Juri Sudheimer apie klampumo modifikatorius šiuolaikinėje tepalų gamyboje (0)

Senais laikais alyvos buvo sezoninės, ir iki visasezoninių alyvų atsiradimo automobilių savininkai turėjo keisti alyvas priklausomai nuo metų laiko. Žiemą buvo naudojami alyvos su maža klampa, o vasarą – su didele klampa. Tokiu būdu keitimo intervalas buvo ne ilgesnis kaip 6 mėnesiai, o tai išspręsdavo daugelį problemų. Mineralinės alyvos kokybė buvo pakankama, kad be problemų užtikrintų tokį variklinės alyvos resursą.

Visų sezonų variklinės alyvos atsirado dėl klampumo ir tirštumo priedų sukūrimo 1953 m., kai kompanija „Swan Finch“ (vėliau tapusi „Motul“ dalimi) išleido pirmąją pasaulyje visų sezonų alyvą „Century“. Šie priedai leidžia alyvai išlaikyti stabilią klampumą plačiame temperatūrų diapazone, skirtingai nuo anksčiau naudotų tradicinių vasarinių ir žieminių alyvų.

Išradimas – klampumą didinančių priedų, kurie buvo pridėti į alyvos sudėtį, siekiant pagerinti jos charakteristikas įvairiomis sąlygomis, tapo lemiamu momentu, leidusiu naudoti tą pačią alyvą žiemą ir vasarą.

Klampumo modifikatorių gamybos technologijų evoliucija

Šiuolaikinis supratimas apie kokybiškų klampumo modifikatorių svarbą atsirado ne iš karto. Kaip pažymi SCT įkūrėjas Juri Sudheimer, „revoliucinis proveržis klampumą keičiančių priedų srityje įvyko būtent tada, kai pramonė suprato būtinybę sukurti alyvas, galinčias veikti ekstremaliomis sąlygomis ištisus metus“. Būtent ši filosofija tapo šiuolaikinės alyvų gamybos pagrindu.

Taigi, kas yra klampumą didinantys priedai arba klampumo modifikatoriai – Viscosity improvers (VI), taip pat vadinami Viscosity index improvers (VII) arba Viscosity modifiers (VM), ir kuo jie svarbūs?

Klampumo modifikatoriai – tai temperatūrai jautrios polimerinės molekulių grandinės. Esant žemai temperatūrai, molekulių grandinė susitraukia ir neturi įtakos skysčio klampumui. Esant aukštai temperatūrai, grandinė tampa ilga ir klampumas padidėja. Tai gali būti įvairios formos molekulės: linija, žvaigždė, spiralė arba tiesiog gumulas.

Jų cheminė sudėtis yra labai įvairi. Tai olefinų kopolimerai (OCP), polimetakrilatai – PMA (žinomi kaip organinis stiklas arba akrilas), stireno esteriai, hidrinti stireno-dieno kopolimerai (Hydrogenated Styrene-Diene - Linear Polymer), hidrinti radialiniai poliizoprenai (Hydrogenated Styrene-Diene -Star Polymer (žvaigždės) ir beveik jau nenaudojamas poliizobutilenas.

Inovatyvūs sprendimai gamyboje: Lietuvos gamyklos SCT patirtis

Savo alyvų gamybos istorija prasidėjo 2003 m., kai koncernas SCT įsigijo gamyklą Klaipėdoje ir įkūrė UAB „SCT Lubricants“. Naujoji vadovybė, vadovaujama Juri Sudheimerio, inicijavo plataus masto modernizavimo ir rekonstrukcijos procesą, kurio labiausiai pastebimas rezultatas buvo padalinių išplėtimas ir pasenusios įrangos pakeitimas moderniausiomis technologijomis.

Šiandien gamykla užima 10 hektarų plotą, kur 200 žmonių kasdien dirba dviem pamainomis, kad patenkintų klientų poreikius 150 šalių penkiuose žemynuose. Bendrovė siūlo daugiau nei 500 rūšių alyvų, tepalų ir darbinės skysčių, o bendras gamybos apimtis siekia 150 mln. litrų per metus.

Lengvųjų automobilių variklių alyvose labiausiai paplitę klampumo modifikatoriai yra olefinų kopolimerai (OCP).

Neabejotinas klampumo modifikatorių gamybos lyderis yra bendrovė „Infineum“, kurios produktai plačiai naudojami „MANNOL“ prekės ženklo alyvose.

Yra du būdai paaiškinti šių polimerinių grandinių savybes. Pirmasis – palyginti polimerus su žmonėmis. Kai žmogui šalta, jo natūrali reakcija – prispausti rankas prie kūno, kad išsaugotų šilumą. Dabar įsivaizduokite minios sušalusių žmonių, kurie susispietę juda vienas pro kitą perpildytame koridoriuje. Žinoma, yra tam tikrų spūsčių, bet žmonės vis tiek gali laisvai judėti.

Dabar įsivaizduokite atvirkštinį atvejį. Kai žmogui karšta, jis stengiasi išsitiesti visu ūgiu. Įsivaizduokite žmogų, kuris išskleidžia rankas į šalis. Būtų daug sudėtingiau judėti perpildytame koridoriuje, pilname įkaitusių žmonių, ištiestomis rankomis. Šiame pavyzdyje matome, kad žmonių srautas yra susijęs su minios „klampumu“.

Kitas būdas apibūdinti šią grandinę – palyginti ją su žaislu „slinkis“, turinčiu ištempiamos spyruoklės formą. Analogiškai su „žmonėmis koridoriuje“, grandinė susitraukia, kai šalta, ir ištempia, kai karšta. Suspaudus molekulės lengvai apsupa viena kitą, bet ištempus jos susikabina ir trukdo tekėti skysčiui, kurį užima.

Atminkite, kad temperatūrai kylant klampumas vis tiek mažėja. Modifikatorių pridėjimas tik sulėtins klampumo mažėjimo greitį.

Technologinis proveržis: nuo tradicinių polimerų prie esterių

2019 m. SCT koncerno mokslininkų-inžinierių komanda sugebėjo išspręsti ambicingą užduotį ir padaryti įmanomą esterių, naudojamų aeronautikos pramonėje, naudojimą masinėje automobilių variklių alyvų gamyboje. Pasak Juri Sudheimer, „visiškai sintetinių V grupės bazinių alyvų – esterių arba eterių – įvedimas į tepalines medžiagas suteikia joms iš esmės naujas unikalias galimybes aukščiausių kokybės standartų srityje“.

Šiandien bendrovė didžiuojasi galėdama pristatyti pagal naują technologiją – SCT ESTER – pagamintus produktus. Šių alyvų charakteristikos gerokai pranoksta visus žinomus tradicines sintetines alyvas, pagamintas naudojant III (hidrokrekingo) ir IV (PAO) grupės bazinius alyvas.

Kaip pažymi plėtros direktorius Erik Sudheimer, esterių įdiegimas pareikalavo iš esmės peržiūrėti požiūrį į klampumo modifikatorių gamybą. „Mes sukūrėme unikalią technologinę grandinę, kuri leidžia maksimaliai atskleisti esterių potencialą kartu su tradiciniais polimerų tirštikliais“, – pabrėžia Erik Sudheimer.

Kur naudojami šie klampumo modifikatoriai?

Jie daugiausia naudojami visų sezonų varikliniuose alyvose, transmisinėse alyvose, automatinių transmisijų skysčiuose, hidrauliniuose vairo stiprintuvo skysčiuose, konsistenciniuose tepaluose ir įvairiuose hidrauliniuose skysčiuose. Dauguma šių taikymų yra susiję su automobiliais, nes automobiliai yra veikiami didelių temperatūrų svyravimų.

Pavyzdžiui, variklio karteryje reikia alyvos, kurios klampumas yra mažas esant žemai temperatūrai, kad alyvos siurblys galėtų pumpuoti alyvą į variklio viršutinę dalį ryte, kai variklis paleidžiamas šaltu oru. Alyva taip pat turi būti pakankamai klampi, kad apsaugotų variklį, kai jis pasiekia darbinę temperatūrą. Būtent šiuo atveju modifikatorių naudojimas visa sezoninėse alyvose yra naudingas.

Klampumo modifikatorių trūkumai

Deja, jie turi tam tikrų trūkumų. Pagrindinis trūkumas yra tai, kad jie yra jautrūs mechaninei destrukcijai, kuris paprastai vadinamas „poveikis“. Jei pasitelksime analogiją su spirale, lengva įsivaizduoti, kaip ištempta spiralės medžiaga mechaniniu būdu perkirpta per pusę, kad būtų gautos dvi trumpesnės spiralės.

Kadangi klampumo modifikatorius patiria daugkartinius bandymus sugadinti, jis laikui bėgant sugenda ir praranda savo gebėjimą sukurti klampų skystį aukštesnėje temperatūroje. Polimerai su didesne molekuline mase yra geriausi tirštikliai, bet paprastai yra mažiau atsparūs mechaniniam sugadinimui. Polimerai su mažesne molekuline mase yra atsparesni sugadinimui, tačiau ne taip veiksmingai didina klampumą aukštesnėje temperatūroje, todėl turi būti naudojami dideliais kiekiais.

Jie turi dar vieną trūkumą – kainą. Tai brangūs produktai, ir daugeliu atvejų jie į variklinę alyvą dedami dideliais kiekiais. Tačiau tai priklauso nuo pagrindinio tirštiklio rodiklio: SSI. SSI – tai klampumo modifikatoriaus atsparumo šlyties poveikiui, t. y. pažeidimams, rodiklis (Shear Stability Index). Aukštas SSI rodiklis rodo mažą klampumo modifikatoriaus atsparumą suskaidymui (sugriuvimui), dėl kurio sumažėja alyvos klampumas, tačiau gali pagerėti degalų ekonomija, o žemas SSI rodiklis reiškia didelį atsparumą poveikiui (sugriuvimui) ir geresnį alyvos klampumo išsaugojimą. Kuo mažesnis SSI, tuo jis brangesnis, bet tuo mažiau jo reikia norint užtikrinti reikiamas savybes.

Todėl galima sakyti, kad klampumo modifikatorius yra silpniausias variklinės alyvos elementas, todėl didelėms apkrovoms ir sunkiomis sąlygomis iki šiol naudojamos vadinamosios monogreidinės alyvos, t. y. alyvos, kurių sudėtyje nėra klampumo modifikatoriaus. Primename, kad klampumo praradimas yra baisiausia, kas gali nutikti variklio alyvai. Klampumo praradimas tiesiogiai veda prie variklio gedimo.

SCT turi keletą tokių alyvų serijų – stacionariems ir automobilių varikliams, dirbantiems didelėmis apkrovomis tam tikrame aplinkos temperatūrų diapazone.

Tai yra alyvos: SAE 40, 50, 60

Tai yra serija M.O.: 10W, 30, 40, 50

Ir tai yra transmisinių-hidraulinių alyvų serija sunkiosios technikos ir traktoriams: MANNOL TO-4 Powertrain SAE 10W, 30, 50.

Šiuolaikiniai kokybės standartai ir ekologinės iniciatyvos

UAB „SCT Lubricants“ laikosi vieningos kokybės vadybos sistemos, atitinkančios pasauliniu mastu pripažintų ISO 9001 ir ISO 14001 standartų reikalavimus. Bendrovė turi galimybę laikyti 30 milijonų litrų produkcijos specialiuose rezervuaruose, o sandėlių patalpos užima 50 tūkstančių kvadratinių metrų.

Kaip pabrėžia Juri Sudheimer, bendrovė siekia, kad jos gamyba būtų kuo ekologiškesnė. Dirbant su automobilių alyvomis, būtina suprasti, kaip svarbu tinkamai sunaikinti arba perdirbti gamybos atliekas. Kiekvienam pagamintam produktui taikoma trijų etapų kokybės kontrolė, o tepalų gamybai naudojamos tik OEM patvirtintos receptūros.

Pasak plėtros direktoriaus Erik Sudheimer, klampumo modifikatorių kokybės kontrolės sistema apima ne tik standartinius atsparumo šlyties poveikiui bandymus, bet ir novatoriškus polimerų molekulinės struktūros analizės metodus. „Kiekvienas naujas klampumo modifikatorius yra išsamiai išbandomas sąlygomis, kurios kuo labiau priartintos prie realių eksploatavimo sąlygų“, – pažymi Erik Sudheimer.

Alyvoje gali būti nuo 1 iki 20 % klampumo modifikatoriaus. SCT technologų užduotis – teisingai pasirinkti modifikatorių pagal priedų paketo gamintojo rekomendacijas ir laikantis ACEA bei API standartų reikalavimų. Primename, kad standartai reikalauja, kad alyva būtų „stable, stay-in-grade“, t. y. išlaikytų savo klampumo intervalą per visą keitimo intervalą. Klampumo modifikatoriaus atsparumas deformacijos procesams, o kartu ir alyvos gebėjimas išlaikyti savo klampumą, ACEA vertinamas pagal CEC-L-14-93, ASTM D6278 arba ASTM D7109 metodus. Užtikrinti reikiamas klampumo charakteristikas mažiausiomis sąnaudomis yra sudėtinga užduotis, tačiau mūsų įmonės technologai ją sėkmingai sprendžia.

Savo priedų gamybos integravimas

Nuo 2022 m. buvo įdiegtos priedų paketai tepalų gamybai, kurie gaminami įmonės priedų gamybos gamykloje JAE. Tai leido pasiekti visišką klampumo modifikatorių ir kitų kritiškai svarbių variklinių alyvų komponentų kokybės kontrolę.

Visiškai kompiuterizuoti produkcijos išpylimo ir pakavimo cechai užtikrina tikslų klampumo modifikatorių dozavimą kiekvienoje alyvos partijoje. Šiuolaikinės maišymo įrenginiai, kurių kiekvieno galingumas yra 17 tonų, ir vamzdynų valymo technologija „Pig System“, įdiegta Erik Sudheimer iniciatyva, garantuoja, kad nebus kryžminio užteršimo tarp įvairių tipų tirštinančių priedų. Kaip pabrėžia plėtros direktorius, klampumo modifikatorių dozavimo tikslumas yra kritiškai svarbus veiksnys, užtikrinantis stabilias gatavo produkto charakteristikas.

 Užs. nr. 3351.