Print

Detergentní vlastnosti vodou mísitelných obráběcích kapalin

-- 30.11.2015

Základní vlastností vodou mísitelných obráběcích kapalin je kromě výkonu a stability také vyplavovací neboli detergentní schopnost emulze či roztoku. Tato charakteristika má zásadní vliv na tvorbu úsad a zpětně i na výkon nebo stabilitu. Povrchové vlastnosti mají také přímý vliv na ekonomiku provozování těchto technologických kapalin.

Mikroemulze a syntetické obráběcí kapaliny nasazené v provozu musí mít optimální detergentní vlastnosti. Ty musí být dostatečné, aby bylo zamezeno tvorbě úsad a ukládání různých druhů nečistot na povrchu strojů a obrobků, avšak ne příliš nadměrné, neboť příliš intenzivní detergentní působení by mohlo vést k velké chemické agresivitě používané kapaliny. Projevuje se například vyplavováním strojních olejů, zejména pro kluzná vedení, případně konzervačních olejů, což může mít za následek v prvním případě trhavé pohyby při obrábění, v druhém nedostatečnou protikorozní ochranu konzervovaných ploch. Především má však v případě nadměrné detergence kapalina silný sklon k pěnění.

Základní fyzikální veličinou charakterizující vyplavovací vlastnosti kapaliny je tzv. povrchové napětí. Tuto veličinu lze charakterizovat jako míru efektu, při němž se povrch zkoumané kapaliny chová jako pružná vrstva, která se snaží dosáhnout za daných podmínek co nejhladšího stavu a minimální plochy ve shodě s přirozenou fyzikální tendencí zaujímat stav s co možno nejnižší energií. Čím větší je 

povrchové napětí, tím se kapka ležící na určitém pevném povrchu svým tvarem více blíží tvaru koule. Čím je kapka „kulatější“, tím má daná kapalina menší smáčivost a horší vyplavovací vlastnosti. Existence povrchového napětí vede k některým zajímavým efektům, příkladem může být pohyb hmyzu na hladině vody (např. vodoměrky). Za určitých okolností je také možné vhodně tvarované předměty z materiálu větší hustoty, než má voda, položit na vodní hladinu, aniž by se potopily. Dalším projevem jsou tzv. kapilární jevy, tj. vzlínání kapalin v úzkých trubičkách (obr. 1).

Příčinou jevu povrchového napětí je nesymetrie sil na rozhraní kapaliny a plynu. Povrchové napětí vzniká vzájemným působením přitažlivých sil mezi molekulami kapaliny, které jsou vždy větší, než je vzájemné působení molekul v plynu (vzduchu) nad hladinou nebo působení mezi molekulami vody a vzduchu. V důsledku této nesymetrie vzniká na hladině vrstva molekul, která se díky jiné vzájemné vzdálenosti molekul projevuje jako blána kladoucí odpor průniku těles z vnějšku. Síla povrchového napětí působí však v rovině hladiny, nikoliv kolmo k povrchu. V kolmém směru je výslednice sil naopak nulová, neboť ve výsledku jde o rovnovážný stav mezi zmíněnými přitažlivými a na straně druhé silami odpudivými, které se projevují až při větším přiblížení molekul.

Existuje celá řada metod, jak měřit povrchové napětí kapalin. Pro praktické využití k měření obráběcích kapalin jsou vhodné zejména dvě metody, které jsou dovedeny do komerční podoby v laboratořích s využitím přístrojů a automatizace. Je to především metoda měření síly potřebné k odtržení kovového prstence od povrchu obráběcí kapaliny (obr. 2). Dále je možno hodnotu povrchového napětí vypočítat za použití metody kapky přisedlé k povrchu na základě měření tzv. kontaktního úhlu (obr. 3).

Čím větší je hodnota povrchového napětí, tím jsou horší vyplavovací vlastnosti obráběcí kapaliny. Rozhodně však neplatí, že nejnižší hodnoty znamenají automaticky nejlepší procesní kapaliny. Příliš nízké hodnoty vedou k typickému jevu pěnění, vysoké hodnoty pak k nedostatečnému smáčení povrchu projevujícího se tzv. perlením. Hodnoty povrchového napětí závisí nejen na složení kapaliny a její koncentraci, ale také na teplotě a tvrdosti vody použité pro přípravu emulze. Je proto nanejvýš důležité nepoužívat pro přípravu obráběcích emulzí tvrdou vodu, k čemuž jsou citlivé zejména syntetické kapaliny. Vyplavovací vlastnosti současných obráběcích kapalin jsou nesrovnatelně lepší než vyplavovací vlastnosti vody (tab. 1). Poměrně malé rozdíly v hodnotě povrchového napětí mohou vést k prakticky velkým efektům. Optimálně nízké hodnoty povrchového napětí znamenají výrazné snížení spotřeby koncentrátu. Často jde o zásadní efekt, kdy zdánlivě podobné kapaliny vykazují až několikanásobné rozdíly ve spotřebě koncentrátu ve stejném procesu a zařízení.

Optimální volba kapaliny z hlediska detergentních¨vlastností se určitě vyplatí. Současné moderní formulace, neobsahující sledované negativní složky jako je kyselina boritá a její deriváty nebo látky uvolňující formaldehyd, dosahují zejména u syntetických kapalin špičkových parametrů. Velké centrální systémy je možné dále optimalizovat pomocí speciálních aditiv upravujících povrchové vlastnosti. Nezastupitelné je krátkodobé cílené zvýšení vyplavovacích vlastností pomocí systémových čističů před výměnou kapaliny ve stroji či v systému umožňující důkladné vyčištění systému. Jedná se o nutnou podmínku pro garanci dlouhodobé životnosti obráběcích kapalin.

Recenzent: Ing. Jan Blata, Ph.D., VŠB-TU Ostrava, certifikovaná osoba na funkci Technik diagnostik tribodiagnostik – kategorie II

Autor: Petr Kříž, Castrol Lubricants (CR), s. r. o.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technology Days 2019
2019-06-17 - 2019-06-20
Místo: Výstavní a společenské centrum IDEON, Pardubice
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI