Témata
Reklama

Syntetické estery a jejich použití nejen při obrábění

Syntetické estery jsou látky, které mohou být vyrobeny v nekonečném množství variací z běžně dostupných mastných kyselin a alkoholů a poskytují nekonečné množství strukturálních i výkonových možností. V současnosti vyráběné estery mohou být speciálně určeny pro specifický druh použití pro různé aplikace a prostředí. Ať již hledáte vynikající hydrolytickou stabilitu, oxidační stabilitu, biodegrabilitu, mazací schopnost, vysoký viskozitní index nebo vlastnosti fungování za nízkých teplot – to vše je možné s tím správným syntetickým esterem.

Základem pro výrobu jsou mastné kyseliny obecného vzorce: R–COOH, které mohou být lineární, rozvětvené, nasycené, nenasycené, mono-, di- či polyfunkční. Sloučením s alkoholem vznikne ester a voda (R–COOH+R1–OH R–COOR1+H2O). Tato reakce je reverzibilní a za určitých podmínek může ester s vodou reagovat obráceně a rozložit se na mastnou kyselinu a alkohol. Rozklad esterů je závislý na chemii esterové vazby a parametrech prostředí. Pokud je rozklad esterů snadný, pak je jejich biodegradabilita vysoká. Hydrolýzu esterů lze omezit jednak použitými výchozími surovinami, ale i chemicky blokovat použitím rozvětvených mastných kyselin. Takové estery jsou velice stabilní ve vodném prostředí a chovají se při standardním hydrolytickém testu jako minerální oleje.

Reklama
Reklama
Reklama

Termooxidačně stabilní maziva

Pro použití v aplikacích obrábění a zpracování kovů je potřeba vybrat takové výsledné výrobky, které mají velmi dobrou termooxidační stabilitu (300 °C), a proto je potřeba vyloučit z této syntézy polynenasycené mastné kyseliny, které mají tendenci vytvářet při zahřátí pevné, špatně odstranitelné povlaky. Používají se tedy nasycené mastné kyseliny s krátkými rozvětvenými řetězci, které mají tepelnou i oxidační stabilitu vysokou. Nasycené estery jsou požadované pro vyšší teploty, ale jsou ještě další vlastnosti, které musejí být brány v úvahu. Vysoká teplotně oxidační stabilita závisí významně na množství a konfiguraci vodíku na beta uhlíku v molekule. Beta uhlík je druhá molekula uhlíku od vazby uhlík–vodík esterové skupiny. Beta vodík je velice reaktivní ve vztahu ke kyslíku, takže estery bez beta vodíku jsou tepelně stabilnější. Na základě podobnosti se strukturou neopentanu se odvodil jejich název – neopolyolové estery nebo také polyolové estery se zkratkou POE. Všechny POE mají dobrou oxidační stabilitu, protože neobsahují žádné beta vodíky.

Důležitým parametrem je také viskozita. Viskozita je silně závislá na rozvětvení, aromaticitě, funkcionalitě a snadnosti rotace vazeb v molekule. Silně rozvětvené molekuly se těžko ohýbají a špatně po sobě kloužou. Aromatické estery jsou zase vysoce viskózní díky pevnému aromatickému jádru.

Estery jsou látky s velmi dobrou přilnavostí ke kovovému povrchu, což omezuje kontakt kov/kov během klouzavého pohybu.

Vhodný stupeň polymerizace

Další reakcí, která může probíhat a měnit zejména viskozitní vlastnosti konečné látky, je schopnost polymerace. Pokud obsahují složky esteru (mastné kyseliny a alkoholy) více než jednu reakční skupinu, mohou se spojovat do vysokých polymeračních stupňů, které mají charakter pevné látky a nehodí se k mazání. Proto je nutné pro použití při obrábění kovů omezit stupeň polymerace. Vhodný stupeň polymerace pak zabezpečí jak stabilitu esterů, tak vynikající mazací vlastnosti při vysokých teplotách. Navíc tyto estery mají ve srovnání s jinými mazivy na bázi olejů velice nízkou těkavost, díky tomu vysoký bod vzplanutí a omezené kouření.

Klíčovou vlastností při použití esterů jako maziv je schopnost molekul po sobě téci a přilnout ke kovovému povrchu. Estery obecně jsou hodnoceny jako látky s velmi dobrou přilnavostí ke kovovému povrchu a tím omezují kontakt kov/kov během klouzavého pohybu.

Esterová maziva neobsahují žádné minerální ani těkavé látky, žádný chlor, síru ani těžké kovy.

Při výrobě průmyslových esterových maziv je pak důležité, kromě výběrů správných surovin a průběhu chemické reakce, také množství nečistot ve výsledném výrobku. Není možné dosáhnout 100% konverze vstupních surovin, proto je nutné kontrolovat a regulovat kyselost výsledného produktu, protože ta může významně urychlit hydrolytickou reakci, stejně jako zbytky katalyzátoru použitého při syntéze.

Estery vhodné pro obrábění

Proces vývoje a výroby není, jak je z výše uvedeného patrné, jednoduchý. Nicméně přínosy takových maziv jsou jednoznačné. Jednou z předních firem, která se této problematice a vývoji esterových maziv dlouhodobě věnuje, je například společnost Molydal. Výhody maziv na bázi esterů lze shrnout takto: žádný obsah minerálních látek, těkavých látek (VOC), chloru, fosforu, síry, formaldehydu a těžkých kovů. Toto je doplněno vysokou tepelnou stabilitou, omezenou kouřivostí, vynikajícími mazacími schopnostmi, ochranou výrobků i nástrojů proti korozi, prodloužením životnosti nástrojů. Navíc mikroemulze esterů bez minerálních olejů dovoluje udržení lepší čistoty strojů a jejich okolí.

Vyrobené díly nejsou lepkavé, nástroje jsou čisté a mají delší životnost. Maziva jsou neškodná také pro obsluhu.

Výrobky jako např. Solester 520 je pak možné používat od velmi nízkých koncentrací (1% pro broušení a profilování) přes náročnější operace (2%–4% pro obrábění, frézování) až po operace s požadavkem na vysoký mazací výkon (5%–10% pro závitování, vrtání, hluboké tažení).

Tato maziva přispívají i k úsporám v celém výrobním procesu. Vyrobené díly nejsou lepkavé, nástroje jsou čisté a mají delší životnost. Maziva jsou také neškodná pro obsluhu, zlepšují pracovní a životní prostředí. Používání maziv přátelských k životnímu prostředí znamená volit produktivitu a respekt k lidem i jejich pracovnímu prostředí.

Ekomaziva

Pavel Čepelák

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 160621
Datum: 08. 06. 2016
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Efektivní likvidace obráběcích kapalin

Obráběcí emulze jsou klíčovým prvkem celé řady obráběcích procesů. Emulze zajišťují chlazení, odvod vznikajících třísek, dočasně pasivují obrobky v průběhu operací a mají spoustu dalších funkcí. Na konci životnosti emulze je nutné zajistit jejich likvidaci. Vyčerpané emulze jsou klasifikovány jako nebezpečný kapalný odpad, takže je nelze jednoduše vylít do kanalizace. Článek pojednává o možnostech likvidace obráběcích kapalin.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Simulací ke zlepšení efektu mazání a chlazení

Optimalizace třískového obrábění moderní metodou simulace strategie mazání a chlazení je dnes podrobena systematickému výzkumu. Použitím simulace procesu třískového obrábění a simulace proudění chladicího média se značně sníží náklady na výzkum a vývoj.

Související články
Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

Bezpečnost od specialistů: řešení pro leteckou dopravu

Zazní-li u leteckých společností alarm AOG (Aircraft on Ground), počítá se každá minuta. Jestliže v letecké dopravě vypadne stroj kvůli technické závadě, stojí každá hodina, kdy je supermoderní letadlo mimo provoz, leteckou společnost tisíce eur. A pokud je navíc třeba opatřit náhradní stroj, vznikají dodatečné provozní náklady, letištní poplatky a ztráty. Nároky pasažérů na náhradu nebo smluvní pokuty mohou vyhnat finanční riziko do závratných výšek.

Výzvy při lisování hliníku

Vzhledem k neustále se zvyšujícím požadavkům na snižování spotřeby paliv automobilovém průmyslu, musí výrobci hledat cesty ke snižování hmotnosti automobilů všech produktových řad. Vedle používání ocelí AHSS a UHSS jsou hliníkové slitiny velmi atraktivní a životaschopnou možností pro výrobce. Novější typy oceli mohou být zpracovány podobným způsobem původně používaným po generace. Hliníkové materiály mají mnoho výhod i nevýhod oproti oceli, které musí být pečlivě zváženy.

Role ekodesignu v konstrukci strojů

Žijeme v turbulentní době. To, co bude zítra, už pravděpodobně bude vypadat jinak než to, co bylo včera. Je to dáno různými aspekty, které však znamenají, že výrobní podniky nemohou mít vzorce chování odvozené na základě svých zkušeností z minulosti. Pokud chtějí firmy přežít, musejí se pokusit předvídat přání zákazníků, musejí být proaktivní a zejména musejí mít zaměstnance schopné inovovat a přebírat zodpovědnost za své činy a chování. V tomto seriálu popisujeme naše úvahy tímto směrem.

Vysoká výkonnost, přirozená bezpečnost

Ačkoliv jsou chladicí kapaliny na bázi minerálního oleje v průmyslu stále velmi rozšířené, náročné obráběcí operace a zvýšené požadavky na zdraví a bezpečnost tlačí výrobce k pokročilejším technologiím. Nejmodernější obráběcí kapaliny na bázi esterů jsou jedním z nejlepších řešení požadavků současného trhu.

Vývoj obráběcích kapalin pohledem tradičního českého výrobce

Používání procesních kapalin, ovšem ne v té podobě, jako je známe dnes, se začalo objevovat v počátcích 20. století ve Fordových závodech. Dnes používané obráběcí kapaliny mísitelné s vodou, které jsou uvedeny v portfoliu společnosti Paramo, se rodí v jejích vlastních laboratořích. Procházejí neustálým procesem vývoje tak, aby zůstaly nepostradatelným nástrojem pro dynamicky se rozvíjející efektivitu procesů obrábění.

MKU_Maziva pro obrábění ozubených kol

Ještě před několika lety se musela k dosažení optimálního obrobení ozubených kol použít velká paleta různých obráběcích kapalin, situaci navíc komplikovaly různorodé povrchy a tepelné zatížení. Dnes je situace přehlednější. Vhodným výběrem pokročilých obráběcích kapalin lze výrobu ozubených kol významně zefektivnit.

Možnosti využití vizualizace v ekodesignu

Stále rostoucí požadavky na snižování emisí skleníkových plynů, zejména emisí oxidu uhličitého (CO2), vyvolávají potřebu integrace principu udržitelného rozvoje i do již pevně zaběhnutých vývojových postupů u různých typů produktů. Z pohledu chystaných legislativních požadavků může být u nových výrobků významné prokázat, že při jejich vývoji byla zvolena strategie, která v rámci jejich celého životního cyklu nejméně zatěžuje životní prostředí.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Energetická náročnost obráběcích strojů, část 2: Vliv výrobních strojů

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Navíc zde hrají roli politika a byznysové zájmy, a tak je velmi obtížné se ve všech, často protichůdných, informacích vyznat.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit