7. Ocena jakości kosmetyków i produktów chemii gospodarczej
7.5 Modelowe substancje smarowe
W określonych aplikacjach bazą substancji smarnych moŜe być woda. Jest ona tania, ogólnodostępna, niepalna, a takŜe przyjazna dla środowiska naturalnego. Ze względu na wysoką pojemność cieplną i przewodnictwo cieplne woda charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami chłodzącymi. Woda posiada takŜe wady: działanie korozyjne wobec metali, niską lepkość, słabe właściwości smarne. Smarność wody moŜna poprawiać poprzez wprowadzenie do kompozycji smarowej odpowiednich dodatków. Po zastosowaniu: alkilopoliglukozydów, oksyetylenowanych estrów sorbitanu, laurylosiarczanu sodu i oksyetylenowanego laurylosiarczanu sodu, oksyetylenowanego: oleju rycynowego, alkoholi tłuszczowych, amin laurylowych oraz oksyetylenowanych estrów metylowych kwasów tłuszczowych z oleju rzepakowego otrzymano zadowalające rezultaty [212, 218-222].
Oleje silikonowe (PDMS) były stosowane jako substancje smarowe, nie tylko w elementach tarciowych maszyn, ale takŜe w układach biologicznych, np. jako smary w torebkach stawowych w przypadku schorzeń reumatycznych. Związki te są jednak nierozpuszczalne w wodzie, dlatego do badań wytypowano pochodne polieterowe. Przewiduje się ich aplikacje jako aktywnych składników cieczy chłodząco-smarujących, względnie płynów hydraulicznych, szczególnie w tych zastosowaniach, gdzie występuje zagroŜenie przecieku z instalacji i kontaktu z produktem (np. przemysł kosmetyczny, chemii gospodarczej, farmaceutyczny, spoŜywczy).
Celem pracy była ocena jakości wodnych roztworów politeropolisiloksanów jako potencjalnych substancji smarowych. Dokonano oceny wybranych charakterystyk tribologicznych dla styku skoncentrowanego zastosowanego dla materiałów par ciernych wykonanych ze stali. Ocenę jakości opracowanych modelowych substancji smarowych rozpatrywano w aspekcie ich smarności, właściwości przeciwzatarciowych i przeciwzuŜyciowych. Analizowano wpływ rodzaju i stęŜenia glikoli silikonowych na opory ruchu i zuŜycie. W tym celu przeprowadzono szereg testów tribologicznych opartych na metodykach normowych (PN-76/C-04147) oraz własnych:
• dla oceny oporów ruchu oraz zuŜycia elementów par ciernych w warunkach skoncentrowanego styku wykorzystano aparat T-11. Przeprowadzono testy przy obciąŜeniach z zakresu: 10÷50 N. Substancje smarowe stanowiły: woda, czyste glikole silikonowe oraz ich wodne roztwory o stęŜeniu z zakresu c=1÷80%,
• testy przy stałym obciąŜeniu, przeprowadzone na aparacie T-02, pozwalające określić zmiany oporów ruchu w czasie, przez poszczególne kompozycje smarowe. Stosowano stałe, zadane obciąŜenie z zakresu od 2 kN do 5 kN,
• testy z liniowym narostem obciąŜenia w czasie trwania badania, przeprowadzone na aparacie T-02, pozwalające określić właściwości przeciwzatarciowe kompozycji smarowych. Wyznaczano następujące wielkości:
- obciąŜenie zacierające (Pt) - nacisk, po którym następuje przerwanie warstwy granicznej objawiające się gwałtownym przyrostem momentu sił tarcia,
- obciąŜenie zatarcia (Poz) - obciąŜenie, przy którym moment tarcia wzrastał powyŜej 10 Nm,
- graniczne obciąŜenie zatarcia (poz).
Po wykonanych testach dokonano takŜe analizy zuŜycia elementów par ciernych.
Zdolność obniŜania oporów ruchu i zuŜycia
Z przeprowadzonych badań fizykochemicznych (Rozdział 6) wynika, Ŝe cząsteczki glikoli silikonowych ulegają adsorpcji na powierzchni stali (AFM). Efektem adsorpcji było wytworzenie depozytu wypełniającego mikronierówności i tym samym wygładzającego powierzchnię. Z punktu widzenia aplikacji modelowych substancji smarowych szczególnie istotna była teza o tworzeniu na powierzchni materiałów par ciernych warstwy smarnej, która mogłaby zabezpieczać pary cierne przed nadmiernym zuŜywaniem. Powstający film smarny mógłby takŜe warunkować niskie opory ruchu. Przeprowadzono ocenę zdolności obniŜania oporów ruchu i zuŜycia po zastosowaniu jako modelowych substancji smarowych wodnych roztworów glikoli silikonowych. Opory ruchu były scharakteryzowane przez współczynnik tarcia (µ) a zuŜycie przez średnicę śladu zuŜycia kulki (średnicę skazy, d).
Tribometr T-11, obciąŜenie 10÷50N, stęŜenia silikonów z zakresu 1-10%
Na podstawie badań fizykochemicznych postawiono hipotezę, Ŝe juŜ roztwory o niskim stęŜeniu będą mogły pełnić rolę efektywnych substancji smarowych. W pierwszej kolejności przeprowadzono więc testy tribologiczne dla wodnych roztworów związków o niskim udziale procentowym c=1, 4 i 10 %. Wyniki badań dla obciąŜeń: 20, 30, 40 i 50N przedstawiono w Załączniku 12 (Rys. 151), a dla przykładowego obciąŜenia 10N na Rys. 104 i 105.
Rys. 104. Współczynnik tarcia 14/4 Dimethicone, C -PEG/PPG Dimethicone, F - Bis - PEG/PPG Skojarzenie kulka(stal) – tarcza (stal). Obci
Dla obciąŜenia 10N warto
współczynnika tarcia zaobserwowano po u 20/20 Dimethicone (E) i były to warto uzyskanej dla wody. Generalnie mo wszystkich związków malej
efektywnie obniŜają opory ruchu. W przypadku zwi
Ŝe wartości µ są, w granicach bł bazy.
Tendencje zmian w przypadku większości wodnych roztworów zawieraj zaobserwowano większe zu
Rys. 105. Wartości średnicy skazy po tarciu B- PEG/PPG-14/4 Dimethicone, C PEG/PPG-20/20 Dimethicone, F Tester T-11. Skojarzenie kulka
Badania przeprowadzone pod obci
wskazują, Ŝe brak jest zdecydowanych zmian w obni
Ś re d n i w s p ó łc z y n n ik t a rc ia [ -] Ś re d n ic a s k a z y k u lk i [m m ]
Współczynnik tarcia w obecności wodnych roztworów: A-PEG/PPG-14/0 Dimethicone PEG/PPG-4/12 Dimethicone, D - PEG/PPG-20/6 Dimethicone, E
PEG/PPG- 20/20 Dimethicone, G - PEG/PPG-25/25 Dimethicone. tarcza (stal). ObciąŜenie 10 N, prędkość poślizgu 0,1 m/s, czas testu 900 s.
enia 10N wartość µ dla wody wynosiła 0,33 (Rys. 10 współczynnika tarcia zaobserwowano po uŜyciu wodnych roztworów zwi
(E) i były to wartości nawet o 20 % niŜsze w odniesieniu do warto uzyskanej dla wody. Generalnie moŜna sformułować uogólnienie,
zków maleją w funkcji stęŜenia dodatku, choć nie wszystkie dodatki
ą opory ruchu. W przypadku związków A, B i C mo w granicach błędu, porównywalne z wartością otrzyman
Tendencje zmian w przypadku średnicy skazy (Rys. 105
h roztworów zawierających aktywne składniki w st
ększe zuŜycie (d=0,72 mm) niŜ dla wody (d=0,57 mm).
rednicy skazy po tarciu w obecności wodnych roztworów: A-14/4 Dimethicone, C -PEG/PPG-4/12 Dimethicone, D - PEG/PPG 20/20 Dimethicone, F - Bis - PEG/PPG- 20/20 Dimethicone, G- PEG/PPG
11. Skojarzenie kulka (stal)– tarcza (stal). ObciąŜenie 10 N, prędkość poślizgu 0,1 m/s, czas testu 900 s.
przeprowadzone pod obciąŜeniem z zakresu 20÷50 N (Zał brak jest zdecydowanych zmian w obniŜeniu oporów ruchu oraz zu
0 0,1 0,2 0,3 0,4 A B C D E F G Ś re d n i w s p ó łc z y n n ik t a rc ia [ -] Związek 0 0,2 0,4 0,6 0,8 A B C D E F G Związek 14/0 Dimethicone, B- PEG/PPG-20/6 Dimethicone, E - PEG/PPG-20/20 25/25 Dimethicone.. Tester T-11. lizgu 0,1 m/s, czas testu 900 s.
µ dla wody wynosiła 0,33 (Rys. 104). NajniŜsze wartości yciu wodnych roztworów związku
PEG/PPG-sze w odniesieniu do wartości uogólnienie, Ŝe wartości µ dla enia dodatku, choć nie wszystkie dodatki zków A, B i C moŜna raczej stwierdzić,
ą otrzymaną dla wody jako
5) są zbliŜone, choć dla cych aktywne składniki w stęŜeniu 1%
dla wody (d=0,57 mm).
-PEG/PPG-14/0 Dimethicone, PEG/PPG-20/6 Dimethicone, E - PEG/PPG-25/25 Dimethicone. poślizgu 0,1 m/s, czas testu 900 s.
0÷50 N (Załącznik 12) eniu oporów ruchu oraz zuŜycia po
Woda 1% 4% 10% woda 1% 4% 10%
zastosowaniu wodnych roztworów silikonów o niskim st badania wykonano dla wodnych roztworów
Tribometr T-11, obciąŜenie 10 N, st
Wykonano pomiary współczynnika tarcia i
modelowych substancji smarowych wodnych roztworów glikoli silikonowych o silikonów z zakresu od 1% do 80% oraz czystych zwi
destylowanej. Rezultaty bada przedstawia reprezentatywne wyniki Dimethicone.
Rys. 106. ZaleŜność współczynnika tarcia od st Skojarzenie kulka (stal)– tarcza ( stal). Obci
Dla przedziału stęŜ współczynnika tarcia (Rys. 10 jako substancji smarowej (
Dimethicone (80÷100%) obserwowano blisko 5 względem wody. Na Rys. 107 zilustrowano PEG/PPG-14/0 Dimethicone Ś re d n i w s p ó łc z y n n ik t a rc ia [-]
zastosowaniu wodnych roztworów silikonów o niskim stęŜeniu dodatków
wodnych roztworów o wysokiej zawartości glikoli silikonowych.
ąŜenie 10 N, stęŜenia silikonów z zakresu 1-100%
Wykonano pomiary współczynnika tarcia i średnicy skazy po zastosowaniu jako substancji smarowych wodnych roztworów glikoli silikonowych o
silikonów z zakresu od 1% do 80% oraz czystych związków. Jako Rezultaty badań przedstawiono w Załączniku 13 (Rys. 15 reprezentatywne wyniki współczynnika tarcia w funkcji
współczynnika tarcia od stęŜenia PEG/PPG-14/0 Dimethicone tarcza ( stal). ObciąŜenie 10 N, prędkość poślizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
Dla przedziału stęŜeń od 1 do 20 % nie odnotowano wyra współczynnika tarcia (Rys. 106) i był on porównywalny do wartoś jako substancji smarowej (µ = 0,33). Natomiast dla wyŜszych st
(80÷100%) obserwowano blisko 5-krotny spadek warto
zilustrowano zaleŜność średnicy skazy od stęŜenia wodnych roztworów 14/0 Dimethicone. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 1 4 10 20 40 60 80 Ś re d n i w s p ó łc z y n n ik t a rc ia [-] StęŜenie [%]
eniu dodatków. Dlatego teŜ dalsze ci glikoli silikonowych.
100%
rednicy skazy po zastosowaniu jako substancji smarowych wodnych roztworów glikoli silikonowych o stęŜeniu Jako odnośnika uŜyto wody Rys. 152). Rysunek 106 w funkcji stęŜenia PEG/PPG-14/0
14/0 Dimethicone w wodzie. Tester T11. lizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
od 1 do 20 % nie odnotowano wyraźnych zmian wartości ) i był on porównywalny do wartości zmierzonej dla wody, szych stęŜeń PEG/PPG-14/0 krotny spadek wartości µ (µ=0,08),
ęŜenia wodnych roztworów
Rys. 107. ZaleŜność średnicy skazy od st kulka (stal)– tarcza ( stal). Obci
Analiza danych (Rys. 106) wskazuje, (c<10%) otrzymano średnic
wody. Dla czystego zwią mm), niŜ otrzymane dla
W oparciu o uzyskane wyniki bada istotnym parametrem wpływaj
dodatku. W obszarze niskich st obniŜenie µ i d. Dopiero wzrost st
wyznaczanych wielkości. Najmniejsze warto uzyskano po zastosowaniu „czystych” zwi
Na podstawie przedstawionych rezultatów mo jego budowa przestrzenna nie wpływaj
Dodatkowo stwierdzono zmian średnicy skazy. Nale 20/6 Dimethicone i Bis wysokiej lepkości uniemo
Tribometr T-11, obciąŜenie 50 N, st Po przeprowadzen polieterów silikonowych u charakterystyki tribologiczne. zaprezentowano w Zał współczynnika tarcia od st
etylenu(PEG/PPG-14/0 Dimethicone
0,2 0,4 0,6 0,8 Ś re d n ic a s k a z y k u lk i [m m ]
rednicy skazy od stęŜenia PEG/PPG-14/0 Dimethicone w wodzie ObciąŜenie 10 N, prędkość poślizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
Analiza danych (Rys. 106) wskazuje, Ŝe dla niskich stęŜeń PEG/PPG
średnicę skazy (d=0,72 mm), która była większa czystego związku odnotowano nawet blisko 3-krotnie mniej otrzymane dla bazy.
W oparciu o uzyskane wyniki badań (Załącznik 13, Rys. 15 istotnym parametrem wpływającym na zmniejszenie oporów ruchu i
dodatku. W obszarze niskich stęŜeń (1-20%) nie zaobserwowano znacznego wpływu c na . Dopiero wzrost stęŜenia do ok. c=40% warunkował znaczn
wyznaczanych wielkości. Najmniejsze wartości współczynnika tarcia i uzyskano po zastosowaniu „czystych” związków (µ=0,07÷0,10).
Na podstawie przedstawionych rezultatów moŜna wnioskować
jego budowa przestrzenna nie wpływają w znaczący sposób na opory ruchu i zu ono, Ŝe tempo zmniejszania wartości µ niekoniecznie koreluje
NaleŜy zaznaczyć, Ŝe nie przebadano roztworów zwi
20/6 Dimethicone i Bis-PEG/PPG-20/20 Dimethicone o stęŜeniach 60 i 80% z powodu ci uniemoŜliwiającej prawidłowe przeprowadzenie pomiaru.
ąŜenie 50 N, stęŜenia silikonów z zakresu 1-100%
niu testów pod obciąŜeniem 10N stwierdzono,
polieterów silikonowych uŜyte w stęŜeniu c>20% wpływają korzystnie na wybrane charakterystyki tribologiczne. Wykonano takŜe badania pod obciąŜ
zaprezentowano w Załączniku 14 (Rys. 153). Reprezentatywn spółczynnika tarcia od stęŜenia wodnych roztworów silikonu zawieraj
14/0 Dimethicone) przedstawia Rys. 108.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 1 4 10 20 40 60 80 100 StęŜenie [%]
w wodzie. Tester T11. Skojarzenie 1 m/s, czas 900 s.
PEG/PPG-14/0 Dimethicone
ększa o ¼ niŜ zmierzona dla krotnie mniejsze zuŜycie (d= 0,18
Rys. 152) stwierdzono, Ŝe cym na zmniejszenie oporów ruchu i zuŜycia jest stęŜenie 20%) nie zaobserwowano znacznego wpływu c na 40% warunkował znaczną poprawę ci współczynnika tarcia i średnicy skazy
na wnioskować, Ŝe rodzaj związku oraz cy sposób na opory ruchu i zuŜycie. niekoniecznie koreluje z tempem e nie przebadano roztworów związków
PEG/PPG-eniach 60 i 80% z powodu cej prawidłowe przeprowadzenie pomiaru.
100%
eniem 10N stwierdzono, Ŝe wodne roztwory
ą korzystnie na wybrane e badania pod obciąŜeniem 50 N, a wyniki Reprezentatywną zaleŜność wartości u zawierającego 14 moli tlenku
Rys. 108. ZaleŜność współczynnika tarcia od st Skojarzenie kulka (stal)– tarcza ( stal). Obci
Podobnie jak w przypadku testu prowadzonego w warunkach obci testu pod obciąŜeniem 50N, w przedziale st
zmian wartości µ w porównaniu z wod się na poziomie µ=0,26. Znaczne obni roztworów zawierających
Analizując wyniki bada kulka stalowa-tarcza stalowa (Zał
opory ruchu ulegają zdecydowanemu zmniejszeniu po zastosowaniu silikonowych ZPC o stęŜeniu c≥40%. Zastosowanie jako substancji smarowych czystych zwi
znacznym obniŜeniem oporów ruchu Po teście zmierzono
Rys. 109. ZaleŜność średnicy skazy od kulka (stal)– tarcza ( stal). Obci
Wartości średnicy skazy (Rys. 10 PEG/PPG-14/0 Dimethicone
zuŜycia uzyskano po zastosowaniu roztworów silikonu o st skaz po uŜyciu roztworu 80% i czystego silikonu przyjmuj
Ś re d n i w s p ó łc z y n n ik t a rc ia [-] 0,2 0,4 0,6 0,8 Ś re d n ic a s k a z y k u lk i [m m ]
współczynnika tarcia od stęŜenia PEG/PPG-14/0 Dimethicone tarcza ( stal). ObciąŜenie 50 N, prędkość poślizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
Podobnie jak w przypadku testu prowadzonego w warunkach obci
eniem 50N, w przedziale stęŜeń c=0÷40% nie zaobserwowano w porównaniu z wodą (Rys. 108). Wartości mierzonej wielko
0,26. Znaczne obniŜenie oporów ruchu zaobserwo
ących powyŜej 40% dodatku i wynoszą one µ=0,07
c wyniki badań przeprowadzonych pod obciąŜeniem 50 N dl tarcza stalowa (Załącznik 14, Rys. 153) moŜna sformułowa
ą zdecydowanemu zmniejszeniu po zastosowaniu silikonowych ZPC o 40%. Zastosowanie jako substancji smarowych czystych zwi
eniem oporów ruchu – nawet o 3 razy względem wody.
cie zmierzono średnicę skazy kulki a wyniki przedstawiono na Rys. 10
rednicy skazy od stęŜenia PEG/PPG-14/0 Dimethicone w wodzie tarcza ( stal). ObciąŜenie 50 N, prędkość poślizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
rednicy skazy (Rys. 109) uzyskane po uŜyciu wodnych roztworów 14/0 Dimethicone (c=1÷10%) utrzymują się na poziomie 0,52 mm.
po zastosowaniu roztworów silikonu o stęŜeniu powy yciu roztworu 80% i czystego silikonu przyjmują wartość d=0,27 mm.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 1 4 10 20 40 60 80 100 StęŜenie [%] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 1 4 10 20 40 60 80 100 StęŜenie [%]
14/0 Dimethicone w wodzie. Tester T11. lizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
Podobnie jak w przypadku testu prowadzonego w warunkach obciąŜenia 10N, takŜe dla 0÷40% nie zaobserwowano znaczących ci mierzonej wielkości kształtują zaobserwowano dla wodnych
µ=0,07÷0,08.
ąŜeniem 50 N dla skojarzenia na sformułować uogólnienie, Ŝe zdecydowanemu zmniejszeniu po zastosowaniu silikonowych ZPC o 40%. Zastosowanie jako substancji smarowych czystych związków skutkowało
dem wody.
kulki a wyniki przedstawiono na Rys. 109.
w wodzie. Tester T11. Skojarzenie lizgu 0,1 m/s, czas 900 s.
Ŝyciu wodnych roztworów na poziomie 0,52 mm. Zmniejszenie eniu powyŜej 20%. Średnice
ść d=0,27 mm.
100
W zaleŜnościach ś
14, Rys. 153). Średnice skaz dla roztworów o st niektórych przypadkach wi
spadek zuŜycia a najmniejsze warto
czystych związków. Analogicznie jak w przypadku obci roztworów związków PEG/PPG
stęŜeniach 60 i 80% z powodu wysokiej lepko przeprowadzenie pomiaru.
Tribometr T-02, obciąŜenie
Dla potwierdzenia
wykonano testy z zastosowaniem tribometru T
średnicę skazy kulki po testach prowadzonych 5000 N. Jako substancji smarowych u
(c=1-10%) oraz 100% silikonów Wyniki przeprowad
Przykładowy wykres zmian współczynnika Reprezentatywne wyniki testów przedstawia
Rys. 110. ZaleŜność współczynnika tarcia od czasu dla 1% wodnego Aparat T-02, obciąŜenie 3000N, pr
Rys. 111. ZaleŜność średniego współczynnika tarcia od st czterokulowy T02, obciąŜenie 2000 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 W s p ó łc z y n n ik ta rc ia [ -] Ś re d n i w s p ó łc z y n n ik ta rc ia [ -]
ciach średnicy skazy od stęŜenia brak jest gwałtownych zmian
rednice skaz dla roztworów o stęŜeniu do 40% są porównywalne, a nawet w niektórych przypadkach większe niŜ dla wody. PowyŜej 40% następuje w miar
a najmniejsze wartości uzyskano po uŜyciu roztwor
Analogicznie jak w przypadku obciąŜenia 10N, nie przebadano zków PEG/PPG-20/6 Dimethicone i Bis-PEG/PPG
eniach 60 i 80% z powodu wysokiej lepkości uniemoŜ przeprowadzenie pomiaru.
ąŜenie stałe (P= 2000 ÷5000 N), stęŜenia silikonów
Dla potwierdzenia uzyskanych korzystnych właściwości tribologicznych
wykonano testy z zastosowaniem tribometru T-02. Mierzono współczynnik tarcia oraz po testach prowadzonych przy obciąŜeniu 2000 N, 3000 N, 4000 N i ako substancji smarowych uŜyto wodnych roztworów zwią
oraz 100% silikonów. Metodyka badawcza została przedstawiona w Rozdz.5. Wyniki przeprowadzonych badań zestawiono w Załączniku 15
Przykładowy wykres zmian współczynnika tarcia od czasu prezentuje Rys. eprezentatywne wyniki testów przedstawiają Rys. 111-112.
współczynnika tarcia od czasu dla 1% wodnego roztworu PEG/PPG enie 3000N, prędkość obrotowa 200 obr./min., czas testu 900 s.
redniego współczynnika tarcia od stęŜenia PEG/PPG-14/0 Dimethicone w wodzie. Aparat enie 2000-5000 N, prędkość obrotowa 200 obr./min., czas testu 900 s.
100 200 300 400 500 600 700 Czas [s] współczynnik tarcia 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 1 4 10 100 ta rc ia [ -] StęŜenie [%] 2 kN 3 kN 4 kN 5 kN
enia brak jest gwałtownych zmian (Załącznik
ą porównywalne, a nawet w ej 40% następuje w miarę jednostajny roztworów o stęŜeniu 80% i
ąŜenia 10N, nie przebadano PEG/PPG-20/20 Dimethicone o ci uniemoŜliwiającej prawidłowe
silikonów z zakresu 1-100% ści tribologicznych (T-11) 02. Mierzono współczynnik tarcia oraz 2000 N, 3000 N, 4000 N i związków o niskim stęŜeniu etodyka badawcza została przedstawiona w Rozdz.5.
w Załączniku 15 (Rys. 154). tarcia od czasu prezentuje Rys. 110.
roztworu PEG/PPG-14/0 Dimethicone. obrotowa 200 obr./min., czas testu 900 s.
14/0 Dimethicone w wodzie. Aparat obrotowa 200 obr./min., czas testu 900 s.
800 900 współczynnik tarcia
Współczynnik tarcia przy obci Wzrost obciąŜenia do 3 kN
względem wody uzyskano ju przyniósł znaczącego zmniejszenia warunkowało nawet blisko 3
stałe opory ruchu w funkcji udziału procentowego Na podstawie analizy danych (Zał zaobserwowano obniŜenie
stęŜeniu c=1÷10%, w obszarze
stałym poziomie lub ulegały niewielkiemu wzrostowi uzyskano po uŜyciu czystych zwi
Dimethicone (P=4 i 5 kN) oraz 20/6 Dimethicone i Bis
układu. W funkcji rosnącego obci Po testach tribologicznych
Rys. 112. ZaleŜność średnicy skazy od st T02, obciąŜenie 2000-5000 N, pr
W przypadku uŜ odnotowano średnicę skazy
zastosowanie wodnych roztworów PEG/PPG właściwości przeciwzuŜ
przypadku czystego zwią dla wody. Dla wodnych zuŜycia w funkcji rosną czystego związku.
Z analizy danych (Zał uŜyciu silikonów maleją, wzgl funkcji rosnącego obciąŜ
Ś re d n ic a s k a z y k u lk i [m m ]
Współczynnik tarcia przy obciąŜeniu 2kN po uŜyciu wody wynosił 0,42 do 3 kN spowodował zatarcie układu. Istotne obni
dem wody uzyskano juŜ dla stęŜenia 1%. Dalszy wzrost udziału procentowego cego zmniejszenia współczynnika tarcia. Zastosowanie czystego warunkowało nawet blisko 3-krotne obniŜenie µ . Generalnie, moŜ
ruchu w funkcji udziału procentowego silikonu.
Na podstawie analizy danych (Załącznik 15, Rys. 154) dla wszystkich zwi
Ŝenie oporów ruchu względem bazy. Po zastosowaniu dodatków w w obszarze danego obciąŜenia, wartości µ utrzymywały si
lub ulegały niewielkiemu wzrostowi. NajniŜsze warto
yciu czystych związków. W przypadku uŜycia 1% roztworu
(P=4 i 5 kN) oraz czystych związków: PEG/PPG-4/12 Dimethicone, PEG/PPG 20/6 Dimethicone i Bis - PEG/PPG- 20/20 Dimethicone (P= 5 kN), zaobserwowano zatarcie
rosnącego obciąŜenia wartości µ ulegają zmniejszeniu Po testach tribologicznych zmierzono średnice skaz kulek (Rys. 11
rednicy skazy od stęŜenia PEG/PPG-14/0 Dimethicone w wodzie. Aparat czterokulowy 5000 N, prędkość obrotowa 200 obr./min., czas testu 900 s.
uŜycia wody jako substancji smarowej, przy obci
skazy d=1,8 mm (Rys. 112). W warunkach danego obci wodnych roztworów PEG/PPG-14/0 Dimethicone znacznie poprawiało ci przeciwzuŜyciowe wody. Średnica skazy zmniejszała si
przypadku czystego związku o 50%. Wzrost obciąŜenia (P>2kN) powodował
wodnych roztworów o stęŜeniu z przedziału c=1-10% odnotowano zwi ycia w funkcji rosnącego obciąŜenia i ta tendencja zmian była
Z analizy danych (Załącznik 15) moŜna sformułować uogólnienie, yciu silikonów maleją, względem d uzyskanej po uŜyciu wody. ZuŜ
cego obciąŜenia. Najefektywniejsze właściwości przeciwzu
0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 1 4 10 100 StęŜenie [%] 2 kN 3 kN 4 kN 5 kN
yciu wody wynosił 0,42 (Rys. 111). spowodował zatarcie układu. Istotne obniŜenie wartości µ udziału procentowego nie . Zastosowanie czystego związku , moŜna stwierdzić względnie
) dla wszystkich związków o zastosowaniu dodatków w ci µ utrzymywały się na względnie sze wartości µ, rzędu 0,10÷0,12, 1% roztworu PEG/PPG-14/4 4/12 Dimethicone,
PEG/PPG-, zaobserwowano zatarcie zmniejszeniu.
(Rys. 112).
14/0 Dimethicone w wodzie. Aparat czterokulowy
przy obciąŜeniu 2 kN, ). W warunkach danego obciąŜenia 14/0 Dimethicone znacznie poprawiało zmniejszała się nawet o 45%, a w powodował zatarcie układu 10% odnotowano zwiększenie enia i ta tendencja zmian była analogiczna takŜe dla
uogólnienie, Ŝe średnice skaz po ZuŜycie rośnie natomiast w ci przeciwzuŜyciowe wykazują
czyste związki. Nie odnotowano wpływu struktury związku ani jego hydrofilowości na oceniane charakterystyki.
Właściwości przeciwzatarciowe
Jakość substancji smarowych moŜna określić poprzez ocenę ich właściwości przeciwzatarciowych. Charakterystyki przeciwzatarciowe wodnych roztworów glikoli silikonowych wyznaczono stosując metodykę Polskiej Normy (PN-76/C-04147) [225].
Tribometr T-02, testy przy narastającym obciąŜeniu (P=2000÷8000 N), stęŜenia silikonów z zakresu 1-100%
Testy z narastającym w czasie obciąŜeniu wykonano według metodyki opisanej w Rozdziale 5. W ich wyniku wyznaczono obciąŜenie: zacierające (Pt), zatarcia (Poz) oraz graniczne obciąŜenie zatarcia (poz). Substancjami smarowymi były wodne roztwory glikoli silikonowych o stęŜeniu 1, 4, 10% oraz czyste związki.
Typowy przebieg zaleŜności momentu sił tarcia (MT) w funkcji liniowo narastającego obciąŜenia przedstawiono dla 1% wodnego roztworu PEG/PPG-25/25 Dimethicone (Rys. 113).
Rys. 113. Przykładowa zaleŜność momentu sił tarcia w funkcji liniowo narastającego obciąŜenia dla 1% wodnego roztworu PEG/PPG-25/25 Dimethicone. Tester T-02, obciąŜenie węzła tarcia: 0-8000 N, prędkość narostu obciąŜenia 409 N/s, prędkość obrotowa 500 obr./min.
Przedstawiona zaleŜność MT(P) nie jest zaleŜnością typową (Rys. 113). Po początkowym wzroście momentu sił tarcia od wartości 0 do około 2 kN następuje jego stabilizacja aŜ do obciąŜenia 3,8 kN. Dopiero po przekroczeniu tej wartości następuje gwałtowny wzrost momentu sił tarcia.
0 2 4 6 8 10 12 14 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 M o m e n t s ił t a rc ia [ N .m ] ObciąŜenie [N]
Zaprezentowano narastającego obciąŜenia dla nastąpiło zatarcie układu (Rys. 11
Rys. 114. Przykładowa zaleŜno PEG/PPG-20/6 Dimethicone. Tester T N/s, prędkość obrotowa 500 obr./min
Po uŜyciu jako substan
nie odnotowano charakterystycznego pozwalającego na wyznaczenie obci obciąŜenia, trzy którym warto
tych wielkości przyjęto maksymaln
Rys. 115. ZaleŜność obciąŜenia zacieraj PEG/PPG-14/0 Dimethicone,
20/6 Dimethicone, E) PEG/PPG Dimethicone. Tester T-02.
Wartości obciąŜenia zacieraj
relatywnie niskie. Taki obraz wynika z niespodziewanie du związków w stosunku do wody
obciąŜenia zacierającego, wzgl 0 2 4 6 8 10 12 14 0 M o m e n t s ił t a rc ia [ N .m ] 0 2000 4000 6000 8000 10000 O b c i ą Ŝ e n ie z a c ie ra j ą c e Pt [N ]
takŜe przebieg zaleŜności momentu sił tarcia (M
ąŜenia dla czystego PEG/PPG-20/6 Dimethicone, w obecno piło zatarcie układu (Rys. 114).
owa zaleŜność momentu sił tarcia w funkcji liniowo narastają 20/6 Dimethicone. Tester T-02, obciąŜenie węzła tarcia: 0-8000 N, prę
obrotowa 500 obr./min.
yciu jako substancji smarowej czystego PEG/PPG-20/6 Dimethicone nie odnotowano charakterystycznego gwałtownego przyrostu
cego na wyznaczenie obciąŜenia zacierającego (Pt). Nie zaobserwowano tak enia, trzy którym wartość MT wzrastała powyŜej 10 N·m (P
ęto maksymalną wartość obciąŜenia układu (8000 N).
obciąŜenia zacierającego od stęŜenia glikoli silikonowych