Smary to złożone produkty, składające się z płynu smarującego, dodatków zwiększających wydajność i zagęszczacza. Płyn smarujący może być olejem mineralnym, syntetycznym płynem różnego rodzaju lub nawet przetworzonym olejem roślinnym. Lepkość płynu może wahać się od bardzo niskiej (ISO 10 lub niższej) do bardzo wysokiej (ISO 6800 lub wyższej).
Dodatki są dodawane do smaru w celu zapewnienia lub poprawy różnych właściwości użytkowych. Trzecim składnikiem smaru, który odróżnia go od smarów płynnych, jest zagęszczacz. Do zagęszczania oleju w celu uzyskania smaru stosowano wiele rodzajów materiałów, przy czym obecnie najpopularniejszymi zagęszczaczami są mydła (sole) długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i metali ziem alkalicznych. Reakcja kwasu tłuszczowego z zasadą znana jest jako zmydlanie. Zagęszczacz jest składnikiem smaru, który nadaje mu konsystencję. Innymi słowy, jest to sztywność charakterystyczna dla smaru.
Zagęszczanie smarów
Jak już wspomniano, najpopularniejszymi zagęszczaczami smarów są mydła proste i złożone. Mydła proste powstają w wyniku reakcji pojedynczego kwasu tłuszczowego z pojedynczym metalem ziem alkalicznych. Mydła złożone powstają w wyniku reakcji zarówno długołańcuchowego kwasu tłuszczowego, jak i kwasu difunkcyjnego o krótszym łańcuchu z metalem ziem alkalicznych. Najczęściej stosowanymi formami metali są wodorotlenki litu, wapnia i reaktywne związki glinu.
Inne zagęszczacze stosowane do produkcji smarów obejmują polimocznik (produkt reakcji amin i izocyjanianów), sulfonian wapnia, glinę organofilową, zmatowioną krzemionkę i politetrafluoroetylen (PTFE). Podobnie jak w przypadku smarów zagęszczanych mydłem, zagęszczacz polimocznikowy wymaga przeprowadzenia reakcji w określonych warunkach. Zagęszczacz na bazie sulfonianu wapnia również wymaga kontrolowanej obróbki w celu uzyskania stabilnego smaru. Pozostałe zagęszczacze wymagają zdyspergowania w płynie smarującym w celu wytworzenia smaru.
Produkcja smarów
W przypadku zagęszczaczy mydlanych, polimocznika i sulfonianu wapnia, do wytworzenia zagęszczacza, a następnie gotowego smaru wymagana jest znaczna obróbka. Wymagane są liczne etapy dodawania oleju i składnika zagęszczającego, mieszania, podgrzewania, chłodzenia, aby utworzyć zagęszczacz, który wytworzy smar o pożądanych właściwościach.
Smary mogą być wytwarzane w wielu typach urządzeń, w tym w kotłach otwartych (atmosferycznych), kotłach zamkniętych (ciśnieniowych), stycznikach Stratco i jednostkach produkcji ciągłej. Konfiguracje mieszania, media grzewcze/chłodzące i wiek sprzętu znacznie się różnią.
We wszystkich przypadkach produkcji, zmienne procesowe muszą być utrzymywane w celu wytworzenia pożądanego zagęszczacza i gotowego smaru.
W przypadku otwartych kotłów, kotłów ciśnieniowych i stycznika Stratco, profil czasowo-temperaturowy ma ogromne znaczenie. Odpowiednia temperatura musi zostać osiągnięta w określonym czasie, aby reakcja przebiegła prawidłowo. Ponadto różnica temperatur między płaszczem a wsadem, szybkość dodawania płynu, kolejność dodawania dodatków, stopień homogenizacji i inne zmienne procesowe mogą mieć wpływ na wynik procesu produkcyjnego.
W przypadku procesu ciągłego utrzymanie zmiennych procesowych, takich jak temperatura, ciśnienie, różnica ciśnień i natężenie przepływu, wpływa na właściwości produktu końcowego. Każda zmienna musi być utrzymywana w stanie ustalonym w trakcie produkcji, aby uzyskać smar o stałych właściwościach.
Znaczenie specyfikacji smaru
Ponieważ w produkcji smaru występuje tak wiele zmiennych, które mogą w rzeczywistości zastąpić samą formułę, specyfikacje mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia stałej wydajności. Specyfikacje zazwyczaj obejmują wiele właściwości fizycznych, na które wpływa proces produkcyjny, takich jak konsystencja, stabilność mechaniczna, separacja oleju, odporność na wodę i przepływ w niskich temperaturach. Każda z tych właściwości zależy od stężenia zagęszczacza w smarze, a z kolei od zmiennych procesu produkcyjnego. Przy odpowiedniej kontroli zmiennych procesowych, smar spełni wymagania specyfikacji i zapewni pożądaną wydajność.
Specyfikacja smaru High-Performance Multiuse (HPM) NLGI obejmuje testy wielu właściwości, na które wpływa tworzenie i stężenie zagęszczacza. Konieczne jest kontrolowanie zmiennych procesowych podczas produkcji smaru, aby wytwarzać spójny produkt z jednej partii do drugiej, tak aby konsekwentnie spełniać wymagania specyfikacji. Specyfikacja HPM zapewnia produkt o dobrej wszechstronnej wydajności dla wielu zastosowań.
Gdy zastosowanie ma bardziej ekstremalne warunki pracy, może być potrzebny produkt o wyższym poziomie wydajności. Specyfikacja HPM ma towarzyszące „znaczniki”, które oznaczają zwiększoną wydajność w niektórych obszarach. Smary z oznaczeniem WR mają zwiększoną odporność na wodę, podczas gdy oznaczenie LT wskazuje na wydajność w niskich temperaturach, a oznaczenie HL ma na celu zapewnienie wyższej nośności.
Kluczem do certyfikacji HPM jest to, że specyfikacja jest bardziej obszerna i wymagająca niż typowe specyfikacje smarów i wymaga walidacji wydajności przez NLGI za pośrednictwem niezależnych agentów certyfikacji jakości i testowania. W związku z tym specyfikatorzy smarów mogą mieć pewność co do jakości smarów z certyfikatem HPM.
1 National Association of Lubricating Grease Manufacturers, Inc., USA, którego europejskim odpowiednikiem jest European Lubricating Grease Institute lub ELGI
