SK279338B6 - Požívateľné vysokotlakové mazivo najmä pre vysokot - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka požívateľného maziva, ktoré môže byť predovšetkým použité na vysokotlakové kompresory. Ako je známe, je takéto požívateľné alebo jedlé, a tak prakticky nejedovaté mazivo, potrebné na mazanie strojných súčiastok, z ktorých sa určité podiely, väčšinou iba stopové množstvá maziva môžu priamo alebo nepriamo dostať do požívatín a potravín. Takéto prakticky nejedovaté mazivá majú však oproti doteraz známym mazivám, ktoré často obsahujú jedovaté látky, i výhodu spočívajúcu v tom, že sú len nepatrne škodlivé pre okolité prostredie. Požívateľné látky sú buď:

a) nejedovaté a stráviteľné, ako napríklad rastlinné a živočíšne tuky a oleje, alebo

b) nejedovaté vzhľadom na to, že sú nerozpustné a chemicky inertné, ako napríklad tekutý parafín, a opúšťajú organizmus v nestrávenej forme.

Vynález sa týka maziva, ktoré je tvorené zmesou pozostávajúcou prevažne zo zložky skupiny b) vo forme základnej mazivovej zmesi (základ alebo báza maziva), ako i z požívateľných látok skupiny a) vo forme prísad.

Toto mazivo sa hodí hlavne na vysokotlakové kompresory, ktoré slúžia na výrobu polyolefínov (vysokotlakového polyetylénu a vysokotlakového polypropylénu) zo zodpovedajúcich plynných monomérov, pričom tieto vysokotlakové kompresory pracujú pri tlakoch od 150 do prevažne 350 MPa. Fólie získané z takto vyrobeného vysokotlakového polyetylénu alebo vysokotlakového polypropylénu sa používajú tiež na balenie potravín. Stopové množstvá maziva, ktoré môžu byť v týchto fóliách obsiahnuté, môžu potom pri styku s potravinami, ktoré sú v takýchto fóliách zabalené, do týchto potravín čiastočne prejsť. Preto je nevyhnutné, aby použité mazivá boli požívateľné.

Doterajší stav techniky

Požívateľné mazivá tohto typu a na tento cieľ sú známe. V patentovom spise DE-PS 2137590 je takéto mazivo opísané. Pozostáva z bieleho minerálneho oleja a z 5 až 50 % hmotn., výhodne 20 až 40 % hmotn.polybuténu a 0,1 až 1,0 % hmotn., výhodne 0,1 až 0,5 % hmotn. mastnej kyseliny so 16 až 18 atómami uhlíka a/alebo nižšieho alkylesteru takejto mastnej kyseliny, ako i z 0,01 až 2 % hmotn. antioxidantu (o-terc.alkyl-substituovaného fenolu). Mastné kyseliny alebo ich nižšie alkylestery, ktoré sa v mazive opisanom v uvedenom patentovom spise DE-PS 2137590 používajú ako prísada na zväčšenie mazivosti, pozostávajú z nasýtených alebo nenasýtených alifatických monokarbónových mastných kyselín s 8 až 22 uhlíkovými atómami, ako i z mnohých nižších alkylesterov, pričom tieto alkylestery obsahujú až asi 5 uhlíkových atómov a sú tvorené napríklad metyloleátom, n-butylstearátom a podobnými estermi.

receptúry maziva môžu viesť k výraznému zhoršeniu jeho kvality. Z toho dôvodu spočíva vynálezcovstvo tohto vynálezu hlavne v tom, že bolo nevyhnutné preskúmať veľmi veľký počet rôznych prísad, a to vždy v početných vzájomných kombináciách, zmesných pomeroch a koncentráciách.

Mazivo podľa vynálezu sa podstatne odlišuje od maziva opísaného v uvedenom patentovom spise DE-PS 2137590 tým, že neobsahuje žiadne voľné mastné kyseliny, ktoré, ako je známe, môžu viesť ku korózii kompresorových súčiastok; mazivo podľa vynálezu tiež neobsahuje žiadne nižšie alkylestery mastných kyselín. Toto mazivo tiež nie je tvorené nenasýtenými mastnými kyselinami alebo ich nižšími alkylestermi, napríklad kyselinou olejovou, kyselinou linolovou alebo kyselinou linolénovou a ich nižšími alkylestermi, ktorých chemická a tepelná stabilita nie je, ako bolo preukázané, optimálna.

Mazivo podľa vynálezu naopak ako prísadu na zlepšenie mazivosti obsahuje iba deriváty nasýtených mastných kyselín, v ktorých sa nevyskytuje jednako žiadna voľná kyselinová skupina (karboxylová skupina COOH) a jednako žiadna nechránená dvojná alebo viacnásobná väzba; okrem toho v prípade maziva podľa vynálezu nejde o estery jednosýtnych alkoholov, ale výlučne o estery vyšších požívateľných alkoholov. K týmto vyšším požívateľným alkoholom patria napríklad propylénglykol glycerín erytrit pentaerytrit hexit manit, sorbit a arabit.

(2 alkoholové hydroxyskupiny), (3 alkoholové hydroxyskupiny), (4 alkoholové hydroxyskupiny, atómy uhlíka), (4 alkoholové hydroxyskupiny, atómov uhlíka), (6 alkoholových hydroxyskupín),

Výnimkou je ricínový olej (triglycerid), ktorý obsahuje kyselinu ricínolejovú (kyselina hydroxyolejová); táto kyselina nie je ľahko oxidovateľná a nemá sklon k tepelnej nestabilite ako kyselina olejová, lebo je chránená (cloncná) hydroxylovou skupinou, ktorú obsahuje. Na rozdiel od kyseliny olejovej a ich esterov je ricínový olej chemicky a tepelne dosť stabilný.

Je samozrejmé, že chemická a tepelná stabilita použitých prísad má rozhodujúci význam pre kvalitu maziva.

Mazivo podľa vynálezu výhodne obsahuje viac ako jednu prísadu vo forme požívateľných esterov, najmä aspoň po jednej prísade vo forme esteru nasýtených mastných kyselín s 2-, 3-, 4- a 6-sýtnym alkoholom, pričom výhodne vždy tvorí jednu zložku ricínový olej.

Obsah prísad zlepšujúcich mazivosť celkovo je 0,1 až 3,0 % hmotn., vztiahnuté na celkovú hmotnosť hotového maziva.

Ricínový olej obsahuje nasledujúce mastné kyseliny:

až 91 % hmotn.

% hmotn.

až 2 % hmotn.

Podstata vynálezu

Mazivo podľa vynálezu je hlavne vzhľadom na obsiahnuté prísady nové a odlišuje sa podstatne od maziva opísaného v už zmienenom patentovom spise DE-PS 2137590.

Charakter a obsiahnuté množstvá prísad majú rozhodujúci význam pre kvalitu maziva. Už malé odchýlky od kyseliny ricínolejovej, kyseliny stearovej a kyseliny palmitovej, kyseliny dihydroxystearovej, ale tiež až 3 % hmotn.

až 5 % hmotn.

kyseliny olejovej a kyseliny linolovej.

Vzhľadom na to, že posledné dve uvedené zložky sú nenasýtenými kyselinami, predpokladá sa okrem ochranného účinku hydroxylovej skupiny aj prísada antioxidačného činidla alebo antioxidačných činidiel k mazivu s ob2

SK 279338 Β6 sahom ricínového oleja. Stužený (hydrogénovaný) ricínový olej je stuženým tukom, ktorý má podobné vlastnosti ako vosk a ktorý sa topí v teplotnom rozmedzí od 84 do 86 ⁰ C. Tiež v tejto forme môže byť ricínový olej použitý ako prísada zlepšujúca mazivosť do maziva podľa vynálezu.

Uvedené prísady sa v minerálnom mazivovom základe lepšie rozpúšťajú v prípade, kedy sa zmes mazivového základu a prísad zahreje, hlavne na teplotu, ktorá je vyššia ako teplota topenia prísady s najvyššou teplotou topenia. Praktickým obmedzením použiteľnosti danej prísady pre mazivo podľa vynálezu je teda príliš vysoká teplota topenia takejto prísady, alebo zahrievanie zmesi mazivového základu a prísad na teplotu vyššiu ako napríklad 100 °C je zdĺhavé a nepriaznivé.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Ako príklad receptúry prísady na zlepšenie mazivosti možno uviesť nasledujúcu zmes pozostávajúcu z piatich takýchto rôznych prísad:

Tabuľka

Príaada (názov)	Esterz	Obsah v hotovom mazivo (%hmotor
alkoholu:	mastnej kyseliny
Ricínový	glycerín	ridnolejová	0,05-0,5
otej		kysoina
Pentaerytrtt ponta-	kyaafina stoarová	OJ»-0,6
sslor	erytrit	apaknlová
Etylhexyt-	etylhexy*·	kyselina palmitová	0,03 · 0,3
paimittt	alkohol
Etylbexyt-	etylhexyl-	kyselina st Barová	0,03-0,3
stearát	akohol
Sorbitan·	sorM	kyselina staarová	0,03 -0á
triatearát

Základná zmes mazivového oleja (základ maziva) vždy pozostáva z asi 40 až 60 % hmotn.bieleho oleja a asi 60 až 40 % polybuténu a/alebo polyizobuténu. Ako antioxidačný prostriedok (prísada proti starnutiu) obsahuje mazivo podľa vynálezu 0,05 až 0,1 % hmotn.pentaerytritovej zlúčeniny alebo 0,05 až 0,1 hmotn. % anizolovej zlúčeniny alebo 0,05 až 0,1 % hmotn. zmesi obidvoch uvedených zlúčenín v pomere asi 1 : 1, výhodne stuženej 0,01 až 0,1 % hmotn. organickej fosfitovej zlúčeniny.

Mazivo podľa vynálezu s prísadami na báze esterov má nasledujúce výhody:

1. Voľbou požívateľných nasýtených mastných kyselín v kyselinovom zvyšku esterov sa dosiahne optimálna tepelná a chemická stabilita, ako i zlepšenie mazivosti a zníženie oderu mazaných súčiastok.

2. To isté sa dosiahne voľbou požívateľných vyšších alkoholov s 2 až 6 alkoholovými skupinami (hydroxylovými skupinami) pre alkoholový zvyšok esterov.

3. Výhodnou voľbou viacerých, ale aspoň dvoch, komponentov, pričom jedným takým komponentom by výhodne mal byť vždy ricínový olej alebo stužený ricínový olej, sa dosiahne optimálne chovanie maziva v širokom rozmedzí teplôt, tlakov a času zdržania v mazanom kompresore, ako i optimálne mechanické parametre (vrátane relatívnej rýchlosti poháňaných súčastí voči mazaným súčastiam, ich materiálové zloženie, súčinitele trenia a ďalšie vlastnosti).

4. Obsah mazivových prísad je celkovom 0,1 až 3,0 % hmotn. a to nezávisle od počtu komponentov mazivovej prísady, takže zvýšením počtu týchto komponentov nedôjde k výraznejšiemu zdraženiu maziva.

5. Zodpovedajúcou cielenou voľbou esterov vo funkcii mazivových prísad môžu byť dosiahnuté požadované fyzikálne a chemické vlastnosti, ako sú napríklad nízka teplota topenia (tuhnutie), vysoká teplota varu a vysoká teplota vznietenia a nízka tenzia pary maziva podľa vynálezu; viacsýtne alkoholy dovoľujú tvorbu esterov s 1 až 2-mi 6-sýtnymi alkoholmi s až 6 alkoholovými skupinami, pričom voľné neesterifikované alkoholové skupiny zaisťujú niektoré žiaduce vlastnosti ako sú napríklad nízka teplota topenia, dobrá rozpustnosť v minerálnom olejovom základe maziva a vysoká viskozita pri zvýšenej teplote.

6. Voľné kyseliny, ktoré prípadne vznikajú ako produkty degradácie prísad (iba v stopových množstvách), napríklad oxidáciou alkoholovej hydroxylovej skupiny, môžu viesť s ostatnými voľnými alkoholovými skupinami k tvorbe neutrálne reagujúcich požívateľných esterov; táto tvorba esterov je podporovaná tým, že uvedenou esterifikáciou vznikajúca voda je z maziva odstraňovaná odparovaním pôsobením vysokej teploty panujúcej v mazive, čím dochádza k priaznivému posunu chemickej rovnováhy v prospech tvorby esterov (rovnovážne konštanty, zákon o pôsobení aktívnej hmoty). Voľné neesterifikované alkoholové hydroxylové skupiny môžu teda viazaním kyselín poskytnúť mazivu ochranu proti starnutiu.

7. Chemicky značne stabilné estery vyšších nasýtených mastných kyselín podliehajú pri vyšších teplotách a dlhšom zdržaní v kompresoroch čiastočne oxidácii, pričom dochádza k odbúraniu na uhlíkovom atóme v beta polohe, takže oxidačným produktom je vždy najbližšie nižšia mastná kyselina; tak napríklad zo stearátu vzniká rovnako mazivový účinný palmitát a pod. Tieto estery mastných kyselín preto predstavujú vnútornú, zabudovanú ochranu proti starnutiu a pôsobia takto podobne ako antioxidačné prostriedky.

8. V dôsledku toho, že prísady mazív podľa vynálezu môžu v esteri obsahovať voľné alkoholové skupiny, možno takto eliminovať pridanie alkoholov, napríklad mastných alkoholov, ktoré nie vždy majú požadované vlastnosti a ktoré sú často nepožívateľné.

9. Oproti samotnej známej alternatívnej tvorbe esterov z viacsýtnych kyselín, ako sú napríklad kyselina adipová a ovocné kyseliny, majú prísady maziva podľa vynálezu výhodu spočívajúcu v tom, že pri čiastočnej esterifikácii zostanú neutrálne alkoholové skupiny, zatiaľ čo po čiastočnej esterifikácii viacsýtnych kyselín zostanú voľné kyselinové skupiny, ktoré sú vzhľadom na riziko korózie nežiaduce. Uvedené mazivo okrem toho obsahuje kov - viažuci dezaktivátor v množstve 0,005 až 0,5 % hmotn., vzťahujúc na hmotnosť hotovej mazivovej zmesi, vo forme sukcínimidových derivátov alebo aminokyselinových derivátov, napríklad N-acylsarkosanu.

Príklad 2

Ako druhý príklad, tentoraz sa týkajúci zmesi tvorenej iba dvoma mazivosť zlepšujúcimi prísadami, možno uviesť nasledujúci recept:

Prísada (názov)	Eslerz alkoholu:	mastnej kyseliny	Obsah v hotovom mazive (% hmotn.)
Ricínový	glycerín	riclnolejové	0,12-1,25
oiej		kyselina
Sofbitantmte-	«orbít	stearová kywllra	0,0« - 0,75
a rát
Celkom			0,2 · 2,0

Mazivo podľa vynálezu môže prípadne dodatočne obsahovať ako rozpúšťadlo prísad a/alebo ako látku sprostredkujúcu rozpustenie prísad, niektorý z požívateľných vyšších alkoholov.

Porovnávacie príklady

Z požívateľných mazív boli namiešané rôzne zmesi s nasledovným základným zložením:

% hmotn. parafínového oleja s viskozitou pri 40 °C 3,5 cSt (Technol 252 D) % hmotn. základnej zmesi vyrobenej z „ dielu zmesi pozostávajúcej z :

% hmotn. polybuténu % hmotn. tekutého parafínu 68 k čomu sa následne pridalo : 1,0 % hmotn. Irgalube 349 (aditív)

0,5 % hmotn. Sarosylu (N-Acyl-sarcozín)

1,0 % hmotn. Irganoxu (antioxidant) a 9 dielov tekutého parafínu 68.

Zostávajúce 3 % hmotn. maziva pozostávajú z jedného (podľa stavu techniky) alebo viacerých (podľa vynálezu) esterov mastných kyselín.

Vo vyrobených mazivách sa zmeral prostredníctvom pokusnej aparatúry koeficient vlečného trenia tan a. Čím nižší je koeficient vlečného trenia, tým lepší je mazací účinok maziva.

Porovnávací príklad 1

Zmes 1 % hmotn. parafínového oleja % hmotn. uvedenej základnej zmesi % hmotn. sorbitanmonostearátu ako aditíva

Namerali sa nasledovné koeficienty vlečného trenia:

pokus 1_______pokus 2_______

0,24 0,24

Porovnávací príklad 2

Zmes 2 % hmotn. parafínového oleja % hmotn. uvedenej základnej zmesi % hmotn. sorbitantristearátu ako aditíva

Namerali sa nasledovné koeficienty vlečného trenia:

pokus 1__________pokus 2_______

0,23 0,23

Porovnávací príklad 3 Zmes 3 % hmotn. parafínového oleja % hmotn. uvedenej základnej zmesi

1,5 % hmotn. sorbitanmonostearátu ako aditíva

1,5 % hmotn. sorbitantristearátu

Namerali sa nasledovné koeficienty vlečného trenia:

pokus 1__________pokus 2_______

0,21 0,22

Z porovnania zmesi 1, prípadne zmesi 2 so zmesou 3 vyplýva, že zmes 3 (ktorá obsahuje podľa vynálezu 2 estery mastných kyselín), má lepší koeficient vlečného trenia, ako zmes 1, prípadne 2 (ktoré pozostávajú iba z jedného esteru mastnej kyseliny obsiahnutého v zmesi 3 ). Tým je ukázané, že zmes podľa vynálezu s najmenej dvomi ester mi mastných kyselín ako aditívami, má prekvapivo lepšie mazacie účinky ako zmesi, ktoré sú známe podľa stavu techniky.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Požívateľné vysokotlakové mazivo, najmä na vysokotlakové kompresory, pozostávajúce z mazivového základu, ktorý je tvorený 40 až 60 % hmotn. polybuténu a/alebo polyizobuténu a 60 až 40 % hmotn. bieleho oleja a aspoň z dvoch prísad, ktoré zlepšujú mazivosť, a z aspoň jedného antioxidačného prostriedku a aspoň jedného kov - viažuceho dezaktivátora, vyznačujúce sa tým, že prísady na zlepšenie mazivosti sú tvorené aspoň dvoma estermi požívateľných alkoholov s aspoň dvoma hydroxylovými skupinami, ktoré sú vždy esterifikované aspoň jednou vyššou nasýtenou mastnou kyselinou, pričom celkový obsah prísad zlepšujúcich mazivosť je 0,1 až 3,0 % hmotn., vzťahujúc na celkovú hmotnosť hotového maziva.
2. 2. Požívateľné vysokotlakové mazivo podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že aspoň jedna prísada zlepšujúca mazivosť je tvorená esterom s aspoň jednou voľnou hydroxylovou skupinou.
3. 3. Požívateľné vysokotlakové mazivo podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že požívateľné zvyšky mastných kyselín v esteroch sú nasýtené a že dodatočne môže byť ako prísada použitý tiež nenasýtený ricínový olej, triglycerid kyseliny ricínolejovej a nenasýtenej kyseliny hydroxyolejovej.
4. 4. Požívateľné vysokotlakové mazivo podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že požívateľnými alkoholmi požívateľných esterov zlepšujúcich mazivosť sú výhodne propylénglykol, glycerín, erytrit, pentaerytrit, arabit a hexity (manit, sorbit), ako i ich požívateľné alkoholové deriváty.
5. 5. Požívateľné vysokotlakové mazivo podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 0,05 až 0,1 % hmotn., vzťahujúc na celkovú hmotnosť hotovej mazivovej zmesi, aspoň jedného známeho antioxidačného prostriedku, pozostávajúceho z požívateľného anizolového derivátu a/alebo požívateľného derivátu esteru pentaerytritu a mastnej kyseliny s radikál - viažucou amínovou a hydroxylovou skupinou a/alebo 0,01 až 0,1 % hmotn. organickej fosfitovej zlúčeniny.
6. 6. Požívateľné vysokotlakové mazivo podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že ako prísadu obsahuje 0,005 až 0,5 % hmotn., vzťahujúc na hotovú mazivovú zmes, aspoň jedného známeho a pre styk s požívatinami prípustného kov - viažuceho dezaktivátora, najmä vo forme sukcínimidového derivátu alebo aminokyselinového derivátu, výhodne N-acyl-sarkosanu.
7. 7. Požívateľné vysokotlakové mazivo podľa nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že ako dodatočnú prísadu obsahuje aspoň jeden známy požívateľný, tepelne a chemicky stály vyšší jedno- alebo viacsýtny alkohol ako činidlo sprostredkujúce rozpúšťanie prísad.