Ocena kompatybilności współczesnych elastomerów z olejami bazowymi stosowanymi do produkcji smarów plastycznych

• Autorzy: Sacha Dariusz , Skibińska Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2023.07.07

Warianty tytułu

EN

Compatibility of modern elastomers with base oils used for the production of lubricants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompatybilność materiałowa jest bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na trwałość, bezpieczeństwo i niezawodność stosowanych urządzeń mechanicznych. Wprowadzenie na rynek nowo opracowanych środków smarowych do nowych zastosowań lub środków, w których zmieniono bazy olejowe lub pakiety dodatków uszlachetniających, wymaga sprawdzenia ich współoddziaływania z materiałami konstrukcyjnymi urządzeń, w których będą one stosowane. Jednym z materiałów konstrukcyjnych wrażliwych na produkty naftowe są różnego rodzaju elastomery, które w wielu zastosowaniach technicznych wykorzystywane są jako materiały uszczelniające lub przewody zasilające. Ze względu na swoją budowę elastomery ulegają niekorzystnym zmianom w miarę upływu czasu, wzrostu temperatury, oddziaływania światła ultrafioletowego, ozonu oraz różnych substancji organicznych. Środki smarowe mogą migrować do masy elastomeru, powodując ogólną zmianę objętości i modyfikację jego właściwości, w szczególności wpływając na jego twardość, wytrzymałość i zdolność do odkształceń odwracalnych. W skrajnych przypadkach środki te mogą powodować całkowitą degradację elastomeru. Z uwagi na fakt, że badania eksploatacyjne i stanowiskowe są długotrwałe i bardzo kosztowne, a do tego mało obiektywne, do badań kompatybilności stosuje się testy laboratoryjne. Wykorzystuje się próbki danego wyrobu elastomerowego i poddaje je oddziaływaniu badanego środka smarowego przez określony czas w określonej temperaturze, stosując znormalizowane metody badawcze. W artykule opisano współoddziaływania zachodzące pomiędzy elastomerami a wybranymi olejami bazowymi stosowanymi do produkcji smarów plastycznych. Zbadano wpływ olejów bazowych na właściwości fizyczne oraz mechaniczne dostępnych na rynku elastomerów. Dla każdego rodzaju elastomeru wyznaczono zmianę objętości, zmianę twardości elastomerów, wydłużenie w chwili zerwania i naprężenie zrywające. Na podstawie przeglądu literaturowego oraz obserwacji poczynionych w trakcie badań określono wstępnie dopuszczalne limity zmian właściwości fizycznych i mechanicznych, w oparciu o które można ocenić odporność elastomerów na oddziaływanie olejów bazowych stosowanych do produkcji smarów plastycznych.

EN

Material compatibility is a very important factor affecting the durability, safety and reliability of the mechanical devices used. Launching newly developed lubricants for new applications or those in which oil bases or additive packages have been changed requires checking their interaction with the construction materials of the equipment in which they will be used. One of the construction materials sensitive to petroleum products are various types of elastomers, which, in many technical applications, are used as sealing materials or power lines. Due to their structure, elastomers undergo unfavourable changes over time, increasing temperature, exposure to ultraviolet light, ozone and various organic substances. Lubricants can migrate into the mass of the elastomer, causing a general change in volume and modification of its properties, in particular affecting its hardness, strength and elongation. In extreme cases, these agents can cause complete degradation of the elastomer. Due to the fact that operational and bench tests are long-term and very expensive, and moreover not very objective, laboratory tests are used for compatibility tests. Samples of a given elastomeric product are used and exposed to the test lubricant for a specified time at a specified temperature using standardised test methods. The article describes the interaction between various elastomers and appropriately selected base oils used in the production of plastic lubricants. The influence of base oils on the physical and mechanical properties of commercially available elastomers was investigated. For each type of elastomer, the change in volume, change in hardness of elastomers, elongation at break and strength at break were determined. Based on the literature review and on the basis of observations made during the tests, preliminary acceptable limits for changes in physical and mechanical properties were defined, which allowed us to assess the resistance of elastomers to the impact of base oils used in the production of plastic lubricants.

Słowa kluczowe

PL

elastomery; kompatybilność; olej bazowy

EN

elastomers; compatibility; base oil

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 79, nr 7
• Strony: 490--498
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Sacha Dariusz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Skibińska Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Brown M., 1995. Seals and sealing handbook. Elsevier Advanced Technology.
• ECL. Quick-Study for Product Design Engineers. <https://www.ecllube.com/resources-for-engineers/tutorials/ECL_Choosing%20a%20Grease.pdf> (dostęp: 29.06.2023).
• Farfan-Cabrera L.I., Gallardo-Hernandez E.A., Perez-Gonzalez J., 2017. Compatibility study of common sealing elastomers with a biolubricant (Jatropha oil). Tribology International, 116: 1–8. DOI: 10.1016/j.triboint.2017.06.039.
• Farfan-Cabrera L.I., Pascual-Francisco J.B., Gallardo-Hernandez E.A., Susarrey-Huerta O., 2018. Application of digital image correlation technique to evaluate creep degradation of sealing elastomers due to exposure to fluids. Polymer Testing, 65: 134–141. DOI:10.1016/j.polymertesting.2017.11.017.
• Florez A., Burghardt G., Jacobs G., 2016. Influencing factors for static immersion tests of compatibility between elastomeric materials and lubricants. Polymer Testing, 49: 8–14. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2015.10.017.
• Förster T., Blivernitz A., 2021. Migration of mineral oil in elastomers. Journal of Rubber Research, 24: 257–269. DOI: 10.1007/s42464-021-00087-7.
• Haseeb A.S.M.A., Jun T.S., Fazal M.A., Masjuki H.H., 2011. Degradation of physical properties of different elastomers upon exposure to palm biodiesel. Energy, 36(3): 1814–1819. DOI:10.1016/j.energy.2010.12.023.
• Parker Hannifin Corporation, 2021. Parker O-Ring Handbook. Parker Hannifin Corporation, Cleveland, OH. <https://www.parker.com/Literature/O-Ring%20Division%20Literature/ORD%205700.pdf> (dostęp: 11.01.2023).
• Sacha D., 2015. Kompatybilność cieczy eksploatacyjnych stosowanych w pojazdach mechanicznych z uszczelnieniami elastomerowymi. Nafta-Gaz, 71(1): 33–40.
• Skibińska A., Żółty M., 2015. Badanie możliwości modyfikacji stabilności termooksydacyjnej olejów bazowych. Nafta-Gaz,71(5): 327–336.
• Walker J., 2012. Elastomer Engineering Guide. James Walker Sealing Products and Services Ltd. <https://www.academia.edu/29713442/ Elastomer_Engineering_Guide> (dostęp: 11.01.2023).
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• ASTM D 412-16 (2021) Standard test methods for vulcanized rubber and thermoplastic elastomers – tension.
• ASTM D 471-16 (2021) Standard test method for rubber property – effect of liquids.
• ISO 48-1:2018 Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of hardness – Part 1: Introduction and guidance.
• ISO 48-2:2018 Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of hardness – Part 2: Hardness between 10 IRHD and 100 IRHD.
• PN-ISO 37:2007 + PN-ISO 37:2008AC1 Guma i kauczuk termoplastyczny – Oznaczanie właściwości wytrzymałościowych przy rozciąganiu.
• PN-ISO 37:2007 Guma i kauczuk termoplastyczny – Oznaczanie właściwości wytrzymałościowych przy rozciąganiu.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).