Tribotechnické listy

 

 

Teflonové suspenze do olejů, ano či ne?

Jedni je chválí, jiní zatracují. Tak by se dal charakterizovat současný pohled na tzv. teflonové přísady do olejů u laické i odborné veřejnosti.


PTFE - polytetrafluorethylen (Teflon®) byl objeven dr. Plunkettem z firmy Du Pont již v roce 1938 jako bílý voskovitý prášek, který díky svým vynikajícím vlastnostem nalezl velmi rychle uplatnění v mnoha oborech. V mazivech se začal vyskytovat ve větší míře zhruba před čtyřiceti lety, a to jako složka plastických maziv a doplněk olejů. Asi před třiceti lety využilo několik firem na světě velmi obratně jeho dobrou pověst v tribologii a začali ve velkém vyrábět a úspěšně prodávat teflonové suspenze do automobilových olejů. Přesto, že deklarované vlastnosti u těchto výrobků byly přinejmenším přehnané, nelze tyto suspenze jako celek úplně deklasovat. Pomineme-li pro tuto chvíli nezastupitelnou úlohu PTFE jako zpevňovadla některých speciálních plastických maziv, jehož kladné efekty jsou neoddiskutovatelné, můžeme nastínit jeho funkci a vlastnosti v olejových disperzích.

 

Vlastnosti

Mikročástice PTFE v oleji (o velikosti 0,2 - 15 µm podle způsobu aplikace) mají prakticky stejnou nebo velmi podobnou funkci jako již dříve známá a hojně používaná tuhá maziva na bázi MoS2 nebo grafitu. Stejně jako např. grafit se i PTFE váže ke znečištěnému kovovému povrchu pouze fyzikálně! Pevnost jeho vazby tedy závisí pouze na dokonalosti mechanické apretace do mikroreliéfu kovové kluzné plochy, ať už je teflon „aktivován" nebo ošetřen předtím jakkoli. Na rozdíl od starších kluzných materiálů má však některé přednosti: především je naprosto odolný vůči chemikáliím a rozpouštědlům, je inertní k olejům, není hygroskopický, má nejnižší koeficient tření (pod 0,01) ze všech známých látek, je odolný vůči teplotám v intervalu - 70 °C do + 260 °C, přičemž je tuhý asi do 320 °C! Má nepřilnavý kluzký povrch, odpuzující vodu a nečistoty, výborné mazací a protioděrové vlastnosti.
Těmito vlastnostmi je teflon přímo předurčen k použití v mazivech.

 

Princip funkce v přísadách do olejů

Přesto, že se stále hovoří o přísadách do olejů, nejsou disperze PTFE v oleji přísadami v pravém slova smyslu. Přísada jako taková je většinou chemická látka, která mění chemické i fyzikální vlastnosti jak oleje, tak kluzného povrchu. Její přesná dozace a vyvážená kombinace různých druhů chemických látek v přísadě je naprosto zásadní pro zachování kvality a vlastností oleje po celou dobu jeho životnosti.
Disperze PTFE v oleji však naprosto neovlivňují užitné vlastnosti výchozího oleje ani jeho chemismus! Olej zde slouží pouze jako nosič částic teflonu a jeho dopravce na mazanou kluznou plochu. Zde dochází pomocí fyzikální adsorpce k navázání částic PTFE na kovový povrch a jejich zaleštění do reliéfu kluzné plochy. Teflonové částice zde vytvářejí nehomogenní film, který jednak vyrovnává mikroreliéf třecích ploch, a také chrání kluzné plochy v případě vzniku mezního tření (start motoru, rozběh zařízení, kdy vzniká až 80 % veškerého opotřebení!). Tento efekt však u čistého PTFE přetrvává pouze po dobu do výměny takto ošetřené olejové náplně nebo krátce po aplikaci náplně nové, již neošetřené.
Z výše uvedeného vyplývá, že teflonové přísady si neberou za cíl vylepšit olej, ale kluzný povrch. Ten pak neklade na mazací olej zdaleka tak vysoké nároky. Mazací olej není tolik namáhán termooxidačními produkty a otěrem, proto vydrží po delší dobu v dobré kondici.
To se plně potvrdilo testy na několika plnorozměrných motorech a převodovkách, které byly provedeny u nezávislé zkušebny.
Testy probíhaly po dobu jednoho roku v kombinovaných provozních podmínkách na terénních automobilech. Pro ošetření byla použita disperze čistého teflonu, kterou obsahuje standardní přísada tuzemského výrobce pro ošetření motorového a převodového oleje.

 


Graf č. 1: Trendy opotřebení po aplikaci motorového koncentrátu

 

Na grafu č. 1 je patrné snížení trendu opotřebení u benzinových automobilových motorů, a to v průměru o 30 %. Výrazně se snížila intenzita termooxidačních reakcí i celkového znečištění oleje, což vedlo ke zpomalení jeho stárnutí až o 50 %! To má přímou souvislost se snížením produkce kovových otěrových částic v oleji a omezením vzniku lokálních přehřevů oleje v důsledku separace povrchů a úpravy mikroreliéfu povrchu kluzných ploch částicemi PTFE. Po dobu aplikace přípravku bylo rovněž prokázáno snížení spotřeby benzínu a motorového oleje. Jako přechodný efekt (po dobu cca 6 000 km) bylo zjištěno zvýšení výkonu motoru a značná redukce obsahu CO ve výfukových plynech.

 

Graf č. 2: Trendy opotřebení po aplikaci převodového koncentrátu

 

Graf č. 2 znázorňuje snížení trendu tvorby otěrových kovů v převodovém ústrojí sledovaných vozidel po aplikaci přípravku. Z grafu je patrné, že pro aplikaci v převodech mají teflonové přísady ještě větší opodstatnění, neboť produkce otěrových kovů klesla v průměru až o 70 %!

 

Novinka v této oblasti - suspenze PTFE a hBN

Jako novinku v této oblasti lze označit teflonovou suspenzi vylepšenou částicemi nitridu bóru, vyráběnou od r.2008. Hexagonální nitrid bóru (hBN) má sám o sobě velmi dobré tribologické vlastnosti a v kombinaci s teflonem vykazuje synergii, takže směs těchto látek v určitém poměru má ještě lepší užitné vlastnosti v mazacím oleji než samotný teflon. Zásadní pro tuto oblast je skutečnost, že výrazně napomáhá k udržení částic teflonu na kovové kluzné ploše a zvyšuje jeho koeficient tepelné vodivosti. Tento přídavek velmi jemných částeček nitridu boru k částicím teflonu významně zvyšuje trvanlivost a únosnost mazacího filmu vytvořeného z tohoto fluoropolymeru. Podle provedených testů lze jednoznačně tvrdit, že kombinace PTFE a hexagonálního nitridu bóru ve všech směrech předčí svými tribologickými vlastnostmi i taková tuhá maziva jako je grafit a MoS2 nebo i jejich směsi.

 

Porovnání tribologických vlastností klasických tuhých maziv a kombinace PTFE a hBN

ekotab


Tabulka přehledně dokumentuje značné posílení protioděrových a protizadíracích vlastností tuhých maziv přítomných v oleji zejména pak u směsi PTFE a hBN při standardních strojních zkouškách.
Výrazný rozdíl v opotřebení při velmi tvrdých nestandardních podmínkách zkoušky na ČKS ukazují obrázky č.1 a č. 2.

 


Závěrem lze říci, že ať už jsou obecné názory na tento typ přísad jakékoli, má jejich použití jistě své opodstatnění. Zejména v případech, kdy olejem mazané konstrukční prvky nejsou zrovna nejdokonaleji vyrobeny nebo jsou již opotřebením zvětšeny jejich optimální tolerance, případně jsou-li zatěžovány extrémními výkony či vlivy, s nimiž nebylo při konstrukci počítáno. To platí nejen u automobilů, ale i u strojního zařízení. Všude tam lze použitím těchto přípravků výrazně prodloužit životnost, dobu do generální opravy a snížit náklady na energie a údržbu zařízení.

 


Text: Ing. Lubomír Tresner

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
8 + 3 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd