Biodízelnek ellenálló tömít!anyag fejlesztése

Kutatás + fejlesztés Biodízelnek ellenálló tömít!anyag fejlesztése Dr. Bartha László * egyetemi tanár, Gergó Péter * tanszéki mérnök, Dr. Palotás László ** ügyvezet! igazgató, Szemes Béla *** ügyvezet! igazgató 1. Bevezetés A motorhajtóanyagok fontos alkalmazástechnikai tulajdonságai közé tartozik az összeférhet!ség a motornak és a gépjárm" egyéb alkatrészeinek tömítéseivel. A bels!égés" motorok hajtóanyag-ellátó rendszerei, beleértve a hajtóanyag-szivattyút, injektorokat, cs!vezetékeket és biztonsági szelepeket, különböz! fémeket és polimereket (m"anyagokat és elasztomereket) tartalmaznak. A polimerek közül az elasztomereket a tömítések anyagaként alkalmazzák. Új, alternatív eredet" (pl. biodízel), vagy alternatív és hagyományos motorhajtóanyag keverékével (pl. biodízel-gázolaj és bioetanol-motorbenzin) hajtott gépjárm"vek hajtóanyag-ellátó rendszerében alkalmazott fémes szerkezeti anyagok, illetve tömítések és a motorhajtóanyag között összeférhetetlenség léphet fel [1]. A különböz! alternatív eredet", oxigéntartalmú motorhajtóanyag kever!komponensek (biodízel, bioetanol) els!- sorban a motorokban alkalmazott fém és polimer típusú szerkezeti anyagokkal (általában tömít!anyagok) lépnek kölcsönhatásba. A tömít!anyag és a motorhajtóanyagok közötti kölcsönhatások leggyakoribb formái a következ!k [2]: #tömít!anyag megduzzad (megváltozik a mérete), #megváltozik a keménysége, szakítószilárdsága és rugalmassága, #oldódik a motorhajtóanyagban (lerakódásokat eredményez), #katalizálja a motorhajtóanyag oxidációját (általában a fémek). A biodízel vagy biodízel-gázolaj elegyek a gépjárm"- vekben felhasznált tömít!anyagokon kívül a gumi-, valamint m"anyag vezetékeket is megtámadhatják. Ezek az anyagok a legtöbb esetben megduzzadnak, vagy megváltozik a keménységük, ennek következtében tömít! funkciójukat már nem képesek kielégít! mértékben ellátni. Általánosságban megállapítható, hogy amíg a butadién akril-nitril (NBR) alapú tömít!anyagokat nagymértékben duzzasztják, addig a fluorozott m"anyagok legtöbb esetben ellenállnak a biodízelnek. A PTFE (Teflon), nylon 6/6, Viton A401-C, Viton GFLT, fluorozott polietilén és polipropilén [3 6] tömít!anyagok viszonylag jól ellenállnak a biodízelnek, csak kis mértékben duzzadnak meg, és keménységük is csak kissé változik. Az NBR-ek keménysége azonban 20%-nál, méretük pedig 18%-nál nagyobb arányban is megváltozhat. A fluoroszilikonok és poliuretánok keménysége csak kevésbé változik, de szintén megduzzadnak. A polipropilén keménysége biodízel hatására 10%-ot, mérete 8 15%-ot változik [3]. A PVC és Tygon anyagok szintén nem alkalmazhatóak biodízel esetén [4, 7, 8]. A problémák jelentkezésének az esélye annál inkább csökken, minél kisebb koncentrációban keverik a biodízelt a gázolajba [9]. A szakirodalmi adatok alapján megállapítható, hogy a biodízel-gázolaj motorhajtóanyagoknak ellenálló tömítések a speciális (pl. peroxiddal térhálósított) fluorkaucsuk (FKM) és a nagy akril-nitril (ACN) tartalmú hidrogénezett butadién-akrilnitril (H)NBR típusok. A hagyományos NBR típusok bio-motorhajtóanyagokban nagymértékben duzzadnak és mechanikai jellemz!ik is jelent!sen leromlanak. A bio-motorhajtóanyaggal üzemel! gépjárm"vekben jelenleg alkalmazott FKM és HNBR típusok ára azonban jelent!sen nagyobb, mint a hagyományos típusoké (NBR: 3 5 EUR/kg, HNBR: 25 30 EUR/kg és FKM: 35 45 EUR/kg). Ezért a fejlesztések során a jó összeférhet!ség mellett a költségeket is figyelembe kell venni. A bioeredet" komponenseket kis mennyiségben (5 10%) bekeverve a hatások kevésbé észlelhet!k. A biodízel ennél nagyobb mérték" bekeverése valószín"leg nem fog elterjedni a jöv!ben sem, mert a biodízel el!állítása számos mez!gazdasági és gazdasági problémát vet fel, mint pl. a növényi alapanyagok (repce, napraforgó) hiánya, nagyfokú m"trágyázás talajra gyakorolt káros hatása, keletkez! nagy mennyiség" glicerin hasznosításának megoldása [10]. 2. Kísérleti rész 2.1. Felhasznált anyagok A kísérleti gumikeverékek el!állításához kereskedelmi forgalomban kapható polimereket, aktivátorokat, segéd- és tölt!anyagokat használtunk fel. A kutatás bizalmas jellege miatt a keverékek összetételét nem közöljük. Az el!állított elasztomer próbatestek összeférhet!ségi vizsgálataihoz kereskedelmi forgalomban kapható repce- * Pannon Egyetem, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék, 8200 Veszprém, Egyetem utca 10.; bartha@almos.uni-pannon.hu **Palotás-Mix Gumiipari Kft., 8516 Kemenesh!gyész, Nagymajor; palotasmix@globonet.hu ***Szemes Tömítéstechnika Kft, 8220 Balatonalmádi, Vécsey K. köz 1.; szemes@vnet.hu 22 2013. 50. évfolyam 1. szám

1. táblázat. A felhasznált repceolaj-metil-észter adatai Tulajdonságok RME Jele 0422/08 Megjegyzés 25% UCO * KV 40 C, mm 2 /s 4,54 S"r"ség 15,6 C-on, g/cm 3 0,8832 Nyílttéri lobbanáspont, C 187,0 IBr szám, g/100 g 89,8 Savszám, mg KOH/g 0,3 Elszappanosítási szám, mg KOH/g 194,5 ASTM szín 2,0 n 20 D 1,4531 * 25% használt süt!olaj és 75% repceolaj keveréke olaj-metil-észtert használtunk fel, melynek legfontosabb jellemz!it az 1. táblázatban foglaltuk össze. 2.2. Alkalmazott módszerek A kísérleti gumikeverést a PALOTÁS-MIX KFT. hengerszékén végeztük 60 65 C h!mérsékleten. A gumilapokat 160 175 C h!mérsékleten 8 12 perc alatt vulkanizáltuk, majd ezekb!l vágtuk ki a piskóta alakú próbatesteket (a vastagság 2±0,2 mm, a hossz 100 mm, míg a szélesség 4 mm volt). Az összeférhet!ségi vizsgálatokra a PANNON EGYE- TEM, MOL ÁSVÁNYOLAJ- ÉS SZÉNTECHNOLÓGIAI INTÉZETI TANSZÉKÉ-n került sor. A mintákat a PV 3323 szabvány szerint öregítettük. Az el!készített próbatesteket 1 napos el!öregítés után meghatározott mennyiség" tiszta biodízellel öntöttünk fel, majd 60±1 C-on, 168±2 órán keresztül szárítószekrényben tartottuk. Az öregítést követ!en a kísérleti gumikeverékek jellemz!it szabványos módszerekkel határoztuk meg (2. táblázat). A gumikeverékek ipari feldolgozhatósági vizsgálatát, több lenyomatos szerszámban való gyártási alkalmazhatóságát a SZEMES TÖMÍTÉSTECHNIKA KFT. végezte digitális programozású gumifröccsönt! gépeivel, ugyanitt mérték a próbatestek zsugorodását is. A szerszám és termék beméréséhez a pályázat során vásárolt korszer", ABERLINK Axiom 3D CNC 600 típusú, többfunkciós, CCD kamera rendszerrel ellátott, ipari környezetben is alkalmazható koordináta mér!gépet használtak. 3. Eredmények A kaucsukkeverékeket szakirodalmi adatokra és ipari tapasztalatokra támaszkodva állítottunk el!. Az összeférhet!ségi vizsgálatok adatait, melyek több mérés átlagai, a 3. táblázatban foglaltuk össze. A szakirodalomban közölt adatokkal összhangban megállapítottuk, hogy a kis ACN tartalmú, NBR kaucsuk alapú, B1 jel" gumikeverék jellemz!i nagy mértékben romlottak a biodízel hatására. Mechanikai jellemz!i (szakítószilárdság és szakadási nyúlás) kb. 50 60%-kal, keménysége 17 ponttal csökkent, duzzadása 61% volt. A biodízelnek leginkább ellenálló keverékek az FKM alapú B2, a Therban (HNBR) alapú B3 és a nagy ACN tartalmú, NBRb!l készített, B4 jel" minták voltak. A B4 jel" kísérleti keverék jól ellenállt a biodízelnek, viszont a térfogatváltozása (duzzadása) kissé nagyobb volt, mint az el!bbi két típusé. Az el!állítási költségek csökkentése és a biodízellel való összeférhet!ség növelése érdekében további gumikeverékeket készítettünk és vizsgáltuk az összeférhet!- séget. Az NBR alapú keverékek (B5, B6 és B7 jel"ek) összeférhet!sége HNBR, PVC és FKM polimer bekeverésének hatására valamelyest javult a B1 jel", alacsony ACN tartalmú NBR keverékéhez képest. Ezeknél a mechanikai jellemz!k 14 45%-kal, a keménység pedig 2 20 ponttal csökkent, míg a duzzadás csak 3 30%-os volt. Ezek közül legkedvez!bb az NBR-FKM alapú, B7 jel" keverék volt, mert valamennyi mért jellemz! csak kis mértékben változott a vizsgálat során. Az FKM-HNBR alapú keverék (B8) esetén a szakadási jellemz!k és a keménység relatíve kis mértékben csökkent, de a próbatest térfogata 22%-kal n!tt. A B9 jel" FKM-CM keverék szakítószilárdsága, szakadási nyúlása, keménysége közepes mértékben csökkent, duzzadása viszont 56%-nak adódott. Összességében megállapítottuk, hogy a mechanikai jellemz!k csökkenése összefüggött a duzzadás mértékével. A legsikeresebb kísérleti keveréknek a B2 és a B4 je- 2. táblázat. Az alkalmazott vizsgálati módszerek és berendezések Jellemz!/berendezés Szabvány Berendezés neve S"r"ség KERN ALS120-4N (PALOTÁS-MIX KFT.) Shore A keménység ASTM D 2240 DIN 53505, ISO 868 Mechanikai jellemz!k DIN 53504 Zwick Roell (PALOTÁS-MIX KFT.) Instron Shore S1 digitális mér! (PANNON EGYETEM) Instron 3345 nyúlásmér! videóval (PALOTÁS-MIX KFT.) Instron 3344 (PANNON EGYETEM) Vulkanizációs jellemz!k Moving Die Rheometer MDR 3000 (PALOTÁS-MIX KFT.) Mesterséges öregítés, folyadékok hatása a gumira DIN 53508 ISO 1817, VW 2.8.1 légcirkulációs szárítószekrény HAGA KD48D PID szabályozóval felszerelve, online h!mérsékletmérés (PANNON EGYETEM) Koordináta mér!gép Aberlink Axiom 3D CNC 600 (SZEMES KFT.) Digitális gumifröccsönt!gép REP M36 EI Intelinject, záróer! 100 t, injektált mennyiség 500 cm 3 (SZEMES KFT.) 2013. 50. évfolyam 1. szám 23

3. táblázat. A kísérleti gumikeverékek összeférhet!ségi jellemz!i Minta jele B1 B2 B3 Kaucsuk típusa NBR FKM Therban (HNBR) Szakítóer!, N 150 79 47 56 64 16 143 145 1 Szakítószilárdság, MPa 18,8 9,9 47 6,9 8,1 16 14,3 14,5 1 Szakadási nyúlás, mm 128 74 42 146 138 5 148 138 7 Szakadási nyúlás, % 221 85 61 265 246 7 269 244 9 Keménység, pont 73 56 17 * 64 62 1 * 74 71 3* S"r"ség, g/cm 3 1,20 1,07 11 1,79 1,79 0,1 1,30 1,30 0,01 Térfogat, cm 3 0,85 1,37 61 1,08 1,09 1 1,15 1,15 0,05 Minta jele B4 B5 B6 Kaucsuk típusa NBR NBR-HNBR NBR-PVC Szakítóer!, N 170 175 3 199 143 28 136 93 32 Szakítószilárdság, MPa 21,3 21,8 3 24,9 17,9 28 17,0 11,6 32 Szakadási nyúlás, mm 269 255 5 96 71 26 255 209 18 Szakadási nyúlás, % 572 536 6 141 78 45 538 423 21 Keménység, pont 67 60 7 * 76 68 8 * 71 51 20* S"r"ség, g/cm 3 1,19 1,17 2 1,19 1,15 3 1,19 1,11 6 Térfogat, cm 3 0,91 0,98 7 0,79 0,93 17 0,78 1,01 30 Minta jele B7 B8 B9 Kaucsuk típusa NBR-FKM FKM-HNBR FKM-CM Szakítóer!, N 86 92 6 88 69 22 92 69 25 Szakítószilárdság, MPa 10,8 11,5 6 11,0 8,6 22 11,5 8,7 25 Szakadási nyúlás, mm 79 68 14 103 94 8 113 86 24 Szakadási nyúlás, % 98 71 28 157 136 13 183 116 36 Keménység, pont 76 74 2 * 66 58 8 * 69 53 16* S"r"ség, g/cm 3 1,45 1,43 1 1,38 1,29 7 1,47 1,27 14 Térfogat, cm 3 0,84 0,89 3 0,87 1,06 22 0,89 1,39 56 * a Shore A keménység változása abszolút értékben értend! Gumi - keverék 4. táblázat. A kísérleti gumikeverékek feldolgozhatósága Feldolgozhatóság Zsugorodás % B1 megfelel!en feldolgozható, sorjázható 1,87 B2 megfelel!en feldolgozható, sorjázható 2,04 B3 rosszul fröccsönthet! 2,04 B4 megfelel!en feldolgozható, sorjázható 1,89 B5 nehezen folyik, rosszul sorjázható 1,94 B6 megfelel!en feldolgozható, sorjázható 1,96 B7 javítandók a folyási tulajdonságok 1,98 B8 megfelel!en feldolgozható, sorjázható 1,59 B9 megfelel!en feldolgozható, sorjázható 2,24 l"eket ítéltük (a B3 keverék a LANXESS cég receptúrája alapján készült). A mintakeverékek ipari sorozatgyártáshoz is alkalmazható feldolgozási tulajdonságait és viselkedését több lenyomatos kísérleti fröccsszerszámban határoztuk meg. Vizsgáltuk az összetételnek a plasztikálási és injektálási, valamint a vulkanizálási paraméterekre gyakorolt hatását. Értékeltük a sorjázhatósági és a lenyomatokból való eltávolítási tulajdonságokat is. A gyártó szerszám lenyomatainak mérete, valamint a kies!, különböz! min!ség" gumi alapanyagú termékek esetünkben lapos tömítések mérete alapján meghatároztuk a gumikeverékek zsugorodási értékeit. A feldolgozhatóságot és a zsugorodást a 4. táblázatban mutatjuk be. A tapasztalatok alapján további keverékeket állítottunk el!, a biodízellel szembeni ellenálló képesség növelése céljából. A költségek csökkentésének érdekében els!sorban NBR és HNBR alapú keverékeket terveztünk, de keverék el!állítására fluoropolimert (FKM) is felhasználtunk. Emellett etilén-oxid epiklórhidrin kaucsuk alapú (B16 jel") és PVC tartalmú (B17 és B18 jel"ek) keverékeket is vizsgáltunk. Az öregítési vizsgálatok el!tti és utáni mechanikai tulajdonságokat, a tulajdonságok változását és a térfogatváltozást az 5. táblázat tartalmaz- 24 2013. 50. évfolyam 1. szám

za. Megállapítottuk, hogy a B16 jel" keverék nem áll ellen a biodízel hatásának. Számottev! szakítóer!, szakítószilárdság és szakadási nyúlás csökkenést tapasztaltunk az öregítés után. A minták Shore A keménysége is csökkent a már említett mechanikai jellemz!k mellett. Emellett a minta a biodízel hatására duzzadt, n!tt a térfogata és csökkent a s"r"sége. A B18 jel", NBR-PVC alapú keverék esetén kisebb mérték", míg a B19 jel", az el!bbit!l eltér! összetétel", NBR-PVC keverék esetén nagyobb mérték" tulajdonság változást tapasztaltunk, különösen a szakadási nyúlás értékében, valamint a térfogatváltozás is jelent!sebb volt. Az NBR-FKM alapú, fluoropolimert is tartalmazó B15 jel" keverék, valamint a HNBR alapú, B12 jel" keverék esetén kedvez! mechanikai és térfogatváltozás értékeket mértünk. Az NBR és NBR-HNBR kaucsuk alapú keverékeknél (B10 és B11 jel"ek) ennél kissé gyengébb, de megfelel! értékeket tapasztaltunk, melyek kiváló alaktartóságukkal t"ntek ki (2,2 és 6,6%). Ezen új keverékek esetében is megvizsgáltuk a feldolgozhatóságot, valamint meghatároztuk a zsugorodás mértékét (6. táblázat). A mechanikai vizsgálatok eredményeinek összegzése, valamint a feldolgozhatóság értékelése után, figyelembe véve az FKM és a tisztán HNBR-t tartalmazó keverékek magasabb árát, a további kísérleteket csak az NBR kaucsuk alapú, B10 jel" és az NBR-HNBR kaucsuk alapú, B11 jel" keverékekkel folytattuk (B19 és B20 jel"ek). A B20 jel" keverékb!l el!állítottunk egy h!kezelt változatot is (B21 jel" keverék). Ezeket a keverékeket hosszú távú öregítési vizsgálatnak vetettük alá. A mintákat 500 és 1000 órán át öregítettük biodízelben. A 7. táblázat adatai alapján megállapítottuk, hogy gyorsított öregítés során a biodízel hatására 500 óra után kisebb mérték" a romlás, els!sorban a szakadási nyúlás értékében tapasztaltunk jelent!sebb csökkenést, a további mechanikai tulajdonságok (szakítószilárdság, Shore A keménység) változása kedvez!en alacsony volt. Megállapítottuk, 5. táblázat. A kísérleti gumikeverékek összeférhet!ségi jellemz!i Minta jele B10 B11 B12 Kaucsuk típusa NBR NBR-HNBR HNBR Szakítóer!, N 170 159 6 256 230 10 173 177 2 Szakítószilárdság, MPa 16,32 14,75 10 31,94 27,26 15 16,69 16,67 0 Szakadási nyúlás, mm 165 153 7 133 132 0 143 145 1 Szakadási nyúlás, % 401 355 11 374 323 14 342 330 3 Keménység, pont 70,4 66,2 4 * 76,9 73,0 4 * 68,9 66,4 2 * S"r"ség, g/cm 3 1,2384 1,2228 1,3 1,1936 1,1781 1,3 1,2756 1,2554 1,6 Térfogat, cm 3 1,05 1,08 2,2 1,12 1,19 6,6 1,14 1,20 4,6 Minta jele B13 B14 B15 Kaucsuk típusa HNBR NBR FKM NBR FKM Szakítóer!, N 158 162 2 127 115 10 132 130 2 Szakítószilárdság, MPa 14,22 14,74 4 12,34 11,01 11 11,97 11,95 0 Szakadási nyúlás, mm 185 180 3 84 69 18 82 76 6 Szakadási nyúlás, % 478 399 17 163 111 32 145 127 12 Keménység, pont 67,2 61,3 6 * 74,3 72,8 2 * 74,2 71,7 3* S"r"ség, g/cm 3 1,2648 1,2264 3,0 1,4065 1,3936 0,9 1,3566 1,3432 1,0 Térfogat, cm 3 1,18 1,30 9,7 1,07 1,12 4,0 1,13 1,18 4,7 Minta jele B16 B17 B18 Kaucsuk típusa ECO NBR PVC NBR PVC Szakítóer!, N 122 75 39 121 113 7 110 107 2 Szakítószilárdság, MPa 10,73 6,46 40 12,57 11,23 11 11,36 10,60 7 Szakadási nyúlás, mm 226 132 41 159 152 5 193 141 27 Szakadási nyúlás, % 600 278 54 383 340 11 493 309 37 Keménység, pont 69,0 61,3 8 * 69,6 63,4 6 * 65,4 63,3 2* S"r"ség, g/cm 3 1,4328 1,3580 5,2 1,2300 1,1779 4,2 1,2120 1,1470 5,4 Térfogat, cm 3 1,12 1,28 13,9 1,04 1,17 11,8 1,01 1,17 15,8 * a Shore A keménység változása abszolút értékben értend! 2013. 50. évfolyam 1. szám 25

6. táblázat. A kísérleti gumikeverékek feldolgozhatósága Gumikeverék Feldolgozhatóság Zsugorodás, % B10 Injektálás megfelel!, egy szell!ztetéssel megfelel! termék, kisorjázhatóság megfelel!. 2,085 B11 Injektálás megfelel!, nehezen sorjázható, melyen feltétlen javítani kell, termék jó, nem hólyagos szell!ztetés nélkül. A keverék nehezen préselhet!, javítani kell a folyási tulajdonságot vagy nagyobb záróer! kell. B12 Injektálás, feldolgozás jó, (1 2 hólyagos), folyási tulajdonságok jók, sorjázható, formaleválasztó kell. 1,729 B13 Injektálás, feldolgozás jó, (1 2 hólyagos), folyási tulajdonságok jók, sorjázható, formaleválasztó kell. 2,108 B14 B15 Injektálás megfelel!, nehéz kisorjázni, melyen feltétlen javítani kell, termék jó. A keverék nehezen préselhet!, javítani kell a folyási tulajdonságot. Injektálás megfelel!, nehéz kisorjázni, melyen feltétlen javítani kell, termék jó. A keverék nehezen préselhet!, javítani kell a folyási tulajdonságot. B16 B17 Injektálás, feldolgozás nagyon jó, folyási tulajdonságok jók. Megfelel! termék. Kisorjázhatóság jó. Kis h!- mérsékletváltozásra nem érzékeny. B18 Injektálás, feldolgozás nagyon jó, folyási tulajdonságok jók, sorjázható. 1,988 2,22 1,613 2,052 2,027 7. táblázat. A kísérleti gumikeverékek összeférhet!ségi jellemz!i 1 hét öregítés Minta jele B19 B20 B21 Kaucsuk típusa NBR NBR HNBR NBR HNBR Szakítóer!, N 108,8 112,3 3 160,8 152,6 5 151,4 126,5 16 Szakítószilárdság, MPa 17,0 16,2 5 23,3 20,9 10 20,5 16,9 18 Szakadási nyúlás, mm 134,0 132,2 1 149,1 149,8 0 120,0 113,0 6 Szakadási nyúlás, % 282,9 277,7 2 328,9 312,6 5 252,8 210,8 17 Keménység, pont 80 79 1 * 78 77 1 * 80 78 2 * S"r"ség, g/cm 3 1,2388 1,2155 1,9 1,1929 1,1764 1,4 1,1990 1,1805 1,5 Térfogat, cm 3 0,65 0,69 6 0,69 0,73 6 0,72 0,77 7 500 óra öregítés Minta jele B19 B20 B21 Kaucsuk típusa NBR NBR HNBR NBR HNBR h!kezelt Szakítóer!, N 108,8 105 4 160,8 151 6 151,4 147 3 Szakítószilárdság, MPa 17,0 16 4 23,3 20 14 20,5 19 6 Szakadási nyúlás, mm 134,0 111 17 149,1 131 12 120,0 106 12 Szakadási nyúlás, % 282,9 225 23 328,9 264 20 252,8 194 23 Keménység, pont 80 78 2 * 78 76 2 * 80 78 2 * S"r"ség, g/cm 3 1,2388 1,2128 2,1 1,1929 1,1738 1,6 1,1990 1,1798 1,6 Térfogat, cm 3 0,65 0,72 10 0,69 0,7529 9,5 0,72 0,78 9 1000 óra öregítés Minta jele B19 B20 B21 Kaucsuk típusa NBR NBR HNBR NBR HNBR h!kezelt Szakítóer!, N 108,8 99,4 9 160,8 144,0 10 151,4 144,1 5 Szakítószilárdság, MPa 17,0 15,1 11 23,3 18,9 19 20,5 18,7 9 Szakadási nyúlás, mm 134,0 83,5 38 149,1 94,4 37 120,0 91,9 23 Szakadási nyúlás, % 282,9 145,5 49 328,9 169,5 48 252,8 170,2 33 Keménység, pont 80 75 5 * 78 73 5 * 80 74 6 * S"r"ség, g/cm 3 1,2388 1,2103 2,3 1,1929 1,1690 2 1,1990 1,1750 2 Térfogat, cm 3 0,65 0,75 15,6 0,69 0,7899 14,9 0,72 0,81 12,5 * a Shore A keménység változása abszolút értékben értend! 26 2013. 50. évfolyam 1. szám

8. táblázat. A kísérleti gumikeverékek feldolgozhatósága Gumikeverék Feldolgozhatóság Zsugorodás, % B19 Injektálás megfelel!, egy szell!ztetéssel megfelel! termék, kisorjázhatóság megfelel!. 2,073 B20 Injektálás megfelel!, termék jó, nem hólyagos szell!ztetés nélkül. Nagyobb záróer! kell. 2,105 hogy a h!kezelés el!segíti a keverék biodízellel szembeni ellenálló képességének növekedését. Az 1000 órás öregítés hatására a tulajdonságok, els!- sorban a szakadási nyúlás értéke tovább csökkent, a h!- kezelt mintákon kedvez!bb értékeket mértünk. Mind az 500, mind az 1000 órás öregítés után kedvez!en alacsony volt a minta s"r"ségének, illetve ezzel együtt a térfogatának változása. A biodízellel szemben mutatott ellenálló képesség és az alacsonyabb költség alapján kiválasztott és tovább vizsgált keverékek esetén is meghatároztuk a zsugorodás értékeket. Ezek kis eltéréssel megegyeztek a már vizsgált hasonló keverék mért adataival (8. táblázat). A keverék összetételének optimálásával a NBR-HNBR alapú, B20 jel" keverék esetén javítani lehetett a feldolgozhatóságot. 4. Összefoglalás A szakirodalomban ajánlott elasztomereket olyan más elasztomerekkel kevertük, amelyek az összeférhet!séget nem, vagy csak alig módosítják, azonban a keverékek árait lényegesen csökkentik. A kísérleti receptúrák alapján különböz! gumikeverékeket állítottunk el! és vizsgáltuk, hogy biodízelben öregítve hogyan változnak jellemz!ik. A kísérleti gumikeverékek ipari feldolgozhatóságát fröccsöntésekkel igazoltuk. A gyártáshoz elengedhetetlenül szükséges zsugorodási értékeket 3D koordináta mér!géppel határoztuk meg. Kísérleteink els! lépésében referenciakeverékeket állítottunk el!, ezek NBR, FKM és HNBR kaucsuk alapúak voltak. Megállapítottuk, hogy a szakirodalmi közleményekkel összhangban az FKM tartalmú keverék és a HNBR keverék megfelel! ellenállást mutat a biodízel tulajdonságmódosító hatásával szemben. Ezt követ!en kísérleti keverékeket állítottunk el!, els!sorban FKM és HNBR kaucsuk alapon, melyek mellett más elasztomereket is vizsgáltunk. A mechanikai tulajdonságok változásában a magas ACN tartalmú, NBR kaucsuk alapú, B10 jel" és az NBR-HNBR kaucsuk alapú, B11 jel" keverékek csak kis mértékben tértek el az FKM tartalmú keverékekt!l (B2, B7, B14, B15 jel"ek), duzzadás szempontjából azonosak vagy kedvez!bbek. Az összetétel optimalizálásával sikerült a keverékek feldolgozhatóságát is javítani. Figyelembe véve a mechanikai tulajdonságokat és a térfogatváltozás értékét, valamint azt, hogy ezek a keverékek lényegesen olcsóbbak lehetnek, függ!en az alap - anyag árától, további vizsgálatokra ezeket az anyagokat választottuk ki (B10 és B11 jel"ek) és az összetétel alapján új keverékeket készítettünk (B19 és B20 jel"ek). A keverékek a hosszabb távú öregítésnek is ellenálltak, a biodízellel szembeni ellenálló képességet az NBR- HNBR alapú keverék esetén h!kezeléssel tovább lehetett növelni (B21 jel"). Sikerült olyan keverékeket el!állítani (NBR és NBR- HNBR alapúak), melyekkel a felhasználási követelményeknek megfelel! mechanikai tulajdonságú termékek gyárthatók, és ellenállnak a biodízel hatásainak. Emellett a keverékek ára is alacsonyabb lehet a ma általánosan alkalmazott, hasonló tulajdonságú és ellenálló képesség" termékeknél. A szerz!k köszönetüket fejezik ki a Baross Gábor Program (REG_KD_07_2008-0040) pályázat keretében a kutatáshoz nyújtott támogatásért. Irodalomjegyzék [1] Hancsók, J.: Korszer" motor- és sugárhajtóm" üzemanyagok III. Alternatív motorhajtóanyagok, Veszprémi Egyetemi Kiadó, Veszprém, 2004. [2] Bessee, G. B.; Fey, J. P.: Compatibility of Elastomers and Metals in Biodiesel Fuel Blends, SAE Paper, 971690, 1997. [3] ExpectMore From Your Fuel, Iowa Workshop, Advanced Fuel System Inc., 2008. [4] 2004 Biodiesel Handling and Use Guidelines, Report, Energy Efficiency and Renewable Energy, 2004. [5] Graboski, M. S.; McCormick, R. L.: Combustion of Fat and Vegetable Oil Derived Fuels in Diesel Engines, Progress in Energy and Combustion Science, 24, 125 164 (1998). [6] McCormic, B.: Renewable Diesel Fuels: Status of Technology and R&D Needs, 8 th Diesel Engine Emissions Reduction Conference, Kalifornia, USA, 2003. [7] Experts from the Stanadyne, Presentation to the Association of Diesel Specialists, Nashville, USA, 2004. [8] Bohr, B.; Horejsi, M.; Johnson, J.; Kovács, T.; Masuduzzaman, M.; Jones, B.; Ready, K.: Bioblended Fuel for Use in Light Duty Compression Ignition Engines, The Great Lakes Regional Biomass Energy Program, 1997. [9] Strong, C.; Erickson, C.; Shukla, D.: Evaluation of Biodiesel Fuel: A Literature Review, Report, 2004. [10] Hancsók, J.; Baladincz, J.; Magyar, J.: Mobilitás és környezet, Pannon Egyetemi Kiadó és Könyvesbolt, Veszprém, 2009. 2013. 50. évfolyam 1. szám 27