NO135095B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer smorefett,og mere spesielt homogene fett med forbedrede mekaniske egenskaper og forbedret kjemisk stabilitet.

Tidligere er smorefett vanligvis blitt fremstillet fra

en basis smoreolje eller oljeaktig bærer og et fortykningsmiddel,

som gir fettet den dnskede konsistens. Fortykningsmidlene er i de fleste tilfeller såper av fettsyrer eller uorganiske bestanddeler, slik kolloidalt siliciumoxyd og bentonit.

De kjente smorefett er geler, og fortykningsmidlet danner

et nettverk i hvilket oljen er inkorporert. Imidlertid kan vanskeligheter erfares ved fremstilling av homogene og stabile geler, hvilket kan tilskrives mange faktorer, såsom typen av fortykningsmiddel, typen av basisolje, de relative mengder av disse bestanddeler, fremgangsmåten anvendt ved fremstilling av smorefett' °9

de relative effekter av disse faktorer er ennu ikke fullt ut for-stått .

Ved å innarbeide polymerer i smorefett for å fremme noen av deres egenskaper er ytterligere vanskeligheter oppstått. F.eks. har der vært foreslått å anvende som fortykningsmidler visse olefin-polymerer, nemlig polyethylen, og mere spesielt polyethyle n med en densitet hoyere enn O, 94 g/cm ved 25°C, samt copolymerer av ethylen og propylen.' Imidlertid er der observert at en langsom oxyd-asjon og krystallisasjon av disse polymerer finner sted når smorefett underkastes friksjonspåkjenninger. Oxyderte polyethylener (med 0,2 - 7,5 vekt% kjemisk bundet oxygen) har også vært foreslått, og mere spesielt komplekser av disse oxyderte polyethylener med et metallsalt hvor metallet har en valens hoyere enn 2.

Fett inneholdende disse komplekser er kostbare, og de er ikke tilfredsstillende med hensyn til god smoreevne. Generelt er smorefett inneholdende ethylenpolymerer ikke tilstrekkelig stabile og.utviser en tendens til nedbrytning under mekaniske påkjenninger under dannelse av to flytende produkter (US patent nr. 3.112.270).

Innarbeidelse av polymerer i smorefett innforer en ytterligere faktor som har en effekt på visse egenskaper for disse fett.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe nye smorefett med forbedrede smore- og antislitas jeegenskaper .■ En ytterligere hensikt er å fremskaffe smorefett med forbedrede egenskaper med hensyn til lagringsstabilitet, kjemisk og mekanisk stabilitet.

En ytterligere hensikt er å angi homogene og varige smorefett.

Ifolge foreliggende oppfinnelse består smorefett av: 5 - 25 v'ekt% fortykkende såpe, regnet på vekten av fettet, 1 - IO vekt% av en anionisk emulsjon av ikke-oxydert polyethylen med midlere molekylvekt hoyere enn 10.000, og hvor emulsjonen har et polyethyleninnhold i området 35 - 60 %, og et innhold av et anionisk emulger-■ingsmiddel i området 8 - 12 %, regnet på vekten av emulsjonen, og hvor den midlere partikkelstorreise for polyethylenet er i området 0,02 - 0,5 [ Lm, og hvor resten av komposisjonen utgjores av en oljeaktig bærer inneholdende vanlige» tilsetningsmidler for smorefett.

Det er overraskende funnet at smorefett inneholdende polyethylenemulsjoner, som angitt ovenfor, har en betydelig konsistens,

og er spesielt stabile under mekaniske påkjenninger.

Slike polyethylenemulsjoner fremstilles ifolge fremgangsmåter beskrevet i US patenter nr. 3.296.162 og 3.352.807. Disse emulsjoner blir fremstillet ved en fri radikal polymerisasjon av ethylen i et vandig medium inneholdende en blanding av anioniske emulgeringsmidler. Den således erholdte emulsjon stabiliseres ved en efterbehandling som omfatter å dekke i det vesentlige 100 % av overflatene av partiklene med et anionisk emulgeringsmiddel. For disse stabiliserte polyethylenemulsjoner er det totale innhold av emulgeringsmidler avhengig av polymerens partikkelstorreise. F.eks. kan inneholdet av emulgeringsmiddel være ca. 10 vekt% når partiklene inneholder 40 % fast stoff med partikkelstorrelse på ca. 0,03 u.m, mens innholdet av emulgeringsmiddel kun er 8 vekt% når partikkel-storrelsen er ca. 0,5 |0.m. Generelt overstiger innholdet av emulger-ingsmidlet'ikke 12 % regnet på vekten av den polymere emulsjon, selv om hoyere innhold kan anvendes uten noen vesentlig forbedring av de mekaniske egenskaper for disse emulsjoner.

Den stabiliserende efterbehandling utfores med anioniske forbindelser som er frie for sure grupper og resulterer i at de stabiliserte emulsjoner har en pH hoyere enn 8.

De stabiliserte polyethylenemulsjoner, som angitt ovenfor, er helt forskjellige fra emulsjoner fremstillet fra oxyderte polyethylener, idet de sistnevnte har relativt lav molekylvekt, lavere enn 50O0, og vanligvis ca. 3000; denne begrensning settes delvis ved de metoder ved hvilke emulsjonene fremstilles fra emulgerbare poly-ethylentorrstoffer. De mekaniske egenskaper for polymerer er generelt avhengig av deres molekylvekt. Ytterligere inneholder ikke emulsjoner av oxyderte polyethylener generelt mere enn 20 - 30 % torrs toff.

Folgelig er emulsjoner av ikke-oxyderte polyethylener som anvendes i smorefett ifolge foreliggende oppfinnelse, helt forskjellige fra emulsjoner av oxyderte polyethylener, ikke bare fordi de forstnevnte har et hoyere innhold av polyethylen med hoyere molekylvekt, hoyere enn 10.000, og i form av partikler med mindre storrel-se, men også fordi deres pH er hoyere enn 8, vanligvis i området 8,5 - 10. Ytterligere i motsetning til ikke stabiliserte emulsjoner av ikke-oxyderte polyethylener er deres innhold av anioniske emulgeringsmidler hoyere enn 8 %.

Ved innarbeidelse av stabiliserte emulsjoner av ikke-oxydert polyethylen i blandinger av en oljeaktig bærer og metallsåpe erholdes spesielt bestandige og glatte smorefett som folge av en sy-nergistisk effekt mellom såpen og polyethylenemulsjonen. Ytterligere påvirker denne forbedring andre egenskaper fordelaktig, slik som en bedre vannmotstandsevne og en vesentlig nedsatt tendens til "blodning" eller oljeseparasjon.

De mest anvendte smorefett vil vanligvis inneholde 1 - IO vekt% stabilisert emulsjon av ikke-oxydert polyethylen i blanding med 5-25 vekt% såpe, og hvor resten av smorefettet er en oljeaktig bærer inneholdende de vanlige tilsetningsmidler for smorefett.

En betydelig forbedring i smorefetts egenskaper erholdes allerede ved et innhold av polyethylenemulsjon så lavt som 1 vekt%, som vist ved resultater av prøvemetoder for evaluering av konsistens, vannfasthet og "blodning" tendens.

I denne forbindelse ble smorefett fremstillet fra nafthenolje (SSU viskositet ved 38°C: 500) inneholdende 8,5 vekt% (regnet på smorefettet) lithium 1,2-hydroxystearat, 0,5 % av et antioxyder-ingsmiddel og 0,5 % av et rustinhiberende middel. Et sammenlignings-smorefett ble fremstillet uten tilsetning av polyethylenemulsjon, mens de andre fett inneholder henholdsvis 1 %, 2 % og 3 % stabilisert anionisk emulsjon av ikke-oxydert polyethylen ('Poly-EM 12", Cosden Oil & Chemical Company). De vesentlige egenskaper for denne emulsjon var:

De folgende prover ble utfort:

Fettkonsistens ved penetreringsprove (ASTM-D 217): Pene trering måles ved den lengde (i 0,1 mm) som en standard kegle vil penetrere ved fritt fall ved 25°C, over-flaten av fett inneholdt i en ko<*>pp. Når fettet kun innfores i denne kopp, vil penetreringen bli rapportert som "ikke bearbeidet". Den "ikke bearbeidede" penetrering for fett er ikke alltid en egnet indikasjon, hvorfor proven også utfores på opparbeidet fett i kop-pen (60 slag i foreliggende tilfelle).

Vannfasthetsprove (ASTM-D 1264): Fettet vaskes med vann ved kontrollert temperatur og hastighet, idet fettets vekttap bestemmes og regnes som vekt% tap.

Blodeprove (IP metode nr. 121): Fettet underkastes et konstant trykk, og mengden av utskilt olje bestemmes (vekt%). Resultatene av disse forsok er gitt i den efterfblgende tabell:

Forbedringen i egenskapene er a.llerede betydelig ved et innhold av polyethylenemulsjon på 1 %, regnet på totalvekten av smb-refettkomposisjonen, og er spesielt bemerkelsesverdig når innholdet ligger i området 2-3 vekt%.

Mengden av stabilisert emulsjon av ikke-oxydert polyethylen som er nodvendig for å forbedre smorefett og for å gi de onskede egenskaper, kan variere avhengig av typen oljeaktig bærer, samt ty-pe og mengde av tilsatt såper-

Med hoyere emulsjoninnhold enn IO % er virkningen av disse emulsjoner allerede meget gunstig, og yttterligere tilsetning gir ingen vesentlig forbedring, og en ytterligere tilsetning er derfor ikke Skonomisk forsvarlig. Under hensyntagen til tekniske og økono-miske forhold vil innholdet av polyethyleninnhold vanligvis ikke overstige 10 %, og vil i de fleste tilfelle ligge i området 1-5 vekt%.

Den oljeaktige bærer er fordelaktig en aromatisk olje eller nafthenolje, mere spesielt vil en høynafthenolje gi fett med bedre termisk stabilitet. Syntetiske smøreoljer inneholdende sebacin-eller adipinestere av alkoholer med 6-12 carbonatomer, såsom 2-eth-ylhexanol, kan anvendes. Imidlertid er mineraloljer eller blandinger av mineraloljer med mindre mengder syntetisk olje økonomisk mere fordelaktig.

Såpemengden anvendt som fortykningsmiddel utgjør vanligvis 5-25 vekt% av fettet, idet denne prosentandel er avhengig av såpetypen, polyethylenmengden og den ønskede konsistensgrad. Såpen fremstilles vanligvis fra mettede eller umettede, høyere alifatiske carboxylsyrer inneholdende 12 - 18 carbonatomer, eksempelvis stearinsyre, 1,2-hydroxystearinsyre, palmitinsyre og oleinsyre. Blandede såper kan også anvendes, idet disse er blandinger av to forskjellige såper, slik som en blanding av alkalimetallsåpe og aluminiumsåpe. Andre nyttige fortykningsmidler er komplekse såper fremstillet fra høyere alifatiske carboxylsyrer og en syre med lav molekylvekt, eksempelvis såper av benzostearinsyre, acetopalmitinsyre eller toluenste-arinsyre.

Fett ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter også vanlige tilsetningsmidler, nemlig antioxyderingsmidler, rustforhindrende midler, samt tilsetningsmidler for ekstremt høye trykk.

Spesielt virksomme antioxydasjonsmidler er N-alkyl-para-fenylendiaminer, nafthylaminer og di- og tri-alkylfenoler. Rustfor-hindrende midler omfatter ofte primære aminer inneholdende 6-18 carbonatomer eller N-heterocycliserte derivater. Tilsetningsmidler for ekstreme trykk omfatter gruppen arylfosfiter, arylfosfater og aryl-thiofosfater, arylsulfider, "sulfurized fatty oils", klorerte påraf-finer etc.

Anti-slitetilsetningsmidler, eksempelvis urea eller thioureaderiva-ter eller visse polyisobutylener med molekylvekt høyere enn 800 som virker sam en viskositetsforbedrer, kan også tilsettes til smørefettet ifølge foreliggende oppfinnelse .

Disse tilsetningsmidler kan anvendes i en mengde, som vil variere i området 0,1 - 10 vekt%, eller mere generelt mellom 1 og 5 vekt% av fettet.

For fremstilling av smørefett ifølge foreliggende oppfinnelse kan kjente fremgangsmåter anvendes. Disse består i at der ved relativt høy temperatur dannes en.homogen blanding av den oljeaktige bærer og såpen, og derefter tilsette den stabiliserte emulsjon av polyethylen og avkjole blandingen for å danne en gel og ho-mogenisere denne gel for erholdelse av den onskede struktur. Ved fremstilling av fett inneholdende lithium 1,2-hydroxys tearat kan det være fordelaktig å avkjole den homogene blanding langsomt fra en temperatur på ca. 210°C til en temperatur på 120 - 130°C og derefter utfore en isotermisk forgeling ved denne temperatur, hvorefter gelen avkjoles ytterligere.

De folgende eksempler illustrerer oppfinnelsen. I disse eksempler er prosentangivelsen vektprosent.

Eksempel 1

Dette eksempel illustrerer den synergistiske effekt mellom såpe og polyethylenemulsjon.

Et smorefett bestående av 85,5 vekt% nafthenolje (500 SSU ved 38°C), 14 vekt% natriumsåpe av stearinsyre og 0,5 % av et anti-oxyderingsmiddel har en penetreringsverdi (60 slag) på 266.

Et annet fett bestående av 88 % av den samme olje, 10 % lithiumstearat, 0,5 % av det samme anti-oxyderingsmiddel og 1,5 % polyethylenemulsjon ("Poly-EM 12") har den samme konsistens.

Disse resultater viser at ved tilsetning av 1,5 % av en stabilisert emulsjon av ikke-oxydert polyethylen kan mengden av såpe senkes fra 14 % til 10 % uten noen uheldig effekt på fettets konsi-s tens.

På den annen side, for å fremstille et smorefett fra en oljeaktig bærer og en stabilisert emulsjon av polyethylen, men uten tilsetning av metallsåpe, er det nodvendig med minst 10 vekt% av emulsjonen for å oppnå en egnet konsistens, og ytterligere er fettet mindre stabilt.

Eksempel 2

Et smorefett som inneholder:

er homogent, glatt og hårdt. Ytterligere er den mekaniske stabilitet bemerkelsesverdig, hvilket fremgår av penetreringsforsbk hvor forskjellen mellom penetrering ved 60 slag og lO.OOO slag er meget

liten, henholdsvis 276 og 285. Vanntapet ved vasking er 4,5 vekt%.

Eksempel 3

Et smorefett som inneholder:

er glatt og konsistensen ved penetreringsforsok ved 60 slag er 260. Ytterligere har dette fett en hoy mekanisk stabilitet, idet penetreringen efter 1O.OO0 slag er 279; dvs. at forskjellen mellom penetrering ved 60 slag er meget liten.

Tap ved vannvasking (ved 80°C) er 6,5 %.

Eksempel 4

Fremstilling av fettet ifolge eksempel 3 ble gjentatt, men ved anvendelse av en blandet såpe. Dette fett inneholdt 5 % lithium 1,2-hydroxystearat og 1,5 % aluminiumstearat.

Egenskapene for dette fett var de samme som egenskapene for fettet ifolge det foregående eksempel.

Eksempel 5

Et fett som inneholder:

har en penetrerings.verdi på 261 (ved 60 slag).

Vannfastheten for dette fett er bemerkelsesverdig, idet tap ved vannvasking ved 80°C kun er 0,8 vekt%.

I motsetning til dette utviser en tilsvarende olje inneholdende den samme mengde såpe, anti-oxydasjonsmiddel og rustinhiberende middel og 87,5 % av den samme olje, men uten polyethylenemulsjonen, en penetreringsverdi (ved 60 slag) på 295, og et tap ved vannvasking på 18 %. Dette sammenlignende eksempel viser klart den spesielt fordelaktige effekt som oppnåes ved tilsetning av den stabiliserte emulsjon av ikke-oxydert polyethylen.

Eksempel 7

Et fett inneholdende:

har en penetreringsverdi (ved 60 slag) på 285 og et tap ved vannvasking ved 80°C på 1,4 %.

Eksempel 8

Et fett inneholdende:

er spesielt bestandig, penetreringen (ved 60 slag) er 207.

Tap ved vannvasking (ved 38°C er 40 %, mens et tilsvarende fett uten tilsatt polyethylenemulsjon utviser et tap på 80 %.

Eksempel 9

Et fett inneholdende:

utviser en penetreringsverdi (ved 60 slag) på 264.

Disse eksempler viser at smorefett ifolge foreliggende oppfinnelse er varige og mekanisk stabile, og disse forbedringer skyldes innarbeidelse av stabiliserte emulsjoner av ikke-oxydert polyethylen, som angitt ovenfor.

For sammenligning ble smorefett fremstillet fra 87,5 % mi-neralolje (500 SSU ved 38°C), 8,5 % lithium 1,2-hydroxystearat, 1 % vanlige tilsetningsmidler og 3 % av en ikke stabilisert emulsjon av polyethylen med pH på 7,7 og et innhold anionisk emulgeringsmiddel på 5,21 %.

Dette fett hadde en penetreringsverdi (ved 60 slag) på 312, et blode (eller 61jeseparasjon)-indeks på 3,5 og et tap ved vannvasking ved 80°C på 15 %. I sammenligning med de resultater som ble erholdt for fett C kan det sees at ikke-stabiliserte emulsjoner av polyethylen, dvs. med et lavt innhold av anionisk emulgeringsmiddel, ikke forer til noen vesentlig forbedring for smorefett.

På den annen side, et fett tilsvarende det nevnte fett C, men fremstillet under anvendelse av en emulsjon av oxydert polyethylen, viste at den mekaniske stabilitet var dårlig, idet klumper ble dannet som folge av nedbrytning av denne emulsjon og koagulering av polymerpartiklene.

Claims (2)

1. Smorefett, karakterisert ved at det omfatter 5 - 25 %, regnet på vekten av fettet, av en fortykkende s åpe, 1-10 Vekt% av en anionisk emulsjon av ikke-oxydert polyethylen, hvor polyethylenet har en midlere molekylvekt storre enn lO.OOO, og emulsjonen har et polyethyleninnhold i området 35 - 60 %, et innhold av emulgeringsmiddel i området 8 - 12 %, regnet på vekten av emulsjonen, og hvor den midlere stbrrelse av polyethylenpartiklene er 0,02-0,5 p-m, idet resten av fettet utgjores av en oljeaktig bærer inneholdende vanlige tilsetningsmidler for smorefett.

2. Smorefett ifolge krav 1, karakterisert ved at innholdet av polyethylenemulsjon utgjor 1-5 vekt%.