ZTR - TRIBOLOGIE Faculty of Mechanical Engineering University of Technology TECHNICKÁ 2 616 69 BRNO THE CZECH REPUBLIC MODERNÍ EKOLOGICKÁ MAZIVA (přehledový článek prezentace) Vypracoval: Bc. Karel Horák Zadal: Ing. Petr Dobeš, CSc. Fuchs Oil Corporation (CZ), spol. s r.o. BRNO 2008
MODERNÍ EKO MAZIVA - ÚVOD Kompletní zadání: Moderní ekologická maziva složení, stanovení biologické odbouratelnosti, oblasti použití, výhody a nevýhody. windowshelp.microsoft.com Důvody použití eko maziv: - úplná biologická odbouratelnost - snížení emisí - snížení spotřebované energie - zdravotní nezávadnost pro lidskou pokožku - v některých případech výhodnější než klasické minerální oleje EU Svět Spotřebované množství 5000000 30-40000000 Ztráty 2500000 20000000 Ztráty v % 50 55 Tab. 1 Porovnání množství spotřebovaných maziv se ztrátami během provozu (množství v tunách za 1 rok) (Schneider M.P.: Plant-oil-based lubricants and hydraulic fluids.)
MODERNÍ EKO MAZIVA - ODBOURATELNOST Biologická odbouratelnost maziv: Primární: - test CECL-33-A-93 (CEC, Coordinating European Council) - popisuje úbytek základní organické složky a může, ale nemusí, indikovat úplný rozpad maziva - sám o sobě není dostačující pro stanovení úplné biologické odbouratelnosti Sekundární: - test OECD 301 B (OECD, Organisation of Economic Cooperation and Development) - hodnotí % přeměněného maziva na oxid uhličitý (CO2) a vodu (H2O) za působení mikrobiálních činitelů do 28. dne testu - uznáván celosvětově
MODERNÍ EKO MAZIVA - ODBOURATELNOST Biologická odbouratelnost maziv: Biologicky odbouratelné mazivo: CECL-33-A-93 > 80% OECD 301 B > 60% - je možné označení jednou ze značek Blaue Engel, Nordic Swan, Euromagarite, www.life-ecomarket.pmb.ro Norma ISO 15 380
MODERNÍ EKO MAZIVA STRUKTURA Ekologické mazivo = 100% odbouratelná báze + neodbouratelná aditiva Základní báze maziva: - rostlinný nebo živočišný olej (viz. Tab.2) - základní vlastnosti dány délkou uhlíkového řetězce a stupněm nasycení - v 99% se jedná o triglyceridovou bázi pocházející z řepky olejné - u náročnějších aplikací náhrada za TMP (trimethylpropan), NPG (neopentyl glykol), či PE (pentaerythritol) syntetické estery Báze Viskosita při 40 C [cst] Teplota tuhnutí [ C] Oxidační stabilita Biodegradabilita dle CEC [%] Biodegradabilita dle OECD [%] Řepkový olej 33-21 střední 100 >70 Slunečnicový olej 39-21 dobrá 100 >70 Sójový olej 31-9 nízká 99 >70 TMP trioleát 50-50 střední 90 >60 TMP trioleát (high oleic) 47-45 dobrá 90 >60 PAO-8 47-50 dobrá <50 30 Minerální olej (150N) ISO 32-12 výborná 15 5 Tab. 2 Základní vlastnosti olejových bází (Schneider M.P.: Plant-oil-based lubricants and hydraulic fluids.)
MODERNÍ EKO MAZIVA STRUKTURA Nejčastější aditiva: - antioxidanty - inhibitory koroze - deemulgátory - látky snižující opotřebení - látky snižující teplotu tuhnutí - látky poutající na sebe vodu a mastné kyseliny ekolube.oleje.cz Množství aditiv: - hydraulické kapaliny - motorové oleje - speciální převodové oleje 1-2% až 10% až 30% Aditiva jsou biologicky neodbouratelná (snižují biologickou odbouratelnost oleje) => rozvoj přírodních aditiv (vitamín E, C a další)
MODERNÍ EKO MAZIVA - KLASIFIKACE Rozdělení dle normy ISO 6743/4 a DIN 51502: ISO DIN Charakteristika Použití HEPG HETG HEES HEPR HEPG HETG HEES HEPR Polyalkylenglykoly rozpustné ve vodě Hydraulické oleje na rostlinné bázi Hydraulické oleje na bázi esteru Polyalfaolefiny nerozpustné ve vodě Tab. 3 Rozdělení biomaziv dle ISO a DIN (http://oleje.cz) Hydrostatické pohony, např. zámky, "vodní hydrauliky" (-30 - +90 C) Hydrostatické pohony, např. mobilní hydraulické systémy (-20 - +70 C) Hydrostatické pohony, např. mobilní a průmyslové hydraulické systémy (-30 - +90 C) Hydrostatické pohony, např. mobilní a průmyslové hydraulické systémy (-35 - +80 C)
MODERNÍ EKO MAZIVA - KLASIFIKACE HEES maziva: - maziva na bázi syntetických esterů nerozpustných ve vodě (estery kys. dicarbonové a olejové) - je možné míšení s ropnými mazivy snížení % neodbouratelné složky - stálá snadno odbouratelná s vysokou kinematickou viskozitou - využití u velmi namáhaných celoročně pracujících hydrostatických systémů - hlavní nevýhodou křehnutí PVC materiálů při kontaktu s mazivem Ester (Eng) Viskosita při 100 C [cst] Viskosita při 40 C [cst] Viskosita při - 40 C [cp] Biodegradabilita dle CEC-L33-A-94 [%] Di-2-ethylhexylazelate 2,9 10,3 810 >95 Di-isotridecyladipate 5,3 26,7 21700 >90 NPG dioleate 6 24,3 - >90 NPG diisostearate 7,7 41,2 1500 - TMP trioleate 9,6 47,5 - >90 TMP triisostearate 12,3 82,6 4300 >90 PE tetraoleate 12,4 65,6 - >90 Tab. 4 Vlastnosti hlavních syntetických esterů (TOTTEN G. E.: Handbook of Lubrication and Tribology)
MODERNÍ EKO MAZIVA - KLASIFIKACE HETG maziva: - základní bází jsou původní triglyceridy nerozpustné ve vodě (kombinace alkoholové a karboxylové složky) - původ - geneticky upravovaný řepkový nebo slunečnicový olej - vhodné pro málo namáhané hydraulické systémy (provozní teplota <70 C) - při vyšší teplotě dochází k přehřívání, lepení a předčasné oxidaci - žádné negativní účinky na těsnící materiály, výborná vlastní mazivost Mastná kyselina (Eng) Stupeň nasycení Uhlíkový řetězec (zkrácený zápis) Relativní oxidační poměr Tab. 5 Rozdělení a vlastnosti HETG maziv (TOTTEN G. E.: Handbook of Lubrication and Tribology) Teplota tání [ C] Stearic nasycená C18 0,6 69,6 Oleic jednou nenasycená C18:1 6 14 Linoleic nenasycená C18:2 64-5 Linolenic nenasycená C18:3 100-11
MODERNÍ EKO MAZIVA - KLASIFIKACE HEPG maziva: - nejstarší skupina biomaziv - maziva na bázi polyglykolu (polyalkylenglykolu) rozpustné ve vodě - použitelné v rozmezí teplot -45º až 250 C - oproti HETG mazivům teplotně stabilnější - způsobují předčasnou degradaci materiálů na polyuretanové bázi HEPR maziva: - nejmladší skupina biolog. odbour. maziv málo rozvinutá a používaná - vznikají syntézou polyalfaolefinové báze s příslušnými uhlovodíky - nejsou rozpustné ve vodě - velmi dobrá závislost viskosity na teplotě, ochrana proti korozi a stárnutí - nevýhodou nekompatibilita s některými těsnícími materiály
MODERNÍ EKO MAZIVA - POUŽITÍ Oblasti použití biologicky odbouratelných maziv: - všude tam, kde hrozí přímé znečištění podzemních vod, zemědělské půdy, či kontakt s lidskou pokožkou - dostupná téměř pro všechna průmyslová odvětví Hydraulické oleje - v lesnictví, zemědělství, stavebnictví, vodohosp. průmyslu, Ložiskové oleje -průtokové způsoby mazání strojních zařízení při vertikálním i horizontálním způsobu vedení Převodové oleje Plastická maziva - potravinářský průmysl, mazání železničních a tram. výhybek, Oleje na mazání řetězů a lišt pil - motorové i elektrické Separační oleje -např. při lisování plastických hmot, či separaci asfaltových směsí od koreb nákladních automobilů Řezné oleje -obrábění železných i neželezných kovů Emulzní oleje - využití téměř při všech procesech obrábění
MODERNÍ EKO MAZIVA VÝHODY A NEVÝHODY Výhody a nevýhody biologicky odbouratelných maziv: - úplná biologická odbouratelnost - vyráběna z obnovitelných zemědělských zdrojů - dobře ulpívají na povrchu mazaných součástí ochrana proti opotřebení - vysoká teplota vznícení a nízký stupeň odpařování - nízká teplotní a oxidační stabilita (vznik pryskyřic a nevratná krystalizace) - citlivost na rozklad při hydrolýze - vyšší cena oproti minerálním olejům
MODERNÍ EKO MAZIVA VÝHODY A NEVÝHODY Porovnání ceny energie, maziva a údržby : Graf 1. Porovnání ceny energie, maziva a údržby (Lea C.: Energy savings through use of advanced biodegradable lubricants)
MODERNÍ EKO MAZIVA - ZÁVĚR Průmyslová biomaziva mají již často srovnatelné vlastnosti jako minerální oleje a v mnohých je dokonce předčívají. Hlavní činitelé ovlivňující výsledné vlastnosti biologicky odbouratelných olejů jsou délka uhlíkového řetězce a jeho nasycenost. S vyšším stupněm nasycení mastné kyseliny roste její oxidační stabilita. Základní charakteristiky jsou rovněž závislé na přítomnosti aditiv, které snižují biologickou odbouratelnost. Proto se počítá s rozvojem přírodních aditiv, především antioxydantů. Do budoucna je také očekáván rozvoj maziv ve skupině HEPR. Hlavním trendem je přitom vyhýbání se modifikacím vícekrát nenasycených mastných kyselin a náhrada glycerolu např. za trimethylolpropan.
ZTR - TRIBOLOGIE Děkuji za pozornost. BRNO 2008