PL212382B1 - Syntetyczny smar plastyczny zwłaszcza do maszyn i urządzeń pracujących w niskich temperaturach - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest syntetyczny smar plastyczny, zwłaszcza do maszyn i urządzeń pracujących w niskich temperaturach, a w szczególności do łożysk, połączeń śrubowych i innych elementów wymagających obniżenia współczynnika tarcia.

Coraz więcej środków smarowych, w tym również smarów plastycznych jest produktami specjalistycznymi, uwzględniającymi różne, charakterystyczne dla przeznaczenia smaru, właściwości takie jak: odporność na wysokie i niskie temperatury, duże obciążenie węzła tarcia, chroniące powierzchnie trące przed zużyciem. Właściwości te uzyskuje się za pomocą związków chemicznych, które najczęściej są toksyczne i jako takie nie spełniają wymagań ekologicznych. Wybór odpowiednich związków nie jest prosty ze względu na długotrwały procedur badawczych potwierdzających ich rzeczywista przydatność. Związki ekologiczne muszą spełniać warunek nietoksyczności, wysokiej biodegradacji >75%, a także niskiego zużycia tlenu oraz nietoksyczności chemicznych związków powstałych w wyniku reakcji z innymi związkami.

Stosowanie środków ekologicznych nie dotyczy jedynie przemysłu spożywczego czy farmaceutycznego, problem stosowania związków przyjaznych środowisku jest konsekwencja degradacji środowiska i konieczności jego regeneracji. Jednocześnie smar plastyczny ma spełniać swoje podstawowe zdanie to znaczy zmniejszać współczynnik tarcia oraz chronić powierzchnie trące przed zużyciem. W technice połączenie tych dwóch właściwości jest głównym problemem wymagającym rozwiązania.

Opisy zgłoszeń patentowych USA PCT/US 95/16176, PCT/US 95/16223-225 dotyczą zastosowania rozgałęzionych syntetycznych estrów jako biodegradowalnej bazy olejowej ekologicznych smarów plastycznych. Stosują poliolestry wraz z innymi związkami chemicznymi w różnych kombinacjach ilościowych, aby zapewnić połączenie biodegradacji z odpornością termiczną. Jest to technologia skomplikowana, a surowce drogie. Polski opis patentowy 178076 dotyczy wielofunkcyjnych smarów lotniczych stosowanych do smarowania skojarzeń trących pracujących zwłaszcza w wysokich temperaturach, a także do ochrony przed korozją ich metalowych elementów.

Syntetyczny smar plastyczny zwłaszcza do maszyn i urządzeń pracujących w niskich temperaturach, w którego skład wchodzą polialfaolefiny, lub ester kwasu karboksylowego sebacynian dioktylu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera jako fazę dyspergującą mieszaninę polialfaolefin w ilości 20:80% wagowych i estru kwasu karboksylowego, zagęszczacz organiczny w postaci pochodnej kwasu tłuszczowego, korzystnie kwasu stearynowego w ilości 5:25% wagowych, lub zagęszczacz nieorganiczny, korzystnie modyfikowaną krzemionkę w ilości 4 do 15% wagowych, oraz nieorganiczny modyfikator właściwości smarnych w postaci substancji mineralnej o budowie warstwowej, korzystnie sproszkowany czysty talk o strukturze blaszkowatej w ilości 5 do 25% wagowych, a jego wartość penetracji w temperaturach od -45°C do -60°C najkorzystniej wynosi 100 do 210 jednostek penetracji.

Zaletą syntetycznego smaru plastycznego według wynalazku są jego właściwości pozwalające na zastosowanie go w różnych dziedzinach przemysłu do łożysk, połączeń śrubowych, układów pneumatycznych i innych, z możliwością pracy w niskich temperaturach, wykorzystując surowiec tani, łatwo dostępny oraz prostą technologie wytwarzania. Opracowany smar jest zdecydowanie tańszy od ekologicznych smarów zachodnich. Składniki smaru plastycznego są tak dobierane, aby produkt finalny spełniał wymagania dla danej grupy smarów. Do niedawna najważniejszą cechą środka smarnego była dobra smarność w określonych zastosowaniem warunkach, uzyskiwana droga doboru składników, zaliczanych często do związków toksycznych, nierozkładalnych biologicznie, a tym samym zatruwającym środowisko naturalne. Obecnie obok kryteriów eksploatacyjnych obowiązują wymagania ochrony środowiska, dlatego dobór składników smaru plastycznego musi uwzględniać ich najmniejszą toksyczność. Dotyczy to wszystkich środków smarowych, dlatego już istniejące należy zmodyfikować, eliminując składniki szkodliwe dla środowiska lub opracować nowe, spełniające obecne wymagania, bez szkody dla ich parametrów fizykochemicznych i smarnych. Smar plastyczny według wynalazku jest smarem przeznaczonym do pracy w temperaturach do -54°C. Powstał przez połączenie składników, które jak polialfaolefiny, obniżają toksyczność produktu i związków estrowych zwiększających biodegradację. Zastosowane zagęszczacze i dodatek smarny należą do związków dopuszczonych do stosowania w przemyśle spożywczym.

Zastosowanie jako zagęszczacz smaru plastycznego specjalnej modyfikowanej krzemionki Aerosilu o charakterze hydrofilowym i powierzchni właściwej 200±25 [m²/g] poprzez intensywne

PL 212 382 B1 zdyspergowanie w oleju spowodowało uzyskanie smarów plastycznych jakościowo innych niż opisane w patencie PL 178076.

Modyfikowana krzemionka - Aerosil z wyglądu jest białym puszystym proszkiem, który złożony jest z mikroskopijnych tak zwanych cząstek pierwotnych o kształcie sferycznym o wymiarach od 7 nm do 40 nm. Właśnie te tak małe wymiary nadają krzemionce płomieniowej niepowtarzalne właściwości. Im mniejsze cząstki pierwotne, tym silniejsza tendencja do tworzenia aglomeratów. Wyjątkowo małe cząstki pierwotne powodują, że Aerosil ma bardzo dużą powierzchnię właściwą.

Syntetyczny smar plastyczny według wynalazku uwidoczniony jest w czterech poniżej przedstawionych przykładach wykonania, podających rodzaj i ilość poszczególnych jego składników.

P r z y k ł a d I. Smar wedł ug wynalazku zawiera mieszaninę olejów PAO4+SDO i sebacynian dioktylu w stosunku 1,2:1 w ilości 80% wagowych, modyfikowana krzemionką Aerosil w ilości 6,9% wagowych i talk w ilości 13,1% wagowych. Otrzymany smar posiada temperaturę kropienia 198°C, moment rozruchowy w temperaturze -54°C = 0,057 Nm, po 1 h pracy = 0 Nm, penetracja w temperaturze -54°C = 198, graniczne obciążenie zużycia = 1208 N/mm², obciążenie zespawania = 1570 N.

P r z y k ł a d II. Smar według wynalazku zawiera olej SDO i sebacynian dioktylu w ilości 83,6% wagowych, modyfikowaną krzemionkę Aerosil w ilości 7,3% wagowych i talk w ilości 9,1% wagowych. Otrzymany smar posiada temperaturę kropienia = 204°C, moment rozruchowy w temperaturze -54°C = 0,057 Nm, po 1 h pracy = 0 Nm, penetracja w temperaturze -54°C = 205, graniczne obciążenie zużycia = 490 N/mm², obciążenie zespawania = 1556 N.

P r z y k ł a d III. Smar według wynalazku zawiera: polialfaolefiny PAO4 w ilości 82% wagowych, modyfikowaną krzemionkę Aerosil w ilości 6,58% wagowych, talk w ilości 11,42% wagowych. Otrzymany smar posiada temperaturę kropienia = 198,5°C, moment rozruchowy w temperaturze -54°C = 0,057 Nm, po 1 h pracy = 0,028 Nm, penetracja w temperaturze -54°C = 206, graniczne obciążenie zużycia = 638 N/mm2, obciążenie zespawania = 1569,6 N.

P r z y k ł a d IV. Smar według wynalazku zawiera: mieszaninę olejów PAO4+SDO i sebacynian dioktylu w stosunku 1:1 w ilości 78,3% wagowych, stearynian litu w ilości 8,7% wagowych i talk w iloś ci 13% wagowych. Otrzymany smar posiada temperaturę kropienia = 195°C, penetrację w temperaturze -55°C = 103, graniczne obciążenie zużycia = 814 N/mm², obciążenie zespawania = 1945 N.

Claims (1)

1. Syntetyczny smar plastyczny zwłaszcza do maszyn i urządzeń pracujących w niskich temperaturach, w którego skład wchodzą polialfaolefiny, lub ester kwasu karboksylowego, sebacynian dioktylu, znamienny tym, że zawiera jako fazę dyspergującą mieszaninę polialfaolefin w ilości 20-80% wagowych i estru kwasu karboksylowego, zagęszczacz organiczny w postaci pochodnej kwasu tłuszczowego, korzystnie kwasu stearynowego w ilości 5-25% wagowych, lub zagęszczacz nieorganiczny, korzystnie modyfikowaną krzemionkę w ilości 4-15% wagowych, oraz nieorganiczny modyfikator właściwości smarnych w postaci substancji mineralnej o budowie warstwowej, korzystnie sproszkowany czysty talk o strukturze blaszkowej w ilości 5-25% wagowych, a jego wartość penetracji w temperaturach od -45°C do -60°C najkorzystniej wynosi 100 do 210 jednostek penetracji.