PL89474B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest srodek smarowy na podstawie oleju wysokocisnieniowego. Tendencje konstruktorów do projektowania i wykonywania mechanizmów coraz bardziej miniaturyzó*wanych i dzialajacych w bardziej rygorystycznych warun¬ kach obciazenia, szybkosci i temperatury stawiaja wzrastajace wymagania dla srodków smarowych.Szczególnie duze wymagania stawia sie srodkom smarowym stosowanym do urzadzen lub maszyn, których czesci metalowe sa poddawane tarciu w bardzo trudnych warunkach.Zapotrzebowanie na srodki smarowe o wielora¬ kich mozliwosciach stosowania, a w szczególnosci do stosowania w wysokich cisnieniach i jednoczes¬ nie nie dzialajace korodujaco na miedz i jej stopy, staje sie coraz powszechniejsze. Proponowano juz rózne rozwiazania majace na celu polepszenie wlas¬ ciwosci smarowych olejów i innych srodków.Cechy dzialania dostepnych srodków smarowych róznia sie znacznie w zaleznosci od ich zastosowa¬ nia, przy czym jednym z najlepszych rozwiazan w celu polepszenia wlasciwosci smarowych, jest sto¬ sowanie olejów z odpowiednimi dodatkami. Takimi dodatkami sa zwiazki chemiczne wprowadzane w róznych ilosciach do srodków smarowych w celu zmiany ich wlasciwosci fizycznych, chemicznych lub mechanicznych. Sklad takich dodatków jest rózny i zalezy od ich przeznaczenia. Tak, na przyklad, dodatki do srodków smarowych stosowanych w wy¬ sokich cisnieniach powinny polepszac kontakt oleju 2 z metalem przez zmiane cech charakterystycznych oleju lub przez modyfikacje chemiczna powierzchni metalu. Takie dodatki wystepuja w srodkach sma¬ rowych na podstawie oleju lub smarach sluzacych, na przyklad, do smarowania przekladni zebatych, przekladni zebatych hipoidalnych, obrabiarek, lo¬ zysk slizgowych lub lozysk tocznych silnie obciazo¬ nych.Dodatkami takimi sa zazwyczaj zwiazki zawiera¬ jace siarke, fosfor lub chlor, przy czym w warun¬ kach stosowania olejów smarowych w wysokich cisnieniach tworzy sie na powierzchni metalu war¬ stewka siarczku, fosforku lub chlorku metalu, któ¬ ry chroni powierzchnie nosna metalu przed uszko¬ dzeniami mechanicznymi.Sposród takich dodatków najczesciej stosowane sa zwiazki organiczne zawierajace siarke. Podsta¬ wowe badania nad srodkami smarowymi zawiera¬ jacymi rózne liniowe wielosiarczki organiczne o wzorze R-(S)X-R' wykazaly w licznych próbach, ze wielosiarczki takie tym skuteczniej poprawiaja wlasnosci smarowe w warunkach wysokich cisnien, im wieksza jest wartosc liczbowa wskaznika x, na¬ tomiast korozja miedzi i jej stopów wzrasta bardzo szybko ze wzrostem wartosci x, przy czym dziala¬ nie korodujace tej substancji wystepuje juz przy wartosciach x powyzej 2.Stwierdzono równiez, ze zwiazki zawierajace wiazania C-S w mniejszym stopniu poprawiaja smarnosc niz zwiazki zawierajace wiazania S-S. 89 474i 3 Z tego wzgledu stosowane zwiazki jako dodatki do smarów wysokocisnieniowych sa zwiazkami linio¬ wymi, w których siarka wystepuje zwykle w po¬ staci jednostki dwusiarczkowej, lub zwiazkami cy¬ klicznymi, zawierajacymi jedna lub kilka jednostek jedno lub dwusiarczkowych polaczonych ze soba grupami weglowodorowymi zawierajacymi kilka atomów wegla w ukladzie cyklicznym.Byloby bardzo niepozadane ograniczenie sie ze wzgledu na dzialanie korodujace, do takich dodat¬ ków siarczkowych, z których zawartosc siarki jest nieznaczna, wiedzac jednoczesnie, ze zwiekszenie zawartosci siarki w czasteczce daloby produkty na¬ dajace olejom lepsze Wlasciwosci smarowe.Stwierdzono, 'ze mozna zagadnienie to rozwiazac przez zwiekszenie zawartosci siarki w czasteczce w wyniku wystepowania wiekszej ilosci jednostek dwusiatczfibwych i/lub siarczkowych w czasteczce zwiazku organicznego, a nie jak czyniono dotych¬ czas, przez zwiekszenie lancucha zwiazanych ze soba atomów siarki wystepujacych w czasteczce zwiazku organicznego.Wedlug wynalazku srodek smarowy oparty jest na oleju wysokocisnieniowym i zawiera 0,1—15% wagowych zwiazków o wzorze ogólnym 1, w którym grupy (S-S-CRiiyn sa rozmieszczone jedna za dru¬ ga lub na przemian z grupami (R3R4C-S)ni, przy czym R1? R2, Rs i R4, jednakowe lub rózne, nieza¬ leznie oznaczaja atom wodoru, rodnik alkilowy lub alkenylowy o 1—6 atomach wegla, albo Ri+R2 i R3+R4 tworza pierscienie nasycone lub nienasycone o 4—8 atomach wegla, przy czym rodniki alkeny- lowe, cykloalkilowe i cykloalkenylowe ewentualnie zawieraja heteroatomy, takie jak siarke, n oznacza liczbe calkowita 1—4, a m oznacza liczbe calkowita 0—4.Szczególnie korzystnymi zwiazkami sa pochodne tetratianu, takie jak 3,3,6,6-czterometylo-l,2,4,5-te- tratian, 4,6-dwucykloheksylo-l,2,4,5-tetratian oraz zwiazki pochodne heterocyklicznego tritiolanu, takie jak l,4-dwucykloheksylo-2,3,5-trójtiolan, przy czym inne zwiazki o wymienionym wzorze sa równiez odpowiednie, jednak pochodne 2,3,5,6,7-pentatiepanu sa mniej korzystne, poniewaz zawieraja jednostki trójsiarczkowe i jakkolwiek poprawiaja smarnosc przy wysokich cisnieniach, to jednak dzialaja koro¬ dujaco na miedz i jej stopy.Heterocykliczne zwiazki o wzorze ogólnym 1 mozna wytworzyc znanymi sposobami opisanymi w literaturze, korzystnie przez dzialanie ketonem na dwusiarczek amonowy wedlug reakcji: (R1R2)C=0 -I- 2S2(NH4)2 C^5CH_ zwiazek (R3R4)C=0 ° WZ0rze 2 Oleje wchodzace w sklad srodka wedlug wyna¬ lazku moga byc olejami mineralnymi wytworzonymi 474 4 w róznych procesach rafinacji, np. przez dzialanie rozpuszczalnikiem lub hydrorafinacje. Oleje te w zaleznosci od ich pochodzenia i skladu sa nazywane olejami parafinowymi naftenowymi lub aromatycz- nymi, w zaleznosci od weglowodorów przewazaja¬ cych w danym oleju. Mozna równiez stosowac oleje organiczne lub oleje syntetyczne, takie jak alkilo- benzeny, estry poliglikoli i inne.Nowy srodek smarowy wytwarza sie przez wpro- wadzenie do oleju obliczonej ilosci zwiazku o wzo¬ rze 1, stale mieszajac i utrzymujac temperature 60—80°C.Srodek smarowy wedlug wynalazku moze równiez zawierac inne dodatki nadajace olejowi smarowemu pewne zadane wlasnosci uzupelniajace. Jako inne dodatki wymienia sie np. przeciwutleniacz, srodek antykorozyjny, zwiekszajacy smarnosc, przeciwpie- niacy, deemulgator, srodek zmniejszajacy scieral¬ nosc, detergent i srodek dyspergujacy.Dodatki uzupelniajace wprowadza sie do srodka smarowego w takich samych warunkach, jak zwiaz¬ ki o wzorze 1.Rózne rodzaje srodka smarowego, wytworzone w sposób opisany wyzej, przed wprowadzeniem ich do przemyslu poddano róznym próbom laboratoryjnym, w celu sprawdzenia ich zachowania w trudnych wa¬ runkach.Zwiazki o wzorze 1 sa szczególnie korzystne do olejów smarowych stosowanych w wysokich cisnie- niach roboczych i z tego wzgledu srodek smarowy wedlug wynalazku byl poddany badaniom w apa¬ racie z 4 kulami wedlug normy ASTM-D 2596 lub normy FS 6503, w aparacie FZG wedlug normy DIN 513354, w aparacie Timkena wedlug normy ASTM-D 2509 oraz próbom na korozje miedzi we¬ dlug normy NFM07-015.W celu umozliwienia oceny nowego srodka sma¬ rowego, uzyskane wyniki badan porównano z ba¬ daniami srodków znanych i zestawiono w tablicach 40 1—4, przy czym podano równiez wymagania dla okreslonego zastosowania.Nastepujace przyklady . ilustruja wynalazek, nie ograniczajac jego zakresu.Przyklad I. Do naczynia wprowadzono 100 czesci oleju syntetycznego stanowiacego alkiloben- zeny i 1 czesc czterometylotetratianu (TMTT), jak równiez 0,3 czesci aminowego zwaizku przeciwko¬ rozyjnego i energicznie mieszano w temperaturze 60°C, az do uzyskania jednorodnej mieszaniny. 50 Otrzymany produkt poddano próbom, których wy¬ niki zestawiono w tablicy 1.Otrzymany srodek smarowy posiadal wlasciwosci wymagane w zastosowaniu do kompresorów chlod- 55 niczych.W tej samej tablicy podano wyniki prób dokona¬ nych przy uzyciu znanego dodatku stanowiacego dwusiarczek dwubenzylu.5 89 474 6 Tablica 1 Srodki smarowe do kompresorów Charakterystyka badan Korozja miedzi, norma NF 07-015 3 godziny, 100°C Próba na korozyjne dzialanie wody morskiej, SSTM D 665, metoda B Obciazenie wedlug Hertza, norma FS 6503 aparat z 4 kulami Trwalosc wobec dwu- chlorodwufluorometa- nu, ilosc wytworzo¬ nego HC1 Wyma¬ gania maks. Ib przechodzi 22,5 daN 1 g HC1 Sama podstawa syntetyczna (alkilo- benzeny) la nie przechodzi 17 _ Podstawa syntetyczna +1% TMTT +0,5% srodka przeciw¬ korozyjnego Ib przechodzi 55 0,2 Podstawa syntetyczna +i% dwusiarczku dwubenzylu handlowego +9,5% srodka przeciw¬ korozyjnego Ib przechodzi 37 1,57 Tablica 2 Olej mineralny do stosowania w skrajnych cisnieniach (norma AIR 3525 A) Charakterystyka badan Wskaznik tworzenia osadu Nosnosc Korozja miedzi, 100°C, 72 godz Przechowywanie w temperaturze —20°C Wyma¬ gania <0,1 40 <2e brak osadu Norma AIR 1651/A AIR 1650/A NF M 07-015 AIR 1651/A Podstawa mineralna +2% TMTT przechodzi 55 2b przechodzi Podstawa mineralna +2% dwusiarczku dwubenzylu handlowego przechodzi 45 4b nie przechodzi Przyklad II. W sposób jak opisano w przy¬ kladzie I wytworzono srodek smarowy na oleju mi¬ neralnym parafinowym, do którego dodano 2% czterometylotetratianu. Otrzymany olej smarowy wykazywal doskonale wlasnosci przy zastosowaniu w warunkach wysokich cisnien. Jak wynika z ta¬ blicy 2, otrzymany srodek smarowy odpowiadal normie na próbe „nosnosci" bez korozyjnego dziala¬ nia na miedz lub tworzenia osadu w niskiej tempe¬ raturze. W celu porównania podano takze wyniki prób wykonanych na srodku smarowym zawiera¬ jacym 2% dwusiarczku dwubenzylu. 55 60 65 Oleje odpowiadajace powyzszym warunkom moga byc stosowane w lotnictwie do smarowania prze¬ kladni zebatych.Przyklad III. Wytworzono srodek smarowy przez zmieszanie oleju mineralnego parafinowego z 5% czterorrfetylotetratianu i 0,05% inhibitora ko¬ rozji miedzi. Wyniki prób podane w tablicy 3 i-ze¬ stawione z wynikami prób olejów smarowych o in¬ nym skladzie wedlug wynalazku wykazuja, ze sro¬ dek smarowy wedlug wynalazku moze byc z ko¬ rzyscia stosowany do przemyslowych przekladni ze¬ batych.89 474 Tablica 3 Srodki smarowe do przemyslowych przekladni zebatych Warunki techniczne ELF Odpornosc cieplna w temperaturze 150°C; przeplyw powietrza l/h, 168 h, wobec stali XC 188 i bronzu: Zmiana lepkosci Zmiana liczby kwasowej Ubytek ciezaru stali, mg/cm2 Ubytek ciezaru bronzu mg/cm2 Korozja miedzi, norma NF M 07-015 3 godziny w tem¬ peraturze 100°C 72 godziny w tem¬ peraturze 100°C Nosnosc (aparat z 4 kulami) norma FS 6503 zatarcie, kG Zespolenie, kG Obciazenie srednie wedlug Hertza Aparat Timkena (D 2509) obciazenie OK, kG Aparat FZC (DIN 51354) szybkosc normalna szybkosc podwójna Wyma¬ gania <50 <3 0 0 maks. Ib maks. 2e min. 80 min. 315 min. 45 min. 18 lozysko 13 min. 10 lozysko Podstawa mineralna o charakterze parafinowym +5% TMTT 45 1,20 0 4,2 Ib 2b 80 600 80 18 13 +5% TMTT +0,05% inhibitora korozji Cu(B) 40 1,0 0 0 Ib Ib 80 600 80 18 13 +5% dodatku handlowego siarkowa¬ nego poli- butylenu (C) 94 2 0 ,4 2a 4b 80 400 65 18 12 8 +5% dodatku C +0,05% dodatku (B) 120 2 0 33,9 Ib 4a 80 400 65 18 12 8 Przyklad IV. Wytworzono srodek smarowy przez zmieszanie oleju parafinowego o nastepujacej charakterystyce. 200 NS (NS — rozpuszczalnik obo¬ jetny), lepkosc 200 S (aparat Seybolta, Universal, 60 temperatura 37°C, z dodatkiem zwiazku p wzorze 1, a w drugiej próbce 3% skladnika smarowego.Kazdy z wytworzonych olejów smarowych pod¬ dano próbom w aparacie z 4 kulami wedlug normy 65 PS 6503. Okreslono równiez obciazenie przed zatar¬ ciem (L.N.S.L. w kG), obciazenie zespolenia (W.L.) i obciazenie srednie wedlug Hertza (W.L.I.). Wyko¬ nano takze próbe korozji miedzi po 3 i 72 godzinach.Wyniki podane w tablicy 4 wykazuja, ze srodek smarowy wedlug wynalazku posiada szczególnie ko¬ rzystne wlasnosci w porównaniu ze znanymi srod¬ kami smarowymi przeznaczonymi do stosowania w warunkach wysokich cisnien.89 474 9 10 Tablica 4 3% dodatek do podstawowego oleju parafinowego Czterometylotetra- tian (wzór 3), oczyszczony jak wyzej, lecz surowy w reakcji 3,5-dwucykloheksy- lo-l,2,4-tritiolan 4,6-dwucykloheksy- lo-l,2,4,5-tetratian Stabilizowany poli- butylen siarkowany Wielosiarczek n-do- decylowy o wskaz¬ niku x dla siarki = 5 Dwusiarczek n-do- decylowy, x = 2 Wielosiarczek III-rzed. dodecylowy Dwusiarczek dwubenzylowy Próba w aparacie z 4 kulami norma FS 6 J 03 L.W.S.L. kG 89 126 80 81 50 63 100 80 100 100 W.L. kG 398 447 315 355 160 178 315 200 315 398 L.W.I. 62 89 50 62 .5 29,8 55 36 55,1 76,5 Próba na korozje miedzi, norma AFNOR M 07015 godziny 3 Ib 2b Ib Ib la la 4b la 54b 4c 72 2b 2c 3a Ib PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Srodek smarowy na podstawie oleju wysokocis¬ nieniowego, znamienny tym, ze zawiera 0,1—15% wagowych zwiazków o wzorze ogólnym 1, w którym grupy (S-S-ORil^n sa rozmieszczone jedna za dru¬ ga lub na przemian z grupami (R3R4-C-S)m, przy czym RA, R2, R3 i R4 jednakowe lub rózne, nieza¬ leznie oznaczaja atom wodoru, rodnik alkilowy lub alkenylowy o 1—6 atomach wegla, albo Ri+R2 i R3+R4 tworza pierscienie nasycone lub nienasy¬ cone o 4—6 atomach wegla, przy czym rodniki al¬ kilowe, akenylowe, cykloalkilowe i cykloalkenylowe ewentualnie zawieraja heteroatomy, takie jak siar- 40 ka, n oznacza liczbe calkowita 1—4, a m oznacza liczbe calkowita 0—4.
2. 2. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zwiazek o wzorze 1 zawiera 3,3,6,6-czterometylo- 1.2,4,5-tetratian, 3,6-dwucykloheksylo-l,2,4,5-tetratian 45 lub l,4-dwucykloheksylo-2,3,5-triolan.
3. 3. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze za¬ wiera wiecej niz jeden zwiazek o wzorze ogólnym 1, w którym Rl5 R2, R3, R4, n i m maja wyzej po¬ dane znaczenia.89 474 V2 j—(s-s-c)n_ ' (c-s)m. / \ R3 % WZÓR \ WZÓR 2 CH_ S— S. CH_ \/ \ / 3 c c / \ / \ CH^ S—S CH WZÓR 3 LDA — Zaklad 2 — Typo, zam. 3154/76 — 105 egz. Cena zl 10.— PL