Sledování degradace průmyslových olejů a její vliv na kontrolu znečištění
..., už to zase neteče!" Tato věta se někdy ozývá z úst tribotechniků, když stanovují celkové nečistoty na membráně u průmyslových olejů. Co je příčinou toho, že se olej naředěný rozpouštědlem ( n-heptan ) filtruje přes membránu půl dne, místo toho, aby protekl během několika minut? Tím důvodem je samozřejmě velký počet částic, které zanesou membránu a znemožní průtok kapaliny za poměrně vysokého absolutního tlaku 2-5 kPa. Částice, které takto „zalepí" membránu mohou být teoreticky trojího druhu. Může také dojít samozřejmě k tomu, že znečištění na membráně je jejich kombinací.
V prvním případě jde o otěrové částice, které nezpůsobují tak výrazné ucpání filtru. Druhým typem nečistot, které mohou zanést membránu, jsou některé přísady ( např. polymetakrylát ). Ty jsou v oleji rozpuštěné, takže pokud je olej v pořádku, proteče bez potíží. Může se ale stát, že například v důsledku přítomnosti vody, špatného skladování nebo chybného namíchání od dodavatele mohou tyto látky „ vypadnout" z oleje a způsobit zanesení filtru. Jeden z takových případů vypadnutí přísady je uveden na obr. 1. Jde o spektrum oleje typu HV (se zlepšeným viskozitním indexem, jehož hodnota má být větší než 150). 
Už na první pohled je však patrné, že pás karbonylové skupiny polymetakrylátu v oblasti 1730 cm-1 je výrazně menší než je typické pro HV oleje ( intenzita takového pásu jde ve většině případů až k hodnotám transmitance kolem 0 ). Charakter nečistot, které byly stanoveny na membráně o porozitě 0,45 µm a jejich množství bylo 309 mg/kg (viz obr.2), byl práškovitý a nelepivý. Hodnota kódu čistoty byla podle NAS 1638 10 i podle ISO 4406 18/17/14 zvýšená. Obsah otěrových prvků se ale pohyboval v jednotkách mg/kg, tedy téměř žádné opotřebení. Po přeměření viskozity a vypočítání viskozitního indexu se potvrdilo to, co naznačovalo už FTIR spektrum. Viskozitní index místo hodnoty >150 byl pouze 101. Jasné potvrzení toho, že v tomto případě nečistoty na membráně byly vypadnutá přísada pro zlepšení viskozitních vlastností.
Posledním případem nečistot, o kterých se chceme zmínit, jsou produkty termooxidace oleje. Hlavně tyto látky, které vznikají štěpením uhlovodíkových vazeb a jejich následnou oxidací, jsou typickým příkladem nečistot, které „spolehlivě" zanesenou filtr tak, že kapalina pak jen těžko protéká. Navíc mohou produkty degradace vlivem vyšších teplot a tlaků polymerovat, takže vznikají lepivé a lakovité úsady, mezi tribodiagostiky také nazývané varnish ( vyskytují se spíše u turbínových olejů ). Ty pak způsobují problémy hlavně v regulačních systémech a ložiscích a také snižují účinnost chladičů a filtrů.
Jak produkty degradace ovlivňují průběh zkoušky stanovení celkových nečistot na membráně vyplývá už z první věty tohoto článku. Jaký vliv ale mají produkty degradace při stanovování kódu čistoty laserovým čítačem částic? Průběh samotné zkoušky nijak ovlivněn není. Výsledky porovnání ze stanovení kódu čistoty a celkových nečistot na membráně ale ukazují jasnou disproporci mezi oběma výsledky ( viz tabulka 1 ). Laserový analyzátor kódu čistoty je totiž schopen stanovit jen částice v rozmezí 4-255 µm, tedy kód čistoty vychází výrazně lépe v porovnání s počtem nečistot na membráně a jejím zabarvením ( obr. 3 ). 
Produkty degradace jsou totiž často částice pod 1 µm a analyzátor kódu čistoty je nezachytí, zatímco membránový filtr o porozitě 0,45 µm ano. Proto se z výsledků kódu čistoty dá vyvodit, že olej je v pořádku, ale ze zbarvení membrány i množství nečistot na ní je výsledek přinejmenším alarmující. Z naší praxe můžeme tedy potvrdit, že jen sledování čistoty oleje laserovým čítačem částic nestačí.
Jak tedy produkty degradace detekovat? Jednoduše lze například sledovat zbarvení membrány a množství nečistot na filtru. Pro sledování varnish potenciálu je ve fázi přípravy norma ASTM 13070, podle které by bylo možné rozdělit stupeň degradace podle množství nečistot a zbarvení membrány. Další vizuální metodou je vyhodnocení barvy podle etalonu a tím vyhodnocení stupně degradace (např. ASTM D1500 ). Výhodnou metodou pro detekování produktů degradace (oxidace) je infračervené spektrometrie, kterou jsme schopni detekovat vznikající vazby karbonylů (C=O skupiny) v porovnání s novým olejem. Z rozdílového spektra lze vyčíst produkty pásů degradace v oblasti 1 660 - 1 720 cm-1 (obr. 4).
Pomocí softwarů a programů lze dokonce hodnotu oxidace kvantifikovat a poté ji použít pro trendové vyhodnocování oxidace oleje. Při vyhodnocování oxidace pomocí FTIR je nutné mít na paměti dvě věci. Tou první je mít k dispozici nový olej pro srovnání, který je do stroje naléván. A tou druhou je nezapomenout, že ve spektru se v oblasti 1 730 cm-1 vyskytují pásy přísad ( také karbonylové skupiny), které pak mohou hodnotu oxidace zkreslovat.
Závěr: K napsání tohoto příspěvku nás vedla skutečnost, že produkty degradace není možné zachytit pomocí laserového čítače částic. Proto při posuzování výsledků z analýzy kódu čistoty oleje můžeme dojít někdy ke zkresleným výsledkům. K tomu, abychom se tohoto chybného vyhodnocení vyvarovali, je výhodné využít infračervenou spektrometrii (trendové vyhodnocování oxidace) nebo vyhodnocení vzhledu membrány a hmotnosti nečistot na ní. Kromě toho lze využít další zmíněné metody. Cílem při vyhodnocování čistoty oleje a nečistot by měly být informace nejen o tom, kolik nečistot v oleji je, ale také o jaký typ znečištění se jedná. Měli bychom si uvědomit, že analýzu oleje neděláme jen pro vyhodnocení stavu oleje, ale především proto, abychom především ochránili stroj a zabránili nečekaným prostojům ve výrobě.
Ing. Tomáš Turan, Ing. Vladimír Nováček
