Масла на растителна основа за строителни машини

Съвременният пазар на минерални смазочни продукти е достатъчно наситен. Правилно подбраните смазочни масла осигуряват по-малко износване, намаляване на триенето и разхода на гориво в строителната техника. Това е от полза както за собственика, така и за опазването на околната среда. Критерий за въздействието на смазочните масла върху околната среда е тяхната биоразградимост. Съществен принос в това отношение допринасят маслата на растителна основа за строителните машини.
В статията ще разкажем за общите и нормативните изисквания за биосмазочните масла, за свойствата им, за универсалните, моторните и хидравличните био масла, за правилата за преминаване от минерално към биосмазочно масло.

Съвременният етап на глобализация на икономиката и замърсяването на околната среда налага извършване на иновативни подобрения на строителната техника и реализиране на екологични решения за опазване на околната среда. Едно от тези приоритетни направления, свързано с проблемите за икономия на гориво, смазочни материали и опазване на околната среда, е намирането на заместители на традиционните минерални масла с биосмазочни масла от растителен произход. Във връзка с икономията на гориво и все по-строгите законодателни изисквания за защитата на околната среда се налага на все повече европейски производители да преминат към производство на екологично чисти смазочни материали на растителна основа. Това води до намаляването на емисиите на въглероден диоксид в атмосферата и опазване на почвените и водните ресурси. Валидността на този избор се потвърждава от високата динамиката на световния пазар и значително повишаване на техническото използване на смазочни растителни масла. Това най-ясно се проявява в САЩ и Западна Европа, където широко се използват моторни, хидравлични, трансмисионни и универсални смазочни растителни масла.

Общи изисквания за биосмазочните масла
Екологичните смазочни материали могат да се използват само чрез замяната на базовите нефтени масла с растителни. Растителните масла към днешна дата само в няколко свойства не могат да заместят минералните масла. Технологичната им необходимост от смесване с минералните масла се налага само в специални случаи, когато проблемът, свързан с практическото приложение не може да бъде решен с помощта на други добавки. Биогенните смазочни материали могат да бъдат избрани от различни растителни масла - рапично, слънчогледово, соево, палмово, рициново. Техният химически състав обикновено е от въглерод, водород и кислород под формата на глицерин и мастни киселини. Най-голямо практическо значение имат трите мастни киселини: олеинова, палмитинова и стеаринова. В присъствието на малки количества от тези мастни киселини в маслото, маслеността му се увеличава значително. Термичната стабилност и ниско температурните свойства на растителните масла са с по-ниски показатели в сравнение с конвенционалните смазочни масла. Подобряване на смазочните им свойства се постига чрез тяхното смесване със синтетични естери. По този начин чрез смесване с различни минерални масла и добавки могат да се променят свойствата на био маслата в съответствие с предназначението им. В Европа рапицата се явява основна суровина за производството на биогенни смазочни материали. Като се има предвид химическите и физическите свойства на рапичното масло, неговата нетоксичност и биоразградимост, то често се използва в Европейските страни като компонент в смазочните материали. Това подобрява тяхното качество, което се дължи на по-добрите смазочни свойства и по-високия вискозитетен индекс. Ако индустриалните масла аналози имат вискозитетен индекс на 85-90, а трансмисионните 90-100, то за рапичните биомасла този показател е 150-180. Това е особено важно за всесезонните продукти, вискозитетът на които не трябва да се изменя значително по време на експлоатацията в широк температурен диапазон. Освен това смазочната способност на естерите позволява да се намали използването на активни химически добавки, което значително увеличава екологичните ползи от приложението на био маслата за околната среда. Въпреки ниската стабилност на биомаслата при високи температури, което изисква миещо-диспергиращи добавки, изследванията са показали, че растителните смазочни масла и техни производни са с много по-добри трибологични свойства от нефтените масла. Например в Германия има повече от 500 различни продукти на биосмазочни масла за различно приложение, които са налични на пазара.

Нормативни изисквания
Първата стъпка за въвеждане на технически стандарт за биосмазочните материали е направена през октомври 2011 година в Германия с публикуването на DIN SPEC 51523. Той постановява минималните изисквания за биосмазочните материали. Според стандарта биосмазочните материали трябва да отговарят на три критерия, като възобновяеми-смазочните материали на растителна основа трябва да са поне 25% от възобновяеми суровини, бързо биоразградими-повече от 60% в съответствие с OECD 301 - Organisation for Economic Cooperation and Development - Организация за икономическо сътрудничество и развитие, безопасни за околната среда биоразградимите смазочни материали не трябва да се класифицират като опасни за околната среда, което се демонстрира с изпитване в съответствие с насоките на OECD 201/202/203.

Свойства на биосмазочните масла
Смазочните масла на растителна основа по своите свойства само частично се различават от свойствата на минералните смазочни масла. Те имат по-висок вискозитетен индекс и оттук по-добри смазочни свойства от минералните. Това води също до по-малка необходимост от растителни добавки за поддържане на смазочните свойства в сравнение с минералните масла. От друга страна, маслата на растителна основа имат по-висока склонност към окисление и хидролиза, отколкото минералните масла. По този начин те изискват повече добавяне на добавки за подобряване на срока на годност в сравнение с минералните масла. Поради наличието на тези добавки трябва да се избягва смесването на растителните смазочни масла с минералните.

Смазочните масла на растителна основа не са разтворими във вода. Плътността им е обикновено около 0.92kg/l, което означава, че те са по-леки от водата, но са малко по-тежки от петролните продукти.

Работната температура на смазочните масла на растителна основа е от -10°С до +70°С като температурният диапазон е далеч по-малък от този на синтетичните естери. Кратковременното занижаване или завишаване на температурния обхват не се отразява негативно върху работата на използваните биосмазочни материали. При постоянно висока температура, молекулната структура на биомаслата се поврежда и те по-бързо стареят.

Вискозитетът на една течност е свойството на течните й пластове да се противопоставят на относителното движение между тях. Величина, която характеризира повишаването на вискозитета с намаляване на температурата, е вискозитетният индекс. Той се явява мярка за вискозността на течността. Вискозитетният индекс описва промяна във вискозитета на течността, в зависимост от температурата. Колкото по-висок е вискозитетният индекс, толкова по-постоянен е вискозитетът с повишаване на температурата. Биомаслата на растителна основа имат вискозитетен индекс 200 в сравнение с този минералните масла 100, т.е. първите имат значително по-висок вискозитетен индекс спрямо вторите. Високият вискозитетен индекс е свойство на базовото растително масло, който не е необходимо да се подобрява чрез добавяне на добавки, както това се прави при минералните масла за подобряване на техния вискозитет. Той може да се използва в по-малко вискозни масла, които осигуряват дори и при високи температури оптимално смазване и спомагат за икономия на гориво в райони с по-студен климат.

Високите температури, ултравиолетовото лъчение, кислорода, водата и праховите частици оказват отрицателно влияние върху стареенето на смазочните материали. Синтетичните естери на базата на растителните масла са по-мощни от чистите растителни масла по отношение на стабилността на стареене и устойчивостта към окисление. Чрез специални добавки използването и съхранението им се удължава, намаляват се корозията и окисляването, подобрява се поведението им при ниски температури. В допълнение големите възможности за по-добро филтруване водят до удължаване на експлоатационния срок на биосмазочните материали и хидравличните течности.

Естествените растителни масла и синтетичните им естери са нетоксични, физиологично безвредни и не съдържат тежки метали. Това важи и за биосмазочните материали, тъй като в тях обикновено се използват екологично чисти добавки.

Важен критерий за биосмазочните масла е бързата им биоразградимост. Колко бързо се разлага веществото се установява след провеждане на метода за изпитване OECD 301 BD, F. Той показва дали веществото намалява с поне 60% в рамките на 28 дни. Добрите смазочни растителни масла отговарят напълно на тези условия. Минералните масла се характеризират само с малък процент на разграждане в разглеждания период.

Универсални и моторни биосмазочни масла за строителни машини
В тракторите и строителната техника се употребяват три вида масла - моторни, трансмисионни и хидравлични. Те имат различни свойства, предназначение и срок на употреба, които създават някои експлоатационни неудобства. За да се премахнат тези експлоатационни неудобства са създадени две универсални групи моторно-трансмисионно-хидравлични масла. Първата група масла са известни под наименованието Super Tractor Oils Universal-STOU. Te се използват навсякъде в машината, където са потребни масла. Тези масла, отговарят на конструкторските изисквания на по-голямата част от агрегатите в трактора или комбайна. Другата група масла са Universal Tractor Transmission Oils-UTTO, които се използват навсякъде в машината с изключение на двигателя.

Препоръчителна е употребата на биомаслата UTTO за трансмисията и хидравликата. Универсалните тракторни масла намират широко приложение и в строителната техника - багери, булдозери, ескаватори, тежки самосвали, пътно-строителни машини и пр. С моторните биосмазочни масла се цели бързо смазване на дизеловия двигател и намаляване на износването му.

Хидравлични биосмазочни масла за строителни машини
Хидравличните биомасла за строителна техника се произвеждат от базовите масла, базирани на синтетични естери от растителна основа. Те обикновено се произвеждат от рапично масло, като естествените естери - Hydraulic Oil Environmental Triglyceride-HETG, са модифицирани чрез преестерифициране - Hydraulic Oil Environmental Ester Synthetic-HEES. В сравнение с HEES, HETG е предназначен за по-ниска температура в резервоара на машината и по-ниска студоустойчивост. HEES може да се използва и в по-тежките машини като горски превозни средства, багери и булдозери.

Правила за преминаване от минерално към биосмазочно масло
За бързо и лесно преминаване от минерални масла в биосмазочно масло Institute for Fluid Power Drives and Controls - Germany препоръчва следните правила. Осигурява се съвместимост на пластмасовите компоненти - уплътнения, маркучи и покривни филтри с биомаслото. Проверява се състоянието на системата дали маркучите и уплътненията са в добро състояние. Избира се правилното биомасло за съответното приложение - използват се техническите характеристики в паспорта на производителя на биосмазочно масло. Биомаслото и минералното масло не се смесват, това означава, че системата трябва да е внимателно почистена и изплакната при преобразуването. Биомаслото притежава различни свойства на разтворител в сравнение с минералното масло, може да разтвори отлагания и да причини затруднения. Контролира се качеството. Препоръчително е да се вземат проби от маслото преди и след замяната и да се изследват в лаборатория. Наблюдава се съдържанието на вода. При използване на биомасла трябва стриктно да се гарантира от производителя, че влага не може да се получи в маслосистемата. Допустомото съдържание на вода трябва да бъде по-малко от 0,1% в бързо биоразградими маслени течности.