تعرف على علم الكيمياء
أنواع الشحوم Grease types من الناحية الكيميائية
(1) شحوم صابون الكلس Lime soap Grease
– إن شحوم صابون الكلس أو صابون الكالسـيـوم مـن أكثر أنواع الشحومات استعمالاً نظراً لقلة كلفة إنتاجها ولعـدم إزاحتهـا بسـهولة عنـد تعرضها للماء، لذا فإنها ملائمة لتزييت المضخات المائية، التراكتـورات، الدواسات المزنجرة caterpillar treads الخ.
– تنتج هذه الشحوم بأنواع عديدة تتراوح من المعجون المائع أو الشـبه الصلب إلى الصلب الناعم أو الخشن وحسب كمية صابون الكلس التي تتراوح من 10 إلى 30 بالمائة.
– إن ارتفاع درجة الحرارة فوق 65°م يؤدي إلى تفكك وتحلل شحم صابون الكلس نظراً لفقدان الماء المتحد ومن الأجزاء المقومـة لصناعة شحم صابون الكلس هي الجير المطفأ Slaked lime الشحوم، ودهن التزييت.
– يتم تصنيع شحم صابون الكلس ابتداء بتحضير صابون الكلس، حيث يمزج الشحم المنصهر melted fat وقسم من الدهن مع الجير المطفأ فـي داخل قدر الضغط Pressure kettle المغلـوق ويـتم تفاعـل الجليسريد Glyceride مع هيدروكسيد الكالسيوم بدرجة حرارة تقارب 150°م. كما توضح المعادلة التالية:
– إن مكونات الصابون المضبوطة تعتمد على طبيعة R (أي أنها تعتمد على نوعية الشحم المستعمل).
– وبعد أن تكتمل عملية الصوبنة يدفع المنتج بواسطة ضغط بخار الماء إلى قدر المزج. وفي هذه المرحلة يضاف دهـن التزييت بالنسب المرغوب فيها. ويعد أن تنخفض درجة حرارة القدر إلى ما يقارب 105°م، يضاف الماء اللازم لتثبيت الشحم ويمزج مزجاً جيداً لإعطاء منتوج متجانس.
– ومن ثم يضخ الشحم بحالته السائلة هـذه خـلال مصـفاة Strainer إلى أوعية أو براميل التعبئة.
(2) شحوم صابون الصوديوم
– يفضل استعمال شحوم صابون الصـوديوم علـى شـحوم صـابون الكالسيوم في درجات الحرارة العالية. نظراً لارتفاع درجة انصهار هذا النوع من الشحوم بسبب تركيبه الليفي.
– ونظراً لذوبان شحوم الصوديوم في الماء لا يصلح استعمال هذا النوع من الشحوم في الأماكن المتعرضة للمـاء.
– أن أساس شحوم الصوديوم تحتوي على ما يقارب 10 إلى 20 بالمائة صابون. وأن ماء التميع Water of hydration يوجد بكميات قليلـة فـي شـحوم الصوديوم رغم عدم إضافة الماء في إنتاج هذا النوع من الشحوم. وكما هـي الحال في صناعة شحوم أساس الكالسيوم.
– إن صناعة شحم صابون الصوديوم أبسط بكثير من صناعة شـحم صابون الكالسيوم حيث تكتمل عملية الصوبنة في قدر الشـحـم بعـد إضـافة هيدروكسيد الصوديوم إلى الشحم ومزج الخليط بصورة جيدة بدرجة حـرارة 140م° حتى يصل التفاعل إلى درجة الكمال.
– ومن ثم يضاف دهن التزييـت إلى الصابون الحار ويمزج بصورة جيدة ويعبأ المنتوج النهائي بشكله الشـبه صلب في أوعية خاصة لأغراض التسويق.
(3) شحوم أساس الالمنيوم
– إن شحوم أساس الالمنيوم تشبه إلى حد كبير شحوم أساس الكالسـيوم والصوديوم إلا أنها أكثر وضوحاً ومظهرها أكثر جاذبية ويزيد سعرها عـادة عن سعر كل من شحوم أساس الكالسيوم والصوديوم.
– تحتوي هذه الشـحوم على 5% من الدهن أكثر من معظـم شـحوم أسـاس الكالسيوم المماثلة بالمواصفات وذلك نظراً لقلة نسبة الصابون فيها.
– تعتبر هذه الشحوم صامدة للماء Water proof نسبياً وذات نقطـة تسيیل dropping point تزيد قليلاً على شحوم الكالسيوم.
– تحضـر هـذه الشـحوم باستعمال اسـتيرات الالمنيـوم Aluminum stearate أو خليط الصابون الناتج من تفاعل سلفات الالمنيوم مع صابون الصوديوم وفي حالـة استعمال صابون الالمنيوم، تكون البلورات صغيرة جداً ويصعب تحليلهـا بواسطة الميكروسكوب.
– وتشير الدراسات إلى أن شحم ستيارات الالمنيوم عبارة عن جلاتـين شبه ثابت بدرجات الحرارة الاعتيادية. ويتحول تدريجياً إلى معجون بمـرور الوقت. كما أن معدل تغيير تركيب الشحم يتزايد بمقدار قوة الفصل المسلطة على الشحن shear force.
– أن شحم أساس الالمنيوم الناعم والمشابه للزبد في خواصه الفيزيائية يتحول إلى منتج يشبه المطاط بدرجات الحرارة البالغة 93.3م°. وعند تبريد تلك الحرارة وبمعدل عال إلى درجة حرارة الغرفة يصبح خشناً، صلباً وغير صالح للتزييت. ولهذا السبب يحدد استعمال هذا النوع من الشـحوم لدرجات الحرارة المنخفضة.
(4) شحوم صابون الليثيوم Lithium-soap Gels
– إن تفتت صابون الليثيوم في الدهن ذو فائدة كبيرة نظراً لثباتيـة هـذا النوع من الشـحوم في درجات الحرارة العالية ورغم وجود المـاء.
– وبسـبب انخفاض درجة حرارة الطائرات إلى ما يقارب -55°م فـي الارتفاعات الشاهقة. فمن الضروري استعمال الشحوم الملائمة لاشتغال أجهزة السيطرة في مثل هذه الظروف.
– أن شحوم أساس الليثيوم المصنعة بصورة جيدة لا تصلح لمثـل هـذا الاستعمال فقط وإنما تكون ذات درجة انصهار تزيد على 148.8° م ، إضافة إلى كونها صامدة للماء Water Proof
– ويكون هذا النوع من الشحوم ذا ثباتية ميكانيكية عالية High mechanical stability، ولا يتأكسد بسرعة. ويحافظ على خواصه عند الخزن لفترة طويلة لذا يعتبر شحم أساس الليثيـوم من الشحوم الصالحة للأغراض كافة.
– ونظراً للكلفة العالية، يحدد استعمال هذا النوع من الشحم من الضروري القاسية فقط.
تحضر شحوم الليثيوم عادة من نوعية جيدة من ستياريت الليثيوم. وبعد تسخين الخليط العالق البارد إلى درجة حرارة تزيد على درجة حرارة الذوبان الكاملة والبالغة حوالي 200°م تكون بلورات الصابون الناتجة أثناء التبريـد أصغر بكثير من بلورات ستياريت الصوديوم Sodium stearate
(5) شحم أساس الباريوم Barium base Lubricating greases
تتميز شحوم أساس الباريوم بالمميزات بما يلي:
(1) مقاومتها العالية للإزاحة من نقاط الارتكاز بواسطة الماء.
(2) درجة الانصهار العالية.
(3) قوة الالتصاق والاتحاد الجيد.
(4) مقاومة التغيير في الخواص الفيزيائية نتيجة تعرض الشحم لقوى القطع أثناء الاستعمال.
أن خواص شحم أساس الباريوم الجيدة والمتعددة أدت إلـى اسـتعمال كشحم متعدد الأغراض Multipurpose grease في السـيارات والمعـدات الحقلية وعدة تطبيقات صناعية أخرى.
(6) شحم صابون القلفونية Rosin soap Grease
– يستخدم في هذا النوع من الشحم دهن القلفونية. والذي يحتوي علـى عدة حوامض قابلة للصوبنة. مثل حـامض الابياتيـك abietic acid بـدل الحوامض الشحمية أو الشحم.
– يذاب دهن القلفونية في دهن التزييت. ويتفاعل بدرجات حرارة منخفضة مقاربة إلى 58°م مع محلول عـالق Slurry مـن الجير المطفأ ومستحلب الدهن والماء.
– أن منتج الشحم والمسمى عادة بالشحم البارد يستعمل بصورة رئيسية كشحم المحور Axle grease في العربات الحقلية والمكـائن ذات السـرعة البطيئة.
– ويعتبر هذا الشحم من أرخص أنواع الشحوم. ومن الممكن تحسين خواص الشحوم الموضحة أعلاه بإضافة بعـض المحسنات. وقد تشمل هذه المحسنات كما يلي:
- بعض أنواع الصابون.
- بعض أنواع الأحماض الدهنية الخاصة.
- أملاح محسنة للتركيب.
- عوامل مثبتة.
- مكثفات غير عضوية.
- مواد تزييت صلبة.
– تزيد هذه المضيفات من مدى الاستفادة من المنتج. فمثلاً مضـيف فثالات النحاس Copper Phthalate يقلل من استجابة الشـحوم للتأكسـد وشحم من هذا النوع يحافظ على تماسكه consistency إلى درجة حـرارة 150م°. وعند زيادة درجة الحرارة فوق هذه النقطة إلى 225م° يتولد تماسكاً أكثر.
– من بين المكثفات المتداولة السيليكا وأسود الأسيتيلين والطين المحسن. وفي حالة استعمال مكثفات الطين، يستفاد من التبادل الأيوني حيث يحل محل كاتيون الصوديوم Sodium Cation الأمين الثلاثي أو كاتيون ثلاثي. لذلك تغطي جزيئات الطين الغروانية بطبقة من الجذور الهيدروكربونيـة والتـي تساعد على تماسك مكونات الشحم الدهنية.
المراجع: كتاب أسس الكيمياء الصناعية – الطبعة الأولى 2005 – أ.د. محمد مجدي واصل أستاذ الكيمياء الفيزيائية – كلية العلوم – جامعة الأزهر – مصر
