خودکفایی در تولید گریس

مقدمه :
نیاز اساسی صنایع کشور به روانکارهایی با کیفیت بالا ((Hitec که عمدتاً وارداتی بوده و در شرایط تحریم موجب خروج ارز زیادی از کشور می شود. شرکت کیمیا روانکار پارس تولید کننده انواع روانکارهای خودرویی و صنعتی در انواع عمومی و تخصصی را بر آن داشته است تا با سعی و کوشش فراوان، اقدام به تولید انواع گریس ها و روغن ها معادل نمونه های وارداتی نماید که کاملاً با نمونه اصلی قابل رقابت بوده و لحاظ قیمت بسیار مقرون به صرفه تر می باشد. که از جمله این گریس ها، می توان به گریس آلومینیوم کمپلکس اشاره کرد. مهندس سعید گیویان قائم مقام شرکت کیمیا روانکار پارس در گفتگویی با خبرنگار دنیای انرژی به بررسی تخصصی انواع روانکارها پرداخت که در ادامه می آید :
گریس از کلمه یونانی کراسوس به معنای چربی گرفته شده است. گریس، مخلوطی ژلاتینی است که از یک سیال روانکار (روغن) و یک ماده قوام دهنده یا تغلیظ کننده (Thickener) و مواد افزودنی خاص ساخته می شود. گریس ها، جزو معروف ترین روانکارها و به صورت روانکار نیمه جامد در صنایع شناخته می شوند. در حقیقت ماده تغلیظ کننده نقش حامل روغن را داشته و عملیات روانکاری را فقط روغن پایه انجام می دهد. تغلیظ کننده ها بر دو نوعند. 1- تغلیظ کننده های صابونی -2- تغلیظ کننده های غیر صابونی. تغلیظ کننده های صابونی متشکل از یک صابون یا مخلوطی از صابون های فلزی می باشند که به عنوان مثال می توان از گریس های با تغلیظ کننده صابون های سدیم، کلسیم، لیتیم، باریم، آلومینیوم و کمپلکس آنها نام برد. گریس های کمپلکس، روانکارهایی هستند که از لحاظ خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد بوده و تولید آنها نیازمند تکنولوژی و دانش پیشرفته می باشد. صابون کمپلکس از واکنش فلزات با اسید چرب و یک عامل کمپلکس دهنده حاصل می شود. عامل کمپلکس می تواند یک اسید آلی یا معدنی ساده و یا نمک مزدوج آن ها باشد. عوامل کمپلکس معمولا وزن مولکولی کمتری نسبت به مشتقات اسید چرب دارند. بر اثر واکنش صابون با عامل کمپلکس، الیافی در ساختار گریس تشکیل می گردد که خواص ویژه ای در گریس ایجاد می کند. به منظور ارتقاء خواص گریس از قبیل نقطه قطره ای، خواص تحمل فشارهای بالا (EP) و ... از صابون های کمپلکس به جای صابون های ساده استفاده می شود. همچنین، گریس های کمپلکس می توانند در درجه حرارت های بالاتری نسبت به گریس های معمولی کار کنند و در نتیجه پایداری آنها در برابر اکسید شدن بیشتر است.
گریس های آلومینیوم کمپلکس:
گریس آلومینیوم کمپلکس به عنوان گریس های چندمنظوره دما بالا، یکی از پرمصرف ترین روانکارهای صنعتی و بسیار حائز اهمیت در صنایع بزرگی از جمله معدن، فولاد، سیمان و خودروسازی می باشد. در این نوع صابون ها، کاتیون آلومینیوم سه ظرفیتی با یک آنیون هیدروکسیل و دو گروه آنیون کربوکسیلات، ترجیحا غیر مشابه، واکنش داده و تشکیل کمپلکس می دهد. آنیون های کربوکسیلات می توانند از یک اسید آروماتیک همانند بنزوآت و یا یک اسید آلیفاتیک مانند استئاریک اسید تشکیل شوند. دو روش برای تولید گریس های آلومینیوم کمپلکس وجود دارند. روش دو مرحله ای و روش تک مرحله ای. روش دو مرحله ای، روشی پیچیده تر و طولانی تر می باشد. در مرحله اول، ترکیب آلومینیوم دار که محصول واکنش آلومینیوم و ایزوپروپیل الکل هست، با اسید چرب واکنش داده و جزء الکلی از واکنش آزاد می گردد. در مرحله دوم واکنش، محصول واکنش مرحله اول با بنزوییک اسید واکنش داده و گریس آلومینیوم کمپلکس حاصل می گردد.
در روش تک مرحله ای، ماده تغلیظ کننده ساده آلومینیوم با بنزوییک اسید واکنش داده و گریس آلومینیوم کمپلکس تولید می شود. از آن جایی که در روش تک مرحله ای مقدار الکل در پیش ماده بسیار ناچیز است، بنابراین، نیازی به استفاده از سیستم تهویه نیست و هزینه تولید نیز بسیار کمتر می باشد .
ویژگی های خاص گریس های آلومینیوم کمپلکس
گریس های آلومینیوم کمپلکس از اواسط قرن بیستم معرفی شده اند و پس از آن، ابداعات و خلاقیت های زیادی در این زمینه انجام گرفته و طی چندین سال بعد، اصلاحات گوناگونی بر فرمولاسیون آن صورت پذیرفت. بیشتر این تلاش ها پیرامون بهبود خواص پایداری حرارتی، مکانیکی، تحمل در فشارهای بالا و مقاومت در برابر آب این گریس بود. گریس آلومینیوم کمپلکس، یکی از گریس های پایدار در برابر آب می باشد. همچنین، نقطه قطره ای شدن این گریس ها بالای 220 درجه سانتی گراد (در بعضی موارد تا 280 درجه سانتی گراد نیز گزارش شده است.) بوده و پایداری آن در شرایط دمایی بالا، بسیار خوب و برگشت پذیر می باشد، به این معنی که اگر در مدت زمان کوتاهی درجه حرارت گریس به بالاتر از نقطه قطره ای شدن گریس برسد و سپس سرد شود، گریس، ساختار اولیه خود را حفظ می کند. در بین تمامی گریس ها، گریس آلومینیوم کمپلکس دارای ریزترین الیاف بوده و این خاصیت باعث می شود که این نوع گریس با حداقل مقدار ماده تغلیظ کننده، بهترین ژل را ایجاد نماید. همین قابلیت تشکیل ژل با حداقل مقدار ماده تغلیظ کننده، باعث می گردد پمپ کردن و اسپری کردن این گریس در سیستم های روانکاری بسیار آسان باشد و در اثر فشار جریان، روغن و صابون از یکدیگر جدا نشوند. بنابراین، جهت ساخت و فرموله کردن این گریس، دانش، تجهیزات و تکنولوژی های پیشرفته نیاز می باشد. همچنین، به منظور دستیابی به خواص و ویژگی های فوق العاده، در فرمولاسیون این گریس، از افزودنی های خاصی استفاده می گردد که بهینه کردن مقدار استفاده از آنها در کارایی گریس بسیار موثر است و در صورت بهینه استفاده نشدن نه تنها خواص مناسبی به گریس نمی دهند بلکه می تواند باعث کاهش طول عمر چرخ دنده هایی شود که گریس در آنها مورد استفاده قرار می گیرد. این افزودنی ها می تواند شامل مواد ضد اکسایش (Antioxidants)، ضد خوردگی (Anticorrosion)، افزودنی های فشار بالا (Extreme Pressure)، ضد سایش (Antiwear)، اصلاح کننده اصطکاک (Friction Modifiers)، و روانکارهای جامد یا Solid Lubricants))، باشند که در ادامه مطلب، به شرح مختصری از هر یک پرداخته شده است.
مواد ضد اکسایش
این افزودنی روغن پایه و مواد تغلیظ کننده را از خطر اکسید شدن و در نتیجه تخریب ساختار، حفظ می کند. فرآیند اکسایش از طریق تولید رادیکال های آزاد آلکیل تحت شرایط سخت از قبیل دمای بالا در حضور اکسیژن مولکولی اتفاق می افتد که حاصل آن، تولید رادیکال پراکسید و رادیکال آلکیل می باشد. سپس، رادیکال پراکسید با جدا کردن هیدروژن از مولکول های هیدروکربن، رادیکال هیدروژن پراکسید و رادیکال آلکیل ثانویه را تولید می کند. مواد ضد اکسایش بر اساس عملکرد خود به دو دسته تقسیم می شوند. مواد ضد اکسایش نوع اول، مثل آمین های آروماتیک، از طریق محافظت از رادیکال پراکسید مانع از پیشروی فرایند اکسایش می گردند. مواد ضد اکسایش نوع دوم از قبیل مواد آلی گوگرد دار یا فسفر دار نیز از طریق تخریب رادیکال هیدروژن پراکسید عمل می کنند.
مواد ضد خوردگی
مواد ضد خوردگی، عموما یک سر قطبی و یک سر غیر قطبی دارند. از طریق سر قطبی به سطح فلز متصل می شوند و دم غیر قطبی آنها مانند سدی، مانع جذب آب روی سطح فلز شده و بنابراین، مانع از تشکیل زنگ آهن روی سطح آلیاژ فلزی می گردند.
افزودنی های فشار بالا، ضد سایش و اصلاح کننده اصطکاک
روانکاری دانش آسان سازی حرکت نسبی سطوح در تماس با یکدیگر است. روانکاری مرزی Boundary lubrication یکی از مهمترین مفاهیم در علم روانکاری است و به مواردی مرتبط است که بیشترین مقدار اصطکاک بین سطوح وجود دارد. در این نوع روانکاری، ضخامت لایه روانکار به قدری کم است که تماس فلز به فلز رخ خواهد داد. این امر باعث ایجاد سایش و چسبندگی سطح به یکدیگر خواهد شد. مهمترین روش برای جلوگیری از سایش و چسبندگی در روانکاری مرزی، استفاده از روانکارهایی است که دارای مواد افزودنی ضدسایش و فشارپذیر باشند. این مواد تحت دما و فشار بالا، با سطوح فلزی وارد واکنش شده و یک لایه روی آن ها ایجاد می کنند. این لایه ها به عنوان سطوح فدا شونده عمل کرده و به جای اینکه سطوح فلزی ساییده شوند، این لایه ها ساییده خواهند شد. مصرف مقدار بهینه از این افزودنی ها بسیار حائز اهمیت می باشد زیرا که مصرف بیش از اندازه از این مواد، نیز در کارکرد گریس مشکل ایجاد خواهد کرد. به طور مثال نقطه قطره ای شدن این نوع گریس ها با افزایش برخی از ادتیوهای EP کاهش می یابد و یا استفاده بیش از حد از ادتیو ضد سایش مثل ZDDP باعث تغییر گرید این نوع گریس می گردد. روش دیگر جهت کاهش سایش در روانکاری مرزی، افزایش گرانروی روغن است. از آن جایی که گریس آلومینیوم کمپلکس عمدتا در مابین چرخ دنده های باز استفاده می گردد، وجود این افزودنی ها در آن و همچنین استفاده از روغن پایه با گرانروی بالا، بسیار ضروری می باشد.
روانکارهای جامد
افزودنی دیگری که در گریس های آلومینیوم کمپلکس به منظور کاهش اصطکاک بین سطوح فلزی و همچنین، پر کردن خلل و فرج روی سطح فلز، به کار می رود، روانکار جامد یا Solid lubricant می باشد. از معروف ترین این مواد می توان به مولیبدن دی سولفید MoS2 و گرافیت اشاره کرد. خاصیت روانکاری این دسته از مواد به ساختار لایه ای آنها مرتبط است. این لایه ها به صورت موازی با سطح قرار می گیرند و به راحتی روی یکدیگر می لغزند و در نتیجه در فشارها و دماهای بالا از اصطکاک جلوگیری می کنند. اندازه ذرات و ضخامت صفحات، از عوامل بسیار مهمی هستند که حتما باید برای دستیابی به بهترین عملکرد، بهینه شوند. ذرات بیش از حد بزرگ، خود باعث سایش بیشتر و کاهش عمر قطعات فلزی می گردند.
کاربردهای گریس آلومینیوم کمپلکس
گریس های آلومینیوم کمپلکس عمدتا در صنایع سیمان، معدن، ماشین آلات راه سازی و کشاورزی، کوره ها و چرخ دنده های باز و روانکاری یاتاقان و چرخ های تجهیزات متحرک کاربرد دارند. همچنین، در مواردی از قبیل: بلبرینگ چرخ خودروهای سبک و سنگین، ماشین آلات کارخانجات صنایع غذایی (با روغن گیاهی)، آسیاب های فولادی، بخش های متحرک در قایق های موتوری، آسیاب های صنعت تولید کاغذ (استفاده از گریس های کلسیمی و لیتیمی در دو سر خشک و تر آسیاب، با محدودیت مواجه هستند.)، صنایع چسب (این گریس ها به منظور روانکاری میکسرهای Benbury که عمدتا مرطوب، داغ و در محیط خورنده هستند، استفاده می شوند)، صنعت نساجی (این گریس ها به جهت اینکه علاوه بر خواص عالی روانکاری از پایداری مناسبی بر روی بلبرینگ ها برخوردار هستند، مانع لک شدن پارچه های تولیدی می شوند) و به طور کلی در هر صنعتی که عملیات روانکاری باید در دماهای بالا، محیط مرطوب، محیط خورنده، چسبندگی بالا به قطعات و تحت فشار های بالا انجام پذیرد، این گریس مورد استفاده قرار می گیرد.