Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Биоразлагаемые гидравлические жидкости
Главная страницаКарта сайтаe-mail

12.07.2012
Биоразлагаемые гидравлические жидкости

Экологически безвредные биоразлагаемые гидравлические жидкости первоначально были разработаны для соответствия критериям экологической совместимости. Они применяются в стационарных и мобильных системах. Их доля в рынке неуклонно увеличивается, и в некоторых областях применения они вытесняют гидравлические жидкости на базе минеральных масел. Эта тенденция была усилена разработкой директивы VDMA 24568, регламентирующей минимальные требования к жидкостям HETG, HEES и HEPG и предписывающей включение этих трех групп жидкостей в ISO 6743/4 в сочетании с новой спецификацией ISO 15 380 (расширенной для включения класса HEPR).
     Гидравлические жидкости, способные к быстрому биоразложению, относят к нескольким семействам продуктов в соответствии с VDMA 24568 (минимальные технические требования), VDMA 24 569 (инструкция по замене гидравлических жидкостей), ISO 6743 и ISO 15380:
     • HETG: триглицериды (нерастворимые в воде, на основе растительных масел);
     • HEES: синтетические сложные эфиры (нерастворимые в воде);
     • HEPG: полигликоли (водорастворимые);
     • HEPR: полиальфаолефины и родственные углеводородные продукты.


В табл. 1 приведен ряд огнестойких и экологически безвредных гидравлических жидкостей.

 Таблица 1.   Классификация огнестойких жидкостей и жидкостей, способных к быстрому биоразложению

  Категория согласно 7-му Люксембургскому докладу, DIN 51 5202 и ISO 6743/4

 Состав
Типичные характеристики

Область применения
Рабочие температуры

 Водосодержащие огнестойкие гидравлические жидкости

 НЕАЕ  Эмульсии «масло в воде», минеральное масло или синтетический сложный эфир. Содержание воды > 80%  Передача мощности, около 300 атм, высокие рабочие давления, силовые опоры крыш
 HFAS  Водные синтетические химические растворы, не содержащие минеральных масел. Содержание воды > 80%  Гидростатические приводы, около 160 атм, низкие рабочие давления. От 5 до < 55 °С
 HFB  Эмульсии «вода в масле». Содержание минерального масла около 60%  Например, в британской угольной промышленности. Не разрешены в Германии. От 5 до 60 °С
 HFC  Водные растворы полимеров. Содержание воды >35%  Гидростатические приводы, применяемые в индустриальных устройствах и в шахтах. От–20 до 60 °С

 Безводные синтетические огнестойкие гидравлические жидкости

 HFDR  Полиалкиленгликоли, растворимые в воде  Гидростатические приводы, например гидравлические системы шлюзов на каналах. От –30 до < 90 °С (температура в резервуарах от –20 до 80 °С)
 HFDL  Безводные синтетические жидкости другого состава (например, сложные эфиры карбоновых кислот)  Гидростатические приводы, индустриальные гидравлические системы. От –35 до < 90 °С
 Категория согласно VDMA 24568 и ISO 15380

 Состав. Типичные характеристики

 Область применения.  Рабочие температуры

 Безводные быстро биоразлагаемые гидравлические жидкости

 HEPG  Полиалкиленгликоли, растворимые в воде  Гидростатические приводы, например гидравлические системы шлюзов на каналах. От –30 до <90 °С (температура в резервуарах от –20 до 80 °С)
 HETG  Триглицериды (растительные масла), нерастворимые в воде  Гидростатические приводы, например мобильные гидравлические системы. От –20 до < 70 °С (температура в резервуарах от – 10 до 70 °С)
 HEES  Синтетические сложные эфиры, нерастворимые в воде  Гидростатические приводы, мобильные и промышленные гидравлические системы. От– 30 до < 90 °С (температура в резервуарах от – 20 до 80 °С
 HEPR  ПАО и/или родственные углеводороды, нерастворимые в воде  Гидростатические приводы, мобильные и индустриальные гидравлические системы. От –35 до < 80 °С (температура в резервуарах от –30 до 100 °С)

1. HETG. триглицериды, типы растительных масел

Природные сложные эфиры, применяемые для HETG группы смазочных масел, в основном представляют собой триглицериды. По составу они являются трехосновными спиртами и (жирными) кислотами. Важнейшими сложными эфирами являются рапсовое и подсолнечное масла. Физико-химические свойства этих базовых масел обусловлены распределением жирных кислот. Природные жирные кислоты имеют четное число (атомов углерода) и неразветвленные цепи. Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными. Оба указанных типа соединений находят применение. В целом можно сказать, что ненасыщенные или короткоцепочечные жирные кислоты используют главным образом для получения смазочных масел с низкой температурой застывания. Значительное количество двойных связей (в ненасыщенных кислотах) повышает чувствительность смазочных масел к кислороду и высоким температурам. Триглицериды натуральных сложных эфиров получают из семян таких масличных культур, как рапс и подсолнух, путем отжима или экстракции с последующей очисткой с использованием ряда процессов. Рапсовое масло и другие природные жирные кислоты могут применяться в качестве сырья для получения масел HETG или сырья для производства синтетических сложных эфиров.
     Выбор наиболее применимого натурального сложного эфира и надлежащей системы присадок имеет фундаментальное значение для качества экологически безвредного смазочного масла, созданного на базе возобновляемого сырья. Ввиду более низкой термической и окислительной стабильности гидравлических масел типа HETG (по сравнению с минеральными маслами) они находят применение при умеренных температурах и низких давлениях (часто с полным расходованием смазочного материала).
     Минимальные требования к триглицеридам описаны в VDMA 24568 и в ISO 15380, табл. 1.

2. HEES: типы синтетических сложных эфиров

Синтетические сложные эфиры — это группа веществ с разнообразной структурой. Сложные эфиры получают химическими методами из спиртов и кислот. Спирты и кислоты, получаемые из широкого набора сырья, могут быть соединены в определенном порядке для получения продуктов с такими желательными характеристиками, как термическая и гидролитическая стабильность, низкотемпературные свойства, совместимость с уплотнениями и т. д. Длина цепи и характеристики разветвленности (линейных или разветвленных) спиртов, а также число ОН групп (моноспирты, диолы, полиолы) могут варьировать. Кислоты могут быть как монокарбоновыми, так и поликарбоновыми с ароматической, линейной или разветвленной структурой. Они могут быть насыщенными или частично ненасыщенными. Пожалуй, самое широкое применение получили сложные эфиры дикарбоновых кислот, сложные эфиры полиолов (например, сложные эфиры ТМР) и комплексные сложные эфиры, полученные из нескольких компонентов спиртов или кислот. Сырье для синтетических сложных эфиров, с одной стороны, получают из продуктов нефтехимического производства, с другой — из природных материалов и продуктов их химического модифицирования. Частично ненасыщенные эфирные масла образуют самую большую группу биоразлагаемых смазочных масел.
Наилучшими техническими характеристиками обладают полностью синтетические насыщенные эфирные масла на основе насыщенных ТМР полиолов и комплексных сложных эфиров. Их преимущества заключаются в превосходной окислительной стабильности, хорошей совместимости с материалами и высоких трибологических характеристиках. Эти продукты, которые намного дороже минеральных масел, применяются в системах, работающих в условиях высоких давлений и высоких температур, в высоконагруженных приводах, в сложных условиях эксплуатации.
     Минимальные требования к эфирным маслам описаны в VDMA 24568, ISO 15380 «Группа синтетических сложных эфиров HEES». В этом документе отсутствует дифференциация между частично ненасыщенными и насыщенными системами. Директива VDMA 24568 заменена официальным изданием ISO 15380, датированным 2002 г. В табл. 2 приведены требования к типичным гидравлическим жидкостям типа HEES в соответствии со спецификацией ISO 15380. В ней перечислены синтетические сложные эфиры в последовательности, соответствующей их стойкости к старению (ненасыщенные системы, стойкость к старению по методу TOST без добавления воды). Кроме того, в данную спецификацию включены испытания на совместимость с различными материалами (например, совместимость с цветными металлами по Линде).

Таблица 2. Минимальные требования к гидравлическим жидкостям — ISO 15380, часть 4 — HEES (2002)

Свойства и методы испытания Единицы измерения  Требования Метод испытания или стандарт
Класс вязкости   22 32

46

68

100

 ISO 3448
Плотность при 15 °С

кг/м3

 а) а) а) а) а)  ISO 12185
 Цвет6)    а)  а)  а)  а)  а)  ISO 2049
Внешний вид при 25 °Св)    Прозрачно-яркая Прозрачно-яркая Прозрачно-яркая Прозрачно-яркая Прозрачно-яркая  
Содержание золы, максимальное  %масс  ж) ж) ж) ж) ж)  ISO 6245
Температура вспышки:
в открытом тигле по Кливленду, минимальная;
 °С 165 175 185 195 205  ISO 2592
Кинематическая вязкостьг):
   при –20 °С, максимальная
   при 0 °С, максимальная
   при 40 °С, минимальная- максимальная
   при 100 °С, минимальная

 
мм2
мм2
мм2
мм2

 
ж)
300
19,8-24,2
4,1


ж)
420
28,8-35,2
5,0


ж)
780
 41,4-50,6
6,1


ж)
1400
 61,2-74,8
7,8


ж)
1500
 90-110
7,8

 
ISO 3104  
ISO 3104  
ISO 3104  
ISO 3104
Температура застывания, максимальная

°С

 –21

 –18

 –15

 –12

 –9

 ISO 3016
Низкотемпературная текучесть после 7 сут

 °С

 ж)  ж)  ж)  ж)  ж)  ASTM D 2532
Кислотное числод) максимальное мгКОН/г  ж)  ж)  ж)  ж)  ж) ISO 6618
 Содержание воды, максимальное

мг/кг

1000

1000

1000

1000

1000

ISO 12937, или ASTM D 1744, или DIN 51 777-1
Коррозия меди, 100 °С, Зч, максимальная баллы 2 2 2 2 2  ISO 2160
Предотвращение коррозии. Метод А   Выдерживает Выдерживает Выдерживает Выдерживает Выдерживает  ISO 7120
Пенообразование максимально:
при 24 °С
при 93 °С
при 24 °С


мл
мл
мл


150/0
75/0
150/0


150/0
75/0
150/0


150/0
75/0
150/0


150/0
75/0
150/0


150/0
75/0
150/0

1SO 6247
Деаэрация, 50 °С максимальная

 мин

7 7 10 10 14 ISO 9120
Водоотделение: время образования 3 мл эмульсии при 54 °С

 мин

ж) ж) ж) ж) ж)  ISO 6614
Совместимость с эластомерамие) HNBR, FPM, NBR 1, АU после 1000 ч

 °С

60 80 80 100 100  ISO 6072
Изменение твердости по шору A, максимальное

 IRHD

±10   ±10 +10 +10   ±10  ISO 6072
Изменение объема, максимальное

%

–3 до +10 –3 до +10 –3 до +10 –3 до +10 –3 до +10  ISO 6072
Изменения при растяжении, максимальное

%

30 30 30 30 30
Изменения прочности на разрыв

 %

30 30 30 30 30
Окислительная стабильность Модифицированный метод TOST, сухой TOST              ASTM D 943м)
Метод испытания Баадера, 110 °С, 72 ч 

ч

ж)

ж)

ж) ж) ж)  
Увеличение вязкости при 40 °С, максимальное

%

20

20

20 20 20 DIN 51554-3
Защита от износа FZG А/8.3/90 минимальная

ступень отказа

и)

10

10 10 10  DIN 5I354-2
Крыльчатый насоск), потеря в весе:
   кольца, максимальная
   крылья, максимальная

 
  мг  
мг


120
30


120
30


120
30

120
30

120
30
IP 281 или ASTM D 2882
Биоразлагаемостьк),н)

%

60

60

60 60 60 ISO 14593 или ISO 9439
Токсичность з):
острая токсичность для рыб, LD50, минимальная

мг/л

100

100

100 100 100  ISO 7346-2
острая токсичность для дафний, EC50, минимальная

мг/л

100

100

100 100 100  ISO 6341
Ингибирование, EC50, минимальное

мг/л

100

100

100 100 100  ISO 8192
Класс вязкости  

22

32

46 68 100  ISO 3448
 а) Не нормируется.
 б) В целях идентификации краситель может применяться по договоренности между поставщиком и потребителем.
в) Clbr. — аббревиатура от «сlear-bright» — прозрачно-яркая.
г) мм2/с — эквивалент сСт.
д) Исходное кислородное число изменяется в зависимости от присутствия функциональной влаги в общем пакете присадок.
е) Тип эластомера и определение совместимости должны определяться по договоренности между поставщиком и конечным потребителем.
ж)) Критерии эксплуатационных характеристик или характеристических значений подлежат согласованию между поставщиком и конечным потребителем.
з)) Данный стандарт может включать опасные материалы, процессы и оборудование. Он не распространяется на вопросы, касающиеся разрешения всех проблем безопасности и охраны здоровья и определения применимости нормативно-правовых ограничений до применения гидравлической жидкости. Жидкость не должна представлять значительную опасность для здоровья при ее применении в исправном гидравлическом оборудовании при строгом соблюдении рекомендаций поставщика по обращению.
и)Неприменимо к классу вязкости 22.
к) Должен быть указан применяемый метод испытания.
л) Требования некоторых стран могут быть более строгими.
м) Модификация, основанная на проведении испытания на стойкость к окислению без воды, которую заменяют гидравлической жидкостью.
н) Без требования 10-суточного «окна».


3. HEPG. типы полигликолей

Как уже упоминалось выше, полигликоли отличаются от гидравлических жидкостей своей растворимостью в воде. В зависимости от веществ, применяемых для получения полигликолей (полиэтиленоксид или пропиленоксид), молекулярного соотношения в их смеси и исходных молекул могут быть синтезированы различные типы полигликолей. Полигликоли на основе этиленоксида легко растворяются в воде, плохо смешиваются с минеральным маслом и имеют высокую полярность. Полигликоли с высоким содержанием пропиленоксида нерастворимы или незначительно растворимы в воде, в некоторой степени смешиваются с минеральным маслом и значительно менее полярны, чем полиэтиленгликоли. Из-за растворимости в воде гидравлические жидкости на основе гликолей могут содержать воду. Применимость полигликолей ограничена из-за их растворимости в воде (и, следовательно, подвижности в почве, приводящей к загрязнению грунтовых вод) и их несовместимости с минеральными маслами. Полигликоли применяют главным образом в гидравлических системах водоснабжения, канальных шлюзах и наземных устройств в качестве гидравлических жидкостей, способных к быстрому биоразложению, особенно в тех случаях, когда их применение приводит к неизбежному загрязнению гидравлической жидкости проникающей в нее водой.

4. HEPR: Полиальфаолефины и родственные им углеводородные продукты

Благодаря своей биоразлагаемости и низкой молекулярной массе полиальфаолефины и их соответствующие углеводородные производные классифицируют как экологически чистые гидравлические жидкости. В ISO 15380 эти продукты выделены в отдельную группу под названием HEPR. Включение этой новой группы в ISO 15380 является расширением по сравнению с ранее применявшейся директивой VDMA 2468. Жидкости HEPR быстрее поддаются биоразложению по сравнению с минеральными маслами, но значительно уступают по этому показателю большинству эфирных масел и таким природным маслам, как рапсовое масло. По техническим характеристикам эти масла аналогичны минеральным маслам, но превосходят их по биоразлагаемости.



Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com