Maziva
Maziva su kemijske tvari specifičnih fizikalnih i kemijskih svojstava koje se rabe za podmazivanje. Djeluju tako što smanjuju trenje između kliznih ploha koje se pod opterećenjem nalaze u međusobnom relativnom gibanju. Maziva služe i za smanjenje trošenja strojnih dijelova i za odvođenje topline, te za zaštitu od korozije i stvaranja naslaga i taloga zbog oksidacije i drugih kemijskih promjena. Kao prva maziva upotrebljavala su se životinjska i biljna ulja i masti sve do prije stotinjak godina, kada je mlada naftna industrija iznijela na tržište maziva ulja dobivena od teških naftnih frakcija. Danas svijest o potrebi očuvanja okoliša i zdravlja utječe i na proizvodnju svih vrsta maziva, tako da se iz njih isključuju sastojci štetni za zdravlje i okoliš, a u pojedinim se područjima rabe i biološki razgradiva maziva na osnovi biljnih ulja ili sintetskih esterskih ulja. Prema agregatnom stanju razlikuju se tekuća maziva (ulja), polučvrsta (mazive masti) i čvrsta maziva.[1]
Mazivi slojevi su vrlo tanki tanki te ovisno o opterećenju i brzini međusobnog gibanja podmazivanih površina mogu imati debljinu manju od 1 µm pa do preko 100 µm. Maziva se sastoje od baznog ulja i dodataka (aditiva). Bazna ulja mogu biti mineralna, sintetička te biljnog ili životinjskog podrijetla. Dodatci služe za poboljšanje svojstava baznih ulja, za postizanje drugih svojstava koja bazna ulja nemaju te za smanjenje nepoželjnih svojstava baznih ulja.[2]
Tekuća maziva najvažnija su vrsta maziva. Sastoje se od baznog ulja i aditiva. Bazno ulje može biti mineralno ili sintetsko. Mineralno bazno ulje proizvodi se rafinacijom teških frakcija nafte dobivenih vakuumskom destilacijom na temperaturi višoj od 350 °C i danas čini više od četiri petine od ukupno proizvedenih količina maziva. Maziva ulja mineralne osnove primjenjuju se za podmazivanje većine vozila i strojeva pri normalnim uvjetima rada. Za posebno teške uvjete rada (ekstremno visoke ili niske temperature), težu zapaljivost, dug vijek trajanja i slično primjenjuju se maziva koja sadrže sintetska bazna ulja (ugljikovodična, esterska, silikonska i drugo). Aditivima se može smanjiti ovisnost viskoznosti o temperaturi, poboljšati tečnost pri niskim i postojanost pri višim temperaturama, povećati sposobnost zaštite od korozije, te čvrstoća mazivoga sloja i time poboljšati podnošenje iznimno velikih tlakova, te smanjiti trošenje strojnih dijelova.
Glavno je svojstvo maziva viskoznost kao mjera njegova unutarnjeg trenja. Za podmazivanje uz veće brzine gibanja potrebna je manja viskoznost, a uz veća opterećenja veća viskoznost maziva. Viskoznost ovisi o temperaturi pa se s njezinim porastom smanjuje. Promjena viskoznosti s promjenom temperature označuje se indeksom viskoznosti (ulja većeg indeksa viskoznosti pokazuju manju promjenu viskoznosti s promjenom temperature). Mineralna bazna ulja imaju indeks viskoznosti do približno 100, dok se dodatkom aditiva može postići i znatno viši indeks viskoznosti (do 200). Sintetska ulja mogu imati indeks viskoznosti i veći od 200.
Tekuća maziva svrstavaju se ponajprije u motorna ulja (maziva za vozila) i industrijska ulja (maziva za strojeve), a rabe se i marinska maziva za brodske motore i uređaje, maziva za željeznice, zrakoplove, poljoprivredne strojeve i drugo.
Za proizvodnju mazivih ulja najčešće se koriste mineralna bazna ulja zbog dobrih svojstava i povoljne cijene. Mineralna se bazna ulja dobivaju iz nafte frakcijskom i vakuumskom destilacijom te rafinacijom destilata otapalima (solventima) pomoću kojih se iz destilata uklanjaju nepoželjni i manje stabilni sastojci te kruti parafinski spojevi. Rafinacijom se dobivaju toplinski i oksidacijski stabilnija i korozijski manje agresivna ulja, koja uz to imaju manju sklonost skrućavanju i povećanju viskoznosti pri niskim temperaturama. Postupci klasične ili konvencionalne rafinacije jesu solventna rafinacija, odnosno ekstrakcija furfuralom, zatim solventna deparafinacija i konačno dorada vodikom. Rafinacijom odgovarakućih destilata dobivaju se bazna ulja ili solventni rafinati potrebne viskoznosti za namješavanje različitih mazivih ulja.
Za pridobivanje baznog ulja vrlo visoke viskoznosti (eng. brightstock) potrebnog za namješavanje mazivih ulja velike viskoznosti koristi se ostatak nakon vakuumske destilacije, koji se obrađuje postupcima deasfaltizacije, solventne rafinacije i deparafinacije. U posljednje se vrijeme za proizvodnju baznih ulja iz naftnih destilacijskih frakcija ili krutog parafina sve više koriste postupci obrade vodikom gdje se pri visokim tlakovima i temperaturama pomoću posebnih katalizatora postiže osim uklanjanja nepoželjnih sastojaka i promjena strukture pojedinih prisutnih kemijskih spojeva radi povećanja udjela poželjnih kemijskih struktura izoparafina. Na taj se način postižu još bolja svojstva mineralnih baznih ulja, koja se tada često nazivaju i hidrorafinirana ili hidrotretirana. Ovisno o žestini obrade vodikom mogu se proizvesti mineralna bazna ulja koja se uporabnim svojstvima u velikoj mjeri približavaju pojedinim sintetičkim baznim uljima.
Mineralna se bazna ulja koriste najvećim dijelom za proizvodnju maziva, no dio se koristi i kao procesna ulja u industriji, elektroizolacijska ulja u transformatorima i električnim sklopkama i uređajima, te kao ulja u prehrambenoj, kozmetičkoj i farmaceutskoj industriji i tako dalje.
Podrobniji članak o temi: Motorno uljeMotorna ulja čine približno polovicu ukupne proizvodnje svih maziva. Najviše se proizvode motorna ulja za benzinske i dieselove motore, a posebnu skupinu čine ulja za male motore motorkotača, poljoprivrednih strojeva, lančanih pila te za izvanbrodske motore. Dvotaktni motori najčešće se podmazuju mješavinom motornog ulja i benzina. Motorna se ulja razvrstavaju prema viskoznosti na temelju takozvane klasifikacije SAE (prema eng. Society of Automotive Engineers). Za pokretanje motora pri niskim temperaturama viskoznost ulja određena je brojkama (manje brojke označuju i manju viskoznost) i slovom W (prema engl. Winter: zima), na primjer SAE 10W, dok se viskoznost potrebna za podmazivanje motora u radu označuje samo brojkama, na primjer SAE 30. U današnje se doba mnogo rabe višegradacijska ulja, koja su zbog male promjene svoje viskoznosti s promjenom temperature pogodna za primjenu i ljeti i zimi. Osim prema SAE, postoje i klasifikacije prema radnim svojstvima ulja za pojedine tipove i načine korištenja motora, na primjer u Europi prema specifikacijama Udruge proizvođača automobila ACEA (fr. Association des Constructeurs Européens d’Automobiles), a u Americi prema preporuci Američkog instituta za naftu API (eng. American Petroleum Institute).
Industrijska ulja za strojeve svojim su radnim svojstvima prilagođena vrsti stroja i mjestu primjene. Tako na primjer maziva za zupčanike smanjuju trošenje i oštećenja pri velikim pritiscima među zupcima, hidraulična ulja smanjuju trošenje dijelova crpki, razvodnih ventila i cilindara te štite od korozije, turbinskim se uljima podmazuju ležajevi turbina uz dobro odvajanje vode i dobru otpornost na starenje, ulja za kompresore otporna su na visoke temperature pri stlačivanju plinova i zaštita su od trošenja i stvaranja naslaga i taloga i tako dalje. Posebnu skupinu industrijskih maziva čine tekuća maziva za hlađenje i podmazivanje pri obradi metala. Viskoznost je glavni kriterij i za izbor industrijskih ulja, a ona se klasificiraju prema Međunarodnoj organizaciji za normizaciju (ISO), na primjer ISO VG 46 označuje ulje s kinematičkom viskoznošću 46 mm²/s (pri 40 °C).
Od čvrstih maziva najčešće se primjenjuju grafit i molibdenov disulfid, posebno za podmazivanje opterećenih kliznih površina kod manjih brzina. Mazive masti plastična su maziva kod kojih je sredstvima za zgušnjavanje bazno ulje dovedeno u stanje gela, pa u tom obliku služe za podmazivanje valjnih i kliznih ležajeva i drugih kliznih površina.
U Hrvatskoj, u rafineriji u Rijeci, proizvodnja baznih mineralnih ulja i motornih ulja započela je već potkraj 19. stoljeća, a u Zagrebu se maziva ulja i mazive masti proizvode od 1927. Danas se u Hrvatskoj godišnje proizvodi približno 37 500 tona maziva, i to u rafinerijama INA-e u Rijeci (20 000 tona) i u Zagrebu (15 000 tona), te u mješaonici ulja Pating kraj Varaždina (2 500 tona), dok je godišnja potrošnja maziva oko 27 000 tona.