BR112015014520B1

BR112015014520B1 - Composição de graxa, e, método para produzir uma composição de graxa

Info

Publication number: BR112015014520B1
Application number: BR112015014520-5A
Authority: BR
Inventors: Kazuya Watanabe; Keiji Tanaka
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CN104870620A; WO2014096258A1; EP2935539A1; KR102127029B1; BR112015014520A2; KR20150099565A; JP6072532B2; CN104870620B; EP2935539B1; US20150315509A1; JP2014122282A

Abstract

composição de graxa, e, método para produzir uma composição de graxa é descrita uma composição de graxa compreendendo óleo de base e, como espessante, sabão de complexo de cálcio e sabão de lítio. um ácido graxo superior, um ácido monocarboxílico aromático e um ácido graxo inferior são usados como ácidos carboxílicos constituindo o sabão complexo de cálcio e sabão de lítio. a composição de graxa tem um ponto de gotejamento elevado e excelente estabilidade no cisalhamento e exibe estabilidade térmica e longa vida útil no mancal.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a uma composição de graxa. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a uma composição de graxa baseada em complexo de cálcio contendo lítio estável no calor, que tem um elevado ponto de gotejamento e excelente estabilidade no cisalhamento e exibe longa vida útil no mancal.

Fundamentos da Invenção

[002] Com o avanço da tecnologia mecânica, tal como automóveis ou equipamento elétrico, condições operacionais estão usando temperaturas mais elevadas e estão se tornando mais severas todo ano com a minimização de tamanho e peso e aumento da produção de vários tipos de equipamento. Consequentemente, há uma demanda crescente de desempenho melhorado da graxa para uso em vários equipamentos sob uma elevada temperatura. As composições de graxa que têm um elevado ponto de gotejamento e excelente estabilidade térmica têm sido propostas.

[003] Além da melhoria do desempenho da graxa sob uma alta temperatura, há também uma aumentada demanda para materiais e similares que sejam de uso seguro para humanos e possam ser produzidos com menos carga no meio ambiente e, consequentemente, graxas que satisfaçam estas exigências são necessárias. Em relação às exigências, uma composição de graxa que utilize sabão ou ureia de complexo de lítio como um espessante exibe um excelente ponto de gotejamento e resistência térmica. A fim de melhorar as características, há várias propostas para esta espécie de composição de graxa.

[004] Primeiramente, como uma composição de graxa que utilize um espessante baseado em sabão de lítio, a JP-A-2006-131721 propõe graxa de complexo de lítio compreendendo sal de lítio de um ácido monocarboxílico alifático, um sal de lítio de um ácido dibásico aromático e um sal de lítio de um ácido dibásico alifático, que é uma graxa que tem um melhor e mais elevado ponto de gotejamento do que a graxa de lítio e permite uma mais larga faixa de temperatura para uso. Entretanto, uma vez que o lítio, que é o material de partida da graxa de lítio, não é limitado em seu uso a graxa e é variavelmente usado em outros campos, há preocupação acerca do esgotamento do recurso ou uma elevação excessiva de custo no futuro, devido a um recente aumento da demanda. Além disso, a graxa de complexo de lítio tem problemas pelo fato de que o procedimento de produção é complexo e uma vida mais longa é requerida porque a reação de duas espécies de ácido alifático compreende dois estágios.

[005] Além disso, como uma composição de graxa que utiliza ureia como o espessante, a JP-A-2008-231310 propõe graxa de diureia, que pode ser usada por um longo período de tempo em uma alta temperatura. Entretanto, uma vez que um composto de amina, tal como anilina, que é usado como o material de partida, é extremamente tóxico, cuidado extra deve ser tomado quando manuseando para produção e, portanto, há um problema de segurança.

[006] Por conseguinte, em lugar das composições de graxa empregando sabão de lítio ou ureia como um espessante, que não são muito satisfatórios dos pontos de vista de segurança e carga no meio ambiente, as composições de graxa empregando cálcio como um espessante têm sido investigadas, que têm uma vantagem em termos de custo de produção, além de segurança e carga no meio ambiente. Entretanto, as graxas empregando sabão de cálcio como um espessante usualmente têm um ponto de gotejamento e resistência térmica mais baixos do que a graxa de lítio, graxa de complexo de lítio ou graxa de ureia e, portanto, as graxas empregando sabão de cálcio não satisfazem as exigências como graxa adequada para as atuais condições operacionais.

[007] Como graxas atendendo tais exigências, as chamadas graxas de complexo de cálcio têm sido propostas, que geralmente utilizam, como um espessante, sabão de complexo de cálcio de ácido graxo superior ou ácido, graxo inferior.

[008] Em particular, a JP-A-2009-249419 propõe uma graxa de complexo de cálcio tendo um elevado ponto de gotejamento, que utiliza como um espessante sabão de cálcio compreendendo sais de cálcio de um ácido dibásico e ácido graxo. Entretanto, há problemas pelo fato de que uma consistência adequada não pode ser mantida se a quantidade adicionada de espessante for pequena e há uma limitação na forma do ácido dibásico, especialmente o ácido tereftálico, que é usado como um material de partida, e o ácido tereftálico ter que ser introduzido em uma elevada temperatura de 120°C para produção.

[009] Por conseguinte, um objetivo da presente invenção é prover uma composição de graxa estável ao calor, que compreenda uma graxa que tenha uma resistência térmica equivalente a ou superior às graxas utilizando sabão de lítio ou ureia como um espessante, e tenha um elevado ponto de gotejamento e excelente estabilidade no cisalhamento, e exiba longa vida útil no mancal. Como resultado de investigação elaborada pelos inventores, foi constatado que os problemas acima mencionados podem ser resolvidos utilizando-se sabão de lítio e sabão de cálcio, onde um ácido graxo superior específico, ácido graxo inferior específico e ácido monocarboxílico aromático específico são adicionados.

Sumário da Invenção

[0010] Portanto, a presente invenção provê uma composição de graxa compreendendo óleo de base e, como espessante, sabão complexo de cálcio e sabão de lítio, a composição de graxa sendo caracterizada pelo fato de que um ácido graxo superior de cadeia reta C18-22, substituído ou insubstituído, um ácido monocarboxílico aromático, substituído ou insubstituído, tendo um anel benzeno e um ácido graxo inferior saturado, de cadeia reta C2-C4, são usados como ácidos carboxílicos constituindo o sabão de complexo de cálcio e sabão de lítio.

[0011] Além disso, a composição de graxa pode ser obtida misturando-se 3 a 25 partes em massa de um ácido graxo superior de cadeia reta, 0,5 a 3 partes em massa de um ácido monocarboxílico aromático e 1 a 5 partes em massa de um ácido graxo inferior saturado de cadeia reta como materiais de partida de base, com base em 100 partes em massa da quantidade misturada total para a composição de graxa.

[0012] Além disso, a composição de graxa pode incluir um ácido graxo superior de cadeia reta, que é pelo menos um selecionado de ácido esteárico, ácido oleico, ácido 12-hidroxisteárico e ácido beênico, um ácido monocarboxílico aromático, que é pelo menos um selecionado de ácido benzoico e ácido p-toluico, e um ácido graxo inferior saturado de cadeia reta, que é pelo menos um selecionado de ácido acético e ácido butírico.

[0013] Além disso, a razão em massa (Li/Ca), do teor de metal de lítio para o teor de metal de cálcio, no material de partida espessante, pode ser de 1 parte por 100 a 5 partes por 100.

[0014] O método para produzir uma composição de graxa pode ser um método compreendendo a etapa de formar sabão de complexo de cálcio contendo lítio, pela adição de um ácido graxo superior de cadeia reta, um ácido monocarboxílico aromático, um ácido graxo inferior saturado de cadeia reta, hidróxido de cálcio e hidróxido de lítio para óleo de base.

[0015] A composição de graxa complexa de cálcio contendo lítio, de acordo com a presente invenção, tem um elevado ponto de gotejamento e manter uma consistência adequada e além do fato de que a composição pode ser usada sob um ambiente de elevada temperatura, que foi somente possível com graxa baseada em lítio ou graxa de ureia no passado, a composição exibe efeitos de segurança, ambientais e de baixo custo. Além disso, a composição de graxa complexa de cálcio contendo lítio, de acordo com a presente invenção, tem excelentes estabilidade no cisalhamento e exibe estabilidade térmica e longa vida útil no mancal.

Descrição Detalhada da Invenção

[0016] A seguir, uma modalidade da presente invenção será descrita, porém o escopo técnico da presente invenção não é limitado pela modalidade de forma alguma.

[0017] A composição de graxa da presente modalidade inclui “óleo de base” e “espessante” como componentes estruturais essenciais. A seguir, os componentes incluídos na composição de graxa, a quantidade (quantidade misturada) de cada componente na composição de graxa, o método para produzir a composição de graxa, as propriedades da composição de graxa e o uso da composição de graxa serão descritos em dita ordem.

Óleo de Base

[0018] O óleo de base para uso na composição de graxa da presente modalidade não é particularmente limitado. Por exemplo, o óleo usado em geral composições de base, tais como óleo mineral, óleo sintético, óleos animais e vegetais ou óleo misturado deles podem ser apropriadamente selecionados. Como exemplos específicos, os óleos de base pertencentes ao Grupo 1, Grupo 2, Grupo 3, Grupo 4 e similares, da categoria de óleo de base API (American Petroleum Institute), podem ser usados sozinhos ou como uma mistura.

[0019] Exemplos do óleo de base do Grupo 1 incluem óleos minerais baseados em parafina, que podem ser obtidos refinando-se um destilado de óleo lubrificante obtido de uma destilação atmosférica de óleo bruto, combinando-se apropriadamente meios de refinamento de solvente, hidrotratamento, remoção de cera etc. Exemplos do óleo de base do Grupo 2 incluem óleos minerais baseados em parafina, que pode ser obtidos refinando- se um destilado de óleo lubrificante obtido de uma destilação atmosférica de óleo bruto, combinando-se apropriadamente meios de hidrotratamento, retirada de cera ou similares. O óleo de base do Grupo 2, refinado por hidrotratamento da Gulf ou similar, tem menos do que 10 ppm de teor de enxofre e no máximo 5% de conteúdo de aroma, e pode ser preferivelmente usado na presente invenção. Exemplos do óleo de base do Grupo 3 e óleo de base do Grupo 2 plus incluem óleos minerais baseados em parafina, que podem ser manufaturados submetendo-se um destilado de óleo lubrificante, obtido de uma destilação atmosférica de refinamento de óleo bruto, a elevado refinamento de hidrogenação, óleos de base refinados pelo processo ISODEWAX, de acordo com o que uma cera produzida por um processo de retirada de cera é convertido/desparafinado em isoparafina, e os óleos de base refinados pelo processo de isomerização de cera Mobil, e estes óleos podem ser também preferivelmente usados na presente modalidade.

[0020] Exemplos de óleo sintético incluem poliolefinas, diésteres de ácido dibásico, tais como dioctil sebacato, poliol ésteres, alquil benzenos, alquil naftalenos, ésteres, polioxialquileno glicóis, polioxialquielino glicol ésteres, polioxialquileno glicol éteres, polifenil éteres, dialquil difenil éteres, compostos contendo flúor (perfluoropoliéter, poliolefina fluorada etc.), silicones etc. As poliolefinas acima mencionadas incluem vários polímeros de olefina e seus produtos hidrogenados. Quaisquer olefinas podem ser usadas e exemplos incluem etileno, propileno, buteno, α-olefinas tendo 5 ou mais átomos de carbono etc. As poliolefinas podem ser produzidas utilizando-se uma das olefinas acima mencionadas ou duas ou mais delas em combinação. Em particular, a chamada poli-α-olefina (PAO) é preferivelmente usada como uma poliolefina, que é um óleo de base do Grupo 4.

[0021] Os óleos sintetizados por meio de GTL (gás para líquido) pelo processo Fischer-Tropsch, que é a tecnologia de obter combustível líquido de gás natural, têm teores de enxofre e aroma significativamente menores e uma relação de componente de parafina significativamente mais elevada do que os óleos minerais obtidos se refinando óleos brutos e, portanto, exibem excelente estabilidade na oxidação e perda evaporativa extremamente pequena. Assim, os óleos podem ser preferivelmente usados como o óleo de base da presente invenção.

Espessante

[0022] Um espessante usado na primeira modalidade é sabão de complexo de cálcio contendo lítio, obtido por uma pluralidade de ácidos carboxílicos sendo reagidos com uma base específica (exemplos típicos sendo hidróxido de cálcio e hidróxido de lítio). Aqui, o termo “complexo” de sabão complexo de cálcio contendo lítio, de acordo com a presente invenção, significa que uma pluralidade de ácidos carboxílicos é empregada. Há três ácidos carboxílicos fonte para o sabão de complexo de cálcio contendo lítio, de acordo com a presente modalidade, que são (1) ácido graxo superior, (2) ácido monocarboxílico aromático e (3) ácido graxo inferior. Abaixo, os componentes de ácido carboxílico (componentes de ânion) do sabão de complexo de cálcio contendo lítio serão descritos. (1) Um ácido graxo superior para uso na presente modalidade é um ácido graxo superior de cadeia reta C18-22 (ácido monocarboxílico). Aqui, o ácido graxo superior de cadeia reta pode ser insubstituído ou substituído com um ou mais substituintes (por exemplo, um grupo hidroxila ou similar). O ácido graxo superior de cadeia reta pode ser um ácido graxo saturado ou insaturado, porém é preferivelmente um ácido graxo saturado. Exemplos específicos de um ácido graxo saturado incluem ácido esteárico (ácido octadecanoico, C18), ácido tuberculoesteárico (ácido nonadecanoico, C19), ácido araquídico (ácido icosanoico, C20), ácido henicosanoico (C21), ácido beênico (ácido docosanoico, C22) e ácido hidroxiesteárico (C18, ácido graxo de óleo de rícino hidrogenado), e exemplos de um ácido graxo insaturado incluem ácido oleico, ácido linoleico, ácido linolênico (C18), ácido gadoleico, ácido eicosadienoico, ácido de Mead (C20), ácido erúcico, ácido docosadienoico (C22) etc. Estes ácidos podem ser usados sozinhos ou numerosos deles podem ser usados em combinação. Por exemplo, no caso de incluir um ácido graxo insaturado, um ácido graxo saturado é preferivelmente usado em combinação. (2) Um ácido monocarboxílico aromático para uso na presente invenção é um ácido monocarboxílico aromático substituído ou insubstituído, tendo um anel benzeno. Aqui, o ácido monocarboxílico aromático pode ser insubstituído ou substituído com um ou mais substituintes (por exemplo, um grupo o-, m- ou p-alquila, um grupo hidróxi, um grupo alcóxi ou similar). Exemplos específicos incluem ácido benzoico, ácido metil benzoico {ácido toluico (p-, m-, o-)}, ácido dimetil benzoico (xilil ácido, ácido hemelítico, ácido mestilênico), ácido trimetil benzoico {ácido prenitílico, ácido durílico, ácido isodurílico (α-, β-, y-)}, ácido 4-isopropilbenzoico (ácido cumínico), ácido hidroxibenzoico (ácido salicílico), ácido didroxibenzoico {ácido pirocateuico, ácido resorcílico (α-, β-, y-), ácido gentísico, ácido protocatecuico}, ácido tri-hidroxibenzoico (ácido gálico), ácido hidroximetil benzoico (ácido cresotínico (p-, m-, o-)}, ácido di-hidroximetil benzoico (ácido orselínico), ácido metoxibenzoico {ácido anísico (p-, m-, o-)}, ácido dimetoxibenzoico (ácido verátrico), ácido trimetoxibenzoico (ácido asarônico), ácido hidroximetoxi benzoico (ácido vanílico, ácido isovanílico), ácido hidroxi-dimetoxi benzoico (ácido siríngico) etc. Estes podem ser usados sozinhos ou numerosos deles podem ser usados em combinação, No presente relatório, alquila no “substituinte” e componente alquila em alcóxi são, por exemplo, alquilas 1-4 lineares ou ramificadas. (3) Um ácido graxo inferior (ácido monocarboxílico) para uso na presente modalidade é um ácido graxo inferior saturado de cadeia reta C24. Exemplos específicos incluem ácido acético (C2), ácido propiônico (C3) e ácido butírico (C4). Estes podem ser usados sozinhos ou numerosos deles podem ser usados em combinação.

[0023] Entre estes, uma combinação de ácido esteárico ou ácido beênico como o ácido graxo superior de cadeia reta, ácido benzoico ou ácido p-toluico como o ácido monocarboxílico aromático, e ácido acético ou ácido butírico como o ácido graxo inferior é a combinação mais preferida dos pontos de vista de boa textura, viscosidade (corpo), produção fácil etc.

Outros Espessantes

[0024] Para a composição de graxa da presente modalidade, outro espessante pode também ser usado em combinação com o sabão complexo de cálcio contendo lítio acima mencionado. Exemplos de outros espessantes incluem fosfatos tricálcicos, sabões de metal alcalino, sabões complexos de metal alcalino, sabões de metal alcalino terroso, sabões complexos de metal alcalino terroso (outros que não sabões complexos de cálcio), sulfonatos de metal alcalino, sulfonatos de metal alcalino terroso, outros sabões metálicos, sais de metal de tereftalamato, monouretano triureia, diureia, tetra-ureia, outra poliureia, argila, sílica (óxido de silício) tal como aerogel de sílica, ou resinas de flúor, tais como politetrafluoroetileno etc. Estas podem ser usadas sozinhas ou em combinação de duas ou mais espécies. Além dos exemplos listados, quaisquer substâncias capazes de dar efeitos de espessamento a uma substância líquida podem ser usadas.

Componentes Opcionais

[0025] A composição da graxa da presente modalidade pode também incluir aditivos opcionais, tais como um antioxidante, um agente antiferrugem, um aperfeiçoador da oleosidade, um aditivo de extrema pressão, um agente antidesgaste, um lubrificante sólido, um desativador metálico, um polímero, um limpador baseado em metal, um limpador não metálico, um agente colorante e um agente repelente a água, onde a quantidade total de componentes opcionais é de cerca de 0,1 a 20 partes e massa, com base em 100 partes em massa da composição de graxa total. Exemplos de um antioxidante incluem 2,6-di-t-butil-4-metilfenol, 2,6-di-t-butil-para-cresol, p,p’-dioctildifenilamina, N-fenil-α-naftilamina, fenotiazina etc. Exemplos de um agente antiferrugem incluem óxido de parafina, um sal metálico dos ácidos carboxílicos, éster do ácido carboxílico, éster do ácido sulfônico, éter do ácido salicílico, éster do ácido succínico, éster de sorbitano e outros vários sais de amina. Exemplos de um aperfeiçoador da oleosidade, aditivo de extrema pressão e agente antidesgaste incluem ditiofosfato de dialquil zinco sulfurizado, ditiofosfato de dialil zinco sulfurizado, ditiocarbamato de dialquil zinco sulfurizado, ditiocarbamato de dialil zinco sulfurizado, ditiofosfato de dialquil molibdênio sulfirizado, ditiofosfato de dialil molibdênio sulfurizado, ditiocarbamato de dialquil molibdênio sulfurizado, ditiocarbamato de dialil molibdênio sulfurizado, um complexo de molibdênio orgânico, uma olefina sulfurizada, trifenil fosfato, trifenil fosforotionato, fosfato de tricresina, outros ésteres de fosfato, gorduras e óleos sulfurizados etc. Exemplos de um lubrificante sólido incluem dissulfeto de molibdênio, grafite, nitreto de boro, cianurato de melamina, PTFE (politetrafluoroetileno), dissulfeto de tungstênio, fluoreto de grafite e similares. Exemplos de um desativador metálico incluem N,N’-disalicilideno-1,2-diaminopropano, benzotriazol, benzimidazol, benzotiazol, tiadiazol etc. Exemplos de um polímero incluem polibuteno, poli-isobuteno, poli-isobutileno, poli-isopreno, polimetacrilato e similares. Exemplos de um limpador baseado em metal incluem sulfonato de metal, sailicilato de metal, fenato de metal etc. Exemplos de um limpador não metálico incluem imida do ácido succínico etc. Composição de Graxa (Quantidade Misturada de Cada Componente)

[0026] Em seguida, a quantidade misturada para a composição de graxa de acordo com a presente invenção será descrita. Óleo de Base

[0027] A quantidade misturada de óleo de base é preferivelmente de 50 a 95 partes em massa, mais preferivelmente 60 a 90 partes em massa, ainda mais preferivelmente 70 a 85 partes em massa, em relação a 100 partes em massa da composição de graxa total.

Espessante (Sabão Complexo de Cálcio Contendo Lítio)

[0028] O sabão complexo de cálcio contendo lítio como o espessante pode ser misturado em uma quantidade de preferivelmente 1 para 40 partes em massa, mais preferivelmente 3 a 25 partes em massa, ainda mais preferivelmente 5 a 20 partes em massa, particularmente preferível 15 a 20 partes em massa em termos de uma base de material de partida, em relação a 100 partes em massa da composição de graxa total.

[0029] O ácido graxo superior do sabão complexo de cálcio contendo lítio pode ser misturado em uma quantidade de 1 para 30 partes em massa, mais preferivelmente 3 a 25 partes em massa, ainda mais preferivelmente 5 a 20 partes em massa, em relação a 100 partes em massa da inteira composição de graxa.

[0030] O ácido monocarboxílico aromático do sabão complexo de cálcio contendo lítio pode ser misturado em uma quantidade de 0,1 a 5 partes em massa, ainda mais preferivelmente 0,75 a 2,5 partes em massa, em relação a 100 partes em massa da composição de graxa total.

[0031] O ácido graxo inferior do sabão complexo de cálcio contendo lítio pode ser misturado em uma quantidade de 0,15 a 7 partes em massa, mais preferivelmente 0,5 a 6 partes em massa, ainda mais preferivelmente 1 a 5 partes em massa, particularmente preferível 2 a 4 partes em massa, em relação a 100 partes em massa da composição de graxa total.

[0032] O teor de cálcio no sabão complexo de cálcio contendo lítio é de 3 a 15 partes em massa, mais preferivelmente 5 a 14 partes em massa, ainda mais preferivelmente 8 a 12 partes em massa, em relação a 100 partes em massa dos materiais de partida do espessante total.

[0033] O teor de lítio no sabão complexo de cálcio contendo lítio é de 0,05 a 1 partes em massa, mais preferivelmente 0,1 a 0,6 partes em massa, ainda mais preferivelmente 0,15 a 0,5 partes em massa, em relação a 100 partes em massa dos materiais de partida de espessante total.

[0034] A relação do sabão complexo de cálcio contendo lítio para o óleo de base é preferivelmente de cerca de 99:1 a 60:40, mais preferivelmente cerca de 95: 5 a 65:35, ainda mais preferivelmente cerca de 90:10 a 70:30.

[0035] A relação de massa do ácido graxo superior para a quantidade de ácido carboxílico total é preferivelmente de cerca de 50 a 90%, mais preferivelmente cerca de 60 a 80%, ainda mais preferivelmente cerca de 65 a 75%.

[0036] A relação de massa do ácido monocarboxílico aromático para a quantidade de ácido carboxílico total é preferivelmente de cerca de 1 a 30%, mais preferivelmente cerca de 3 para 20%, ainda mais preferivelmente cerca de 5 para 15%. Pensa-se que, com uma relação de ácido monocarboxílico aromático maior do que 30%, uma forma de graxa não pode ser obtida e com uma relação menor do que 1%, resistência térmica não pode ser provida.

[0037] A relação de massa do ácido graxo inferior para a quantidade de ácido carboxílico total é preferivelmente de cerca de 7 a 35%, mais preferivelmente cerca de 10 a 30%, ainda mais preferivelmente cerca de 15 a 25%. Pensa-se que, com uma mais baixa relação de ácido graxo maior do que 35%, uma forma de graxa não pode ser obtida e com uma relação de menos do que 7%, a resistência térmica não pode ser provida.

[0038] A razão em massa do ácido monocarboxílico aromático para o ácido graxo superior é preferivelmente de cerca de 3:97 a 30:70, mais preferivelmente cerca de 5:95 a 25:75, ainda mais preferivelmente cerca de 73:93 a 16:84. Pensa-se que, quando a relação de ácido monocarboxílico aromático, baseada na quantidade da soma do ácido graxo superior e ácido monocarboxílico aromático é maior do que 30%, uma forma de graxa não pode ser obtida e, quando a relação é menor do que 3%, a resistência térmica não pode ser provida.

[0039] A razão em massa do ácido graxo superior para o ácido graxo inferior é preferivelmente de cerca de 85:15 a 65:35, mais preferivelmente cerca de 83:17 a 70:30, ainda mais preferivelmente cerca de 81:19 a 76:24. Pensa-se que, quando a relação de ácido graxo inferior, baseada na quantidade de soma do ácido graxo superior e ácido graxo inferior, é maior do que 35%, não pode ser obtida uma forma de graxa e, quando a relação é menor do que 15%, resistência térmica não pode ser provida.

[0040] A relação de massa do ácido graxo inferior para o ácido monocarboxílico aromático é preferivelmente de cerca de 55:45 a 15:85, mais preferivelmente cerca de 50:50 a 20:80, ainda mais preferivelmente cerca de 45:55 a 23:77. Pensa-se que, quando a relação do ácido graxo inferior, baseada na quantidade de soma do ácido monocarboxílico aromático e ácido graxo inferior, é maior do que 90% em massa, um fraco efeito espessante é produzido e uma forma de graxa não pode ser obtida.

[0041] A razão em massa (Li/Ca) ou o teor de metal lítio para o teor de metal cálcio no material de partida do agente espessante é preferivelmente de cerca de 0,3 partes por 100 a 10 partes por 100, mais preferivelmente cerca de 0,5 partes por 100 a 7 partes por 100, ainda mais preferivelmente cerca de 1 parte por 100 a 5 partes por 100. Aqui, quando o valor numérico for menor do que 0,3 partes por 100, não há melhoria da resistência térmica ou da estabilidade no cisalhamento, e a extensão da vida útil no mancal em alta temperatura não pode ser esperada, de modo que não é preferível. Quando o valor numérico é maior do que 10 partes por 100, a graxa amolece e a sensação de corpo é perdida e então fraca estabilidade de rolamento (estabilidade de cisalhamento) é produzida; portanto não é preferível.

Método para Produzir a Composição de Graxa

[0042] A composição de graxa da presente modalidade pode ser produzida de acordo com um método geralmente usado para produzir graxa. O método de produção não é particularmente limitado e um exemplo inclui um método que envolve misturar óleo de base, um ácido graxo superior, um ácido graxo inferior e um ácido monocarboxílico aromático em um vaso de manufatura de graxa e dissolver o conteúdo em uma temperatura entre 60 e 120°C. Aqui, subsequentemente, hidróxido de cálcio e hidróxido de lítio, que são preliminarmente dissolvidos e dispersos em uma apropriada quantidade de água destilada, são carregados dentro do vaso. Vários ácidos carboxílicos sofrem uma reação de saponificação com o cálcio básico e lítio básico (tipicamente, hidróxido de cálcio e hidróxido de lítio), sabão forma-se lentamente no óleo de base e o produto resultante é ainda aquecido e desidratado a fim de formar um espessante de graxa. Após o término da desidratação, o produto resultante é aquecido a uma temperatura mais elevada do que 200°C, completamente agitado e misturado e esfriado à temperatura ambiente. Em seguida, um moinho (por exemplo, um moinho de três rolos etc.) é usado a fim de obter-se uma composição de graxa uniforme.

Propriedades do Ponto de Gotejamento da Composição de Graxa

[0043] Para a composição de graxa da invenção, é preferivelmente usada uma composição tendo um ponto de gotejamento igual a ou mais elevado do que 180°C, uma composição tendo um ponto de gotejamento igual a ou mais elevado do que 220°C é mais preferivelmente usada e uma composição tendo um ponto de gotejamento igual a ou mais elevada do que 260°C é particular e preferivelmente usada. Pensa-se que, quando o ponto de gotejamento da composição de graxa for de 180°C ou superior (é usualmente uma temperatura que é pelo menos 50°C mais elevada do que aquela de graxa de cálcio), a possibilidade de que os problemas de lubrificação sejam produzidos, por exemplo, perda de viscosidade em alta temperatura e vazamento causado por ela, queima etc., pode ser suprimida. O ponto de gotejamento aqui se refere à temperatura em que a graxa viscosa perde a configuração de espessamento, com aumento da temperatura. Aqui, o ponto de gotejamento é medido de acordo com JIS K 2220 8.

Consistência

[0044] A consistência da graxa da presente modalidade é preferivelmente de nos. 1 a 4 (175 a 340), mais preferivelmente nos 2 a 3 (220 a 295), de acordo com o teste de consistência. A consistência indica a dureza aparente da graxa. A consistência é medida realizando-se medições de penetração trabalhadas, de acordo com JIS K 2220 7.

Estabilidade Térmica

[0045] A composição de graxa da presente modalidade preferivelmente mostra uma perda de evaporação menor do que 5%, com base no teste de forno de película fina (a 150°C por 24 horas). O método de teste de forno de película fina é descrito como segue. Isto é, 3,0 g ± 0,1 g de uma amostra são aplicados na parte de área central (50 mm x 70 mm) em um lado da peça de teste, que é a folha de aço SPCC descrita na cabine de umidade de acordo com JIS K 2246, que tem dimensões de 1,0 mm de espessura x 60 mm de comprimento x 80 mm de largura, o teste térmico é realizado a 150°C por 24 horas, o peso da folha de aço SPCC antes e após o teste térmico é respectivamente medido e o grau de evaporação é determinado usando-se a fórmula mostrada abaixo. Para o teste de forno de película fina, 0,5 partes em massa de p,p’-dioctildifenilamina são adicionados em 99,5 partes em massa de cada composição de graxa dos Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 4, com base em 100 partes em massa da quantidade misturada total na composição de graxa, e o teste é realizado.

[0046] O grau de evaporação (%) = {(peso antes do teste térmico em g - peso após o teste térmico em g)/peso antes do teste térmico em g) x 100. Estabilidade Na Oxidação

[0047] Para a composição de graxa da presente modalidade, a perda de pressão de oxigênio, devida a uma reação de oxidação de acordo com um teste de estabilidade de oxidação (99°C, 100 horas) é preferivelmente de 40 kPa ou menos, mais preferivelmente 30 kPa e ainda mais preferivelmente 20 kPa ou menos. A estabilidade na oxidação da graxa refere-se à resistência a oxidação da graxa, causada por uma reação com oxigênio do ar. A deterioração da composição de graxa, devida à oxidação, tem uma influência no óleo de base e, em particular, tem uma grande influência na decomposição oxidativa de um espessante. A função básica de um espessante é reter o óleo de base e manter a dureza física da graxa, a fim de permitir que o óleo de base permaneça na parte de lubrificação de uma máquina e, ao mesmo tempo, o espessante representa um papel em apropriadamente suprir o componente de óleo de base retido pelo espessante nas faces deslizantes. Quando este espessante é destruído por oxidação, a dureza originalmente possuída pela graxa não pode ser mantida e a capacidade de reter o óleo de base é perdida, este óleo de base então desliza fora da parte de lubrificação e um status de lubrificação adequado não pode ser mantido. Esta ocorrência é grandemente influenciada pelo ambiente de uso e, em particular, a degradação oxidativa acelera com o aumento da temperatura. Quando a oxidação da graxa progride, devido ao calor, um produto de oxidação forma-se e um aumento da viscosidade do teor de óleo de base, formação de lama, construção de estrutura de rede e similar ocorrem, que provocam endurecimento ou amolecimento da graxa e fazem com que ela alcance o final de sua vida de lubrificação. O uso de tal graxa em máquinas pode finalmente desenvolver-se em uma redução da vida em serviço das máquinas ou perda de confiabilidade operativa. Portanto, a elevada estabilidade de oxidação da composição de graxa é extremamente importante a fim de a parte de lubrificação manter um status de lubrificação adequado e melhorar a vida de lubrificação. Aqui, a estabilidade de oxidação é medida de acordo com JIS2220 12.

Estabilidade No Cisalhamento

[0048] A consistência da graxa da composição de graxa da presente modalidade, após o teste de estabilidade de rolamento (temperatura ambiente, 24 horas), é preferivelmente de 340 ou menos, mais preferivelmente 330 ou menos, ainda mais preferivelmente 320 ou menos. O teste de estabilidade de rolamento é usado para avaliar a estabilidade no cisalhamento da graxa, medindo-se a consistência (dureza) da graxa após amassamento de 50 g da graxa de tese com o dispositivo por um período predeterminado de tempo. A estabilidade no cisalhamento da composição de graxa é um importante elemento para manutenção da capacidade de lubrificação e comportamento físico da graxa. Fraca estabilidade no cisalhamento faz com que a graxa facilmente escape da parte de lubrificação da máquina e a lubrificação requerida não pode ser provida, o que resulta em encurtamento da vida e também espalhamento de graxa pode ocorrer, o que poluía área circundante da máquina e prejudica o ambiente de trabalho. Aqui, o teste de estabilidade no rolamento, que é usado para avaliar a estabilidade de cisalhamento, é realizado de acordo com ASTMD 1831.

Vida útil no mancal

[0049] Para a composição de graxa da presente modalidade, a vida de acordo com um teste de vida útil no mancal de graxa (150°C) é preferivelmente de 200 horas ou mais, mais preferivelmente 300 horas ou mais, ainda mais preferivelmente 400 horas ou mais. Para o teste de vida útil no mancal, 6,0 g de graxa de teste são providos para um mancal de esferas radial de ranhura profunda 6306 e o mancal de graxa colocada de teste é operado com um ciclo de operação de 20 horas e 4 horas de repouso em uma temperatura de 150°C. O dispositivo tem um mecanismo em que ele para quando a corrente de força do motor que aciona o mancal excede um certo nível, devido à subsequente perda da função de lubrificação da graxa e da consequente ocorrência de fraca rotação do mancal. Na ocasião e que o dispositivo para é lido e registrado como a vida da graxa. A vida de lubrificação da graxa tem um grande impacto sobre o comportamento físico da graxa e sobre a deterioração química, e perda em uma ou outra função tem um grande impacto sobre a vida de lubrificação. Por exemplo, quando a graxa se transforma em um líquido em alta temperatura ou amolece um bocado devido ao cisalhamento no mancal, a graxa escapa e é perdida do mancal e a suplementação do óleo de lubrificação não é conseguida, o que então resulta em encurtamento da vida. Além disso, quando há um excessivo autoaquecimento da graxa ou o ambiente de uso utiliza uma alta temperatura, a graxa é grandemente afetada pelo calor e a degradação por oxidação prossegue e, portanto, um aumento da viscosidade do teor de óleo de base, uma formação de lama ou uma mudança da estrutura do espessante causam endurecimento ou amolecimento da graxa e um fim prematuro para sua vida de lubrificação. Portanto, mais elevada confiabilidade da máquina e uma extensão do período de manutenção pode ser esperado com graxa tendo uma longa vida de lubrificação, que tem o comportamento físico da graxa e permite reduzida deterioração química e mantém status de lubrificação estável. Também, uma vez que a graxa pode também ser usada em um ambiente de alta temperatura, ela será largamente requerida no mercado. Aqui, a vida de lubrificação da graxa é medida de acordo com o teste de vida útil no mancal ASTMD1741.

Uso da Composição de Graxa

[0050] A composição de graxa da presente modalidade pode, naturalmente, ser usada para máquinas, mancais, engrenagens e similares genericamente usados, e exibe excelente desempenho sob condições severas, por exemplo, sob condições de alta temperatura. Por exemplo, a composição de graxa pode ser preferivelmente usada para lubrificação de vários componentes em automóveis, tais como periféricos de motor, incluindo o arranque, alternador e vários acionadores, o trem de força, incluindo o eixo propulsor, junta de velocidade constante (CVJ), mancal de roda e embreagem, direção de assistência elétrica (EPS), unidade de freio, junta de esferas, dobradiça da porta, volante, motor do ventilador de esfriamento, expansor de freio e similares. Além disso, a composição de graxa pode também ser preferivelmente usada em várias partes de elevada temperatura/serviços pesados em maquinaria de construção, tais como uma escavadeira, buldôzer e caminhão guindaste, a indústria do aço, a indústria de fabricação de papel, máquinas florestais, máquinas agrícolas, plantas químicas, instalações de geração de força, fornos de secagem, máquinas de copiar, veículos de estrada de ferro, juntas de parafuso de tubos sem costura etc. Para outras finalidades, a composição pode também ser preferivelmente usada para mancais de disco rígido, lubrificação de plástico, graxa de cartucho etc.

[0051] Em seguida, a presente invenção será descrita mais detalhadamente por meio de Exemplos e Exemplos Comparativos, embora a presente invenção não sela limitada por estes de forma alguma.

Materiais de Partida Usados na Presente Composição

[0052] Os materiais de partida usados nos presentes Exemplos e Exemplos Comparativos são como seguem. A menos que de outro modo particularmente mencionado, as quantidades mostradas na Tabela 1A foram usadas para os Exemplos 1 a 6 e na Tabela 1B para os Exemplos Comparativos 1 a 4. A quantidade de materiais de partida mostrados na Tabela 1 {em particular, hidróxido de cálcio, hidróxido de lítio e vários ácidos carboxílicos (ácido graxo superior, ácido monocarboxílico aromático e ácido graxo inferior)} é a quantidade de reagente. Portanto, a quantidade de componente real na composição pode ser calculada com base nos valores numéricos das Tabelas 1A e 1B e a pureza descrita abaixo.

Material de Partida Espessante

[0053] Hidróxido de cálcio: reagente de grau especial, tendo uma pureza de 96,0%.

[0054] Hidróxido de lítio: monoidrato de hidróxido de lítio do reagente de grau especial tendo uma pureza de 98,0%.

[0055] Ácido esteárico: ácido graxo saturado de alquila de cadeia reta C18, que foi provido como um reagente de grau especial, tendo uma pureza de 95,0%.

[0056] Ácido beênico: ácido graxo saturado de alquila de cadeia reta C22, que foi provido como um reagente tendo uma pureza de 99,0%.

[0057] Ácido benzoico: reagente de grau especial tendo uma pureza de 99,5%

[0058] Ácido paratoluico: ácido benzoico em que o hidrogênio da posição-p é substituído por um grupo metila, que foi provido como um reagente de grau especial, tendo uma pureza de 98,0%.

[0059] Ácido acético: ácido graxo de alquila, tendo 2 átomos de carbono, que foi provido como um reagente de grau especial, tendo uma pureza de 99,7%.

[0060] Ácido butírico: ácido graxo de alquila, tendo 4 átomos de carbono, que foi provido como um reagente de grau especial, tendo uma pureza de 98,0%.

[0061] Ácido fórmico: ácido graxo de alquila, tendo 1 átomo de carbono, que foi provido como um reagente de grau especial, tendo uma pureza de 98,0%. Óleos de Base A a D Óleo de base A: óleo mineral baseado em parafina, obtido desparafinando-se refinamento de solvente, pertence ao Grupo 1, a viscosidade cinética a 100°C foi de 11,25 mm2/s, e o índice de viscosidade foi 97 Óleo de base B: poli-α-olefina, pertence ao Grupo 4, a viscosidade cinética a 100°C foi de 6,34 mm2/s e o índice de viscosidade foi de 136 Óleo de base C: óleo mineral baseado em parafina, manufaturado por refinamento de elevada hidrogenação, pertence ao Grupo 3, a viscosidade cinética a 100°C foi de 7,603 mm2/s e o índice de viscosidade foi de 128 Óleo de base D: óleo GTL (gás para líquido), sintetizado pelo processo Fischer-Tropsch, pertence ao grupo 3, a viscosidade cinética a 100°C foi de 7,77 mm2/s, a viscosidade cinética a 40°C foi de 43,88 mm2/s e o índice de viscosidade foi de 148

Exemplo 1

[0062] Os materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido esteárico, ácido benzoico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e a mistura foi aquecida a 90°C e os teores foram dissolvidos. Em seguida, hidróxido de cálcio e hidróxido de lítio foram preliminarmente dissolvidos e dispersos em uma quantidade apropriada de água destilada e foram carregados dentro do vaso. Nesta ocasião, vários ácidos carboxílicos sofreram uma reação de saponificação como hidróxido de cálcio e o hidróxido de lítio, sabão foi lentamente formado no óleo de base e o produto resultante foi ainda aquecido e desidratado, a fim de formar um espessante de graxa. Após o completamento da desidratação, a graxa foi aquecida a uma temperatura mais elevada do que 200°C, completamente agitada e misturada e esfriada até à temperatura ambiente. Em seguida, um moinho de três rolos foi usado a fim de obter graxa uniforme, tendo consistência n° 2,5.

Exemplo 2

[0063] Materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido esteárico, ácido p-toluico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa uniforme, tendo consistência n° 3, foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1.

Exemplo 3

[0064] Materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido beênico, ácido benzoico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa uniforme, tendo consistência n° 3, foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1.

Exemplo 4

[0065] Materiais de partida, que foram um óleo misturado, obtido misturando-se os óleos de base A, B, C e D, ácido beênico, ácido benzoico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa uniforme, tendo consistência n° 3, foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1.

Exemplo 5

[0066] Materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido beênico, ácido benzoico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa uniforme, tendo consistência n° 2, foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1.

Exemplo 6

[0067] Materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido beênico, ácido benzoico e ácido butírico, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa uniforme, tendo consistência n° 2.5, foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1.

Exemplo Comparativo 1

[0068] Materiais de partida, que foram o óleo de base C. ácido esteárico, ácido benzoico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e a mistura foi aquecida a 90°C e o conteúdo foi dissolvido. Em seguida, hidróxido de cálcio foi preliminarmente dissolvido e disperso em uma apropriada quantidade de água destilada, foi carregado dentro do vaso. Nesta ocasião, vários ácidos carboxílicos sofreram uma reação de saponificação como hidróxido de cálcio, sabão foi lentamente formado no óleo de base e o produto resultante foi ainda aquecido e desidratado a fim de formar um espessante de graxa. Após o término da desidratação, a graxa foi aquecida a uma temperatura mais elevada do que 200°C, completamente agitada e misturada e esfriada à temperatura ambiente. Em seguida, um moinho de três rolos foi usado a fim de obter-se graxa uniforme, tendo consistência n° 2.

Exemplo Comparativo 2

[0069] Materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido esteárico, ácido p-toluico e ácido acético, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa uniforme tendo consistência n° 1.5, foi obtida da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

Exemplo Comparativo 3

[0070] Materiais de partida, que foram o óleo de base A, ácido esteárico, ácido benzoico e ácido fórmico, foram misturados em um vaso de manufatura de graxa e graxa foi similarmente manufaturada com base no método de produção do Exemplo Comparativo 1 e usando-se as quantidades misturadas mostradas na Tabela. A graxa mostrou uma separação e uma substância fluidizada foi obtida.

Exemplo Comparativo 4

[0071] A graxa para todas as finalidades, comercialmente disponível, manufaturada por Showa Shell Sekiyu K.K., foi usada. O espessante foi sabão de 12-hidroxiestearato de lítio e o óleo de base foi óleo lubrificante baseado em óleo mineral. A viscosidade do óleo de base a 100°C foi de 12,2 mm2/s.

[0072] Para as composições de graxa, preparadas respectivamente usando-se a combinação e método de produção do material de partida acima mencionado, a consistência, ponto de gotejamento, estabilidade de oxidação, estabilidade térmica (teste de forno de película fina), estabilidade no cisalhamento (teste de estabilidade no rolamento) e vida útil no mancal foram medidos de acordo com os métodos anteriormente descritos. Seus resultados são mostrados nas Tabelas 2A e 2B. No Exemplo Comparativo 3, o termo “não mensurável” indica que, uma vez o óleo de base e o espessante tenham sido separados e uma estrutura de graxa não tenha siso obtida, o ponto de gotejamento não pode ser medido. Pelos resultados, foi constatado que a composição de graxa de acordo com a presente modalidade exibe baixas estabilidades no cisalhamento/estabilidade no rolamento e significativamente melhorada vida útil no mancal, enquanto assegurando elevados ponto de gotejamento, resistência térmica etc. Com esta composição, é possível grandemente melhorar a função da graxa e aumentar a confiabilidade na melhoria da manutenção das máquinas.

Claims

1. Composição de graxa compreendendo óleo de base e, como espessante, sabão complexo de cálcio e sabão de lítio, a composição de graxa sendo caracterizada pelo fato de que um ácido graxo superior substituído ou não substituído, de cadeia reta C18-22, um ácido monocarboxílico aromático substituído ou insubstituído, tendo um anel benzeno e um ácido carboxilílico inferior saturado, de cadeia reta C2-4, são usados como ácidos carboxílicos constituindo o sabão complexo de cálcio e sabão de lítio; em que, com base em 100 partes por massa da quantidade misturada total da composição de graxa, de 3 a 25 partes por massa do ácido graxo superior de cadeia reta, 0,5 a 3 partes por massa do ácido monocarboxílico aromático e 1 a 5 partes por massa do ácido graxo inferior saturado de cadeia reta, são adicionados como materiais de partida de base, e em que a razão em massa (Li/Ca) do teor de metal lítio para o teor de metal cálcio no material de partida do espessante é de 1 parte por 100 a 5 partes por 100.

2. Composição de graxa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ácido graxo superior de cadeia reta é pelo menos um selecionado do ácido esteárico, ácido oleico, ácido 12- hidroxiesteárico e ácido beênico, o ácido monocarboxílico aromático é pelo menos um selecionado de ácido benzoico e ácido p-toluico, e o ácido graxo inferior saturado de cadeia reta é pelo menos um selecionado de ácido acético e ácido butírico.

3. Método para produzir uma composição de graxa como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de formar sabão de complexo de cálcio e sabão de lítio, pela adição do ácido graxo superior de cadeia reta, do ácido monocarboxílico aromático, do ácido graxo inferior saturado de cadeia reta, hidróxido de cálcio e hidróxido de lítio ao óleo de base.