150 lat historii olejów i smarów

 

 

Smarowanie zajmuje ważne miejsce w historii techniki od momentu wprowadzenia do sprzedaży pierwszego oleju na bazie ropy naftowej. Niemal wszystkie największe osiągnięcia współczesnej inżynierii – od pierwszego samochodu po samolot – były możliwe dzięki wysokiej jakości olejom i smarom, które zapewniają poprawną pracę i ochronę maszyn w coraz bardziej wymagających warunkach eksploatacyjnych. W ciągu ostatnich 150 lat, technologie smarowania i budowa maszyn znacznie się zmieniły. Chcąc upamiętnić historię ewolucji środków smarnych, przyjrzyjmy się kilku wydarzeniom, które miały istotny wpływ na tę branżę oraz współczesnym trendom.

 

Początki ery współczesnych środków smarnych

Przed wynalezieniem środków smarnych na bazie ropy naftowej większość olejów i smarów była produkowana z tłuszczów zwierzęcych i olejów roślinnych. W miarę rozwoju technologicznego i rosnącej popularności silników parowych, środki smarne pochodzenia zwierzęcego i roślinnego nie były wystarczająco skuteczne, aby zabezpieczyć ruchome części maszyn przed zużyciem.

Przyszłość należała do środków smarnych produkowanych z ropy naftowej. W różnych miejscach świata, również w Polsce, powstawały pierwsze kopalnie ropy naftowej i rafinerie produkujące naftę – produkt używany najczęściej do oświetlenia. W 1853 roku Ignacy Łukasiewicz wraz z Janem Zehem uzyskali we Lwowie naftę w wyniku destylacji ropy. Po raz pierwszy Łukasiewicz zastosował ją w skonstruowanej przez siebie lampie do oświetlenia.

Jeden z pierwszych środków smarnych z ropy naftowej został wynaleziony całkiem przypadkiem. W latach 60. XIX wieku Matthew Ewing próbował pozyskać naftę w procesie destylacji próżniowej ropy, a efekty jego pracy były dalekie od oczekiwań. Ewing i jego wspólnik Hiram B. Everest zauważyli, że ich nowy olej nadaje się wprost idealnie do innego celu – smarowania maszyn.

Nie tracąc czasu, Ewing i Everest w 1866 roku założyli firmę Vacuum Oil Company, z której wywodzi się producent olejów Mobil, i rozpoczęli sprzedaż swojego produktu. Tym samym przyczynili się do powstania branży środków smarnych z ropy naftowej. Od tego czasu, ich biznes rozwijał się szybko, a Vacuum Oil oraz inni producenci skupili się na udoskonalaniu i popularyzacji swoich produktów. Na przykład, firma Vacuum Oil opracowała olej do pierwszego samochodu z silnikiem benzynowym. George Selden – wynalazca automobilu – niemal zrezygnował ze swojego wynalazku, aż wreszcie zdobył olej odporny na działanie wysokich temperatur i zapewniający odpowiednie smarowanie.

 

Dalszy rozwój środków smarnych dzięki dodatkom

Wprowadzenie na początku XX w. dodatków do formulacji środków smarnych było kolejnym ważnym wydarzeniem w historii, które podniosło ich jakość i skuteczność pracy. Dzięki odpowiedniemu doborowi dodatków, środki smarne wolniej ulegały degradacji i zapewniały jeszcze wyższy poziom ochrony, co było szczególnie istotne w branży lotniczej. Ekstremalnie niskie temperatury na dużych wysokościach i większe silniki lotnicze były trudnym sprawdzianem dla środków smarnych opracowanych jeszcze bez dodatków. Ówczesna sytuacja zmusiła inżynierów do szukania nowszych dodatków i doprowadziła do prawdopodobnie najważniejszego momentu w historii ewolucji środków smarnych – odkrycia olejów syntetycznych.

 

Oleje syntetyczne: era nowoczesnych środków smarnych

W 1949 roku pracujący dla marki Mobil inżynier udoskonalał proces syntezy dodatków. Jego badania nie przynosiły przełomowych rezultatów, ale jedna z otrzymanych substancji przypominała mineralny olej bazowy. Okazało się, że nieznana dotąd substancja pod wieloma względami lepiej radziła sobie ze smarowaniem maszyn w porównaniu z olejami na bazie ropy naftowej. Ten dzień zapisał się w historii jako narodziny pierwszego oleju syntetycznego PAO (polialfaolefinowego) i zapoczątkował nową erę w historii środków smarnych dla motoryzacji i przemysłu. Nowy olej był bardziej odporny na wpływ wysokich temperatur, lepiej kontrolował czystość i utrzymywał film smarny. Co więcej, w porównaniu do olejów mineralnych, produkt syntetyczny był bezparafinowy – czyli zachowywał lepszą płynność nawet w bardzo niskich temperaturach, posiadał wysoki wskaźnik lepkości, dzięki czemu był bardziej uniwersalny w zastosowaniu.

W ciągu kolejnych dekad, producenci olejów i smarów opracowali wiele formulacji syntetycznych do coraz większej liczby zastosowań. W latach ’50 i ’60 XX w. producenci środków smarnych opracowali pierwsze syntetyczne oleje turbinowe do silników odrzutowych oraz smary syntetyczne dla branży przemysłowej. W latach ’70 Mobil przedstawił światu pierwszy w pełni syntetyczny olej silnikowy do samochodów osobowych, który skokowo podniósł skuteczność ochrony silnika. Wkrótce potem wprowadzono nowsze oleje silnikowe Mobil 1, które nie tylko podnosiły skuteczność ochrony silnika, ale również ograniczały zużycie paliwa nawet o 5%. W latach ’90 powstały specjalistyczne środki smarne o praktycznie nieskończonej liczbie zastosowań (na przykład producenci żywności mogą korzystać ze środków smarnych spełniających wymagania dla żywności Kosher i Halal).

Syntetyczne środki smarne dały niezliczone możliwości w zakresie podnoszenia wydajności pracy maszyn. Patrząc w przyszłość, dalsze badania i rozwój środków smarnych będą w coraz większym stopniu uwzględniać trendy wykraczające poza produktywność.

 

Wchodzenie na wyższe poziomy wydajności

Poprawa efektywności pracy urządzeń stała się priorytetem zarówno dla właścicieli firm jak i dla konsumentów. Zakłady przemysłowe zaczęły wdrażać strategie podnoszące efektywność energetyczną, co pomaga walczyć z rosnącymi kosztami energii, a właściciele samochodów osobowych coraz bardziej skłaniają się ku technologiom, które ograniczają spalanie i pozwalają utrzymać pojazd w dobrym stanie technicznym.

Środki smarne odgrywają również bezpośrednią rolę w zarządzaniu wydajnością energetyczną. Oleje i smary ograniczają tarcie, które jest główną przyczyną strat energii. Szacuje się, że od 25 do 30 procent energii wytwarzanej w nowoczesnych maszynach pochłania tarcie. Dlatego firmy i konsumenci wyraźnie interesują się rozwojem środków smarnych, które pomagają zwiększyć efektywność energetyczną i obniżyć zużycie paliwa.

Weźmy na przykład oleje silnikowe o niższych klasach lepkości. W pojazdach osobowych, które pokonują krótkie trasy, olej nie ma zbyt wiele czasu na osiągnięcie temperatury roboczej. W takich warunkach oleje konwencjonalne o wyższych klasach lepkości nie dorównują skutecznością ochrony olejom o niskich lepkościach, ponieważ wprowadzenie w ruch części mechanicznych przy zimnym oleju wymaga większej ilości energii.

Oleje syntetyczne o niższych klasach lepkości zapewniają skuteczną ochronę sprzętu dzięki szybszemu obiegowi w układzie smarowania, jednocześnie zmniejszając tarcie podczas rozruchu silnika w niskiej temperaturze, co przekłada się na niższe zużycie paliwa. Dlatego w motoryzacji konwencjonalne oleje mineralne klasy 15W-40 zostały już w znacznym stopniu zastąpione przez produkty syntetyczne o niższych lepkościach takich jak 5W-30, czy też 0W-20.

Powyższe zmiany dotyczą nie tylko motoryzacji, ale również przemysłu. Oleje syntetyczne wyprodukowane z baz olejowych o niskim współczynniku trakcji mogą zwiększyć wydajność sprzętu. Badania dowiodły, że zastosowanie środka smarnego wyprodukowanego z olejów bazowych o niskim współczynniku trakcji pomaga ograniczyć straty energii w wyniku tarcia i zmniejszyć temperaturę w maszynach nawet o 13 °C.

Produkt smarny zwiększający sprawność objętościową i mechaniczną zmniejszy tarcie wewnątrz pompy i wytworzy mniej ciepła. To wskazuje, że wysokie temperatury powodują spadek efektywności energetycznej. Poniższe zdjęcia z kamery termowizyjnej doskonale pokazują różnice w ilości generowanego ciepła w prostych układach hydraulicznych przy zastosowaniu różnych środków smarnych.

 

 

Poza molekułami – pojawienie się nowoczesnych usług

Oprócz stosowania wysokiej jakości środków smarnych, klienci coraz częściej szukają możliwości optymalizacji w układach smarowania. W tym celu wykorzystują usługi pomagające im zaoszczędzić czas, obniżyć koszty i zwiększyć bezpieczeństwo. Niektórzy producenci olejów i smarów świadczą usługi wymiany oleju prowadzone przez dedykowane centra serwisowe. Dzięki temu klienci mogą zrozumieć, jaki olej będzie najlepszy do ich pojazdów i jak ułatwić wybór oleju.

Zakłady przemysłowe również mogą czerpać z tego korzyści, chociażby dzięki programom analiz olejowych, pomagającym w optymalizacji wydajności pracy maszyn. Informacje z analiz olejowych pozwalają wydłużyć żywotność sprzętu i wprowadzić usprawnienia bieżących prac serwisowych. Patrząc w przyszłość, firmy będą musiały wprowadzać innowacje, aby sprostać wyzwaniom świata mobilnych technologii. Jednym z przykładów takich innowacji są usługi analiz olejowych dostępne na urządzeniach mobilnych – takie jak Mobil Serv Lubricant Analysis. W tym przypadku pracownicy zakładów przemysłowych i menadżerowie flot pojazdów użytkowych mogą zarządzać programem analiz olejowych w całości za pośrednictwem smartfona lub tabletu.

 

Świetlana przyszłość

Branża środków smarnych wspiera rozwój najnowocześniejszych maszyn, które będą pomagać firmom w realizacji celów w zakresie produktywności, stabilnego rozwoju i bezpieczeństwa. Jak pokazuje historia produktów smarnych z ropy naftowej, dodatków oraz technologii syntetycznych, rola olejów i smarów nie ogranicza się wyłącznie do ochrony sprzętu przed zużyciem.

W rzeczywistości bez ewolucji w produkcji środków smarnych rozwój techniki byłby niemożliwy. Możemy spodziewać się, że oleje i smary przyszłości – wielokrotnie bardziej odporne na zużycie od współczesnych produktów syntetycznych – otworzą przed ludzkością nowe możliwości w zakresie projektowania maszyn.

Przed ostatnie 150 lat producenci środków smarnych przeszli bardzo długą drogę, ale nadal wiele pozostaje do odkrycia. Postęp technologiczny w dziedzinie środków smarnych w ciągu najbliższych lat i dekad z pewnością dostarczy nam jeszcze dużo wrażeń.

 

Źródło: ExxonMobil

 

Authors

Related posts

Góra
English