Ekologiczne płyny do układów chłodzenia silników spalinowych

Podobne dokumenty
EKOLOGICZNE PŁYNY NISKOKRZEPNĄCE W UKŁADACH CHŁODZENIA SILNIKÓW SPALINOWYCH

G64 - karta charakterystyki D/EVO 137 d wrzesień 2016 r. Zastępuje wersję z sierpnia 2016 r.

TRANSTHERM Płyny niezamarzające do instalacji chłodniczych, klimatyzacyjnych, grzewczych, przeciwpożarowych, solarnych i pomp ciepła

WarmTrager P2 WarmTrager PG

Czynnik roboczy pełni decydującą rolę przy przekazywaniu ciepła między ośrodkami. Jego parametry decydują o stabilnej i bezpiecznej pracy układu.

Porady techniczne dotyczące stosowania płynów WarmTrager P.

STANDARDY: ASTM D 3306, BRITISH STANDARD 6580, AFNOR NF R , SAE J 1034

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 170

KARTA DANYCH TECHNICZNYCH (TDS)

Boryszew Spółka Akcyjna Oddział Boryszew ERG w Sochaczewie

Porady techniczne dotyczące stosowania płynów WarmTrager E.

Ekochem: Dobór nowego płynu do instalacji klimatyzacji i chłodzenia

XLI Corrosion Inhibitor Concentrate

SERIA PRODUKTÓW DO ZABEZPIECZANIA OBIEGÓW CHŁODZĄCYCH

SESJA POLLAB PETROL PŁYNY DO CHŁODNIC

Laboratorium Ochrony przed Korozją. Ćw. 10: INHIBITORY

BADANIE WŁ A Ś CIWOŚ CI PŁ YNÓW CHŁ ODZĄ CYCH DO UKŁ ADU CHŁ ODZENIA O PODWYŻ SZONEJ TEMPERATURZE

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

Sposób na wodę. gospodarka wodno-ściekowa. Antoni Litwinowicz ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki. Prawo o wodzie

Płyny chłodzące Petrygo

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

Katalog Produktów PREPARATY CHEMICZNE

Nowoczesne silniki wysokoprężne stawiają wysokie wymagania używanym środkom do konserwacji układu chłodniczego.

Havoline XLI. Najwyższej jakości koncentrat inhibitoru korozji o przedłużonym działaniu. Opis produktu. Zalety produktu. Korzyści dla klienta

Pierwszy olej zasługujący na Gwiazdę. Olej silnikowy marki Mercedes Benz.

Dobry inhibitor korozji do stali i żelaza w środowisku kwaśnym (np. kwas solny), a zwłaszcza w układach zawierających oleje

Powstawanie żelazianu(vi) sodu przebiega zgodnie z równaniem: Ponieważ termiczny rozkład kwasu borowego(iii) zachodzi zgodnie z równaniem:

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

Laboratorium Ochrony przed Korozją. Ćw. 9: ANODOWE OKSYDOWANIEALUMINIUM

Wykaz produktów nie jest wyczerpujący. Złożone poniżej oświadczenia nie zwalniają z obowiązku ich weryfikacji.

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

OCENA AGRESYWNOŚCI I KOROZJI WOBEC BETONU I STALI PRÓBKI WODY Z OTWORU NR M1 NA DRODZE DW 913

Eliminacja zjawisk korozyjnych z instalacji chłodniczych

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH.. - należy podać schemat obliczeń (skąd się biorą konkretne podstawienia do wzorów?)

Termostatyczna technika regulacyjna (2)

Mieszanie obydwu produktów lub dolewanie nowego produktu jest niedopuszczalne.

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

Nauka przez obserwacje - Badanie wpływu różnych czynników na szybkość procesu. korozji

Rafał Tytus Bray. Politechnika Gdańska Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska września 2017 Ustka

Przedsiębiorstwo DoświadczalnoProdukcyjne spółka z o.o. w Krakowie AGROX. ekologiczne oleje i smary dla. ROLNICTWA i LEŚNICTWA

Laboratorium Ochrony przed Korozją. GALWANOTECHNIKA II Ćw. 6: ANODOWE OKSYDOWANIE ALUMINIUM

Emulex ES-12. A,, wydanie VII, data aktualizacji: r Przedsiębiorstwo Modex-Oil

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

hebro chemie GmbH Rok założenia: pracowników Koagulanty Chłodziwa smarujące Odtłuszczanie/mycie... Ein Unternehmen der

WYMAGANIA EDUKACYJNE

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

Kompatybilność materiałowa. Jędrzej Gromadecki

TORMA 2 LC FF Opis: Charakteryzuje się: Sposób użycia: Instrukcje: Przechowanie:

8. MANGANOMETRIA. 8. Manganometria

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM,

Rilsan PA11 (Poliamid 11) .

SurTec 609 Zetacoat. rewolucyjny system pasywacji powierzchni wszelkich metali przed malowaniem

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

Problemy z silnikami spowodowane zaklejonymi wtryskiwaczami Wprowadzenie dodatku do paliwa DEUTZ Clean-Diesel InSyPro.

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 1 POWŁOKI KONWERSYJNE-TECHNOLOGIE NANOSZENIA

SH301-1L SH302-5L SH303-10L SH304-25L SH L SH L SH311-1L SH312-5L SH313-10L SH314-25L SH L SH L

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

RSM+S z Puław NAWÓZ XXI WIEKU

Rola CHEMII w zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego na świecie VI KONFERENCJA NAUKA BIZNES ROLNICTWO

4. Składowanie. Preparatu nie należy składować razem z produktami spożywczymi, napojami oraz paszami.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI. z dnia 9 grudnia 2008 r. w sprawie wymagań jakościowych dla paliw ciekłych. (tekst jednolity)

Dodatki do paliwa LPG - teoria i praktyka

Biała rdza w wyparnych układach chłodzenia ze stali galwanizowanej przyczyny, objawy, zapobieganie.

1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: STC s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

TECHNOLOGIA CHEMICZNA JAKO NAUKA STOSOWANA GENEZA NOWEGO PROCESU TECHNOLOGICZNEGO CHEMICZNA KONCEPCJA PROCESU

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

ODPORNOŚĆ KOROZYJNA STALI 316L W PŁYNACH USTROJOWYCH CZŁOWIEKA

Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej w Ustroniu

Hydrauliczny olej premium dla przemysłu

ZAPYTANIE OFERTOWE W SPRAWIE ZAMÓWIENIA NA Opracowanie innowacyjnego ekologicznego płynu niskokrzepnącego na bazie surowców nietoksycznych

QUALANOD SPECIFICATIONS UPDATE SHEET No. 16 Edition Page 1/1

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2013/2014

Poprawa jakości powietrza w gminie Woźniki poprzez instalację kolektorów słonecznych. Solarne Vademecum

Chemia Nowej Ery Wymagania programowe na poszczególne oceny dla klasy II

SPRAWOZDANIE 2. Data:... Kierunek studiów i nr grupy...

profesjonalne, kompleksowe opomiarowanie i rozliczanie mediów dostarczanych do Twojego lokalu

Wrocław dn. 18 listopada 2005 roku

Wymagania programowe na poszczególne oceny. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń: Ocena dostateczna [1 + 2]

II Etap rejonowy 28 styczeń 2019 r. Imię i nazwisko ucznia: Czas trwania: 60 minut

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

Zabezpieczenie kondensatora pary (skraplacza) w elektrociepłowni przed osadami biologicznymi i mineralnymi

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI 1) z dnia 22 stycznia 2009 r. w sprawie wymagań jakościowych dla biopaliw ciekłych 2)

Produkt: Max Master Bluecool koncentrat. Strona 1 z 5

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje rejonowe

Elektrochemia elektroliza. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1

WYMAGANIA EDUKACYJNE na poszczególne oceny śródroczne i roczne Z CHEMII W KLASIE II gimnazjum

UNIESZKODLIWIANIE CIECZY OBRÓBKOWYCH ROTRESEL I INNE BADANIA

Zadanie: 1 (1pkt) Zadanie: 2 (1 pkt)

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2012/2013

Związki nieorganiczne

WYBRANE METODY MODYFIKACJI ASFALTÓW. Prof. dr hab. inż. Irena Gaweł emerytowany prof. Politechniki Wrocławskiej

Amoniakalne urządzenia chłodnicze Tom I

XV Wojewódzki Konkurs z Chemii

Powodzenia!!! WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII III ETAP. Termin: r. Czas pracy: 90 minut. Liczba otrzymanych punktów

Transkrypt:

Joanna Lorens-Leżoń 1, Arkadiusz Leżoń 2, Orlen Laboratorium, Orlen Oil Logistyka - nauka Ekologiczne płyny do układów chłodzenia silników spalinowych Wprowadzenie Ciągły rozwój przemysłu motoryzacyjnego determinuje również zmiany w technologiach produkcji płynów eksploatacyjnych. Tak jak oleje silnikowe stały się elementem konstrukcyjnym silnika, tak coraz większe wymagania stawiane są także płynom do układów chłodzenia. Popularny wśród producentów silników trend engine downsizing powoduje zmniejszanie pojemności i gabarytów silnika przy jednoczesnym zwiększeniu mocy. Stosowane są również coraz to nowsze materiały pozwalające na zmniejszenie masy silnika, dlatego muszą zmieniać się wymagania stawiane płynom eksploatacyjnym. Aby odpowiednio zaprojektować płyn do układów chłodzenia silników spalinowych konieczna jest znajomość zmieniających się technologii produkcji i materiałów używanych przez producentów silników. Tak właśnie powstały wymagania G11, G12, G12 +, opracowane przez grupę WV, a wykonane przez BASF, które na rynku europejskim uzyskały społeczną akceptacje, wypierając znaczenie norm krajowych i międzynarodowych. Celem artykułu jest przedstawienie funkcji płynów chłodniczych pod kątem ich toksyczności. Omówione zostaną wymagania stawiane nowoczesnym płynom do chłodnic wraz z analizą toksyczności składników płynów chłodniczych oraz ich wpływem na techniczny koszt wytworzenia. Funkcje i skład płynów niskokrzepnących do układów chłodzenia silników spalinowych Płyny do chłodnic odpowiedzialne są za transport energii cieplnej pomiędzy silnikiem, a chłodnicą. Oprócz odprowadzenia około 30% energii cieplnej zawartej w spalonym paliwie, płyn musi spełnić jeszcze kilka warunków: zabezpieczać przed zamarzaniem; zabezpieczać przed zjawiskiem kawitacji i wrzenia; zabezpieczać przed korozją elementy silnika i układu chłodzenia; zabezpieczać przed powstaniem i odkładaniem się wytrąceń w układzie chłodzenia. Większość płynów do chłodnic to wodne roztwory glikolu etylenowego lub propylenowego z dodatkami, które muszą posiadać szereg specyficznych własności zapewniających prawidłową pracę silnika. Główne zadanie płynu to odprowadzanie ciepła. Aby było ono efektywne konieczny jest odpowiednio wysoki poziom ciepła właściwego cieczy chłodzącej. Drugą ważną funkcją płynu jest utrzymanie odpowiednio niskiej temperatury krystalizacji, która zapobiega zamarzaniu płynu w warunkach zimowych. Polska Norma PN-C-40007 Płyny niskokrzepnące do układów chłodzenia silników spalinowych. Wymagania i badania, określa minimalną wartość temperatury krystalizacji na poziomie -35 C, który wydaje się wystarczająca w naszych warunkach klimatycznych. Parametr ten uzyskuje się dla mieszaniny (50/50 V/V) wody z glikolem etylenowym. Właściwe odprowadzenie ciepła i ochronę przed zamarzaniem uzyskuje się dzięki dodaniu do wody odpowiedniej ilości glikolu. Mieszanina glikolu z wodą w proporcjach 1:2, pozwala na ochronę przed zamarzaniem do -18 C, natomiast w proporcji 2:1 aż do -70 C. Sam glikol etylenowy zamarza już w -13 C, a temperatura krystalizacji jego mieszaniny z wodą zmienia się zgodnie z rysunkiem 1. 1 Joanna Lorens-Leżoń Orlen Laboratorium, Jedlicze. E: j.lorens@poczta.onet.pl 2 A. Leżoń Orlen Oil, Jedlicze. 310 Logistyka 4/2013

Rys. 1. Krzywa krystalizacji roztworu woda glikol etylenowy w różnych proporcjach. A roztwór woda/glikol etylenowy; B kryształy lodu i r-r woda/glikol etylenowyc kryształy glikolu etylenowego i r-r woda/glikol etylenowy; D kryształy lodu i glikolu etylenowego. Źródło: J. Michałowska, Leksykon Paliwa, oleje, smary samochodowe, Warszawa 1993. Zapewnienie odporności na korozję i pienienie wymaga zastosowania specjalnie dobranych dodatków. W związku z tym, że pieniący się płyn dużo słabiej odprowadza ciepło oraz powoduje powstawanie zjawiska korozji kawitacyjnej konieczne jest stosowanie w składzie płynów środka antypiennego. Aby korozyjna mieszanina glikolu z wodą nie degradowała elementów silnika i układu chłodzenia konieczne jest zastosowanie różnego rodzaju inhibitorów korozji. Płyn musi zapewnić odporność na korozję dla wielu niekompatybilnych elektrochemicznie materiałów: stali, aluminium, żeliwa, miedzi, mosiądzu czy lutów ołowianych, dlatego dobranie optymalnego pakietu dodatków do płynów chłodniczych musi być poparte głęboką analizą. Zrozumienie mechanizmów korozji jest najtrudniejszym, pod względem chemicznym i technologicznym zagadnieniem, wymagającym dużej wiedzy osób opracowujących skład inhibitorów korozji do płynów do chłodnic. Jednocześnie dodatki używane jako inhibitory są oprócz glikolu kolejnymi substancjami wpływającymi na toksyczność i ekotoksyczność gotowych płynów. Opracowanie skutecznego inhibitora polega na badaniu jego roli oraz struktury chemicznej, a także na stworzeniu jego odpowiedniej płynności. Ze względu na rodzaj zastosowanych dodatków antykorozyjnych rozróżnia się trzy typy technologii płynów do chłodnic opartych na różnych rodzajach inhibitorów korozji. Pierwszy typem jest technologia IAT (Inorganic Additive Technology), czyli technologia dodatków nieorganicznych. Płyn oparty o tę technologię zawiera krzemiany i azotany (III), które tworzą płaszcz ochronny na wewnętrznych powierzchniach układu chłodzenia takich, jak na częściach metalowych, a także na wężach gumowych. Dodatki zabezpieczają cały układ przed korozją oraz odkładaniem się kamienia kotłowego. Wadą tych płynów jest szybkie wytrącanie się krzemianów powodujące obniżanie się jakości płynu i tworzenie złogów oraz osadów. Płyny IAT są bardzo skutecznym środkiem antykorozyjnym, szczególnie w silnikach z żeliwnym blokiem i aluminiową głowicą. Z uwagi na swoje właściwości, zaleca się je wymieniać nie rzadziej, niż co dwa lata. W latach 90 tych opracowano technologię opartą na kwasach organicznych, OAT (Organic Additive Technology). Zastosowane w tej technologii substancje adsorbując się na anodowej powierzchni metalu Logistyka 4/2013 311

tworzą cienką warstewkę, która działa jak fizyczna bariera ograniczając dyfuzję jonów z metalu i do powierzchni metalu z elektrolitu (płynu chłodzącego). W technologii OAT tworzy się kilkunastokrotnie cieńsza warstwa niż w IAT, co pozwala na łatwiejszą wymianę ciepła. Katodowe reakcje towarzyszące procesowi to w zależności od ph środowiska redukcja wydzielanego z metalu wodoru w środowisku kwaśnym lub redukcja tlenu obecnego w płynie chłodzącym w środowisku zasadowym. Płynów tych jednak nie można używać w starszych samochodach ze względu na luty ołowiowe, występujące w starego typu chłodnicach. Kwasy organiczne zawarte w płynach typu OAT oddziałują degradująco na luty ołowiowe, co prowadzi do przedwczesnego zużycia i wycieku z chłodnicy. Płyny te charakteryzują się znacznie wydłużoną żywotnością. Skutecznie zabezpieczają przeciwkorozyjnie elementy silnika, chłodnicy nawet do pięciu lat eksploatacji. Na rysunku 2 przedstawiono schemat tworzenia warstwy ochronnej w technologii OAT i IAT. Rys. 2. Schemat ochrony przeciwkorozyjnej w technologii IAT oraz OAT. Źródło:http://www.castrolprofessionalacademy.pl/upload/files/strefa_wiedzy/plyny_eksploatacyjne/plyny_ch lodzace.pdf. Najmniej rozpowszechniona jest technologia HOAT (Hybrid Organic Additive Technology), czyli hybrydowa technologia dodatków organicznych. Płyny produkowane w tej technologii zawierają środki przeciwkorozyjne takie jak krzemiany i kwasy organiczne. Technologia ta zapewnia kompatybilność z technologią IAT przy możliwości wydłużenia okresu trwałości płynu. Płyny tego typu zawierają również nieznaczną ilość silikatów, które wraz z niskim stężeniem ph umożliwiają znacznie lepszą ochronę elementów aluminiowych i zabezpieczają przed korozją wżerową pompy wodne. Toksyczność składników płynu Glikol etylenowy jest od czasów II Wojny Światowej głównym składnikiem płynów do chłodnic na całym świecie i jest używany do produkcji ok. 95% płynów niskokrzepnących do układów chłodzenia silników spalinowych [2]. Jest związkiem trującym dla człowieka i niebezpiecznym dla środowiska. Glikol etylenowy ulega w organizmie metabolizowaniu poprzez dehydrogenazę alkoholową. Produktami przemiany są aldehyd glikolowy, kwas glikolowy, kwas glioksalowy, a także kwas szczawiowy. W przebiegu zatrucia dochodzi do rozwoju kwasicy metabolicznej, a także uszkodzenia nerek, wątroby i mózgu. Przyjmuje się, że dawką śmiertelną może być około 100 ml. Bezpieczną alternatywą dla glikolu etylenowego jest glikol propylenowy, którego zaletą jest łatwiejsza biodegradacja i brak szkodliwości dla człowieka. Jednak bariera ekonomiczna, wyższa o ok. 30% cena glikolu propylenowego, nie pozwala na powszechne stosowanie tego surowca w płynach chłodniczych. Zmniejszenie toksyczności i niekorzystnego oddziaływania na środowisko płynów do chłodnic niestety wiąże się z wyższą ceną końcowego produktu. Wydaje się, że może to zmienić biodiesel. 312 Logistyka 4/2013

W ostatnich kilkunastu latach w Europie i Polsce wystąpiła nadpodaż gliceryny jako frakcji ubocznej przy produkcji estrów metylowych kwasów tłuszczowych FAME. Sytuacja ta spowodowała bardzo znaczący spadek cen gliceryny technicznej oraz farmaceutycznej. Ta druga wydaje się być znakomitą alternatywą do glikoli. Ceny gliceryny farmaceutycznej w ostatnich latach wahały się między 2400 3200 zł/t, podczas gdy ceny glikolu oscylowały wokół 4000 zł/t. Biorąc pod uwagę, że cena gliceryny farmaceutycznej jest o 30% niższa od cen glikolu etylenowego i około 60% od glikolu propylenowego to uzasadnione wydaje się rozpoczęcie badań nad eksploatacyjnymi własnościami gliceryny farmaceutycznej w tego typu zastosowaniach. Gliceryna farmaceutyczna jest zupełnie nietoksyczna, a jako alkohol trójwodorotlenowy tylko nieznacznie różni się we właściwościach od glikoli. W mieszankach z wodą zapewnia bardzo zbliżone własności do mieszaniny wody i glikolu. Zarówno poziom temperatury wrzenia jak i temperatura krystalizacji mieszaniny 50/50 wody z gliceryną farmaceutyczną mają wartości zgodne z wymaganiami polskiej czy zagranicznych norm na niskokrzepnące płyny do układów chłodzenia silników spalinowych. Może jest to spowodowane tym, że rynek wymaga, aby produkty były certyfikowane lub spełniały wymagania określonych norm. Polska Norma PN-C-40007 (opracowana na podstawie amerykańskich norm ASTM) definiuje płyny niskokrzepnące do układów chłodzenia silników spalinowych jako: mieszanina glikoli etylenowych i wody, glikoli propylenowych i wody lub mieszanin glikoli etylenowych, propylenowych i wody oraz zestawu dodatków buforujących, inhibitorów korozji, barwnika, z ewentualną zawartością dodatków przeciwpieniących. Toksyczność różnych typów inhibitorów Ze względu na mechanizm działania inhibitory korozji można podzielić na anodowe, katodowe oraz organiczne anodowo-katodowe [1]. Inhibitory anodowe powodując duże anodowe przesunięcie potencjału zmuszają powierzchnię metalu do pasywacji. Chromiany, azotany (III) i (V) pasywują metal przy braku tlenu, natomiast fosforany, molibdeniany, krzemiany, benzoesany czy węglany wymagają obecności tlenu do utworzenia chroniącej warstewki tlenku. Niestety pasywatory anodowe w zbyt niskich stężeniach są agresywne korozyjnie. Inhibitory katodowe zapewniają hamowanie korozji poprzez mechanizm zatruwania katody, powstawania osadów katodowych lub wiązanie tlenu. Spowalniają, więc reakcje katodowe lub selektywnie wytrącają się na obszarach katodowych zmniejszając dyfuzję jonów do tych części metalu. Jony wapniowe, magnezowe czy cynkowe mogą być wytrącane w postaci tlenków. Najpopularniejszym związkiem, który usuwa tlen jest siarczan (IV) sodu Na 2 SO 3. Zarówno anodowe i katodowe hamowanie korozji obserwujemy przy inhibitorach organicznych, tworzących hydrofobową warstwę na powierzchni metalu. Ochronny film powstaje w procesie adsorpcji zgodnie z ładunkiem inhibitora oraz ładunkiem na powierzchni metalu. W odróżnieniu od tradycyjnie stosowanych dodatków antykorozyjnych warstwa inhibitorów organicznych zaadsorbowanych fizycznie lub chemicznie jest ponad 20-krotnie cieńsza, więc ułatwia wymianę ciepła. Inhibitory organiczne podwójnego działania to między innymi: aminy, tiole, siarczki, tiokarbamidy a także kwasy jednozasadowe C5 C15 oraz dwuzasadowe C5 C15, takie jak kwas sebacynowy, dodekanodiowy, azelainowy. W praktyce stosowane są mieszanki inhibitorów, np. inhibitory utleniające z nieutleniającymi, tworzącymi osad katodowy azotan (III) z benzoesanem sodu lub kwasy karboksylowe z aminami trzeciorzędowymi. Obecność zarówno azotanów (III) i amin, zwłaszcza monoetanoloaminy i dietanoloaminy sprzyja powstawaniu rakotwórczych nitrozamin. Chromiany zawierające VI wartościowy chrom są czynnikiem rakotwórczym i wysoce toksycznym dla organizmów wodnych. Alkilowe pochodne fosforanów zawierają najczęściej trikrezyl, który jest związkiem trującym, prowadzącym m.in. do objawów neurotoksycznych. Alkiloaminy wykazują tendencję do powodowania chorób skóry, w tym alergicznego kontaktowego zapalenia skóry. Jedynie aminy trzeciorzędowe takie jak trietanoloamina posiadają względnie niska ekotoksyczność i są stosowane w aplikacjach wrażliwych ekologicznie. Podobne zdolności jak aminy w neutralizacji kwasów znalazły także heterocykliczne związki azotu. Najczęściej są to imidazoliny, benzotriazol czy merkaptobenzotriazol. Logistyka 4/2013 313

Ze względu na niską toksyczność na szczególną uwagę zasługują sole boranowe. Spośród wielu zalet soli boru należy wymienić ich niski koszt, dostępność oraz stabilność wobec twardej wody. Borany, zwłaszcza ich aminowe sole, nie tylko hamują korozję, ale okazują się również doskonałym czynnikiem bakteriostatycznym. Dużą wadą soli boranowych jest możliwość tworzenia lepkiej pozostałości w wyniku tworzenia kwasu metaborowego. Wymagania normatywne Polski Komitet Normalizacyjny opracował i wydał w 2000 roku normę PN-C-40007 Płyny niskokrzepnące do układów chłodzenia silników spalinowych. Wymagania i badania, której wymagania oparto i skorelowano z amerykańskimi standardami dla płynów niskokrzepnących: ASTM D 3306, ASTM D 4656, ASTM D 5216, ASTM D 4985. Spełnienie tych wymagań przez płyn zapewnia skuteczną i bezpieczną pracę silnika i układu chłodzenia tablica 1. Tablica 1. Wymagania dotyczące koncentratu i płynu do chłodnic wg PN-C-40007. Właściwość Wymaganie Metoda badań Stabilność w czasie przechowywania płyn o stężeniu eksploatacyjnym, koncentratu i koncentratu po rozcieńczeniu wodą destylowaną w stosunku objętościowym 1:1: objętość wydzielonego osadu, wygląd cieczy, PN-C-40008-13 Pozostałość po spopieleniu, nie większa niż: koncentrat, płyn o stężeniu eksploatacyjnym, Temperatura wrzenia nie większa niż: koncentrat po rozcieńczeniu z wodą destylowaną w stosunku objętościowym 1:1: na bazie glikolu etylenowego, na bazie glikolu propylenowego, płyn o stężeniu eksploatacyjnym: na bazie glikolu etylenowego, na bazie glikolu propylenowego, Ph koncentratu po rozcieńczeniu wodą destylowaną w stosunku objętościowym 1:1 oraz płynu Rezerwa alkaliczna ml 0,1 n HCl/10 ml koncentratu ml 0,1 n HCl/20 ml koncentratu Skłonność do pienienia: objętość piany nie większa niż, czas zaniku piany, nie dłuższy niż Badanie właściwości korozyjnych w naczyniu szklanym. Zmiana masy płytek po badaniu, max.: miedź, spoiwo, mosiądz, stal, żeliwo, stop aluminium, nie zawiera dopuszcza się lekką opalescencję 5% (m/m) 2,5% (m/m) 107,5 C 104,0 C PN-92/C-4008/02 PN-92/C-40008/03 107,5 C 106,0 C 7,5-11,0 PN-92/C-40008/04 ustala producent ustala producent 150 ml 5 s 10 mg 30 mg 10 mg 10 mg 10 mg 30 mg Ocena powierzchni płytek nie dopuszcza się wżerów korozyjnych Korozja odlewniczych stopów aluminiowych w warunkach przenikania ciepła. Zmiana masy po 168h, nie większa niż 1,0 mg/cm 2 PN-93/C-40008/05 PN-93/C40008/06 PN-93/C-40008/07 PN-93/C-40008/08 314 Logistyka 4/2013

Badanie właściwości korozyjnych w stanowisku badawczym symulującym pracę układu chłodzenia. Zmiana masy płytek po badaniu, nie większa niż: miedź, spoiwo, mosiądz, stal, żeliwo, stop aluminium, 20 mg 60 mg 20 mg 20 mg 20 mg 60 mg PN-93/C-40008/09 Ocena powierzchni płytek Zmiana rezerwy alkalicznej, nie większa niż ph płynu po badaniu Ocena wewnętrznych powierzchni pompy wodnej stykających się z badanym płynem Temperatura krystalizacji nie wyższa niż: koncentrat po rozcieńczeniu z wodą destylowaną w stosunku objętościowym 1:1: na bazie glikolu etylenowego, na bazie glikolu propylenowego, płyn o stężeniu eksploatacyjnym: na bazie glikolu etylenowego, na bazie glikolu propylenowego, nie dopuszcza się wżerów korozyjnych 2ml 7,5 11,0 nie dopuszcza się wżerów korozyjnych oraz wyżłobień erozyjno-kawitacyjnych -35,0 C -32,0 C PN-93/C-40008/10-35,0 C -35,0 C Zawartość wody, w koncentracie, max. 5% (m/m) PN-C40008-11:1994 Mieszalność koncentratu z wodą twardą: wygląd cieczy dopuszcza się lekkie zmętnienie 0,10 ml PN-C-40008-12 objętość wydzielonego osadu, max. Źródło: PN-C-40007 Płyny niskokrzepnące do układów chłodzenia silników spalinowych. Wymagania i badania. Temperatura wrzenia, temperatura krystalizacji to parametry, których poziom wynika bezpośrednio z właściwości mieszaniny wody z glikolem, której charakterystykę w zależności od zawartości poszczególnych składników przedstawia rysunek 1. Znormalizowany jest także parametr rezerwy alkalicznej, ponieważ zasady obecne w płynie neutralizują korozyjne kwasy powstające podczas eksploatacji. Nie mniej ważnym parametrem jest ph, którego zasadowy poziom warunkuje aktywność dodatków zapobiegających korozji. Najważniejszym parametrem w bezpiecznym funkcjonowaniu elementów silnika i układu chłodzenia jest ochrona korozyjna. Norma charakteryzuje ten parametr bardzo szczegółowo, limitując poziomy zmian masy płytek z poszczególnych materiałów na poziomie zapewniającym niezbędną ochronę elementów stykających się z płynem. Badanie przeprowadzane jest w naczyniu szklanym oraz na specjalnym stanowisku badawczym symulującym pracę układu chłodzenia. Norma precyzuje także wartość korozji stopów aluminiowych w warunkach przenikania ciepła w trwającym tydzień badaniu. Spełnienie wymagań odporności na korozję we wszystkich trzech testach wymaga dobrania optymalnego poziomu odpowiednich inhibitorów korozji. Wnioski Za ekologiczne płyny do chłodnic uważane są płyny oparte na glikolu propylenowym. Pomimo ekologicznych trendów w przemyśle motoryzacyjnym, nie zostały one rozpowszechnione i stanowią jedynie 5% wszystkich płynów do układów silników spalinowych. Zapewne barierą powszechnego stosowania glikolu propylenowego jest spora (ok. 30%) różnica w cenie w stosunku do tańszego glikolu etylenowego. Alternatywą może być gliceryna farmaceutyczna, która wydaje się być idealnym surowcem do produkcji ekologicznych płynów do chłodzenia silników spalinowych. Jest nietoksyczna dla ludzi i zwierząt Logistyka 4/2013 315

i bezpieczna dla środowiska. W mieszaninie z wodą posiada bardzo zbliżone własności do glikolupropylenowego i może stanowić doskonałą bazę do produkcji ekologicznych płynów chłodniczych. Wydaje się, że jej najważniejsza obecnie zaletą jest to, że gliceryna farmaceutyczna jest tańsza od glikolu etylenowego o 30%, a od glikolu propylenowego o ponad połowę. Spośród inhibitorów korozji niewiele związków jest nietoksycznych. Za ekologiczne można uznać jedynie krzemiany i borany oraz drogie kwasy karboksylowe. Ze względu na najlepsza relację jakość/cena boraks, od którego z niewiadomych względów zaczyna się odchodzić w Europie, wydaje się najbardziej skutecznym i bezpiecznym inhibitorem, który jednocześnie zapewnia stabilność poziomu rezerwy alkalicznej. Należy dodać, że boraks to substancja, która najlepiej rozpuszcza się właśnie w glicerynie farmaceutycznej. Mieszanina gliceryny i boraksu może stanowić bazę do ekologicznych płynów do układów chłodzenia, która ze względu na brak szkodliwości i niską cenę jest atrakcyjną alternatywą w stosunku do płynów opartych na glikolu etylenowym i propylenowym. Streszczenie W artykule przedstawiono niskokrzepnące płyny do układów chłodzenia silników spalinowych w aspekcie ekologicznym. Opisano funkcje i skład płynów chłodniczych do silników spalinowych oraz scharakteryzowano toksyczne składniki wchodzące w ich skład. Przedstawiono wymagania stawiane nowoczesnym płynom do chłodnic z analizą wpływu poszczególnych składników na własności eksploatacyjne płynu. Zaproponowano ekologiczne zamienniki toksycznych składników płynów chłodniczych do silników spalinowych, których stosowanie pozwala na uzyskanie odpowiedniej jakości produktu wraz ze znaczącym zmniejszeniem jego technicznego kosztu wytworzenia. Słowa kluczowe: płyny niskokrzepnące do układów chłodzenia silników spalinowych, płyny do chłodnic, ekologiczne płyny chłodnicze, IAT, OAT, HOAT Ecological antifreeze fluids for engine cooling systems Abstract The article presents antifreeze fluids for engine cooling systems in the ecological aspect. Describes the functions and composition of the engine coolant for internal combustion engines and characterized the toxic components constituting them. Presents the requirements of a modern radiator fluids with analysis of the impact of individual components on the operational efficiency of fluid. Proposed ecological substitutes for toxic components of engine coolants, whose application is enough to get appropriate product quality with a significant reduction in the technical cost of production. Keywords: antifreeze fluids for engine cooling systems, antifreeze fluids for cooling systems of internal combustion engines, ecological engine coolants, IAT, OAT, HOAT. Literatura [1] Dytkowicz B., Grobelny M., Kalisz M., Rudnik D.: Wykorzystywanie inhibitorów korozji do ochrony układu chłodzenia silnika spalinowego, Transport Samochodowy, Wydawnictwo ITS, 3/2011. [2] Krakowski R., Walentynowicz J.: Badanie właściwości płynów chłodzących do układu chłodzenia o podwyższonej temperaturze, Zeszyty naukowe akademii marynarki wojennej rok LIII nr 1 (188), 2012. [3] Rudnick L.R.: Lubricant Additives Chemistry and Applications Second Edition, Taylor & Francis Group, 2009. 316 Logistyka 4/2013

[5] Surowska B.: Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozją, Politechnika Lubelska, 2012. [6] Wormwell F.: Sodium benzoate and sodium nitrite as corrosion-inhibitors in ethylene glycol antifreeze solutions. Investigations in working vehicles, Journal of applied chemistry, tom 3, nr 3, 1953, s 133 144. [7] Wronko B., Jeleń T., Wojciechowski A.: Ekologiczne płyny niskokrzepnące w układach chłodzenia silników spalinowych, Journal of KONES Internal Combustion Engines, nr 10, 2003. [8] Płyny stosowane w układach chłodzenia silnika samochodowego pojazdów użytkowych [dostęp: 27 maj 2013], Dostępny w Internecie: http://www.castrolprofessionalacademy.pl/upload/files/strefa_wiedzy/plyny_eksploatacyjne/plyny_chlodzac e.pdf [9] Płyny do chłodnic oraz obsługa układu chłodzenia [dostęp: 27 maj 2013], Dostępny w Internecie: http://motofocus.pl/artykuly-uzytkownikow/6462/plyny-do-chlodnic-oraz-obslugaukladu-chlodzenia [10] Obsługa układu chłodzenia [dostęp: 28 maj 2013], Dostępny w Internecie: http://www.eautonaprawa.pl/artykuly/247/obsluga-ukladu-chlodzenia.html Logistyka 4/2013 317