新しい問題、新しい解決策

今日の環境に優しい油圧作動油は、重金属添加剤を含む前世代の油圧作動油では起こらなかった深刻な問題を引き起こす可能性があります。 今日の流体では静電気放電やその他の多くの有害な影響が発生する可能性がありますが、問題を軽減する解決策は存在します。

作動油メーカーは、油圧システムの厳しい条件に必要な特性を基油に与えるために、添加剤 (通常は添加剤パッケージとして複数) を基油に導入します。 添加剤は粘度を向上させ、摩擦を軽減し、摩耗を防止し、流体が酸化することなく高温に耐えられるようにします。 グループ I 基油には、芳香族化合物 (ほとんどが有毒) と亜鉛 (耐摩耗性を促進する重金属) が含まれています。 その毒性と環境システムに対する潜在的な脅威のため、それらは現在の国際環境基準に準拠していません。

グループ II から IV の作動油および潤滑油 (以下の表には示されていません) は、毒素や発がん性物質を含まず、重金属を含まず、無灰 (燃焼の結果として残留物を生成しない) の適切な添加剤パッケージを使用して製造されます。 ただし、これらのオイルは金属を含まないため、電気伝導率が低くなります。 これらのオイルが油圧システムのフィルターを通過すると、静電気が発生する可能性があります。 スパークが発生する可能性があり、リザーバー内で爆発が発生したり、バルブやフィルターなどの油圧コンポーネントが損傷したりする可能性があります。 また、火花は電子部品に干渉したり損傷したり、油の経年劣化による堆積物を形成したりする可能性があります。

最新の亜鉛フリーおよび無灰オイルが劣化すると、非常に微細な (1μm 未満) 固体汚染物が形成されます。これはオイルに溶解せず、一般にワニスと呼ばれます。 このワニスは部品の油性表面に付着し、部品の機能に悪影響を及ぼします。 潜在的な影響には、バルブ スプールの固着、ソレノイドの過熱、フィルター エレメントの耐用年数の極端な短縮などが含まれます。

電子仕事関数の異なる 2 つの物質 (濾材や作動油など) を一緒にすると、界面の電子が仕事関数の低い材料から仕事関数の高い材料に移動します。 界面には電子欠損が存在し、濾材とは逆の電荷をもつ拡散層が流体中に形成されます。 この層の電荷は、フィルター媒体から離れるにつれて弱まります。

流体が流れると、電荷が下流に運ばれ、電位が発生します。 流体の流れが速いほど、電位は高くなります。 電圧がしきい値を超えると、通常はスパークの形で電圧の突然の均等化が発生します。 ただし、スパークが発生するには、流体の導電率が低くなければなりません。 そうしないと、重金属添加剤を含む流体の場合と同様に、拡散層内の電荷が逆流して均一化される可能性があります。

結果 — 静電気放電の影響は深刻になる可能性があります。 たとえば、チャージがオイルによってさらに下流に運ばれると、油圧リザーバ内で制御されない放出が発生する可能性があります。 タンク内の油と空気の混合物によっては、爆発が発生する可能性があります。 さらに、スパークの結果としてフィルター媒体に穴が開く可能性があります。

上の写真は、3 μm のフィルター媒体に直径 200 μm を超える穴を示しています。 この穴により、汚染物質がフィルターを通過する経路が形成され、フィルターの有効性が大幅に損なわれます。 冷却器やバルブなどのシステム内の他のコンポーネントも、制御されていない放電によって損傷する可能性があります。

静電放電は、敏感なセンサーや電子部品を破壊したり損傷したりする電磁波を引き起こす可能性もあります。 油圧コンポーネントの損傷に加えて、排出物は油圧オイルにも影響を与える可能性があります。 スパークにより流体内の結合が破壊され、重合して長い鎖となるフリーラジカルが形成されます。 これは、油の老化によるワニスの形成につながります。