Kilka słów o olejach

Docierają do nas różnego rodzaju uwagi, informacje, opinie czy wręcz „Certyfikaty", które świadczyć mogą o niekompetencji czy wręcz braku specyficznej wiedzy, jaką jest tribologia Nieznajomość z zakresu szeroko pojętej tribologii może wynikać zarówno z braku materiałów dotyczących tego zagadnienia jak i nie poruszania tych zagadnień. Powoduje to powstawanie całego szeregu związanych z tą dziedziną nauki przeróżnych mitów. Stąd pomysł przygotowania paru słów wyjaśnienia.

Katedra Techniki Leśnej Akademii Rolniczej w Poznaniu od kilku lat zajmuje się szeroko pojętą problematyką smarowania zwłaszcza w maszynach leśnych. Wyniki otrzymane podczas badań w ramach tematu zleconego przez Dyrekcję Generalną Lasów Państwowych oraz najnowsze materiały, otrzymane podczas wspólnych prac z Przemysłowym Instytutem Maszyn Rolniczych w Poznaniu, upoważniają nas do zabierania głosu w dość istotnej sprawie, jaką jest stosowanie oleju w układach tnących pilarek łańcuchowych.

Co to jest olej?

Człowiek, jako istota myśląca, od zarania dziejów, próbuje wyjaśnić otaczającą go rzeczywistość. W różny sposób tłumaczy zachodzące zjawiska. Te trudniejsze do wyjaśnienia, mniej zbadane lub te których nie zna lub nie rozumie, przyjmuje na wiarę albo próbuje wyjaśnić na swój sposób. W ten sposób powstają różnego rodzaju mity, z którymi bardzo trudno walczyć. Również wśród leśników krąży wiele mitów, przekazywanych z pokolenia na pokolenia. Na przykład, że „w miejscu gdzie palono ognisko nic nie rośnie, bo jest przedawkowane związkami mineralnymi", że „zrywka koniem jest najbardziej przyjazna dla środowiska", że „maszyny wielooperacyjne wydzielają ogromne ilości CO₂"!!! i wiele, wiele innych.

Dość popularne są również przeróżne opowieści o smarach. Tak naprawdę nie wiadomo, o czym jest mowa, bo w nauce, która zajmuje się procesami zachodzącymi w ruchomym styku ciał -tribologii, pojęcie smarowania ma bardzo dużo znaczeń. Smarowanie może oznaczać proces fizyczny związany z zamianą tarcia suchego na inne rodzaje tarcia, może oznaczać specjalne zagadnienia techniczne związane ze sposobem doprowadzania środka smarującego do węzłów trących, sposobem technicznego zrealizowania zasady tarcia płynnego w łożyskach, bądź też z konsystencją zastosowanego smaru, może także oznaczać prostą czynność wprowadzania smaru pomiędzy trące się elementy. Ta wieloznaczność jest bardzo często powodem niesłusznego używania terminu smarowanie jako synonimu tarcie. Ogólnie smarowanie ma na celu zmniejszenie oporów tarcia i zużycia.

Tribologia obejmuje badania nad tarciem, zużyciem i smarowaniem. Stanowi ona podstawową wiedzę niezbędną przy konstruowaniu i eksploatacji ruchomych węzłów maszyn takich jak: łożyska, przekładnie, prowadnice, sprzęgła, hamulce. Słowo tribologia pochodzi od greckich słów tribos - tarcie i logos - słowo. Określenie smar (fachowa nazwa to smar plastyczny) to jest w rzeczywistości środek smarowy, czyli substancja otrzymywana przez zagęszczanie olejów smarowych (tzw. baz olejowych) do stałej lub półstałej konsystencji za pomocą tak zwanych zagęszczaczy, dodawanych w ilości 10 - 40%. Najczęściej zagęszczaczami są mydła metali. W celu poprawy właściwości smarów wprowadza się do nich dodatki uszlachetniające w ilości do 10% oraz wypełniacze w ilości do 10%. Smar ma za zadanie nie dopuścić do bezpośredniego stykania się dwóch wzajemnie przemieszczających się części maszyn. Równocześnie smar plastyczny ma do spełnienia cały szereg innych jeszcze funkcji. Najczęściej są to:

• zmniejszanie tarcia i zużycia,
• chłodzenie poruszających się części,
• uszczelnienie ruchomych elementów,
• utrzymywanie w czystości współpracujących elementów,
• konserwacja, czyli zapobieganie wewnętrznej korozji.

Smarowanie może być:

• indywidualne lub zespołowe,
• ciągłe lub okresowe,
• pod ciśnieniem lub bezciśnieniowe,
• smarami płynnymi, mazistymi (plastycznymi) lub stałymi.

Smarowanie to również sposób, w jaki środek smarny jest doprowadzany do miejsca, które ma być „smarowane". Mówimy wtedy o systemie smarowania, przy czym rozróżnia się następujące systemy:

• smarowanie za pomocą smarów stałych,
• smarowanie przez nakładanie smaru mazistego,
• smarowanie przy użyciu oliwiarki,
• smarowanie natryskowe (obiegowe),
• smarowanie mgłą olejową.

Z kolei smarowanie obiegowe może polegać na wielokrotnym wykorzystaniu tego samego oleju do smarowania (obiegowe zamknięte) jak to ma miejsce w przypadku silnika spalinowego czterosuwowego lub smarowanie obiegowe otwarte gdzie olej po spełnieniu swojego zadania opuszcza miejsce smarowane. Taki przypadek mamy przy smarowaniu silnika spalinowego dwusuwowego lub w układzie tnącym pilarki łańcuchowej. Tego typu system smarowania jest bardzo niebezpieczny dla środowiska, gdyż cały olej po „posmarowaniu" jest wyrzucany do otoczenia. Między innymi, to było przyczyną wycofania z powszechnego stosowania silników dwusuwowych w pojazdach samochodowych.

Najczęściej do „smarowania", czyli niedopuszczenia do wzajemnego ścierania się dwóch współpracujących elementów używa się olejów smarowych. Oleje smarowe są to ogólnie ciecze rożnego pochodzenia, stanowiące kompozycje składające się z oleju bazowego oraz dodatków uszlachetniających We współczesnych olejach smarowych ilość dodatków może sięgać do 30-40%. Natomiast bazy olejowe, zarówno olejów smarowych, jak i smarów plastycznych mogą być pochodzenia: zwierzęcego, roślinnego czy najnowsze syntetycznego (wytwarzane w wyniku reakcje syntezy chemicznej). Choć ciągle najpopularniejsze są mineralne, czyli powstające jako produkt rafinacji ropy naftowej. A właściwie nie ropy naftowej, a oleju skalnego, bo tak w pięknej polszczyźnie była ona kiedyś nazywana. Niestety bardzo się „amerykanizujemy", imponuje nam zachód (nie pierwszyzna - patrz Rej, Fredro itp.) i zapominamy o tym, że to Polska była kolebką przemysłu petrochemicznego i to u nas są najstarsze kopalnie i rafinerie oleju skalnego.

Prawie wszyscy wiedzą, że do smarowania nowoczesnych silników samochodowych nie wolno używać olejów, które zostały wymyślone i skomponowane kilka czy kilkanaście lat temu np. słynny Selektol, czy Superol. Pilarze już wiedzą, że do mieszanki paliwowej do silnika nie można używać oleju klasy TA czy TB, takich jak Lux albo dawny Mixol. Ale tę wiedzę wymusili na nich producenci pilarek, nie uznając gwarancji na zatarte silniki, które to awarie powstawały w wyniku smarowania tymi, nie najwyższej jakości, olejami.

Natomiast z olejami do smarowania układów tnących pilarek łańcuchowych jest nieco inaczej, bo podczas stosowania niewłaściwego środka smarnego nie następuje „zatarcie". Na prowadnicę czy piłę łańcuchową nie ma gwarancji i jak sami producenci mówią, im szybciej się one zużyją tym dla nich lepiej. „Bo więcej sprzeda się układów tnących". Zwiększone zużycie trudno jest zmierzyć w warunkach terenowych, a jeszcze trudniej udowodnić, że powstało w wyniku stosowania niewłaściwych środków smarnych. I co najciekawsze brak świadomości i pokutujące mity spowodowały, że dotychczas do smarowania tego układu rzadko kiedy używany był właściwy środek smarny, najlepiej się do tego nadający na przykład olej maszynowy LAN 68. Do niedawna „smarowano, czym się dało", a najlepiej darmowym, a więc zużytym olejem silnikowym, olejem transformatorowym, olejem przekładniowym czy wszystkim „innym", co chociaż w przybliżeniu wyglądało jak „olej", lub miało w nazwie „olejo-podobne" określenie. Ważne, aby było tanie. Na przykład wymieniany przez energetyków olej transformatorowy, musi być zamieniany na nowy, ponieważ stosowane poprzednio dodatki do tych olejów w postaci polichlorowanych biofenyli, to jedne z większych trucizn, jakie zna człowiek. W Unii Europejskiej tego typu szkodliwe związki nie mogą być stosowane. Dlatego też oleje te jako środki niebezpieczne dla zdrowia są wymieniane i powinny być utylizowane. Ale utylizacja trucizn kosztuje ogromne pieniądze, a więc energetycy bardzo chętnie się ich pozbywali w inny sposób. Przekazywali je tam, gdzie byli chętni do ich „dalszego" wykorzystania. W swej „dobroczynności" oddawali je za darmo!!!. I udawali, że nie wiedzą, iż jest to wprowadzanie trucizny do czystego środowiska, jakim jest las. Podobnie dzieje się z przepracowanym olejem silnikowym. Powinien być zbierany i utylizowany, a również wprowadzany jest do lasu - poprzez wykorzystanie do smarowania układów tnących pilarek. A o tym, że w zużytym oleju silnikowym znajdują się różnego rodzaju związki wypłukane z silnika podczas jego pracy wiadomo od dawna. Są tam między innymi trucizny, które są mutagenne, a więc takie, które wywołują w żywych organizmach zmiany dziedziczne, czy inne, o których wiadomo, że ich działanie jest rakotwórcze.

Nieśmiałe próby nakazowe obowiązkowego stosowania olejów biodegradowalnych wywołały gwałtowny opór użytkowników i spowodowały głośną fale protestów. Jako argumentów przeciwko używaniu tych olejów wysuwa się mity, które krążą wśród „pseudofachowców" lub „mądrali wioskowych". A to że „oleje roślinne źle smarują", „powodują siniznę" czy „zaklejają (???) prowadnicę". Mało tego, można się spotkać również z opiniami o nie najlepszych właściwościach smarnych olejów biodegradowalnych, wśród ludzi oceniających przydatność danego oleju do określonych zadań czy wydających znaki jakości. Próbuje się porównywać specjalnie komponowane biodegradowalne oleje roślinne z olejami mineralnymi twierdząc, że „olej ten gorzej spełnia swą funkcję, niż porównywalny olej maszynowy". Nie można w taki sposób formułować opinii. Każdy mechanik znający się nieco na tribologii wie, że oleje roślinne mają niektóre właściwości lepsze niż oleje minerale. W tabeli 1 przedstawiono parę wybranych właściwości różnych olejów i ich ocenę wg przyjętej skali.

Już Rudolf Diesel pierwszy konstruktor wysokoprężnego silnika spalinowego wiedział, że oleje roślinne są najlepszymi olejami smarowymi. I do smarowania swoich silników używał oleju rycynowego. Olej ten dostarczała firma, której swą nazwę Castrol wzięła od angielskiego określenia tej rośliny (castor oil).

Oczywistym jest, że kupiony w sklepie spożywczym, czy supermarkecie jadalny olej rzepakowy, nawet „z pierwszego tłoczenia" nie może być używany do smarowania tak obciążonego układu, jakim jest układ tnący pilarki łańcuchowej. Przecież nikt do smarowania silnika nie stosuje ropy naftowej prosto z szybu wiertniczego. To tak jak byśmy jedli surową mąkę żytnią i byli zdziwieni, że tak niesmaczna jest ta bułka!!!. Olej smarowy to nie jest czysta ropa naftowa. Proces komponowania gotowych (handlowych) olejów smarowych odbywa się w końcowej instalacji produkcji olejów. A takiej instalacji nie da się postawić w stodole. Również nie wytworzy się takiej mieszaniny na przydrożnym parkingu. Są w Polsce firmy, które kupują w tłoczni (olejarni) olej rzepakowy i jest to rzeczywiście olej z pierwszego tłoczenia, na najbliższym parkingu przelewają do innego pojemnika oklejonego „odpowiednimi" etykietami i sprzedają jako „biodegradowalny olej do smarowania łańcucha"??? Co to znaczy biodegradowalny? Kto to sprawdzał? Co znaczy określenie „smarowanie łańcucha"? Jakiego łańcucha - rowerowego? Jak zostały przeprowadzone badania smarności -nie smarowania, a smarności? Gdzie i na jakiej aparaturze prowadzono badania? Ale wszystko odbywa się legalnie. Firma jest zarejestrowana. Ma nawet siedzibę. Co najciekawsze ma na ten produkt CERTYFIKAT. Wydany przez jednostkę naukową, która nie wie co prawda co to jest pilarka, ani jaka jest zasada działania piły łańcuchowej, ale ma papier firmowy, pieczątkę i podpis człowieka z tytułem naukowym. Tłumaczą, że „myśleli iż olej ten ma smarować ogniwko tnące podczas strugania drewna". Nie prowadzili żadnych badań, bo nie mają ani warunków, ani wiedzy, ale wydają Certyfikat!!! Nic dziwnego, że opinie użytkowników pokrywają się później z krążącymi mitami.

Tabela 1

Ocena właściwości niektórych środków smarnych w przyjętej skali

Skala oznaczenia właściwości:

6 - doskonała, 5 - bardzo dobra, 4 - dobra, 3 - dostateczna, 2 - słaba

Zdarzają się również takie przypadki, że do oceny dostarczany jest produkt wyprodukowany z najlepszych materiałów, z odpowiednią ilością dodatków uszlachetniających najwyższej jakości, w odpowiedni sposób wymieszany. Opinia potrzebna na przetarg jest o takim produkcie pozytywna. Ale na sprzedaż produkuje się coś zupełnie innego - mniej dodatków, związki poprawiające smarność gorsze lub nie dodaje się ich wcale. Wszystko po to, aby zbijać cenę. Bo tylko ceną wygrywa się przetarg. Bo CENA w „tych negocjacjach" jest NAJWAŻNIEJSZA. Nie jakość, nie właściwości, a CENA. A że później użytkownicy pilarek dodają do tego biodegradowalnego oleju, olej mineralny to już Wielce Szanowną Komisję nie interesuje. Pilarze psioczą na oleje biodegradowalne, bo zużywają się im elementy układu tnącego, do lasu znowu wprowadzany jest olej mineralny, (bo aby polepszyć właściwości smarne do tego pseudo biodegradowalnego smaru dodawany jest olej mineralny), ale Certyfikatu FSC nikt lasom nie zabierze, bo oficjalnie w lasach stosowane są środki smarowe bezpieczne dla środowiska.

Uważamy, że nie wolno nawet w materiałach reklamowych pisać, że „olej do pił łańcuchowych będący pochodną oleju roślinnego, opracowany przez firmę „...." w wyniku badań nad wydajnym i przyjaznym dla środowiska smarem, „..." jest ekonomiczny w użytkowaniu, ponieważ jego zużycie jest o 40% niższe od innych smarów. Charakteryzuje się niską lepkością nawet przy skrajnie niskich temperaturach, a zanieczyszczenie wodą nie wpływa ujemnie na jego właściwości". Bardzo trudno jest ograniczyć wydatek oleju w obiegowych układach tnących aż o 40%. A określenie „niska lepkość nawet w skrajnie niskich temperaturach" o niczym nie świadczy i nic nie mówi. Ale jak dobrze brzmi marketingowo. Że o takim lapsusie jak „a zanieczyszczenie wodą nie wpływa ujemnie" nie wspomnę!!!

Należy podkreślić, że na podstawie wszechstronnych badań przeprowadzonych w Katedrze Techniki Leśnej przy współpracy P I M R w Poznaniu ze 195 znanych biodegradowalnych olejów do smarowania układów tnących pilarek łańcuchowych wybrano i oceniano 20 różnych dostępnych na polskim rynku środków smarnych.

Parametrami oleju, które był brane pod uwagę podczas tej analizy były:

• lepkość,
• wskaźnik lepkości,
• właściwości niskotemperaturowe,
• temperatura zapłonu,
• temperatura krzepnięcia,
• odporność na utlenianie,
• stabilność termiczna,
• zdolności wymywające (detergencyjne),
• rezerwa alkaliczna - liczba zasadowa,
• liczba kwasowa,
• właściwości przeciwzużyciowe,
• właściwości antykorozyjne.

Wymienione parametry usystematyzowane są i opisane odpowiednimi normami.

W przypadku oleju do smarowania układów tnących pilarek łańcuchowych mamy do czynienia z jeszcze innymi, bardzo istotnymi parametrami, których wpływ na pilarza jest nie do przecenienia. Są to:

• zdolność tłumienia drgań,
• możliwości zmniejszenia hałasu,
• łatwość wypłukiwania żywic i garbników obrabianych drzew.

Badania te wykazały, że roślinne oleje smarowe, specjalnie wyprodukowane do smarowania takich układów bardziej nadają się do tych celów niż oleje mineralne. Ich wyniki przedstawimy w kolejnych artykułach.

Jeszcze raz chcielibyśmy zwrócić uwagę, że nie wolno ich mylić z roślinnym olejem jadalnym i z większą rezerwą podchodzić do wszelkiego rodzaju certyfikatów, opinii, atestów czy zaświadczeń instytucji, które nie są za bardzo zorientowane w tematyce dotyczącej bardzo skomplikowanego układu, jakim jest pilarka łańcuchowa, a zwłaszcza jej elementy tnące.

Autor: Dr hab. inż. Roman Wojtkowiak, Katedra Techniki Leśnej, Akademia Rolnicza w Poznaniu