Syntetyczne i biodegradowalne środki smarne dla przemysłu

Wszystkie drogi prowadzą do Rzymu – drogi rzymskie przetrwały do dziś, to najważniejsze osiągnięcie inżynierskie tamtych czasów. Były oznakowane kamieniami milowymi (mila rzymska to 1478,5 m). Pojęcia kamienia milowego dziś używa się symbolicznie.

Obecnie drogami przewozimy do 75% towarów, a ponad 50% całego rynku środków smarnych stanowią oleje i smary do transportu, pozostałe to środki do przemysłu. Syntetyczne środki smarne zależnie od stopnia rozwoju gospodarczego, strefy klimatycznej itp. stanowią od jednego do kilku procent ogółu środków smarnych.

Rozwój olejów syntetycznych

Pierwszym kamieniem milowym w historii olejów syntetycznych było lotnictwo. Na początku do smarowania silników samolotów stosowano oleje rycynowe (castor oils). Olej rycynowy, produkowany z rącznika, do tej pory z powodu swoich doskonałych właściwości lepkościowych i termicznych cieszy się renomą i jest porównywany z estrami syntetycznymi. Lotnicy pionierzy nosili zwykle okulary i białe szaliki, powodem była mgła olejowa wydobywająca się z silnika samolotu. Szalikiem pilot wycierał okulary i osłaniał się przed wdychaniem oparów oleju rycynowego, które powodowały biegunkę. (Rycyna jest to jedna z najgroźniejszych trucizn, w oleju występuje w ilościach śladowych, bo jest nierozpuszczalna w oleju, lecz w wodzie). Odporność termiczna tych olejów była wzorcem do opracowania pierwszych olejów syntetycznych. Były to estry syntetyczne – techniczna myśl niemiecka z okresu drugiej wojny światowej. Oleje i smary syntetyczne do tej pory są rozwiązaniem podstawowym w lotnictwie.

Kolejnym kamieniem milowym bardziej powszechnego stosowania olejów syntetycznych były lata 70. XX wieku. Powodem był rozwój nowych technologii przemysłowych i kryzys naftowy, który zrodził myślenie ekonomiczne, energooszczędność oraz powstanie ekologii. A potem odkryto dziurę ozonową, dioksyny i inne skutki uboczne działalności człowieka. Odkrycie dziury ozonowej spowodowało banicję freonów i wymusiło stosowanie nowych czynników chłodniczych, do których można stosować tylko oleje syntetyczne. Dioksyny, kojarzą się między innymi z Askarelami – niepalnymi syntetycznymi olejami transformatorowymi (polichlorobifenyle), które przy pożarach, np. budynków mających transformatory wypełnione tym olejem, tworzą szkodliwe dioksyny. Obecnie oleje transformatorowe zastępowane są nowymi olejami, które noszą nazwę Nowe Askarele. W ten sposób oleje syntetyczne pośrednio i bezpośrednio są uczestnikami skandali i historii kryminalnych naszej epoki: rycyna – morderstwo szpiega w metrze londyńskim przez ukłucie końcówką parasolki z rycyną, dioksyna – zamach na Juszczenkę, dziura ozonowa – rak skóry.

Ogromną wadą olejów syntetycznych jest nadal to, że przy coraz wyższych cenach ropy naftowej i jej potencjale kryzysotwórczym, większość z nich jest produkowana z surowców pochodzących z ropy naftowej. Postęp techniczny zmniejsza zapotrzebowanie maszyn na energię, nie są one tak hałaśliwe jak kiedyś i oczywiście zużywają mniej środków smarnych. Bardziej wydajne maszyny częstokroć wymagają stosowania też innej generacji olejów i smarów.

Ankieta

W tabelach 1–13 na stronach A10–A19 zawarte są dane od firm działających na rynku polskim, które odpowiedziały na naszą ankietę, o oferowanych przez nie syntetycznych i biodegradowalnych środkach smarnych. Tak bogata oferta syntetycznych środków smarnych zarówno producentów krajowych, jak i zagranicznych świadczy o nowoczesności naszej gospodarki. Syntetyczne środki smarne są stosowane tylko w nowych i najnowszych maszynach i przyrządach. Taka analiza zrobiona 10 lat wcześniej wyglądałaby znacznie skromniej.

Traktując środek smarny i smarowany mechanizm jako całość, należy pamiętać, że olej jest jednym z najtańszych elementów tego zespołu. Z drugiej strony w rozlicznych badaniach stwierdzono, że od 50% do 80% wszystkich mechanicznych i elektromechanicznych uszkodzeń jest powodowanych przez niewłaściwe smarowanie.

Kryteria doboru środków smarnych

Uniwersalnym kodem, pozwalającym konstruktorom maszyn dobierać olej do urządzenia lub mechanizmu, są klasyfikacje lepkościowe (w przypadku smarów, klasy konsystencji wg NLGI) oraz klasy jakościowe.

Lepkość

Podstawową klasyfikację lepkościową dla olejów przemysłowych zawiera norma ISO 3448, np. VG 46 według tej normy oznacza klasę lepkościową 46 (Viscosity Garde). Klasy lepkościowe wg ISO 3448 bazują na lepkości kinematycznej oleju oznaczanej w 40°C. W opisie olejów amerykańskich często jest podawana lepkość w Sekundach Uniwersalnych Saybolta (SUS). W tablicy poniżej podano lepkości SUS w temperaturze 100°F dla typowych klas wg ISO 3448, jest to często potrzebne przy porównaniach.

Do klasyfikacji olejów stosuje się zwykle lepkość kinematyczną, jest ona podawana w mm2/s, starą jednostką, często jeszcze podawaną, był cSt (centistokes), 1mm2/s = 1 cSt.

Równie ważna jest lepkość dynamiczna (mierzona wobec działania sił ścinających), obecnie podstawową jednostką jest mPa·s (milipascalosekunda). Stosowanych jest wiele innych jednostek lepkości.

Tablica 1. Porównanie lepkości w SUS i w mm2/s dla części klas lepkościowych ISO

Najważniejszym kryterium doboru oleju smarnego jest jego lepkość. Lepkość olejów zmienia się wraz z temperaturą. Przyjęto dwie podstawowe temperatury do opisywania właściwości lepkościowych oleju: 40°C i 100°C. Na podstawie lepkości oleju w tych temperaturach oblicza się wskaźnik lepkości. Im wyższy wskaźnik lepkości, tym mniejsza zmienność lepkości w funkcji temperatury, a co za tym idzie, mniejsza zmienność grubości filmu smarnego. Oleje syntetyczne zazwyczaj mają dużo wyższe wskaźniki lepkości niż oleje mineralne. Przy wskaźniku lepkości wyższym niż typowe oleje naftowe i przy polarnych cząsteczkach, mocno trzymających się powierzchni, film smarny olejów estrowych będzie bardziej wytrzymały i grubszy w tej samej temperaturze niż olejów węglowodorowych, do tego olej estrowy jest bardziej odporny termicznie. Wszystko to decyduje o lepszym smarowaniu skojarzenia trącego (mniejsze zużycie oleju), mniejszym grzaniu się smarowanego skojarzenia i dłuższej pracy oleju. Najważniejsza jest oczywiście lepkość oleju w smarowanym urządzeniu w temperaturze pracy. Dla różnych urządzeń różne lepkości są uważane za optymalne w temperaturze pracy. Na przykład dla łożysk ślizgowych zakłada się, że minimalna lepkość w temperaturze pracy powinna być rzędu 13 mm²/s, zaś optymalna dla średnio obciążonych łożysk od 22 do 35 mm²/s. Określenie temperatury pracy oleju jest czasami dość trudne, najprościej oszacować ją, mierząc temperaturę na zewnątrz przewodu wychodzącego ze smarowanego łożyska. Temperatura na zewnątrz przewodu w pobliżu łożyska będzie o 5°C do 10°C niższa od typowej temperatury pracy w łożysku. Jest to oczywiście metoda przybliżona. W tablicy poniżej podano przybliżone zasady doboru klasy lepkości oleju do łożyska ślizgowego, zależnie od obrotów i temperatury oleju.

Podobne zasady opracowano dla innych gatunków olejów.

Tablica 2. Dobieranie klasy lepkości oleju do łożysk ślizgowych

Wybranie oleju o zbyt niskiej lepkości niesie ryzyko zbytniego grzania się zespołu wskutek niedostatecznej grubości filmu smarnego (kontakty metal–metal). Jeśli olej jest zbyt lepki, również może wystąpić grzanie się wskutek wewnętrznego tarcia w oleju. Zbyt duża lepkość oleju to również możliwość kawitacji oraz nadmierne zużycie energii i przyśpieszone starzenie oleju.

Przy dobieraniu lepkości oleju do smarowanego zespołu mamy na uwadze zwykle przeciętne obciążenie i przeciętną prędkość. W praktyce eksploatacyjnej zdarza się, że dane łożysko doświadcza obciążeń udarowych, wzrostu obciążenia lub zmian szybkości obrotowej. Takie niestabilności skracają czas życia łożyska – oszacowano, że dwukrotne zwiększenie obciążenia nawet o 90%, a dwukrotne zwiększenie szybkości obrotowej o ok. 50%.

Obciążenie

Drugim ważnym parametrem, od którego zależy lepkość oleju, jest ciśnienie działające na olej. Naciski jednostkowe (ciśnienie) panujące w węzłach tarcia mogą zmieniać lepkość oleju w znacznym stopniu, wzrasta ona wraz ze wzrostem ciśnienia. W niektórych przypadkach (powierzchnie styku zębów mocno obciążonych kół zębatych, kontakt kulka-bieżnia w mocno obciążonych łożyskach tocznych) powstają warunki smarowania elastohydrodynamicznego. Wtedy warstwa olejowa jest tak lepka, a zarazem tak wytrzymała, że powoduje elastyczne odkształcenie metalu. Czyli cząsteczki oleju są wtedy niczym biegnący siłacz Atlas, który odpychając się nogami i rękami (zostawiając chwilowe odkształcenia w metalu jak w gumie), nie dopuszcza do kontaktu dwóch naciskających na siebie powierzchni.

Przyjmuje się, że lekko obciążone przekładnie charakteryzują się naciskami kontaktowymi poniżej 500 MPa i maksymalną prędkością ślizgową na powierzchni zęba poniżej 1/3 prędkości liniowej na walcu podziałowym koła zębatego.

Za mocno obciążone przekładnie uznaje się przekładnie charakteryzujące się naciskami kontaktowymi powyżej 500 MPa i maksymalną prędkością ślizgową na powierzchni zęba powyżej 1/3 prędkości liniowej na walcu podziałowym koła zębatego.

Mocno obciążone skojarzenia wymagają zwykle olejów z dodatkami EP.

Temperatura

Podstawowe parametry kształtujące dobór oleju to: temperatura, przenoszone obciążenia, prędkości (siły ścinające), obecność agresywnego środowiska, stosowany system smarowania, czas pracy i istnienie specjalnych przepisów (np. przemysł spożywczy).

 Często to temperatura pracy oleju decyduje o wyborze syntetycznego środka smarnego. Dotyczy to zarówno bardzo niskich temperatur (–60°C), jak też bardzo wysokich (powyżej 150°C). Oleje mineralne najczęściej nadają się do pracy w zakresie –25°C do 140°C. W zakresie niskich temperatur pracy mogą być poprawiane dodatkami depresującymi, w wysokich – dodatkami inhibitującymi utlenianie. Wyższe temperatury pracy olejów mineralnych są możliwe, gdy jest duże zużycie oleju i jest on wciąż uzupełniany, natomiast w układach pracujących z niskim zużyciem, przy małych dolewkach, należy liczyć się z niższymi temperaturami pracy albo z krótszymi czasami pracy.

W tablicy poniżej podano przykładowe typowe temperatury pracy wybranych zespołów.

Tablica 3. Typowe temperatury pracy olejów dla niektórych układów

Czas pracy

Podstawową regułą przy temperaturze pracy oleju jest to, że wzrost temperatury pracy o około 10°C skraca czas życia oleju o połowę. Okresy pracy olejów są zwykle ustalane przez producenta sprzętu, on też podaje, jaki olej należy stosować, to jest jego klasę lepkościową i jakościową, np. przy oleju hydraulicznym HV 32. Czasami zamiast okresu godzinowego jest podawany czas, np. 1 rok od zalania, albo alternatywnie, co nastąpi najpierw.

Najbardziej typowe okresy pracy olejów to:

• przekładnie, turbiny: od 2000 h do 5000 h,
• sprężarki: od 500 h do 4000 h,
• hydraulika: od 100 h do 5000 h.

Okresy pracy olejów oraz ich zakresy temperaturowe można wydłużyć, stosując oleje syntetyczne. Zastosowanie oleju syntetycznego bardzo często prowadzi do mniejszego zużycia mechanicznego zespołu, a okres pracy zależnie od zastosowania może być wydłużony dwukrotnie aż do dziesięciokrotnego.

Klasyfikacje jakościowe

Ułatwieniem przy doborze środków smarnych są klasy jakościowe. Dzielą one środki smarne na grupy z uwzględnieniem wielu różnych parametrów eksploatacyjnych, typu obecność wody, zakres temperatury pracy, szybkości obrotowych, panujących obciążeń itp. Klasyfikacja jakościowa olejów przemysłowych jest zawarta w ISO 6743. Jest to norma arkuszowa, dla przykładu:

ISO 6743-3: oleje sprężarkowe,

ISO 6743-4: oleje hydrauliczne,

ISO 6743-5: oleje turbinowe,

ISO 6743-6: oleje przekładniowe,

ISO 6743-7: produkty do obróbki metali,

ISO 6743-9: smary.

Jest to obecnie podstawowa norma jakościowa, ale również często są stosowane normy DIN lub wymagania producentów maszyn, którzy też ustanawiają normy na środki smarne dla swoich wyrobów.

Mieszalność

Czy oleje syntetyczne są mieszalne z mineralnymi? Często tak, mieszalne są oleje estrowe i syntetyczne węglowodorowe, ale tylko jeśli chodzi o bazy olejowe. Same oleje mogą być niemieszalne ze względu na dodatki. Niemieszalne są oleje poliglikolowe, silikonowe, fluorowe. Mieszalność to brak widocznych osadów lub rozwarstwień po zmieszaniu. Szerszym pojęciem jest kompatybilność – jest to mieszalność i wzajemna zgodność w zakresie właściwości eksploatacyjnych.

Może być tak, że dwa oleje po zmieszaniu są klarowne, nie widać żadnych zmian, natomiast w eksploatacji jest np. problem pienienia lub korozji, wtedy mówimy o niekompatybilności. Niekompatybilność smarów to najczęściej zmiana konsystencji, smar staje się bardziej płynny, czasami twardnieje. Najmniej problemów stwarza mieszanie syntetycznych olejów węglowodorowych z olejami mineralnymi. Oleje estrowe, mimo że mieszalne z olejami mineralnymi i standardowo dodawane w stężeniu do 20% do olejów typu polialfaolefin (PAO) celem poprawienia ich mieszalności z dodatkami oraz poprawienia pęcznienia uszczelnień, w dużych stężeniach mogą powodować nadmierne spęcznienie niskiej jakości uszczelnień. Stosowanie olejów estrowych po olejach mineralnych powoduje też wymywanie nagarów z układu, dlatego należy uważnie obserwować filtry. Świadomość, jakie problemy może spowodować zmieszanie olejów o różnym przeznaczeniu, jest również ważna, bo pomyłki zawsze się zdarzają.

Niekompatybilność olejów o różnym przeznaczeniu może być spowodowana przez dodatki, gdyż dodatki o charakterze kwasowym z jednego oleju mogą reagować z dodatkami o charakterze zasadowym z innego oleju. Przybliżony obraz, które oleje zawierają jakie typy dodatków, przedstawiono w tablicy poniżej.

Tablica 4. Podział olejów smarnych w zależności od zawartych w nich dodatków

Innym problemem, który może zaistnieć po zmieszaniu olejów, jest zmieszanie olejów o odmiennym powinowactwie do wody. Oleje smarne można podzielić na oleje zawierające dodatki deemulgujące wodę, przyśpieszające jej wydzielanie oraz oleje z dodatkami emulgującymi wodę, są to dodatki o przeciwstawnym działaniu. W tablicy poniżej ogólnie podano, do której grupy należą typowe oleje.

Tablica 5. Podział olejów pod względem ich powinowactwa do wody

Syntetyczne środki smarne

Typowo w zakładach pracy około 80% zapotrzebowania na środki smarne zaspokajają środki o właściwościach standardowych, czyli zwykle dobrej jakości oleje mineralne i smary na bazie mineralnej.

Około 20% stanowią środki smarne wysokiej jakości, tj. o specjalnych właściwościach smarnych, wydłużonym okresie pracy itp. W tej grupie oprócz olejów mineralnych o wysokiej i bardzo wysokiej jakości występują też oleje syntetyczne, np. syntetyczne oleje przekładniowe czy sprężarkowe.

Trzecią grupę stanowią specjalne środki smarne, występujące w ilości do 1%, za to o cenach nawet do 400 razy wyższych od cen tradycyjnych środków smarnych. Do tej grupy należy zaliczyć specjalne środki do zastosowań, gdzie występują agresywne warunki, bardzo niskie temperatury lub radioaktywność. W tej grupie znajdują się najbardziej wyspecjalizowane syntetyczne środki smarne np. perfluorowane polietery.

 Tablica 6. Podstawowe zastosowania olejów syntetycznych

Estry organiczne, estry fosforanowe, PAO, silikony PAO, estry organiczne, silikony, poliglikole, perfluoroetery, chlorosilikony, fluorosilikony, fluorowęglowodory

Syntetyczne środki smarne są również stosowane do nasączania porowatych łożysk ślizgowych ze spieków metali, oraz smarowania łańcuchów różnych przenośników (w tym w mechanizmach schodów ruchomych), styków i łączników elektrycznych, różnych elementów armatury gazowej i wodnej, w przemyśle spożywczym, chemicznym, farmaceutycznym.

Właściwości smarne syntetycznych środków smarnych, podobnie jak mineralnych, mogą być poprawiane przez dodawanie stałych środków smarnych typu: grafit, dwusiarczek molibdenu, miedź, tefl on itp.

Do syntetycznych środków smarnych należy również zaliczyć teflon – polimer tetrafluoroetylenu, znany wszystkim między innymi z powłok na patelniach. Tefl on jest to tworzywo o najniższym współczynniku tarcia, jaki zna człowiek. Do smarowania są stosowane oleje polifluorowęglowodorowe, a także tefl on w postaci proszku, dodawany do olejów i smarów. Dziedziny zdominowane przez oleje syntetyczne to: lotnictwo, oleje sprężarkowe chłodnicze oraz niepalne ciecze hydrauliczne.

Stosowanie olejów estrowych lub polialkilenoglikolowych w sprężarkach chłodniczych stało się koniecznością, gdy ze względu na szkodliwe działanie na warstwę ozonową freony zastąpiono innymi czynnikami (głównie R-134A). Do czynnika R-134A odpowiednie są jedynie oleje estrowe i poliglikolowe.

Oprócz wielu zalet oleje syntetyczne mają też wady – część jest podatna na hydrolizę (oleje estrowe) oraz bardzo często mają one inne powinowactwo do uszczelnień niż oleje mineralne.

Smary syntetyczne

Dużą grupę syntetycznych środków smarnych stanowią smary syntetyczne. Najczęściej są to smary na bazie zagęszczaczy stosowanych w typowych smarach, gdzie olej mineralny zależnie od potrzeb został zastąpiony olejem syntetycznym. Najczęściej są to smary wymagające olejów o niskiej lotności bądź o niskich temperaturach płynięcia, odpornych na wysokie temperatury i agresywne środowisko albo posiadających kilka tych cech na raz. Do zagęszczania smarów syntetycznych mogą być stosowane również zagęszczacze syntetyczne typu żel krzemionkowy lub związki polifluorowe, fluorowo-silikonowe.

Środki smarne do przemysłu spożywczego

W przemyśle spożywczym najczęściej są stosowane oleje na bazie białych olejów mineralnych. Jednak ze względu na szczególne zalecenia z zakresu higieny, czyli HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Point), w wielu sytuacjach wymagane jest stosowanie olejów i smarów syntetycznych. Wymagania dotyczące możliwości stosowania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym spełniają oleje PAO, estrowe, poliglikolowe i silikonowe.

Środki smarne do obróbki metali

Specyficzną grupę syntetycznych środków smarnych stanowią środki do obróbki metali, tzw ciecze syntetyczne. Są to ciecze rozpuszczalne w wodzie, różnią się jednak od typowych emulsji tym, że nie zawierają w składzie olejów ani mineralnych, ani syntetycznych; w ich skład wchodzi koncentrat dodatków i woda. Mają one doskonałe właściwości chłodzące, są przede wszystkim stosowane do szlifowania.

Oleje biodegradowalne

W tytule artykułu i w zestawieniach są ujęte również oleje biodegradowalne. Są to najczęściej albo specjalne oleje estrowe, albo oleje na bazie olejów roślinnych, raczej nie są to oleje mineralne, dlatego dołączono je przy omawianiu do olejów syntetycznych.

Dziedziny zdominowane przez oleje biodegradowalne to: oleje formierskie, hydrauliczne, do zaburtowych silników w łodziach i do pił łańcuchowych.

Niekontrolowane lub ustawiczne przedostawanie się środka smarnego do środowiska może być uciążliwe. Oleje mineralne w środowisku mogą pozostawać nawet do 100 lat. 1 litr średniej lepkości oleju mineralnego tworzy na wodzie plamę o powierzchni około 4000 m2. Dlatego w dziedzinach, gdzie występuje konieczność uwalniania oleju do środowiska (piły) lub zachodzi taka możliwość (układy hydrauliczne hydroelektrowni), bezpieczniej jest stosować oleje biodegradowalne, które po przedostaniu się do środowiska szybciej ulegną rozkładowi powodowanemu przez mikroorganizmy, czyli biodegradacji. Zagrożenie stwarzane przez zużyte oleje smarne i dbałość o ochronę środowiska spowodowały powstanie ustawodawstwa w tym zakresie. W przypadku olejów odpadowych decydujące znaczenie mają dwie ustawy: ustawa o odpadach, która klasyfikuje olej zużyty jako odpad niebezpieczny, i ustawa o opłacie produktowej, która obciąża wprowadzających do obrotu opłatą na rzecz zbiórki i recyklingu olejów odpadowych.

– Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 o odpadach, Dz.U.01.62.628 (z późn. zm.).

– Ustawa z dnia 11 maja 2001 o obowiązkach przedsiębiorców w zakresie gospodarowania niektórymi odpadami oraz o opłatach produktowej i depozytowej, Dz.U.01.63.639 (z późn. zm.).

Biodegradowalność

Do oceny biodegradowalności jest stosowanych kilka metod. Zazwyczaj biodegradowalność mierzy się w wodzie, testy w glebie nie są rozpowszechnione. Przy pomiarze biodegradowalności różnymi metodami, ponieważ są one oparte na innych zasadach, uzyskuje się różne wyniki. Najczęściej stosuje się metodę CEC-L-33-A 94.

Poniżej podano szacunkową biodegradowalność baz olejowych według ww. metody:

• Olej rzepakowy: ok. 98%
• Poliglikol etylenowy: >70%
• Poliglikol propylenowy: <15%
• Estry poliolowe (poliestry): 70–100%
• Oleje węglowodorowe: 0–70%.

Bioakumulacja

Biodegradowalność produktu bardzo zależy od jego lepkości i struktury cząsteczki, ale aby być pewnym, że produkt jest bezpieczny dla środowiska, oleje są oceniane również pod względem biokoncentracji (szerzej bioakumulacji) i ekotoksyczności. Biokoncentracja to wzrost stężenia związku chemicznego w organizmie wskutek absorpcji tkankowej (przez błony skrzelowe i powłoki zewnętrzne), który zachodzi szybciej od procesu metabolizmu i wydalania. Biokoncentracja dotyczy tylko środowiska wodnego, gdy brane są pod uwagę inne przedziały środowiskowe, tj. powietrze i gleba oraz kontakt drogą pokarmową – mówi się wtedy o bioakumulacji.

Sposobem szacowania ryzyka bioakumulacji przy kontakcie organizmów wodnych z substancją chemiczną jest pomiar współczynnika biokoncentracji (BCF – Bioconcentration Factor) lub współczynnika bioakumulacji (BAF – Bioaccumulation Factor). Istnieje wiele metod oznaczania BCF lub BAF, jednakże są one drogie, ponieważ wymagają zmierzenia metabolizmu organizmu. Dużo prostszą metodą jest oznaczenie chemiczne (lub obliczenie na podstawie struktury chemicznej związku) współczynnika podziału (Partition Coefficient) n-oktanol/woda – Log Pow (lub Log Kow). N-oktanol w tym oznaczeniu modeluje tkankę tłuszczową (lipidową), związki o większej rozpuszczalności w n-oktanolu niż w wodzie wykazują większą skłonność do akumulacji w tkance lipidowej organizmów wodnych.

• Produkt charakteryzuje niski potencjał do bioakumulacji, gdy: Log Pow <3 lub BCF <100.
• Produkt charakteryzuje wysoki potencjał do bioakumulacji, gdy: Log Pow >3 lub BCF >100.

Log Pow jest powszechnie stosowanym kryterium biokoncentracji (bioakumulacji). Jego wartość jest bardzo często podawana w karcie charakterystyki produktu.

Toksyczność

Do oceny, czy produkt jest przyjazny dla środowiska, służy również badanie jego toksyczności. Najczęściej stosuje się parametry LD 50 i EC 50:

• LD 50 – (Lethal Dose) – dawka powodująca śmierć 50% populacji,
• EC 50 (Effective Concentration) – stężenie powodujące przeżycie 50% badanej populacji.

Znak Błękitnego Anioła

Na świecie istnieje obecnie wiele systemów przyznawania produktowi miana przyjaznego dla środowiska. W Europie najstarszy i najczęściej stosowany jest znak niemiecki Błękitnego Anioła. Nadaje go RAL – Niemiecki Instytut ds. Certyfikacji. Wiele różnych produktów ma znak Błękitnego Anioła, w tym również oleje. Aby olej mógł uzyskać znak Błękitnego Anioła, musi między innymi spełnić następujące wymagania:

• nie może zawierać substancji toksycznych, żrących, kancerogennych i zagrażających środowisku,
• symbol zagrożenia względem wód może być WGK 1 lub 2, nie może być 3,
• biodegradowalność powinna być >70 %, dla każdego ze składników, których w oleju jest powyżej 5%.

Oleje przyjazne środowisku to najczęściej oleje estrowe lub na bazie tłuszczów roślinnych i pochodnych tych tłuszczów.

Monitorowanie i składowanie

Monitorowanie

Od kilkunastu lat do monitorowania jakości oleju i smarowanego zespołu w trakcie pracy są stosowane systemy monitoringu. Pobieranie próbek oleju w trakcie eksploatacji oraz ich specyficzna dla danego zastosowania lub gatunku oleju analiza umożliwiają diagnozę stanu oleju (czyli często wydłużenie czasu pracy ponad zakładany), zapobieganie awariom poprzez diagnozowanie stanu elementów współpracujących z olejem i węzłem tarcia. Obecnie tego typu systemy monitoringu oferuje większość dużych firm olejowych. Jest to najczęściej usługa świadczona bezpłatnie przy zakupie produktu danej firmy. Stosowanie takiego systemu ma szczególne znaczenie w wypadku olejów syntetycznych, pozwala bowiem w pełni wykorzystać dłuższe okresy pracy tych olejów.

Składowanie olejów syntetycznych

Czas składowania olejów syntetycznych bardzo zależy od gatunku. Oleje typu PAO mogą być składowane do 5 lat w warunkach podobnych jak oleje mineralne. O czasie składowania powinien informować producent oleju lub smaru. Smary podczas składowania mają tendencję do wydzielania oleju. Przy niewielkim wydzieleniu oleju nie jest to groźne. Przy wyższym smar traci konsystencję, w jego kapilarach jest mniejsza ilość oleju smarnego.

Przy przechowywaniu olejów poliglikolowych należy pamiętać, że nie można ich przechowywać w beczkach lakierowanych, gdyż może to prowadzić do rozpuszczenia lakieru.

Oleje estrowe podczas magazynowania chłoną wilgoć, co po dłuższym czasie może wywołać hydrolizę oleju i pogorszenie jego właściwości eksploatacyjnych. Ogólnie środki smarne należy składować w pomieszczeniach zamkniętych, nienarażonych na duże wahania temperatur, ponieważ powoduje to zasysanie wilgoci z otoczenia przez mikronieszczelności na korku, co przy dłuższym magazynowaniu jest niekorzystne dla produktu.

Przy składowaniu emulsji należy pamiętać, że nie wolno przechowywać ich w temperaturach poniżej 0°C. Emulsje w ujemnych temperaturach ulegają rozwarstwieniu i nie są przydatne do dalszej eksploatacji, bo rozwarstwiona emulsja to dużo mgły olejowej, złe właściwości smarne i antykorozyjne, duże zużycie.

Podsumowanie

Syntetyczne środki smarne to dosyć szerokie zagadnienie, w artykule poruszono tylko niektóre problemy eksploatacyjne. Szeroką wiedzą na temat poszczególnych produktów dysponują ich dostawcy. Mamy nadzieję, że w przeprowadzonej ankiecie udało się nam uzyskać informacje od większości dostawców syntetycznych środków smarnych na polskim rynku. Mamy również nadzieję, że dane przedstawione w załączonych tabelach dostarczą naszym czytelnikom podstawowej wiedzy o rynku tych środków.

Oleje syntetyczne przemysłowe to niewielki fragment rynku, ale w niektórych zastosowaniach obecnie nieodzowny, np. oleje sprężarkowe w systemach z czynnikiem R-134A, czyli nasze lodówki i klimatyzacja w samochodach.

Oleje syntetyczne to również nasza droga do gwiazd. Silniki rakietowe, stosujące jako paliwa ciekły wodór i tlen, wszystkie elementy mają smarowane wysokiej jakości olejami i smarami syntetycznymi. Nie tylko silniki, ale również hydraulika, elementy elektryczne, wszystkie skojarzenia ruchome są także smarowane środkami syntetycznymi. Oleje syntetyczne stosuje się bowiem bardzo często tam, gdzie wysoką ceną jest niezawodność.