Podręcznik Smarowniczy LOTOS OIL (cz. IV)

  • Ten tekst jest częścią STREFY PREMIUM WNP.PL
  • Autor: LOTOS OIL
  • Dodano: 22-12-2010 00:00

W kolejnym odcinku „Podręcznika Smarowniczego” zajmiemy się podziałem olejów na mineralne i syntetyczne, oraz stosowanymi do ich produkcji dodatkami uszlachetniającymi. Nasz podręcznik został opracowanego przez ekspertów spółki LOTOS OIL SA. Publikacja, którą oddajemy do Państwa rąk ma dostarczyć bardzo podstawowej wiedzy i pomóc w rozwiązywaniu problemów w własnym zakresie czy też z pomocą naszego specjalisty. Autorami podręcznika są Marek Dębiński, Piotr Niemiec, Rafał Mirek i Sławomir Poszelężny. Przypominamy Szanownym Czytelnikom, że jesteśmy otwarci na Wasze problemy i pytania.

Aktualne zadania służb utrzymania ruchu w przemyśle stanowią najogólniej rzecz biorąc wypadkową celów ilościowych, kosztowych i jakościowych. Nagromadzone doświadczenie wyniesione z kontaktów w przemyśle przywiodło nas do konkluzji, że dostępność wiedzy na temat środków smarnych i ich stosowania cechuje pewna nierównowaga. Jeden obszar stanowią dostępne obszerne publikacje poradnikowe a także akademickie a z drugiej wydawnictwa producentów obejmujące niewiele ponad katalog produktowy. Często i wiemy to z praktyki wyjaśnienia domagają się sprawy proste, ale ważne, mające w danej sytuacji swoje konsekwencje jak wspomniałem na początku ilościowe, kosztowe i jakościowe. Smarowanie było i będzie i nie miejmy, co do tego złudzeń wiedzą nabywaną w którejś tam kolejności w palecie przedmiotów niezbędnych specjaliście od utrzymania ruchu.

Oleje mineralne i syntetyczne

Podział olejów podstawowych na „syntetyczne” i „mineralne” jest podziałem powszechnie używanym, nie jest to jednak podział jednoznaczny.

Wg jednej z definicji olejami syntetycznymi są tylko oleje otrzymywane w wyniku chemicznej syntezy z prostych molekuł, o jednoznacznie określonej budowie.

Wg innej, szerszej, definicji są to oleje otrzymywane z materiałów wyjściowych poprzez zmianę struktury ich cząsteczek i przekształcenie ich, w wyniku reakcji chemicznych, w nowe, odmienne cząsteczki w porównaniu z substancjami występującymi w środowisku naturalnym niezależnie od materiału wyjściowego podlegającemu przekształceniom.

Najważniejszym wnioskiem płynącym z obu w/w definicji jest konkluzja, że wg pierwszej z nich olejami syntetycznymi są oleje podstawowe grupy IV i V a wg drugiej również oleje podstawowe grupy III (a nawet grupy II). Pewnym kompromisem, stosowanym w opisach marketingowych, jest podział olejów „syntetycznych” na oleje syntetyczne i hydrosyntetyczne.

Precyzyjny i jednoznaczny opis środka smarowego następuje, zatem jedynie poprzez określenie numeru grupy oleju podstawowego wchodzącego w jego skład.

4. Dodatki uszlachetniające do środków smarowych

Stosowane w środkach smarowych dodatki mają na celu zarówno ochronę powierzchni metalu stanowiącego skojarzenie trące (np. inhibitory korozji i rdzewienia) jak też podnosić, jakość oleju bazowego.

Wśród dodatków uszlachetniających można rozróżniać dodatki poprawiające własności, którymi charakteryzuje się olej bazowy (np. poprawiające wskaźnik lepkości), dodatki wprowadzające nowe własności (np. detergenty i dyspergatory) oraz dodatki chroniące olej przed utratą własności użytkowych w warunkach eksploatacyjnych (np. inhibitory utlenienia).

Dodatki wiskozowe (modyfikatory lepkości)

Zwiększają lepkość oleju oraz poprawiają jego własności lepkościowo-temperaturowe (wskaźnik lepkości). Wprowadzone do oleju, mają zdolność zwiększania swojej objętości w wyższych temperaturach (pęcznieją), co w efekcie zapobiega spadkowi lepkości oleju wraz ze wzrostem temperatury. Skutkiem stabilizacji lepkości, w szerokim zakresie temperaturowym, jest wzrost wartości wskaźnika lepkości. Jako wiskozatory stosuje się polimery (polialkilometakrylany, poliizobutyleny, polidieny, kopolimery etylenowo-propylenowe kopolimery styrenowo-dienowe) o wysokich masach cząsteczkowych.

Tego typu dodatki wchodzą w skład wielosezonowych olejów silnikowych, przekładniowych i hydraulicznych.

Depresatory

Niskocząsteczkowe polimery (polimetakrylany i poliakrylany) stosowane są, jako dodatki obniżające temperaturę utraty płynności olejów smarowych (depresatory). Depresatory wprowadzone do oleju zapobiegają tworzeniu się siatki krystalicznej węglowodorów nasyconych znajdujących się w oleju, co powoduje zachowanie jego płynności w niskich temperaturach. Depresatory obecne są w olejach silnikowych, przekładniowych, hydraulicznych i innych przeznaczonych do pracy w niskich temperaturach.

Detergenty i dyspergatory

Największą grupę dodatków uszlachetniających wprowadzających nowe właściwości do oleju stanowią detergenty i dyspergatory. Dodatki te utrzymują osady i produkty zużycia elementów skojarzeń trących w stanie zdyspergowanym w oleju. Skutkiem obecności tych dodatków w formulacji jest uzyskanie podczas eksploatacji środka smarowego układu: „czysty silnik i brudny olej”. W charakterze detergentów stosuje się sulfoniany i fenolany wapnia lub magnezu, dyspergatory są pochodnymi kwasów bursztynoimidowych. Dodatki tego typu wchodzą w skład olejów silnikowych i specjalnych olejów przemysłowych.

Antyutleniacze

Główną funkcją inhibitorów utleniania (dodatków przeciwutleniających, antyutleniaczy) jest ograniczenie niekorzystnego procesu utleniania zachodzącego w czasie pracy oleju na skutek działania tlenu atmosferycznego, któremu sprzyjają wysokie temperatury oraz katalityczne własności metalu powierzchni tarcia.

Utlenianie węglowodorów bazy olejowej jest autokatalitycznym procesem rodnikowo-łańcuchowym składającym się z reakcji inicjowania, propagacji i zakończenia. Poszczególne etapy utleniania przedstawiono w tabeli poniżej. Proces inicjuje atak cząstki tlenu na wiązanie C-H węglowodorów (głównych składników olejów bazowych grup I-IV); w dalszej kolejności następują reakcje wytworzonego rodnika alkilowego z tlenem, prowadzące do powstawania silnych utleniaczy – hydroksynadtlenków. W wyniku rozpadu homolitycznego hydroksynadtlenków powstają bardzo reaktywne rodniki alkoksy- i hydroksylowe, które odrywają kolejne atomy wodoru od węglowodoru. Efektem opisanych przemian jest powstawanie aldehydów, ketonów, kwasów lub alkoholi, co w znacznym stopniu pogarsza własności użytkowe środków smarowych zmiana lepkości, wzrost liczby kwasowej). W ostatnim etapie wolne rodniki węglowodorowe i nadtlenkowe ulegają deaktywacji poprzez rekombinację

Zobacz tabelę 1. (multimedia)

Działanie dodatków przeciwutleniających polega na rozkładzie, w reakcjach zakończenia łańcucha kinetycznego, silnych utleniaczy – wodoronadtlenków i rodników nadtlenowych do związków nieaktywnych. Ze względu na mechanizm działania inhibitory utlenienia można podzielić na trzy grupy dodatków: dodatki przerywające łańcuch kinetyczny procesów zachodzących podczas utlenienia, dodatki rozkładające powstałe podczas przemian nadtlenki oraz deaktywatory metali.

Do pierwszej grupy zalicza się związki będące pochodnymi amin aromatycznych i fenoli do drugiej zalicza się sulfidy oraz związki zawierające fosfor (np. dialkiloditiofosforan cynku) oraz ditiokarbaminiany. Antyutleniacze stanowią najdroższą grupę dodatków, ich obecność wpływa na przedłużenie możliwego czasu eksploatacji środka smarowego toteż znajdują się w składzie wszystkich olejów o podwyższonej, jakości.

Deaktywatory metali

Utlenianie węglowodorów jest katalizowane jonami metali (szczególnie aktywne są Cu i Co), mechanizm utleniania przedstawiony poniżej zakłada rozkład wodoronadtlenków do aktywnych wolnych rodników nadtlenowych i alkoksywęglowodorowych co znacznie przyśpiesza rozgałęzienie łańcucha przemian oksydacyjnych oraz przyśpiesza zużycie inhibitorów utlenienia.

Zobacz tabelę 2. (multimedia)

Deaktywatory metali (niektóre związki siarki, diaminy) – są dodatkami, które posiadają zdolność tworzenia z metalami połączeń kompleksowych przeciwdziałając w ten sposób jego własnościom katalitycznym.

Inhibitory korozji i rdzewienia

Inhibitory korozji i rdzewienia zabezpieczają powierzchnie metalowe znajdujące się w kontakcie z metalem przed działaniem korozyjnych produktów kwaśnych – zanieczyszczeń oleju smarowego. Zapobieganie zmianom korozyjnym dokonuje się poprzez wytwarzanie na ich powierzchni warstewek ochronnych (wskutek adsorpcji i chemisorpcji). Inhibitory korozji to związki posiadające w budowie polarną grupę funkcyjną i długi łańcuch węglowy (organiczne kwasy, estry, aminy). Inhibitory korozji i rdzewienia są obecne we wszystkich olejach o podwyższonej, jakości.

Dodatki przeciwpienne

Obecność w oleju detergentów i dyspergatorów może powodować nadmierne pienienie się oleju, co negatywnie wpływa, na jakość smarowania, konieczne jest, więc stosowanie dodatków przeciwpiennych, których zadaniem jest obniżanie napięcia powierzchniowego pomiędzy pęcherzykami powietrza a olejem powodując szybkie ich pękanie. W charakterze dodatków przeciwpiennych stosuje się głównie polimery silikonowe. Dodatki przeciwpienne są jedynym typem dodatków, które w oleju występują w stanie zdyspergowanym.

Dodatki smarnościowe

Celem stosowania dodatków smarnościowych jest minimalizacja zużycia skojarzenia tarciowego oraz zapobieganie jego zatarcia. Cele te uzyskuje się poprzez wprowadzanie do oleju bazowego substancji, które najczęściej mają zdolność do adsorpcji fizycznej lub chemisorpcji na powierzchniach trących podczas pracy środka smarowego. W dalszej kolejności związki te mogą ulegać reakcjom z powierzchnią trącego metalu bądź tworzyć warstewkę filmu ochronnego ulegając reakcjom na powierzchniach trących.

Inną, dosyć kontrowersyjną, grupą dodatków są tzw. niekonwencjonalne dodatki smarne zwane również dodatkami eksploatacyjnymi, które stanowią związki makrocząsteczkowe (grafit, disiarczek molibdenu, rozdrobniony teflon i inne) wprowadzane do środka smarowego zazwyczaj w ilości 10-15% m/m w trakcie jego eksploatacji. Mechanizm działania dodatków eksploatacyjnych obrazowo można przedstawić, jako „milion małych łożysk tocznych” lub „warstwa o zmniejszonym współczynniku tarcia”.

Jako dodatki smarnościowe używane są związki zawierające atomy siarki, chloru, fosforu lub tlenu. Przy czym ze względu na szkodliwy wpływ chloru na środowisko naturalne, ta grupa dodatków stopniowo traci znaczenie przemysłowe.

Do związków siarki znajdujących praktyczne zastosowanie w charakterze dodatków smarnościowych należą indywidualne związki siarki (siarczki i disiarczki, ksantogeniany, tiowęglany oraz ditiokarbaminiany), siarkowane mieszaniny lub oleje siarkowane powstałe poprzez rozpuszczenie siarki elementarnej w gorącym oleju (siarkowany olej rzepakowy, olej palmowy). Najbardziej uniwersalnymi dodatkami są związki siarkowo-fosforowe, które w większości przypadków są pochodnymi tiokwasów fosforu (V).

Ze względu na funkcję, dodatki smarnościowe zwyczajowo dzieli się na:
- przeciwzatarciowe (EP)
- przeciwzużyciowe (AW)
- modyfikatory tarcia (FM)


Zadaniem dodatków przeciwzatarciowych jest zapobieganie zespawaniu elementów trących, do którego może dojść w chwili pojawienia się ekstremalnie dużych obciążeń. Charakter dodatków EP mają związki organiczne zawierające atomy siarki oraz związki siarkowo-chlorowe i siarkowo-fosforowe.

Drugą grupę dodatków smarnościowych stanowią dodatki przeciwzużyciowe (AW), ich zadaniem jest zmniejszanie zużycia powierzchni tarcia przy umiarkowanych obciążeniach, kiedy penetracja warstwy środka smarowego jest niewielka. Do najpopularniejszych dodatków przeciwzużyciowych należą ditiofosforany metali.

Trzecią grupę dodatków smarnościowych stanowią modyfikatory tarcia (FM). Zmniejszają one tarcie w wyniku zwiększenia grubości warstwy olejowej poprzez fizyczną adsorpcję na metalu lub oddziaływanie makrocząsteczek dodatku. Dodatki te wykazują dużą efektywność, gdy stężenie ich jest duże przy niezbyt dużych obciążeniach węzła tarcia.

Nie wszystkie z przedstawionych typów dodatków uszlachetniających znajdują się w każdym typie olejów smarowych. Dobór dodatków przy formulacji oleju uwzględnia tylko dodatki wzmacniające właściwe funkcje danego oleju smarowego.

 

×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Podręcznik Smarowniczy LOTOS OIL (cz. IV)

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 18.232.59.38
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!