ES2286816T3

ES2286816T3 - Lubricacion mejorada a partir de una mezcla de acido borico con aceites y grasas.

Info

Publication number: ES2286816T3
Application number: ES93916570T
Authority: ES
Inventors: Ali Erdemir
Original assignee: University of Chicago
Current assignee: University of Chicago
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 2007-12-01
Anticipated expiration: 2013-06-16
Also published as: AU4637793A; DE69334137T2; EP0646161A1; WO1993025642A1; DK0646161T3; PT646161E; EP0646161A4; CA2138275C; CA2138275A1; HK1014371A1; ATE361967T1; DE69334137D1; US6025306A; US5431830A; EP0646161B1

Abstract

UNA COMPOSICION LUBRICANTE QUE COMPRENDE UN ADITIVO DE ACIDO BORICO SUSPENDIDO Y/O DISPERSO EN UN ACEITE, GRASA O BASE DE POLIMERO. EL LUBRICANTE DE INVENCION EXHIBE UNA CAPACIDAD DE SOPORTE DE CARGA Y UNA RESILENCIA MEJORADA DENTRO DE UNA GRAN GAMA DE TEMPERATURAS Y CONDICIONES DE USO.

Description

Lubricación mejorada a partir de una mezcla de ácido bórico con aceites y grasas.

Esta invención se refiere a un lubricante mejorado preparado a partir de una mezcla de ácido bórico y aceite o grasa u otro lubricante de medio base de ese tipo. Más particularmente, la invención se refiere a una mezcla que contiene partículas de ácido bórico en una mezcla y/o suspensión con un intervalo particular de tamaños de partícula y cantidades. Los lubricantes cumplen una importante función en la conservación de los componentes de las máquinas y en la prolongación de las vidas útiles de funcionamiento de las máquinas. La optimización de las propiedades del lubricante ha seguido siendo un objetivo principal dado que las máquinas se hacen funcionar en condiciones más exigentes y dificultosas asociadas con un aumento de la eficacia y rendimiento. Se han desarrollado numerosos aditivos, pero queda mucho por hacer para acomodar el aumento de exigencias que se están haciendo ahora de los lubricantes.

Por tanto, es un objeto de la invención proporcionar un lubricante mejorado.

Es otro objeto de la invención proporcionar un aditivo de lubricante novedoso.

Es un objeto más de la invención proporcionar un aditivo de lubricante en fase sólida mejorado.

Es un objeto adicional de la invención proporcionar un lubricante novedoso de partículas sólidas de ácido bórico dispersas en un lubricante base.

Es aún otro objeto de la invención proporcionar un método mejorado de lubricación de componentes cerámicos y/o metálicos usando un ácido bórico disperso en un lubricante base.

Es todavía un objeto más de la invención proporcionar un lubricante multifuncional novedoso que tiene aditivos de partículas sólidas de polímero y ácido bórico para un lubricante base.

Es también un objeto adicional de la invención proporcionar un lubricante sólido mejorado y un método de uso para una mezcla de polímero/ácido bórico.

Según la invención, una composición lubricante comprende una dispersión estable de al menos el 0,1% en peso de un aditivo de ácido bórico cristalino sustancialmente estratificado en estado sólido que tiene un tamaño de partícula de desde 0,2 hasta 40 micrómetros, y un lubricante base.

La composición lubricante comprende preferiblemente de desde el 10 hasta el 50% en peso de aditivo de ácido bórico en estado sólido.

Otras ventajas y detalles de la invención se harán evidentes a partir de la descripción proporcionada a continuación en el presente documento junto con las reivindicaciones adjuntas.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

En una realización preferida de la invención, un aditivo para un lubricante base toma la forma de una dispersión de ácido bórico u óxido de boro que forma ácido bórico. Están disponibles polvos de ácido bórico a partir de US Borax Co. de Los Ángeles, CA. El lubricante resultante con la dispersión de ácido bórico en el interior se aprovecha de las propiedades de baja fricción del ácido bórico cuando se suspende en lubricantes. Los ejemplos de lubricantes bases son aceites tales como aceites basados en petróleo, aceites sintéticos, aceites minerales, aceites basados en hidrocarburos y aceites de silicio u otros lubricantes adecuados que no reaccionan con el ácido bórico. Por ejemplo, las reacciones no deseables pueden incluir la destrucción o alteración sustancial de la estructura cristalina estratificada del ácido bórico. Sin limitar el alcance de la invención, se cree que las partículas de ácido bórico, en alta presión y tracción friccional, interactúan con superficies que soportan carga para proporcionar una resistencia excelente y capacidad de portar carga. La estructura estratificada de las partículas de ácido bórico cristalino puede deslizarse una sobre otra con relativa facilidad y puede reducir la fricción y el desgaste.

En esta invención, el ácido bórico es particularmente útil para sistemas que funcionan a temperaturas de hasta aproximadamente 170°C. El ácido bórico se dispersa entonces como un componente en lubricantes bases siendo el resultado un funcionamiento sustancialmente mejorado de la mezcla.

El tamaño de partícula del ácido bórico desde aproximadamente 0,2 hasta 40 micrómetros (micrones) facilita la formación de una suspensión estable estando presente el ácido bórico en una cantidad de al menos el 0,1 en peso. La cantidad de partículas sólidas que pueden mezclarse y/o dispersarse en el aceite dependerá del tamaño de la partícula. Cuanto menor sea el tamaño de partícula, mayor será la cantidad de partículas que pueden suspenderse en el aceite. En general, el intervalo preferido para los aceites es aproximadamente del 0,5 al 50% en peso y para las grasas es aproximadamente del 1-50% en peso siendo el intervalo más preferido del 1-15% para aceites y del 1-20% para grasas.

El tamaño y cantidad de las partículas de ácido bórico que van a añadirse a los aceites y grasas se determinará generalmente mediante el uso pretendido de la mezcla lubricante resultante que tiene las partículas sólidas en suspensión. Puede emplearse equipamiento y técnicas convencionales para lograr una dispersión o distribución sustancialmente uniforme o estable del aditivo en la mezcla final. Dispersión estable significa una mezcla en la que las partículas lubricantes sólidas permanecen como partículas separadas, diferenciadas en presencia de un estabilizador y un medio fluido de vehículo. Los métodos para lograr una dispersión uniforme de las partículas en el lubricante base se conocen bien por los expertos en la técnica. También pueden prepararse en primer lugar concentrados que comprenden cantidades superiores de ácido bórico y añadirse después a los aceites o grasas convencionales. Además, los lubricantes pueden contener otros aditivos que se añaden para mejorar las propiedades fundamentales de los lubricantes incluso más. Tales aditivos pueden incluir: antioxidantes, pasivadores metálicos, inhibidores de la herrumbre, mejoradores del índice de viscosidad, depresores del punto de vertido, dispersantes, detergentes, aditivos de presión extrema de tipos líquido y sólido y aditivos antidesgaste. Las grasas lubricantes bases útiles en la preparación de la composición lubricante de la invención pueden ser cualquiera de las grasas conocidas empleadas como bases para aplicaciones de presión extrema.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos pretenden ser meramente ilustrativos de la invención y no limitativos de la misma. A menos que se indique lo contrario, todas las cantidades son en peso.

Ejemplo 1 Mezcla de ácido bórico y aceite o grasa lubricante

Este ejemplo ilustra el grado de mejora del funcionamiento con el uso de una mezcla de ácido bórico y aceite o grasa. En este ejemplo, se mezclan una grasa o aceite de motor y mineral disponible comercialmente con polvo de ácido bórico que tiene tamaños de partícula desde 0,2-40 micrómetros (micrones) en cantidades que oscilan desde el 1 hasta el 50% en peso. Se puso la mezcla en un recipiente de vidrio y se agitó vigorosamente mediante un dispositivo de agitación magnético durante un periodo de al menos 2 horas. Se usó entonces la mezcla como lubricante en una máquina de prueba de desgaste cuya función y características principales pueden encontrarse en el 1990 Annual Book of ASTM Standards, volumen 3.02, sección 3, páginas 391-395. En las pruebas, se sujetaron clavijas de acero (440C, y 52100) y de alúmina (Al_{2}O_{3}) con un radio de punta hemisférica de 5 pulgadas (127 mm) sobre el portaclavijas de la máquina de prueba de desgaste y se presionaron contra un disco de alúmina o acero rotatorio. Se aplica una carga específica a través de un sistema de palanca que presiona el portaclavijas estacionario hacia abajo contra el disco rotatorio. El lubricante en prueba cubre la clavija estacionaria. Tras la prueba, que se realiza para una distancia especificada a temperatura, presión y velocidad especificadas, se obtiene el coeficiente de fricción en estado estacionario a partir de un registrador gráfico y se muestra en la tabla 1. Se calculó la tasa de desgaste a partir de una fórmula dada en el 1990 Annual Book of ASTM Standards, volumen 3.02, sección 3, página 394, expresada en milímetros cúbicos por metro, mm^{3}/m. Los resultados de desgaste y el coeficiente de fricción obtenidos se resumen en la tabla II.

TABLA 1 Resultados de la prueba de fricción de diversos pares de clavija y disco con diferentes cargas

Condiciones de prueba: velocidad, 1-3 mm/s; temperatura, 22-25°C, clavijas y discos de acero 440C y 52100

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TABLA II Prueba de desgaste en una máquina de clavija sobre disco

Condiciones de prueba: carga, 2 kg; velocidad, 1-3 mm/s; temperatura, 22-25°C; clavijas y/o discos de alúmina y acero 440C y 52100.

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Los resultados anteriores demuestran que con una mezcla de ácido bórico y un lubricante de aceite, los coeficiente de fricción se reducen en del 10 a por encima del 1000% por debajo de los de los mismos lubricantes no mezclados. Las tasas de desgaste de las clavijas se reducen en factores de 50 a 100 por debajo de los de las clavijas sometidas a prueba en el mismo aceite no mezclado.

Aunque esta invención se ha descrito por medio de diversos ejemplos y realizaciones específicas, es importante entender que la invención no se limita a ellos, y que la invención puede ponerse en práctica de varias formas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Composición lubricante que comprende una dispersión estable de al menos el 0,1% en peso de un aditivo de ácido bórico cristalino sustancialmente estratificado en estado sólido que tiene un tamaño de partícula de desde 0,2 hasta 40 micrómetros, y un lubricante base.

2. Composición lubricante según la reivindicación 1, en la que la composición lubricante comprende desde el 10 hasta el 50% en peso de aditivo de ácido bórico en estado sólido.

3. Composición lubricante según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que dicho lubricante se selecciona del grupo que consiste en aceites de petróleo, aceites minerales, aceites sintéticos, y aceites de silicio, y mezclas de los mismos.

4. Composición lubricante según la reivindicación 3, en la que dicho aditivo de ácido bórico en estado sólido se dispersa en una mezcla con aceites sintéticos.

5. Composición lubricante según la reivindicación 3, en la que dicho aditivo de ácido bórico en estado sólido se dispersa en una mezcla con aceites minerales y sintéticos.

6. Composición lubricante según cualquier reivindicación anterior, que incluye además aditivos del grupo que consiste en antioxidantes, pasivadores metálicos, inhibidores de la herrumbre, mejoradores del índice de viscosidad, depresores del punto de vertido, dispersantes, detergentes, aditivos de presión extrema, aditivos antidesgaste y mezclas de los mismos.

7. Composición lubricante según cualquier reivindicación anterior, que incluye además un dispersante en una cantidad suficiente para mantener dicho aditivo de ácido bórico en estado sólido en dispersión homogénea.

8. Composición lubricante según la reivindicación 1, en la que el lubricante base es una grasa.

9. Composición lubricante según la reivindicación 8, en la que dicha grasa se selecciona del grupo que consiste en grasas de base mineral y sintética con y sin otras partículas sólidas de lubricante.

10. Composición lubricante según cualquier reivindicación anterior, en la que dicho aditivo produce químicamente y libera ácido bórico.

11. Composición lubricante según la reivindicación 10, en la que dicho aditivo comprende un óxido de boro.

12. Composición lubricante según la reivindicación 1, en la que la composición lubricante comprende desde el 5 hasta el 50% en peso de un aditivo de ácido bórico en estado sólido.