LUBRIFICANTI
LUBRIFICANTI
(XXI, p. 542.) - Nel 1940 i lubrificanti prodotti negli Stati Uniti hanno rappresentato circa il 3% del petrolio greggio entrato nelle raffinerie. Tra i lubrificanti quelli adoperati per i motori a scoppio presentano un'importanza predominante per le quantità che ne vengono consumate e le qualità che vengono ad essi richieste.
Poiché generalmente mancano i dati di consumo dei lubrificanti divisi in categorie a seconda dell'impiego, può essere utile per un computo approssimativo, la seguente raccolta di dati, dovuta a sperimentatori americani, e che mette in relazione il consumo dei lubrificanti con quello di benzina, per la quale le statistiche sono ben note, per varie categorie di autoveicoli:
Per migliorare le proprietà dei lubrificanti destinati a questo scopo, ricavati dal petrolio, i progressi più importanti sono dati dallo sviluppo dei metodi di preparazione, basati sull'impiego di solventi selettivi, e dalle aggiunte di sostanze aventi diverse finalità. L'uso dei solventi selettivi è un metodo fisico di raffinazione, che sostituisce quello chimico basato sull'impiego dell'acido solforico, e viene applicato alle varie frazioni separate mediante distillazione; di uno di questi metodi, quello Edeleanu, è stato già detto (XXI, p. 542). Il loro effetto è quello di esaltare il carattere paraffinico dei lubrificanti e quindi aumentare l'indice di viscosità (cioè migliorare la curva viscosità-temperatura, nel senso che diminuisce l'aumento di viscosità in funzione della diminuzione di temperatura).
Il principio dell'estrazione con solventi è il seguente: supposto che in un olio si possano distinguere due parti, una paraffinica e una naftenica, si opera la separazione delle due frazioni mediante l'impiego di un solvente che scioglie preferenzialmente una delle due frazioni. Il solvente selettivo deve quindi sciogliere completamente una delle frazioni, mentre deve presentare una lacuna di miscibilità con l'altra.
Possiamo con Hunter e Nash rappresentare il sistema costituito dal solvente selettivo e dall'olio da cui si fa l'estrazione con un diagramma ternario di Rozeboom, considerando l'olio composto di due frazioni, una naftenica ed una paraffinica (fig. 1). Sia C il solvente selettivo, M l'olio da trattare costituito da un miscuglio di B, frazione paraffinica che presenta con C una lacuna di miscibilità, e di A, frazione naftenica completamente miscibile con C.
Aggiungendo una certa quantità di C ad M, il sistema viene condotto nel campo della lacuna di miscibilità, in P, onde si separa in due frazioni aventi composizione P1 e P2; separando queste due frazioni ed evaporando il solvente C, si ottengono due miscugli M1 e M2s. Si vede che M1 risulta più paraffinico di M e un nuovo trattamento con solvente, seguìto dalla separazione delle due frazioni ed evaporazione del solvente, porta ad un prodotto M1′ più vicino a B, mentre un analogo trattamento di M2 produrrà una frazione più naftenica. È evidente che con successivi trattamenti si potrà avere B puro, mentre non si potrà avere A puro ma la miscela più ricca in A sarà data dal punto di incontro con il lato AB, della retta condotta da C, tangente alla curva di lacuna di miscibilità.
Dal momento che si vogliono ottenere olî paraffini quanto più puri è possibile, è evidente che si dovrà scegliere come solventi, come nell'esempio riportato, prodotti che presentano la lacuna di miscibilità con gli olî paraffinici e non con i naftenici.
I solventi usati nella pratica sono: miscele di benzolo e anidride solforosa, nitrobenzolo, fenolo, furfurolo e ββ dicloroetiletere (chlorex). Un processo, il Duo Sol, si distingue dai precedenti, per l'impiego di due solventi, propano liquido e cresoli. All'olio si aggiunge del propano liquido, prima di sottoporlo all'estrazione con cresolo.
L'aggiunta di propano liquido esalta la paraffinicità dell'olio da trattare, cioè riferendoci al diagramma, sposta il punto rappresentativo dell'olio da trattare M verso B, sia per la natura stessa del propano, sia perché conduce alla precipitazione delle sostanze asfaltiche. È noto infatti che dal punto di vista analitico, le sostanze asfaltiche sono quelle che precipitano per aggiunta di etere di petrolio. La determinazione è funzione della frazione di etere che si adopera e della sua purezza, essendo la precipitazione tanto più completa quanto più volatile è la frazione e quanto minore è il contenuto di idrocarburi diversi dai paraffinici; si concepisce quindi facilmente che il propano liquido deve essere molto efficace come agente precipitante.
Inoltre il propano diminuisce la viscosità e la densità dell'olio, per cui facilita la separazione delle due fasi. Da ultimo, dopo il lavaggio con cresolo, l'evaporazione del propano abbassa la temperatura dell'olio e favorisce la separazione della paraffina cristallina, che vi può essere contenuta. Il processo Duo Sol presenta tecnicamente dei vantaggi sugli altri specialmente nel trattamento di olî asfaltici, ma comporta una spesa maggiore.
Altri processi al solvente vengono usati per deparaffinare gli olî, cioè sia per migliorare i lubrificanti, abbassandone le temperature di scorrimento sia per preparare la paraffina. Per le aggiunte che si fanno ai lubrificanti, citiamo il "paraflow" e il "santopour" per abbassare la temperatura di scorrimento, il "paratone" o "exanol" per migliorare la curva viscosità-temperatura.
Il "paraflow" si prepara condensando in presenza di cloruro di alluminio, una paraffina clorurata con naftalina, il "santopour", condensando una paraffina clorurata con fenolo, e il prodotto così ottenuto con cloruro di ftalile. Il costituente essenziale del paratone è un polimero del butilene.
Come antiossigeni sono stati brevettati fenoli e amine, composti di zolfo, arsenico, fosforo, antimonio, stagno e selenio; queste sostanze dovrebbero ritardare la formazione di sostanze resinose. Per aumentare l'untuosità si aggiungono composti organici varî, spesso contenenti cloro.
Infine per inibire la corrosione sono stati proposti composti organici contenenti fosforo, arsenico, antimonio.
Lubrificanti speciali. - Per sopportare le forti pressioni cui sono sottoposti, negl'ingranaggi ipoidi, i lubrificanti, questi vengono preparati aggiungendo ad olî minerali, saponi di piombo, zolfo e anche composti clorurati organici. Questi lubrificanti sono chiamati lubrificanti per pressioni estreme.
Durante la guerra sono stati preparati per impiego nei sottomarini degli Stati Uniti, per evitare che bolle di olio ne rivelassero la presenza, lubrificanti a peso specifico superiore all'acqua di mare, ottenuti sciogliendo nell'olio saponi di bario.
Per la lubrificazione di delicati meccanismi ad orologeria in congegni di uso bellico, è stata creata una nuova classe di lubrificanti costituita da miscugli di esteri di acidi bibasici. I requisiti cui soddisfano questi lubrificanti sono: assenza di effetti corrosivi, scarsa volatilità, per cui la viscosità non varia in seguito ad evaporazione, temperatura di congelamento inferiore a −40°. In casi speciali (lubrificazione ad altissime o bassissime temperature, sotto alto vuoto, ecc.) sono stati usati anche i siliconi (v. in questa App.).
Bibl.: Kalichesky, Modern methods of refining lubricating oils, New York 1938; Murphy, Zisman e coll., Synthetic lubricant fluids from branched chain diesters, in Ind. Eng. Chem., 1947, p. 484.