خط تولید گریس

گریس بعد از روغنها بیشترین مصرف را در جهان( در حدود چهار درصد) به خود اختصاص می دهد. شاید بتوان گفت که بدون استفاده از این روانکار چرخ اقتصاد هیچ کشوری به گردش در نخواهد آمد. فرمولاسیون، ساخت، واکنشها و کاربرد گریس مجموعه کاملی از تکنولوژیهای گوناگون شامل بخشهای وسیعی از علم فیزیک، شیمی و مهندسی شیمی را به خود اختصاص می دهد. برای شناخت کامل از این روانکار، به بررسیهای بسیار دقیقی نیاز است. همزمان با ساخت ماشین آلات و تجهیزات جدید که در مقایسه با گذشته دارای سرعت، شرایط سخت کارکرد، تغییرات دما و مزیت های دیگری هستند، تهیه روانکارهای جدید ویژه ماشین آلات امروزی نیز ضروری می نماید. از این رو شناخت کامل از ساختار و فرایند تهیه گریس های جدید اهمیتی دو چندان می یابد.
در طول سالیان متوالی و پس از کسب تجربیات فراوان، دانش بسیاری در خصوص ساختار گریس بدست آمده است. اخیراً با استفاده از ابزارهای پیشرفته مانند میکروسکوپ های الکترونیکی و با گرفتن فیلمهای مخصوص و استفاده از اشعه X، موارد بسیاری در خصوص ساختار گریس مشخص شده است. با کسب این دستاوردها، مطالعه برروی ساختار صابونها و نحوه ترکیب آن با روغن و کریستال شدن صابون در روغن با امکانات بیشتری میسّر بوده است.

ساختار گریس

گریس ماده ای است ژلاتینی بصورت جامد و یا نیمه جامد که از یک ماده روانساز(روغنهای معدنی یا سنتتیک) و یک پرکننده (thickener) معدنی یا آلی، تشکیل یافته است. این ماده در جایی مورد استفاده قرار می گیرد که نتوان از روانکارهای دیگر با غلظت کم(روغنها) استفاده کرد. چرخ دنده های صنعتی، یاتاقان های بزرگ، فلکه ها و نظایر آن از جمله کاربردهای گریس هستند. این ماده مانند روغنها برای به حداقل رساندن اصطکاک بین دو قطعه مورد استفاده قرار می گیرد. از مهمترین مزایای کاربرد گریس می توان به کاهش دفعات روانکاری، سهولت استفاده، جلوگیری از ضربه چکشی به قطعات در زمان کارکرد و چسبندگی بهتر اشاره کرد.

پایه صابونی

انواع گریس را با پایه صابونی آن نامگذاری می کنند. در زمان پخت، الیاف و یا رشته های صابونی(Fibers) در داخل روغن تشکیل شده و حالت ژلاتینی به آن می دهد. این الیاف به چند گروه طبقه بندی شده اند: الیاف کوتاه، بلند، کره ای و یا ریش ریش. طول آنها در ساختار رشته ای از یک تا صد میکرون متفاوت است. در نوع بافت کره ای قطر آنها از۰/۰۱۲ تا۰/۸ میکرون اندازه گیری شده است. برای مطالعه برروی ساختار گریس از میکروسکوپ الکترونیکی و فیلمبرداری اشعه ایکس و نور پلاریزه استفاده می شود. هرچه نسبت طول الیاف به قطر آن بیشتر باشد، گریس قوام بهتری دارد. پخت گریس نیاز به تجربه طولانی و مهارتهای خاص دارد.

پرکننده های گریس پرشمارند ولی مهمترین آنها از این قرارند:
– صابون کلسیم(گریسهای کاپ، شاسی)
– صابون سدیم(RBB ، فایبر یا نام تجاری آن والوالین)
– صابون لیتیم(مالتی، ماهان)
– صابون غیرآلی(گریس نسوز، بنتون)
– صابون آلومینیوم
برای کارکرد در شرایط سخت نیز می توان از مواد بالا برنده مقاومت در فشار استفاده کرد.

مراحل تولید گريس

خواص گريس‌ها، مخصوصاً گريس‌های پايه‌صابونی، به همان اندازه که وابسته به ترکيب‌درصد و خواص مواد شيميايي تشکيل‌دهنده‌ی آنها مي‌باشد، به چگونگي مراحل توليدشان نيز بستگي دارد. اين مراحل شامل توليد ماده‌ی سفت‌کننده و مخلوط‌کردن آن با ساير مواد سازنده‌ي گريس، مي‌باشد. به طور کلي ساخت گريس به دو روش پيوسته و ناپيوسته انجام مي‌شود. خود روش ناپيوسته به دو صورت مختلف قابل انجام است. در روش اول از صابوني که به‌طور جداگانه و از قبل آماده شده‌است استفاده مي‌شود ولی در روش ديگر صابون به‌طور همزمان با توليد گريس، در داخل روغن‌پايه توليد مي‌شود.

ساخت صابون :

این ماده خود نیز از پخت چربی ها (اسید های چرب) و مواد قلیایی به دست می آید. صابون در بسیاری از گریس ها بایستی از قبل تهیه شود. برای این منظور مواد اولیه به درون دستگاه پخت صابون بنام اتوکلاو، تزریق شده و تحت فشار قرار می گیرد. سپس این دستگاه به طور کامل بس

 

ته شده و مانند دیگ های زودپز تحت فشار قرار می گیرد. این دستگاه دارای جداره ای گرمکن از نوع روغن داغ بوده و دمای پخت آن در حدود۳۰۰ درجه سانتی گراد است. اتوکلاو هم چنین برای اختلاط کامل، دارای همزنی است که در زمان پخت برای یکنواختی کامل مواد از آن استفاده می شود. بدین ترتیب ساخت صابون با انجام آزمایش ها و نمونه برداری تا به دست آوردن نتیجه کامل ادامه می یابد.

ساخت گریس :

پس از پایان ساخت صابون، مواد به داخل دستگاه پخت گریس بنام «کتل» انتقال یافته و سپس روغن به آن افزوده می شود. این دستگاه مشابه اتوکلاو عمل می کند با این تفاوت که تحت فشار قرار نمی گیرد. در زمان پخت، صابون در داخل روغن به صورت کریستال های ریز درآمده و مخلوطی به حالت ژلاتینی به وجود می آورد. رشد کریستال ها در روغن از عمده و حساس ترین مراحل پخت گریس است. اگر از مواد اولیه به ویژه روغن پایه نامرغوب استفاده شود، ساختار کریستال های به وجود آمده ضعیف شده و در زمان کارکرد در شرایط عادی و یا سخت، صابون از روغن جدا و گریس خاصیت روانکاری را از دست خواهد داد.

کریستال ها :

نوع و اندازه کریستال ها عمده ترین عامل ساختار گریس است. به طور کلی آنها به سه گروه الیاف بلند، متوسط و کوتاه طبقه بندی می شوند. ضخامت این رشته ها از۱۰۰ تا۰/۰۱۲ میکرون متفاوت است. هر چه نسبت طول رشته ها به قطر آنها بیشتر باشد گریس از قوام بهتری برخوردار خواهد بود.گرید: گریس از نظر طبقه بندی به۹ گروه تقسیم شده است. در هر طبقه حدفاصل کوچک ترین تا بزرگترین مقدار،۳۰ و بین هر گروه۱۵ واحد فاصله وجود دارد. حداقل این مقدار،۸۵ و حداکثر آن۴۷۵ است. برای تعیین گرید گریس آن را به دمای۲۵ درجه سانتی گراد می رسانند. سپس دستگاه نفوذ پذیری را که دارای مخروط استانداردی است، از ارتفاع معین با استفاده از نیروی طبیعی ثقل بر روی سطح گریس گرم شده می اندازند.

توليد ناپيوسته گریس با صابون از پيش‌آماده

در اين روش، صابونی که در يک واحد ديگر به‌طور جداگانه توليد شده و يا به‌صورت آماده خريداري شده‌است، در ديگ پخت گريس ، به روغن‌پايه موردنظر اضافه مي‌شود. تحت شرايط کنترل‌شده، مخلوط صابون و روغن را گرم کرده و هم‌ می‌زنند تا خوب همگن شود. سپس مخلوط را سرد می‌کنند تا عمل کريستاله‌شدن و شکل‌گيری شبکه‌ سفت‌کننده، صورت گيرد. از آنجا که قيمت سفت‌کننده و در نتيجه هزينه‎ كل توليد در اين روش گران‎تر تمام می‌شود، چنين روشی تنها برای توليد گريس‌های خاص استفاده می‎شود. اين گريس‎ها شامل گريس‎های سنتزی که دارای شيمی دقيقی هستند و يا گريس‌هايی که روغن‌پايه‌ي مصرفی در آنها به آب و بخار توليد‌شده در مرحله‌ی صابونی‌شدن حساس می‌باشد، می شوند.

توليد ناپيوسته گریس همراه با توليد صابون

به‌طور کلي در اين روش، مواد اوليه‎ ی سازنده‎ ی صابون در محيط روغن ‌پايه با هم واکنش مي‌دهند و در نتيجه صابون به‌ صورت همگن در داخل روغن شكل مي‎گيرد. اسيدهای چرب يا گليسريدهای آنها و يا حتی متيل‌استرهایشان يكی از اين مواد اوليه هستند كه عموماً در روغن‎پايه انحلال‎پذير مي‎باشند. تركيبات قليايی ، قسمت ديگر مواد اوليه هستند، كه به‌صورت محلول‌های آبی يا مخلوط معلق به روغن‎ پايه اضافه می‌شوند. در اين نوع از توليد ناپيوسته، مراحل ده‌گانه‌ی زير انجام می‌شود:
مرحله‌ی 1- مخلوط يا حل‌کردن اسيدهای چرب در دو سوم يا يک سوم روغن‌پايه در دمايی کمتر از 90 درجه‌ی‌سانتی‌گراد
مرحله‌ی 2- اضافه‌کردن هيدروکسيد قليايی مورد نظر به‌صورت محلول يا مخلوط معلق در آب به مخلوط حاصل از مرحله‌ی 1
مرحله‌ی 3- گرم‌کردن مخلوط حاصل از مرحله‎ي 2، تا دمای 150 درجه‌ي‌سانتی‌گراد و يا تحت فشار تا دمای 180 تا 200 درجه ی‌سانتی‌گراد بسته به نوع راکتور (البته اين دماها بستگی به نوع گريس نيز دارد)
مرحله‌ی 4- آب‌زدايی‌کردن صابون با استفاده از کاهش فشار و گرم‌کردن تا دمای 200 درجه ‌سانتی‌گراد
مرحله‌ی 5- کريستاله‌ کردن و اضافه‌کردن همزمان روغن‌پايه‌ی بيشتر در حين سرد‌کردن مخلوط تا دمای 130 درجه‌‌سانتی‌گراد
مرحله‌ی 6- اضافه‌کردن مواد افزودنی در دماهای پائين‌تر از 80 درجه‌ ‌سانتی‌گراد
مرحله‌ی 7- فيلتر‌کردن اوليه و همگون‌سازی گريس با استفاده از همزن‌ها و يا تجهيزات ديگر
مرحله‌ی 8- تنظيم سفتی و جريان‌پذيری گريس تا حد مطلوب
مرحله‌ی 9- فيلتر‌کردن نهايی و هوازدايی با استفاده از خلاء
مرحله‌‌ی 10- بسته‌بندی و مظروف‌کردن

مراحل 3 و 4، مراحل پخت گريس به‌شمار می‌آيند. در زمان پخت، صابون در داخل روغن به صورت کريستال‌های ريز شکل می‌گيرد و مخلوط را به‌صورت ژلاتينی در مي‌آورد. رشد کريستال‌ها در روغن از مهمترين و حساس‌ترين مراحل ساخت گريس می ‌باشد که بيشترين تأثير را بر روی کيفيت گريس می‌گذارد.
اگر از مواد اوليه، به‌ويژه روغن نامرغوب استفاده شود، ساختار کريستال‌های به‌وجود آمده ضعيف می‌شود. ضعيف‌شدن ساختار کريستال‌های سفت‌کننده باعث می‌شود روغن در زمان کارکرد در شرايط معمولی و يا سخت، از سفت‌‌کننده (صابون) جدا شود و گريس خاصيت روانکاری خود را از دست ‌دهد.
براي جداکردن ناخالصی‌هايی که احتمالاً همراه با مواد اوليه وارد گريس شده و يا در طي فرآيند توليد به‌و‌جود آمده‌اند، از فيلترکردن استفاده مي‌کنند. با به‌کاربردن همزمان فيلترکردن و خلاء، می‌توان حباب‌های اضافی هوا را که تأثير بدی بر روی ظاهر گريس دارند از بين برد.