obrmO penení mazacích prostriedkov a technologických kvapalín, ako aj o odpeňovacích prísadách do nich sa dozvedáme takmer vždy až na konci stránok odborných článkov, firemných katalógov a publikácií. Pritom penenie hrá veľmi dôležitú úlohu pri ich aplikácii,  údržbe aj v každodennej tribologickej praxi.

Penenie vo všeobecnosti spôsobuje okolitý a absorbovaný, rozpustený vzduch v mazacích olejoch i v technologických kvapalinách, ako sú napríklad obrábacie oleje, chladiaco - mazacie kvapaliny a podobne. Mnohé z nich pri aplikácii v rôznych agregátoch a operáciách veľmi penia. Penenie následne zapríčiní poruchy a zlyhávanie zariadení.

Toto penenie narastá, ak je v nich prítomná vlhkosť, voda, detergenty a iné kontaminanty, ako sú živice, kyslé kaly a rôzne usadeniny...

 

Následky penenia

Penenie spôsobuje problémy pri základných operáciách, akými sú prečerpávanie olejov, palív, funkčných – technologických kvapalín, pri výrobe finálnych motorových, prevodových, hydraulických, turbínových, brzdových kvapalín, prísad a podobne.

 

Motorové a prevodové oleje

Motorové a prevodové oleje sú najčastejšie požívanými mazacími olejmi v praxi. Preto im treba venovať zvýšenú pozornosť po každej stránke – funkčnej, ekonomickej aj ekologickej.

Penenie motorových olejov je príčinou zvýšenej oxidácie základových olejov, na báze ktorých sú vyrobené. Kyslé kaly spôsobujú koróziu ložísk a pohyblivých častí motora, čerpadla, zanášanie a upchávanie filtrov a podobne.

V prevodových olejoch spôsobuje penenie zníženie hrúbky mazacieho filmu. Stenčenie filmu má za následok zvýšenie opotrebovania prevodového ústrojenstva. V najhoršom prípade môže dôjsť až k zadretiu prevodovky.

Podobne, ako v motorových olejoch, aj tu dochádza za prítomnosti vody a zvýšenej teploty k deštrukcii vysokotlakových prísad hydrolýzou. Treba uviesť, že vysokotlakové prísady, obsahujúce napríklad elementy síry, fosforu, kyslíka, dusíka a kovy, ako zinok, molybdén či nikel, tvoria základné prísady, na báze ktorých sú prevodové oleje vyrobené. Bez týchto a ďalších prísad, ako sú viskozitné prísady, antioxidanty, detergenty, disperganty, protikorózne prísady, by nebolo možné vyrobiť prevodové, respektíve kvalitné motorové oleje s požadovanými funkčnými vlastnosťami.

Penenie spôsobuje skrátenie životnosti prevodových olejov do takej miery, že sa musia skôr vymeniť a nahradiť novými, čerstvými olejmi.

Vysokotlakové prísady, tzv. EP prísady, pomerne ľahko podliehajú vplyvu vlhkosti a najmä väčšiemu obsahu vody v hydrolýze. Vznikajú tak korózne látky, ktoré majú následne vplyv na zníženie ich funkčných vlastností – protioderových i protizadieracích vlastností.

Vlhkosť sa do prevodových olejov dostáva najčastejšie tzv. dýchaním prevodovky, po odstavení automobilu či agregátu. Tomuto problému sa nedá zabrániť. Do istej miery by pomohlo dokonalé utesnenie prevodovky, ale v praxi je to v niektorých prípadoch veľmi problematické a často až nemožné.

Väčšiemu obsahu vody v motorovom a prevodovom oleji sa dá ľahšie zabrániť dodržiavaním technologických predpisov pri ich výrobe, skladovaní a manipulácii.

Maximálne prípustný obsah vody v motorovom oleji je 0,1 až 0,2 % hmotnosti, v prevodovom oleji je to 0,1 až 0,5 % hmotnosti.

 

obr1mHydraulické, turbínové oleje, brzdové a iné funkčné kvapaliny

Pri aplikácii hydraulických olejov treba dbať na to, aby neobsahovali vlhkosť, vodu a iné kontaminanty, ktoré spôsobujú penenie. Pena vytvára v hydraulických systémoch nežiaduce, tzv. vzduchové, resp. parné – plynové vankúše, ktoré  znižujú požadovaný tlak v piestoch a nepriaznivo ovplyvňujú činnosť čerpadiel.

Voda má najväčší vplyv na znehodnotenie hydraulických olejov a životnosť komponentov hydraulických systémov.

Maximálne prípustné množstvo vody v hydraulickom oleji je 0,02 až 0,1 % hmotnosti a v turbínovom oleji je to 0,05 až 0,2 % hmotnosti.

 

Situácia je podobná aj pri aplikácii brzdových kvapalín v automobiloch, kde pri vysokých teplotách v brzdovom systéme dochádza k vytváraniu vodnej pary. Para znižuje bod varu brzdovej kvapaliny, čo negatívne ovplyvňuje brzdenie. V krajnom prípade môžu brzdy celkom zlyhať a spôsobiť haváriu automobilu.

Problémy s penením sa veľmi často vyskytujú pri aplikácii obrábacích, chladiaco – mazacích kvapalín v strojárstve. Používajú sa v nich emulzné kvapaliny, ako aj rezné oleje, ktoré neobsahujú pridanú vodu. V krajnom prípade iba vlhkosť.

Penenie v obrábacích emulzných kvapalinách, ktoré sú na báze vody a emulgátorov, spôsobuje pomerne veľké problémy pri čerpaní, udržiavaní požadovaných funkčných vlastností, v oblasti mikrobiológie, pH, prípustnej korózie, filtrácie brúsnych kalov a aj pri odstraňovaní stružlín.

Okrem uvedených problémov sa vyskytujú aj tribologické a tribotechnické problémy  v oblasti styku rezného nástroja a obrobku. Vplyvom penenia dochádza k zníženiu hrúbky mazacieho filmu, respektíve k nedostatočnému mazaniu a zadieraniu, k zvyšovaniu teploty atď.

obr2m obr3m

Prísady proti peneniu

Na zabránenie penenia mazacích olejov a kvapalín sa pri výrobe, ako aj počas prevádzky agregátov, pridávajú prísady proti peneniu. Prísady zabraňujú peneniu úplne alebo ho aspoň potláčajú na únosnú mieru.

Za najúčinnejšie a najpoužívanejšie prísady proti peneniu sa považujú rôzne typy

silikónových olejov s rôznou viskozitou a molekulovou hmotnosťou – polysiloxany

polymetylsiloxany, polyvinylsiloxany, polyetersiloxany, polyetoxyfenoly atď.

Zaujímavosťou pri používaní týchto typov prísad proti peneniu je, že optimálne pôsobia už vo veľmi nízkej koncentrácii. V relácii niekoľkých ppm (od 4 až po 20 ppm) podľa použitého mazacieho oleja alebo technologickej kvapaliny. Tu platí stará zásada, že aj dobrého veľa škodí. Preto treba pri dávkovaní prísady proti peneniu veľmi dôkladne, až experimentálne zistiť optimálnu koncentráciu použitého typu silikónového oleja.

Vynikajúce vlastnosti silikónových prísad proti peneniu neboli zatiaľ nikde vo svete prekonané inými druhmi a typmi prísad.

 

Skúšobné metódy a normy pre penenie

Stanovenie únosného penenia olejov sa vykonáva podľa normy ST SEV 3970-83. Metóda je založená na meraní objemu peny, ktorá sa vytvorí po prechode vzduchu olejom za 5 minút + - 3 s (penivosť). Následne sa meria objem peny po 10 minútach státia alebo času do úplného zmiznutia peny (stálosť peny).

 

TEXT/FOTO Dr. Pavol Klucho, SSTT, Bratislava