Vrstevnatá struktura přírodního grafitu předurčuje celou řadu jeho ojedinělých vlastností. Díky atomární výstavbě grafitové vločky jsou její jednotlivé vrstvy mezi sebou vázány jen velmi malými silami (Van der Waalsovy síly), což umožňuje velmi dobrý pohyb těchto vrstev mezi sebou. Tento způsob výstavby krystalu dělá z grafitu vynikající mazivo pro extrémní podmínky. Při zatížení, střihových silách nebo tření se jednotlivé vrstvičky grafitové vločky mezi sebou jednoduše posunou. Pokud se tedy nachází vrstvička grafitu mezi dvěma proti sobě se pohybujícími tělesy, pak bude znatelně sníženo tření a zároveň opotřebení tělesa.
Výše uvedené vlastnosti jsou spolu s vysokou tepelnou stabilitou přírodního grafitu využívány při výrobě grafitových disperzí určených pro vysoké teploty a tlaky. Při vývoji vhodné disperze je pochopitelně klíčovou otázkou, pro jaké konkrétní účely a v jakém prostředí bude nasazena. Obecně platí, že nelze použít jednu disperzi na různá použití, naopak vytváří se řešení "šitá na míru". Základní vlastnosti jsou však pro většinu grafitových disperzí vždy stejné:
disperzní prostředí, ve kterém je grafit dispergován. Toto může být na bázi olejů nebo alkoholů. Trendem je ovšem přechod na produkty na vodní bázi. V tomto případě jsou mnohem lépe uplatňována hlediska ochrany životního a pracovního prostředí, ochrany ovzduší atd.;grafit - v zásadě jsou používány vysoce čisté, jemně mleté přírodní krystalické nebo amorfní grafity, resp. grafity syntetické;dodatkové komponenty, jako např. konzervační látky atd. Způsob výstavby grafitové disperze pak ovlivňuje její kvalitu. Rozhodujícími kvalitativními ukazateli jsou především:
sedimentace - čím vyšší sedimentace, tím horší stabilizace přípravku. Souvisí především s velikostí a tvarem grafitových částic. U nestabilního maziva dochází při delším skladování k usazování na dnech přepravních nádob. Rovněž dochází k snazšímu zanášení nanášecích prostředků jako například pistolí nebo automatických mazacích systémů;nástřikové vlastnosti - teplota nástřiku, pokryvnost a struktura naneseného filmu mají vliv na opotřebení nástrojů, spotřebu samotného maziva a tím na ekonomiku celého procesu.Laboratorní nástřiková zkouška umožní posoudit mazivo právě z tohoto hlediska. Její provedení je přibližně následující:
Na zahřátou kovovou destičku je nanášecím zařízením naneseno zředěné mazivo. Používány jsou různě vysoké teploty destičky (do 600 °C) a různé koncentrace maziva. Standardní provedení zkoušky probíhá při teplotě destičky 400 °C a při ředění 1 : 4.
Na destičkách jsou opticky sledovány čtyři vlastnosti:
celková nanesená plocha (čím větší, tím rychleji mazivo na plochu přilnulo);stíratelnost filmu (pokud se setře snadno, mazivo dostatečně nedrží na ploše);tloušťka nanesené vrstvy (pokud je slabá, je to hodnoceno negativně, protože k ploše přilnulo málo grafitu; zkouší se vrypem); stejnorodost filmu (čím je stejnorodější, tím je lepší očekávaná užitná hodnota maziva; přítomnost zbytků větších kapek a nehomogenita tloušťky není hodnocena kladně).Zkoušky jsou prováděny nanášecím zařízení, které je zobrazeno na obr. 1. Při zkoušce je při tom podstatná především stabilní vzdálenost trysky od plechové destičky a úhel nanášení (viz obr. 2 a 3). Důležité je, aby výsledný film byl co nejširší (podle úhlu nanášení na plochu) a aby kapky v proudu byly stejné.
Následující obrázek (obr. 4) dokumentuje rozdíly mezi jednotlivými mazivy různých výrobců. Ředění bylo prováděno tak, aby odpovídalo obsahu pevné fáze. Teplota destičky při pokusu byla 700 °F, což odpovídá 371 °C.
Evidentně největší pokrytí plechu bylo dosaženo u vzorku zcela vlevo, u posledních dvou maziv na pravé straně snímku jsou markantní tmavé body, které na ploše zanechaly větší kapky.
Zkouška pochopitelně nezahrnuje další podstatné ukazatele významné pro kvalitu grafitové disperze:
abrazivní vliv maziva na zápustku a nanášecí zařízení;korozivní vliv na zápustku, nanášecí zařízení a míchací zařízení;rychlost sedimentace koncentrátu a naředěného maziva (usazování v míchacích a nanášecích zařízeních);
faktor separace (výkovek se v zápustce nesmí nalepovat a musí se snadno vyjímat ze zápustky);
množství usazovaného grafitu v zápustce.
Uvedená metoda může podle našeho názoru kvalitu maziva pouze naznačit. Důkazem je pochopitelně praktická provozní zkouška, která prokáže funkčnost maziva především v ukazateli životnosti zápustek. Přesto jsou dosažené výsledky odrazovým můstkem pro další vývoj mazacích systémů. Požadavky na grafitové disperze jsou kladeny především ze strany zákazníků. Stále větší roli však dnes pochopitelně hraje i ochrana životního prostředí a bezpečnost práce.
Josef Mikšovský
Evžen Kroupa