DESCRIZIONE D'INVENZIONE INDUSTRIALE DESCRIPTION OF INDUSTRIAL INVENTION
Avente per titolo "Fluido specifico sintetico, idoneo alla formazione di una propria pellicola super lubrificante elasto-idrodinamica tra meccanismi e parti in attrito, per diminuire frizione e usura in condizioni di lubrificazione, a media e bassa temperatura". With the title "Specific synthetic fluid, suitable for the formation of its own elasto-hydrodynamic super lubricating film between mechanisms and parts in friction, to reduce friction and wear in lubrication conditions, at medium and low temperatures".
Campo dell'invenzione: Il presente trovato si riferisce ambito dell'industria chimica di lubrificanti e al campo di applicazione degli stessi per ridurre l'attrito negli impianti oleodinamici o parti d'esso come negli attuatoti e regolatori per il controllo di turbomacchine, nei giunti idrodinamici d'avviamento, nei giunti idrodìnamici a velocità variabile, nei convertitori di coppia, nei moltiplicatori epicicloidali a velocità variabile, nei riduttori epicìcloidali, nei moltiplicatori e riduttori per alte velocità e potenze, nelle trasmissioni di carico e nei stabilizzatori di giri per turbine eoliche, negli organi con accoppiamenti meccanici semplici o di tipo planetario, nelle scatole differenziali, nei giunti cardanici, nei cambi di velocità automatici e non, nelle prese di potenza, nei motovariatori, nei moto-riduttori, nelle sospensioni idrauliche, nei sistemi idroguida, negli impianti di frenatura, nei compressori, negli ingranaggi vari, nei cuscinetti e dove possa servire. L'invenzione riguarda la formazione stabile e rinnovabile di un velo super lubrificante che sostituisce stabilmente il film meno nobile di lubrificanti comuni, per ridurre ulteriormente l'attrito, tra meccanismi che operano in condizioni aventi temperature d'esercizio, comprese tra -20” e 199” Celsius, presentando eccellenti proprietà a basse temperature e alta resistenza alio sforzo di taglio. Il trovato riguarda la formazione di un velo super protettivo di polidimetilsilossano (PDMS) che avviene attraverso il continuo sfregamento di questo super lubrificante, che è veicolato dall'olio basico, tra le differenti superfìci che compongono i sistemi e quando inserito come additivo; con più sfregamento tra le parti, più velo protettivo dì PDMS viene garantito e ciò fa generare potenti forze intermolecolari, proporzionando forti interazioni secondarie tra le parti, ri ducendo cosi, in modo sistematico rattrito· il PDMS, in addizione ai liquidi lubrificanti basici, siano essi minerali o sintetici, interagisce con differenti superfìci metalliche, aumentando così la capacità di lubrificazione. La presente invenzione dimostra che l'avvenimento della formazione del film super lubrificante di PDMS e l'interazione di questa pellicola con differenti superfìci anche a temperature variabili, è uno dei fattori responsabili per le proprietà lubrificanti dei silossani, visto che queste pellicole, originate dall'interazioni secondarie, possiedono la capacità di rinnovarsi entro il processo di lubrificazione. Lo sfruttamento di questo super lubrificante, per produrre il film e quindi ridurre ulteriormente l'attrito tra le parti sopra menzionate, avviene utilizzando il PDMS come additivo degli oli basici. L'esistenza di questo velo è stata confermata utilizzando la tecnica analitica della spettroscopia a infrarossi. Stato Atuale della Tecnica: Gli oli minerali sono i lubrificanti più comunemente usati. Sono prodotti dal petrolio greggio che è estratto in diverse parti dei mondo. Ci sono alcuni vantaggi e svantaggi nell'applicazione di oli minerali per lubrificare macchinari specifici, e questi devono essere considerati con attenzione nella scelta di un lubrificante e nella progettazione di un sistema di lubrificazione. Il costo degli oli minerali è basso e il loro uso continuato in molte industrie sembra certo, nonostante il rapido sviluppo di oli sintetici, lubrificanti solidi e polimeri resistenti all'usura. Nonostante le motte caratteristiche positive, quali la disponibilità e il costo relativamente basso, gli oli minerali possiedono anche molti gravi difetti, come l'ossidazione e la perdita di viscosità in alte temperature e solidificazione a basse. In generale, gli oli minerali sono vulnerabili alla degradazione chimica in servizio e i processi di usura accentuano la gravità delle condizioni. In origine, i lubrificanti sintetici furono sviluppati all'inizio del secolo, da paesi privi di un approvvigionamento affidabile d'olio minerale. Questi lubrificanti erano costosi e inizialmente non ottennero l'accettazione generale. L’uso dì oli sintetici aumentò gradualmente, soprattutto nelle applicazioni piu specializzate per le quali gli oli minerali sono inadeguati. Sebbene i lubrificanti sintetici specializzati abbiano sostituito l'olio minerale con successo in varie applicazioni e da molti anni, solo di recente e per l'uso generale, sono stati introdotti lubrificanti sintetici su larga scala. Si vuole ricordare che la viscosità è una proprietà dei liquidi che è relazionata alla misura della capacità di fluire del liquido, quanto maggiore è la viscosità dello stesso, tanto più lento sarà il suo fluire. E' pratica comune pensare che oli più viscosi diano prestazioni migliori perché le pellicole generate sono più spesse e sia, quindi, ottenuta una migliore separazione tra le due superfici. E' risaputo, inoltre, che la viscosità di un fluido è inversamente proporzionale alla sua temperatura, quindi in assenza d'opportuni additivi, un lubrificante possiede una bassa viscosità a caldo e un'alta a freddo. Per evitare, quindi, variazioni di viscosità in presenza d'ampie oscillazioni di temperatura, sono utilizzati liquidi basici non solo economici, con indici di viscosità particolarmente alti; purtroppo gli oli più viscosi richiedono più potenza per lo sforzo di scorrimento. Durante continui cidi di lavoro e per effetto dell'aumento della temperatura, causa l'attrito tra le parti, il calo della viscosità può essere significante, anche con alcuni additivi che migliorano la viscosità; cioè, può avvenire una perdita permanente di viscosità ad alti sforzi dì scorrimento che causa la rottura delle molecole in unità più piccole. La perdita di viscosità pregiudica lo spessore del film lubrificante che conseguentemente peggiorerà le prestazioni del sistema lubrificato, in pratica, in uso prolungato e cioè con continui cidi di lavoro senza interruzione, gli oli basici perdono viscosità e diventano ben liquidi, diminuendo molte delle capacità lubrificanti. Nello sviluppo di lubrificanti, ci sono stati molti tentativi di fornire additivi che conferissero proprietà anti-usura. Gli additivi che migliorano le proprietà d'attrito e usura sono probabilmente i più importanti di tutti gli additivi utilizzati nelle formulazioni degli oli. Si deve rilevare, tuttavia, che gli additivi non sono la panacea per tutti i problemi di lubrificazione. Gli additivi presenti nell'olio, possono deteriorare durante l'uso poiché reagiscono con le parti metalliche del macchinario e dell'ambiente. Essi possono portare tanti problemi quanti ne risolvono; per esempio, l'incompatibilità con il lubrificante di base e con altri additivi ha provocato costosi fallimenti industriali. Le funzioni di un fluido di trasmissione (unità di trazione) sono divise in: lubrificante, liquido di raffreddamento e in alcuni casi fluido idraulico. I fluidi di trazione o trasmissione possiedono la proprietà addizionale di trasmettere coppia dalla pellicola lubrificante che è formata dal contatto/i o dallo sfregamento tra gli elementi rotativi (cuscinetti) della trasmissione. In questo modo i fluidi devono presentare alta forza di taglio nelle condizioni di stress, incontrate nell'area di contatto tra i cuscinetti e che dovranno essere separati e lubrificati da un film (pellicola fina), creata dal fluido. La resistenza al taglio del fluido nel contatto, fornisce la capacità di trasmissione della coppia di quel fluido. Fluidi lubrificanti usati nelle trasmissioni richiedono di mantenere le loro proprietà anche a bassa temperatura, così come alte resistenze al taglio. Gli oli organici minerali (idrocarburi alifatici, ciclo alifatici, naftenici, alchil-aromatici) o sintetici, generalmente presentano alta resistenza al taglio ma povere proprietà alle basse temperature, potendo soffrire di solidificazioni. Altri fluidi con buone proprietà a basse temperature possono essere incorporati ai fluidi organici minerali (idrocarburi alifatici, ciclo alifatici, naftenici, alchil-aromatici) o sintetici ma generalmente ciò causa perdita significante di forza di taglio. I fluidi idraulici hanno necessità di essere stabili a differenti temperature, così come, possedere una viscosità stabile a temperature variabili. Per esempio, i fluidi idraulici devono essere viscosi o sufficientemente tali per soddisfare le esigenze idrodinamiche della pompa e altri elementi del circuito idraulico e ancora possedere bassa viscosità o sufficientemente tale, a temperature inferiori allo 0°. Sommario dell'Invenzione: Il presente trovato possiede l'obiettivo di dimostrare che il PDMS, aggiunto agli oli basici che fungono da trasporto, forma un proprio velo elasto-idrodinamico dovuto al costante sfregamento sulle superfìci e che queste interagiscono con diverse superici, aumentando così la capacità di lubrificazione. Le particelle del PDMS contenute in sospensione nell'olio basico principale, nell'essere introdotte nel circuito di lubrificazione, sono condotte nella zona d'attrito e al soffrire dell'azione meccanica di sfregamento, sono laminate (formando il film) e inserite nella porosità dei metalli, formando un velo di centesimi di micron. Come detto, durante lo sfregamento il PDMS forma pellicole antiaderenti e chimicamente inerti (non reattive), con coefficienti d'attrito molto bassi. Queste pellicole lubrificanti elasto-idrodinamiche sono caratterizzate per essere inerti e stabili, sempre rinnovabili grazie al costante sfregamento tra le parti nel sistema; sono formate grazie alle interazioni chimiche tra il PDMS e le differenti superfìci, essendo queste interazioni propiziate dalla caratteristica strutturale del PDMS. Il contatto tra il PDMS e le parti metalliche avviene attraverso uno sfregamento naturale e l'interazione tra PDMS/metallo succede attraverso forze intermolecolari più forti di quelle attuanti tra l'olio minerale o l'olio sintetico e le parti metalliche; così risultando avviene una sostituzione del film formato tra l'olio lubrificante e le parti metalliche con un nuovo film più resistente, formato a partire dallo sfregamento e dall'interazione tra il PDMS e le parti metalliche. Gli oli lubrificanti basici manterranno le loro proprietà poiché non esiste conflitto tra il film di PDMS e le possibili interazioni con quest'ultimo. Il presente trovato conferma il PDMS quale super lubrificante da utilizzarsi come integratore dei liquidi basici, idoneo all'utilizzo negli impianti ed organi sopra descritti e dove possa servire, lubrificando con successo, a temperature di -20° a 199° Celsius. E' possibile l'utilizzazione del PDMS anche in combinazione con altri additivi tipicamente incontrati in oli per lubrificazione degli organi già citati e che includono: disperdenti, detergenti, agente anti- usura, inibitori di ruggine, antiossidanti, riduttori d'attrito, miglioratori dell'indice di viscosità e depressori del punto di fluidità. Sappiamo che la conseguenza della perdita del velo lubrificante è un grave logorio ed essa è la principale causa di spreco di materiale e la perdita di prestazioni meccaniche, quindi, qualsiasi riduzione d'usura può portare a risparmi considerevoli. Pertanto risolvere questo inconveniente nella lubrificazione a media e bassa temperatura, in modo semplice, economico, stabile e rinnovabile è l'oggetto del trovato. In questa invenzione fu riscontrato che i fluidi di PDMS, quando inseriti negli oli organici minerali (idrocarburi alifatici, ciclo alitatici, naftenici, alchil-aromatici) o sintetici possono raggiungere questi obbiettivi. Il presente trovato enuncia anche che a fronte dell'introduzione di PDMS negli oli basici, sono evidentemente possibili composizioni di miscele di oli lubrificanti minerali e/o sintetici e l'olio PDMS, che non contengono alcun tipo di additivo. Nella presente invenzione sono stati introdotti PDMS di diversa viscosità in fluidi organici minerali (idrocarburi come: naftenici, aromatici alchilati, ciclo-alifatici e alifatici di catena ramificata) e introdotti in oli sintetici, avendo ottenuto ottimi risultati con viscosità che vanno da ±10 a ±350 centiStokes a 25° Celsius. Le composizioni lubrificanti risultanti dalla presente invenzione possiedono una viscosità adatta alle medie e basse temperature, un'elevata stabilità ossidativa che non reagisce chimicamente con le guarnizioni di tenuta. Oltre a ciò, le proporzioni dì fluido organico minerale e sintetico e PDMS furono selezionate di forma che i componenti rimangano miscibili a temperature sotto i -20°. Si dimostra cosi, che la presenza della formazione di una pellicola protettiva resistente allo sforzo di taglio, permettendo lo scorrimento molecolare e l'interazione di questo velo con superfìci diverse a temperature medio -basse, sono fattori responsabili delle proprietà lubrificanti di queste composizioni. Pertanto, le miscele risultanti dalla presente invenzione possono meglio penetrare nella microporosità dei metalli e nelle miero rugosità delle sue superfìci, riducendo così l'attrito tra le superfìci metalliche di contatto. In questa forma, la presente invenzione proporziona un fluido di trazione con buone proprietà viscosimetriche a bassa temperatura (bassa viscosità), tipico dei fluidi di PDMS e alta resistenza al taglio, tipico dei fluidi minerali e sintetici. Descrizione dettagliata dell'invenzione: Il PDMS possiede formula strutturale CH3SiOÌ(CH3)2$iO]53-23oSi(CH3)3e una viscosità variabile (da ±10 a ±350 centiStokes a 25° Celsius). La presente invenzione permette un'ovvia e possìbile risultante composizione lubrificante, formata da PDMS/olio minerale organico (idrocarburi) o sintetico, impiegata come lubrificante a temperature comprese tra -20 e 199<*>Celsius. Essa dimostra che la capacità di lubrificazione di questa composizione è ovviamente migliorata e ciò si deve al fatto che il PDMS, quando a contatto con superfìci metalliche, origina veli ultrasottiii propri che sono di somma importanza oer la lubrificazione. Un tentativo di spiegare l'adesione dei PDMS alta superfìcie metallica è legata al fatto che il PDMS si comporta in modo acido (acido Lewis), interagendo con le superfìci di particelle d'ossido, come quella dei metalli, che hanno un carattere di base (base Lewis). Quest interazione è in forma dì chemio-assorbimento, nella quale il polimero è legato alla superfìcie metallica da legami. Questa stessa spiegazione può essere utilizzata per l’assorbimento del PDMS in altri substrati, quali vetro e ossidi. In modo generico, i gruppi costituenti queste superfìci possono essere rappresentati dalla Figura n. 1.1. Quando il PDMS fu applicato (strofinato) su substrati di metallo, l'interazione tra la matrice e la superfìcie metallica, creò un'interfaccia con diverse proprietà chimiche, fìsiche e meccaniche, che variano d'accordo con la dimensione del PDMS. Il PDMS, super lubrificante: La caratteristica di generare pellicole super lubrificanti può essere meglio compresa con la descrizione chimica del PDMS. I fluidi di PDMS impiegati in quest'invenzione sono polimeri sintetici, con la struttura costituita da atomi di silicio e ossigeno legati alternatamente e con uno o due gruppi organici, legati a ogni atomo dì silicio nel mezzo della catena. Il PDMS visualizza un'ordinaria combinazione delle proprietà come, per esempio, l'eccellente stabilità termica e all'intemperie, la resistenza all'ossidazione e all'ozonolisi, le buone proprietà dielettriche, le basse temperature di transizione vitrea (Tg « -123° C) e fusione (Tm -805 q, la bassa energia di attivazione del flusso viscoso, l'alta permeabilità ai gas, la buona resistenza all'azione degli oli e solventi, l'inerzia fisiologica, la proprietà di non generare schiume e di essere anti-morce, essere la possibilità di migliorare e/o soluzionare in una grande varietà di metodi a temperature elevate o ambiente, buone caratteristiche di bassa volatilità, tossicità e tensione superficiale ecc. La loro gamma di temperatura operativa è compresa tra -50" C a 370° Celsius. Il PDMS possiede una tensione superficiale nella fascia di 20 mN/m a 25° Celsius, minore di quella degli oli lubrificanti convenzionali, i quali s'incontrano nella fascia approssimativa di 40 mN/m a 25° Celsius. La tensione superficiale è responsabile per la superfìcie soave del liquido; questa è lìscia perché forze intermolecolari tendono a raggruppare insieme le molecole e all'interno (la tensione superficiale é la spinta nella direzione interna). Il PDMS è favorito anche dalla sua viscosità dinamica che è molto inferiore a quella degli oli convenzionali (50 mm<2>/s contro 110 mm<2>/s degli oli meno viscosi). I siliconi sono di solito impiegati, dove altri lubrificanti non riescono a funzionare. Queste proprietà possono essere compenetrate alla luce della struttura del polimero e cioè la grande flessibilità e mobilità della catena del silicio e ossigeno, che costituisce lo scheletro del PDMS, sono responsabili del suo grande volume libero, fattore che determina molte delle proprietà enunciate. Per tutte queste caratteristiche, il PDMS si classifica come un eccellente agente di controllo della trazione. La trazione è definita come l'attrito di un corpo sopra una superficie, sopra la quale si muove. La trazione è un dispositivo nel quale la coppia è trasmessa da un elemento d'entrata a quello d'uscita, attraverso il punto nominale o dalla linea di contatto di un'azione di cuscinetto. Sebbene gli elementi di trazione siano comunemente citati in superfici in contatto, è generalmente accettato che una pellicola (film) sia sempre presente. Quasi tutte le unità di trazione esigono questi fluidi, conosciuti come liquidi di trazione, con la funzione di rimuovere II calore, evitare consumo nel contatto tra le superfici e lubrificare i cuscinetti e altre parti mobili. Così, invece di contatto metallo su metallo, vi è una pellicola di liquido (PDMS) introdotta nella zona di contatto e interposta tra gli elementi metallici. Condizioni d'alta pressione e alto sforzo di taglio si trovano in questa zona di contatto tra gli elementi di rotolamento e quindi la natura del liquido dì trazione determina la capacità e l’estensione limite del fluido. E’ attraverso la resistenza del fluido al taglio che si pone la capacità di coppia di un fluido dato. La capacità di coppia di un fluido e quindi la sua idoneità come un fluido di trazione, è direttamente correlata al suo coefficiente di trazione. Molti fluidi per trazione sono liquidi organici come gli oli minerali e sintetici, contenenti additivi, che sono utilizzati per contenere l'usura. Purtroppo, i liquidi tendono a diventare molto viscosi a basse temperature. Poiché i liquidi devono essere utilizzati in condizioni di variazione di temperatura, l'inserimento dei PDMS nei fluidi è stato condotto ai fine di aumentare la gamma in cui I fluidi possono essere utilizzati, pur mantenendo una viscosità adeguata anche a basse temperature, così come eccellente stabilità ossidativa e non degradando le guarnizioni di tenuta, il fluido composto di PDMS e liquido minerale (idrocarburi) o sintetico di questa invenzione, fu preparato mescolando ì componenti simultaneamente a partire dalla proporzione desiderata sotto agitazione meccanica, a temperatura ambiente, le proporzioni dì fluido minerale o sintetico e PDMS in massa, nella composizione del fluido di questa invenzione, possono essere comprese entro le condizioni in cui le proporzioni di PDMS e fluido minerale o sintetico selezionati, rimangono miscibili a temperature inferiori a -20" C. Furono preparati una serie di campioni di fluido lubrificante ottenuto dalla presente invenzione, da PDMS di diversa viscosità e da diversi fluidi minerali (idrocarburi) o sintetici. Ogni campione conteneva un volume di circa 100 mi. e la proporzione dì minerale o fluidi sintetici variò entro le condizioni di cui sopra. I campioni sono stati conservati per un periodo dì tre giorni a temperatura ambiente e inferiore a -20' C, raggiungendo i -40° C. In queste condizioni si cercò di vedere se c'era la formazione di caligine, precipitazione e separazione del fluido PDMS dal fluido minerale o sintetico, in due fasi differenti. Negli esempi citati di seguito, non successero tali fenomeni, e quindi in queste condizioni il fluido minerale o sintetico è stato considerato miscibile con PDMS. In tutti i casi, sono stati preparati due campioni; uno mantenuto ad temperatura ambiente e l'altro è stato mantenuto a una temperatura di circa -40" C, essendo la temperatura mantenuta per immersione di questo liquido, in un bagno contenente ghiaccio secco, miscelato con etanolo idratato. Segue l'iter della preparazione delle composizioni: composizione n, 1, prodotta a temperatura ambiente, in un'ampolla a due bocche furono addizionati fluido di PDMS con una viscosità di 100 centiStokes (cSt.) a 25 ° C e fluido minerale. Il contenuto è stato mescolato con l'aiuto di una barra magnetica, durante un periodo di dieci minuti. La composizione n. 2 è un liquido che contiene PDMS con una viscosità di 100 centiStokes (cSt.) a 25 ° C e fluido sintetico. La composizione n. 3 è un fluido che contiene PDMS con viscosità di 50 centiStokes (cSt.) a 25* C. e fluido minerale. La composizione n. 4 è un fluido che contiene PDMS con viscosità di 50 centiStokes (cSt.) a 25° C. e fluido sintetico. La composizione n, 5 è un fluido contenente PDMS con una viscosità di 10 centiStokes (cSt.) a 25° C e fluido minerale. La composizione n. 6 è un fluido contenente PDMS con una viscosità di 10 centiStokes (cSt.) a 25° C. e fluido sintetico. Quando questi fluidi lubrificanti furono applicati a substrati metallici, ci fu un'interazione tra la matrice e la superfìcie metallica creando un'interfaccia, che ha proprietà chimiche, fìsiche e meccaniche secondo la dimensione del PDMS usato. Per comprendere le interazioni metallo e fluido PDMS si deve considerare la condizione della superfìcie del metallo. La superfìcie metallica è una superfìcie d'ossido di metallo e quindi è esposta a condizioni atmosferiche, un strato d'ossido viene creato quasi istantaneamente in varie strutture e spessori, a seconda delle caratteristiche del metallo di base e la condizione dell'ambiente. Un modello è stato sviluppato per rappresentare l'acqua e lo strato d'ossido di metallo (Fig.1.1). Lo strato d'ossido sulla superfìcie del metallo è spesso (40-80 À o più) per i metalli (come l'alluminio, ferro, nichel, zinco, rame, magnesio, ecc.) che sono comuni nelle industrie. Gli studi dimostrano che le superfìci d'alluminio, ferro e rame, possiedono fino a venti strati molecolari d'acqua, presente in temperatura ambiente. A causa dello strato d’ossido idratato nella superfìcie dei metalli, non si deve presumere che l’interazione tra fluido PDMS e superfìcie metallica debba essere uguale nella maggior parte dei metalli. L’attività di gruppi idrossillci è differente secondo il tipo di metallo cui sono legati, cosi come il numero dei gruppi idrossili nella superficie può essere variato in base alla temperatura cui sono formati. Per effetto adesivo, la superfìcie di ossido idratato è utile per migliorare la bagnabilità delle superfìci metalliche, da parte del fluido PDMS. Field of the invention: The present invention relates to the field of the chemical industry of lubricants and to the field of application of the same to reduce friction in hydraulic systems or parts thereof such as in actuators and regulators for the control of turbomachinery, in joints hydrodynamic starting, in variable speed hydrodynamic couplings, in torque converters, in planetary multipliers with variable speed, in planetary gearboxes, in multipliers and reducers for high speed and power, in load transmissions and in speed stabilizers for wind turbines , in parts with simple or planetary mechanical couplings, in differential boxes, cardan joints, in automatic and non-automatic gearboxes, in power take-offs, in motor variators, in motor-reducers, in hydraulic suspensions, in power steering systems, in braking systems, compressors, various gears, bearings and where it can be used. The invention relates to the stable and renewable formation of a super lubricating film that stably replaces the less noble film of common lubricants, to further reduce friction, between mechanisms operating in conditions having operating temperatures, between -20 "and 199 ”Celsius, exhibiting excellent low temperature properties and high shear strength. The invention relates to the formation of a super protective film of polydimethylsiloxane (PDMS) which occurs through the continuous rubbing of this super lubricant, which is conveyed by the basic oil, between the different surfaces that make up the systems and when inserted as an additive; with more rubbing between the parts, the more protective film of PDMS is guaranteed and this generates powerful intermolecular forces, providing strong secondary interactions between the parts, thus reducing, in a systematic way, the PDMS, in addition to the basic lubricating liquids, are whether mineral or synthetic, it interacts with different metal surfaces, thus increasing the lubrication capacity. The present invention demonstrates that the occurrence of the formation of the super lubricating film of PDMS and the interaction of this film with different surfaces even at variable temperatures, is one of the factors responsible for the lubricating properties of siloxanes, since these films, originating from 'secondary interactions, possess the ability to renew themselves within the lubrication process. The exploitation of this super lubricant, to produce the film and thus further reduce the friction between the aforementioned parts, takes place using PDMS as an additive of basic oils. The existence of this veil was confirmed using the analytical technique of infrared spectroscopy. Current State of the Art: Mineral oils are the most commonly used lubricants. They are produced from crude oil which is mined in different parts of the world. There are some advantages and disadvantages of applying mineral oils to lubricate specific machinery, and these need to be carefully considered when choosing a lubricant and designing a lubrication system. The cost of mineral oils is low and their continued use in many industries seems certain, despite the rapid development of synthetic oils, solid lubricants and wear resistant polymers. Despite many positive characteristics, such as availability and relatively low cost, mineral oils also have many serious defects, such as oxidation and loss of viscosity at high temperatures and solidification at low temperatures. In general, mineral oils are vulnerable to chemical degradation in service and wear processes accentuate the severity of the conditions. Synthetic lubricants were originally developed at the turn of the century from countries without a reliable supply of mineral oil. These lubricants were expensive and did not initially gain general acceptance. The use of synthetic oils gradually increased, especially in more specialized applications for which mineral oils are inadequate. Although specialized synthetic lubricants have successfully replaced mineral oil in various applications and for many years, only recently and for general use, large scale synthetic lubricants have been introduced. It should be remembered that viscosity is a property of liquids that is related to the measurement of the liquid's ability to flow, the higher the viscosity of the liquid, the slower its flow will be. It is common practice to think that more viscous oils give better performance because the films generated are thicker and, therefore, a better separation between the two surfaces is obtained. It is also known that the viscosity of a fluid is inversely proportional to its temperature, therefore in the absence of suitable additives, a lubricant has a low viscosity when hot and high when cold. Therefore, to avoid variations in viscosity in the presence of wide fluctuations in temperature, basic liquids that are not only economical, with particularly high viscosity indexes, are used; unfortunately the more viscous oils require more power for the sliding effort. During continuous work and due to the increase in temperature, due to friction between the parts, the decrease in viscosity can be significant, even with some additives that improve viscosity; that is, a permanent loss of viscosity can occur at high creep stresses which causes the molecules to break down into smaller units. The loss of viscosity affects the thickness of the lubricating film which consequently will worsen the performance of the lubricated system, in practice, in prolonged use, i.e. with continuous working conditions without interruption, the basic oils lose viscosity and become very liquid, decreasing many of the lubricating capacities . In the development of lubricants, there have been many attempts to provide additives that impart anti-wear properties. Additives that improve friction and wear properties are probably the most important of all additives used in oil formulations. It should be noted, however, that additives are not the panacea for all lubrication problems. The additives present in the oil can deteriorate during use as they react with the metal parts of the machinery and the environment. They can bring as many problems as they solve; for example, incompatibility with the base lubricant and other additives has resulted in costly industrial failures. The functions of a transmission fluid (drive unit) are divided into: lubricant, coolant and in some cases hydraulic fluid. Traction or transmission fluids possess the additional property of transmitting torque from the lubricating film which is formed by contact (s) or friction between the rotary elements (bearings) of the transmission. In this way the fluids must exhibit high shear force in the stress conditions encountered in the contact area between the bearings and which must be separated and lubricated by a film (fine film), created by the fluid. The shear resistance of the fluid in the contact provides the torque transmission capability of that fluid. Lubricants used in transmissions require to maintain their properties even at low temperatures, as well as high shear strengths. Organic mineral oils (aliphatic hydrocarbons, aliphatic cycle, naphthenic, alkyl-aromatic) or synthetic, generally have high shear strength but poor properties at low temperatures, as they can suffer from solidification. Other fluids with good properties at low temperatures can be incorporated into mineral organic fluids (aliphatic, cycle aliphatic, naphthenic, alkyl-aromatic hydrocarbons) or synthetic but generally this causes significant loss of shear force. Hydraulic fluids need to be stable at different temperatures, as well as have a stable viscosity at varying temperatures. For example, hydraulic fluids must be viscous or sufficiently viscous to meet the hydrodynamic needs of the pump and other elements of the hydraulic circuit and still have low or sufficiently low viscosity at temperatures below 0 °. Summary of the Invention: The present invention has the objective of demonstrating that the PDMS, added to the basic oils that act as transport, forms its own elastic-hydrodynamic film due to the constant rubbing on the surfaces and that these interact with different surfaces, thus increasing the lubrication capacity. The particles of the PDMS contained in suspension in the main basic oil, when introduced into the lubrication circuit, are led into the friction area and undergoing the mechanical action of rubbing, are laminated (forming the film) and inserted into the porosity of metals, forming a veil of hundredths of a micron. As mentioned, during rubbing the PDMS forms non-stick and chemically inert (non-reactive) films, with very low coefficients of friction. These elasto-hydrodynamic lubricating films are characterized by being inert and stable, always renewable thanks to the constant rubbing between the parts in the system; they are formed thanks to the chemical interactions between the PDMS and the different surfaces, these interactions being propitiated by the structural feature of the PDMS. The contact between the PDMS and the metal parts occurs through a natural rubbing and the interaction between PDMS / metal occurs through intermolecular forces stronger than those between mineral oil or synthetic oil and the metal parts; thus resulting in a replacement of the film formed between the lubricating oil and the metal parts with a new, more resistant film, formed starting from the rubbing and interaction between the PDMS and the metal parts. Basic lubricating oils will retain their properties as there is no conflict between the PDMS film and possible interactions with the latter. The present invention confirms PDMS as a super lubricant to be used as an integrator of basic liquids, suitable for use in the systems and organs described above and where it can be used, successfully lubricating, at temperatures of -20 ° to 199 ° Celsius. It is also possible to use PDMS in combination with other additives typically found in oils for lubrication of the organs already mentioned and which include: dispersants, detergents, anti-wear agents, rust inhibitors, antioxidants, friction reducers, improvers of the viscosity index and fluidity point depressants. We know that the consequence of the loss of the lubricating film is severe wear and tear and it is the main cause of waste of material and the loss of mechanical performance, therefore, any reduction in wear can lead to considerable savings. Therefore, solving this drawback in medium and low temperature lubrication in a simple, economical, stable and renewable way is the object of the invention. In this invention it was found that PDMS fluids, when inserted into mineral organic oils (aliphatic, halitatic, naphthenic, alkyl-aromatic hydrocarbons) or synthetic oils can achieve these objectives. The present invention also states that in view of the introduction of PDMS in the basic oils, compositions of mixtures of mineral and / or synthetic lubricating oils and PDMS oil, which do not contain any type of additive, are obviously possible. In the present invention PDMS of different viscosity have been introduced in mineral organic fluids (hydrocarbons such as: naphthenic, alkylated aromatic, cycloaliphatic and branched chain aliphatic) and introduced in synthetic oils, having obtained excellent results with viscosities ranging from ± 10 to ± 350 centiStokes at 25 ° Celsius. The lubricating compositions resulting from the present invention possess a viscosity suitable for medium and low temperatures, a high oxidative stability which does not chemically react with the seals. In addition to this, the proportions of mineral and synthetic organic fluid and PDMS were selected so that the components remain miscible at temperatures below -20 °. It is thus shown that the presence of the formation of a protective film resistant to shear stress, allowing the molecular sliding and the interaction of this film with different surfaces at medium-low temperatures, are factors responsible for the lubricating properties of these compositions. Therefore, the mixtures resulting from the present invention can better penetrate the microporosity of the metals and the micro roughness of its surfaces, thus reducing the friction between the metal contact surfaces. In this form, the present invention provides a traction fluid with good viscosity properties at low temperature (low viscosity), typical of PDMS fluids and high shear strength, typical of mineral and synthetic fluids. Detailed description of the invention: The PDMS has the structural formula CH3SiOÌ (CH3) 2 $ iO] 53-23oSi (CH3) 3 and a variable viscosity (from ± 10 to ± 350 centiStokes at 25 ° Celsius). The present invention allows an obvious and possible resulting lubricating composition, formed of organic (hydrocarbon) or synthetic PDMS / mineral oil, used as a lubricant at temperatures ranging from -20 to 199 ° Celsius. It demonstrates that the lubrication capacity of this composition is obviously improved and this is due to the fact that the PDMS, when in contact with metallic surfaces, originates its own ultra-thin films which are of paramount importance for lubrication. An attempt to explain the adhesion of high metal surface PDMS is related to the fact that the PDMS behaves in an acidic way (Lewis acid), interacting with the surfaces of oxide particles, such as that of metals, which have a basic character (Lewis base). This interaction is in the form of chemo-absorption, in which the polymer is bonded to the metal surface by bonds. This same explanation can be used for the absorption of PDMS in other substrates, such as glass and oxides. Generally, the groups constituting these surfaces can be represented by Figure n. 1.1. When the PDMS was applied (rubbed) onto metal substrates, the interaction between the matrix and the metal surface created an interface with different chemical, physical and mechanical properties, which vary according to the size of the PDMS. The PDMS, super lubricant: The characteristic of generating super lubricating films can be better understood with the chemical description of the PDMS. The PDMS fluids used in this invention are synthetic polymers, with the structure consisting of silicon and oxygen atoms linked alternately and with one or two organic groups, bonded to each silicon atom in the middle of the chain. The PDMS displays an ordinary combination of properties such as, for example, excellent thermal and weathering stability, resistance to oxidation and ozonolysis, good dielectric properties, low glass transition temperatures (Tg «-123 ° C) and melting (Tm -805 q, the low activation energy of the viscous flow, the high permeability to gases, the good resistance to the action of oils and solvents, the physiological inertia, the property of not generating foams and to be anti-morce, be the ability to improve and / or solution in a large variety of methods at elevated or ambient temperatures, good characteristics of low volatility, toxicity and surface tension etc. Their operating temperature range is between -50 "C at 370 ° Celsius. PDMS has a surface tension in the range of 20 mN / m at 25 ° Celsius, lower than that of conventional lubricating oils, which are encountered in the approximate range of 40 mN / m at 25 ° Celsius. Surface tension is responsible for the smooth surface of the liquid; this is free because intermolecular forces tend to group molecules together and inside (surface tension is the push in the internal direction). PDMS is also favored by its dynamic viscosity which is much lower than that of conventional oils (50 mm <2> / s against 110 mm <2> / s of less viscous oils). Silicones are usually employed where other lubricants fail to work. These properties can be interpenetrated in the light of the polymer structure and that is the great flexibility and mobility of the silicon and oxygen chain, which constitutes the PDMS skeleton, are responsible for its large free volume, a factor that determines many of the properties stated. For all these characteristics, PDMS is classified as an excellent traction control agent. Traction is defined as the friction of a body over a surface, over which it moves. Traction is a device in which torque is transmitted from an input element to an output element, through the nominal point or the nip of a bearing action. Although tensile elements are commonly mentioned in contacting surfaces, it is generally accepted that a film (film) is always present. Almost all traction units require these fluids, known as traction fluids, with the function of removing heat, avoiding wear in contact between surfaces and lubricating bearings and other moving parts. Thus, instead of metal-to-metal contact, there is a liquid film (PDMS) introduced into the contact zone and interposed between the metal elements. Conditions of high pressure and high shear stress are found in this area of contact between the rolling elements and therefore the nature of the traction fluid determines the capacity and the limit extension of the fluid. It is through the resistance of the fluid to shear that the torque capacity of a given fluid arises. The torque capacity of a fluid, and therefore its suitability as a traction fluid, is directly related to its traction coefficient. Many traction fluids are organic liquids such as mineral and synthetic oils, containing additives, which are used to contain wear. Unfortunately, liquids tend to become very viscous at low temperatures. Since liquids have to be used under conditions of varying temperatures, the insertion of PDMS into fluids was conducted in order to increase the range in which fluids can be used, while maintaining adequate viscosity even at low temperatures, as well as excellent oxidative stability and not degrading the seals, the fluid composed of PDMS and mineral liquid (hydrocarbons) or synthetic of this invention, was prepared by mixing the components simultaneously starting from the desired proportion under mechanical stirring, at room temperature, the proportions of fluid mineral or synthetic and PDMS by mass, in the composition of the fluid of this invention, can be included within the conditions in which the proportions of PDMS and selected mineral or synthetic fluid, remain miscible at temperatures below -20 "C. A series were prepared of samples of lubricating fluid obtained by the present invention, from PDMS of different viscosity and different mineral (hydrocarbon) or synthetic fluids. Each sample contained a volume of approximately 100ml. and the proportion of mineral or synthetic fluids varied within the above conditions. The samples were stored for a period of three days at room temperature and below -20 'C, reaching -40 ° C. Under these conditions it was tried to see if there was the formation of haze, precipitation and separation of the fluid. PDMS from mineral or synthetic fluid, in two different phases. In the examples cited below, such phenomena did not occur, and therefore under these conditions the mineral or synthetic fluid was considered miscible with PDMS. In all cases, two samples were prepared; one kept at room temperature and the other was kept at a temperature of about -40 "C, the temperature being maintained by immersion of this liquid, in a bath containing dry ice, mixed with hydrated ethanol. The preparation procedure follows. of the compositions: composition n, 1, produced at room temperature, PDMS fluid with a viscosity of 100 centiStokes (cSt.) at 25 ° C and mineral fluid were added in a two-mouth ampoule. aid of a magnetic rod, during a ten minute period. Composition # 2 is a liquid containing PDMS with a viscosity of 100 centiStokes (cSt.) at 25 ° C and synthetic fluid. Composition # 3 is a fluid containing PDMS with viscosity of 50 centiStokes (cSt.) at 25 ° C. and mineral fluid. Composition No. 4 is a fluid containing PDMS with viscosity of 50 centiStokes (cSt.) at 25 ° C. and synthetic fluid Composition 5 is a PDMS-containing fluid with a vi scosity of 10 centiStokes (cSt.) at 25 ° C and mineral fluid. The composition n. 6 is a PDMS-containing fluid with a viscosity of 10 centiStokes (cSt.) At 25 ° C. and synthetic fluid. When these lubricating fluids were applied to metal substrates, there was an interaction between the matrix and the metal surface creating an interface, which has chemical, physical and mechanical properties according to the size of the PDMS used. To understand the PDMS metal and fluid interactions, the surface condition of the metal must be considered. The metal surface is a metal oxide surface and therefore is exposed to atmospheric conditions, an oxide layer is created almost instantly in various structures and thicknesses, depending on the characteristics of the base metal and the condition of the environment. A model was developed to represent the water and the metal oxide layer (Fig.1.1). The oxide layer on the surface of the metal is thick (40-80 À or more) for the metals (such as aluminum, iron, nickel, zinc, copper, magnesium, etc.) which are common in industries. Studies show that the surfaces of aluminum, iron and copper have up to twenty molecular layers of water present at room temperature. Due to the hydrated oxide layer in the surface of metals, it should not be assumed that the interaction between the PDMS fluid and the metal surface must be the same in most metals. The activity of hydroxyl groups is different according to the type of metal to which they are bonded, as well as the number of hydroxyl groups in the surface can be varied according to the temperature at which they are formed. the wettability of the metal surfaces by the PDMS fluid.
Dagli studi d'interfase del PDMS con l'alluminio, è stato accertato che la morfologia dell’ossido svolge un ruolo Importante per la creazione d'articolazioni adesive forti, dovute alla presenza microscopica d'ossido sulla superficie ruvida, che permette un effettivo blocco meccanico tra il substrato e l'aderenza. La composizione chimica di un'interfase può anche avere un grande effetto sulla resistenza e la durata di un congiunto adesivo o di un rivestimento. E' stata usata la spettroscopia d'assorbimento in infrarossi con Trasformata di Fourier, per analizzare la composizione chimica dell'interfase metallo/PDMS. La profondità di penetrazione del metallo sul substrato di PDMS, è limitata a solo alcuni nanometri, ma la reazione chimica nell'interfase è stata molto importante per stabilire un legame chimico tra il rivestimento del metallo e il PDMS e il fluido minerale o sintetico. Alcune delle caratteristiche dell'interazione de! PDMS e le superfìci metalliche sono state studiate mediante la spettroscopia d’assorbimento ad infrarossi, con Trasformata di Fourier. I film lubrificanti originali e non trattati termicamente sono stati analizzati anche mediante spettroscopia a raggi infrarossi con uno spettrometro mod. FTIR-1600, Perkin Elmer, associato alle tecniche di trasmissione e di dilettanza interna multipla (MIR), dove il film originale fu posto sul porta campioni e l'acquisizione dello spettro fu eseguita nell'intervallo di 4000 a 400 cm \ Nella tecnica di dilettanza interna multipla, il campione fu immesso sul cristallo di KRS5 di un supporto mobile, che permise l'allineamento di massima intensità del fascio trasmesso. Cosi, la radiazione entrò attraverso un lato del cristallo ed rifletté più volte nelle interfacce cristallo e campione (quando avviene l'assorbimento), fino a quando il fascio lasciò II cristallo e fu diretto al rivelatore. L'identificazione dei fluido PDMS avviene normalmente nella regione 4000 a 400 cm essendo le attribuzioni più importanti corrispondenti a Si-O-Si, tra 1100 e 1000 cm e la deformazione simmetrica di CH3a 1260 cm . Lo spettro all'infrarosso dei film lubrificanti di PDMS con spessore di 150 a 300 pm, ottenuto mediante trasmissione, presenta le bande caratteristiche relative a polidimetìisitossani, fortemente assorbite. Al fine di caratterizzare il materiale in modo più completo, furono ottenuti film molto sottili di PDMS, utilizzando come distanziatore un nastro adesivo. Questa procedura ha prodotto film estremamente sottili (= 20pm), che sono stati posti su una finestra di KBr di 3 mm. di spessore e l’acquisizione dello spettro, Figura 1.2, è stata effettuata con scansioni nell'intervallo di 4000 a 400 cm<-1>. I modi incontrati per analizzare i profili delle bande 2, 4 e 5 indicati nello spettro infrarosso (Figura 1.3) furono eseguiti mediante la tecnica della riflettanza interna multipla, dove è stato possibile osservare la banda a 1010 cm<-1>con la spalla a 1.025 centimetri , mostrando il formato caratteristico di PDMS reticolato. Realizzazione pratica del trovato: Per formare il proprio velo super lubrificante e quindi per ridurre ulteriormente l'attrito negli organi citati, il PDMS deve poter lambire le parti in attrito e quindi sarà addizionato agli oli basici, che fungeranno da trasporto; il PDMS sfrutterà, cioè, l'olio basico quale veicolo di sé stesso. In questo modo è necessaria una minima quantità di PDMS per creare il film. Anche se il costo di produzione di lubrificanti siliconici è molto più elevato rispetto alla maggior parte degli altri oli basici, poiché saranno addizionate piccole quantità di PDMS, non aumenterà spropositatamente il costo globale del liquido lubrificante collocato nel motore. La formula pratica da seguire, per ottenere quanto sopra enunciato, è l'applicazione del seguente metodo. Quanto più la lubrificazione sarà eseguita per mezzo di sistemi di lubrificazione centralizzata e forzata con punti dedicati, tanto minore sarà la percentuale richiesta di PMDS. Per quanto riguarda, invece, lubrificazione in carter chiusi con parti in immersione le quantità richieste saranno logicamente più alte. Fattibilità dell'applicazione industriale: L'elemento PDMS del presente trovato, è disponibile industrialmente e senza problemi d'approwigionamento; esso sarà usato come additivo lubrificante addizionale, potendo anche essere incluso in lubrificanti già miscelati e pronti, per tutte le parti già menzionate. Le conclusioni estratte sono: La composizione lubrificante della presente invenzione si riferisce a una miscela risultante di PDMS/olio organico o sintetico, idonea all'uso in bassa e media temperatura e cioè tra -20° e 199° Celsius. Il lubrificante come appena descritto, prevede l'utilizzo di PDMS con una viscosità da ±10 a ±350 centìStokes a 25° Celsius e da ±100 a ±500 centiStokes a 25° Celsius, per i grassi. Il PDMS miscelato al grasso, permetterà che quest'ultimo non s'indurisca, anche in ambienti esterni. Il nuovo lubrificante, anche sotto forma di miscela, nato dall'aver introdotto il PDMS nei liquidi basici come descritto in questo trovato, ha dimostrato che la capacità lubrificante di questa risultante composizione, si deve al fatto che quando il PDMS è in contatto con le superfici metalliche, genera veli di PDMS di spessore fino a 300 pm., quando è in processo di sfregamento tra le superfici. La formazione del film lubrificante è stata dimostrata attraverso la tecnica di trasmissione all'infrarosso e riflettanza interna multipla. Conclusione finale: Si stima che un terzo delle risorse energetiche del mondo in uso attuale, sono necessarie per vincere l’attrito in una forma o nell’altra. L'attrito è una delle cause principati di usura e dissipazione d'energia. Un notevole risparmio può essere compiuto con un migliore controllo dell'attrito. Dal punto di vista pratico d'ingegneria, la previsione delle caratteristiche del film lubrificante è veramente importante. Conoscere la resistenza dell'olio alle temperature, alle quali si prevede che debba operare è fondamentale, poiché la viscosità dell’olio basico è estremamente dipendente dalla temperatura ma non lo è cosi tanto per il PDMS. La viscosità dei fluidi di PDMS varia pochissimo con la temperatura, in contrasto con quella degli idrocarburi, poiché le loro catene sono meno flessibili. Per le applicazioni d'ingegneria la viscosità dell’olio è in genere scelta per dare prestazioni ottimali, alla temperatura richiesta e per decidere, quindi, l'adeguato dimensionamento dell'accoppiamento degli ingranaggi e delle parti in attrito. La formazione del film, è uno dei meccanismi fondamentali per prevenire tassi di taglio molto elevati, a livello d'interfaccia tra due oggetti rigidi scorrevoli. Sarà possibile costruire organi meccanici e/o idraulici che richiedano minor quantità d'olio lubrificante, dove esso abbia stabilmente formato il velo lubrificante e che possa partecipare con la giusta e stabile viscosità, come una vera e propria "guarnizione fluida". Come può essere osservato nei risultati presentati, il PDMS si mostrò, inoltre, un eccellente additivo stabilizzante per gli oli lubrificanti, poiché diminuì gli effetti della degradazione termica degli stessi, sofferta durante l'uso, perché questa degradazione consiste in una riduzione nella viscosità dei lubrificanti con la conseguente perdita del potere lubrificante. A fronte di questo trovato si potranno ridurre le temperature d'esercizio. Si può altresì pensare, sfruttando quest'invenzione, in un minor volume di liquidi lubrificanti necessari rispetto all'attuale pratica, con una riduzione d'inquinamento del nostro pianeta. L'oggetto del trovato rappresenta la soluzione ottimale, per migliorare la riduzione dell'attrito, alle temperature menzionate. From the PDMS interphase studies with aluminum, it has been ascertained that the morphology of the oxide plays an important role in the creation of strong adhesive joints, due to the microscopic presence of oxide on the rough surface, which allows an effective block mechanical between the substrate and the adhesion. The chemical composition of an interphase can also have a large effect on the strength and durability of an adhesive joint or coating. Infrared absorption spectroscopy with Fourier Transform was used to analyze the chemical composition of the metal / PDMS interphase. The penetration depth of the metal on the PDMS substrate is limited to only a few nanometers, but the chemical reaction in the interphase was very important in establishing a chemical bond between the metal coating and the PDMS and the mineral or synthetic fluid. Some of the characteristics of the interaction of the! PDMS and metal surfaces were studied using infrared absorption spectroscopy, with Fourier Transform. The original and untreated lubricating films were also analyzed by infrared spectroscopy with a spectrometer mod. FTIR-1600, Perkin Elmer, associated with transmission and multiple internal amateur (MIR) techniques, where the original film was placed on the sample holder and the spectrum acquisition was performed in the range of 4000 to 400 cm \ In the technique of multiple internal dilettanza, the sample was placed on the KRS5 crystal of a mobile support, which allowed the alignment of maximum intensity of the transmitted beam. Thus, the radiation entered through one side of the crystal and reflected several times in the crystal and sample interfaces (when absorption occurs), until the beam left the crystal and was directed to the detector. The identification of the PDMS fluid normally occurs in the region 4000 to 400 cm being the most important attributions corresponding to Si-O-Si, between 1100 and 1000 cm and the symmetrical deformation of CH3a 1260 cm. The infrared spectrum of the lubricating films of PDMS with a thickness of 150 to 300 µm, obtained by transmission, shows the characteristic bands relating to strongly absorbed polydimethysitoxanes. In order to characterize the material more completely, very thin films of PDMS were obtained, using an adhesive tape as a spacer. This procedure produced extremely thin films (= 20pm), which were placed on a 3mm KBr window. of thickness and the acquisition of the spectrum, Figure 1.2, was performed with scans in the range of 4000 to 400 cm <-1>. The methods encountered to analyze the profiles of bands 2, 4 and 5 indicated in the infrared spectrum (Figure 1.3) were performed by means of the multiple internal reflectance technique, where it was possible to observe the band at 1010 cm <-1> with the shoulder at 1025 cm, showing the characteristic size of cross-linked PDMS. Practical realization of the invention: In order to form its own super lubricating film and therefore to further reduce the friction in the aforementioned members, the PDMS must be able to touch the frictional parts and therefore will be added to the basic oils, which will act as transport; that is, the PDMS will use the basic oil as a vehicle for itself. This way a minimal amount of PDMS is required to create the film. Although the production cost of silicone lubricants is much higher than most other basic oils, as small amounts of PDMS will be added, it will not disproportionately increase the overall cost of the lubricant placed in the engine. The practical formula to follow, to obtain the above stated, is the application of the following method. The more the lubrication will be performed by means of centralized and forced lubrication systems with dedicated points, the lower will be the required percentage of PMDS. On the other hand, as regards lubrication in closed crankcases with submerged parts, the quantities required will logically be higher. Feasibility of industrial application: The PDMS element of the present invention is available industrially and without supply problems; it will be used as an additional lubricating additive, as it can also be included in pre-mixed and ready-made lubricants for all the parts already mentioned. The extracted conclusions are: The lubricating composition of the present invention refers to a resulting mixture of PDMS / organic or synthetic oil, suitable for use in low and medium temperatures, ie between -20 ° and 199 ° Celsius. The lubricant as described above, requires the use of PDMS with a viscosity of ± 10 to ± 350 centìStokes at 25 ° Celsius and of ± 100 to ± 500 centiStokes at 25 ° Celsius, for greases. The PDMS mixed with the grease, will allow the latter not to harden, even in outdoor environments. The new lubricant, also in the form of a mixture, born from having introduced the PDMS into the basic liquids as described in this invention, has shown that the lubricating capacity of this resulting composition is due to the fact that when the PDMS is in contact with the metal surfaces, generates plies of PDMS up to 300 pm thick, when it is in the process of rubbing between the surfaces. The formation of the lubricating film was demonstrated through the infrared transmission technique and multiple internal reflectance. Final conclusion: It is estimated that one third of the world's energy resources in current use are needed to overcome friction in one form or another. Friction is one of the main causes of wear and energy dissipation. Significant savings can be made with better friction control. From a practical engineering point of view, the prediction of the characteristics of the lubricating film is very important. Knowing the resistance of the oil to the temperatures at which it is expected to operate is essential, since the viscosity of the basic oil is extremely dependent on the temperature but it is not so much for the PDMS. The viscosity of PDMS fluids varies very little with temperature, in contrast to that of hydrocarbons, since their chains are less flexible. For engineering applications, the viscosity of the oil is generally chosen to give optimal performance, at the required temperature and to decide, therefore, the appropriate sizing of the coupling of gears and friction parts. Film formation is one of the fundamental mechanisms for preventing very high shear rates at the interface between two sliding rigid objects. It will be possible to build mechanical and / or hydraulic parts which require a smaller quantity of lubricating oil, where it has stably formed the lubricating film and which can participate with the right and stable viscosity, like a real "fluid seal". As can be observed in the results presented, PDMS also proved to be an excellent stabilizing additive for lubricating oils, since it decreased the effects of thermal degradation of the same, suffered during use, because this degradation consists in a reduction in the viscosity of the lubricants. lubricants with the consequent loss of lubricating power. In view of this invention it will be possible to reduce the operating temperatures. It is also possible to think, by exploiting this invention, in a smaller volume of lubricating liquids necessary than in the current practice, with a reduction in pollution of our planet. The object of the invention represents the optimal solution, to improve the reduction of friction, at the mentioned temperatures.
Descrizione dei disegni allegati: I seguenti documenti, illustrano esempi diversi di esami ottenuti con le tecniche utilizzate. Figura 1.1. Rappresentazione schematica dell'acqua e dell'ossido sopra una superficie di metallo, dove: M = atomo di metallo, 0 = ossigeno, 0 = -OH, 0: = H20. Figura 1.2. Spettro all'infrarosso del film di PDMS senza trattamento termico, con uno spessore di circa 20 pm, ottenuto per trasmissione: (1) Si-O-Si- simmetrica di stiramento, (2) CH3- deformazione angolare asimmetrica nel piano e Si-C di stiramento, (3) Me3SiOi/2; (4) Si-O-Si asimmetrica di stiramento (5) CHadeformazione simmetrica, (6) CH3deformazione asimmetrica, (7) CH3simmetrica di stiramento, (8) CH3asimmetrica di stiramento. Figura 1.3. Spettro infrarosso del film di PDMS senza trattamento termico, con circa 300 pm di spessore, ottenuto da MIR. Description of the attached drawings: The following documents illustrate different examples of tests obtained with the techniques used. Figure 1.1. Schematic representation of water and oxide over a metal surface, where: M = metal atom, 0 = oxygen, 0 = -OH, 0: = H20. Figure 1.2. Infrared spectrum of PDMS film without heat treatment, with a thickness of about 20 µm, obtained by transmission: (1) Si-O-Si- symmetrical stretching, (2) CH3- asymmetrical angular deformation in the plane and Si- C of stretching, (3) Me3SiOi / 2; (4) Asymmetric Si-O-Si stretch (5) CH3 asymmetrical strain, (6) CH3 asymmetric strain, (7) CH3 asymmetrical strain, (8) CH3 asymmetrical strain. Figure 1.3. Infrared spectrum of the PDMS film without heat treatment, with about 300 µm of thickness, obtained from MIR.