Defoamanti, disperzanti i deterdženti u podmazivanjima: Potpuni vodič

Адитиви могу побољшати, потиснути или додати нова својства уљима. Средства против пене, дисперзанти и детерџенти нису изузеци. Овај трио адитива се може наћи у већини готових мазива, иако у различитим односима.

Хајде да разговарамо о главним разликама између ова три, зашто је свако толико важно и начинима да се потврди њихово присуство.

Која је разлика?

Иако су сви адитиви (који почињу словом Д), њихове функције су изразито различите. Сви они раде на заштити уља од разних врста загађивача.

На пример, средства против пене смањују мехуриће ваздуха у уљу. У исто време, детерџенти одржавају металне површине чистима, а дисперзанти инкапсулирају загађиваче тако да су суспендовани у мазиву.1 Ово је илустровано на слици 1.

Од нашег последњег чланка адитиви за мазива – Свеобухватни водич, ево неколико детаљних описа како сваки од ових адитива функционише.

Дефоамантс

Када се пена формира у мазиву, ситни ваздушни мехурићи постају заробљени или на површини или изнутра (названа унутрашња пена). Средства против пене делују тако што се адсорбују на мехур пене и утичу на површински напон мехурића. Ово узрокује коалесценцију и разбија мехур на површини мазива1.

За пену која се формира на површини, звану површинска пена, користе се средства против пене са нижим површинским напоном. Обично нису растворљиви у базном уљу и морају бити фино дисперговани да би били довољно стабилни чак и након дуготрајног складиштења или употребе.

С друге стране, унутрашња пена, која представља фино дисперговане мехуриће ваздуха у мазиву, може да формира стабилне дисперзије. Уобичајени средства против пене су дизајнирани да контролишу површинску пену, али стабилизују унутрашњу пену2.

Дисперзанти

С друге стране, дисперзанти су такође поларни и задржавају загађиваче и нерастворљиве компоненте уља суспендоване у мазиву. Они минимизирају агломерацију честица, што заузврат одржава вискозитет уља (у поређењу са спајањем честица, што доводи до згушњавања). За разлику од детерџената, дисперзанти се сматрају без пепела. Обично раде на ниским радним температурама.

Детерџенти

Детерџенти are polar molecules that remove substances from the metal surface, similar to a cleaning action. However, some detergents also provide antioxidant properties. The nature of a detergent is essential, as metal-containing detergents produce ash (typically calcium, lithium, potassium, and sodium)1.

Да ли су средства против пене неопходна?

Дефоамантс, also called antifoam additives, are found in many oils. Most oils need to keep foam levels to a minimum, and it is very easy for foam to form in lube systems due to their design and flow throughout the equipment.

Када пена уђе у уље, то може утицати на његову способност да обезбеди адекватно подмазивање површине. То може довести до хабања на нивоу површине и оштећења опреме.

Многа уља захтевају средства против пене да би обезбедила различите функције иу различитим односима у зависности од њихове примене. У течностима за аутоматске мењаче (АТФ), средства против пене су обично потребна у концентрацијама од 50-400ппм да би се спречило прекомерно пењење и увлачење ваздуха3. С друге стране, за течности за ручне мењаче и мазива за осовине, средства против пене су потребна у нешто нижим концентрацијама, између 50 и 300 ппм.

Међутим, ОЕМ-ови морају да провере ове концентрације. Ако је концентрација средстава против пене превисока, то заправо може повећати пењење. Поред тога, средства против пене морају бити правилно избалансирана са другим пакетима адитива како би се осигурало да неће негативно утицати на други адитив.

Постоје две главне врсте средстава против пене: силиконски средства против пене и средства против пене без силикона. Силиконски средства против пене се сматрају најефикаснијим средствима против пене, посебно при ниским концентрацијама од око 1%. Ови средства против пене се обично претходно растворе у ароматичним растварачима да би се обезбедила стабилна дисперзија.

Међутим, постоје два значајна недостатка повезана са силиконским одгајачима пене. Због своје нерастворљивости, лако могу да пређу из уља и имају снажан афинитет према поларним металним површинама.

С друге стране, средства против пене без силикона су још једна алтернатива, посебно за апликације које захтевају мазива без силикона. Такве примене укључују течности за обраду метала и хидраулику, које се користе близу онима без силикона, па чак и оне које се баве наношењем боја или лакова на ове делове.

Неки противпенушачи без силикона укључују поли(етилен гликол) (ПЕГ), полиетре, полиметакрилате и органске кополимере. Трибутилфосфат је такође још једна опција за средства против пене4.

Зашто су дисперзанти важни?

Често се детерџенти и дисперзанти групишу углавном зато што се њихове функције могу међусобно допуњавати. Као што је горе наведено, значајна разлика је у томе што су дисперзанти без пепела, док су детерџенти једињења која више садрже метал.

Међутим, неки дисперзанти без пепела такође нуде својства „чишћења“, тако да се то двоје међусобно не искључује.

Велики олеофилни угљоводонични реп и поларна хидрофилна група главе могу категоризовати детерџенте и дисперзанте. Типично, реп се раствара у базној течности док је глава привучена загађивачима у мазиву.

Молекули дисперзанта обавијају чврсте загађиваче и формирају мицеле, а неполарни репови спречавају адхезију ових честица на металне површине тако да се агломерирају у веће честице и изгледају суспендоване.

Дисперзанти без пепела су, по дефиницији, они који не садрже метал и обично су добијени од угљоводоничних полимера, а најпопуларнији су полибутени (ПИБ).

На пример, дисперзанти су обично потребни у концентрацијама од 2-6% у АТФ-има и користе се за одржавање чистоће, распршивање муља и смањење трења и хабања3. Ове вредности код течности за ручне мењаче и мазива за осовине варирају од 1-4%.

Да ли детерџенти заиста чисте?

Традиционално, детерџенти су добили своје име јер се претпостављало да дају својства чишћења уљу, слично као и детерџенти за прање веша. Међутим, ова једињења која садрже метал такође обезбеђују алкалну резерву која се користи за неутрализацију киселих нуспроизвода сагоревања и оксидације.

Због своје природе, ова једињења распршују честице, као што су абразивно хабање и честице чађи, уместо да их уклањају (у акцији чишћења). Постоје четири главне врсте детерџената: фенати, салицилати, тиофосфати и сулфонати4.

Калцијум фенати су најчешћи тип фената. Настају синтезом алкилованих фенола са елементарним сумпором или сумпор хлоридом, након чега следи неутрализација металним оксидима или хидроксидима. Ови калцијум фенати имају добра својства дисперговања и поседују већи потенцијал неутрализације киселине.

Салицилате имају додатна антиоксидативна својства и доказану ефикасност у формулацијама уља за дизел моторе. Припремају се карбоксилацијом алкилованих фенола са накнадном метатезом у соли двовалентних метала. Ови производи су затим пребазирани вишком металног карбоната да би се формирали високо базични детерџенти.

Тиофосфонати данас се ретко користе јер су производ претерано базиран.

Сулфонати углавном имају одлична антикорозивна својства. Неутрални (или превише базирани) сулфонати имају одличан потенцијал детерџента и неутрализације. Ови неутрални сулфонати се обично формирају са колоидно диспергованим металним оксидима или хидроксидима.

Калцијум сулфонати су релативно јефтини и имају добре перформансе. С друге стране, магнезијум сулфонати показују одлична антикорозивна својства, али могу формирати наслаге тврдог пепела након термичке деградације, што доводи до полирања отвора у моторима. Баријум сулфонати се не користе због својих токсичних својстава.

Детерџенти in ATFs are used in concentrations of 0.1-1.0% for cleanliness, friction, corrosion inhibition, and reduction of wear3. However, these values are a bit higher in manual transmission fluids, at 0.0 – 3.0%. On the other hand, no detergents are required for axle lubricants!

Шта се дешава када се ови адитиви потроше?

За три адитива о којима смо раније говорили, сваки од њих је на овај или онај начин пожртвован. 

Дефоамантс get used up when they are called upon to reduce the foam in the oil. On the other hand, detergents and dispersants use their characteristics to suspend contaminants in the oil.

У свим овим сценаријима, може се сматрати да се сваки од ових адитива временом исцрпљује. Док обављају своје функције, биће подвргнути реакцијама које смањују њихову способност да их обављају више пута.

Отуда се може закључити да се ови адитиви временом исцрпљују иако можда нису физички напустили уље, али сада постоје у другом облику.

На својство уља за ослобађање ваздуха утиче губитак средстава против пене. Ова вредност ће се значајно повећати, што указује да је потребно више времена да се ваздух ослободи из уља. Као такав, ваздух остаје у уљу у слободном, раствореном, увученом или пенастом стању.

Сходно томе, ово утиче на способност уља да правилно подмазује компоненте и може чак довести до микродизелирања и повећања температуре уља у кориту.

С друге стране, како се детерџенти и дисперзанти смањују, капацитет уља да задржи загађиваче такође се смањује.

Стога ће се почети примећивати да се наслаге могу почети формирати на унутрашњости опреме, што доводи до заглављивања вентила (посебно у хидрауличним системима) или општег повећања температуре система јер ове наслаге могу заробити топлоту.

Са увођењем повишене температуре, уље може да почне да оксидира, што доводи до стварања више наслага, па чак и лакирања.

У суштини, ови адитиви су неопходни за здравље уља у вашем систему. Детерџенти и дисперзанти могу помоћи да ваш систем буде чист (без загађивача као што је чађ).

Средства против пене могу чак да смање ризик од хабања, повишене температуре система за подмазивање, могућност стварања лака или могућност подлегања микродизелу.

Бруно Дефелиппе из Парагваја збуњен је минералним уљима.

„Нису ли сва моторна уља ’минерална уља’?“ пита он. "Која је разлика са 'неминералним уљима' - ако она постоје."

Као и многе ствари у ваздухопловству - и животу - одговор је "па, некако, некако, да." Сва моторна уља су минерална.

Овде је проблем што свака индустрија, регион земље и професија имају свој језик и терминологију.

Пре много година, одржао сам говор са групом која је укључивала неколико лекара. Након разговора, један од њих је прокоментарисао да има нови мотор у свом авиону и да не зна да може да оде у болничку апотеку и тамо само узме минерално уље за свој мотор.

Након што сам се смирио, објаснио сам да се минерално уље у општој авијацији односи на производ који испуњава спецификацију Мил-Л-6082Е/САЕ 1966 за ваздухопловна уља.

Обично се користи за процес уградње код неких клипних мотора авиона, у основи је само минерална база без скоро никаквих адитива (осим мале количине антиоксиданса и депресива тачке стињавања). 

Теорија која стоји иза употребе минералног уља за уградњу у нове или ремонтоване моторе је да без адитива за чистоћу без пепела, више металних честица хабања из нових делова остаје у подручју прстенастог каиша и делује као једињења за преливање које се хабају у новим цилиндрима и сетовима прстенова.  

Друга класификација уља за клипна моторна уља за ваздухопловство је спецификација Мил-Л-22851Д/САЕ 1899 за уља која се обично називају АД или уље без пепела. Ови производи су углавном само производи од минералних уља са додатком дисперзанта без пепела за побољшану чистоћу.

Изузетак су полу или делимична синтетичка мултиградна уља која се мешају са неким неминералним базним уљима.

Многи људи погрешно називају АД уља детерџентним уљима — и та врста ради у ваздухопловној заједници где постоје само две спецификације уља за сертификована уља за клипне моторе авиона.

Али то је погрешно када се ради о другим класификацијама уља. У свету мазива, детерџентно уље је оно које садржи детерџент типа пепела или детерџент на бази метала, за разлику од дисперзанта без пепела. Разлика звучи мала, али постоји значајна разлика у мотору.

У мотору авиона, детерџентно уље типа пепела ће створити наслаге у мотору, што ће вероватно довести до предпаљења и вероватно ће уништити мотор.  

Које уље треба да користим да разбијем мотор свог авиона?

Дакле, које уље треба да користите да бисте разбили нови мотор? Одговор се разликује у зависности од тога која компанија је произвела или реконструисала ваш мотор и препоруке те компаније.

На пример, Цонтинентал препоручује проваљивање коришћењем минералног уља које испуњава спецификацију Мил-Л-6082/САЕ 1966 у свим својим моторима. Али Лицоминг препоручује коришћење АД уља које задовољава спецификацију Мил-Л-22851/САЕ 1899 за уградњу у своје моторе са турбо пуњењем и минерално уље за уградњу већине клипних мотора без турбо мотора. Постоје и неке различите препоруке за одређене моделе, попут О-320Х серије мотора из Лицоминга. 

Поред тога, неколико радњи за ремонт мотора и цилиндара имају своје препоруке.

Дакле, шта је суштина препорука за нафту?

Увек проверите са људима који су направили ваш мотор на основу њихових препорука за проваљивање, а затим пажљиво пратите те препоруке. 

Такође питајте за њихове препоруке о томе које уље користити након провале и препоручене интервале замене уља. 

Само — и мислим само — користите уља која испуњавају препоручене Мил/САЕ спецификације.

Последњи савет: Увек пратите и подешавајте температуру уља да бисте је подигли на око 180 ° Ф или тако током крстарења. Како уље пролази кроз мотор, постаће топлије до 50° него што је назначено. Ако вам је температура знатно испод 180°, вода неће прокључати, а ако је знатно изнад 180°, може доћи до коксовања уља.  

Ова спецификација МИЛ-Л-22851 утврђује захтеве за уља за подмазивање која садрже адитиве за дисперговање без пепела који се користе у четворотактним моторима авиона са клипним клипом. Ова спецификација је поништена. Замењен са САЕ-Ј1899.

Мил-Спец