Voksester

3.5 miljømæssigt acceptable smøremidler

de drivkræfter, der er nødvendige for at reducere problemerne forårsaget af smøremidlers kontakter med miljøet, er miljømæssige fakta, offentlig bevidsthed, regeringsdirektiver og-regler, globalisering af markeder og økonomiske incitamenter. Det foretrukne handlingsforløb er at reducere toksicitet og øge bionedbrydeligheden. I sin markedsføringslitteratur bruger smøremiddelindustrien mange forvirrende betegnelser til at klassificere smøremidler med hensyn til deres forringelse af miljøet. Nogle af disse udtryk, Alle forud for den fælles beskrivelse ‘miljømæssigt’, inkluderer: acceptabel, tilpasset, opmærksom, godartet, omhyggelig, kompatibel, konformelig, hensynsfuld, gunstig, venlig, ufarlig, berettiget, neutral, ikke-giftig, positiv, foretrukket, beskyttende, ansvarlig, sikker, følsom, egnet. For eksempel har Mobil introduceret sin EAL-serie af hydrauliske væsker (environmental consciousness Lubricants). Vi bruger terminologien ‘miljøvenlig’ til vores motorolier . På samme måde har Carl Bechem GmbH (Hagen, Tyskland) udviklet et højtydende sortiment af ‘miljøvenlige’ smøremidler og tilsætningsstoffer (cirkulationsolier, fedt, jernbanesmøremidler osv.). Miljømæssigt acceptable smøremidler diskuteres i refs . Shell foretrækker udtrykkene ‘miljømæssigt hensynsfulde produkter’ for sin smøremiddelproduktlinje baseret på omhyggeligt udvalgte umættede og mættede SEs eller avanceret teknologi RSO med optimerede additivpakker for at give god AV/EP-ydelse, korrosionsbeskyttelse og iltningsstabilitet. Shell Naturelle HF-E er en avanceret bionedbrydelig hydraulikvæske . Petro-Canada Lubricants (Mississauga, ON) har udviklet EcoSia-serien af miljømæssigt ansvarlige produkter (iboende til let biologisk nedbrydeligt).et smøremiddel kan i bedste fald forblive neutralt mod miljøet (dvs .harmløst). Det bedste man kan håbe på er, at smøremidlet påvirker miljøet i en acceptabel grad (minimal påvirkning). De miljømæssige aspekter af smøremidler bør omfatte hele livscyklussen fra produktion til bortskaffelse (se også Kapitel 11 og 14). Især bør produktion og anvendelse af smøremiddel ikke medføre udtømning af ressourcer, bortskaffelsesproblemer, dannelse af affald eller emissioner, bør have et lavt energiforbrug, ikke udgøre sundhedsfarer, være økotoksikologisk acceptabelt og hurtigt biologisk nedbrydeligt. Den terminologi, der anvendes i forbindelse med’ miljøkompatibilitet’, er både subjektiv (ikke-målbar) og objektiv (målbar). Subjektive kriterier er miljøvenlige og miljøvenlige. Tabel 3.11 indeholder nogle målbare eller beviselige objektive kriterier. Objektive kriterier for biosmøremidler er bionedbrydelighed på mindst 60% i henhold til OECD 301 eller 80% i henhold til CEC L-33-A-93. Tabel 3.10 viser typiske bionedbrydelighedsresultater for forskellige baseolier.

Commercial ‘bio’ hydraulic fluids are made from non-renewable synthetic polyol esters. Traditionelt er denne type sikrere miljøvæske kendt i industrien som en EA-væske i modsætning til en biobaseret væske (se Afsnit 12.3.1). Der er ingen standarder for EA-smøremidler eller hydrauliske væsker. Tilsvarende er der ingen industri-eller vejledningsspecifikationer for EA-væsker og fedt. Fabrikanter og slutbrugere er enige om, at for at et smøremiddel kan klassificeres som en EA-type, bør det være bionedbrydeligt og ikke-giftigt, men ikke nødvendigvis biobaseret eller fornyeligt. Indtil der udvikles specifikke standarder og specifikationer, bør kvalificering af væsker, der skal betragtes som EA, stole på overensstemmelse med EPA 560/6-82-002 (LC50 > 1000) og ASTM D 5864 (60% konvertering til CO2 på 28 dage) med hensyn til henholdsvis toksicitet og bionedbrydelighed. Nogle EA-smøremidler vurderes kun som ‘let bionedbrydelige’; de er lavet af ikke-vedvarende ressourcer.

i forbindelse med miljøvenlige smøremidler er andre almindeligt anvendte udtryk ‘fødevarekvalitet’ og ‘grøn’. Selvom nogle smøremidler er identificeret som fødevarekvalitet, er godkendt af US Food and Drug Administration (FDA) og er underlagt ASTM-standardtestprocedurer, er der ingen verdensomspændende standarddefinition eller specifikation for miljøsmøremidler beregnet til at erstatte standardsmøremidler. Smøremidler af fødevarekvalitet anvendes generelt i fødevareindustrien, hvor tilfældig fødevarekontakt kan forekomme. Smøremidler af fødevarekvalitet kan eller ikke kan betegnes som EA-smøremidler. De fleste smøremidler i fødevarekvalitet er baseret på ikke-giftig US Pharma cop Krisia (USP) hvid mineralolie, som ikke opfylder de bionedbrydelighedskriterier, der gælder for EA-smøremidler. En grøn væske refererer for det meste til vegetabilske oliebaserede smøremidler.

naturlige fede olier som CAS, palmeolie (PMO), RSO, SBO, SNO, TLV og sædolie er blevet brugt i Smøremidler i årevis. Triglycerider (mere eller mindre umættede fedtestere) er biologisk nedbrydelige og viser fremragende tribologiske kvaliteter (lav friktionskoefficient (CoF), god slidbeskyttelse). Rapid Energy Services (Lafayette, LA) fremstiller og leverer en række miljøvenlige smøremidler, såsom hydrauliske væsker (ISO-viskositetskvaliteter fra 22 Til 68), gennemtrængende olie, kædeolie og marineolie. Alle Rapids biobaserede smøremiddelprodukter, der er formuleret fra vedvarende landbrugs-(naturlige frø) plantebaserede olier, er ens i ydeevne til deres oliebaserede modstykker, samtidig med at de tilbyder fuldstændig bionedbrydelighed. Baseolierne og additiverne i disse produkter overgår og overgår kriterierne for akut toksicitet (LC50) vedtaget af US EPA og US Fish and dyreliv.

med hensyn til egenskaber er vegetabilske oliebasebestande mere forskellige end paraffinske og naphtheniske gruppe I, II eller III basislagre. I biolubricants-industrien ser RSO og rapsolie ud til at være de valgte baseolier til bionedbrydelige hydrauliske væsker (tilgængelig siden 1985). Imidlertid er deres anvendelsesområde begrænset i betragtning af lavere stabilitet mod termisk iltning og hydrolytisk stress sammenlignet med mineralolier og delvis ringere koldstrømningsegenskaber. Disse grænser kan forbedres med tilsætningsstoffer eller ved hjælp af kogeplader baseret på raps -, soja -, majs-eller solsikkeolier (se Afsnit 5.3.1). Siden fremkomsten af EA-Kategorien er der opstået en ny kategori af kommercielle højtydende smøremidler af høj kvalitet, som er vedvarende, bæredygtig, genanvendelig og bionedbrydelig, nemlig vedvarende smøremidler, Inc. (RLI)’s Stabiliseredtm Kogeplader (se Afsnit 10.5.2).

SEs dækker en bred vifte af kemikalier med forskellige kvaliteter og priser (se Afsnit 6.2.1). Til udvikling af EA-smøremidler skal der vælges estere, der opfylder de økologiske krav og har gunstigere egenskaber end naturlige fede olier. Kemi tilbyder et bredt udvalg af muligheder inden for SEs. De vigtigste kemiske reaktioner for at forbedre esters egenskaber er transesterificering, (selektiv) hydrogenering, osonolyse og dimerisering (se Kapitel 6).

SEs har været i brug længere end nogen anden syntetisk baseret væske. De blev oprindeligt udviklet som fly jetmotor Smøremidler i 1950 ‘ erne og er stadig i brug som sådan. For EA-basesmøremidler er de mest almindeligt anvendte syntetiske estere trimethylolpropan (TMP) og pentaerythritol (PE) polyolestere. Mange estere er modtagelige for hydrolyse . Hydrolytisk stabilitet af normale polyolestere adskiller sig lidt fra RSO, men deres iltningsresistens er meget højere. Begge egenskaber er meget forbedret i komplekse estere (se Afsnit 6.2.1). Imidlertid er en forbedring af hydrolytisk stabilitet normalt skadelig for basisvæskens bionedbrydelighed. Flere komplekse estere (mellemkæde, mættede fedtsyrer på TMP eller andre polyoler) kombinerer fremragende termoloksidative egenskaber med god hydrolyseresistens og god bionedbrydelighed. SEs er blandt de bedste bionedbrydelige hydrauliske væsker. Forudsat at de er formuleret med egnede tilsætningsstoffer, kan de være giftfri. De udviser fremragende smøreegenskaber: høj VI-og lavfriktionsegenskaber kombineret med god likviditet ved lav og høj temperatur og ældningsstabilitet. De kan anvendes til ekstreme temperaturområder. Ved at udvide olieændringsintervaller forbliver syntetiske estere konkurrencedygtige.

PAGs var de første biologisk nedbrydelige olier på markedet. Imidlertid nedbrydes ikke alle PAGs lige så godt. Hastigheden og graden af bionedbrydning styres af forholdet mellem propylen og ethylen (PO/EO), hvor polyethylenglycoler (pinde) er de mere bionedbrydelige. Polypropylenglycoler (PPG ‘er) er ikke let bionedbrydelige; det samme gælder sandsynligvis for Polybutoksylater (OSP’ er). Ikke overraskende formindskes hastigheden og omfanget af bionedbrydelighed med stigende molekylvægt. Pag-væsker har fremragende stabilitet i området – 45 til 250 liter C og udmærker sig, hvor brandfare er et problem. Olieskiftintervaller (2000 timer eller en gang om året) ligner mineralolier. Ikke alle polyglycoler er vandopløselige. Eo-baserede polyglycoler er meget vandopløselige, Dårligt blandbare med mineralolier og med høj polaritet. Polyglycoler med et højt po-indhold er ikke vandopløselige eller kun lidt så til en vis grad blandbare med mineralolie og er signifikant mindre polære end pinde. Som et resultat af deres vandopløselighed kan polyglycolbaserede hydrauliske væsker (HEPGs) indeholde vand.

PAGs kan have meget gode tekniske egenskaber og er velkendte i langvarig praktisk brug. Vandopløseligheden af nogle polyglycoler (pinde) og deres uforenelighed med mineralolier har begrænset deres accept. Hepg ‘ er anvendes primært i vandforsyningsindustrien, i off-shore applikationer og canal lock hydraulik som hurtigt bionedbrydelige hydrauliske væsker, især når applikationen fører til uundgåelig forurening af hydraulikvæsken med trængt vand . Polyglycolhydrauliske væsker har været tilgængelige i flere årtier og bruges stadig i vid udstrækning, især i fødevareforarbejdningsindustrien, i entreprenørmaskiner (gravemaskiner) og i forskellige stationære installationer. Anvendelsen af polyglycoler er imidlertid faldende på grund af deres akvatiske toksicitet, når de blandes med smøreadditiver og deres uforenelighed med mineralolier og tætningsmaterialer. Den kemiske industri gør store fremskridt for at udvikle biologisk nedbrydelige, ikke-vandopløselige PAGs. Disse kan være alternativer til estere.

lavviskøse poly-LARP-olefiner (PAO2) er bionedbrydelige. Disse basislagre finder imidlertid kun begrænset anvendelighed i formuleringen af smøremidler. PAOs ‘ globale markedsandel er ca.1% (Se afsnit 3.3).

korrekt formuleret vegetabilsk olie og se-baserede væsker er begge let bionedbrydelige. I modsætning til mineralske og syntetiske baserede ækvivalenter er EA-smøremidler ikke-giftige og nedbrydes til vand og CO2. Da EA-væsker er biologisk nedbrydelige, nedbrydes de i nærværelse af vand og bakterier. Konceptuelt bør EA-væsker regelmæssigt overvåges for at sikre, at bionedbrydning ikke forekommer. Mens BASISLAGRENE af EA-smøremidler er ikke-toksiske, kan tilsætningsstoffer i formuleringerne føre til en bred vifte af toksicitet.

VI for de fleste EA-væsker opfylder eller overstiger VI for oliebaserede væsker. Hældepunktet for ikke-stabiliserede vegetabilske oliebaserede hydrauliske væsker og smøremidler kan være acceptabelt til mange anvendelser. EA smøremidler producerer normalt gode slidegenskaber. De fleste formulerede EA-væsker har ikke skummende problemer. Nogle almindelige malinger, der anvendes i væskesystemer, er uforenelige med mange EA-væsker. Polyuretanforseglinger bør ikke anvendes sammen med EA-væsker og bør erstattes af Viton og Buna N. EA-væsker er kompatible med stål-og kobberlegeringer og giver fremragende rustbeskyttelse. Væskeproducenten bør konsulteres for specifikke kompatibilitetsdata for hvert materiale, der anvendes i applikationen. Bortskaffelsesomkostningerne for EA-olier er større end for mineralolier på grund af traditionelle genanvendelsesvirksomheders modvilje mod at acceptere dem (Se afsnit 14.7).EA (bio) smøremidler er påkrævet i mange applikationer såsom motorsavolier, ståltovsmøring, marine olier, påhængsmotorsmøremidler, smøremidler til fødevareindustrien, hydrauliske væsker i skovbrug, landbrugsudstyr og byggemaskiner, elevatorolier osv. I smøremiddeludvikling er det største problem for hvert produkt at finde det optimale kompromis mellem de modsatte krav til langsigtet stabilitet og hurtig biologisk nedbrydning. Vellykket anvendelse af biobaserede materialer til smøring i forskellige industrisektorer kræver en grundig forståelse af deres tribokemiske egenskaber. For eksempel påvirker ændringer i graden af umættelse laterale interaktioner af adsorbatmolekyler, som ændrer deres adsorption og dermed deres grænsesmøringsegenskaber.

formulering af bionedbrydelige smøremidler er en omvendt af det nuværende marked for mineraloliedominerede smøremidler. Det accepteres, at over 90% af alle smøremidler kan gøres hurtigt bionedbrydeligt. I dag er nogle vesteuropæiske lande og Skandinavien de største forbrugere af biologisk nedbrydelige smøremidler. I Tyskland var 5% af smøremiddelbasisolier hurtigt bionedbrydelige (naturlige og syntetiske) estere i 2005. I årenes løb er fokus på smøremidler skiftet fra bionedbrydelighed til fornyelighed. Dette påvirker designet af sådanne produkter.