Смазочная композиция
Владельцы патента RU 2256697:
Государственное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт жиров" Российской академии сельскохозяйственных наук (ВНИИЖ) (RU)
Использование: в области смазок для обработки металлов, смазки узлов трения и закалочных масел. Сущность: композиция содержит, мас.%: высококислотный жировой концентрат, получаемый при безреактивной флотации сточных вод мясокомбинатов 30-50, минеральное масло 50-70. Технический результат - улучшение антифрикционных свойств смазок и расширение сырьевой базы жировых присадок. 2 табл.
Изобретение относится к области смазок для обработки металлов, смазок для узлов трения и закалочных масел.
Смазки на основе минеральных масел в ряде случаев имеют недостаточно высокую вязкость и термостабильность, что снижает их антифрикционные и охлаждающие свойства. Эффективность этих смазок повышается за счет введения в их состав добавок на основе жирных кислот и растительных масел.
Известна смазка, в которой в минеральное масло вводят в качестве присадки 3-30 мас.% кубового остатка синтетических жирных кислот (А.с. №367130, С 10 М 1/24, 1973 г.).
Эта смазка обладает неплохими охлаждающими свойствами, но состав присадки, в которую входят только насыщенные жирные кислоты, не обеспечивает достаточно высоких смазочных свойств.
Для повышения вязкости и экранирующих свойств смазки в качестве присадки к минеральному маслу используют олеиновую кислоту, техническую фракцию синтетических жирных кислот C10-C16 или C17-C20 с добавкой полиизобутилена молекулярного веса 70000-120000 в количестве 6-9 мас.% (А.с. №699006, С 10 М 1/18, С 10 М 1/24, 1979 г.).
Недостатком этой смазки является отсутствие в составе жировой части присадки триглицеридов (растительных масел), что при высокой вязкости снижает антифрикционные свойства композиций на основе минеральных масел.
Для повышения смазочных свойств в композицию на основе минеральных масел вводят другие улучшающие добавки.
Так, в смазки на основе нефтяного масла вводят олеиновую кислоту и олеат холестерина (А.с. №601304, С 10 М 1/24, 1978 г.).
Недостатком этой смазки является отсутствие в составе насыщенных жирных кислот, что снижает экранирующие свойства композиции, а также использование дефицитной присадки.
Смазочные свойства жировых компонентов масляных смазок улучшают путем гидрогенизации и термического уплотнения жировой основы.
Наиболее близкой к предлагаемой смазочной композиции является смазка для обработки металлов давлением на основе минерального масла, которое дополнительно содержит гидрогеизированное или термоуплотненное растительное масло и отход производства глюкозы из крахмала (гидрол) при следующем содержании компонентов, мас.%:
Гидрогенизированное или термоуплотненное масло 5-50
Отход производства целлюлозы из крахмала (гидрол) 0,2-1,0
Минеральное масло до 100
(А.с. №608828, С 10 М 5/12, С 10 М 5/20, 1978 г.).
Эта смазка принята за прототип.
Недостатком смазки (прототипа) является отсутствие в ее составе свободных жирных кислот, что снижает экранирующие свойства композиции и в недостаточной степени компенсируется введением 1% не очень термостабильной присадки.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы жировых присадок, упрощение композиции, повышение антифрикционных свойств смазки и стабилизация вязкости смазки при повышенных температурах.
Техническое решение задачи достигается тем, что в состав смазочной композиции на основе минерального масла и присадки вводят высококислотный жировой концентрат, получаемый при безреактивной флотации сточных вод мясокомбинатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высококислотный жировой концентрат 30-50
Минеральное масло 70-50
Высококислотный жировой концентрат получают при очистке сточных вод мясокомбинатов с выделением жиромассы и превращением ее в товарный продукт (жировой концентрат) путем термической обработки.
Отделение жиромассы проводят путем напорной флотации без применения реагентов, а термообработку полученной жиромассы проводят в две стадии под вакуумом.
На первой стадии термообработку осуществляют при температуре 70-90°С до полного обезвоживания продукта; на второй стадии осуществляют нагрев обезвоженной жиромассы при температуре 130-150°С, совмещая процесс термообработки с дезодорацией получаемого концентрата (Патент РФ №2184085, С 02 F 1/24, 2002 г.).
Получаемый жировой концентрат не содержит посторонних примесей, обусловленных применением коагулянтов, флокулянтов и отработанных гальванических электролитов.
Приводим ниже показатели состава и качества жирового концентрата:
консистенция при 20°С - от твердой до мазеобразной;
цвет - темно-коричневый
массовая доля влаги, % - не более 2
кислотное число, мг КОН/г - 140-170
число омыления, мг КОН/г - 180-190
массовая доля неомыляемых веществ, % - 1,5-3,0
массовая доля веществ, не растворимых в эфире, % - 8-18
титр, °С - 35-40
Таким образом, высококислотный жировой концентрат содержит 65-75 мас.% свободных жирных кислот, 5-20 мас.% нейтрального жира (триглицеридов) и до 20% продуктов полимеризации.
Такой состав концентрата обеспечивает высокие смазочные свойства композиции на основе минерального масла, в которую он вводится.
Приводим жирнокислотный состав жирового концентрата, мас.%:
С16 0(пальмитиновая кислота) - 20-35
С18 0(стеариновая кислота) - 10-20
С18 1=(олеиновая кислота) - 40-50
С18 2=(линолевая кислота) - 5,5-7,0
С18 3=(линоленоовая кислота) - 1,0-3,0
Другие кислоты - 0,5-1,2
Таким образом, жировой концентрат может содержать до 55 мас.% насыщенных жирных кислот и до 60% ненасыщенных кислот.
Такое соотношение способствует проявлению высоких смазочных свойств при введении в композицию на основе минерального масла.
Составы предлагаемой смазочной композиции в примерах 2-6, а также смазки, принятой за прототип (пример 1), приведены в таблице 1.
При этом примеры 2, 3, 4 подтверждают возможность реализации предлагаемого изобретения, что отражено в формуле изобретения.
В примерах 5, 6 приведены запредельные значения содержания компонентов в смазочной композиции, при которых снижается эффективность смазки.
Эти примеры ограничивают область действия формулы изобретения и претензии авторов.
Как видно из таблицы 1, увеличение в композиции жирового концентрата выше 50 мас.% (пример 5) приводит к потере смазкой текучести. Смазка приобретает мазеобразную консистенцию, что затрудняет ее применение в жидких масляных смазках.
Снижение содержания в композиции жирового концентрата ниже 30 мас.% приводит к нарушению стабильности смазки, выпадению осадка (пример 6).
| Таблица 1 | ||||||
| Компонент | Содержание в смазке, мас.% | |||||
| 1 (прототип) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Термоуплотненное хлопковое масло | 30 | - | - | - | - | - |
| Гидрол | 1 | - | - | - | - | - |
| Жировой концентрат | - | 30 | 40 | 50 | 55 | 25 |
| Минеральное масло | 69 | 70 | 60 | 50 | 45 | 75 |
| Стабильность при 20°С | Стабильна | Стабильна | Стабильна | Стабильна | Стабильна | Наличие осадка |
| Консистенция при 20°С | Жидкотекучая | Жидкотекучая | Жидкотекучая | Жидкотекучая | Мазеобразная | Жидкотекучая |
При проведении анализа уровня техники заявителем не обнаружен аналог, идентичный всем существенным признаком заявляемого изобретения, а сравнительный анализ смазки, принятой за прототип, и заявляемой смазочной композиции позволили выявить совокупность существенных отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.
Исследования антифрикционных свойств смазочной композиции проводили на 4-х шариковой машине трения MALT-1 при нагрузке Р=11 кг по ГОСТ 9490-75 “Материалы смазочные. Жидкие и пластичные”, при температуре 20°C.
При этом за основную характеристику принималось максимальное значение коэффициента трения для каждого варианта смазки (fmax).
Кинематическую вязкость смазок определяли вискозиметром типа ВЗ-246, по скорости истечения через калиброванное отверстие диаметром 6 мм.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, добавка высококислотного жирового концентрата повышает вязкость композиции по сравнению с прототипом при 20°С и уменьшает зависимость вязкости от температуры при 50 и 100°С (примеры 2-4).
| Таблица 2 | ||||
| Смазка, №№ п/п | Кинематическая вязкость (сСт) при температуре, °С | Коэффициент трения (fmax) при 20°С | ||
| 20 | 50 | 100 | ||
| 1 | 1400 | 450 | 80 | 0,19 |
| 2 | 1450 | 600 | 120 | 0,16 |
| 3 | 1500 | 650 | 130 | 0,15 |
| 4 | 1600 | 700 | 180 | 0,13 |
| 5* | - | 800 | 200 | - |
| 6 | 1300 | 400 | 75 | 0,19 |
| * fmax не определялся, так как мазеобразная консистенция ограничивает область применения смазочной композиции. |
Увеличение содержания в композиции высококислотного жирового концентрата выше 50 мас.% приводит к потере текучести композиции при 20°С, в связи с чем вязкость и fmax при этой температуре не определялись (пример 5).
Снижение содержания в композиции жирового концентрата ниже 30 мас.% приводит к снижению вязкости по сравнению с прототипом при всех температурах.
Добавка высококислотного жирового концентрата в композицию в количестве 30-50 мас.% позволяет снизить коэффициент трения (fmax) по сравнению с прототипом от 0,19 до 0,16-0,13 (примеры 2-4).
Снижение содержания концентрата в композиции ниже 30 мас.% повышает коэффициент трения до уровня прототипа (0,19) (пример 6).
Таким образом, заявляемая смазочная композиция позволяет:
- расширить сырьевую базу жировых присадок;
- упростить состав смазочной композиции;
- улучшить антифрикционные свойства смазки.
Смазочная композиция на основе минерального масла и присадки, отличающаяся тем, что в качестве присадки используют высококислотный жировой концентрат, получаемый при безреактивной флотации сточных вод мясокомбинатов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высококислотный жировой концентрат 30-50
Минеральное масло 70-50
