Voda v oleji není problém jen proto, že zhoršuje mazání. U některých typů základových olejů může při vyšší teplotě spustit také chemický rozklad, vznik kyselých látek a následnou korozi mazaných součástí.
Výzkumnice Elżbieta Beran proto porovnala několik typů minerálních, syntetických, esterových, rostlinných a PAG základových olejů a sledovala, jak dobře odolávají vodě.
Co přesně bylo ve studii testováno?
Výzkum porovnával několik skupin základových olejů:
- minerální uhlovodíkové oleje SN 150 a SN 200,
- vysoce čistý bílý minerální olej,
- syntetický uhlovodíkový olej PAO 4,
- několik polyolesterových olejů,
- rostlinný olej s vysokým obsahem kyseliny olejové,
- dva ve vodě nerozpustné PAG oleje.
Hlavní test probíhal podle metody ASTM D2619. Do uzavřené nádoby bylo vloženo 75 g oleje, 25 g vody a měděný testovací proužek. Směs se následně 48 hodin otáčela při teplotě 93 °C.
Jednoduše řečeno: vědci vytvořili pro olej poměrně tvrdé prostředí – vysokou teplotu, vodu a kovový povrch – a následně sledovali, jestli se olej začne chemicky rozkládat a podporovat korozi.
Hodnotila se především změna TAN, tedy čísla kyselosti oleje, kyselost oddělené vodní vrstvy a úbytek hmotnosti měděného proužku.
Které základové oleje odolaly vodě nejlépe?
Nejlepší výsledky vykázaly uhlovodíkové základové oleje. Do této skupiny patřily klasické minerální oleje, vysoce čistý bílý olej a syntetický PAO.
Nejlépe z celé skupiny dopadl právě PAO 4. Po testu se jeho TAN zvýšil pouze o 0,02 mg KOH/g, kyselost vodní vrstvy byla 0,01 mg KOH a nebyl zaznamenán měřitelný úbytek měděného proužku.
Jejich molekuly jsou vůči hydrolytickému rozkladu velmi odolné. Studie ale zároveň ukázala, že nečistoty – například sirné nebo kyselé sloučeniny – mohou výslednou stabilitu oleje zhoršit.
Velmi dobrou hydrolytickou stabilitu vykázaly také ve vodě nerozpustné PAG oleje.
Proč byly mezi esterovými oleji tak velké rozdíly?
U esterových olejů byla situace složitější. Jejich chemická struktura obsahuje esterové vazby, které se mohou za přítomnosti vody, vyšší teploty a kyselých látek hydrolyticky štěpit.
Studie ukázala, že rozhodující nebyl pouze samotný typ esteru, ale také čistota oleje a jeho počáteční TAN.
Polyolestery s počátečním TAN pod 0,1 mg KOH/g byly hodnoceny výrazně lépe než nečištěné vzorky s vyšší kyselostí.
Studie zároveň ukázala, že některé chemické struktury esteru mohou esterovou vazbu před působením vody částečně chránit. Takzvané sterické stínění kolem esterové vazby zvýšilo u porovnávaných polyolesterů odolnost proti hydrolýze.
TAN neboli číslo kyselosti udává množství kyselých složek v oleji. Vyšší TAN může u esterových olejů podporovat další hydrolytický rozklad a zvyšovat riziko korozivních změn.
Co z této studie plyne pro hydraulické a průmyslové oleje?
Výsledek je důležitý hlavně tam, kde může olej během provozu přijít do styku s vodou nebo vlhkostí.
Typickým příkladem mohou být hydraulické a průmyslové mazací systémy, ve kterých se voda může dostat do oleje kondenzací, netěsnostmi nebo při provozu ve vlhkém prostředí.
Hydrolyticky nestabilní složky mohou za vhodných podmínek vytvářet kyselé produkty. Ty mohou podporovat korozi kovových povrchů a chemická degradace oleje může zároveň změnit jeho viskozitu.
Studie proto dobře ukazuje, proč při výběru maziva pro prostředí s rizikem vody nestačí sledovat pouze viskozitu. Důležitá může být také hydrolytická stabilita základového oleje a celé výsledné formulace.
Co tato studie naopak nedokazuje?
- Studie testovala především základové oleje, nikoliv široký výběr hotových komerčních maziv.
- Výsledky jednoho základového oleje nelze automaticky přenést na všechny oleje stejného chemického typu.
- Přísady v hotovém mazivu mohou hydrolytickou stabilitu výsledné formulace změnit.
- ASTM D2619 je laboratorní zrychlený test a nepředstavuje přesnou simulaci každého reálného hydraulického systému.
- Studie neurčuje, že jeden typ základového oleje je nejlepší pro všechny aplikace.
Jaký je hlavní závěr studie?
Studie ukázala, že odolnost základového oleje vůči vodě výrazně závisí na jeho chemické struktuře a čistotě.
Z testovaných kapalin vykázaly nejlepší hydrolytickou stabilitu uhlovodíkové základové oleje, zejména PAO. Velmi dobře dopadly také testované PAG.
U esterových olejů byl výsledek výrazně ovlivněn počáteční kyselostí, čistotou a konkrétní strukturou molekuly. Vyšší obsah kyselých nečistot výrazně zvyšoval náchylnost k hydrolytickému rozkladu.
Pro provoz ve vlhkém prostředí proto není důležité jen to, jakou má olej viskozitu, ale také jak dobře jeho chemická formulace odolává vodě.