ÜZEMFENNTARTÁSI TEVÉKENYSÉGEK 3.03
Repceolaj-alapú félig szintetikus olajok kenési tulajdonságai Tárgyszavak: észterezett repceolaj; kenési jellemzők; kopási tulajdonság; adalékanyagok hatása.
A félig szintetikus olajok ásványolajok és kémiailag módosított növényolajok keverékei. Az olajok növényi komponenseit a repceolaj kettős észterezési termékei alkotják. A vizsgálatok célkitűzése az volt, hogy megállapítsák az adalékok hatását a félig szintetikus olajok kenőképességére. Igen fontos követelmények ösztönöznek olyan szintetikus olajok és növényolajok felhasználására, amelyek a környezetvédelem szempontjából kedvezőek. A növényolajok előnye a jó biológiai lebomlásuk, ugyanakkor jelentős hátrányuk a rossz oxidációs stabilitásuk, valamint a költséges előállításuk. Ezért kerül gyakran előtérbe az ásványolaj és a módosított növényolajok keverékeinek, vagyis a félig szintetikus olajoknak a felhasználása. Az elvégzett vizsgálatok célja az volt, hogy az észter, a repceolaj kettős észterezésével alkalmazható-e félig szintetikus kenőolaj komponenseként, továbbá annak a lehetőségnek a vizsgálata, hogy a kenőképesség javítása lehetséges-e adalékokkal. Kutatási metodika Az észtert a repceolaj kétlépcsős észterezésével nyerik. Az észterezés első lépcsőjében kapott metilésztert a szabad zsírsavak és a víz leválasztása után 2-etilhexanol (Eth) és trimetilol-propán (TMP) vegyületekkel kezelik. Mindkét lépcsőben nátriummetanolát katalizátort használnak. A kapott észtert a félig szintetikus olaj előállításához ásványolajjal keverik (olajfrakciók hidroraffinálása – H). Két különböző összetételű kompozíció keletkezik 25 és 50%-os észtertartalommal. Az egyes fajták tulajdonságait az 1. táblázat tartalmazza. A 2.táblázatban találjuk a vizsgált olajok viszkozitására vonatkozó paramétereket (Jawizol = viszkozitáscsökkentő adalék). A vizsgálatokat négygolyós készülékkel végezték el, az alábbiakra: Pn – a még berágódást nem okozó terhelés, Pz – összehegedési terhelés, Ih – kopási index (terhelés–kopás index), Goz – határkopási terhelés. BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
3
1. táblázat Félig szintetikus olajok komponenseinek fizikai–kémiai jellemzői A komponensek típusa Savszám (mg KOH/g)
Ásványolaj Trimetilol-propánészter 2-Etilhexilészter
H TMP Eth
0,02 0,6 0,94
Tulajdonságok Észterszám Kinematikai Viszkozitási (mg KOH/g) viszkozitás index ν (mm2/s) 40 (°C) 100 (°C) – 97,76 10,14 86 130,8 31,39 7,24 207 153,7 7,1 2,3 151
Dermedéspont (°C)
–13 –17 –20
2. táblázat Félig szintetikus olajok tulajdonságai Az olaj típusa
H + 25% TMP H + 50% TMP H + 25% Eth H + 50% Eth Ásványolaj (H)
Viszkozitási viszonyszám ν40/ν100 Jawizol 2% Jawizollal nélkül 7,2 57,1 5,9 5,8 5,7 5,9 4,2 4,3 8,7 8,8
Tulajdonságok Viszkozitási index Jawizol nélkül 11 137 122 154 86
2% Jawizollal 128 156 139 186 91
Dermedési pont (°C) Jawizol nélkül –14 –16 –16 –18 –13
2% Jawizollal –43 –45 –47 –55 –29
Három adalék hatását vizsgálták, ezek: Anglamol, Vanlube, Tiolan márkanevűek (3. táblázat). Az olajok Eth és TMP-észter-tartalma esetén is rögzítették ezeket az értékeket. Az eredményeket az 1. és 2. ábra szemlélteti. 3. táblázat Az adalékok jellemzői Kémiai szerkezet Kénezett (s–43%) poliizobutilén Antimon-diamil-ditiokarbamat Kénezett repceolaj (s–10%) Metakrilát-sztirol-kopolimerizát
Kereskedelmi áru megnevezése Anglamol 33 (A) Vanlube 73B* (V) Tiolan R–10 (T) Jawizol (J)
* Többfunkciós adalék
A további vizsgálati eredményeket a 3. és 4. ábrák mutatják be. Ezek az ábrák tartalmazzák a szabványok követelményeit a hajtóműolajok esetére is, a vizsgált olajok viszkozitásával egyező viszkozitási értékekre. Az 5. ábra ásványolaj és kétféle észterkomponensű olaj esetén mutatja a határkopási terhelés értékeit is. 4
BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
Pn [kG]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
TMP Eth
adalék nélkül
0,5% A
1% A
0,5% V
1% V
3% V
0,5% A
1% A
0,5% V
1% V
3% V
0,5% V
1% V
3% V
700 600
TMP Eth
Pz [kG]
500 400 300 200 100 0 adalék nélkül
60 50
TMP Eth
Ih [kG]
40 30 20 10 0 adalék nélkül
0,5% A
1% A
1. ábra 25%-os észterkomponensű félig szintetikus olaj kenési tulajdonságainak (Pn, Pz, Ih) összehasonlítása különböző adalékok alkalmazása esetén 1 a – P n ; 1 b – P z; 1 c – I h BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
5
Pn [kG]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
TMP Eth
adalék nélkül
0,5% A
1% A
0,5% V
1% V
3% V
0,5% A
1% A
0,5% V
1% V
3% V
0,5% V
1% V
3% V
700 600
TMP Eth
Pz [kG]
500 400 300 200 100 0 adalék nélkül
60 50
TMP Eth
Ih [kG]
40 30 20 10 0 adalék nélkül
0,5% A
1% A
2. ábra 50%-os észterkomponensű félig szintetikus olaj kenési tulajdonságainak (Pn, Pz, Ih) összehasonlítása különböző adalékok alkalmazása esetén 2 a – P n ; 2 b – P z; 2 c – I h 6
BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
60
700 600
55
400
50
300
45
200
Ih [kG]
Pz [kG]
500
40
100
35
0 3
4
5
6
%T Pz
lh
Pz szabványérték
lh szabványérték
3. ábra A 25%-os észterkomponensű (H + TMP) félig szintetikus olaj hegedési terhelése (Pz) és kopási index (Ih) változása az adalék (Tiolán) függvényében: a szabvány szerinti hajtóműolajra érvényes Pz és Ih
55
600
50
500 400
40
300
35
Ih [kG]
Pz [kG]
45
30 200
25 20
100 3
4
5
6
%T Pz
lh
Pz szabványérték
lh szabványérték
4. ábra A 50%-os észterkomponensű (H + TMP) félig szintetikus olaj hegedési terhelése (Pz) és kopási index (Ih) változása az adalék (Tiolán) függvényében: a szabvány szerinti hajtóműolajra érvényes Pz és Ih BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
7
70 60
Goz [kG/mm2]
50 40 30 20 10 0 H
H+25% TMP
H+25% Eth
5. ábra Az ásványolaj és TMP, valamint Eth-észter keverékének határkopási terhelése (Goz) Eredmények A vizsgálati eredmények alapján tett megállapítások: – Az alapolaj kenési tulajdonságait az adalékok javítják. – A félig szintetikus olajok minden kenési tulajdonsága Pn, Pz és Ih vonatkozásában adalék nélkül független az észterkomponens típusától (TMP és Eth-észter). – A kenési tulajdonságok javítására nagy hatással van az adalék mennyisége és kémiai szerkezete. – A Pz és Ih vonatkozásában a legjobb hatást a kénezett poliizobutilén (Anglamol) idézte elő még kis mennyiségben is (0,5%). Növekvő adalék esetén a hatás is növekszik. – Kénezett repceolaj esetén a hozzáadott adalék (Tiolan) 3%-os mennyiségben jelentős javulást okozott a még berágódást nem okozó terhelés (Pn) esetében. A Pz és az Ih tulajdonság javulását nagyobb mennyiségű adalék (6%) bejuttatásakor lehetett elérni. – Ásványolajhoz 25% észter hozzáadása a határkopási terhelés (Goz) vonatkozásában kb. 70% javulást eredményezett az Eth-észter esetén, míg a TMP-észternél kb. 40%-ot. (Dr. Zsáry Árpád) Szalajko, U.; Fiszer, S.; Klomfas, J.: Die Schmiereigenschaften der semisynthetischen Öle, gewonnen auf des Basis der Rapsöls. = Tribologie und Schmierungstechnik, 48. k. 5. sz. 2001. p. 27–29. Herber, J. F.; Joaquim, M. E.; Adams, T.: Polyphenyl ethers: lubrication in extreme environments. = Lubrication Engineering, 57. k. 12. sz. 2001. p. 9–14.
8
BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
BME–OMIKK – Üzemfenntartás – karbantartás, 2002/4.
9
