طرح تولید انواع گریس‌های صنعتی

گریس‌ها از اهمیت بسیاری در صنعت برخوردار می‌باشند. در طول سالیان متوالی و کسب تجربیات فراوان، اطلاعات بسیاری در مورد ساختار گریس بدست آمده است. اخیراً با استفاده از ابزار پیشرفته (مانند میکروسکوپ‌های الکترونیکی) و گرفتن فیلم‌های مخصوص و استفاده از اشعه X مسائل بسیاری در مورد ساختار آن مشخص شده است. با کسب این دستاوردها، مطالعه بر روی ساختار صابونها و چگونگی ترکیب آن با روغن و کریستال شدن صابون در روغن و دیگر مسائل پیرامون گریس با امکانات بیشتری فراهم شده است.
تاکنون تعاریف متعددی برای گریس داده شده که عمده‌ترین آنها عبارتند از:
گریس ماده‌ای است جامد یا نیمه جامد که از مشتقات نفتی و صابون (یا ترکیب چند صابون) با یک پرکننده یا بدون پرکننده (Fillers)، تشکیل یافته و دارای کاربرد برای مصارف خاص است.
گریس، یکی از مهمترین روانکارهایی است که بعد از روغنها بیشترین مصرف را در جهان به خود اختصاص می‌دهد (در حدود ۴ درصد). تشریح فرمولاسیون، چگونگی ساختار و کاربرد این روانکار، مجموعه‌ای از علوم گوناگون شامل بخش‌های وسیعی از علم فیزیک، شیمی و مهندسی شیمی را در بر می‌گیرد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ساخت ماشین آلات و تجهیزات جدید که در مقایسه با وسایل گذشته دارای مزایا، قدرت و پیچیدگی بیشتری است، ساخت محصولات روانکار جدیدی که بتوانند جوابگوی نیاز ماشین آلات جدید باشند ضرورت یافته است.
بدیهی است شناخت و آگاهی از ساختار و کارکرد این محصول، مصرف کنندگان را در استفاده بهینه و مفیدتر از این شرح مختصری از فرآیند تولید گریس
گریس ماده‌ای است ژلاتینی به صورت 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 مکانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که نتوان از روانکارهای دیگر با غلظت کم (روغن‌ها) استفاده کرد مانند چرخ دنده‌های صنعتی، یاتاقان‌های بزرگ، فلکه‌ها و نظایر آن. این ماده مانند روغن‌ها به منظور کاهش اصطکاک بین دو قطعه در پایین‌ترین میزان ممکن، مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مهمترین مزایای کاربرد گریس کاهش دفعات روانکاری، سهولت استفاده، چِکِه نکردن در زمان کارکرد و چسبندگی بهتر را می‌توان نام برد.

پایه صابونی

گریس را با پایه صابونی آن نامگذاری می‌کنند. در زمان پخت، الیاف و یا رشته‌های صابونی (Fibers) در داخل روغن تشکیل یافته و حالت ژلاتینی به آن می‌دهد. این الیاف به چند گروه طبقه بندی شده‌اند که عبارتند از: الیاف کوتاه، الیاف بلند، الیاف کره‌ای و الیاف ریش ریش. طول این الیاف بسته به ساختار رشته‌ای از یک تا صد میکرون تغییر می‌کنند. در نوع بافت کره‌ای قطر آنها از ۰/۱۲ تا ۰/۸ میکرون اندازه گیری شده‌اند. برای مطالعه بر روی ساختار گریس از میکروسکوپ الکترونیکی و فیلمبرداری اشعه X و نور پلاریزه استفاده می‌شود. هر چه نسبت طول الیاف به قطر آن بیشتر باشد، گریس قوام بهتری دارد. ساختار این الیاف یکی از عوامل عمده اختلاف میان انواع گریسهاست. در میان انواع مختلف پرکننده‌های گریس صابون کلسیم (گریس‌های کاپ، شاسی)، صابون سدیم (RBB، فایبر یا نام تجاری آن والوالین)، صابون لیتیم (مالتی، ماهان)، صابون غیرآلی (گریس نسوز، بنتون) و صابون آلومینیوم از مهمترین پرکننده‌های گریس محسوب می‌شوند.
صابون سدیم دارای الیاف بلند و درهم است. آب، صابون گریس کلسیم را ثابت کرده و نوع الیاف آن کوتاه و پیچشی است. الیاف صابون گریس‌های پایه لیتمی کمی بلندتر با پیچش بیشتر بوده ولی آنقدر کوتاه است که ساختار نرمی را بوجود می‌آورد. آن‌ها دارای شکل مارپیچ بوده و به خوبی در داخل یکدیگر پیچیده‌اند. این الیاف بسیار کوتاهتر از صابون گریس پایه سدیم هستند. ساختار برخی گریسها بصورت دانه‌ای بوده و این عامل باعث نرمی بسیار آن می‌شود. قوام گریس بستگی به نوع کریستال‌ها دارد، پس از انجام عمل پخت، تشکیل کریستال‌ها متوقف و یا برای مدتی ادامه خواهد یافت. در هر دو مورد کنترل حرارت عامل بسیار موثری در تشکیل آن است. اگر کریستال‌ها به صورت‌های فشرده، متفرق، گسترده و یا چسبیده بهم باشند، ساختارهای متفاوتی را به وجود می‌آورند. برخی از گریسها به علت ریز بودن کریستالهای آن بسیار شفاف هستند.
کاربرد و اهمیت استفاده از گریس بسیاری از نیروهای محرکه بدون استفاده از گریس قابل استفاده نیستند. هر چند گریس در مقابل سایر روانکارها از مقدار مصرف کمتری برخوردار است ولی جایگاه آن دارای اهمیت بالایی است و قابل جایگزینی با مواد دیگر نیست.

مهم‌ترین موارد مصرف گریس به شرح زیر است

۱- تعداد دفعات روانکاری با گریس در مقایسه با روغن کمتر بوده و این امر باعث کاهش هزینه و تعمیرات می‌شود. این مسئله در شرایطی که دسترسی به ماشین آلات سخت باشد یک مزیت محسوب می‌شود مانند موتورهای نصب شده بر روی سقف‌ها، خطوط محرکه، بلبرینگ‌های غیرقابل دسترس و نظایر آن.
۲- گریس به عنوان یک مانع برای ورود گرد و خاک و یا خروج برخی مواد از ماشین آلات عمل می‌کند.
۳- روانکاری با گریس در آب بندی قطعات و کاربرد کاسه نمدها و نظایر آن با هزینه کمتری انجام می‌شود. کاسه نمدهای آب بندی شده به وسیله روغن به دلیل تولید اصطکاک بیشتر با قطعات، نیروی بیشتری را به هدر می‌دهند.
۴- در مقایسه با روغن، گریس برای مدت بیشتری روانکاری را ادامه
می‌دهد. برخی گریس‌ها طوری ساخته شده‌اند که به صورت آب بندی در قطعه باقی مانده و طول عمر آن با قطعه یکی است.
۵- زمانی که از قطعه‌ای استفاده نشود و روانکار آن خارج شود، برای پیشگیری از زنگ زدگی قطعه، از گریس استفاده می‌شود.
۶- برخی از گریسها مشکل روانکاری در مجاورت با آب را حل کرده‌اند.
۷- تعدادی از گریسها اصطکاک کمتری را در زمان شروع دستگاه ایجاد می‌کنند.
۸- گریس مانند یک لایه نرم بین قطعات قرار گرفته و باعث کاهش صدا و ارتعاش و کارکرد روان در برخی دستگاهها مانند چرخ دنده‌های بزرگ می‌شود.
۹- گریس در دستگاههایی که در فشار زیاد، دمای بالا، شرایط سخت عملیات، سرعت پایین و شوکهای مداوم کار می‌کنند و یاتاقان‌هایی که گردش محوری آنها به طور مرتب معکوس می‌شود بهتر عمل می‌کند.
۱۰- در جایی که ماشین آلات به شدت خوردگی و سایش داشته باشند، گریس در بیشتر موارد کاربرد بهتری دارد.
۱۱- بیشتر گریسها در دماهای متغیر کاربرد وسیعی دارند ولی بیشتر روغنها دارای دمای کارکرد معینی هستند.
۱۲- در طراحی بوشها و یاتاقانهای ماشین آلات، گریس نسبت به روغن نقش موثرتری داشته و عناصر تشکیل دهنده آن را ساده می‌کند. به طور کلی استفاده از روغن برای این منظور هزینه بالایی را به خود اختصاص می‌دهد.

مقایسه کاربرد گریس با روغن

۱- گریس‌ها دستگاهها را در زمان کارکرد خنک نمی‌کنند.
۲- روغن‌ها به سهولت در مجاری دستگاهها نفوذ پیدا می‌کنند ولی این مسئله برای گریسها یک نقطه ضعف است.
۳- روغن‌ها از نظر نگهداری در انبارها مزایای بهتری دارند.

فرآیند تولید گريس

خواص گريس‌ها، مخصوصاً گريس‌هاي پايه‌صابوني، 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 ولي 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 بسته 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 ه

ا: 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، صابوني 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 مي‌کنند تا عمل کريستاله‌شدن و شکل‌گيري شبکه‌ي سفت‌کننده، صورت گيرد. از آنجا که قيمت سفت‌کننده و در نتيجه هزينه‎ي كل توليد در اين روش گران‎تر تمام مي‌شود، چنين روشي تنها براي توليد گريس‌هاي خاص استفاده مي‎شود. اين گريس‎ها شامل گريس‎هاي سنتزي که داراي شيمي دقيقي هستند و يا گريس‌هايي که روغن‌پايه‌ي مصرفي در آنها به آب و بخار توليد‌شده در مرحله‌ي صابوني‌شدن حساس مي‌باشد، مي‌شوند.

توليد ناپيوسته گریس همراه با توليد صابون

به‌طور کلي در اين روش، مواد اوليه‎ي سازنده‎ي صابون در محيط روغن‌پايه با هم واکنش مي‌دهند و در نتيجه صابون به‌صورت همگن در داخل روغن شكل مي‎گيرد. اسيدهاي چرب يا گليسريدهاي آنها و يا حتي متيل‌استرهاي‌شان يكي از اين مواد اوليه هستند كه عموماً در روغن‎پايه انحلال‎پذير مي‎باشند. تركيبات قليايي، قسمت ديگر مواد اوليه هستند، كه به‌صورت محلول‌هاي آبي يا مخلوط معلق به روغن‎پايه اضافه مي‌شوند. در اين نوع از توليد ناپيوسته، مراحل ده‌گانه‌ي زير انجام مي‌شود:

مرحله‌ی 1- مخلوط يا حل‌کردن اسيدهاي چرب در دو سوم يا يک سوم روغن‌پايه در دمايي کمتر از 90 درجه‌ی‌سانتي‌گراد

مرحله‌ی 2- اضافه‌کردن هيدروکسيد قليايي 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 درجه‌ي‌سانتي‌گراد و يا تحت فشار تا دماي 180 تا 200 درجه‌ي‌سانتي‌گراد بسته به نوع راکتور (البته اين دماها بستگي به نوع گريس نيز دارد)

مرحله‌ی 4- آب‌زدايي‌کردن صابون با استفاده از کاهش فشار و گرم‌کردن تا دماي 200 درجه‌ي‌سانتي‌گراد

مرحله‌ی 5- کريستاله‌کردن و اضافه‌کردن همزمان روغن‌پايه‌ي بيشتر در حين سرد‌کردن مخلوط تا دماي 130 درجه‌ي‌سانتي‌گراد

مرحله‌ی 6- اضافه‌کردن مواد افزودني در دماهاي پائين‌تر از 80 درجه‌ي‌سانتي‌گراد

مرحله‌ی 7- فيلتر‌کردن اوليه و همگون‌سازي گريس با استفاده از همزن‌ها و يا تجهيزات ديگر

مرحله‌ی 8- تنظيم سفتي و جريان‌پذيري گريس تا حد مطلوب

مرحله‌ی 9- فيلتر‌کردن نهايي و هوازدايي با استفاده از خلاء

مرحله‌‌ی 10- بسته‌بندي و مظروف‌کردن

مراحل 3 و 4، مراحل پخت گريس به‌شمار مي‌آيند. در زمان پخت، صابون در داخل روغن به صورت کريستال‌هاي ريز شکل مي‌گيرد و مخلوط را به‌صورت ژلاتيني در مي‌آورد. رشد کريستال‌ها در روغن از مهمترين و حساس‌ترين مراحل ساخت گريس مي‌باشد که بيشترين تأثير را بر روی کيفيت گريس می‌گذارد.

اگر از مواد اوليه، به‌ويژه روغن نامرغوب استفاده شود، ساختار کريستال‌هاي به‌وجود آمده ضعيف می‌شود. ضعيف‌شدن ساختار کريستال‌هاي سفت‌کننده باعث می‌شود روغن در زمان کارکرد در شرايط معمولی و يا سخت، از سفت‌‌کننده (صابون) جدا شود و گريس خاصيت روانکاري خود را از دست ‌دهد.
براي جداکردن ناخالصي‌هايي 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، مي‌توان حباب‌هاي اضافی هوا را که تأثير بدي بر روي ظاهر گريس دارند از بين برد.

ظرفیت تولید سالانه

8700 تن در سال

میزان سرمایه مورد نیاز جهت تولید

بودجه: کمتر از 50 میلیارد تومان
مساحت زمین: 3000 متر مربع
نام محصول: طرح تولید انواع گریس‌های صنعتی
ظرفیت تولید: 8700 تن در سال
نرخ برابری دلار: 140000 ریال
زمان برگشت سرمایه گذاری اولیه: 2 سال
قیمت ماشین آلات تولید طرح تولید انواع گریس‌های صنعتی: 219600 میلیون ریال
سرمایه ثابت: 393600 میلیون ریال
سرمایه در گردش: 102400 میلیون ریال
سرمایه کل: 496000 میلیون ریال