Lubricante a base de éster y uso para motores de cuatro tiempos.

UN LUBRICANTE BASADO EN ESTER, PARTICULARMENTE ADECUADO PARA MOTORES DE 4 TIEMPOS COMPRENDE AL MENOS UN ESTER DE UN ALCOHOL MONOHIDRICO DE CADENA RAMIFICADA,

SATURADO QUE TIENE AL MENOS 8 ATOMOS DE CARBONO Y UN ACIDO MONOCARBOXILICO ALIFATICO DE CADENA RAMIFICADA SATURADO QUE TIENE AL MENOS 10 ATOMOS DE CARBONO. LOS ESTERES TIENEN UNA VISCOSIDAD CINEMATICA DE COMO MAXIMO 35 CST (40 (GRADOS) C), UN INDICE DE NO POLARIDAD DE AL MENOS 100, UNA PERDIDA DE EVAPORACION NOACK DE COMO MAXIMO EL 10% Y UN PUNTO DE FLUIDEZ POR DEBAJO DE -30 (GRADOS) C.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP1995/004418.

Solicitante: CRODA INTERNATIONAL PLC.

Inventor/es: APPELMAN, ERIC, KENBEEK, DIRK, RIEFFE, HENDRIK, LEENDERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C10M105/34 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.C10M COMPOSICIONES LUBRICANTES (composiciones para la perforación de pozos C09K 8/02 ); UTILIZACION DE SUSTANCIAS, YA SEA SOLAS, O COMO INGREDIENTES LUBRICANTES EN UNA COMPOSICION LUBRICANTE (agentes de desmoldeo, es decir, de separación, para metales B22C 3/00, para materias plásticas o para sustancias en estado plástico, en general B29C 33/56, para el vidrio C03B 40/02; lubricantes para textiles D06M 11/00, D06M 13/00, D06M 15/00; aceites de inmersión para microscopia G02B 21/33). › C10M 105/00 Composiciones lubricantes caracterizadas porque el material de base es un compuesto orgánico no macromolecular. › de ácidos monocarboxílicos.
  • C10M169/04 C10M […] › C10M 169/00 Mezclas de materiales de base y de espesantes. › Mezclas de espesantes y de aditivos.
  • C10N20/00 C10 […] › C10N SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LA SUBCLASE C10M.Propiedades físicas particulares de los constituyentes de las composiciones lubricantes.
  • C10N20/02 C10N […] › C10N 20/00 Propiedades físicas particulares de los constituyentes de las composiciones lubricantes. › Viscosidad; Indice de viscosidad.
  • C10N30/02 C10N […] › C10N 30/00 Propiedades físicas o químicas particulares mejoradas por el aditivo que caracteriza a la composición lubricante, p. ej. aditivos multifuncionales. › Punto de fluidez; Indice de viscosidad.
  • C10N30/06 C10N 30/00 […] › Untuosidad; Resistencia de la película; Antidesgaste; Resistencia a presiones límites.
  • C10N40/25 C10N […] › C10N 40/00 Utilización o aplicación particular de la composición lubricante. › Motores de combustión interna.

PDF original: ES-2155143_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Lubricante basado en éster y uso para motores de cuatro tiempos.

La presente invención se refiere a lubricantes basados en éster para motores de cuatro tiempos, que comprenden al menos un éster que contiene un enlace éster.

La fricción es la fuerza que resiste el movimiento relativo de dos cuerpos en contacto y en la práctica se distinguen varios regímenes de fricción distintos. Si las superficies que se deslizan están en contacto directo hay una fricción seca o sólida, pero si las superficies que se deslizan están separadas por un medio sólido, fluido o gaseoso, entonces hay una fricción lubricada o fluida. En el régimen de la transición de la fricción lubricada a la seca se tiene fricción mixta, en cuyo régimen se producen simultáneamente ambos tipos anteriores de fricción. La fricción mixta en el régimen de transición hasta la fricción seca se denomina fricción en la capa límite. El cuadro total es por lo tanto: fricción seca -  fricción en la capa límite - fricción mixta - fricción fluida. La función de un lubricante es reducir la fricción entre dos cuerpos en contacto y móviles tanto como sea posible y así prevenir el desgaste. El lubricante también eliminará el calor de fricción y las partículas de desgaste de la zona que soporta la carga y sellará el área lubricada de modo que no pueda entrar nada en esta zona que pueda interrumpir la acción del lubricación.

La relación entre la viscosidad (x), la carga del cojinete (p), la velocidad de deslizamiento (v) y el coeficiente de fricción (m ) ha sido representada por R. Stribeck (1902) en una curva que desde entonces se denomina la curva de Stribeck. Esta curva se obtiene representando el coeficiente de fricción m a lo largo de las ordenadas y el producto [xv/p] a lo largo de las abscisas.

En la primera parte (izquierda) de esta gráfica la curva cae bastante escalonadamente y tiene la forma de media parábola, pero en un cierto momento muestra un punto de inflexión, después del cual la curva va creciendo de nuevo gradualmente pero lentamente. El punto de inflexión en la curva de Stribeck se produce a la llamada velocidad de transición cuando la fricción mixta pasa a fricción fluida. El intervalo de trabajo del lubricante está definido entonces por los límites de trabajo inferior y superior situados ambos en la parte derecha de la curva de Stribeck donde la fricción fluida está completamente desarrollada. El límite de trabajo inferior se sitúa tan cerca como sea posible del punto de inflexión. La curva de Stribeck muestra que las propiedades del lubricante (particularmente su viscosidad) han de seleccionarse de modo que se alcance el mejor compromiso entre las pérdidas por fricción en la región de lubricación hidrodinámica (película completamente desarrollada) y el desgaste del cojinete en la región de fricción mixta. Así, el límite de trabajo inferior se selecciona preferiblemente tan cerca como sea posible del punto de inflexión de la velocidad de transición, pero cuanto más cerca se está de este punto, mayor será la influencia de los aditivos sobre el lubricante, en otras palabras: la selección de los aditivos será muy crítica en el límite de trabajo inferior. A partir de la curva de Stribeck puede concluirse que para una situación dada de carga del cojinete y velocidad de deslizamiento, el comportamiento del lubricante estará dictado en una gran extensión por su viscosidad.

La viscosidad de los lubricantes basados en éster no sólo depende de su peso molecular, sino también y particularmente de su estructura molecular y la presencia de grupos hidroxilo sin reaccionar. Los requerimientos de una buena viscosidad, sin embargo, están a menudo en conflicto con los requerimientos moleculares y estructurales para unas buenas propiedades de flujo (índice de viscosidad (I.V.) y punto de fluidez), buena lubricidad (polaridad) y estabilidad térmica y oxidativa. Esta mejora de ciertas propiedades se alcanza no pocas veces a costa de otras propiedades.

Se ha encontrado ahora en experimentos intensivos que pueden obtenerse excelentes lubricantes basados en éster que tienen un grupo de buenas propiedades mediante una selección cuidadosa de su estructura química y molecular. Estos ésteres tienen sólo un enlace éster y de ahí que constituyan ésteres simples, al contrario de ésteres complejos que a menudo se usan en lubricantes basados en éster. Es sorprendente que tales moléculas relativamente simples exhiban varias buenas propiedades al mismo tiempo y lo es más ya que no se usan alcoholes polihidroxilados y/o ácidos polibásicos en su fabricación, restringiendo así la cantidad de posibilidades para alcanzar ciertas estructuras químicas y propiedades físicas deseadas.

Puesto que los ésteres tienen sólo un enlace éster, su polaridad debida al único par sobre el átomo de oxígeno de la unión éster es relativamente baja en comparación con los ésteres basados en alcoholes polihidroxilados y los ésteres complejos. Sin embargo las moléculas polares son lubricantes de la capa límite muy eficaces, ya que tienden a formar enlaces físicos con la superficie metálica. Por lo tanto, es sorprendente que la presencia de un solo enlace éster pueda sin embargo proporcionar suficiente lubricidad. Al mismo tiempo, la eficacia de aditivos antidesgaste es todavía alta. Un problema con los fluidos de base muy polares es que éstos cubren preferentemente la superficie metálica en lugar de los aditivos antidesgaste y por consiguiente hay un desgaste superior. Indicado de forma diferente: hay una competición entre el lubricante de éster y los aditivos antidesgaste. Los lubricantes basados en éster de acuerdo con la presente invención, que son particularmente adecuados para usar en motores de cuatro tiempos, permiten un uso eficaz de los diversos aditivos con un efecto óptimo y al mismo tiempo tienen una viscosidad suficientemente baja para una buena economía de combustible del motor lubricado, mientras que retienen todavía buenas propiedades de flujo y lubricidad y una baja volatilidad (importante para intervalos de cambio de aceite prolongados).

Por lo tanto, la presente invención se refiere al uso de un lubricante basado en éster, que comprende al menos un éster de un alcohol monohidroxilado alifático, de cadena ramificada, saturado, que tiene al menos 8 átomos de carbono, y un ácido monocarboxílico alifático, de cadena ramificada, saturado, que tiene al menos 10 átomos de carbono, teniendo dicho éster:

una viscosidad cinemática a 40ºC de como mucho 35 cSt,
un índice de apolaridad (NPI)

número total de átomos de
carbono x peso molecular
NPI =
número de grupos
carboxilato x 100

de al menos 100,

una pérdida por evaporación de acuerdo con Noack (determinada de acuerdo con el Patrón Europeo CEC L-40-T-82) de como mucho 10 %, y
un punto de fluidez por debajo de -30ºC,

para lubricar motores de cuatro tiempos.

La presente invención también se refiere a un lubricante basado en éster, que comprende al menos un éster de un alcohol seleccionado del grupo que consiste en iso-tridecanol, 2-octil-decanol, 2-octil-dodecanol, 2-hexil-dodecanol y mezclas de los mismos, y un ácido monocarboxílico alifático, de cadena ramificada, saturado, que tiene al menos 10 átomos de carbono, teniendo dicho éster:

una viscosidad cinemática a 40ºC de como mucho 35 cSt,
un índice de apolaridad (NPI)

número total de átomos de
carbono x peso molecular
NPI =
número de grupos
carboxilato x 100

de al menos 100,

una pérdida por evaporación de acuerdo con Noack (determinada de acuerdo con el Patrón Europeo CEC L-40-T-82) de como mucho 10 %, y
un punto de fluidez por debajo de -30ºC,

en el que el índice de acidez del éster en bruto se reduce mediante la reacción con un éster glicidílico de ácidos monocarboxílicos preferiblemente de cadena ramificada.

Los lubricantes basados en éster de acuerdo con la presente invención pueden basarse en un solo éster, pero también pueden usarse mezclas de ésteres. El uso de mezclas de ésteres de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de un lubricante basado en -éster, que comprende al menos un éster de un alcohol monohidroxilado alifático, de cadena ramificada, saturado, que tiene al menos 8 átomos de carbono, y un ácido monocarboxílico alifático, de cadena ramificada, saturado, que tiene al menos 10 átomos de carbono, teniendo dicho éster:

una viscosidad cinemática a 40ºC de como mucho 35 cSt,
un índice de apolaridad (NPI)

número total de átomos de
carbono x peso molecular
NPI =
número de grupos
carboxilato x 100

de al menos 100,

una pérdida por evaporación de acuerdo con Noack (determinada de acuerdo con el Patrón Europeo CEC L-40-T-82) de como mucho 10 %, y
un punto de fluidez por debajo de -30ºC,

para lubricar motores de cuatro tiempos.

2. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo dicho éster una viscosidad cinemática a 40ºC de como mucho 30 cSt.

3. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo dicho éster una pérdida por evaporación de como mucho 8 %.

4. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo dicho éster un punto de fluidez por debajo de -35ºC.

5. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol monohidroxilado alifático, de cadena ramificada, saturado, se selecciona del grupo que consiste en alcoholes de Guerbert, alcoholes oxo, alcoholes derivados de condensación aldólica y mezclas de los mismos.

6. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol monohidroxilado alifático, de cadena ramificada, saturado, se selecciona del grupo que consiste en iso-tridecanol, 2-octil-decanol, 2-octil-dodecanol, 2-hexil-dodecanol y mezclas de los mismos.

7. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ácido monocarboxílico alifático, de cadena ramificada, saturado, se selecciona del grupo que consiste en ácido iso-palmítico, ácido iso-esteárico, ácido iso-decanoico, ácidos Neo, ácidos CeKanoic, y mezclas de los mismos.

8. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el índice de acidez del éster en bruto se reduce mediante la reacción con un éster glicidílico de ácidos monocarboxílicos preferiblemente de cadena ramificada.

9. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una cantidad eficaz de un aditivo funcional seleccionado del grupo que consiste en antioxidantes, desactivadores metálicos, inhibidores de la corrosión, aditivos para presiones extremas, mejoradores del índice de viscosidad, depresores del punto de fluidez, detergentes, dispersantes, modificadores de la fricción, agentes antiespumantes y mezclas de los mismos.

10. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende de 0,01 a 10 % en peso del lubricante total del aditivo funcional.

11. Uso de un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además isoestearato de 2-etilhexilo.

12. Un lubricante basado en éster, que comprende al menos un éster de un alcohol seleccionado del grupo que consiste en iso-tridecanol, 2-octil-decanol, 2-octil-dodecanol, 2-hexil-dodecanol y mezclas de los mismos, y un ácido monocarboxílico alifático, de cadena ramificada, saturado, que tiene al menos 10 átomos de carbono, teniendo dicho éster:

una viscosidad cinemática a 40ºC de como mucho 35 cSt,
un índice de apolaridad (NPI)

número total de átomos de
carbono x peso molecular
NPI =
número de grupos
carboxilato x 100

de al menos 100,

una pérdida por evaporación de acuerdo con Noack (determinada de acuerdo con el Patrón Europeo CEC L-40-T-82) de como mucho 10 %, y
un punto de fluidez por debajo de -30ºC,

en el que el índice de acidez del éster en bruto se reduce mediante la reacción con un éster glicidílico de ácidos monocarboxílicos preferiblemente de cadena ramificada.

13. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 12, teniendo dicho éster una viscosidad cinemática a 40ºC de como mucho 30 cSt.

14. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 12, teniendo dicho éster una pérdida por evaporación de como mucho 8 %.

15. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 12, teniendo dicho éster un punto de fluidez por debajo de -35ºC.

16. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el ácido monocarboxílico alifático, de cadena ramificada, saturado, se selecciona del grupo que consiste en ácido iso-palmítico, ácido iso-esteárico, ácido iso-decanoico, ácidos Neo, ácidos CeKanoic, y mezclas de los mismos.

17. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende una cantidad eficaz de un aditivo funcional seleccionado del grupo que consiste en antioxidantes, desactivadores metálicos, inhibidores de la corrosión, aditivos para presiones extremas, mejoradores del índice de viscosidad, depresores del punto de fluidez, detergentes, dispersantes, modificadores de la fricción, agentes antiespumantes y mezclas de los mismos.

18. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 17, que comprende de 0,01 a 10 % en peso del lubricante total del aditivo funcional.

19. Un lubricante basado en éster de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además isoestearato de 2-etilhexilo.

 

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