PL201820B1

PL201820B1 - Olej przekładniowo-ochronny i hydrauliczno-ochronny

Info

Publication number: PL201820B1
Application number: PL362622A
Authority: PL
Inventors: Monika Ziółkowska; Jarosław Frydrych; Bolesław Kowalski; Robert Gmyrek
Original assignee: Inst Paliw I En Odnawialnej
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2009-05-29
Also published as: PL362622A1

Abstract

Olej przekładniowo-ochronny i hydrauliczno-ochronny składający się z bazy olejowej zawierają cej olej mineralny lub mieszaninę olejów mineralnych, olej roślinny lub mieszaninę oleju roślinnego i oleju lub olejów mineralnych, która jako olej roślinny zawiera olej triacyloglicerolowy, a jako olej mine ralny zawiera olej głęboko rafinowany, korzystnie olej parafinowy, i pakietu dodatków uszlachetniają cych zawierających dodatki smarnościowe, przeciwzużyciowe, deemulgujące, lepkościowe, inhibitory korozji, oraz depresatora, dodatku antypiennego, dodatku antykorozyjnego i ewentualnie dodatku lepkościowego, znamienny tym , że pakiet dodatków uszlachetniających zawiera w ilości 9-10%, przy czym pakiet ten zawiera od 0,5% do 6% estru kwasu alkilokarbocyklicznego, zawartość siarki w pa kiecie nie przekracza 0,06%, zawartość fosforu w pakiecie nie przekracza 0,1%, depresator zawiera w ilości od 0,1% do 0,3% i jest nim polialkilometakrylan, dodatek antypienny zawiera w iloś ci od 0,001 do 0,005% i jest nim polidimetylosiloksan, dodatek antykorozyjny zawiera w ilości od 0,05 do 0,1% i jest nim długołańcuchowy kwas alkilokarboksylowy zawarty w dodatku w ilości 40-80%, dodatek lep kościowy zawiera w ilości 5-25% i jest nim poliizobutylen, przy czym w przypadku bazy stanowiącej mieszaninę oleju mineralnego i oleju roślinnego oleje stosuje się w stosunku wagowym od 30:70 do 70:30.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest olej przekładniowy i olej hydrauliczny przeznaczony do maszyn i urządzeń przemysłu spożywczego, pełnią cy jednocześnie funkcję oleju ochronnego.

Artykuły spożywcze w czasie produkcji mogą ulec zanieczyszczeniu środkami smarowymi stosowanymi w urządzeniach mechanicznych ciągu produkcyjnego. Aby temu zapobiec prowadzi się nadzór produkowanej żywności, głównie poprzez ciągłą kontrolę przecieków i nieszczelności w maszynach lub poprzez stosowanie maszyn o odpowiedniej konstrukcji. Jednakże te środki czasami zawodzą, dlatego bardzo ważny jest dobór odpowiedniego środka smarowego. Najczęściej jednak stosuje się środki smarowe oparte na bazach olejowych pochodzących z klasycznego przerobu ropy naftowej zawierającej związki aromatyczne z dodatkami uszlachetniającymi, które zawierają w swoim składzie pierwiastki metali ciężkich. Taka sytuacja jest oczywiście niedopuszczalna z uwagi na fakt, że nie ma idealnie szczelnych układów i na każdym etapie produkcji istnieje możliwość przypadkowego kontaktu środka smarowego z produkowaną żywnością.

Środki smarowe dla przemysłu spożywczego obok właściwości, które są wymagane od innych przemysłowych środków smarowych muszą spełniać specjalne wymagania takie jak: brak toksyczności i szkodliwego działania na organizm ludzki.

W maszynach i urzą dzeniach współ czesnego przemysł u spoż ywczego, w toku procesów technologicznych osiągane są wysokie szybkości obrotowe i wysokie obciążenia jednostkowe. Występują także intensywne tarcia pomiędzy współpracującymi elementami. Prawidłowe działanie wielu urządzeń przemysłu spożywczego zależne jest w znacznej mierze od hydraulicznych elementów sterujących, hydraulicznych układów przenoszenia mocy i przetworników momentu, konwencjonalnych przekładni przemysłowych, reduktorów, przekładni ślimakowych, przenośników łańcuchowych itp. Ich niezawodne działanie może być zagwarantowane tylko w przypadku właściwego smarowania współpracujących ze sobą elementów, ale trzeba zdawać sobie sprawę z faktu, że zastosowany środek smarny może w nieunikniony sposób kontaktować się z produkowaną żywnością. Jest sprawą oczywistą, że takie przypadkowe kontakty nie mogą ujemnie wpływać na jakość produkowanej żywności. Dlatego środki smarne stosowane do smarowania maszyn i urządzeń przemysłu spożywczego oprócz własności fizykochemicznych charakterystycznych dla tradycyjnych środków smarowych powinny spełniać również wymagania dla tego przemysłu.

W praktyce eksploatacyjnej stosowane środki smarne muszą składać się ze specjalnie dobranego oleju bazowego i dodatków uszlachetniających, które nadają im szczególne własności użytkowe:

- lepszą odporność na utlenianie w podwyższonych temperaturach;

- lepszą odporność filmu smarują cego;

- dobrą ochronę przed korozją smarowanych powierzchni zwłaszcza w środowisku o duż ej wilgotności.

Tak więc oleje bazowe lub inne specjalne oleje oraz dodatki uszlachetniające, w skład których wchodzą substancje dozwolone do stosowania w przemyśle spożywczym, z którymi żywność może wejść w przypadkowy kontakt muszą odpowiadać następującym wymaganiom:

- zapewniać w sposób właściwy proces smarowania maszyn;

- nie mogą być toksyczne, wywoływać skutków fizjologicznych, muszą być bez zapachu i bez smaku;

- muszą być zaakceptowane na mię dzynarodowym rynku.

Ta sytuacja spowodowała w krajach rozwiniętych wprowadzenie odpowiednich przepisów prawnych regulujących zasady doboru składników i stosowania środków smarowych w przemyśle spożywczym.

Przepisy amerykańskie, do których najczęściej odwołują się producenci środków smarowych dla przemysłu spożywczego przewidują dwa poziomy:

- H-1 - środek smarowy, który moż e wejść w kontakt z ż ywnoś cią

- H-2 - ś rodek smarowy, którego kontakt z ż ywnoś cią jest wykluczony.

Środki smarowe przeznaczone dla przemysłu spożywczego homologowane na poziomie H-1, najczęściej składają się z:

- oleju bazowego naftowego głęboko rafinowanego, oleju bia ł ego, odpowiedniego rodzaju oleju syntetycznego lub ciekłego tłuszczu naturalnego;

- dodatków uszlachetniają cych, dopuszczonych do stosowania, które dodawane do oleju bazowego zapewniają właściwą skuteczność smarowania i inne własności eksploatacyjne.

PL 201 820 B1

Należy zaznaczyć, że do komponowania oleju smarowego przeznaczonego do smarowania maszyn i urządzeń w przemyśle spożywczym dopuszczone są oleje bazowe pochodzenia naftowego, głęboko rafinowanego wodorem, jak również oleje białe rafinowane przez obróbkę kwasem.

Istnieje również możliwość zastosowania syntetycznych olejów bazowych (estry, poliolefiny, silikony) lub naturalnych ciekłych tłuszczów (oleje roślinne).

Dodatki uszlachetniające, które mają dopuszczenie H-1 nie mogą zawierać w swoim składzie metali ciężkich. Natomiast dopuszcza się obecność takich związków jak: wapń, krzem czy siarka.

W zakładach przemysłu spożywczego, głównie w cukrowniach, zdarzają się okresy przestoju w produkcji. Wówczas nie pracujące urządzenia i maszyny należy zabezpieczyć przed korozją. Jednym ze sposobów zabezpieczenia metalowych powierzchni przed korozją jest stosowanie środków ochrony czasowej metali.

Środki czasowej ochrony przed korozją są to substancje nakładane na powierzchnie metalowe lub powłoki ochronne niemetaliczne, tworzące na powierzchni łatwo usuwalne lub nie wymagające usuwania warstewki, chroniące metal przed korozją w określonym środowisku i przez ograniczony czas.

Obecnie w przemyśle spożywczym, zwłaszcza w cukrowniach, do zabezpieczania zbiorników, mieszadeł itp. stosuje się zwykłe oleje jadalne, które nie spełniają ani funkcji smarowej, gdyż w swoim składzie nie zawierają dodatków smarnościowych, przeciwzużyciowych itd. ani funkcji ochronnej, ponieważ nie zawierają dodatków przeciwkorozyjnych. Wręcz przeciwnie, mogą się one przyczynić do korozji urządzeń, gdyż oleje jadalne mają tendencję do „jełczenia” czyli powolnego utleniania się i rozkładu, ze względu na zawartość dużej ilości nienasyconych kwasów tłuszczowych, ale z kolei są dopuszczone do kontaktu z żywnością. Natomiast klasyczne oleje ochronne, które bardzo dobrze spełniają swoją funkcję ochronną, nie mogą być stosowane do zabezpieczania urządzeń, maszyn, zbiorników w przemyśle spożywczym, ponieważ nie spełniają wymagań tego przemysłu w zakresie zawartości węglowodorów aromatycznych i pierwiastków metali ciężkich.

Konieczne jest zatem opracowanie olejów smarowych i olejów ochronnych, które będą spełniać wymagania pod kątem wymagań przemysłu spożywczego. W szczególności korzystnie byłoby, aby ten sam olej spełniał jednocześnie funkcję smarową i ochronną.

Znane oleje hydrauliczne i przekładniowe są wytwarzane na bazach olejowych pochodzących z przerobu ropy naftowej. Na przykład z polskiego opisu patentowego nr 175476 znany jest olej hydrauliczny, a z polskiego opisu patentowego nr 177124 znany jest olej przekładniowy, w których bazę olejową stanowi mieszanina rafinowanych komponentów węglowodorowych pochodzących z przerobu ropy naftowej, a z opisu patentowego PL 147245 znany jest olej hydrauliczny na bazie oleju z ropy parafinowo-siarkowej rafinowany selektywnie furfurolem, odparowany rozpuszczalnikowo i rafinowany wodorem. Te znane bazy olejowe zawierają od 10 do 25 części wagowych węglowodorów aromatycznych, zwłaszcza policyklicznych, co dyskwalifikuje je jako bazy przeznaczone do wykorzystania w przemyśle spożywczym. Również zestaw dodatków uszlachetniających zastosowany w olejach według wymienionych wyżej zgłoszeń nie może być zastosowany do olejów pracujących w urządzeniach przemysłu spożywczego, ze względu na zbyt dużą zawartość niektórych pierwiastków, zwłaszcza fosforu i siarki.

Z polskiego zgł oszenia patentowego nr P-344722 znana jest baza olejowa przeznaczona do wytwarzania olejów dla przemysłu spożywczego, zwłaszcza olejów hydraulicznych i przekładniowych. Baza zawiera oleje roślinne, ewentualnie z dodatkiem olejów mineralnych. Jako olej roślinny baza zawiera olej triacyloglicerolowy w ilości od 30 do 100 części wagowych, a olej mineralny jest olejem głęboko rafinowanym, korzystnie olejem parafinowym. Olej triacyloglicerolowy stanowi mieszaninę estrów glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych.

Problemem, który występuje w przypadku baz olejowych zawierających wyłącznie lub w dużej części oleje roślinne jest słaba rozpuszczalność w bazie dodatków uszlachetniających. Konieczny jest zatem dobór takiego zestawu dodatków uszlachetniających, które nie zawierałyby niedopuszczalnych w przemyśle spożywczym pierwiastków, a jednocześnie charakteryzowałyby się dobrą rozpuszczalnością w bazie.

Celem wynalazku było opracowanie olejów przekładniowych i hydraulicznych przeznaczonych dla przemysłu spożywczego, które jednocześnie spełniałyby funkcję ochronną zabezpieczając maszyny i urządzenia przed korozją.

Olej według wynalazku jest skomponowany na bazie olejowej zawierającej olej mineralny lub mieszaninę olejów mineralnych, olej roślinny lub mieszaninę oleju roślinnego i oleju lub olejów mineralnych. Jako olej roślinny baza zawiera olej triacyloglicerolowy, a jako olej mineralny zawiera olej

PL 201 820 B1 głęboko rafinowany, korzystnie olej parafinowy. W przypadku bazy stanowiącej mieszaninę oleju mineralnego i oleju roślinnego oleje stosuje się w stosunku wagowym od 30:70 do 70:30. Olej według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera pakiet dodatków uszlachetniających zawierający m.in. dodatki smarnościowe, przeciwzużyciowe, deemulgujące, lepkościowe, inhibitory korozji, a ponadto olej zawiera depresator, dodatek antypienny, dodatek antykorozyjny i ewentualnie dodatek lepkościowy. Pakiet dodatków stosuje się w ilości 9-10%, przy czym pakiet ten zawiera od 0,5% do 6% estru kwasu alkilokarbocyklicznego, zawartość siarki w pakiecie nie przekracza 0,06%, a zawartość fosforu w pakiecie nie przekracza 0,1%. Olej zawiera depresator w iloś ci od 0,1 do 0,3% i jest nim polialkilometakrylan, korzystnie rozpuszczony w rafinowanym oleju neutralnym. Dodatek antypienny zawiera w iloś ci od 0,001 do 0,005% i jest nim polidimetylosiloksan. Dodatek antykorozyjny zawiera w iloś ci od 0,05 do 0,1% i jest nim długołańcuchowy kwas alkilokarboksylowy zawarty w dodatku w ilości 40-80%. Dodatek lepkościowy zawiera w ilości 5-25% i jest nim poliizobutylen.

Olej według wynalazku może być stosowany zarówno jako olej hydrauliczno-ochronny, jak i jako olej przekładniowo-ochronny. Dodatek lepkościowy stosuje się w przypadku, gdy olej według wynalazku ma pełnić funkcję oleju przekładniowo-ochronnego, a także gdy ma pełnić funkcję oleju hydrauliczno-ochronnego skomponowanego na bazie oleju roślinnego.

Olej według wynalazku dzięki zastosowaniu odpowiedniego pakietu dodatków zawierającego ester alkilokarbocykliczny oraz ponadto odpowiednio dobranych dodatków uzupełniających pakiet charakteryzuje się następującymi właściwościami:

- zawartość węglowodorów aromatycznych poniżej 0,01%,

- zawartość pierwiastków metali ciężkich poniżej 0,1 ppm,

- bardzo dobre wł a ś ciwoś ci smarne i ochronne,

- brak toksyczności i szkodliwego działania na organizm ludzki, są bez smaku i zapachu.

Olej według wynalazku spełnia wymagania poziomu H-1, a zatem może być stosowany w przemyśle spożywczym. Olej pełni funkcję oleju przekładniowego lub hydraulicznego, a jednocześnie dobrze pełni funkcję ochronną, zabezpieczając przed korozją. Dzięki temu nie ma konieczności stosowania odmiennego oleju zabezpieczającego, np. w czasie przestoju urządzeń.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach stosowania.

P r z y k ł a d 1. Olej przekładniowo-ochronny

W 75,77 częściach wagowych oleju triacyloglicerolowego o lepkości kinematycznej 39,47 mm²/s w temperaturze 40°C, rozpuś cić w temperaturze 60°C 0,003 części wagowe polidimetylosiloksanu jako dodatku antypiennego, 0,2 części wagowych kopolimeru polimetakrylanowego jako depresatora, 15 części wagowych poliizobutylenu jako wiskozatora, 0,03 części wagowych kwasu alkilokarboksylowego jako dodatku antykorozyjnego, 9 części wagowych pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego: 4,9 części wagowych estru metylowego kwasu cyklopropanokarboksylowego, 0,03 części wagowych siarki, 0,22 części wagowych fosforu.

Uzyskany olej przekładniowo-ochronny posiada lepkość kinematyczną 102,45 mm²/s w temperaturze 40°C, temperaturę zapłonu 240°C, wytrzymuje badanie własności ochronnych w komorze wilgotnościowej wg PN-75/C-04154 w temperaturze 50°C powyżej 290 godzin, posiada dobre własności smarne - średnia średnica skazy po teście przeciwzużyciowym pod obciążeniem 40 kG w ciągu 60 minut wynosi 0,40 mm, wytrzymuje badanie na stanowisku FZG - stopień obciążenia niszczącego powyżej 12, zawartość węglowodorów aromatycznych poniżej 0,01% oraz zawartość pierwiastków metali ciężkich poniżej 0,1 ppm.

P r z y k ł a d 2. Olej przekładniowo-ochronny

W mieszaninie 48,82 części wagowych oleju mineralnego oleju głęboko rafinowanego i 39,95 części wagowych oleju triacyloglicerolowego o lepkości kinematycznej 60,64 mm²/s w temperaturze 40°C, rozpuścić w temperaturze 60°C 0,003 części wagowe polidimetylosiloksanu jako dodatku antypiennego, 0,2 części wagowych kopolimeru polimetakrylanowego jako depresatora, 7 części wagowych poliizobutylenu jako wiskozatora, 0,03 części wagowych kwasu alkilokarboksylowego jako dodatku antykorozyjnego, 9 części wagowych pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego:

4,9 części wagowych estru metylowego kwasu cyklopropanokarboksylowego, 0,03 części wagowych siarki, 0,22 części wagowych fosforu,

Uzyskany olej przekładniowo-ochronny posiada lepkość kinematyczną 108,95 mm²/s w temperaturze 40°C, temperaturę zapłonu 280°C, wytrzymuje badanie własności ochronnych w komorze wilgotnościowej wg PN-75/C-04154 w temperaturze 50°C powyżej 290 godzin, posiada dobre własności smarne - średnia średnica skazy po teście przeciwzużyciowym pod obciążeniem 40 kG w ciągu

PL 201 820 B1 minut wynosi 0,40 mm, wytrzymuje badanie na stanowisku FZG - stopień obciążenia niszczącego powyżej 12, zawartość węglowodorów aromatycznych poniżej 0,01% oraz zawartość pierwiastków metali ciężkich poniżej 0,1 ppm.

P r z y k ł a d 3. Olej hydrauliczno-ochronny

W 78,77 częściach wagowych oleju triacyloglicerolowego o lepkości kinematycznej 39,47 mm²/s w temperaturze 40°C, rozpuś cić w temperaturze 60°C 0,003 części wagowe polidimetylosiloksanu jako dodatku antypiennego, 0,2 części wagowych kopolimeru polimetakrylanowego jako depresatora, 12 części wagowych poliizobutylenu jako wiskozatora, 0,03 części wagowych kwasu alkilokarboksylowego jako dodatku antykorozyjnego, 9 części wagowych pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego: 4,9 części wagowych estru metylowego kwasu cyklopropanokarboksylowego, 0,04 części wagowych siarki, 0,64 części wagowych fosforu.

Uzyskany olej hydrauliczno-ochronny posiada lepkość kinematyczną 66,45 mm²/s w temperaturze 40°C, temperaturę zapłonu 240°C, wytrzymuje badanie własności ochronnych w komorze wilgotnościowej wg PN-75/C-04154 w temperaturze 50°C powyżej 290 godzin, posiada dobre własności smarne - średnia średnica skazy po teście przeciwzużyciowym pod obciążeniem 40 kG w ciągu 60 minut wynosi 0,40 mm, wytrzymuje badanie odporności hydro litycznej, zawartość węglowodorów aromatycznych poniżej 0,01% oraz zawartość pierwiastków metali ciężkich poniżej 0,1 ppm.

P r z y k ł a d 4. Olej hydrauliczno-ochronny

W 90,77 częściach wagowych oleju mineralnego głęboko rafinowanego o lepkości kinematycznej 68,91 mm²/s w temperaturze 40°C, rozpuścić w temperaturze 60°C 0,003 części wagowe polidimetylosiloksanu jako dodatku antypiennego, 0,2 części wagowych kopolimeru polimetakrylanowego jako depresatora, 0,03 części wagowych kwasu alkilokarboksylowego jako dodatku antykorozyjnego, 9 części wagowych pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego m.in.: 4,9 części wagowych estru metylowego kwasu cyklopropanokarboksylowego, 0,04 części wagowych siarki, 0,64 części wagowych fosforu. Uzyskany olej hydrauliczno-ochronny posiada lepkość kinematyczną 62,16 mm²/s w temperaturze 40°C, temperaturę zapłonu 243°C, wytrzymuje badanie własności ochronnych w komorze wilgotnościowej wg PN-75/C-04154 w temperaturze 50°C powyżej 290 godzin, posiada dobre własności smarne - średnia średnica skazy po teście przeciwzużyciowym pod obciążeniem 40 kG w cią gu 60 minut wynosi 0,35 mm, wytrzymuje badanie odpornoś ci hydrolitycznej, zawarto ść wę glowodorów aromatycznych poniżej 0,01% oraz zawartość pierwiastków metali ciężkich poniżej 0,1 ppm.

Claims

Olej przekładniowo-ochronny i hydrauliczno-ochronny składający się z bazy olejowej zawierającej olej mineralny lub mieszaninę olejów mineralnych, olej roślinny lub mieszaninę oleju roślinnego i oleju lub olejów mineralnych, która jako olej roś linny zawiera olej triacyloglicerolowy, a jako olej mineralny zawiera olej głęboko rafinowany, korzystnie olej parafinowy, i pakietu dodatków uszlachetniających zawierających dodatki smarnościowe, przeciwzużyciowe, deemulgujące, lepkościowe, inhibitory korozji, oraz depresatora, dodatku antypiennego, dodatku antykorozyjnego i ewentualnie dodatku lepkościowego, znamienny tym, że pakiet dodatków uszlachetniających zawiera w ilości 9-10%, przy czym pakiet ten zawiera od 0,5% do 6% estru kwasu alkilokarbocyklicznego, zawartość siarki w pakiecie nie przekracza 0,06%, zawartość fosforu w pakiecie nie przekracza 0,1%, depresator zawiera w iloś ci od 0,1% do 0,3% i jest nim polialkilometakrylan, dodatek antypienny zawiera w iloś ci od 0,001 do 0,005% i jest nim polidimetylosiloksan, dodatek antykorozyjny zawiera w ilości od 0,05 do 0,1% i jest nim długołańcuchowy kwas alkilokarboksylowy zawarty w dodatku w ilości 40-80%, dodatek lepkościowy zawiera w ilości 5-25% i jest nim poliizobutylen, przy czym w przypadku bazy stanowiącej mieszaninę oleju mineralnego i oleju roślinnego oleje stosuje się w stosunku wagowym od 30:70 do 70:30.