is then heated. - mix at 2190 and stir while the reaction mixture cools to 135. Preferably, an ooidation inhibitor, for example methaphenylenediamine, generally at about 66 is added. At or around 135 ° C, the fat is poured into a bowl and allowed to cool to room temperature.
The resulting fat contains 14% lithium soap, hydrogenated castor oil and has the following properties: 14% soap Penetration worked A.S.T.M. 282 Melting point Ubbelohde 384 Percent free LiOH 0.017
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The glycerin produced or released by the saponification reaction remains in the oil and it is probably to this that we must attribute the difference in which anti-oxidants behave, for example the phenylenediamines and in particular the meth aphenylenediamines. , in comparison with the action of these antioxidants when using fatty acids of hydrogenated castor oil in place of glycerides.
EXAMPLE II - ----------
270 g of hydrogenated castor oil are melted with 370 g of "Coastal" oil of Saybolt Universal viscosity of 100 to 38. The mixture is then saponified with a solution of lithium hydroxide made by adding 60 gr of lithium hydroxide in 360 gr of water.
When the saponification is complete and the water has evaporated, 2260 g of Coastal oil of Saybolt universal viscosity 57, to 38 are added. The reaction mass is heated from 400 to 425 with the fat being liquid in this range. Preferably, the fat is stirred as it cools from this temperature to about 275.
The fat is then poured into bowls and allowed to cool, in layers 8 cm thick, to room temperature, the cooling period being about 8 hours. The grease obtained in this example has a soap content of 12.3%, a work penetration A.S.T.M. of 215 and a Ubbelohde melting point of 171.
Example III - -----------
370 g of hydrogenated castor oil were melted with 370 g of 100 paraffin oil. The melt was saponified with lithium hydroxide obtained by dissolving 60 g of lithium hydrate in 400 g. @
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of water. The saponification was allowed to proceed until it was substantially complete and the water was evaporated. Then added 580 gr of paraffin oil
100 and 1520 g of Coastal Red 2000 oil. The reaction mass was stirred while it cooled to 120 and the cooled fat was poured into an 8 cm layered bowl to continue cooking. cool to room temperature.
The grease produced according to Example II contained 13.5% soap and had a worked penetration of 333.
Example IV - ----------
650 gr of fatty acids of hydrogenated castor oil were melted with 350 gr of hydrogenated castor oil and 1000 gr of neutral paraffin oil. A quantity of lithium hydroxide obtained by dissolving 163 g of lithium hydrate in 900 g of water was added to the melt. The saponification was allowed to proceed until it was substantially complete and the water evaporated. Then 1850 gr of neutral paraffin oil 200, 1700 gr of Coastal red oil 2000, 1600 gr of medium lubricating oil 120, 12 gr of metaphenylenediamine were added. The reaction mass was heated to 205-218 and stirred while the reaction mass cooled to a temperature of 105.
The fat obtained according to the above example contained 14.5% lithium soap, of which approximately 1/3 was obtained from hydrogenated castor oil and the other two thirds from fatty acids of castor oil. hydrogenated. The fat had a penetration in A.S.T.M. 200 and a two hour rolling test gave a consistency of 74. The 4 hour rolling test gave a consistency of 75 and the rolling test gave a consistency of 85 hours for 15 hours.
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Example V - ----------
1200 gr of fatty acids of hydrogenated castor oil and 1200 gr of neutral paraffin oil 200 were melted and an amount obtained by dissolving 197 gr of lithium hydrate in 1000 gr of liquid was added to the melt. 'water. The saponification was allowed to proceed until it was substantially complete and the water evaporated. 1600 g of neutral paraffin oil, 200.1500 g of Coastal red oil, 2000.1550 g of medium lubricating oil 120 and 10 g of meta / phenylenediamine were then added to the resulting mass. The resulting fat contained 17% lithium soap derived from the fatty acids of hydrogenated castor oil, it had a worked penetration of 233 and an Ubbelohde melting point of 195.
Micro-penetration after a 2 hour rolling test was 96, after a four hour rolling test of 96, after a 15 hour rolling test of 105, after a 22 hour rolling test of 107, and after a 38 hour rolling test of 107.
'Although the lubricating bases used in the above examples are mineral oil bases, it is obvious that iron can mix therein any of the well known lubricating bases including animal oils, vegetable oils, oils. hydrogenated fish and rosin or more of these bodies.
As has been said, the soap incorporated in the fat according to the present invention may, according to one embodiment of the invention, be a lithium soap from hydrogenated ricinoleic acid or from hydrogenated castor oil. - born or it can be lithium soap obtained by reacting a lithium compound with the fatty acids of hydrogenated castor oil or lithium soap can be obtained by reacting a lithium compound.
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thium with a mixture of hydrogenated castor oil and fatty acids obtained by saponification of hydrogenated castor oil.
The lithium soap can be a 12-hydroxy stearic acid soap. This designation in accordance with common practice means that the hydroxy group is on the second carbon atom from the carboxyl group. In accordance with the present invention, the lubricating agent, for example gr @ isse, contains a lithium soap of 10-hyeroxy stearic acid.
According to the present invention, it is also possible to incorporate in a lubricating agent, for example a grease, lithium soaps of rolyhyd.roxy-stearic acids. Polyhydroxy stearic acids can be prepared by oxidation and then hydroxylation of oleic acid. Lithium soap of this acid can be prepared by directly reacting this acid with a lithium compound.
It will be pointed out that lithium soap of hydroxy fatty acids and, in particular, lithium soap of hydrogenated ricinoleic acid or hydrogenated castor oil or lithium soap of 12-hydroxy stearic acid , whatever its origin, have an OH group present in the chain and this is true of a very small number of other fatty acids.
While in the preferred embodiment of the invention greases are made by incorporating therein lithium soaps of the kind set forth herein, it will be understood that fluid lubricating agents which are not only in the form of grease may also contain. lithium soaps as specified here.
While it is understood that the invention is not limited to any particular lubricating base or to any grease containing a particular percentage of lithium soaps of the kind indicated here, it can be said in general
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that the lubricating base can contain the lithium soap present in an amount of up to 50% of the total weight of the grease.
According to a more limited characteristic of the invention, the lithium soap of an unsaturated hydroxy fatty acid or of a poly-hydroxy fatty acid or of 12-hydroxy stearic acid or of hydrogenated castor oil or hydrogenated castor oil fatty acids or a mixture of any or all of these soaps can be found in the lubricant or grease in amounts ranging from 3 to 40% and preferably 8. at 40% on the basis of the total weight of the lubricating seal. As mentioned, there may also be non-lithium soaps of the kind shown here in the fat.
There may be in the grease a lithium soap of an unsaturated fatty acid or a lithium soap of an unsaturated fatty acid hydroxy or a lithium soap of unsaturated fatty acids of the ricinoleic series, these fatty acids being of the general formula CnH2n-20H COOH or a soap containing a lithium of a 12-hydroxy stearic acid or of hydrogenated ricipoleic acids or of hydrogenated castor oil or of hydrogenated castor oil fatty acids and, furthermore, there may be a soap which is not lithium, for example a soap of a metal or a metaloid or a soap obtained by saponifying an acid-containing material with an organic compound having basic properties. , for example ethanolamines or any other amine, amide, imide, or an ammonia-substituted product.
More particularly, the soap which is not lithium can be a calcium soap, a sodium soap or an aluminum soap or a mixture of any of these soaps or tus. Soap which is not lithium can be obtained by saponifying hydrogenated castor oil or the fatty acids of hydrogenated castor oil. More particular-
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the soap that is not lithium can be a soap
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12-hydroxy stearic acid or a poly-hydroxy stearic acid.
According to the invention, it is also possible to incorporate lithium soaps of? poly-hydroxy stearic acids. For example, soaps can be made by reacting the lithium-containing compounds with hydroxy stearic acids in which the hydroxy groups are in the 9 and 10 carbon positions.
It has been said above that greases containing a lithium soap obtained by reacting a lithium compound with a fatty acid of hydrogenated castor oil prevent oxidation much better by means of phenylenediamine than when this grease is made. with a lithium soap obtained by reacting a lithium compound with the glyceride of hydrogenated castor oil. Phenyenediamine can be present in fat in an amount varying from 0.01 to 0.1%. The lithium soap-containing grease or fluid lubricant of the above kind may contain both dissolved phenylenediamine and dispersed phenylenediamine.
Any of these phenylenediamines can be used, but it is preferable to use the meta compound instead of the ortho or para compound.
It will be appreciated that it is very advantageous to keep the lubricating agent neutral or slightly basic.
In Examples 1 to VII above, the total soap content of the fat varies from 11.5 to 15%. However, the soap content can vary from 3 to 40% or even more and in some cases 8 to 40% or even more. In all these fats, lithium soap or several lithium soaps of the kind indicated here are
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present in predominant amounts "" and the fat which
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is not lithium is in lesser proportion. For example, the total soap content of the grease may be 75% lithium soap and 25% aluminum soap, which is a ratio of 3: 1. However, the ratio of this soap can be 2: 1 or even 1: 1.
Although it is preferable that lithium soap be in the predominant amount, in some cases soaps which are not lithium may dominate and lithium soap or a mixture of lithium soap of the kind indicated may be present in lesser proportions. . It is understood that the invention is not limited to any specific ratio of lithium soap to the non-lithium soap present in the grease and this ratio can vary between very wide limits, in accordance with good practice. fat.