PL224217B1

PL224217B1 - High temperature synthetic grease for steel friction nodes

Info

Publication number: PL224217B1
Application number: PL401777A
Authority: PL
Inventors: Rafał Kozdrach
Original assignee: Inst Tech Eksploatacji Państwowy Inst Badawczy
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2016-11-30
Also published as: PL401777A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny do stalowych węzłów tarcia, o właściwościach przeciwzatarciowych, przeznaczony do pracy w warunkach dużych obciążeń, do stosowania w łożyskach tocznych i ślizgowych, przekładniach zębatych, przekładniach ślimakowych, układach hydraulicznych czy prowadnicach, w przemyśle spożywczym.The subject of the invention is high-temperature synthetic plastic grease for steel friction nodes, with anti-seize properties, intended for operation under high loads, for use in rolling and sliding bearings, gears, worm gears, hydraulic systems or guides, in the food industry.

Znane są z opisu patentowego US 3 113 105 wysokotemperaturowe smary plastyczne na bazie olejów syntetycznych i odpowiednich zagęszczaczy, zwłaszcza nieorganicznych, na przykład silikażelu, grafitu, dwusiarczku molibdenu i wolframu. Stosowane są również zagęszczacze silikażelowe, kombinowane z innymi materiałami, uodporniającymi całość kompozycji smarowej na działanie wysokich temperatur, na przykład włóknami szklanymi czy azbestowymi lub wysoko skondensowanymi połączeniami aromatycznymi na przykład bromoantranonowymi - opisy patentowe NRD nr 40 593 i US 3 102 861. Te znane smary jednak na ogół nie nadają się do długotrwałej pracy w warunkach, w których występują jednocześnie dwa wysokie obciążenia jednostkowe w węźle tarcia.US Pat. No. 3,113,105 describes high-temperature plastic lubricants based on synthetic oils and suitable thickeners, especially inorganic ones, for example silica gel, graphite, molybdenum disulphide and tungsten. Silica gel thickeners are also used, combined with other materials that make the entire lubricant composition resistant to high temperatures, for example glass or asbestos fibers or highly condensed aromatic compounds, for example bromoanthranone - East German Patent Descriptions No. 40 593 and US 3 102 861. These known lubricants however, they are generally not suitable for long-term operation in conditions in which two high unit loads occur simultaneously in the friction node.

W opisie patentowym PL 198842 znajduje się informacja o smarze plastycznym na bazie syntetycznych diestrów karboksylowych zawierającym jako zagęszczacz stearynian lub hydroksystearynian litowy i litowo-wapniowy oraz dodatek przeciwzatarciowy w postaci politetrafluoroetylenu lub talku aptecznego. Smar ten ma zastosowanie do maszyn i urządzeń pracujących w niskich temperaturach. Znany jest z opisu patentowego PL 202417 smar plastyczny na bazie oleju metylosilikonowego, zawierający jako zagęszczacz krzemionkę płomieniową oraz jako dodatek przeciwzatarciowy mieszaninę krzemionki hydrofobowej, oraz politetrafluoroetylenu lub talk apteczny czy azotek boru. W opisie patentowym PL 209622 znajduje się informacja o smarze plastycznym stosowanym do łożysk tocznych i ślizgowych wytworzonym z udziałem oleju metylosiloksanowego lub metylofenylosiloksanowego i kompleksowego zagęszczacza litowego oraz inhibitora utleniania w postaci alkilofosforanu amoniowego, a także innych dodatków smarnych takich jak grafit, disiarczek molibdenu, teflon.The PL 198842 patent describes a plastic lubricant based on synthetic carboxylic diesters, containing lithium and lithium-calcium stearate or hydroxystearate as a thickener and an anti-seize additive in the form of polytetrafluoroethylene or pharmacy talc. This grease is used for machines and devices operating at low temperatures. There is known from the patent description PL 202417 a plastic grease based on methylsilicone oil, containing flame silica as a thickener and as an anti-seize additive a mixture of hydrophobic silica and polytetrafluoroethylene or pharmacy talc or boron nitride. In the patent description PL 209622 there is information about the plastic grease used for rolling and slide bearings made with the use of methylsiloxane or methylphenylsiloxane oil and a lithium complex thickener and an oxidation inhibitor in the form of ammonium alkyl phosphate, as well as other lubricating additives such as graphite, molybdenum disulfide, Teflon.

Znany jest z opisu patentowego PL 209627 silikonowy smar plastyczny wytwarzany z udziałem oleju polisiloksanowego, metylosiloksanowego lub fenylometylosiloksanowego i kompleksowego zagęszczacza litowego oraz aminowego inhibitora utlenienia. W opisie patentowym PL 212922 jest informacja o wysokotemperaturowym smarze plastycznym o podwyższonej adhezji do podłoża stalowego składającym się z syntetycznego oleju estrowego oraz hydrofilowej krzemionki płomieniowej, zastosowanej jako zagęszczacz, a jako dodatek reologiczny zawierającego hydrofobową krzemionkę płomieniową. Jako modyfikator właściwości smarnych zastosowano krzemianu magnezu o strukturze blaszkowej oraz modyfikator właściwości adhezyjnych w postaci związków polimerowych z grupy kopolimerów etylenowo-propylenowych. W opisach patentowych PL 174468 i PL 175017 opisane są smary do łożysk tocznych i ślizgowych pracujących w warunkach działania długotrwałych obciążeń i zmiennych temperatur, które jednak są szkodliwe dla środowiska. Istnieją smary plastyczne spełniające wymagania ochrony środowiska, ale są przeznaczone do innych wymagań eksploatacyjnych.There is known from the patent description PL 209627 a silicone grease produced with the use of polysiloxane, methylsiloxane or phenylmethylsiloxane oil and a lithium complex thickener and an amine oxidation inhibitor. The PL 212922 patent describes a high-temperature plastic grease with increased adhesion to a steel substrate, consisting of synthetic ester oil and hydrophilic fumed silica, used as a thickener, and as a rheological additive containing hydrophobic fumed silica. As a modifier of lubricating properties, magnesium silicate with a lamellar structure and a modifier of adhesive properties in the form of polymer compounds from the group of ethylene-propylene copolymers were used. The patents PL 174468 and PL 175017 describe lubricants for rolling and slide bearings operating under long-term loads and changing temperatures, which, however, are harmful to the environment. There are lubricants that meet environmental protection requirements but are designed for different performance requirements.

Z opisów patentowych PL 200071 i PL 207467 można się dowiedzieć, że istnieją smary biodegradowalne, ale nieodporne na działanie wody, natomiast smar według opisu patentowego PL 198842 jest smarem niskotemperaturowym do eksploatacji w temperaturze do -54°C. Smar ten ma bardzo dobre właściwości przeciwzatarciowe, a duża lepkość fazy dyspergującej decyduje o wysokiej przyczepności smaru plastycznego do podłoża oraz nadaje mu właściwości ochronne i przeciwkorozyjne. Stosowanie substancji smarowych pomiędzy powierzchniami trącymi w maszynach i urządzeniach ma na celu obniżenie współczynnika tarcia w węźle tarcia oraz obniżenie zużycia elementów trących w czasie eksploatacji.From the patents PL 200071 and PL 207467 it can be learned that there are biodegradable greases, but not resistant to water, while the grease according to the patent description PL 198842 is a low-temperature grease for operation at temperatures down to -54 ° C. This grease has very good anti-seizing properties, and the high viscosity of the dispersing phase determines the high adhesion of the plastic grease to the base and gives it protective and anti-corrosive properties. The use of lubricants between friction surfaces in machines and devices is aimed at reducing the coefficient of friction in the friction junction and reducing the wear of friction elements during operation.

Celem wynalazku było opracowanie smaru plastycznego o podwyższonej odporności na temperaturę, wytworzonego na nietoksycznych składnikach, mającego zastosowanie w przemyśle spożywczym.The aim of the invention was to develop a plastic grease with increased temperature resistance, produced on non-toxic ingredients and applicable in the food industry.

Zadaniem technicznym postawionym do rozwiązania było znalezienie takich składników smaru plastycznego, żeby użytkowanie wynalazku nie stwarzało zagrożenia środowiskowego, lecz jednocześnie poprawiało odporność stalowych węzłów tarcia pracujących w ekstremalnych warunkach na wysoką temperaturę, korozję czy zużycie elementów maszyn i urządzeń.The technical task to be solved was to find such components of plastic grease that the use of the invention would not pose an environmental hazard, but at the same time improved the resistance of steel friction nodes operating in extreme conditions to high temperature, corrosion or wear of machine and device elements.

Wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny do stalowych węzłów tarcia, zawierający olej syntetyczny, modyfikator właściwości tiksotropowych, modyfikator właściwości smarnych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z oleju syntetycznego, korzystnie oleju silikonowego ₂ o lepkości kinematycznej 100-500 mm²/s w temperaturze 25°C w ilości 70-95% masowych, z modyfiPL 224 217 B1 katora właściwości tiksotropowych w postaci substancji nieorganicznej, korzystnie modyfikowanej krzemionki, w ilości 1-8% masowych, z modyfikatora właściwości smarnych w postaci substancji m ineralnej o budowie warstwowej, korzystnie krzemianu metali dwu i trójwartościowych w ilości 1-12% masowych i/lub modyfikatora właściwości smarnych w postaci syntetycznej pochodnej polietylenu o granulacji poniżej 20 μm w ilości 2-15% masowych, przy czym jako modyfikator właściwości tiksotropowych zawiera krzemionkę modyfikowaną o cząsteczkach nie większych niż 10 nm, natomiast jako modyfikator właściwości smarnych zawiera substancję mineralną o budowie warstwowej, korzystnie krzemian magnezowo-glinowy o strukturze łuseczkowej.High-temperature synthetic plastic grease for steel friction points, containing synthetic oil, modifier of thixotropic properties, modifier of lubricating properties, according to the invention, is characterized by that it consists of synthetic oil, preferably silicone oil ₂ with a kinematic viscosity of 100-500 mm ² / s at a temperature of 25 ° C in the amount of 70-95% by mass, from the modifier of thixotropic properties in the form of an inorganic substance, preferably modified silica, in the amount of 1-8% by mass, from a modifier of lubricating properties in the form of a mineral substance with a layered structure, preferably silicate divalent and trivalent metals in the amount of 1-12% by weight and / or modifier of lubricating properties in the form of a synthetic derivative of polyethylene with a granulation below 20 μm in the amount of 2-15% by weight, where the modifier of thixotropic properties contains modified silica with particles not larger than 10 nm, while as a property modifier s The poor ones contain a mineral substance with a layered structure, preferably a scale-shaped magnesium aluminum silicate.

Korzystnie jeżeli wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny jako modyfikator właściwości tiksotropowych zawiera modyfikowaną krzemionkę o wielkości cząstek nie większych niż 7 nm.Preferably, the high-temperature synthetic grease comprises a modified silica with a particle size not larger than 7 nm as the modifier of the thixotropic properties.

Korzystnie jeżeli wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny jako modyfikator właściwości smarnych i reologicznych zawiera substancję mineralną o budowie warstwowej, taka jak krzemian magnezowo-glinowy o budowie łuseczkowej.Preferably, the high temperature synthetic grease comprises a mineral substance with a layered structure, such as a scale structure, magnesium aluminum silicate as modifier of the lubricating and rheology properties.

Korzystnie jeżeli wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny jako modyfikator właściwości smarnych zawiera fluorową pochodną polietylenu (teflonu), o granulacji nie większej niż 30 μm.Preferably, the high-temperature synthetic plastic grease as a modifier of lubricating properties contains a fluorine derivative of polyethylene (Teflon) with a granulation of not more than 30 μm.

Zalety wynalazku to duża odporność na działanie wysokich temperatur, wysoka skuteczność ochrony przed zużyciem i zatarciem elementów maszyn, doskonała ochrona przeciwkorozyjna, zastosowanie nietoksycznych składników, skuteczne działanie w warunkach wysokich obciążeń i prędkości obrotowych.The advantages of the invention are high resistance to high temperatures, high efficiency of protection against wear and seizure of machine elements, excellent corrosion protection, use of non-toxic ingredients, effective operation in conditions of high loads and rotational speeds.

Wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny do stalowych węzłów tarcia, w przykładowym wykonaniu według wynalazku jest smarem łożyskowym, przewidzianym do stosowania głównie w warunkach zwiększonych obciążeń i prędkości obrotowych w węźle tarcia, odpornym na działanie wysokich temperatur do 230°C. Obszarem jego stosowania są maszyny i urządzenia, szczególnie przemysłu spożywczego, gdzie wymagany jest smar o podwyższonej odporności na temperaturę, skutecznie przeciwdziałający zacieraniu, o właściwościach ochronnych i przeciwkorozyjnych z jednoczesnym zachowaniem wymagań ochrony środowiska. Zastosowanie składników smaru zgodnie z wynalazkiem w odpowiednich proporcjach pozwala uzyskać smar o wymaganych zastosowaniem właściwościach wysokotemperaturowych przeciwzatarciowych oraz wysokiej odporności na korozję.High-temperature synthetic plastic grease for steel friction points, in an exemplary embodiment of the invention, is a bearing grease intended for use mainly in conditions of increased loads and rotational speeds in the friction node, resistant to high temperatures up to 230 ° C. The area of its application are machines and devices, especially in the food industry, where grease with increased resistance to temperature is required, effectively preventing seizing, with protective and anti-corrosive properties while maintaining the environmental protection requirements. The use of the lubricant components according to the invention in appropriate proportions allows to obtain a lubricant with the high-temperature anti-seize properties and high corrosion resistance required by the application.

Smar plastyczny o podwyższonej odporności na temperaturę do stalowych węzłów tarcia, w przykładowym wykonaniu według wynalazku, przeznaczony jest do pracy w warunkach zwiększonych obciążeń, o właściwościach przeciwzatarciowych, i składa się z syntetycznego oleju silikonowe₂ go, o lepkości kinematycznej 100-500 mm²/s w temperaturze 25°C, w ilości 70-95% masowych, z modyfikatora właściwości tiksotropowych w postaci modyfikowanej krzemionki, w ilości 1-8% masowych, z modyfikatora właściwości smarnych w postaci krzemianu metali dwu i trójwartościowych w ilości 1-12% masowych i/lub modyfikatora właściwości smarnych w postaci syntetycznej pochodnej polietylenu o granulacji poniżej 20 μm w ilości 2-15% masowych. Jako modyfikator właściwości tiksotropowych smar zawiera krzemionkę modyfikowaną o cząsteczkach nie większych niż 10 nm, natomiast jako modyfikator właściwości smarnych zawiera substancję mineralną o budowie warstwowej, taką jak krzemian magnezowo-glinowy o strukturze łuseczkowej.Grease with high temperature resistance to steel friction pairs, in the exemplary embodiment of the present invention is designed to work under increased loads, antiseizure properties of, and consists of a silicone synthetic oil ₂ it kinematic viscosity of 100-500 mm ² / s at 25 ° C, in the amount of 70-95% by weight, from a modifier of thixotropic properties in the form of modified silica, in the amount of 1-8% by weight, from a modifier of lubricating properties in the form of a di and trivalent metal silicate in the amount of 1-12% by weight, and / or a modifier of lubricating properties in the form of a synthetic derivative of polyethylene with a granulation below 20 μm in the amount of 2-15% by weight. As a modifier of thixotropic properties, the lubricant contains modified silica with particles not larger than 10 nm, while as a modifier of lubricating properties it contains a mineral substance with a layered structure, such as magnesium-aluminum silicate with a scale structure.

Wysokotemperaturowy syntetyczny smar plastyczny do stalowych węzłów tarcia zawiera składniki w większości posiadające dopuszczenie do stosowania w przemyśle spożywczym, na zasadach przyjętych przez Polski Zakład Higieny. Polietylen i jego pochodne, na przykład fluorowa pochodna znana pod nazwą Tarflen, wchodzi w skład smarów znanych z opisów patentowych lub opisów zgłoszeń patentowych i posiada dopuszczenie do stosowania wydane przez Polski Zakład Higieny HŹ/14632/00. Krzemian magnezowo-glinowy odznacza się dużą zdolnością pochłaniania wody, któremu towarzyszy pęcznienie. Ze względu na silne własności absorpcyjne znajduje zastosowanie w przemyśle naftowym, chemicznym i spożywczym (oczyszczanie produktów spożywczych). Olej silikonowy jest środkiem stosowanym w kosmetyce oraz lecznictwie, o wysokim napięciu powierzchniowym oraz właściwościach lipo- oraz hydrofobowych. Krzemionka płomieniowa jest doskonałym środkiem zagęszczającym, tiksotropującym i antysedymentacyjnym o czystości farmaceutycznej, stosowana w lecznictwie i kosmetyce, pozwala na lepsze zdyspergowanie substancji.High-temperature synthetic plastic grease for steel friction points contains ingredients, mostly approved for use in the food industry, according to the rules adopted by the Polish Institute of Hygiene. Polyethylene and its derivatives, for example the fluorine derivative known as Tarflen, are part of the lubricants known from patents or patent applications and are approved for use by the Polish Institute of Hygiene HŹ / 14632/00. Magnesium-aluminum silicate has a high water absorption capacity, which is accompanied by swelling. Due to its strong absorption properties, it is used in the petroleum, chemical and food industries (purification of food products). Silicone oil is an agent used in cosmetics and medicine, with high surface tension and lipo-and hydrophobic properties. Flame silica is an excellent thickening, thixotroping and anti-sedimentation agent of pharmaceutical grade, used in medicine and cosmetics, it allows for a better dispersion of the substance.

Skład i parametry wysokotemperaturowego syntetycznego smaru plastycznego do stalowych węzłów tarcia przedstawiony jest w przykładach, które nie ograniczają zakresu wykorzystania wynalazku.The composition and parameters of the high-temperature synthetic plastic grease for steel friction points are presented in the examples which do not limit the scope of the invention.

PL 224 217 B1PL 224 217 B1

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Smar plastyczny zawiera: 89,8% wagowych oleju silikonowego o lepkości kinematycznej ₂ Plastic grease contains: 89.8% by weight of silicone oil with kinematic viscosity ₂

270 mm²/s w temperaturze 40°C, 5,2% wagowych krzemianu warstwowego o wielkości cząsteczek270 mm ² / s at 40 ° C, 5.2% by weight of a particle size layered silicate

100-150 nm, 2,3% wagowych modyfikowanej krzemionki o wielkości cząsteczek 7-40 nm, 2,7% wagowych syntetycznej pochodnej etylenu o wielkości cząsteczek 5-20 μm.100-150 nm, 2.3% by weight of modified silica with a particle size of 7-40 nm, 2.7% by weight of a synthetic ethylene derivative with a particle size of 5-20 μm.

Parametry smaru: temperatura kropienia Tk = 293 [°C], obciążenie zespawania Pz =1962 [N], ₂ graniczne obciążenie zatarcia Poz =6000 [N], graniczny nacisk zatarcia poz = 562,89 [N/mm²], penetracja w temperaturze 25°C po 60 cyklach ugniatania P = 294 [1/10 mm].Parameters grease: dropping point Tk = 293 [° C], the welding load Pz = 1962 [N] ₂ seizure load limit pos = 6000 [N], the border seizure pressure pos = 562.89 [N / mm ^2], penetration temperature of 25 ° C after 60 kneading cycles, P = 294 [1/10 mm].

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Smar plastyczny zawiera: 93% wagowych oleju silikonowego o lepkości kinematycznej ₂ The plastic grease contains: 93% by weight of silicone oil with a kinematic viscosity of ₂

270 mm²/s w temperaturze 40°C, 5% wagowych krzemianu warstwowego o wielkości cząsteczek270 mm ² / s at 40 ° C, 5% by weight of a particle size layered silicate

100-150 nm, 2% wagowych modyfikowanej krzemionki o wielkości cząsteczek 7-40 nm.100-150 nm, 2% by weight of modified silica with a particle size of 7-40 nm.

Parametry smaru: temperatura kroplenia Tk = 287 [°C], obciążenie zespawania Pz = 1569,6 [N], ₂ graniczne obciążenie zatarcia Poz = 4000 [N], graniczny nacisk zatarcia poz= 462,89 [N/mm²], penetracja w temperaturze 25°C po 60 cyklach ugniatania P=290,25 [1/10 mm].Parameters grease: Dropping point Tk = 287 [° C], the welding load Pz = 1,569.6 [N], ₂ seizure load limit pos = 4000 [N], the border seizure pressure pos = 462.89 [N / mm ^2] penetration at 25 ° C after 60 kneading cycles, P = 290.25 [1/10 mm].

Claims

1. High-temperature synthetic grease to the steel friction-containing synthetic oil, thixotropic modifier, the modifier lubricating properties, characterized in that it consists of a synthetic oil, preferably silicone oil having a viscosity of ₂ kine matic 100-500 mm ² / s at 25 ° C in the amount of 70-95% by weight, from the modifier of thixotropic properties in the form of an inorganic substance, preferably modified silica in the amount of 1-8% by weight, from the modifier of lubricating properties in the form of a mineral substance with a layered structure, preferably a silicate of di and trivalent metals in the amount of 1 -12% by mass and / or modifier of lubricating properties in the form of a synthetic derivative of polyethylene with a granulation below 20 μm in the amount of 2-15% by mass, and as a modifier of thixotropic properties it contains modified silica with particles not larger than 10 nm, and as a modifier of lubricating properties contains the mineral o layered structure, preferably magnesium aluminum silicate with a scale structure.

2. High-temperature synthetic lubricant according to claim 1. The method of claim 1, wherein the thixotropic property modifier is a modified silica with a particle size not greater than 7 nm.

3. High temperature synthetic lubricant according to claim 1. The method of claim 1, wherein the modifier of lubricating and rheological properties is a mineral substance with a layered structure, preferably magnesium aluminum silicate with a scale structure.

4. High temperature synthetic lubricant as defined in claim 1; The method of claim 1, characterized in that it contains as a modifier of lubricating properties a fluorine derivative of polyethylene (Teflon), preferably of