BR112018010644B1

BR112018010644B1 - Uso de um aditivo de polímero de acrilato de alquila para melhorar a liberação de ar do óleo lubrificante

Info

Publication number: BR112018010644B1
Application number: BR112018010644-5A
Authority: BR
Inventors: Sravani GULLAPALLI
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2021-03-30
Also published as: WO2017089354A1; US20180371352A1; CN108291170A; EP3380594A1; EP3380594B1; RU2018122812A3; JP2018535307A; JP6878452B2; RU2731491C2; RU2018122812A; CN108291170B; BR112018010644A2

Abstract

a invenção fornece um método para melhorar a liberação de ar de um óleo lubrificante conforme medido por astm d3427. o método compreende uma etapa de misturar um aditivo no óleo lubrificante.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um método para melhorar a liberação de ar de um óleo lubrificante.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os óleos lubrificantes são usados para proteger e lubrificar superfícies em contato e também podem ser usados para transmitir energia. Sabe-se que arras-tamento de ar pode reduzir a eficácia de óleos lubrificantes. O arrastamento de ar é um fenômeno em que as bolhas de ar (que tipicamente têm um diâmetro menor que 1 mm) são dispersas por todo o óleo lubrificante. O ar arrastado pode ser distinguido do ar livre (uma bolsa de ar retida em parte do sistema), do ar dissolvido (os óleos lubrificantes podem conter entre 6 e 12 por cento em volume de ar dissolvido) e da espuma (bolhas de ar tipicamente maiores que 1 mm de diâmetro que se reúnem na superfície do óleo). O arrastamento de ar pode ter várias consequências negativas, incluindo perda de lubrificação, possível oxidação do óleo lubrificante, operação barulhenta, menor eficiência e temperaturas mais altas do óleo.

[003] As propriedades do arrastamento de ar de um óleo lubrificante são tipi-camente medidas com o uso do teste de liberação de ar ASTM D3427. Esse teste mede o tempo necessário para que o ar arrastado no óleo reduza o volume para 0,2% nas condições de teste e na temperatura especificada.

[004] Os presentes inventores procuraram melhorar as propriedades de arrastamento de ar dos óleos lubrificantes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Consequentemente, a invenção fornece um método para melhorar a li-beração de ar de um óleo lubrificante conforme medido por ASTM D3427, sendo que o método compreende misturar um aditivo no óleo lubrificante com o uso de um mis-turador de alto cisalhamento; em que o aditivo é um polímero de acrilato de alquila.

[006] Tais polímeros de acrilato de alquila foram previamente usados como aditivos antiespumantes. Os tempos de liberação de ar são tipicamente considerados piores com a adição de aditivos, especialmente antiespumantes, como óleos de sili-cone. Isso é explicado por Duncanson em "Properties on Foam in Lubricating Oils", páginas 9 a 13, maio de 2003, Engenharia de Lubrificação, Jornal da Sociedade de Tribologistas e Engenheiros de Lubrificação.

[007] É surpreendente que a incorporação do polímero de acrilato de alquila no óleo lubrificante com um misturador de alto cisalhamento afete as propriedades de liberação de ar do óleo lubrificante. Com a presente invenção, o versado na técnica pode usar o polímero de acrilato de alquila para melhorar a liberação de ar de um óleo lubrificante.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[008] A presente invenção fornece um método para melhorar a liberação de ar de um óleo lubrificante conforme medido por ASTM D3427. No teste, o ar comprimido é soprado através do óleo lubrificante, que foi aquecido a uma temperatura de 50 °C. Depois que o fluxo de ar é interrompido, o tempo necessário para que o ar arrastado no óleo reduza em volume para 0,2% é registrado como o tempo de liberação de ar. Um valor de liberação de ar desejável é tipicamente menor que 3 minutos, de preferência menor que 60 segundos e mais preferencialmente menor que 20 segundos.

[009] A liberação de ar é melhorada em comparação com a liberação de ar alcançada com o uso do óleo lubrificante em que o aditivo não foi misturado com o óleo lubrificante com o uso de um misturador de alto cisalhamento. Os inventores constataram reduções úteis nos tempos de liberação de ar durante a realização do método da invenção.

[010] O óleo lubrificante compreende um componente de óleo base, que pode ser uma mescla de vários óleos-base. Os óleos-base no componente de óleo base podem ser quaisquer óleos-base convencionais escolhidos a partir dos Grupos I, II, III, IV ou V das categorias de óleo base API (Instituto Americano do Petróleo). Preferencialmente, o componente de óleo base compreende um óleo base GTL e, mais preferencialmente, o componente de óleo base compreende pelo menos 75% em peso de um óleo base GTL com base no peso do componente de óleo base. Os óleos- base GTL são sintetizados pelo método Fischer-Tropsch de conversão de gás natural em combustível líquido. Os mesmos têm um teor aromático e um teor de enxofre muito baixos em comparação com óleos à base de óleo mineral refinados a partir de óleo cru e têm uma relação muito alta de constituintes de parafina.

[011] O óleo lubrificante adequadamente compreende aditivos. Preferencial-mente, a quantidade de aditivos é menor que 10% em peso com base no peso do óleo lubrificante, mais preferencialmente menor que 5% em peso, com a máxima preferência menor que 2,5% em peso. Os aditivos podem incluir antioxidantes, aditivos anti- desgaste, desemulsificantes, emulsificantes, inibidores de ferrugem e corrosão, me- lhoradores VI e/ou modificadores de atrito.

[012] Preferencialmente, o óleo lubrificante tem uma viscosidade cinemática na faixa de 0,05 cm2/s a 2,2 cm2/s (5 a 220 cSt) a 40 °C, mais preferencialmente de 0,1 cim2/s a 2 cim2/s (10 a 200 cSt), com a máxima preferência de 0,2 cim2/s a 1 cim2/s (20 a 100 cSt). A viscosidade cinemática é adequadamente medida com o uso de ASTM D445 (ASTM D7042).

[013] Em uma modalidade preferencial da invenção, o óleo lubrificante é for-mulado para usar um fluido hidráulico. Os fluidos hidráulicos são usados em muitos tipos diferentes de maquinário hidráulico e não são usados apenas para lubrificar o maquinário, mas também para transmitir pressão. O arrastamento de ar pode ser um problema particular nos sistemas hidráulicos, causando uma operação irregular ou instável do sistema hidráulico.

[014] No método da invenção, um aditivo de polímero de acrilato de alquila é misturado no óleo lubrificante. Os polímeros de acrilato de alquila adequados são re-velados, por exemplo, no documento US3166508. O peso molecular do polímero é adequadamente menor que 10.000, de preferência menor que 7.500 e mais preferencialmente menor que 5.000. Em uma modalidade, o polímero de acrilato de alquila pode ser um homopolímero de um acrilato de alquila que tem pelo menos 3, mas menos que 7, átomos de carbono no radical alquila. Em outra modalidade, o polímero de acrilato de alquila pode ser um copolímero de pelo menos dois acrilatos de alquila diferentes nos quais o radical alquila tem de 1 a 18 átomos de carbono e nos quais o número médio de átomos de carbono nos radicais alquila do copolímero molecular é pelo menos 3, mas menos que 7, em uma base molar.

[015] Adequadamente, pelo menos 0,0005% em peso de polímero de acrilato de alquila, com base no peso do óleo lubrificante, é misturado no óleo lubrificante, de preferência pelo menos 0,001% em peso. Adequadamente, menos que 0,1% em peso de polímero de acrilato de alquila, com base no peso do óleo lubrificante, é misturado no óleo lubrificante, de preferência menos que 0,01% em peso. A quantidade preferencial de polímero de acrilato de alquila será um equilíbrio entre o uso suficiente para alcançar a melhoria desejada nas propriedades de liberação de ar e evitar gastos desnecessários usando-se muito polímero de acrilato de alquila.

[016] O aditivo de polímero de acrilato de alquila é misturado no óleo lubrifi-cante com o uso de um misturador de alto cisalhamento. O termo "misturador de alto cisalhamento" é bem conhecido pelos versados na técnica. Uma hélice giratória ou um rotor de alta velocidade cria fluxo e cisalhamento dentro do líquido que é mistu-rado. Em algumas modalidades, o rotor girará dentro de um componente estacionário conhecido como estator. Preferencialmente, o aditivo é misturado no óleo lubrificante a uma taxa de pelo menos 400 rpm. A taxa é, de preferência, pelo menos 600 rpm e mais preferencialmente pelo menos 800 rpm. Preferencialmente, a mistura ocorre por pelo menos 10 minutos, mais preferencialmente pelo menos 30 minutos e com a má-xima preferência pelo menos 60 minutos.

[017] A invenção é adicionalmente explicada em detalhes abaixo por meio de exemplos, mas a invenção não é de modo algum limitada por esses exemplos.

EXEMPLOS

[018] Sete diferentes mesclas de óleo base foram preparadas com o uso de combinações de três óleos-base:

[019] 1) Chevron 220 R (um óleo mineral de Grupo II disponível junto à Che-vron)

[020] 2) XHVI 8 (um óleo derivado pelo processo de Fischer-Tropsch disponí-vel junto à Shell)

[021] 3) Spectrasyn 8 (um fluido de poli-alfa olefina disponível junto à Exxon-Mobil)

[022] A Tabela 1 mostra as quantidades de cada óleo base (% em peso com base no peso total da mescla) presentes em cada mescla. As mesclas na Tabela 1 são todas ISO 46. TABELA 1

[023] Um pacote de aditivos que contém aditivo de extrema pressão/antides- gaste, modificador de atrito, inibidor de ferrugem sem cinzas, emulsificante e antioxi- dante foi adicionado às mesclas de óleo base para fornecer óleos lubrificantes com-pletamente formulados. O pacote de aditivos foi o mesmo em cada caso. Em seguida, 125 ppm de aditivo PC 3144 (disponível junto à Allnex), que é uma solução a 40% de um polímero acrílico modificado em um solvente à base de hidrocarboneto, foram adicionados às formulações a 40 °C a uma taxa de agitação de 1.200 rpm com o uso de um misturador de alto cisalhamento Caframo suspenso durante uma hora ou a uma taxa de agitação de 300 rpm com o uso de um agitador magnético durante uma hora.

[024] O tempo de liberação de ar das mesclas de óleo base, dos óleos com-pletamente formulados e dos óleos completamente formulados mais o PC 3144 foi testado com o uso do método ASTM D3427. Os resultados são fornecidos na Tabela 2: TABELA 2

[025] Os resultados mostram que a liberação de ar das mesclas de óleo base varia. Adicionar o pacote de aditivos pode aumentar ainda mais o tempo de liberação de ar. Adicionar o aditivo PC 3144 com o uso de um misturador de alto cisalhamento pode reduzir substancialmente o tempo de liberação de ar (a menos que o tempo de liberação de ar já esteja muito baixo, como foi o caso da Mescla 3 e da Mescla 7). Adicionar o aditivo PC 3144 com um agitador magnético não parece ter o mesmo efeito.

Claims

1. Uso de um aditivo, em que o aditivo é um polímero de acrilato de alquila, misturado em um óleo lubrificante usando um misturador de alto cisalhamento, CARACTERIZADO pelo fato de que é para melhorar a liberação de ar do óleo lubrificante como medido pela ASTM D3427, em que o óleo lubrificante compreende um componente de óleo base, e o componente de óleo base compreende pelo menos 75% em peso de um óleo base GTL com base no peso do componente de óleo base, e em que o polímero de acrilato de alquila é um homopolímero de um acrilato de alquila tendo pelo menos 3, mas menos que 7, átomos de carbono no radical alquila, ou o polímero de acrilato de alquila é um copolímero de pelo menos dois acrilatos de alquila diferentes nos quais o radical alquila tem de 1 a 18 átomos de carbono e nos quais o número médio de átomos de carbono nos radicais alquila do copolímero molecular é pelo menos 3, mas menos que 7, em uma base molar.

2. Uso, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o óleo lubrificante tem uma viscosidade cinemática na faixa de 0,05 cm2/s a 2,2 cm2/s (5 a 220 cSt) a 40 °C.

3. Uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o óleo lubrificante é formulado para usar um fluido hidráulico.

4. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o peso molecular do polímero de acrilato de alquila é menor que 10.000.

5. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos 0,0005% em peso e menos que 0,1% em peso de polímero de acrilato de alquila, com base no peso do óleo lubrificante, é misturado no óleo lubrificante.

6. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o aditivo é misturado no óleo lubrificante a uma taxa de pelo menos 400 rpm.

7. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o aditivo é misturado no óleo lubrificante a uma taxa de pelo menos 800 rpm.