BR112014010522B1

BR112014010522B1 - Composições de graxas complexa e simples de sulfonato de cálcio, e, método para produzir uma graxa complexa de sulfonato de cálcio sobrebasificado

Info

Publication number: BR112014010522B1
Application number: BR112014010522-7A
Authority: BR
Inventors: J Andrew Waynick
Original assignee: Nch Corporation
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2022-02-15
Also published as: IL232245A; IL232246A0; SG11201401740WA; HUE043676T2; US9273265B2; HK1200431A1; KR20140093251A; MX2014004943A; AU2012332673A1; JP2014532785A; CN104010972A; AP2014007626A0; BR112014010535A2; EP2773590A4; SG11201401742YA; BR112014010522A2; BR112014010535B1; KR20140093250A; MX2014005168A; EP2773589A1

Abstract

COMPOSIÇÕES DE GRAXAS COMPLEXA E SIMPLES DE SULFONATO DE CÁLCIO, MÉTODO PARA PRODUZIR UMA GRAXA COMPLEXA DE SULFONATO DE CÁLCIO SOBREBASIFICADO, E, PRODUTO DE GRAXA DE SULFONATO DE CÁLCIO. Uma composição de graxa de sulfonato de cálcio sobrebasificado compreendendo uma quantidade reduzida de sulfonato de cálcio sobrebasificado, carbonato de cálcio adicionado, óleo de base, um ou mais agentes de conversão, e um ou mais ácidos de complexação se uma graxa complexa é desejada. A composição de graxa de sulfonato de cálcio melhora o rendimento de espessante e a utilidade esperada em alta temperatura, como demonstrado pelo ponto de gotejamento. O carbonato de cálcio pode ser utilizado para reagir com ácidos de complexação ao produzir uma graxa complexa, de tal modo que a adição de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio não é necessária. Um método para produzir a composição compreendendo as etapas de misturar o sulfonato de cálcio sobrebasificado e óleo de base, adicionar o carbonato de cálcio, adicionar um ou mais agentes de conversão, e adicionar um ou mais ácidos de complexação. A totalidade ou uma porção de um ou mais dos ácidos de complexação pode ser adicionada com ou antes de um ou mais agentes de conversão.(...).

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório US No. 61/553.674 depositado em 31 de outubro de 2011.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

[0002] Esta invenção se refere às graxas de sulfonato de cálcio sobrebasificado feitas com carbonato de cálcio adicionado como fonte de base e ao método para a fabricação de tais graxas para proporcionar melhorias tanto no rendimento de espessante quanto na utilidade esperada em temperatura elevada tal como demonstrado pelo ponto de gotejamento.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[0003] As graxas de sulfonato de cálcio sobrebasificado tem sido uma categoria de graxa estabelecida há muitos anos. Um processo conhecido para fazer tais graxas é um processo de duas etapas que envolvem as etapas de “promoção” e “conversão”. Tipicamente, a primeira etapa (“promoção”) consiste em reagir um excesso estequiométrico de óxido de cálcio (CaO) e o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) como a fonte de base com um ácido alquilbenzeno sulfônico, dióxido de carbono (CO2), e com outros componentes para a produção de um sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado, com o carbonato de cálcio amorfo disperso no mesmo. Estes sulfonatos de cálcio solúveis em óleo sobrebasificados normalmente são transparentes e brilhantes e têm reologia newtoniana. Em alguns casos, eles podem ser um pouco turvos, mas estas variações não impedem a sua utilização na preparação de graxas de sulfonato de cálcio sobrebasificado. Para os fins desta descrição, os termos e “sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado” e “sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificados” e “sulfonato de cálcio sobrebasifícado” se referem a qualquer sulfonato de cálcio sobrebasifícado apropriado para produzir graxas de sulfonato de cálcio. Tipicamente, a segunda etapa (“conversão”) é a de adicionar um agente ou agentes de conversão, tais como propileno glicol, álcool isopropílico, água, ácido fórmico ou ácido acético, para o produto da etapa de promoção, juntamente com um óleo de base adequado (tais como óleo mineral), para converter o carbonato de cálcio amorfo para uma dispersão muito finamente dividida de carbonato de cálcio cristalino. Por causa de um excesso de hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio ser utilizado para alcançar sobrebasificação, uma pequena quantidade de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio residual pode também estar presente, e será dispersa. A forma cristalina do carbonato de cálcio é de preferência de calcita. Este carbonato de cálcio extremamente finamente dividido, também conhecido como uma dispersão coloidal interage com o sulfonato de cálcio para formar uma consistência semelhante à graxa. Tais graxas de sulfonato de cálcio sobrebasifícado produzido através do processo de duas etapas vêm a ser conhecidas como “graxas simples de sulfonato de cálcio” e são descritas, por exemplo, nas Patentes US No. 3.242.079; 3.372.115; 3.376.222, 3.377.283; e 3.492.231.

[0004] É também conhecido na técnica anterior, combinar estas duas etapas, controlando cuidadosamente a reação, em uma única etapa. Neste processo de uma só etapa, graxa simples de sulfonato de cálcio é preparada por reação de um ácido sulfônico apropriado ou com hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio, na presença de dióxido de carbono e um sistema de reagentes que, simultaneamente, atuam tanto como promotor (a criação de carbonato de cálcio amorfo por reação de sobrebasificação de dióxido de carbono com uma quantidade em excesso de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) e agentes de conversão (convertendo o carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino muito finamente dividido). Assim, a consistência semelhante à graxa é formada em uma única etapa em que o sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado (o produto da primeira etapa no processo de duas etapas) nunca é efetivamente formado e isolado como um produto separado. Este processo de uma só etapa é divulgado, por exemplo, na Patente dos US Nos. 3.661.622; 3.671.012; 3.746.643; e 3.816.310.

[0005] Além de graxas simples de sulfonato de cálcio, compostos de graxas complexas de sulfonato de cálcio são também conhecidos na técnica anterior. Estas graxas complexas são tipicamente produzidas através da adição de uma base contendo cálcio forte, tal como hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio, para a graxa simples de sulfonato de cálcio produzida por qualquer das duas etapas ou processo de uma só etapa e reagindo com uma quantidade estequiometricamente equivalente de ácidos de complexação, tal como o ácido 12-hidroxiesteárico, ácido bórico, ácido acético, ou ácido fosfórico. As vantagens reivindicadas da graxa complexa de sulfonato de cálcio sobre a graxa simples incluem aderência reduzida, melhor bombeamento, e melhor utilitário a alta temperatura. Graxas complexas de sulfonato de cálcio são divulgadas, por exemplo, na Patente dos US. N ° s 4.560.489; 5.126.062; 5.308.514; e 5.338.467. *

[0006] Toda a técnica anterior conhecida ensina a utilização de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio como fonte de cálcio básico para a produção de graxas de sulfonato de cálcio ou como um componente necessário para a reação com ácidos de complexação para formar graxas complexas de sulfonato de cálcio. A técnica anterior ensina que é geralmente conhecido que a presença de carbonato de cálcio (como um ingrediente separado, ou como uma “impureza” do hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio, com exceção de que a presença do carbonato de cálcio amorfo disperso no sulfonato de cálcio após carbonatação), deve ser evitada por, pelo menos, duas razões. A primeira é que o carbonato de cálcio é geralmente considerado como uma base fraca, não adequada para a reação com ácidos de complexação. A segunda é que a presença de compostos de cálcio sólido que não reagiram (incluindo o carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio), interfere com o processo de conversão, o que resulta em compostos de graxa inferior se os sólidos que não reagiram não são removidos antes da conversão ou antes da conversão ser completada.

[0007] Além disso, a técnica anterior não proporciona uma graxa complexa de sulfonato de cálcio com a melhoria tanto de rendimento espessante quanto de ponto de gotejamento. O estado da técnica conhecido requer uma quantidade de sulfonato de cálcio sobrebasificado menor do que 36 % (em peso do produto final de graxa) para atingir uma graxa adequada na categoria NGLI No. 2 com um ponto de gotejamento demonstrado de, pelo menos, 575°F (301,67°C). O sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado é um dos ingredientes mais caros na fabricação de graxa de sulfonato de cálcio, portanto, é desejável reduzir a quantidade deste ingrediente, mantendo um nível desejável de firmeza na graxa final (melhorando deste modo o rendimento de espessante). Especificamente, é desejável dispor de uma graxa de sulfonato de cálcio sobrebasificado em que a percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado é menor do que 36 % e o ponto de gotejamento é consistentemente 575°F (301,67°C) ou mais, quando a consistência é dentro de um grau de NLGI No. 2 (ou a penetração trabalhada de 60 golpes da graxa é entre 265 e 295). Pontos de gotejamento mais altos são considerados desejáveis uma vez que o ponto de gotejamento é o primeiro e mais facilmente determinado guia quanto às limitações de utilidade a alta temperatura de uma graxa lubrificante.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Esta invenção se refere às graxas de sulfonato de cálcio sobrebasificado feitas com a adição de carbonato de cálcio sólido e ao método para a fabricação de tais graxas para proporcionar melhorias no rendimento tanto de espessante (exigindo menos sulfonato de cálcio sobrebasificado, mantendo a medições de penetração aceitáveis) quanto de utilidade esperada a alta temperatura como demonstrado pelo ponto de gotejamento. Embora a técnica anterior conhecida ensine de forma consistente e uniforme contra fazer uma graxa à base de sulfonato de cálcio de alta qualidade por ter materiais básicos, tais como carbonato de cálcio de base fraca, apresentando- se como um sólido insolúvel, antes da conversão, verificou-se que uma graxa simples de sulfonato de cálcio adequada pode ser produzida de acordo com a invenção através da adição de carbonato de cálcio, antes da conversão. A técnica anterior conhecida também ensina contra o uso de carbonato de cálcio de base fraca como o material de base para reagir com ácidos de complexação quando produzindo graxas complexas de sulfonato de cálcio. No entanto, também tem sido encontrado que a graxa complexa de sulfonato de cálcio melhorada pode ser produzida de acordo com a invenção, utilizando carbonato de cálcio como base adicionada, e como a única adição de base, para reagir com ácidos de complexação. Além disso, a técnica anterior conhecida, geralmente requer uma quantidade de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado de 36 % ou mais (em peso do produto final de graxa) para obter uma graxa suficientemente firme ao mesmo tempo, tendo um ponto de gotejamento de 575°F (301,67°C) ou mais. O sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado é um dos ingredientes mais caros na fabricação de uma graxa de sulfonato de cálcio, por isso, é desejável reduzir a quantidade deste ingrediente enquanto ainda fornece excelentes propriedades demonstradas de ponto de gotejamento. Esta redução foi alcançada com as graxas de acordo com a invenção sem resultar em uma graxa que é demasiada macia ou um ponto de gotejamento que é inferior.

[0009] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, uma composição de graxa de sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasificado é fornecida com os seguintes ingredientes, em percentagem em peso do produto final de graxa (embora, alguns ingredientes, tais como a água, podem não estar no produto final de graxa ou podem não estar nas concentrações indicadas para a adição): de 20 % a 36 % de sulfonato de cálcio sobrebasifícado, de 4 % a 15 % de carbonato de cálcio adicionado, de 2 % a 5 % de água, de 1 % a 4 % de outros agentes de conversão, tais como álcoois, éteres, glicóis, éteres de glicol, poliéteres de glicol e ácidos carboxílicos, de 1 % a 4 % de ácido de alquilbenzeno sulfônico opcional; e, opcionalmente, de d 2,8 % a 11,0 % (total) de um ou mais ácidos de complexação, tais como ácido bórico, ácido acético, ácido 12- hidroxiesteárico, ou ácido fosfórico (quando uma graxa complexa é desejada). A graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com esta forma de realização preferida é uma graxa de grau de NGLI No. 2 tendo um ponto de gotejamento de 575°F (301,67°C) ou mais.

[00010] De acordo com uma forma de realização da invenção, uma graxa simples de sulfonato de cálcio é produzida pela combinação de um sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasifícado compreendendo carbonato de cálcio amorfo como material de sobrebasificação primário com uma quantidade inicial adequada de um óleo de base adequado, tal como óleo mineral, que é então misturado com o carbonato de cálcio finamente dividido, como a única base contendo cálcio adicionado e um agente ou agentes de conversão, em seguida, aquecida, conforme necessário para uma faixa de temperaturas de cerca de 190°F (87,78°C) a 200°F (93,33°C) durante um período de tempo necessário para a eficaz conversão de carbonato de cálcio amorfo para uma dispersão de carbonato de cálcio cristalino extremamente finamente dividido, na presença da base de carbonato de cálcio adicionado anteriormente, e depois rapidamente aquecida a 380°F (193,33°C) a 400°F (204,44°C) para remover água e subprodutos de reação voláteis, em seguida, resfriada, com óleo de base adicional adicionado conforme necessário. O produto final de graxa simples foi então moído conforme apropriado de acordo com métodos conhecidos na técnica para alcançar uma graxa simples de sulfonato de cálcio de alta qualidade, homogênea, e suave.

[00011] De acordo com uma outra forma de realização da invenção, uma graxa complexa de sulfonato de cálcio melhorada é produzida pela adição de um ou mais ácidos de complexação a uma graxa simples de sulfonato de cálcio, tal como o descrito acima, sem a necessidade de adição de qualquer óxido de cálcio ou cálcio hidróxido. Uma porção de um ou mais destes ácidos de complexação pode ser adicionada antes da conversão da graxa simples de sulfonato de cálcio, sendo o restante de um ou mais ácidos de complexação adicionados após a conversão. Apesar de o carbonato de cálcio ser considerado uma base fraca, o excesso estequiométrico do mesmo adicionado para tomar a graxa simples é mais do que suficiente para reagir com o ácido ou ácidos de complexação para fazer a graxa complexa. De acordo com esta forma de realização da invenção, não há necessidade de adicionar qualquer hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio para completar a reação, poupando assim tempo e os custos associados com a etapa de processamento adicional e ingredientes adicionais nos métodos da técnica anterior de produção de graxas complexas de sulfonato de cálcio. Além disso, como irá ser subsequentemente mostrado, as graxas da presente invenção que utilizam o carbonato de cálcio como a única base para a reação com ácidos de complexação são superiores às graxas da técnica anterior que usam o hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio para a reação com ácidos de complexação.

[00012] Quando produzidos de acordo com os parâmetros da invenção aqui descritos, graxas de sulfonato de cálcio de qualidade consistentemente alta podem ser feitas com o rendimento de espessante e propriedades de ponto de gotejamento superiores aos das graxas da técnica anterior. As graxas complexas de sulfonato de cálcio sobrebasificado feitas de acordo com a invenção têm uma consistência de grau de NLGI No. 2 (ou superior) e um ponto de gotejamento de 575°F (301,67°C) (ou superior), com a percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado sendo menor do que 36 %. As concentrações mais baixas do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado alcançadas pela invenção são desejáveis uma vez que o custo da graxa é reduzido. Outras propriedades, tais como a mobilidade e capacidade de bombeamento, em especial a temperaturas mais baixas, também podem ser favoravelmente influenciadas pelo rendimento melhorado de espessante conseguido de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERENCIAIS

[00013] De acordo com uma forma de realização da invenção, esta graxa simples sobrebasificada é produzida por reação e mistura de certos compostos compreendendo: (a) um material de sobrebasificação primário compreendendo sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado tendo carbonato de cálcio amorfo disperso no mesmo; (b) um óleo de base adequado de uma quantidade apropriada para proporcionar um produto final de consistência aceitável; (c) um excesso estequiométrico de carbonato de cálcio finamente dividido, como uma base contendo cálcio sólido insolúvel em óleo adicionada ao material de sobrebasificação primário e óleo de base antes da conversão; e (d) um agente ou agentes de conversão, alguns ou todos dos quais podem não estar no produto final acabado, por volatilização durante a fabricação. Opcionalmente, um ácido de facilitação pode ser adicionado antes da conversão de acordo com uma outra forma de realização da invenção. Tais ácido de facilitação auxiliam na formação da estrutura de graxa. De acordo com estas formas de realização, nenhum o hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio é necessário para ser adicionado para fabricar a graxa.

[00014] O sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasificado utilizado de acordo com esta forma de realização da invenção pode ser qualquer típico daqueles documentados na técnica anterior, tais como Patente dos US Nos. 4.560.489; 5.126.062; 5.308.514; e 5.338.467. O sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasifícado pode ser produzido in situ, de acordo com estes métodos conhecidos ou podem ser adquiridos como um produto comercialmente disponível. Tais sulfonatos de cálcio solúveis em óleo altamente sobrebasifícados terão um valor de Número de Base Total (TBN) não menor do que 200, de preferência, não menor do que 300, e mais de preferência cerca de 400. O sulfonato de cálcio sobrebasifícado comercialmente disponível deste tipo inclui, mas não está limitado a, o seguinte : Hybase C401 como fornecido pela Chemtura US Corporação; Syncal OB400 e Syncal OB405-WO como fornecido pela Kimes Technologies International Corporation; Lubrizol 75GR, Lubrizol 75NS, Lubrizol 75P, e Lubrizol 75WO como fornecido pela Lubrizol Corporation. A quantidade do sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasifícado na graxa final de acordo com esta forma de realização da invenção pode variar, mas é, geralmente, entre 10 e 45 %. De preferência, a quantidade de sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasifícado na graxa final de acordo com uma forma de realização da invenção é entre 20 e 36 % e mais de preferência entre 25 e 32 %.

[00015] Tanto os óleos minerais naftênicos quanto parafínicos a base de petróleo normalmente utilizados e bem conhecidos na técnica para fabricar graxa podem ser usados como o óleo de base de acordo com a invenção. Os óleos de base sintética podem também ser utilizados nas graxas da presente invenção. Tais óleos de base sintética incluem polialfaolefinas (PAO), diésteres, ésteres de polióis, poliéteres, benzenos alquilados, naftalenos alquilados, e fluidos de silicone. Em alguns casos, os óleos de base sintética podem ter um efeito adverso, se presente durante o processo de conversão, como será entendido pelas pessoas versadas na técnica. Em tais casos, os óleos de base sintéticos não devem ser adicionados inicialmente, mas adicionado ao processo de fabricação de graxas em uma fase em que os efeitos adversos serão eliminados ou minimizados, tal como depois da conversão. Óleos de base mineral naftênicos e parafínicos são preferidos devido ao seu menor custo e disponibilidade. A quantidade total de óleo de base adicionada (incluindo aquela inicialmente adicionada e as que podem ser adicionadas mais tarde no processo de graxa para obter a consistência desejada) será tipicamente de entre 30 % e 60 %, de preferência 35 % e 55 %, mais de preferência 40 % e 50 %, com base no peso final da graxa.

[00016] O carbonato de cálcio utilizado de acordo com esta forma de realização da invenção é finamente dividido com um tamanho médio de partícula menor do que 20 microns, de preferência menor do que 10 microns, mais de preferência menor do que ou igual a 5 microns. Além disso, o carbonato de cálcio é de preferência de pureza suficiente de modo a ter contaminantes abrasivos, tais como sílica e alumina, a um nível suficientemente baixo para não influenciar significativamente as propriedades antidesgaste da graxa resultante. Idealmente, para se obter os melhores resultados, o carbonato de cálcio deve ser de grau alimentar ou de grau US Pharmacopeia. A quantidade de carbonato de cálcio adicionado é entre 2,0 % e 20 %, de preferência entre 4 % e 15 %, mais de preferência, 6 % e 10 %, com base no peso final da graxa. De acordo com esta forma de realização da invenção, o carbonato de cálcio é adicionado antes da conversão como o único ingrediente base contendo cálcio adicionado. Embora o óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio possa ter sido utilizado para produzir o sulfonato de cálcio sobrebasificado, não é necessário adicionar qualquer óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio, antes ou após a conversão.

[00017] Um ou mais agentes de conversão, tais como álcoois, éteres, glicóis, éteres de glicol, poliéteres de glicol, ácidos carboxílicos, ácidos inorgânicos, nitratos orgânicos, e quaisquer outros compostos que contêm hidrogênio ativo ou tautomérico, são utilizados de acordo com esta forma de realização. A quantidade de tais agentes de conversão adicionados, com base no peso final da graxa, está entre 0,1 % e 5 %, de preferência entre 1,0 % e 4 %, mais de preferência entre 1,5 % e 3,0 %. Dependendo dos agentes de conversão utilizados, eles podem ser removidos por volatilização durante o processo de fabricação. Especialmente preferidos são os glicóis de baixo peso molecular, tais como hexileno glicol e propileno glicol. A água é também tipicamente adicionada em uma quantidade entre 1,5 % e 10 %, de preferência entre 2,0 % e 5,0 %, mais de preferência entre 2,2 % e 4,5 %, com base no peso final da graxa. Deve notar-se que alguns agentes de conversão podem também servir como ácidos de complexação, para produzir uma graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com uma outra forma de realização da invenção descrita abaixo. Tais materiais irão fornecer simultaneamente ambas as funções de conversão e de complexação.

[00018] Embora não seja necessário, uma pequena quantidade de um ácido de facilitação pode ser adicionado à mistura antes da conversão de acordo com uma outra forma de realização da invenção. Ácidos de facilitação apropriados, tais como um ácido de alquilbenzeno sulfônico, que têm um comprimento da cadeia de alquila, tipicamente entre 8 a 16 átomos de carbono, pode ajudar a facilitar a formação de estrutura de graxa eficiente. Mais de preferência, este ácido de alquilbenzeno sulfônico compreende uma mistura de comprimentos de cadeia de alquila que são principalmente de cerca de 12 carbonos de comprimento. Esses ácidos benzeno sulfônicos são geralmente referidos como ácido dodecilbenzeno sulfônico (“DDBSA”). Ácidos benzeno sulfônicos comercialmente disponíveis deste tipo incluem o ácido sulfônico JemPak 1298 como fornecido pela JemPak GK Inc., Calsoft LAS-99, fornecido pela Pilot Chemical Company, e Biosoft S-101, como fornecido por Stepan Chemical Company. Quando o ácido alquilbenzeno sulfônico é usado na presente invenção, é adicionado antes da conversão em uma quantidade entre 0,50 % e 5,0 %, de preferência de 1,0 % a 4,0 %, mais de preferência de 2,0 % a 3,6 %, com base no peso final da graxa. Se o sulfonato de cálcio é feito in situ, utilizando ácido de alquilbenzeno sulfônico, o ácido de facilitação adicionado de acordo com esta forma de realização é, além disso, necessário para produzir o sulfonato de cálcio.

[00019] De acordo com uma outra forma de realização da invenção, uma graxa complexa de sulfonato de cálcio sobrebasifícado de alta qualidade é produzida. Tal graxa complexa é feita por reação da graxa simples produzida de acordo com outras formas de realização da presente invenção com um ou mais ácidos de complexação. Uma porção de um ou mais destes ácidos de complexação podem ser opcionalmente adicionados antes da conversão com o restante adicionado após a conversão. De acordo com estas formas de realização, nenhum hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio é necessário para ser adicionado para fabricar a graxa complexa.

[00020] Os ácidos de complexação utilizados nesta forma de realização serão constituídos por pelo menos um e de preferência dois ou mais dos seguintes: ácidos carboxílicos de cadeia longa, ácidos carboxílicos de cadeia curta, ácido bórico e ácido fosfórico. A quantidade total de ácidos de complexação adicionados é de preferência entre 2,8 % e 11 % em peso final da graxa. Os ácidos carboxílicos de cadeia longa adequados para utilização de acordo com a invenção compreendem os ácidos carboxílicos alifáticos com pelo menos 12 átomos de carbono. De preferência, os ácidos carboxílicos de cadeia longa compreendem ácidos carboxílicos alifáticos, com pelo menos 16 átomos de carbono. Mais de preferência, o ácido carboxílico de cadeia longa é ácido 12-hidroxiesteárico. A quantidade de ácido carboxílico de cadeia longa se situa entre 0,5 % e 5,0 %, de preferência de 1,0 % a 4,0 %, mais de preferência de 2,0 % a 3,0 %, com base no peso final da graxa.

[00021] Os ácidos carboxílicos de cadeia curta adequados para utilização de acordo com a invenção compreendem os ácidos carboxílicos alifáticos com não mais do que 8 átomos de carbono, e de preferência não mais do que 4 átomos. Mais de preferência, o ácido carboxílico de cadeia curta é o ácido acético. A quantidade de ácidos carboxílicos de cadeia curta é entre 0,05 % e 2,0 %, de preferência de 0,1% a 1 0,0 %, mais de preferência 0,2 % a 0,5 %, com base no peso final da graxa. Qualquer composto que pode ser esperado reagir com a água ou outros componentes utilizados na produção de uma graxa de acordo com a presente invenção com essa reação gerando um ácido carboxílico de cadeia longa ou um ácido carboxílico de cadeia curta também são adequados para utilização. Por exemplo, utilizando-se anidrido acético iria, por reação com a água presente na mistura, formar o ácido acético a ser utilizado como um ácido de complexação. Da mesma forma, utilizando 12-hidroxiestearato de metila iria, por reação com a água presente na mistura, formar o ácido 12-hidroxiesteárico a ser usado como um ácido de complexação. Altemativamente, a água adicional pode ser adicionada à mistura de reação com tais componentes para formar o ácido de complexação necessário se água suficiente já não está presente na mistura.

[00022] Se o ácido bórico é utilizado como um ácido de complexação de acordo com esta forma de realização, uma quantidade entre 0,4 % a cerca de 4,0 %, de preferência 0,7 % a 3,0 %, e mais de preferência entre 1,0 % e 2,5 %, com base no peso final da graxa, é adicionado. O ácido bórico pode ser adicionado depois de ser dissolvido ou suspenso em água, ou pode ser adicionado, sem água. De preferência, o ácido bórico irá ser adicionado durante o processo de fabricação de tal modo que a água ainda está presente. Altemativamente, qualquer um dos sais inorgânicos de ácido bórico conhecidos pode ser utilizado em vez de ácido bórico. Da mesma forma, qualquer um dos compostos orgânicos borados estabelecidos, tais como aminas boradas, amidas boradas, ésteres borados, álcoois borados, glicóis borados, éteres borados, epóxidos borados, uréias boradas, ácidos carboxílicos borados, ácidos sulfônicos borados, epóxidos borados, peróxidos borados e semelhantes podem ser usados em vez de ácido bórico. Se o ácido fosfórico é utilizado como um ácido de complexação, uma quantidade entre 0,4 % a 4,0 %, de preferência entre 1,0 % e 3,0%, mais de preferência 1,4 % e 2,0 %, com base no peso final da graxa é adicionada. As porcentagens de vários ácidos de complexação aqui descritos se referem a compostos puros ativos. Se qualquer um destes ácidos de complexação está disponível sob uma forma diluída, ainda pode ser adequado para utilização na presente invenção. No entanto, as percentagens de tais ácidos de complexação diluídas terão de ser ajustadas de modo a levar em conta o fator de diluição e trazer o material ativo real nas faixas percentuais indicados.

[00023] O ácido ou ácidos de complexação reage(m) com o carbonato de cálcio. Graxas da técnica anterior e métodos de preparação de graxas requerem a adição pós-conversão de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio sob a forma de uma base forte, para reagir com o ácido de complexação. De acordo com a invenção, nenhum óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio é necessário para ser adicionado à mistura. O carbonato de cálcio, presente em uma quantidade em excesso estequiométrico, é suficiente para reagir com os ácidos de complexação e é o único ingrediente básico adicional necessário para produzir uma graxa complexa de alta qualidade de acordo com a invenção. Embora pequenas quantidades de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio podem ser dispersas no sulfonato de cálcio sobrebasificado, e também podem reagir com os ácidos de complexação, não há necessidade de adicionar estes componentes para reação suficiente desses ácidos. Em geral, como ficará evidente nos exemplos seguintes, existirão muito menos de tais pequenas quantidades de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio para reagir com a massa dos ácidos de complexação adicionados. O carbonato de cálcio adicionado serve como a única fonte de materiais de base adicionada para reagir com os ácidos de complexação.

[00024] Outros aditivos comumente reconhecidos na técnica de fabricação de graxa também podem ser adicionados a qualquer a forma de realização de graxa simples ou a forma de realização de graxa complexa da invenção. Tais aditivos podem incluir inibidores de ferrugem e corrosão, desativadores de metal, passivadores de metal, antioxidantes, aditivos de pressão extrema, aditivos antidesgaste, agentes quelantes, polímeros, agentes de pegajosidade, corantes, marcadores químicos, agentes que conferem fragrância, e os solventes por evaporação. A última categoria pode ser particularmente útil na fabricação de lubrificantes de engrenagens abertas e lubrificantes de cabo de arame trançado. A inclusão de tais aditivos deve ser entendida como ainda dentro do escopo da presente invenção. Carbonato de cálcio adicional pode ser adicionado a qualquer das formas de realização de graxa simples ou complexas da presente invenção, após a conversão, e depois de toda a reação com ácidos de complexação estar completa, no caso de uma graxa complexa. No entanto, as referências a carbonato de cálcio adicionado aqui se referem a carbonato de cálcio que é adicionado antes da conversão e como a única base contendo cálcio adicionado para a reação com ácidos de complexação ao fabricar uma graxa complexa de acordo com a invenção.

[00025] As composições de acordo com a invenção são de preferência feitas de acordo com o método aqui descrito. Este método compreende as etapas de: (1) misturar em um vaso de fabricação de graxa adequada, um sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasifícado e uma quantidade apropriada de um óleo de base adequado a uma temperatura compreendida entre a temperatura do ar ambiente e cerca de 190°F (87,78°C); (2) misturar carbonato de cálcio finamente dividido; (3) opcionalmente, misturar um ácido de facilitação; (4) misturar um agente ou agentes de conversão; (5) e continuar a misturar enquanto aquecendo conforme necessário até cerca de 190°F (87,78°C) a 200°F (93,33°C) e mantendo-se nessa faixa de temperatura até que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino muito finamente dividido esteja completa. Este processo resulta em uma graxa simples de sulfonato de cálcio preferida. Para produzir uma composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a invenção, o método compreende de preferência as etapas anteriores (1) a (5) e as etapas adicionais de: (6) adicionar quaisquer ácidos de complexação exigidos com a totalidade ou parte deles adicionada antes da conversão e o restante adicionado após conversão; (7) misturar e aquecer até uma temperatura suficientemente alta para assegurar a remoção da água e quaisquer subprodutos de reação voláteis e otimizar a qualidade do produto final; (8) resfriar a graxa, durante a adição de óleo de base adicional, conforme necessário; (9) adicionar aditivos restantes desejados tal como são bem conhecidos na técnica; e, se desejado, (10) moer a graxa final, conforme necessário, para se obter um produto homogêneo suave final.

[00026] Este processo pode ocorrer em qualquer uma caldeira aberta ou fechada, como é comumente usado para a fabricação de graxa. O processo de conversão pode ser conseguido, à pressão atmosférica normal ou sob pressão em uma caldeira fechada. A fabricação em caldeiras abertas é a preferida, pois o equipamento de fabricação de graxa é comumente disponível.

[00027] Certos aspectos do processo não são críticos para a obtenção de uma composição de graxa de sulfonato de cálcio preferida de acordo com a invenção. Por exemplo, a ordem em que o carbonato de cálcio, água, e outros agentes de conversão são adicionados em relação ao outro não é importante. Além disso, a temperatura à qual o carbonato de cálcio, a água, e outros agentes de conversão são adicionados não é critica, mas se prefere que eles sejam adicionados antes de a temperatura atingir 190°F (87,78 °C) a 200°F (93,33°C). No entanto, por uma questão de conveniência, estes componentes são geralmente adicionados no início do processo, como será ilustrado nos exemplos fornecidos abaixo. Quando mais do que um ácido de complexação é usado, a ordem na qual eles são adicionados antes ou depois da conversão não é geralmente importante.

[00028] De acordo com um método preferido de fabricar uma graxa de sulfonato de cálcio de acordo com a invenção, a água é removida a partir da graxa após a conversão. De preferência, a graxa é aquecida após a conversão estar completa e todos os ácidos de complexação (se uma graxa complexa está a ser feita) terem sido adicionados para remover a água tão rapidamente quanto possível. Isto é geralmente possível por aquecimento e a mistura da batelada em condições abertas. Tendo água na batelada de graxa durante períodos prolongados de tempo pode provocar a degradação do rendimento de espessante, ponto de gotejamento, ou ambos, e tais efeitos adversos podem ser evitados pela remoção da água rapidamente.

[00029] A graxa convertida deve ser aquecida a uma temperatura suficientemente alta para remover a água que foi inicialmente adicionada como um agente de conversão, bem como qualquer água formada por meio de reações químicas durante a formação da graxa. Geralmente, esta temperatura será de entre 250°F (121,11 °C) e 300°F (148,89°C), de preferência, de 300 ° F (148,89°C) a 380°F (193,33°C), mais de preferência de 380°F (193,33°C) a 400°C (204,44°C). Se os aditivos poliméricos são adicionados à graxa, devem de preferência não ser adicionados até que a temperatura da graxa atinja 300° F (148,89°C). Os aditivos poliméricos podem se adicionados em concentração suficiente, dificultar a volatilização eficaz de água. Portanto, os aditivos poliméricos devem, de preferência, ser adicionados à graxa apenas após toda a água ter sido removida.

[00030] As composições de graxa de sulfonato de cálcio sobrebasificado e métodos para a preparação destas composições de acordo com a invenção são descritos mais adiante e explicados em relação aos exemplos que se seguem:

[00031] Exemplo 1: Uma graxa complexa de sulfonato de cálcio foi preparada de acordo com a presente invenção como se segue: 36,00 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasificado de 400 TBN (com carbonato de cálcio amorfo disperso no mesmo) foi adicionado a um vaso de mistura aberto, seguido por 33,38 partes de um óleo de base parafínico de grupo 1 neutro solvente com uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C), e 1,00 parte de PAO tendo uma viscosidade de 4 cSt a 100°C. A mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, 3,60 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente foi adicionado na forma de um ácido de facilítação. Após 20 minutos, 7,58 partes de carbonato de cálcio finamente dividido com um tamanho médio de partícula menor do que 5 microns foram adicionadas como uma fonte de cálcio básico e deixada misturar durante 10 minutos. Em seguida, 1,80 partes de hexileno glicol e 4,5 partes de água foram adicionadas como agentes de conversão. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos, até a espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tenha ocorrido. Imediatamente, 2,84 partes de ácido 12- hidroxiesteárico foram adicionadas seguido por 0,28 partes de ácido acético glacial. Em seguida, foram adicionadas 1,90 partes de uma solução a 75% de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,78 partes de um copolímero de estireno-isopreno foram adicionadas como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fundido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar no ar livre. Quando a graxa se resfriou para 250°F (121,11°C) foram adicionadas mais 8,34 partes de um mesmo grupo de um óleo de base parafínico. Quando a temperatura da graxa se resfriou para 200°F (93,33°C) foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli-isobutileno. A mistura continuou até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). A graxa foi, então, removida do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para atingir a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração em bruto de 252 e uma penetração de 60 golpes trabalhada de 253. O ponto de gotejamento foi 608°F (320°C). O percentual de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado na graxa desta batelada foi de 36,0 %. Note-se que a única base contendo cálcio adicionada para fabricar esta graxa era carbonato de cálcio. Nenhum hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio foi adicionado durante a fabricação desta graxa.

[00032] Exemplo 2: Uma outra batelada de graxa foi efetuada utilizando o mesmo equipamento, matérias-primas, quantidades, e processo de fabricação, como a graxa do Exemplo 1, exceto que o carbonato de cálcio foi adicionado imediatamente após a conversão, mas antes de os ácidos de complexação (12-hidroxiesteárico, ácido acético, e ácido fosfórico) terem sido adicionados. A composição de ingrediente desta graxa era idêntica a da graxa do Exemplo 1 anterior. A graxa final tinha uma penetração em bruto de 285 e uma taxa de penetração de 60 golpes trabalhada de 288. O ponto de gotejamento foi 555°F (290,56°C). O percentual de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado na graxa desta batelada foi de 36,0 %. Como pode ser visto, a graxa deste exemplo era tanto mais macia do que a graxa do Exemplo 1 por 35 pontos e tinha um ponto de gotejamento que foi significativamente inferior. Uma vez que a única diferença entre estas duas graxas foi o momento da adição do carbonato de cálcio em relação à conversão, a consistência mais macia (menor rendimento de espessante) e menor ponto de gotejamento devem ser devido a esta diferença. Assim, a adição de carbonato de cálcio, antes da conversão de acordo com uma forma de realização preferida da invenção proporciona um produto de qualidade superior para a mesma composição que o carbonato de cálcio adicionado após a conversão.

[00033] Uma comparação entre as graxas dos exemplos 1 e 2 demonstra ainda um outro ponto importante. Quando os ácidos de complexação são adicionados no Exemplo 1, a graxa neste momento é uma graxa simples de sulfonato de cálcio que foi formada com o carbonato de cálcio adicionado (além do carbonato de cálcio amorfo disperso no sulfonato de cálcio sobrebasificado que é convertido a uma dispersão cristalina durante o processo de conversão) presente durante a conversão. Quando os ácidos de complexação são adicionados no Exemplo 2, a graxa neste momento é uma graxa simples de sulfonato de cálcio que foi formada sem carbonato de cálcio adicionado presente durante a conversão, mas para a qual o carbonato de cálcio foi adicionado depois da conversão. No momento em que os ácidos de complexação são adicionados, as graxas simples de sulfonato de cálcio nos Exemplos 1 e 2 são idênticas em composição. Os mesmos ácidos de complexação nas mesmas quantidades foram usados em ambos os exemplos. A única diferença é se ou não a graxa simples de sulfonato de cálcio foi formada com carbonato de cálcio adicionado presente durante a conversão ou adicionado mais tarde, após a formação de graxa. Portanto, qualquer diferença nas propriedades de graxa complexa de sulfonato de cálcio final deve corresponder à diferença nas graxas de sulfonato de cálcio simples a partir das quais elas foram feitas. Isto demonstra que a formação de uma graxa simples de sulfonato de cálcio com o carbonato de cálcio adicionado presente antes da conversão proporciona uma composição de graxa simples superior a uma onde o carbonato de cálcio é adicionado após a conversão. Exemplos adicionais 3 a 7 proporcionam mais uma confirmação deste fato, bem como as propriedades vantajosas da presente invenção em comparação com as graxas da técnica anterior, onde bases fortes, tais como hidróxido de cálcio são utilizadas.

[00034] Exemplo 3: Uma outra batelada de graxa foi efetuada utilizando o mesmo equipamento, matérias-primas, quantidades, e processo de fabricação, como a graxa do Exemplo 1, exceto para as seguintes alterações: (1) o ácido acético foi adicionado apenas antes da adição do hexileno glicol e água, enquanto a batelada estava à temperatura ambiente; (2) o ácido 12-hidroxiesteárico foi adicionado antes da conversão a 170°F (76,67°C) enquanto se aquece a batelada a 190°F (87,78°C); e (3) não foi adicionado carbonato de cálcio. A percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado nessa batelada foi de 36,0 %. Este batelada não se converteu a uma estrutura de graxa, mesmo após várias horas de aquecimento e foi abandonada.

[00035] Exemplo 4: Um outra batelada de graxa foi feita semelhante à graxa do Exemplo 1, exceto para a seguinte alteração: o carbonato de cálcio não foi adicionado até após a conversão e depois dos ácidos de complexação (ácido 12-hidroxiesteárico, ácido acético, e ácido fosfórico ácido) terem sido adicionados. A graxa final tinha uma penetração em bruto de 308 e uma taxa de penetração de 60 golpes trabalhada de 305. O ponto de gotejamento foi de 567. A percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado na graxa desta batelada foi de 36,0 %.

[00036] Exemplos 3 e 4 continuam a demonstrar a importância da adição de carbonato de cálcio como a única base contendo cálcio adicionado antes da conversão ao invés de após a conversão ou não adicioná-lo em absoluto. Na graxa do Exemplo 3, quando nenhum carbonato de cálcio foi adicionado e o ácido acético e ácido 12-hidroxiesteárico foram adicionados antes da conversão como agentes de conversão, a conversão não ocorreu, e nenhuma estrutura de graxa foi obtida. Na graxa do Exemplo 4, quando o carbonato de cálcio foi adicionado depois da conversão e após a adição dos três ácidos de complexação, a graxa era mais macia do que a graxa do Exemplo 1 por 52 pontos, e o ponto de gotejamento também foi reduzido de forma significativa.

[00037] Exemplo 5: Uma graxa complexa de sulfonato de cálcio foi preparada de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção como se segue: 36,00 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasifícado de 400 TBN (com carbonato de cálcio amorfo disperso no mesmo) foram adicionadas a um vaso de mistura aberto, seguido por 33,15 partes de um óleo de base parafinico de grupo 1 neutro solvente tendo uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C), e 1,00 partes de PAO com uma viscosidade de 4 cSt a 100 ° C. Mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, 3,60 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente foram adicionadas na forma de um ácido de facilítação. Após 20 minutos, 7,58 partes de carbonato de cálcio finamente dividido com um tamanho médio de partículas menor do que 5 microns foram adicionadas e deixadas a misturar durante 10 minutos. Em seguida, 1,80 partes de hexileno glicol e 2,2 partes de água foram adicionadas como agentes de conversão. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos, até a espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tinha ocorrido. Imediatamente, 2,84 partes de ácido 12-hidroxiesteárico foram adicionadas seguido por 0,56 partes de ácido acético glacial. Em seguida, foram adicionadas 1,90 partes de uma solução a 75% de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica, continuando a agitar. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,78 partes de um copolímero de estireno-isopreno foram adicionadas como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fundido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar no ar livre. Quando a graxa se resfriou para 250°F (121,11°C) foram adicionadas mais 8,29 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafmíco. Quando a graxa se resfriou a 200°F (93,33°C) foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli- isobutileno. A mistura continua até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). A graxa foi, então, removida do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para atingir a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração em bruto de 240 e uma penetração de 60 golpes trabalhada de 239. O ponto de gotejamento foi 644°F (340°C). O percentual de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado na graxa desta batelada foi de 36,0 %. Note-se que a única base contendo cálcio adicionado para fabricar esta graxa era carbonato de cálcio. Nenhum hidróxido de cálcio ou óxido de cálcio foi adicionado durante a fabricação desta graxa.

[00038] Vê-se que as graxas de ambos Exemplo 5 e Exemplo 1 possuem pontos de gotejamento muito mais elevados do que o valor observado para a graxa complexa de sulfonato de cálcio do Exemplo V da Patente dos US. 4.560.489, em que o hidróxido de cálcio foi usado como a base contendo cálcio adicionada após a conversão para reagir com os ácidos de complexação Além disso, a penetração em bruto desta graxa da técnica anterior foi relatada como sendo 271 por cento e o do sulfonato de cálcio de 400 TBN utilizado foi de cerca de 36,7 %, com base na informação da composição fornecida pelos inventores. Por comparação, as penetrações trabalhadas dos Exemplos 1 e 5 da presente invenção eram significativamente mais difíceis (valores menores), embora a percentagem do sulfonato de cálcio de 400 TBN foi de 36 %. Além disso, no Exemplo I da Patente dos US. 4.560.489, o percentual do sulfonato de cálcio de 400 TBN era de cerca de 41,7%, e a graxa foi relatada para ter uma penetração trabalhada dentro da faixa de NLGI No. 2, ou seja, entre 265 e 295. Em comparação, as penetrações trabalhadas dos exemplos 1 e 5 da presente invenção eram significativamente mais difíceis (valores menores), embora a percentagem do sulfonato de cálcio de 400 TBN foi de 36 %. Note-se que em ambas as graxas dos exemplos 1 e 5, mais óleo teria sido necessário para amaciar a consistência de um grau NLGI No. 2. Isto iria reduzir necessariamente a concentração do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado original para abaixo de 36 %. Isto demonstra que a presente invenção proporciona tanto o rendimento de espessante superior e ponto de gotejamento maior em comparação com a tecnologia da técnica anterior da adição de hidróxido de cálcio para reação com os ácidos de complexação. Além disso, a presente invenção requer menos sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado em comparação com as composições da técnica anterior, o que reduz os custos envolvidos.

[00039] Uma vantagem das composições preferidas da presente invenção sobre a técnica anterior é ainda demonstrada por comparação com o exemplo apresentado na Patente dos US. 5.126.062. Na graxa do Exemplo 1 desta patente da técnica anterior, a percentagem do sulfonato de cálcio de 400 TBN foi de 45 %, com base na informação da composição fornecida pelo inventor. O ponto de gotejamento não foi precisamente descrito, mas apenas foi dito ser superior a 600°F (315,56°C). A penetração de 60 golpes trabalhada foi reportada como 280. Nesta graxa da técnica anterior, o carbonato de cálcio foi adicionado antes da conversão, mas também hidróxido de cálcio foi adicionado em quantidade suficiente após a conversão para reagir completamente com todos os ácidos de complexação adicionados posteriormente. Além disso, os ácidos de complexação utilizados nesta patente da técnica anterior são os utilizados nas graxas do exemplo 1 e Exemplo 5 da presente invenção. Como pode ser visto, as graxas dos Exemplos 1 e 5 da presente invenção têm pontos de gotejamento que são pelo menos tão bons como se não melhores do que a graxa do Exemplo 1 da técnica anterior de Patente US. 5.126.062. Além disso, o rendimento de espessante das graxas dos Exemplos 1 e 5 das graxas da presente invenção é muito superior uma vez que a sua percentagem do sulfonato de cálcio de 400 TBN é de 36 % e as penetrações trabalhadas são muito mais difíceis. Esta comparação mostra que, mesmo durante a adição de carbonato de cálcio, antes da conversão, é melhor usar o carbonato de cálcio como a única base adicionada para a reação com ácidos de complexação em vez de adição de hidróxido de cálcio após a conversão.

[00040] Exemplo 6: Outra batelada de graxa foi efetuada utilizando o mesmo equipamento, matérias-primas, quantidades, e processo de fabricação como a graxa do Exemplo 5, exceto que o carbonato de cálcio foi adicionado imediatamente após a conversão, mas antes do ácido 12-hidroxiesteárico, ácido acético, e o ácido fosfórico terem sido adicionados. A composição de ingredientes desta graxa foi idêntica à composição da graxa do Exemplo 5 anterior. A graxa final tinha uma penetração em bruto de 236 e uma taxa de penetração de 60 golpes trabalhada de 240. O ponto de gotejamento foi 416°F (213,33°C). O percentual de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasifícado na graxa desta batelada foi de 36,0 %. Mais uma vez, a vantagem clara de adição do carbonato de cálcio pré-conversão em vez de pós-conversão é observada. Embora as penetrações das graxas dos Exemplos 5 e 6 fossem comparáveis, o ponto de gotejamento do Exemplo 6 em que a graxa de carbonato de cálcio foi adicionada depois de conversão foi de quase 200 F menor do que a graxa do Exemplo 5, onde o carbonato de cálcio foi adicionado antes da conversão.

[00041] Exemplo 7: Para demonstrar que a adição de carbonato de cálcio pré-conversão como única base adicionada é superior a adição de hidróxido de cálcio pré-conversão e adição de carbonato de cálcio, tanto pós- conversão quanto depois toda a reação com ácidos de complexação, uma graxa foi preparado como se segue: 37,87 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasifícado de 400 TBN foram adicionadas a um vaso de mistura aberto seguido por 30,13 partes de um óleo base parafínico de grupo 1 neutro solvente com uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C). A mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, foram adicionadas 3,19 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico Cl2 principalmente. Após 20 minutos, 3,19 partes de hidróxido de cálcio fmamente dividido de pureza de grau alimentar com um tamanho médio de partícula de cerca de 4 microns foram adicionadas e deixadas a misturar durante 10 minutos. Em seguida, foram adicionadas 2,13 partes de hexileno glicol e 4,5 partes de água. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) até a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tenha ocorrido. Imediatamente, 3,19 partes de ácido 12-hidroxiesteárico foram adicionadas seguido por 0,32 partes de ácido acético glacial. Em seguida, foram adicionadas 2,02 partes de uma solução a 75% de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica, continuando a aquecer. Quando a graxa atingiu 250°F (121,11°C) e verificou-se que toda a água tinha volatilizado, 7,45 partes do mesmo carbonato de cálcio utilizado nos exemplos anteriores foi aqui adicionado. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,13 partes de um copolímero de estireno-isopreno foi adicionado como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fundido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar no ar livre. Quando a graxa se resfriou para 250°F (121,11°C) foram adicionadas mais 7,53 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafínico. Quando a temperatura da graxa se resfria a 200°F (93,33°C) foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli-isobutileno. Pelo fato de que a graxa pareceu pesada, foram adicionadas mais 20,83 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafínico. A mistura continua até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). A graxa foi, então, removida a partir do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para atingir a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração de 278 em bruto. A percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado na graxa desta batelada foi de 31,3 %, o que não é significativamente melhor do que a percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado nos Exemplos 1 e 5, uma vez que o óleo adicional é adicionado para alcançar graxas de grau NGLI No. 2, especialmente quando o ponto de gotejamento para esta graxa do Exemplo 7 era só de 523°F (272,78°C), o que é muito mais baixo do que os pontos de gotejamento dos Exemplos 1 e 5.

[00042] Resumindo, até agora, estes sete primeiros exemplos considerados em conjunto fortemente demonstram o seguinte: (1) graxas à base de sulfonato de cálcio sobrebasificado podem ser preparadas usando carbonato de cálcio como única base contendo cálcio adicionada, para a reação com ácidos de complexação; (2) o uso de carbonato de cálcio adicionado pré-conversão fornece graxas superiores em comparação com quando o carbonato de cálcio é adicionado pós-conversão, mesmo quando esta é a única diferença entre as duas graxas.; (3) a adição de carbonato de cálcio, antes da conversão, como a única base contendo cálcio adicionada fornece graxas superiores em comparação com as graxas da técnica anterior onde o carbonato de cálcio não foi adicionado e hidróxido de cálcio foi adicionado depois de conversão; (4) a adição de carbonato de cálcio antes da conversão como a única base contendo cálcio adicionada fornece graxas superiores em relação às graxas do estado da técnica onde o carbonato de cálcio é adicionado antes da conversão, mas hidróxido de cálcio é adicionado após a conversão para a reação com ácidos de complexação; (5) a adição de carbonato de cálcio, antes da conversão, como a única base contendo cálcio adicionada fornece graxas superiores em comparação com as graxas, onde o hidróxido de cálcio é adicionado antes da conversão para a reação com ácidos de complexação, e o carbonato de cálcio é adicionado após conversão e, após a reação com os ácidos de complexação.

[00043] Os seis exemplos seguintes demonstram ainda as propriedades superiores de graxas de sulfonato de cálcio sobrebasifícado da presente invenção e também demonstram a importância da quantidade de água usada durante a conversão e o tempo necessário para remover a água uma vez que a conversão é completa.

[00044] Exemplos 8-13: Seis bateladas de graxa que foram feitas eram todas idênticas ao Exemplo 1, com exceção para a quantidade de água adicionada antes da conversão e a quantidade de tempo que a graxa convertida foi aquecida a 190°F (87,78°C) a 200°F (93,33°C), antes de aumentar a temperatura de modo a remover a água. A TABELA 1, abaixo fornece os detalhes dessas diferenças.

[00045] A percentagem de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasifícado em todas as seis graxas foi de 36,0 %. Como pode ser visto a partir dos dados destes seis exemplos, a melhor combinação de rendimento de espessante e ponto de gotejamento é obtida utilizando entre cerca de 2,2 % e 4,5 % de água e minimizando o tempo que a água permanece na graxa convertida.

[00046] Os quatro exemplos seguintes mostram o efeito da adição de uma porção dos ácidos de complexação antes da conversão.

[00047] Exemplo 14: Para demonstrar o efeito da adição de 20 % do ácido 12-hidroxiesteárico, antes da conversão, tanto como agente de transformação quanto como ácido de complexação, uma graxa foi preparada como se segue : 36,00 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasificado de 400 TBN foram adicionadas a um vaso de mistura aberto seguido por 33,38 partes de um óleo de base parafínico de grupo 1 neutro solvente com uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C), e uma parte de 0,00 PAO com uma viscosidade de 4 cSt a 100 ° C. A mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, foram adicionadas 3,60 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente. Após 20 minutos, 7,58 partes de carbonato de cálcio finamente dividido com um tamanho médio de partícula menor do que 5 microns foram adicionadas e deixadas a misturar durante 10 minutos. Em seguida, 0,57 partes de ácido 12-hidroxiesteárico foram adicionadas. Depois de permitir cerca de 10 minutos de mistura, foram adicionadas 1,80 partes de hexileno glicol e 4,5 partes de água. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos, até a espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tenha ocorrido. Imediatamente, 2,27 partes de ácido 12-hidroxiesteárico foram adicionadas seguido por 0,28 partes de ácido acético glacial. Em seguida, foram adicionadas 1,90 partes de uma solução a 75 % de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. Note-se que da quantidade do total do ácido 12-hidroxiesteárico adicionado, 20 % foi adicionado antes da conversão com os restantes 80 % adicionado após a conversão. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica, continuando a aquecer. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,78 partes de um copolímero de estireno-isopreno foram adicionadas como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fímdido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar no ar livre. Quando a graxa se resfriou para 250°F (121,11 °C) foram adicionadas mais 8,34 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafínico. Quando a graxa se resfriou a 200°F (93,33°C) foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli-isobutileno. A mistura continuou até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). Uma porção da graxa foi retirada do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração em bruto de 207. A graxa moída foi devolvida para o misturador e mais 15,0 partes do mesmo óleo de base parafínico foram adicionadas e deixadas a misturar durante 30 minutos. A graxa foi removida do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração de 60 golpes trabalhada de 273 e um ponto de gotejamento de 630°F (332,22°C). Note-se que a concentração do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado nestas graxas era de 31,3 %. Esta graxa também foi avaliada de acordo com o teste de Four Ball Extreme Pressure ASTM D2596. A carga de pressão foi 800 kg.

[00048] Exemplo 15: Para demonstrar o efeito da adição de 20 % de ácido 12-hidroxiesteárico, antes da conversão, tanto como agente de transformação quanto como ácido de complexação e com a utilização de ácido bórico, como um ácido de complexação, uma graxa foi preparada como se segue : 36,00 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasificado de 400 TBN foi adicionado a um vaso de mistura aberto, seguido por 31,68 partes de um óleo de base parafínico de grupo 1 neutro solvente com uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C), e 1,00 parte de PAO com uma viscosidade de 4 cSt a 100 ° C. A mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, foram adicionadas 3,60 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente. Após 20 minutos, 7,58 partes de carbonato de cálcio finamente dividido com um tamanho médio de partícula menor do que 5 microns foi adicionado e deixado a misturar durante 10 minutos. Em seguida, foram adicionadas 0,57 partes de ácido 12- hidroxiesteárico. Depois de permitir cerca de 10 minutos de mistura, foram adicionadas 1,80 partes de hexileno glicol e 4,5 partes de água. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos, até a espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tenha ocorrido. Imediatamente, 2,27 partes de ácido 12- hidroxiesteárico foram adicionadas seguido por 2,40 partes de ácido bórico, que tinha sido previamente dissolvido em 50 mililitros de água quente. Em seguida, foram adicionadas 1,90 partes de uma solução a 75 % de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. Note-se que da quantidade do total do ácido 12-hidroxiesteárico adicionado, 20 % foi adicionado antes da conversão com os restantes 80% adicionados após a conversão. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica, continuando a aquecer. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,78 partes de um copolímero de estireno-isopreno foram adicionadas como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fundido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar em ar aberto. Quando a graxa se resfriou para 250°F (121,11°C) foram adicionadas mais 7,92 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafínico. Quando a graxa se resfriou a 200°F (93,33°C), foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli-isobutileno. A mistura continuou até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). Uma porção da graxa foi retirada do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração em bruto de 209. A graxa moída foi devolvida para o misturador e mais 18,9 partes do mesmo óleo de base parafínico foram adicionadas e deixadas a misturar durante 30 minutos. A graxa foi removida do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração de 60 golpes trabalhada de 305 e um ponto de gotejamento de 650°F (343,33°C). Note-se que a concentração do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado nestas graxas era de 30,3 %. Esta graxa também foi avaliada de acordo com o Teste de Four Ball Extreme Pressure ASTM D2596. A carga de pressão foi 800 kg.

[00049] Exemplo 16: Uma outra batelada foi feita semelhante ao Exemplo 15, exceto que 40 % do ácido 12-hidroxiesteárico foi adicionado antes da conversão. Foi feito da seguinte forma: 36,00 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasificado de 400 TBN foram adicionadas a um vaso de mistura aberto seguido de 31,68 partes de um óleo de base parafínico de grupo 1 neutro solvente com uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C), e 1,00 parte do PAO com uma viscosidade de 4 cSt a 100°C. Mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, foram adicionadas 3,60 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente. Após 20 minutos, 7,58 partes de carbonato de cálcio finamente dividido com um tamanho médio de partícula menor do que 5 microns foram adicionadas e deixadas a misturar durante 10 minutos. Em seguida, foram adicionadas 1,14 partes de ácido 12-hidroxiesteárico. Depois de permitir cerca de 10 minutos de mistura, foram adicionadas 1,80 partes de hexileno glicol e 4,5 partes de água. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos, até a espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tenha ocorrido. Imediatamente, 1,70 partes de ácido 12-hidroxiesteárico foram adicionadas seguido por 2,40 partes de ácido bórico, que tinha sido previamente dissolvido em 50 mililitros de água quente. Em seguida, foram adicionadas 1,90 partes de uma solução a 75 % de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. Note-se que da quantidade do total do ácido 12-hidroxiesteárico adicionado, 40 % foi adicionado antes da conversão com o restante 60 % adicionado após a conversão. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica, continuando a aquecer. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,78 partes de um copolímero de estireno-isopreno foram adicionadas como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fundido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar no ar livre. Quando a graxa se resfriou para 250°F (121,11°C) foram adicionadas mais 7,92 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafínico. Quando a graxa se resfriou para 200°F (93,33°C), foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli-isobutileno. A mistura continuou até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). Uma porção da graxa foi retirada do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração em bruto de 229. A graxa moída foi devolvida para o misturador e mais 10,0 partes do mesmo óleo de base parafínico foram adicionadas e deixadas a misturar durante 30 minutos. A graxa foi removida do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração de 60 golpes trabalhada de 275 e um ponto de gotejamento de maior do que 650°F (343,33°C). Note-se que a concentração do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasifícado nestas graxas era de 32,7 %. Esta graxa também foi avaliada de acordo com o Teste de Four Ball Extreme Pressure ASTM D2596. A carga de pressão foi 800 kg.

[00050] Exemplo 17: Uma outra batelada foi feita semelhante ao dos Exemplos 15 e 16, exceto que 100 % do ácido 12-hidroxiesteárico foi adicionado antes da conversão. Foi feito da seguinte forma: 36,00 partes em peso de um sulfonato de cálcio sobrebasifícado de 400 TBN foram adicionadas a um vaso de mistura aberto seguido de 31,68 partes de um óleo de base parafínico de grupo 1 neutro solvente com uma viscosidade de cerca de 600 SUS a 100°F (37,78°C), e 1,00 parte do PAO com uma viscosidade de 4 cSt a 100°C. Mistura sem calor começou usando uma pá de mistura planetária. Em seguida, foram adicionadas 3,60 partes de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente. Após 20 minutos, 7,58 partes de carbonato de cálcio finamente dividido com um tamanho médio de partícula menor do que 5 microns foram adicionadas e deixadas a misturar durante 10 minutos. Em seguida, 2,84 partes de 12-foi adicionado ácido hidroxiesteárico. Depois de permitir cerca de 10 minutos de mistura, foram adicionadas 1,80 partes de hexileno glicol e 4,5 partes de água. A mistura foi aquecida até a temperatura ter atingido 190°F (87,78°C). A temperatura foi mantida entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos, até a espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicar que a conversão de carbonato de cálcio amorfo para carbonato de cálcio cristalino (calcita) tenha ocorrido. Durante a conversão, a graxa que se formou tomou- se tão firme que outras 7,92 partes de um mesmo óleo de base de grupo 1 parafínico foram adicionadas. Imediatamente depois de a conversão estar completa, foram adicionadas 2,40 partes de ácido bórico, que tinham sido previamente dissolvidas em 50 mililitros de água quente. Em seguida, foram adicionadas 1,90 partes de uma solução a 75 % de ácido fosfórico em água. Estes três ácidos foram os ácidos de complexação para essa batelada. Note-se que todos de ácido 12-hidroxiesteárico adicionado foram adicionados antes da conversão. Depois de o ácido fosfórico ter sido adicionado, foram adicionadas mais 6,02 partes de uma mesma base de óleo parafínico. A mistura foi depois aquecida com uma manta de aquecimento elétrica, continuando a aquecer. Quando a graxa atingiu 300°F (148,89°C), 2,78 partes de um copolímero de estireno-isopreno foram adicionado como um sólido em forma de migalhas. A graxa foi posteriormente aquecida a cerca de 390°F (198,89°C), altura em que todo o polímero foi fundido e completamente dissolvido na mistura de graxas. A manta de aquecimento foi removida e a graxa foi deixada a resfriar, continuando a agitar no ar livre. Quando a graxa se resfriou para 200°F (93,33°C), foram adicionadas 0,50 partes de um polímero de poli-isobutileno. A mistura continuou até que a graxa atingiu uma temperatura de 170°F (76,67°C). Uma porção da graxa foi retirada do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração em bruto de 245. A graxa moída foi devolvida para o misturador e mais 6,49 partes de uma mesma base de óleo parafínico foram adicionadas e deixadas a misturar durante 30 minutos. A graxa foi removida do misturador e deu três passagens através de um moinho de três rolos para alcançar a textura homogênea macia final. A graxa tinha uma penetração de 60 golpes trabalhada de 269 e um ponto de gotejamento de maior do que 650°F (343,33°C). Note-se que a concentração do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado nesta graxa foi de 32,0 %. Esta graxa também foi avaliada de acordo com o Teste de Four Ball Extreme Pressure ASTM D2596. A carga de pressão foi 800 kg.

[00051] Exemplo 18: Este exemplo demonstra como a presente invenção pode ser aplicada para preparar composições espessadas úteis como lubrificantes de engrenagem aberta ou lubrificantes de fio de arame trançado. Foi feito da seguinte forma: 761,6 gramas de um óleo de base naftênico com uma viscosidade de cerca de 2.000 SUS em 100°F (37,78°C) foram carregadas em um misturador aberto. A isto foi adicionado 816 gramas de um sulfonato de cálcio sobrebasificado de 400 TBN. A mistura começou usando uma pá de mistura planetária. Então, 81,6 gramas de um ácido alquilbenzeno sulfônico C12 principalmente foram adicionadas e deixadas misturar durante 15 minutos. Neste ponto, 163,2 gramas de um carbonato de cálcio de grau alimentar foram adicionadas e deixadas misturar durante 15 minutos. Uma porção de 40,80 g de hexileno glicol e 101 0,3 gramas de água foram adicionadas, e a mistura foi aquecida utilizando uma manta de aquecimento elétrica. Uma vez que a temperatura atingiu os 190°F (87,78°C) foi realizada entre 190°F (87,78°C) e 200°F (93,33°C) durante 45 minutos até que a conversão de carbonato de cálcio amorfo a partir do sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado estava completa. A graxa simples de sulfonato de cálcio convertido formado na presença de carbonato de cálcio adicionado como a única base contendo cálcio adicionado foi aquecida até 300°F (148,89°C) para remover a água. A manta de aquecimento foi removida, e como a batelada começou a resfriar, foram adicionadas 163,20 gramas de sulfato de cálcio anidro de grau alimentar. Isto foi imediatamente seguido por 1632 gramas de um polímero de polibuteno e 1679,33 g do mesmo óleo de base naftênico que foram previamente adicionadas. Então 57,61 gramas de um agente antidesgaste/inibidor de corrosão de fosfato de amina orgânico, 28,8 gramas de morfolina, 5,76 gramas de um complexo de organo-molibdênio Molyvan 855 disponível a partir de RT Vanderbilt Company, 5,76 gramas de um antioxidante de difenilamina alquilada, e 1,63 gramas de um corante azul solúvel em óleo em pó foi adicionado. Isto foi seguido por uma adição de mais de 177,69 gramas do óleo de base naftênico e 158,46 gramas de polímero de polibuteno. A graxa simples de sulfonato de cálcio foi agitada durante 30 minutos. Em seguida, foi removida e deu três passagens através de um moinho de três rolos. A graxa resultante era muito macia e semi-fluida. Tinha uma penetração em bruto de 385, Este batelada foi retomada no misturador, aquecida a 150°F (65,56°C), com agitação, e 8,64 gramas de uma solução de um polímero de poli-isobutileno de elevado peso molecular foram adicionadas e deixadas a misturar durante 45 minutos. A batelada foi depois removida de novo sem qualquer outra moagem e deixada resfriar para 77°F (25°C). A penetração em bruto foi de 403. Esta graxa simples de sulfonato de cálcio tinha uma concentração de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasifícado de 14,1 %.

[00052] Várias bateladas de laboratório foram feitas de acordo com o procedimento acima descrito e testado. Os resultados médios destes testes são como se segue :

[00053] Por diluição posterior com solventes por evaporação, como bem conhecidos e praticados na técnica de lubrificante, a graxa simples de sulfonato de cálcio do Exemplo 18 é adequada para uso como um lubrificante de engrenagem aberta de alto desempenho ou lubrificante de fio de arame trançado. O Número de Base Total é de cerca de dez vezes maior do que um óleo de motor de serviço pesado CJ-4 típico. Esta propriedade é muito importante em aplicações de mineração, onde a água subterrânea pode ser ácida com um valor de pH tão baixo quanto 2,5.

[00054] Embora os exemplos aqui proporcionados englobem principalmente o grau de NLGI n 0 2 ou n. ° 3, com o grau No. 2, sendo o mais preferido, deve ser ainda entendido que o escopo da presente invenção inclui todos os graus de consistência NLGI mais duros e mais macios do que um grau No. 2. No entanto, para tais graxas de acordo com a presente invenção que não são de grau de NLGI No. 2, as suas propriedades devem ser consistentes com o que teria sido obtido se mais ou menos óleo de base tivesse sido usado, de modo a fornecer um produto de grau N ° 2, tal como será entendido por aquelas pessoas versadas na técnica.

[00055] Tal como aqui utilizado, o termo “rendimento de espessante” como se aplica na presente invenção deve ter o significado convencional, ou seja, a concentração do sulfonato de cálcio solúvel em óleo altamente sobrebasificado necessária para fornecer uma graxa com uma consistência desejada específica quando medida pelos testes de penetração padrão ASTM D217 ou D1403 utilizados na fabricação de graxa lubrificante. De modo semelhante, como aqui utilizado, o “ponto de gotejamento” de uma graxa devem referir-se ao valor obtido usando o teste de ponto de gotejamento padrão ASTM D2265 vulgarmente utilizado na fabricação de graxa lubrificante. Tal como aqui utilizado, quantidades de ingredientes identificados pelas percentagens ou partes são por peso do produto final de graxa, mesmo que o ingrediente em particular (tal como água) possa não estar presente na graxa final, ou possa não estar presente na graxa final na quantidade identificada para ser adicionada como um ingrediente. Aquelas pessoas versadas na técnica apreciarão após a leitura deste relatório descritivo, incluindo os exemplos aqui contidos, que as modificações e as alterações à composição e à metodologia para a preparação da composição podem ser feitas dentro do escopo da invenção e é pretendido que o escopo da invenção aqui revelado seja limitado apenas pela interpretação mais ampla das reivindicações em anexo às quais a inventor está legalmente intitulado.

Claims

1. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio, caracterizada pelo fato de que compreende os seguintes ingredientes:a 36 % de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado contendo carbonato de cálcio disperso e que pode conter óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio residual;de 2 % a 20 % de carbonato de cálcio adicionado em adição a quantidade de carbonato de cálcio disperso contido no sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado;um ou mais ácidos de complexação em uma quantidade total de 2,8 % a 11 %;em que a graxa complexa de sulfonato de cálcio tem uma penetração trabalhada de 60 golpes entre 220 e 295 e um ponto de gotejamento de 575°F (301,67°C) ou superior;em que as quantidades são em peso da graxa complexa final;em que o carbonato de cálcio possui um tamanho médio de partícula entre 1 e 20 mícrons; eem que nenhum óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio é adicionado em adição a quantidade de qualquer óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio residual contido no sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado.

2. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:de 2 % a 10 % de água;um ou mais outros agentes de conversão em uma quantidade total de 0,5 % a 5 %.

3. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que um ou mais outros agentes de conversão são selecionados a partir do grupo que consiste em álcoois, éteres, glicóis, éteres de glicol, poliéteres de glicol, ácidos carboxílicos, ácidos inorgânicos, nitratos orgânicos, compostos que contêm hidrogênio ativo ou compostos que contêm hidrogênio tautomérico; eem que um ou mais ácidos de complexação são selecionados a partir do grupo que consiste de um ácido carboxílico de cadeia longa, um ácido carboxílico de cadeia curta, ácido bórico, e ácido fosfórico.

4. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda de 0,5 % a 5 % de ácido dodecilbenzeno sulfônico.

5. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado é de 10 a 32 %.

6. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a quantidade de sulfonato de cálcio sobrebasificado é de 10 a 32 %.

7. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda de 0,5 % a 5 % de ácido de facilitação.

8. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:um ou mais agentes de conversão;

9. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a graxa tem uma penetração trabalhada de 60 golpes entre 265 e 295 e um ponto de gotejamento de 575°F (301,67°C) ou mais.

10. Composição de graxa complexa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende de 10% a 45 % de sulfonato de cálcio solúvel em óleo sobrebasificado.

11. Composição de graxa de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o carbonato de cálcio é adicionado em uma quantidade estequiometricamente em excesso em relação à quantidade total de ácidos de complexação.

12. Composição de graxa simples de sulfonato de cálcio, caracterizada pelo fato de que compreende os seguintes ingredientes:de 10% a 45 % de sulfonato de cálcio sobrebasificado contendo carbonato de cálcio amorfo dispersa no mesmo que é convertido para carbonato de cálcio cristalino aquecendo de 190°F (87,78°C) a 200°F (93,33°C);de 2 % a 20 % de carbonato de cálcio adicionado tendo um tamanho médio de partícula entre 1 e 20 mícrons, o carbonato de cálcio sendo em adição ao carbonato de cálcio amorfo contido no sulfonato de cálcio sobrebasificado;na qual a graxa simples tem uma penetração trabalhada entre 240 e 475; eem que o sulfonato de cálcio sobrebasificado pode conter óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio residual disperso e em que nenhum óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio é adicionado separadamente.

13. Composição de graxa simples de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a quantidade de sulfonato de cálcio sobrebasificado é de 10% a 20%.

14. Composição de graxa simples de sulfonato de cálcio de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:de 0,5 % a 5,0 % de ácido de alquilbenzeno sulfônico C12; eum ou mais agentes de conversão selecionados a partir do grupo que consiste em álcoois, éteres, glicóis, éteres de glicol, poliéteres de glicol, ácidos carboxílicos, ácidos inorgânicos, nitratos orgânicos, compostos que contêm hidrogênio ativo ou compostos que contêm hidrogênio tautomérico, em uma quantidade total de 0,1 % a 5,0 %.

15. Método para produzir uma graxa complexa de sulfonato de cálcio sobrebasifícado como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:fornecer de 10 a 45 partes de sulfonato de cálcio sobrebasificado tendo carbonato de cálcio amorfo dispersa no mesmo,fornecer de 2 a 20 partes de carbonato de cálcio tendo um tamanho médio de partícula entre 1 e 20 mícrons como um ingrediente adicionado separadamente em adição a quantidade de carbonato de cálcio amorfo contida no sulfonato de cálcio sobrebasificado;misturar o sulfonato de cálcio sobrebasificado com 30 a 60 partes de um óleo de base, o carbonato de cálcio adicionado separadamente, 2 a 10 partes de água, e 0,5 a 5 partes totais de um ou mais outros agentes de conversão para formar uma mistura de pré-conversão;converter a mistura de pré-conversão para uma mistura convertida por aquecimento até que a conversão de carbonato de cálcio amorfo contida no sulfonato de cálcio sobrebasificado para uma forma de cálcio cristalino tenha ocorrido; emisturar de 2,8 a 11 partes totais de um ou mais ácidos de complexação com a mistura de pré-conversão, a mistura convertida, ou ambas;em que nenhum óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio adicional é adicionado em adição a qualquer quantidade de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio residual contido no sulfonato de cálcio sobrebasificado e o carbonato de cálcio separadamente adicionado é a única base contendo cálcio adicionada como um ingrediente separado para reagir com o um ou mais ácidos de complexação; e em que as quantidades são em peso do produto de graxa complexa final.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas de:misturar de 0,5 a 5 partes de um ácido de facilitação, antes da adição de um ou mais agentes de conversão; eaquecer a mistura após a adição de um ou mais ácidos de complexação para a mistura convertida.

17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que de 15 % a 45 % do peso total de um primeiro ácido de complexação é adicionado à mistura de pré-conversão antes de se adicionar qualquer agente de conversão com os outros 85 % a 55 % do peso total de tal primeiro ácido de complexação sendo adicionado à mistura convertida.

18. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que um ou mais ácidos de complexação misturados com a mistura de pré-conversão são diferentes do que um ou mais ácidos de complexação misturados com a mistura convertida.

19. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a mistura de pré-conversão é misturada à temperatura ambiente durante 5 a 20 minutos antes da aplicação de calor.

20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que de 15 % a 45 % do peso total dos um ou mais ácidos de complexação é misturado com a mistura de pré-conversão e de 85 % a 55 % do peso total dos um ou mais ácidos de complexação é misturado com a mistura convertida.