Почему пенится масло в коробке: причины и способы их устранения

Как известно, трансмиссионные жидкости имеют отличительный цвет и запах. На сегодняшний день в продаже можно найти жидкость желтого или красного оттенка, а красители, добавляющиеся в АКПП, нужны для того, чтобы отличить масло коробки передач от других, используемых в авто.

Марку и производителя масла определить сложно, а иногда и вовсе невозможно, особенно если оно залито в коробку передач достаточно давно. Во-первых, потому что во время его замены меняется не весь объем, во-вторых – во время эксплуатации его цвет и запах, естественно, также изменяются. Саму марку определить вряд ли получится, но вот узнать, какое оно у вас залито – моторное или трансмиссионное – можно старым «дедовским» способом.

Если жидкость:

• насыщенного желто-коричневого цвета и немного отдает нефтью — это масло для двигателя;

• если оно красноватого оттенка, не такое густое, как моторное, и по запаху отдаленно напоминает подсолнечное — это трансмиссионное.

В любом случае, в КПП следует заливать жидкости только той марки, которую советует производитель в инструкции по эксплуатации конкретно к вашей модели авто. Если в инструкции об этом ничего не сказано, то посмотрите на щуп – иногда производители указывают вид нужного масла на нем. 

Почему течет масло между двигателем и АКПП?

Вы заметили течь жидкости между двигателем и коробкой передач? Это может закончиться плачевно, если срочно не предпринять действия по решению проблемы. В таких случаях для владельца машины будет лучше всего, если течь обусловлена негодностью сальника первичного вала коробки или сальника коленвала – по деньгам ремонт этих элементов выйдет дешевле всего.

Гораздо хуже, если проблема заключается в другом – течь между мотором и КПП может свидетельствовать о выходе из строя гидротрансформатора, который в некоторых случаях ломается вместе с масляным насосом АКПП. Как правило, такие дефекты встречаются в автомобилях немецкого и японского производства. В этом случае владельцу ремонт автомобиля обойдется не дешево.

Если сама коробка подлежит ремонту или восстановлению, но финансовые возможности хозяина машины ограничены – можно поспрашивать на станциях разборки автомобилей подержанную специально для вашей модели авто. Иногда дешевле поставить новую коробку, чем заниматься ремонтом старой.

Виды и причины протечки

Если уровень в коробке снижается, а течь выявить не получается, то причин тому может быть несколько:

• Нарушение работы вакуумного корректора. Внутри этого компонента находится мембрана, которая реагирует на уровень разряжения в коллекторе. Если целостность мембраны нарушена, то масло может уходить в двигатель, а сама АКПП может долгое время функционировать с пониженным уровнем, что, скорее всего, приведет к ее выходу из строя.

• Если из строя вышел масляный регулятор, либо же нарушена его герметичность, масло может протекать в систему охлаждения мотора во время движения.

• Обрыв патрубка. Если произошел обрыв патрубка между коробкой передач и масляным радиатором, из АКПП за несколько минут может уйти вся жидкость, и она просто перестанет работать.

Замена барабана в коробке переключения передач

• И так, если течь наблюдается между двигателем и КПП, можно попробовать заменить все сальники и прокладки, связывающие мотор с коробкой.

• Если нарушена герметичность масляного регулятора, но это произошло не так давно, то можно попробовать заменить сам регулятор. Следует отметить, что после замены регулятора необходимо будет несколько раз промыть свою коробку новым трансмиссионным маслом.

• Если оборвался патрубок, и вся жидкость ушла сразу, необходимо тут же заглушить автомобиль, поменять оборвавшуюся трубку и залить новое масло до нужного уровня.

Пенится масло в АКПП

Масло в автоматической коробке передач (ATF) является промежуточным звеном в передаче крутящего момента. Его давлением замыкаются фрикционные пакеты. Так как помимо смазывающей функции масло в АКПП исполняет роль гидравлического пресса, его часто называют жидкостью.

В некоторых случаях трансмиссионное масло может вспениваться и изменять свою плотность. Расскажем, почему такое происходит и чем грозит.

Причины вспенивания масла в АКПП

Мелкие пузырьки воздуха, появляющиеся на контрольном щупе АКПП, свидетельствуют о вспенивании трансмиссионного масла.

Одной из самых распространенных причин этого явления является перелив жидкости выше положенного уровня. В этом случае вращающиеся валы коробки «взбивают» масло подобно миксеру, что приводит к его вспениванию.

Особенно чувствительны к переливу масла АКПП Toyota. Volkswagen, Mercedes, BMW. Из-за вспенивания трансмиссионной жидкости выходят из строя уплотнительные прокладки, сальники, клапаны, фрикционные диски гидротрансформатора и прочие детали.

Слишком низкий уровень жидкости в АКПП также сказывается на ее состоянии. Масляный насос в этом случае затягивает смазку вперемешку с воздухом.

В некоторых случаях пузырьки в масле возникают из-за негерметичности прокладка поддона картера. Сквозь нее жидкость из коробки уходит, а внутрь механизма просачивается воздух.

Еще одной причиной вспенивания масла является поломка фильтрующего элемента. В результате жидкость перестает очищаться, завоздушивается и теряет свои свойства.

При смешивании несовместимых по составу масел они вступают в химическую реакцию, что приводит к повышенному газообразованию. Именно поэтому необходимо использовать только рекомендованную автопроизводителем смазочную жидкость и внимательно следить за тем, какой состав заливают в коробку на СТО.

Причиной вспенивания масла может стать также его несвоевременная замена и агрессивный стиль вождения, при котором жидкость АКПП постоянно перегревается.

Производители рекомендуют менять ATF каждые 60 000 км пробега. При агрессивном стиле вождения, в жарком климате и ежедневном простаивании в пробках сервисный период следует сократить до 30-50 000 км, не дожидаясь, пока масло начнет пениться и чернеть.

Даже необслуживаемые АКПП нуждаются в аппаратном или частичном обновлении жидкости.

Чем это грозит?

Даже при исправных гидротрансформаторе и гидроблоке вспененная жидкость в АКПП оказывает меньшее давление на фрикционные пакеты. Вследствие этого диски дольше проскальзывают, что ведет к их ускоренному износу.

Если не обращать на эту проблему внимания, возникнет масляное голодание, которое приведет к критическому износу АКПП. Подгоревшее масло коксуется и засоряет гидравлические каналы. Плунжеры и соленоиды «залипают», что является причиной толчков при переключении передач.

Помимо всего прочего, вспененная эмульсия имеет пониженную теплоемкость и теплоотдачу, что повышает риск перегрева коробки.

Проверка уровня и качества масла

Чтобы не пропустить момент вспенивания масла в АКПП, регулярно проверяйте его уровень и состояние. Наиболее достоверные данные вы сможете получить только после разогрева коробки до +80-90 ℃.

Для этого проедьте на автомобиле 10-20 км и остановите его на горизонтальной площадке.

Выставьте селектор в положение «P» или «N» (в зависимости от модели трансмиссии). Не заглушая двигатель, достаньте измерительный щуп, вытрите его, вставьте обратно и через 5 секунд снова вытащите.

В норме уровень ATF должен находиться между насечками «Cold» и «Hot». Масло должно иметь красный или светло-желтый цвет и достаточно жидкую консистенцию (впитываться в салфетку).

Способы устранения проблемы вспенивания

Если в результате проверки уровня масла обнаружен его перелив, избавьтесь от избыточного объема. И наоборот, добавьте жидкости, если ее недостаточно. Допускается заливать масло аналогичной или более высокой категории.

При возникновении пены в трансмиссионной жидкости проверьте, не повреждена ли система гидроблока. Если обнаружены трещины, выполните необходимые ремонтные работы и замените масло.

Жидкость в АКПП может начать пениться при разрыве шлангов, повреждении корпусных деталей. Воздух при этом просачивается в закрытую систему коробки и вытесняет масло.

Именно поэтому при очередном осмотре автомобиля исключите дефекты:

• Нижней части корпуса коробки
• Прокладки между АКПП и силовым агрегатом
• Уплотнительных колец, прокладок, сальников
• Трубок и шлангов

Если пена образовалась в результате неудачного смешивания различных жидкостей, слейте образовавшийся микс, а затем полностью промойте трансмиссию свежим составом под давлением. Залейте в коробку-автомат качественное масло до оптимального уровня.

Рекомендации

Чтобы вовремя обнаружить вспенивание масла и устранить негативные последствия этого явления, соблюдайте следующие правила:

• Проверяйте уровень масла в двигателе и коробке передач не реже одного раза в месяц
• Не пренебрегайте интервалами замены жидкостей, прописанными в официальной инструкции к автомобилю
• Следите за «поведением» АКПП во время езды и в режиме P (parking)
• Проводите диагностику при первых признаках неисправностей

Как предотвратить вспенивание и образование дисперсии воздуха в индустриальных редукторных маслах

Смазочные масла не полностью лишены воздуха. Будь то во время работы или хранения в бочках, масла постоянно находятся в процессе обмена с воздухосодержащей средой. Даже если в масле нет пузырьков воздуха, в нем будет часть растворенного воздуха. Это зависит в первую очередь от растворимости газа, но также влияют давление и температура. Некоторые минеральные масла могут иметь содержание воздуха от 9 до 11 процентов объема при атмосферном давлении и комнатной температуре.Пока воздух остается растворенным в масле, это обычно не проблема.

Таблица 1. Сравнение растворенного и свободного воздуха

Однако свободные пузырьки воздуха, которые обычно возникают из-за постоянного погружения деталей машины или из-за возврата масла в резервуар, могут привести к серьезным сбоям в работе оборудования, в том числе к ухудшению охлаждающего эффекта, повышенной склонности к окислению, сокращению срока службы масла, снижению несущей способности. смазочная пленка, разливы масла, снижение производительности маслонасоса, отсутствие смазки, кавитация и микродизелирование.

Пена и выпуск воздуха

Масло, возвращающееся в резервуар, успевает отделить воздух в виде пузырьков воздуха. Основные факторы, влияющие на скорость, с которой эти пузырьки воздуха отделяются от масла и поднимаются, включают размер пузырьков, вязкость масла и температуру масла. Количество диспергирующих присадок, плотность масла и любые примеси также имеют значение.

Когда на поверхность попадают пузырьки воздуха, на поверхности образуется пена. Таким образом, пена состоит из серии пузырьков воздуха, каждый из которых окружен масляной пленкой.В зависимости от поверхностного натяжения масла эта масляная пленка может лопнуть более или менее быстро. Время, необходимое для того, чтобы поднявшиеся пузырьки лопнули и полностью отделились от масла, в основном зависит от вязкости и температуры масла, но содержание полярных продуктов старения, примесей и некоторых присадок также имеет значение. Свойство масла, которое описывает, насколько быстро поднимаются пузырьки, называется пенообразованием.

Как видно из Таблицы 2, удаление воздуха не может быть улучшено добавками.Однако пенообразующие свойства смазочных масел можно улучшить с помощью антипенных присадок, которые снижают поверхностное натяжение масла, то есть путем пропорционального добавления силиконсодержащих соединений или растворимых в масле полигликолей. Слишком много антипенных добавок может привести к значительному ухудшению способности отделять воздух.

Таблица 2. Характеристики выделения воздуха и пенообразования

Эксплуатационные причины

Возможные причины пенообразования в шестернях можно разделить на две группы: трансмиссионное и смазочное масло.Если смазочное масло смешивается с другими смазочными материалами или загрязнениями, такими как пыль или вода, может возникнуть пенообразование вместе со старением масла, что приводит к образованию полярных продуктов старения масла, увеличению вязкости или отфильтровыванию противопенных присадок через байпасные фильтры. .

Передачи с коротким временем пребывания масла в резервуаре особенно чувствительны к изменениям. Увеличенное поступление воздуха из-за высокого уровня масла может вызвать высокие скорости потока масла, впрыскиваемого непосредственно в зубья шестерни.

На практике вы часто видите частичное совпадение нескольких из этих факторов. Хотя каждый фактор сам по себе не будет проблемой, сочетание этих факторов может привести к усилению пенообразования. Это затрудняет выявление истинных причин.

Стандарты выпуска воздуха

Существует несколько стандартов для измерения характеристик высвобождения воздуха: ASTM D3427, ISO 9120 и IP 313. Все они используют одну и ту же процедуру испытаний (метод импинжера). Воздух вдувается в пробу масла через клапан с точным временем и давлением.Высвобождение диспергированных пузырьков воздуха фиксируется до тех пор, пока объем не останется неизменным. Выпуск воздуха определяется как количество минут, необходимое для выпуска воздуха, диспергированного в масле, до 0,2% объема.

Таблица 3. Минимальные требования к выпуску воздуха в соответствии с различными международными стандартами

Выпуск воздуха — важное свойство для многих приложений. Например, минимальные требования к выпуску воздуха включены в стандарты для новых гидравлических жидкостей и турбинных масел. Современные турбинные масла и гидравлические жидкости часто имеют более низкие значения выпуска воздуха, чем минимальные требования, перечисленные в таблице 3. Выпуск воздуха также является ключевым свойством для мониторинга состояния рабочих жидкостей. Для высоковязких смазочных масел выделение воздуха измеряется при более высоких температурах, например 75 ° C.

Стандарты вспенивания

Измерение характеристик пенообразования смазочного масла стандартизировано в ASTM D892 (ISO 6247 и IP 146). Воздух нагнетается в масло через сферический пористый камень.Образуются маленькие пузырьки воздуха, которые образуют дисперсию воздуха в масле. Эти пузырьки воздуха поднимаются на поверхность, где образуется слой пены. Через пять минут подача воздуха прекращается. Объем пены измеряется сразу после отключения воздуха и через 10 минут.

Таблица 4. Требования к характеристикам пенообразования

После первой последовательности испытаний при 24 ° C второй образец масла измеряется таким же образом, но при 93,5 ° C, а затем при 24 ° C. Результат испытания для каждой последовательности состоит из двух цифр, как показано в таблице 4. Однако DIN 51517/3 включает сноску, которая, по-видимому, дискредитирует ASTM D892 как процедуру испытания характеристик пенообразования промышленных трансмиссионных масел:

«Изменение данной процедуры испытаний для характеристик пенообразования будет произведено, если будет стандартизирована новая или измененная процедура испытаний».

Конечно, испытательное оборудование не так хорошо работает с высоковязкими маслами по сравнению с турбинными маслами или гидравлическими жидкостями.Одна из причин может заключаться в том, что количество воздуха, закачиваемого в масло, зависит от вязкости. Высоковязкие масла создают высокое противодавление. Чем выше вязкость, тем меньше количество увлеченного воздуха и меньше характеристики пенообразования. Воздухововлечение в коробке передач также работает иначе, чем в гидравлической системе.

Flender Foam Test

Измерение характеристик пенообразования согласно Flender стандартизировано в ISO / DIS 12152. Внутри испытательного стенда Flender пара горизонтальных цилиндрических зубчатых колес вращается со скоростью 1405 оборотов в минуту.Смазка заливается в аппарат до тех пор, пока прямозубые шестерни не будут покрыты наполовину сбоку. Шестерни начинают вращаться в течение пяти минут и брызгают воздухом в масло, как миксер.

Рис. 1. Испытание характеристик пенообразования (ASTM D892)

Через 90 минут документируются любые изменения масляной фазы, масляной дисперсии и объема пены. Процентное увеличение объема масла через одну минуту после остановки инструмента, а также процентное увеличение объема воздушно-масляной дисперсии через пять минут после остановки инструмента являются двумя важными показателями при оценке и оценке теста.

Для процентного увеличения объема масла через одну минуту после остановки прибора следует использовать следующий рейтинг:

Верхний предел увеличения объема масла более чем на 15 процентов через одну минуту после остановки прибора не соответствует фактическому пределу пенообразования для существующих редукторов. Этот предел действителен только для испытательного прибора и стандартизированной процедуры испытания. Он основан на опыте Siemens (Flender) в удовлетворении требований редукторов Flender.

Процентное увеличение объема воздушно-масляной дисперсии через пять минут после остановки прибора ограничено максимум 10 процентами. Этот предел требуется ведущими производителями масляных насосов, чтобы избежать кавитации.

Пример # 1: подъемный редуктор

Во время работы наблюдалось чрезмерное пенообразование в промышленной коробке передач, содержащей 1000 литров трансмиссионного масла. Загрязнение или смешивание различных масел или других жидкостей — наиболее частая причина.Поэтому был запрошен образец нового масла. Один образец был взят из середины масляного резервуара, а другой — из пены. Результаты показаны в таблице 5.

Таблица 5. Результаты испытаний подъемного редуктора

Элементный анализ выявил причину чрезмерного пенообразования — масло было загрязнено другой жидкостью. Анализ также показал различия в присадочных элементах нового масла, пены и образца из масляного резервуара коробки передач.

Рисунок 2. Инфракрасные спектры проб масла из подъемного редуктора

Пример # 2: Новое масло после заливки коробки передач

Когда новое масло заливали в коробку передач и она запускалась, масло проявляло повышенную тенденцию к пенообразованию. Заказчик полагал, что причиной повышенной тенденции к пенообразованию было удаление пеногасителя из-за байпасной фильтрации. Для получения дополнительной информации были проанализированы пробы нового масла и масла в коробке передач (Таблица 6).

Таблица 6. Результаты анализа масла пробы из залитой коробки передач

Рис. 3. Инфракрасный спектр образца масла из вновь залитой коробки передач

Результаты показали, что пеногаситель на основе силикона был полностью удален. Также были небольшие изменения в содержании добавок. Инфракрасный спектр образца коробки передач по сравнению со свежим маслом можно увидеть на Рисунке 3.

Спектр показал перекрестное загрязнение другой жидкостью.Затем объем свежего масла фильтровали, чтобы определить, была ли байпасная фильтрация единственной причиной пенообразования или также имело место перекрестное загрязнение. После фильтрации был взят образец и проанализирован (см. Таблицу 7).

Таблица 7. Результаты анализа масла для образца отфильтрованного нового масла

Анализ показал, что пеногаситель удален не полностью. Осталась небольшая сумма (2 части на миллион). Хотя небольшие изменения в количестве пеногасителя не видны в инфракрасном спектре (рис. 4), очевидна хорошая корреляция между образцом до и после фильтрации.

Рис. 4. Инфракрасный спектр образца отфильтрованной нефти

Некоторые производители фильтров даже включили тест Flender на пену в свои процедуры тестирования, чтобы избежать проблем с удалением пеногасителя.

Пример # 3: Главный редуктор ветряной турбины

Главный редуктор ветряной турбины изначально был залит минеральным маслом. После работы в течение 25000 часов масло было заменено, и был сделан переход на синтетическое масло на основе полиальфаолефинов.Новая пломба практически сразу начала вспениваться. Для определения правильности промывки коробки передач использовался анализ масла (см. Таблицу 8).

Таблица 8. Результаты испытаний старого и нового трансмиссионного масла

Были видны небольшие изменения в концентрациях элементов. Инфракрасный спектр (рис. 5) более четко показывает загрязнение. Коричневый график представляет собой спектр старого масла, синий график — новое масло, а красный график — масло из коробки передач после замены масла.

Рис. 5. Инфракрасный спектр образца масла из главного редуктора ветряной турбины

Пример # 4: Редукторы для цементных заводов

Во время планового простоя заменили масло в двух индустриальных редукторах. Благодаря положительному опыту использования масла, снова был использован тот же тип масла. После замены масла в обоих редукторах наблюдалось повышенное пенообразование. Коробки передач снова были остановлены, и заказчик пожаловался производителю масла на «плохое качество масла».«Производитель масла взял пробы из вспенивающегося масла в обоих редукторах и из нового масла, которое было поставлено (см. Таблицу 9).

Таблица 9. Результаты испытаний новых и эксплуатируемых трансмиссионных масел для редукторов цементных заводов

Результаты элементного анализа не были неожиданными. Только вязкость обоих образцов редуктора была немного снижена. Это снижение было в пределах ISO VG 220. Однако по сравнению с пробой свежего масла из той же партии оно было заметно.Показатель инфракрасного окисления также был ненормальным и слишком высоким для такого ограниченного использования. Инфракрасный спектр указывает на загрязнение жидкостью, содержащей сложный эфир (см. Рисунок 6).

Рис. 6. Часть инфракрасного спектра для загрязненного трансмиссионного масла

Обсуждая результаты, заказчик сообщил, что использовался очиститель. Очиститель содержал компоненты на основе сложных эфиров, и его вязкость была очень низкой. Стало очевидно, что очиститель стал причиной повышенного пенообразования.

В заключение следует отметить, что образование пены или мелкодисперсных пузырьков воздуха является одним из наиболее часто обсуждаемых явлений при работе редукторов. Чрезмерное пенообразование может привести к серьезным эксплуатационным проблемам, а также к угрозе безопасности и окружающей среде.

Доступны различные стандартизированные процедуры испытаний для оценки способности смазочных масел к выделению воздуха и пенообразованию. Однако общепринятые методы испытаний на выделение воздуха (ISO 9120, ASTM D3427-12 и IP 313) и пенообразование (ASTM D892, ISO 6247 и IP 146) не дают надежной информации для промышленных трансмиссионных масел. Поэтому был разработан и стандартизирован специальный тест (испытание на пену Флендера, ISO 12152). Этот тест дает гораздо более надежные результаты и может повысить надежность трансмиссионных масел. Примеры, приведенные в этой статье, демонстрируют применение этих процедур испытаний и предлагают обзор различных проблем пенообразования, а также их причин.

Осторожно — вспенивание смазочных масел!

Что такое пенообразование:

Вспенивание масла происходит в основном из-за скопления мелких пузырьков воздуха на поверхности смазочного материала.Это вызвано чрезмерным перемешиванием, недостаточным уровнем смазочного масла, утечками / проникновением воздуха, загрязнением или кавитацией. Пенообразование — нежелательное явление в двигателях, гидравлике, турбинах и системах охлаждения. В тяжелых случаях он может протекать даже через сапуны, смотровые стекла и щупы. Вспенивание также может привести к неправильной интерпретации уровней масла и последующему отказу оборудования.

Что пенообразование может сделать с вашим оборудованием?

Пена действует как теплоизолятор, поэтому температуру масла трудно контролировать.Это основная причина перегрева, потери давления в насосе, потери мощности, кавитации, окисления и выхода из строя гидравлических систем. Он оказывает непосредственное влияние на смазку двигателя / гидравлических систем, создавая в контуре воздушные буферные зоны, которые сводят на нет смазывающие свойства масла.

Для предотвращения или уменьшения образования пены смазочные материалы содержат противопенные присадки, в основном присадки на основе кремния. Их роль — разбивать пузырьки воздуха.

Почему ваша пена для смазочного масла?

Масло пенится по многим причинам. Они перечислены ниже:

1. Загрязнение — очень частое явление. Обычные загрязнители состоят из воды, твердых частиц, смазки или перекрестного загрязнения масла другой жидкостью или добавления неподходящей смазки,
2. Обедненные пеногасители (возможно, из-за использования технологий сверхтонкой фильтрации и электростатического разделения)
3. Механические проблемы, вызывающие чрезмерную аэрацию жидкости, негерметичные уплотнения и т. Д.
4. Загрязнение смазки консистентной смазкой,
5. Переполнение поддона отсеками со смазкой разбрызгиванием и ванной.

Может ли анализ смазочных материалов определить конкретную причину пенообразования?

Viswa Lab может протестировать образцы смазочного масла, чтобы определить точную причину пенообразования и порекомендовать корректирующие действия. Тесты включают стандартный полный анализ смазочного масла с уделением особого внимания:

1. % воды,
2. Подсчет частиц
3. Патч-тест и микроскопическое исследование,
4. Элементный анализ и
5. Сравнение результатов с результатами теста свежего нового масла

Действия по уменьшению пенообразования:

1. Замена масла или, по крайней мере, частичный слив и доливка,
2. В зависимости от типа загрязнения может потребоваться промывка системы,
3. Убедитесь, что вы устранили причину проблемы, прежде чем проводить слив и промывку,
4. Устранение проблем с пенообразованием может быть сложным процессом, но с помощью процесса устранения вы сможете определить и устранить основную причину,
5. Viswa Lab рекомендует высадить образец свежего / нового масла вместе с образцом использованного / загрязненного масла для тестирования. Лаборатория тестирует свежее / новое масло без дополнительной оплаты при отправке вместе с отработанным / загрязненным маслом на анализ.

Машины для поиска пены:

1. Корпус редуктора очистителя
2. Редуктор гребного винта
3. Шестерни и картер турбины
4. Швартовные и якорные устройства и многое другое специализированное оборудование в зависимости от типа судна.

Кредиты изображений: Machinery Lubrication, Noria

Воздух и пена в масле

Масла, используемые в редукторах, турбинах или гидравлических системах, проходят специальный испытательный стенд в лаборатории, чтобы определить их пенообразование на практике в соответствии с ASTM D 892 и ISO DIS 6247.Тест определяет, сколько времени нужно, прежде чем пена распадется. Предварительно нагретый воздух выпускается через пористый сферический камень в образец масла объемом 410 мл, подлежащий испытанию. Это приводит к тому, что воздух в масле диспергируется в виде мелких пузырьков. Эти пузыри поднимаются на поверхность и создают слой пены. Объем пены измеряется сразу после выключения подачи воздуха и еще раз по истечении 10 минут. Общепринятых предельных значений склонности масла к пенообразованию не существует. Однако развитие тенденции и изменение по сравнению со свежим маслом действительно являются критериями для оценки.Рекомендации VGB для турбинных масел с предельным значением 600/0 мл / мл могут использоваться в ориентировочных целях. Однако каждый случай нужно оценивать индивидуально.

Испытание пены Flender было разработано в связи с тем, что определение тенденции к пенообразованию с помощью «пеноблоков» имеет лишь ограниченную применимость на практике. Практический тест в первую очередь используется для оценки трансмиссионных масел, особенно когда сочетание типов масла или примесей привело к чрезмерному вспениванию масла в зубчатых передачах.Кроме того, ведущие производители зубчатых передач требуют, чтобы трансмиссионные масла прошли испытание на пену Flender, прежде чем разрешить их использование в своих коробках передач. Первоначально метод тестирования был использован А. Фридром. Flender AG в качестве собственного теста для оценки тенденции к пенообразованию промышленных трансмиссионных масел. В 2010 году компания объединилась с Siemens AG и начала свою деятельность под названием Siemens Mechanical Drives. Сегодня это специалист Группы по зубчатым передачам и муфтам. Торговая марка «Flender» сохранена. Обширный ассортимент продукции варьируется от отдельных компонентов до полных приводных систем практически для всех промышленных применений.

Сегодня испытание пены Flender стандартизовано в соответствии с ISO 12152. Кроме того, Siemens Mechanical Drives теперь перечисляет лаборатории, одобренные для испытания пены Flender после аудита, проведенного по заказу Siemens. Для аудита независимые лаборатории должны иметь необходимые испытательные стенды и обученный персонал, должны быть сертифицированы или аккредитованы и должны публиковать результаты испытаний в стандартизированном отчете. OELCHECK в настоящее время является одной из очень немногих лабораторий, официально назначенных Siemens Mechanical Drives для проведения испытаний.При испытании на пену Flender корпус коробки передач заполняется 1000 мл масла. Зубчатая пара с шестернями одинакового размера используется для перемешивания масла в течение пяти минут со скоростью 1405 мин-1 при 25 ° C. Зубчатая пара находится в масляном поддоне горизонтально до середины шестерни — центра шестерни. Высокие обороты и полупогруженные шестерни позволяют перемешивать масло с высокой скоростью, в результате чего втягивается воздух. Это приводит к образованию пены во всех типах масел, в результате чего объем масла увеличивается.Уровень масла можно считывать до, во время и после испытания с помощью градуированной шкалы на стеклянной панели в стенке коробки передач, а изменение объема масла можно указать непосредственно в процентах. Тенденцию масла к пенообразованию можно оценить на основании процентного увеличения объема, отображаемого тестовым маслом через одну минуту после остановки испытательного стенда. Объем рассеивания масла / воздуха (%) можно рассчитать через пять минут после остановки буровой установки. OELCHECK направляет камеру на стеклянную панель, чтобы записать тестовый прогон и соответственно сохранить данные.Результаты испытаний классифицируются следующим образом в соответствии со спецификациями механических приводов Siemens: Увеличение объема масла через одну минуту после остановки (%)

• <5% хорошо
• <10% удовлетворительно
• <15% приемлемо
• > 15% неприемлемо
  

Однако эти значения действительны только для текстовой коробки передач и стандартизованного метода. Они основаны на опыте механических приводов Siemens, полученном в результате удовлетворения требований к маслам в редукторах Flender.Указанные выше 15% не являются фактическим пределом пенообразования в редукторах. Увеличение объема воздушно-масляной дисперсии через пять минут после остановки (%)

Обычно допускается увеличение до 10%. Это предельное значение 10% свободного воздуха установлено ведущими производителями насосов во избежание кавитации. Пятиминутное временное окно является результатом рекомендаций по проектированию, выпущенных Siemens Mechanical Drives, и относится к минимальному соотношению объема масла и производительности насоса.

Это удивительное корейское пенящееся масло для тела полностью изменит правила игры

Спросите любого, у кого в разгар зимы мягкая, эластичная, немелесная кожа, секрет, как осуществить этот почти причудливый подвиг, и, скорее всего, это масло для тела.Но у обычного масла для тела также есть много недостатков: если оно продается в бутылке, практически невозможно дозировать нужное количество; жидкая формула капает сквозь пальцы; и это полный беспорядок. Или, если это, казалось бы, более удобный способ нанесения спрея, вы в конечном итоге покрываете все свое тело — вместе с полом в ванной — скользкой пленкой (что так же опасно, как и раздражает убирать). И, наконец, масла, которые достаточно густые, чтобы доставить по-настоящему интенсивную влагу, часто впитываются, что лучше всего можно описать как ленивое отсутствие срочности.Но потом я нашел Egg Mousse Body Oil , революционную формулу, созданную Too Cool for School, инновационным корейским брендом, который существует с 2009 года, но совсем недавно пришел в США. Оно не похоже ни на что другое, и оно решает практически все. жжение от масла для тела можно вообразить.

В отличие от вышеупомянутых масел для заливки или разбрызгивания, это пушистый, воздушный мусс, образующий жесткие пики — почти так же, как безе, которое готовит Barefoot Contessa. (И, как ни странно, в нем действительно есть яйцо, но я вернусь к этому через секунду.Пенистая пена распределяется так же, как крем для бритья, поэтому нет капель и грязи. А затем начинается самое чудесное: оно превращается в прозрачное масло, которое впитывается в кожу всего за несколько секунд.

Когда я говорю «секунды», я говорю меньше 15. Вот он в действии:

Как и лосьоны для тела вазелином, этот продукт — воплощение мечты ленивых девушек. Вы можете нанести его на все тело, втереть и затем одеться без малейшего намека на прилипание к одежде менее чем за минуту.И несколько тестеров обнаружили, что он смягчает и утоляет даже самую шелушащуюся, даже самую запущенную кожу, оставляя ее гладкой на весь день.

Если взглянуть на список ингредиентов, такой уровень эффективности не удивителен. В формулу входят глицерин, трегалоза, масло ши, масло авокадо, миндальное масло, оливковое масло, масло жожоба — почти все существующие увлажняющие средства. Да, и еще в нем есть некоторые явно не веганские компоненты: экстракт молочного белка и, да, экстракт яичного желтка.Оба являются известными увлажняющими средствами, поэтому их часто используют в рецептах красоты, сделанных своими руками. Он сильно ароматизирован (подумайте о мыльном цветке, а не о яичнице), который, по мнению одного тестировщика, успокаивает, а другой вызывает тошноту. Но это единственная проблема, о которой мы можем думать. Может быть, это и тот факт, что он не входит в большую бутылку на весь срок службы.

Чтобы заглянуть в косметический шкаф Allure , посмотрите:

Стабилизация пены в смазочных маслах, вызванная испарением

Значение

Снижение вспенивания смазки является первоочередной задачей для производителей смазочных материалов, так как борьба с вредными пенами является критично в высокопроизводительных приложениях.Содействуя разработке методов контроля пенообразования, результаты этого исследования показали, что особый тип течения Марангони, вызванный дифференциальным испарением компонентов смазочного материала, играет центральную роль в способствовании вспениванию базовых масел смазочных материалов. Кроме того, это исследование также показывает, что анализ стабильности одиночных пузырьков может дополнить данные о стабильности пены, полученные в традиционных экспериментах с объемной пеной. Таким образом, эта статья дает физическое представление о вспенивании смазочного материала и описывает удобную платформу, которую производители смазочных материалов могут использовать для разработки лучших смазочных материалов, не подверженных вспениванию.

Реферат

Пенообразование в жидкостях имеет повсеместный характер. В то время как механизм пенообразования в водных системах был тщательно изучен, неводные системы не получили такого же уровня исследований. Здесь мы изучаем механизм пенообразования в широко используемом классе неводных жидкостей: базовых смазочных маслах. Используя недавно разработанную экспериментальную методику, мы показываем, что стабильность пены смазки может быть оценена на уровне отдельных пузырьков. Результаты, полученные с помощью этого метода с одним пузырьком, показывают, что солютокапиллярные потоки имеют решающее значение для стабилизации пены смазки.Показано, что эти солутокапиллярные потоки возникают в результате дифференциального испарения многокомпонентных смазочных материалов — неожиданный результат, учитывая низкую летучесть неводных жидкостей. Кроме того, мы показываем, что смешивание некоторых комбинаций различных базовых масел смазочных материалов, что является обычной практикой в ​​промышленности, усиливает солютокапиллярные потоки и, следовательно, приводит к усиленному пенообразованию.

Жидкая пена по определению представляет собой дисперсию газа в жидкости. Такая пена образуется в результате скопления пузырьков газа, возникающих в результате внешнего захвата газа, или в результате выделения растворенных газов в жидкости.Эти жидкие пены широко распространены и желательны во многих сферах применения, таких как процессы производства пищевых продуктов, товары для личного пользования и здравоохранения, моющие средства, пожаротушение и флотация минералов (1⇓ – 3). Напротив, чрезмерное пенообразование в смазочных материалах нежелательно и вредно, поскольку пенообразование приводит к чрезмерному износу деталей машин, снижению смазки, неадекватному отводу тепла, окислению смазочного материала и общим потерям энергии (4). Вспенивание смазки особенно проблематично для критически важного, но трудно контролируемого оборудования, такого как ветряные турбины (5, 6), и, следовательно, существует значительный интерес к разработке смазочных материалов, в которых вспенивание либо предотвращено, либо дестабилизировано (7, 8).

Текущие промышленные усилия, направленные на улучшение рецептур смазочных материалов для пенообразования, направлены на определение оптимальных комбинаций базового масла и присадок, которые удовлетворяют все более строгим требованиям к пенообразованию смазочных материалов, установленным международными стандартами и производителями оригинального оборудования (7). В настоящее время идентификация таких комбинаций базового масла смазочного материала и присадок является дорогостоящим и трудоемким делом, в первую очередь из-за отсутствия экспериментальных методов, которые могут дать прямое понимание механизма вспенивания смазочного материала.Существующие экспериментальные методы, такие как ASTM D892 (9), испытание на пену Флендера (10) и испытание на подъем пены (11), представляют собой испытания объемной пены и предоставляют информацию только о стабильности и плотности совокупной пены. Однако однопленочные эксперименты с использованием хорошо известной ячейки Шелудко (12) могут дать представление о механизме тонких жидких пленок, но, как известно, имеют недостатки, особенно относящиеся к исследованию механики пенообразования (1). Эти недостатки включают невозможность использования полных пузырьков и имитации слияния пузырьков на плоских границах раздела жидкость-воздух.Следовательно, исследователи традиционно использовали эксперименты с объемной пеной для косвенной интерпретации механики пенообразования (4, 13, 14) и определения состава смазки (15, 16).

В дополнение к помощи в решении вышеупомянутой проблемы эффективного состава смазочного материала, эта работа также обращается к фундаментальному вопросу о происхождении пенообразования в базовых маслах смазочных материалов — первичной неводной фазе смазочных материалов (15). Поскольку базовые масла смазочных материалов обычно не содержат поверхностно-активных веществ, вспенивание смазочных материалов в основном объясняется влиянием вязкости (4).Однако одна только вязкость не может объяснить стабильность пены; Фактически, базовые масла с одинаковой вязкостью могут показывать разницу почти на два порядка в объеме устойчивой пены для разных категорий базовых масел при идентичных условиях испытаний (17). Эти пять различных категорий (или групп) базовых масел, установленных Американским институтом нефти для облегчения взаимозаменяемости смазочных материалов (API 1509, Приложение E), различаются (среди прочего) методом очистки, индексом вязкости, долей насыщенных углеводородов и летучестью. (15).Таким образом, очевидно, что существуют дополнительные механизмы стабилизации пены, ответственные за наблюдаемые различия в характеристиках пены пяти групп базовых масел.

В этой статье мы предлагаем эксперименты с одним пузырем с использованием недавно разработанного динамического интерферометра жидкостной пленки (DFI) (рис. 1) (1) в качестве подходящего экспериментального метода для получения прямых механистических представлений о пенообразовании в смазочных материалах. Жизнеспособность и последовательность экспериментальной методики прогнозирования стабильности объемной пены устанавливается путем сопоставления результатов слияния одного пузырька с результатами испытаний на подъем пены (например, ASTM D892) на пяти различных базовых маслах смазочных материалов, каждое из разных групп базовых масел. ( SI Приложение , Таблица S1).Впоследствии, используя пространственно-временные измерения толщины стенки одного пузырька (Рис. 1 B ), показано, что солютокапиллярные потоки Марангони, вызванные дифференциальным многокомпонентным испарением, способствуют стабилизации пены смазки.

Схема однопузырьковой экспериментальной установки (DFI) и типичная интерферограмма, полученная в результате экспериментов. ( A ) Экспериментальная установка с обозначенными компонентами. ( B ) На вставке показано начальное и конечное положение пузыря.Здесь R — радиус кривизны пузыря, h (r, θ) — толщина пленки как функция радиального положения (r) и углового положения (θ), а R0 — радиальная протяженность пленки, видимая на интерферограмме. . ( C ) Типичная интерферограмма и ее физическая толщина пленки, восстановленные с использованием прилагаемой эталонной цветовой карты.

Результаты

Эксперименты.

Измерения объемной пены были проведены для получения эталона для измерений стабильности одиночного пузыря.Эти эксперименты с объемной пеной проводились путем барботирования воздуха со скоростью 15 ± 0,45 мл / с в 25 мл смазки, содержащейся в воронке, в течение 30 с (подробности см. В «Материалы и методы» ). По истечении 30 с поток воздуха прекращали и измеряли объем удерживаемой пены до полного схлопывания пены. Дополнительные измерения объема пены также были выполнены с использованием стандартного теста ASTM D892.

Эксперименты с одним пузырем были выполнены с использованием автоматизированного DFI (рис. 1 A ).В ходе эксперимента на капилляре, погруженном в желаемую смазку, образовался одиночный пузырь (R ≈ 0,7 мм). Затем поверхность раздела воздух-смазка над пузырем опускалась (перемещая камеру вниз), чтобы образовалась тонкая дренажная пленка над пузырем. Это стало сигналом к ​​началу эксперимента. Оптическое устройство, описанное в «Материалы и методы» , которое включает в себя интерферометр, сообщает о толщине пленки в пространстве и времени. Также измерялось внутреннее давление пузырька, и слияние пузырьков определялось по резким изменениям этого давления.Время коалесценции, определяемое как время, необходимое для разрыва пузырька, было определено с точностью до 0,05 с. Все эксперименты проводились при 20 ° C. Кроме того, как подробно описано в Single-Bubble Results , для некоторых экспериментов испытательная камера была покрыта покровным стеклом для подавления испарения смазки. Результаты этих экспериментов обозначены как «закрытые» или помечены знаком «(c)», чтобы отличить их от экспериментов, в которых камера была открыта, обозначены как «открыты» или помечены «(o)».Кроме того, описанные эксперименты с принудительной конвекцией были выполнены с помощью синусоидальной пульсации воздуха с частотой 13 Гц с использованием сабвуфера (Logitech) в открытой конфигурации экспериментов с одним пузырем, описанных выше.

Были испытаны пять различных базовых масел с сопоставимой вязкостью от 37,7 сСт до 50,0 сСт при 20 ° C ( SI Приложение , Таблица S1) и их смеси. Исследуемые базовые масла смазочных материалов относятся к пяти различным группам базовых масел: два обычных минеральных масла (группы I и II), одно синтетическое базовое масло группы III, одно (группа IV) синтетическое полиальфа-олефиновое масло и другое (группа V) силиконовое масло.

Результаты объемной пены.

Изменение общего объема пены, измеренное в базовых маслах групп I – IV, показано на рис. 2 A , i , а измеренное в силиконовых маслах показано на рис. 2 B , i . Заштрихованная область указывает SE в измерениях объема пены, оцененных в трех экспериментах.

Сравнение результатов стабильности пены, полученных в результате экспериментов с объемной пеной, с результатами экспериментов с одним пузырем. ( A ) Результаты для базовых масел групп I – IV.( i ) Изменение объема пены, измеренное в экспериментах с объемной пеной, показывает, что масла группы I выдерживают наибольшее количество пены, за ней следуют группы II, III и IV. ( ii ) Кривые кумулятивной коалесценции смазочных материалов групп I – IV, полученные путем подгонки измеренного времени коалесценции (показано открытыми маркерами для открытых экспериментов и заполненными маркерами для закрытых экспериментов) к кумулятивной функции распределения Рэлея. Смазочные материалы группы I снова оказались более стабильными, поскольку большинство пузырьков лопаются в течение более длительного времени, за ними следуют базовые масла групп II, III и IV.Кроме того, когда камера была закрыта, эксперименты обозначены (с), пузырьки разрывались за сравнительно более короткое время. ( iii ) Изменение средней по площади толщины пленки испытанных пузырьков (данные показаны для пузырьков со временем слияния, наиболее близким к среднему по образцу). В базовых маслах I, II и III групп наблюдаются спонтанные колебания толщины пленки пузырьков при открытой камере, а при закрытии камеры колебания подавляются. Базовые масла группы IV не вспенивались независимо от того, открыта или закрыта камера.( B ) Результаты для смесей силиконового масла. ( i ) Изменение объема пены в результате экспериментов с объемной пеной показывает, что многокомпонентные смеси силиконового масла вспенивают больше, чем однокомпонентные чистые силиконовые масла. ( ii ) Кумулятивные кривые коалесценции различных смесей силиконовых масел. Смеси силиконового масла, как видно, поддерживают более стабильные пузырьки по сравнению с чистыми силиконовыми маслами. Кроме того, когда камера закрыта и испарение сведено к минимуму, что обозначено как (c), стабильность пузырьков в смесях силиконового масла становится сопоставимой со стабильностью чистого силиконового масла.( iii ) Изменение средней по площади толщины пленки для пузырьков со временем слияния, наиболее близким к среднему по образцу. При открытой камере наблюдаются спонтанные колебания толщины пленки пузырьков во всех смесях силиконового масла, а при закрытии камеры колебания подавляются.

Как показано в результатах по объемной пене на рис. 2 A , и , базовые масла группы I создают наиболее стабильные пены, за которыми следуют группы II, III и IV.Такие же относительные характеристики были получены из Последовательности I теста ASTM D892 ( SI, приложение , таблица S1). Результаты для силиконовых масел (рис. 2 B , и ) показали, что чистые силиконовые масла 50 сСт почти не выдерживают пены (сравнимо с группой IV), в то время как смеси силиконовых масел, как видно, выдерживают относительно более стабильную мыло. Кроме того, устойчивые пены также схлопываются дискретными шагами, при которых одновременно сливается значительное количество пузырьков ( SI Приложение , рис.S1 и фильм S1). Это проявляется на рис. 2 , , и как почти мгновенное изменение объема пены. Также стоит отметить, что такое схлопывание пены отличается от равномерного схлопывания пены, наблюдаемого в водных пенах, стабилизированных поверхностно-активными веществами (1).

Кроме того, как видно из результатов, стабильность пен и скорость их разрушения сильно различаются в зависимости от испытанных смазочных материалов, несмотря на сравнимую вязкость. Это предполагает наличие механизма стабилизации пены в дополнение к вязкости, который увлекает масло и воздух в разной степени через разные группы смазочных материалов.Выделить стабилизирующий механизм сложно из теста на подъем объемной пены, поскольку мы не получаем никакой информации о пространственно-временной эволюции сливающихся пузырьков. Для количественных измерений толщины стенок сливающихся пузырьков и определения механизма стабилизации пены были проведены эксперименты с одним пузырьком.

Результаты для одного пузырька.

Базовые масла I – IV групп.

Время слияния одиночных пузырьков, измеренное с помощью DFI, нанесено на график в зависимости от доли испытанных пузырьков (в данной смазке) на рис.2 A , ii . Известно, что распределение времен слияния пузырей разрывающихся естественно в целом подчиняется распределению Рэлея (18, 19). Следовательно, для ранжирования стабильности пузырьков в испытанных смазках время слияния может быть удобно подогнано к кумулятивной функции распределения Рэлея ( SI Приложение , Вспомогательный информационный текст и рис. S2), построенной с помощью оценки максимального правдоподобия (20) . Эти характерные кривые, далее называемые кумулятивными кривыми коалесценции-времени, отражают распределение времен коалесценции, наблюдаемое в одной смазке, причем кривые, простирающиеся до больших времен, обозначают смазочные материалы, которые выдерживают более стабильную пену.Из этих кривых мы можем видеть, что базовые масла группы I поддерживают наиболее стабильные пузырьки, за ними следуют группы II, III и IV, что является той же тенденцией, полученной в экспериментах с объемной пеной. Кроме того, точное соответствие экспериментальных данных распределению Рэлея подтверждает, что все испытанные пузырьки слились естественным образом, и что любое влияние теплового дрейфа или загрязняющих частиц было минимальным.

В дополнение к предоставлению информации о стабильности объемной пены, эксперименты с одним пузырьком позволяют измерить толщину стенки пузырька, которая характеризует захват жидкости и ее дренаж, приводящий к слиянию пузырька (рис.1 С ). Для иллюстрации уноса и дренажа жидкости вместо объема пленки используется средняя толщина пленки = (2πR02) −1∬h (r, θ) drdθ (обозначения см. На рис. 1 B ), поскольку первое не чувствительно. по размеру пузыря. Из средней толщины увлеченной пленки, измеренной в экспериментах с одним пузырем (рис.2 A , iii , открыт), мы видим взаимно однозначную корреляцию с устойчивым объемом пены, измеренным в экспериментах с объемной пеной (рис. 2 A , и ), где базовые масла группы I включают наиболее жидкие, за которыми следуют группы II, III и IV.Кроме того, изменение средней толщины пленки оказалось отличным от ожидаемого для водных систем (1). Примечательно, что испытанные смазочные материалы (особенно очевидные в группах I и II) проявляли феномен самопроизвольных ямочек. Этот эффект показан на рис. 2 A , iii , открытых в виде быстрых временных флуктуаций средней толщины пленки, что отражает динамическое создание и рассеяние ямок вблизи вершины пузыря. Movie S2 предлагает яркий пример такой динамики.Ранее сообщалось о спонтанных ямочках в водонефтяных эмульсиях в результате перераспределения поверхностно-активного вещества, обусловленного диффузией, и возникающих в результате потоков Марангони (21). Однако, поскольку наши базовые масла не содержат поверхностно-активных веществ, наличие ямочки указывает на наличие другого физического механизма, приводящего к пространственным изменениям поверхностного натяжения.

Поскольку в базовом масле группы IV (гомогенный синтетический полиальфа-олефин) не наблюдается спонтанных ямок, происхождение потоков Марангони в базовых маслах групп I – III связано с их многокомпонентностью (рис.3). Кроме того, положительная корреляция рейтинга устойчивости пузырьков с долей потери массы при испарении, измеренной с использованием ASTM D5800 ( SI, приложение , таблица S1), позволяет предположить, что эти потоки Марангони обусловлены дифференциальным испарением различных компонентов в этих маслах. Поскольку испарение можно легко контролировать в измерениях с одним пузырьком, мы проверили эту гипотезу, просто накрыв камеру стеклянной крышкой, непрозрачной для ближнего инфракрасного излучения. Это эффективно сводит к минимуму испарение и конвекцию во время экспериментов DFI.В отсутствие испарения и конвекции воздуха спонтанные ямочки подавлялись. Это проявляется на рис. 2 A , iii , закрытом отсутствием колебаний средней толщины пленки. Стабильность пузырьков также снизилась (рис. 2 A , ii ), что ясно указывает на то, что испарение и конвекция действительно способствуют стабилизации пузырьков. Следовательно, в отличие от предыдущих исследований, в которых говорилось о дестабилизирующем характере испарения (22), очевидно, что испарение оказывает стабилизирующее действие на пеноматериалы на основе базового масла.Кроме того, эта стабилизация, вызванная испарением, не является результатом термических напряжений Марангони (23), поскольку в этом случае вспенились бы даже однокомпонентные системы. Таким образом, эти наблюдения предполагают, что потоки Марангони, возникающие в результате дифференциального испарения в многокомпонентных базовых маслах смазочного материала, называемые здесь солутокапиллярными потоками Марангони, ответственны за стабильность пены. Чтобы подтвердить эту гипотезу и проверить влияние летучести компонентов смеси на стабильность пузырьков, мы составили контролируемые смеси силиконового масла.

Схема, показывающая механизм солютокапиллярной стабилизации пузырьков, опосредованной Марангони. ( A ) Обогащение за счет испарения менее летучих компонентов (показано точками) в тонкой пленке жидкости, составляющей стенку пузыря. σ — поверхностное натяжение. ( B ) Развитые градиенты поверхностного натяжения направляют поток в вершину пузыря, что приводит к росту ямки. ( C ) Окружающие возмущения дестабилизируют ямку, заставляя ее рассеиваться асимметрично.В конце этого процесса стенка пузыря возвращается в состояние, показанное на A , и процесс повторяется.

Смеси силиконовых масел (группа V).

Смеси силиконового масла могут быть использованы для построения идеальных модельных систем для систематического изучения явления солютокапиллярной стабилизации. Эти модельные системы могут быть легко составлены так, чтобы они обладали свойствами, сравнимыми с базовыми маслами, такими как объемная вязкость и плотность. Поскольку силиконовое масло 50 сСт имело свойства, аналогичные свойствам базовых масел, оно было выбрано в качестве модельного чистого масла.Системы смешанного масла были составлены путем объединения 50 сСт с образцами с более низкой вязкостью 20 и 2 сСт. Как отмечено в Приложении SI , по мере того, как вязкость силиконовых масел уменьшается, поверхностное натяжение уменьшается, а летучесть увеличивается ( SI Приложение , Рис. S3 и Таблица S1).

Результаты экспериментов с объемной пеной (рис. 2 B , i ) и экспериментов с одним пузырьком (рис. 2 B , ii ) ясно показывают, что пены в смесях силиконового масла более стабильны. по сравнению с чистым силиконовым маслом.Также видно, что стабильность силиконовых смесей увеличивается с летучестью загрязнителя. В дополнение к повышенной стабильности пены мы наблюдаем, что пузырьки, сливающиеся в смесях силиконовых масел, проявляют дренажные свойства (рис. 2 B , iii , открытые и закрытые), которые аналогичны наблюдаемым в базовых маслах групп I – III, где возникают спонтанные ямочки. Эти наблюдения служат дополнительным доказательством гипотезы о том, что солютокапиллярные потоки, возникающие в результате дифференциального многокомпонентного испарения в базовых маслах групп I – III, играют ключевую роль в стабилизации пены смазочных материалов.

Физическое понимание стабилизации солютокапиллярной пены может быть достигнуто путем рассмотрения динамики слияния пузырька в смеси силиконового масла (рис. 3). Первоначально, когда пузырек приближается к границе раздела воздух-жидкость для коалесценции, тонкая пленка жидкости, составляющая стенку пузыря, состоит из гомогенной смеси силиконовых масел. Почти сразу же более летучий компонент силиконового масла начинает преимущественно испаряться из тонкой пленки (Рис. 3 A ).В результате остаточная смесь становится все более богатой менее летучим силиконовым маслом, которое также имеет более высокое поверхностное натяжение. Следовательно, поверхностное натяжение жидкой смеси в стенке пузыря становится больше, чем у окружающей жидкости. Эти градиенты поверхностного натяжения направляют потоки Марангони к вершине пузыря, что приводит к самопроизвольному росту ямки (рис. 3 B ). Эти ямки увеличиваются до определенного объема до того, как внешние возмущения дестабилизируют ямку (24), вызывая ее рассеяние (вымывание) (рис.3 С ). Этот процесс повторяется и проявляется в виде наблюдаемых самопроизвольных ямочек. Кроме того, в результате этого непрерывного захвата жидкости предотвращается утонение стенки пузырька до толщины, при которой молекулярные силы могут разорвать пузырь, что, в свою очередь, стабилизирует пузырь.

Характеристики наблюдаемой солютокапиллярной стабилизации.

Поскольку солутокапиллярные потоки обусловлены различиями в поверхностном натяжении, вызванными дифференциальным испарением, они отличаются от потоков Марангони, управляемых поверхностно-активными веществами.Эти различия показаны на рис. 4 с использованием результатов для промышленно значимой смеси базовых масел (10% смесь группы III в группе IV). Различия заключаются в следующем: ( i ) Стабилизация пузырьков может быть усилена за счет внешних возмущений, которые изменяют скорость испарения и / или вызывают неоднородные изменения толщины пленки, и ( ii ) смеси масел более склонны к пенообразованию, чем чистые компоненты, составляющие смесь. Солютокапиллярные потоки Марангони с такими характеристиками ранее наблюдались и широко изучались в тонких жидких пленках на твердых подложках * (см.25 и ссылки в нем). Однако солютокапиллярные потоки на границах раздела жидкость-воздух остаются в значительной степени неизученными, за исключением нескольких исследований, особенно в контексте вспенивания во время перегонки жидкости (26, 27) и в водно-спиртовых смесях (28), и никогда ранее не определялись как стабилизирующий механизм пенообразования в смазочных материалах.

Особенности солютокапиллярных течений, наблюдаемые в базовых маслах смазочных материалов. ( A ) Распределение времен коалесценции показывает, что ( i ) при синусоидальной вынужденной конвекции (FC) (13 Гц) стабильность пузырьков увеличилась, а пузырьки ( ii ) в смесях базовых масел смазочных материалов больше стабильнее, чем в любом из входящих в их состав базовых масел.( B ) Профили средней толщины 10% смеси группы III в группе IV, показывающие характерные колебания солутокапиллярных потоков Марангони, и их отсутствие в чистой группе III и группе IV. Выше показаны интерферограммы, полученные экспериментально для соответствующих случаев.

Наконец, отметим, что солютокапиллярная стабилизация более выражена в верхнем слое пузырьков пены. Это связано с тем, что пузырьки наверху испытывают неограниченное испарение и конвекцию, поскольку они подвергаются воздействию окружающего воздуха.Однако пузырьки под верхним слоем в некоторой степени защищены от испарения, поскольку при испарении внутри пены ожидается насыщение при tsat∼MRTVA∼10−2s (для пузырька диаметром 1 мм внутри пены, содержащей 1% силиконового масла 2-сСт), где M — молярная масса летучих веществ, R — универсальная газовая постоянная, T — температура, а VA — отношение объема к площади поверхности пузырька ( SI Приложение ). Следовательно, пузырьки внутри пены в первую очередь стабилизируются за счет вязкого сопротивления утонению стенок пузырьков.Как следствие, слияние происходит относительно более интенсивно внутри основной массы пены, чем сверху ( SI Приложение , рис. S4). Кроме того, разрыв пузырьков из верхних слоев приводит к каскаду схлопывания пузырьков в нижних слоях, что приводит к ступенчатому схлопыванию пены, описанному выше и показанному на фиг. 2 A , и .

Обсуждение

В заключение, мы показали, что относительная стабильность пен в неводных жидкостях, особенно в базовых смазочных маслах, может быть определена путем анализа динамики коалесценции отдельных пузырьков.Это говорит о том, что эксперименты с одним пузырем являются привлекательной альтернативой исследованию характеристик пенообразования жидкостей, поскольку они могут предоставить дополнительную механистическую информацию о процессах пенообразования.

Используя эксперименты с одним пузырьком, были протестированы четыре различных (группы I – IV) базовых масел смазочных материалов (каждое из которых относится к разным группам базовых масел) и смеси силиконовых масел с сопоставимой вязкостью для изучения механизма стабилизации пены в этих неводных системах. Испытания показали, что доминирующим физическим механизмом, стабилизирующим иначе термодинамически нестабильные пузырьки, были солутокапиллярные потоки Марангони.Поскольку эти солютокапиллярные потоки Марангони возникают в результате дифференциального испарения в многокомпонентных жидкостях, содержащих компоненты с различной летучестью и равновесным поверхностным натяжением, результаты показывают, что смешивание некоторых типов жидкостей может способствовать усилению пенообразования.

Эти результаты особенно важны для смазочной промышленности, где контроль пенообразования в высокопроизводительных приложениях имеет решающее значение. Во многих смазанных средах (кроме полностью замкнутых ситуаций, таких как герметично закрытые механизмы) можно ожидать испарения смазки, как в случае с обычно используемыми механизмами редуктора, имеющими сапуны и системы рециркуляции смазки, подключенные к открытым воздушным отстойникам.В таких случаях можно ожидать пенообразования, опосредованного солутокапиллярами. Кроме того, поскольку солютокапиллярная стабилизация осуществляется за счет дифференциального испарения, условия окружающей среды, которые усиливают испарение, такие как высокая температура, окружающая вибрация и конвекция воздуха, которые преобладают в смазанных средах, также могут усугублять опосредованное солутокапилляром пенообразование. В таких случаях необходимо тщательно учитывать свойства смазочного материала, включая выбор и смешивание базового масла, чтобы минимизировать опосредованную солутокапиллярами стабилизацию пены.

В химическом отношении обсуждаемые смазочные материалы в основном включают алифатические алкены / алканы (группы I – IV) и полидиметилсилоксаны (силиконовые масла), которые составляют широкий класс неводных систем, обычно встречающихся в нашей повседневной жизни. Следовательно, пенообразование, опосредованное солутокапиллярно-опосредованным испарением, может применяться к широкому классу неводных систем и дополнять установленные механизмы стабильности пены в неводных системах (26, 29). Фактически, вызываемое испарением пенообразование, опосредованное солутокапиллярно, может быть обычным источником пенообразования в неводных системах с очень низким поверхностным натяжением, таких как силиконовые масла, которые имеют низкую склонность к адсорбции поверхностно-активных частиц на границе раздела.Кроме того, экспериментальная техника и результаты, представленные в исследовании, будут полезны для дальнейшей характеристики пенообразования в таких системах, как водно-спиртовые смеси (28), масла для жарки (29) и жидкие смеси, подвергнутые перегонке (27), где, как известно, испарение быть важным.

Материалы и методы

Эксперименты с объемной пеной.

Измерения стабильности объемной пены проводились в соответствии с испытанием промышленного стандарта ASTM D892. Измерения подъема пены (приведены на рис.2 A , i и B , i ) были проведены с использованием аппарата для пенообразования, разработанного собственными силами, подробности которого описаны в другом месте (1). Все эксперименты записывались на видео с частотой 30 кадров в секунду. Объем пены измеряли каждые 10 кадров, примерно через 0,3 с после прекращения выделения пузырьков (время, необходимое для того, чтобы последние пузырьки закончили подниматься через объем жидкости).

Эксперименты с одним пузырем.

Эксперименты по коалесценции с одним пузырьком проводились с использованием DFI; конкретные детали, касающиеся его конструкции, упоминаются в другом месте (см.1 и ссылки в нем). В начале каждого эксперимента с одним пузырьком, описанного в этой статье, от 5 до 6 мл смазочного базового масла заливается в камеру DFI. Пузырек объемом 1,2 ± 0,15 мкл создается на кончике стандартного капилляра калибра 16 (внешний диаметр: 1,651 ± 0,013 мм, внутренний диаметр: 1,194 ± 0,038 мм). Размер пузырьков выбирается максимально приближенным к размеру пузырьков, имеющих наибольшую плотность числа пузырьков в свежеобразованной пене (30), и в то же время достаточно большим, чтобы избежать нестабильности, связанной с манипулированием маленькими пузырьками на капиллярах (31).После образования пузырька на капилляре камера перемещается вниз (при этом пузырь остается неподвижным) с постоянной скоростью 0,15 мм / с до тех пор, пока пузырь не окажется на расстоянии одного радиуса от границы раздела масло-воздух. Это начальное состояние системы перед всеми экспериментами (Рис. 1 B ).

На этом этапе эксперимент начинается с датчика давления, измеряющего давление внутри пузыря с частотой 20 Гц. Затем пузырек поднимается на расстояние, в 1,5 раза превышающее его радиус, от его исходного положения и удерживается в этом конечном положении.(Это конечное положение сравнимо с положением равновесия, достигаемым свободным пузырем за счет баланса плавучести и капиллярных сил.) Одновременно верхняя камера регистрирует эволюцию пленки жидкости между пузырем и границей раздела смазка-воздух. По мере того, как пленка стекает и ее толщина становится сопоставимой с длиной волны света, верхняя камера видит интерференционные картины (рис. 1 C ). Наконец, эксперимент заканчивается, когда пленка разрывается и пузырек сливается при некоторой критической толщине пленки.Толщина пленки получается путем сопоставления цветов на записанных интерференционных картинах с физической толщиной с использованием классических соотношений интенсивности света и толщины пленки (12), предполагающих однородные и недисперсные пленки. Программное обеспечение на основе Python 2.7 было разработано собственными силами (1) для помощи в картировании толщины и визуализации профилей толщины.

Пробы масла.

Четыре базовых масла (группы I – IV) были получены от Shell Global Solutions (США), Inc. Как показано в приложении SI , таблица S1, эти базовые масла имеют сопоставимые плотности (определенные по ASTM D-4052), вязкости (определяется по ASTM D-445) и поверхностного натяжения (определяется методом висячей капли).Потеря массы из-за испарения (определенная по ASTM D-5800) была различной для масел. Далее, спектроскопические анализы были проведены для всех базовых масел, чтобы убедиться в отсутствии поверхностно-активных полидиметилсилоксановых и фторалкильных групп. Силиконовое масло 50 сСт (Shin Etsu) было выбрано как в качестве основы смазки группы V, так и в качестве композиционно чистой модельной системы, чтобы противопоставить пенообразующее поведение гетерогенных (группы I – III) смазочных масел. Наконец, для изучения влияния солютокапиллярных потоков были приготовлены контролируемые смеси силиконового масла 50 сСт с 2 сСт и 20 сСт (Shin Etsu).Представленные смеси (рис. 2 B , ii ) включают 0,5% и 5% по объему смесь 20 сСт в 50 сСт и 0,5% по объему смесь 2 сСт в 50 сСт. Благодарности Прем Сай за создание схематических иллюстраций в рукописи.Работа поддержана грантом Shell № PT60980.

Сноски

• Вклад авторов: V.C.S., A.K., W.C., S.M.R., P.D.S. и G.G.F. спланированное исследование; V.C.S. проведенное исследование; V.C.S., A.K., S.M.R. и G.G.F. проанализированные данные; и V.C.S., A.K., S.M.R. и G.G.F. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• ↵ * Родригес-Хаким М, Фуллер Г.Г.Девяносто первый симпозиум ACS по коллоидам и поверхностным наукам, 9–12 июля 2017 г., Нью-Йорк.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1805645115/-/DCSupplemental.

Роль солености и наличия нефти

Исследовательская статья

Том 1 Выпуск 2-2019

Пенообразование и устойчивость к пенообразованию некоторых растворов поверхностно-активных веществ: роль солености и наличия нефти

Эль-Махди Усама A *

Департамент нефтяной и газовой инженерии, Инженерный колледж Университета Короля Сауда, P.O. Box 800, Эр-Рияд 11421, Саудовская Аравия

* Автор, ответственный за переписку: Эль-Махди Усама А., Отдел разработки нефти и природного газа, Инженерный колледж, Университет Короля Сауда, P.O. Box 800, Эр-Рияд 11421, Саудовская Аравия.

Поступила: 11.11.2019; Опубликован: 21 ноября 2019 г.

Аннотация

Пенообразование и стабильность пены являются основными проблемами при вытеснении пены для увеличения нефтеотдачи.В данной работе представлены результаты систематического лабораторного скрининга пенообразующей способности и пеноустойчивости некоторых поверхностно-активных веществ. Исследованными поверхностно-активными веществами были Brij 700, Triton X-100, Triton X-405, Zonyl FSO, Hitenol H-10, Hitenol H-20, Noigen N-10 и Noigen N-20. Исследованы эффекты солености раствора и присутствия нефти. Пена образовывалась путем барботирования газообразного диоксида углерода с фиксированной скоростью потока через растворы поверхностно-активных веществ, и параметр R5, предложенный Lunkenheimera и Malysa (2003), использовался для тестирования стабильности пены.Результаты показывают вспенивающую способность всех поверхностно-активных веществ, кроме Triton X-405. Zonyl FSO и Hitenol H-10 превосходили по стабильности пены с большей стабильностью при увеличении концентрации поверхностно-активных веществ. Эквивалентные оптимальные объемы пены были получены для обоих поверхностно-активных веществ, но при более высоких концентрациях Hitenol H-10. Увеличение солености раствора с 4% до 10% отрицательно сказалось на стабильности пены для растворов Zonyl FSO с низкой концентрацией, но не повлияло на стабильность пены растворов Hitenol H-10.

Стабильность пены и эффективность вытеснения нефти были протестированы с различными концентрациями растворов Zonyl FSO и Hitenol H-10 при 4% солености. Присутствие масла в реализованной объемной доле влияет на стабильность пенопласта. Эффект зависит от типа поверхностно-активного вещества и концентраций поверхностно-активных веществ, где стабильность снижается при низком диапазоне концентраций Zonyl FSO и во всех диапазонах концентраций, испытанных для Hitenol H-10. В случае Zonyl FSO наблюдения показывают, что нефть осталась в скелете ламелей и на границах плато без дренажа.Напротив, Hitenol H-10 смог поднять значительную часть нефтяного столба, но нефть была удалена из структуры пены за короткий период времени.

Введение

Тенденция к снижению количества новых открытий в сочетании с высоким спросом на энергию подтолкнула отрасль к важности процессов повышения нефтеотдачи (EOR) в коллекторах с низкой эффективностью извлечения. Заводнение газом — обычное средство повышения нефтеотдачи. Газы обладают высокой подвижностью из-за их низкой вязкости и плотности по сравнению с пластовыми флюидами.Это может привести к обходу газа и подавлению остаточного масла, что приведет к неэффективной очистке. Впервые пена для инъекций была предложена Бондом и Холбруком (1958). Было предложено преодолеть высокую подвижность, связанную с газовым движением, и улучшить контакт между нефтью и закачиваемыми газами. Позже Фрид (1961) доказал, что пена может действовать как блокирующий газ агент.

Пены обычно образуются с систематической гексагональной текстурой из-за диспергирования газа через непрерывный раствор поверхностно-активного вещества (Schramm and Wassmuth, 1994).Это может быть либо попеременное впрыскивание, либо совместное впрыскивание газа и раствора поверхностно-активного вещества. Пена термодинамически нестабильна, и стабильность тонких жидких пленок важна для стабильности пены, и они стабилизируются поверхностно-активными веществами для предотвращения слияния пузырьков.

обычно описываются с точки зрения их вспениваемости, определяемой как способность поверхностно-активных веществ образовывать пену независимо от особых свойств пены и стабильности пены, описывающих изменения высоты или объема пены во времени сразу после образования пены (Malysa and Lunkenheimer, 2007 ).Эти два члена взаимосвязаны, и чем более стабильны пленки пены, тем выше вспениваемость раствора.

Стабильность пены зависит от электрического двухслойного отталкивания (Israelachvili, 1991, Schramm and Wassmuth, 1994), гравитационного дренажа, капиллярного всасывания, поверхностной упругости, дисперсионного силового притяжения, стерического отталкивания, а также поверхностной и объемной вязкости (Schramm and Wassmuth, 1994). ). Повышенная поверхностная и объемная вязкость напрямую не способствуют стабилизации пленки. Они скорее действуют как сопротивление процессам истончения и разрыва пленки.

Пенообразование обычно увеличивается с увеличением концентрации поверхностно-активного вещества до критической концентрации мицелл (CMC), выше которой концентрация поверхностно-активного вещества оказывает незначительное влияние (Chiang et al., 1980). Марсден и Хан (1966) обнаружили, что кажущаяся вязкость увеличивается с увеличением концентрации поверхностно-активного вещества.

Стабильность пены в присутствии масла связана с взаимодействием пены с маслом. Литература указывает на роль присутствия масла в стабильности пены (Aveyard et al., 1994; Denkov, 1999; Bergeron et al., 1993; Шрамм, 1994; Гарретт, 1993). Васан и др. (1994) указали, что стабильность пены в присутствии масла связана с псевдоэмульсионной пленкой между каплями масла и газом. Vikingstad et al. (2005) провели статические испытания пены и обнаружили, что стабильность пены в присутствии масла связана с транспортными свойствами пены, на которые влияет способность поверхностно-активного вещества растворять молекулы масла. Масла с более высокой молекулярной массой могут стабилизировать образовавшуюся пену по сравнению с маслами с более низкой молекулярной массой.

Рассмотрены три основных механизма противовспенивающих свойств дисперсных масел.Это скорость истончения водной пленки во время проникновения нефти, растекания нефти по поверхности воды и образования перемычек в тонкой водной пленке (Николов и др. , 1986; Лау и О’Брайен, 1988). Simjoo et al. (2013) предположил, что распад пены в присутствии нефти начинается с небольшого и быстрого распада, в котором преобладает гравитационный дренаж, за которым следует стабилизированный объем пены, а затем второй непрерывный распад из-за слияния пузырьков в течение относительно длительного времени. Дестабилизация масляной пены более выражена для масел с меньшей молекулярной массой.Фараджзаде и др. (2010) показал, что закачка CO2 ниже минимального давления смешиваемости газа почти не пенится в нефтеносном участке пористой среды.

Vikingstad et al. (2005) указали, что соленость раствора поверхностно-активного вещества является основным фактором, влияющим на стабильность пены, и этот эффект более выражен в присутствии нефти. Их работа показала, что растворы с низкой соленостью могут генерировать более стабильную пену, чем растворы с высокой соленостью. Аронсон и др. (1994) указали, что стабильность, обеспечиваемая разделительным давлением в ламелле между двумя пузырьками пены, напрямую зависит от концентрации поверхностно-активных веществ и соли, которые используются при заводнении пеной в пористой среде.

В этой работе мы исследовали способность к пенообразованию и стабильность пены нескольких поверхностно-активных веществ. Измерения проводились при различных концентрациях поверхностно-активного вещества при различной солености растворов в присутствии и в отсутствие сырой нефти.

Методика эксперимента
Применение параметра t _1/2 для сравнения метастабильных пен может занять много времени. Lunkenheimera и Malysa (2003) предложили параметр, называемый R5, для исследования стабильности пены растворов поверхностно-активных веществ.Этот параметр определяется как отношение высоты пены через пять минут после вспенивания ( h ₅ ) к исходной высоте образовавшейся пены ( h ₀ ). Согласно их исследованию, пены с R5 50% можно рассматривать как метастабильные, тогда как более низкие значения R5 указывают на пену с низкой стабильностью.

Используемое устройство представляет собой простую установку, показанную на (Рисунок 1). Он состоит из стеклянной колонки длиной 100 см и внутренним диаметром 1,6 см, снабженной стеклянной фриттой, размещенной в основании колонки.Пена образовывалась путем впрыскивания газа в раствор с помощью шприца для подачи газа. Эксперименты проводятся путем медленной заливки раствора ПАВ (12,5 мл) в стеклянную колонку. Двуокись углерода (50 мл) вводится в раствор вручную с помощью шприца в течение 20 секунд. После введения газа кран, соединяющий колонку со шприцем, сразу закрывается, и измеряется начальная высота пены и раствора. Затем через пять минут измеряют высоту пены и уровень раствора, чтобы определить параметр R5.

Рис. 1: Схема экспериментальной установки.

Пенообразование в присутствии масла исследуют путем добавления масла в раствор поверхностно-активного вещества перед закачкой газа. Количество масла рассчитывали как объемную долю раствора поверхностно-активного вещества, и в колонку наливали 5,0% по объему. Все измерения повторяли 2-3 раза для каждой концентрации раствора при температуре окружающей среды и атмосферном давлении.

Материалы

Было исследовано несколько поверхностно-активных веществ.Эти поверхностно-активные вещества являются неионными (Brij 700, Triton X-100, Triton X-405 и Zonyl FSO, Noigen N-10 и Noigen N-20), анионными (Hitenol H-10, Hitenol H-20). Растворы ПАВ различной концентрации готовили путем их разбавления в рассолах с соленостью 4% и 10%. В таблицах 1 и 2 приведены составы солевых растворов. Олеиновая фаза представляла собой сырую нефть от средней до тяжелой (23 API, 90 сП). Для получения пены использовался газообразный диоксид углерода высокой чистоты.

Таблица 1: Состав 4,19% рассола.

Таблица 2: Состав 10% рассола.

Результаты и обсуждение

Для исследования стабильности пены во время пенообразования каждую концентрацию поверхностно-активного вещества вводили с объемами газа 25 и 50 см 3 в течение периода времени 20 секунд.Это соответствует средним объемным расходам 4,5 и 9 л / час. Фиг. 2 представляет собой примерный график зависимости начальной высоты пены растворов поверхностно-активного вещества Hitenol H-10 от концентрации поверхностно-активного вещества. На рисунке показана высота пены в два раза больше, когда нагнетание газа было удвоено с 4,5 л / час до 9 л / час, что указывает на начальный объем пены, эквивалентный объемам диспергированного газа и раствора, поднимаемым образовавшейся пеной. Таким образом, была сформирована стабильная структура пены без значительного разрыва. На рисунке 3 представлены результаты для всех исследованных растворов поверхностно-активных веществ.Все можно охарактеризовать как хорошая пенообразующая способность во время образования столбика пены, за исключением Triton X-405, где высота пены была увеличена только на 50%, когда скорость закачки газа была увеличена вдвое.

Рис. 2: Зависимость высоты пены от концентрации поверхностно-активного вещества для растворов Hitenol h20 с соленостью 4% при закачке газа 25 и 50 см 3.

Рис. 3: Зависимость высоты пены от концентрации поверхностно-активного вещества для растворов поверхностно-активных веществ 4% солености при 25 и 50 кубических сантиметрах нагнетания газа.

Период полувыведения (t _1/2 ) столбика пены является наиболее распространенным методом, используемым для проверки стабильности пены. Как указывалось ранее, этот метод может занять много времени, поэтому метод R5 был использован для быстрой оценки стабильности пены. На рис. 4 показаны значения R5 как функция концентраций поверхностно-активных веществ для всех растворов поверхностно-активных веществ. За исключением Zonyl FSO и Hitenol H-10, все испытанные растворы поверхностно-активных веществ характеризуются низкой стабильностью пенообразователей с полным разрывом пены за очень короткий промежуток времени, менее 5 минут.Zonyl FSO обеспечивает постоянное значение R5 65% при концентрациях поверхностно-активного вещества 200 ppm и выше. Растворы поверхностно-активного вещества Hitenol H-10 показывают низкие значения R5 ниже концентраций 50 ppm с резким увеличением R5 между 50 ppm и 150 ppm и постоянным значением R5 примерно на 60% выше 150 ppm. Соответственно, оба поверхностно-активных вещества считаются метастабильными, на что указывают значения R5 выше 50% с переходом от низкой стабильности к высокой стабильности в пределах диапазона концентраций поверхностно-активного вещества. Zonyl FSO требовал более широкого диапазона концентраций для достижения стабильности по сравнению с Hitenol H-10, и это может быть связано с различной поверхностной активностью двух поверхностно-активных веществ.

Рис. 4: Изменение R5 в зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества в различных тестируемых поверхностно-активных веществах.

Влияние солености раствора на стабильность пены было протестировано путем сравнения результатов растворов Zonyl FSO и Hitenol H-10 при двух различных соленостях 4% и 10%. На рис. 5 и 6 показано влияние солености на тенденцию R5 растворов поверхностно-активных веществ Zonyl FSO и Hitenol H-10 соответственно. На рис. 5 показана меньшая стабильность пены при низких концентрациях поверхностно-активного вещества Zonyl FSO с высокой соленостью, на что указывает резкое увеличение значений R5 в узком диапазоне концентраций (около 20 ppm) по сравнению с гораздо более широким диапазоном для раствора с низкой соленостью.При более высоких концентрациях эффекта не наблюдалось. Рисунок 6, с другой стороны, показывает тенденцию совпадения значений R5 при низких и средних концентрациях Hitenol H-10 с небольшим уменьшением значений R5 при более высоких концентрациях и более соленых растворах Hitenol H-10.

Рис. 5: Изменение R5 в зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества Zonyl FSO при различной солености раствора.

Рисунок 6: Изменение R5 в зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества Hitenol h20 при различной солености раствора.

На рис. 7 показаны снимки колонн с пеной, образованных низкими и высокими концентрациями Zonyl FSO и Hitenol H-10 при 10% солености. Растворы с высокой концентрацией характеризовались мелким и довольно равномерным распределением пузырьков, тогда как более низкие концентрации четко выявляют другую текстуру пены с более крупными размерами пузырьков и широким распределением. Эти снимки хорошо коррелируют с тестами R5, показанными на рисунках 5 и 6.

Рисунок 7: Структура пены низких и высоких концентраций Zonyl FSO и Hitenol h20 при 10% солености.

Основной проблемой при применении пены для контроля подвижности является ее стабильность в присутствии масла. Стабильность пены растворов Zonyl FSO и Hitenol H-10 при 4% -ной солености тестировали в присутствии средней и тяжелой сырой нефти, и полученные результаты сравнивали с результатами, полученными ранее в отсутствие нефти. На рисунках 8 и 9 сравнивается стабильность пены Zonyl FSO и Hitenol H-10 соответственно в присутствии и в отсутствие масла. В присутствии масла растворы Zonyl FSO показывают меньшую высоту пены при более низких концентрациях (Рисунок 8).Никакого эффекта не наблюдалось при концентрациях выше 100 ppm. Наблюдения указывают на хорошую высоту пены, но с некоторым зазором в нижней части столба пены и низким подъемом масла при концентрациях в диапазоне от 100 до 300 ppm. При концентрации выше 600 ч / млн была получена хорошая структура пены с хорошей стабильностью и эффективностью при подъеме значительной части нефти на каркас ламелей и на границах плато без дренажа, как показано на Рисунке 10.

Рисунок 8: Изменение R5 в зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества Zonyl FSO в присутствии и в отсутствие масла.

Рисунок 9: Изменение R5 в зависимости от концентрации поверхностно-активного вещества Hitenol H-10 в присутствии и в отсутствие масла.

Рис. 10: Влияние присутствия нефти на структуру и стабильность пены при концентрации поверхностно-активного вещества 1000 ppm, разбавленного 4% рассолом.

На рис. 9 показано резкое уменьшение высоты пены Hitenol H-10 с очень низкой стабильностью, при которой пена исчезает, когда закачка газа прекращается при концентрациях около 100 ppm.Когда концентрация увеличивается в диапазоне от 150 до 300 частей на миллион, наблюдается хорошая высота пены, но с недельной структурой, при которой пена полностью исчезает в течение первой минуты. При увеличении концентрации выше 1000 ppm мы получили хорошую высоту пены с разумной стабильностью и эффективностью вытеснения масла. На рис. 10 представлен снимок, показывающий распределение масляной фазы внутри структуры пены, накапливающейся на границах плато, что указывает на прочность пленок пены Hitenol H-10. Однако за короткое время поднятое масло вытекло из пенопласта.Присутствие масла в заданной объемной доле влияет на стабильность столбов пены. Эффект зависит от типа поверхностно-активного вещества и концентрации поверхностно-активного вещества, где стабильность снижается при низких концентрациях Zonyl FSO и во всех испытанных диапазонах концентраций Hitenol H-10.

Выводы

1. Все поверхностно-активные вещества, за исключением Triton X-405, показали хорошую формуемость, но поверхностно-активные вещества Zonyl FSO и Hitenol H-10 обеспечили самую высокую долговечность пены в отсутствие масла.
2. Пенообразование и стабильность пены повышаются с увеличением концентрации поверхностно-активных веществ.
Растворы
3. с высокой концентрацией характеризовались мелким и довольно равномерным распределением пузырьков, тогда как более низкие концентрации четко выявляют другую текстуру пены с более крупными размерами пузырьков и широким распределением.
4. Более высокая соленость снижает стабильность пены при низких концентрациях поверхностно-активного вещества Zonyl FSO. При более высоких концентрациях эффекта не наблюдалось. С другой стороны, не наблюдалось никакого влияния на стабильность пены растворов Hitenol H-10 при различных концентрациях, за исключением небольшого падения долговечности пены при более высоких концентрациях.
5. В присутствии масла более низкие концентрации растворов Zonyl FSO обеспечивали более низкую стабильность пены. Стабильность пены не изменялась при концентрациях выше 100 ppm.С другой стороны, была отмечена более низкая стабильность во всем испытанном диапазоне концентраций Hitenol H-10.
6. Поверхностно-активное вещество Hitenol H-10 могло поднимать значительную часть масла вверх, но это масло стекало из структуры пены. Напротив, масляная фаза была распределена внутри структуры пены Zonyl FSO, накапливаясь на границах плато, что указывает на прочность пленок пены.

Список литературы

1. Бонд, Д. К. и Холбрук, О. С., Патент США №2,866,507, 30 декабря 1958 г.
2. А. Н. Фрид (1961). Процессы пенного привода для увеличения нефтеотдачи, № Отчет об исследованиях 5866, USBM.
3. Шрамм Л. Л. и Вассмут Ф. (1994). Пены: основные принципы, В: Пены: основы и применение в нефтяной промышленности, Шрамм, Л.Л. (ред.), Американское химическое общество, и Вашингтон, округ Колумбия.
4. Малиса К. и Лункенхаймер К. (2008). Пены в динамических условиях, Current Opinion in Colloid & Interface Science 13 стр.150-162.
5. Исраэлачвили, Дж. Н., (1966). Межмолекулярные и поверхностные силы, 2-е изд., Academic Press, Сан-Диего, 1991. С. С. Марсден, Soc. Домашний питомец. Англ. J. 6, 17.
6. Chiang, J.C., Sanyal, S.K., Castanier, L.M., Brigham, W.E., and Sufi, A., (1980). Пена как агент контроля подвижности в процессах закачки пара, документ SPE 8912, представленный на 50-й ежегодной региональной конференции в Калифорнии, Лос-Анджелес, 9-11 апреля.
7. Марсден, С.С., и Хан, С.А., ((1966).Поток пены через пористую среду и измерения кажущейся вязкости, Soc. Домашний питомец. Англ. J., стр. 17-25 ,.
8. Авеард Р., Бинкс Б. П., Флетчер П. Д. И., Пек Т. Г. и Гарретт П. Р. (1993). Поступление и распространение капель алкана на границе раздела воздух-раствор поверхностно-активного вещества в зависимости от стабильности пены и мыльной пленки, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 89 с. 4313-4321.
9. Денков Н.Д. Механизмы разрушения пены противовспенивателями на масляной основе. Langmuir, 20 (2004), стр. 9463-9505.
10. Бержерон В., Фаган М. Э. и Радке К. Дж. (1993). Обобщенные входящие коэффициенты — критерий устойчивости пены к маслу в пористой среде, Langmuir 9 (7), стр. 1704-1713.
11. Гаррет П. Р. (1993). Механизм действия пеногасителей, В: Пеногаситель: теория и промышленное применение; Гаррет, П.Р. (редактор), Марсель Деккер, Нью-Йорк.
12. Васан Д., Николов А., Хуанг Д. и Эдвардс Д. (1988). Стабильность пены: эффекты расслоения нефти и пленки.Х. (ред.), Американское химическое общество, Вашингтон, округ Колумбия.
13. Vikingstad Anne Kari, Skauge A., Høiland H., Aarra M., (2005). Взаимодействие пены с маслом проанализировано с помощью статических испытаний пены, коллоидов и поверхностей A: Physicochem. Англ. Аспекты 260, стр. 189–198.
14. Николов А. Д., Васан Д. Т., Хуанг Д. В. и Эдвардс Д. А. (1986). Влияние масла на стабильность пены: механизмы и последствия вытеснения нефти пеной в пористой среде, доклад SPE15443-MS, представленный на Ежегодной технической конференции и выставке, 5-8 октября, Новый Орлеан, Луизиана.
15. Лау, Х. К. и О’Брайен, С. М. (1988). Влияние растекающихся и нераспространяющихся масел на распространение пены через поровые среды, SPE Reservoir Engineering, с. 893-896.
16. Симджу М., Резаи Т., Андрианов А. и Зита П. Л. Дж. (2013). Стабильность пены в присутствии масла: влияние концентрации поверхностно-активного вещества и типа масла, коллоидов и поверхностей A: Physicochem. Англ. Аспекты, принятая рукопись.
17. Фараджзаде Р., Вассинг Б. М. и Бурригтер П. М. (2012).Пенный газо-нефтяной гравитационный дренаж в коллекторах с естественной трещиноватостью, Journal of Petroleum Science and Engineering, 94-95, стр. 112-122.
18. Кульман, М. И., (1990). Визуализация влияния легкой нефти на пену с CO2, Journal of Petroleum Technology, 42 стр. 90-908.
19. Aronson, A. S., Bergeron, V., Fagan, M. E., and Radke, C.J. (1994). Влияние расклинивающего давления на стабильность и течение пены в пористых средах, коллоидах и поверхностях. A. 83, стр. 109-120.

Образец цитирования: Эль-Махди Усама А.(2019). Вспениваемость и стабильность пены некоторых растворов поверхностно-активных веществ: роль солености и наличия нефти. Архив химии и химической технологии 1 (2).

Авторские права: © 2019 El-Mahdy Osama A. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что автор и источник являются оригинальными. зачисляются.

Что такое пена с эффектом памяти? | Тональный крем для сна

Если вы недавно были на рынке матрасов, вы, вероятно, слышали термин «пена с эффектом памяти».«Матрасы бывают разных стилей, из самых разных материалов, и пена с эффектом памяти стала одной из самых популярных.

Впервые спроектированный в 1960-х годах для использования в сиденьях и ремнях космических кораблей НАСА, амортизирующая пена с эффектом памяти, снимающая давление, также использовалась в качестве амортизатора в шлемах и обуви, а также в протезировании и подушках для сидений для инвалидных колясок. Однако только в 1990-х годах, когда Fagerdella World Foams выпустила свой флагманский шведский матрас TempurPedic, пена с эффектом памяти была представлена ​​в качестве материала для матрасов.С тех пор матрасы из пены с эффектом памяти быстро вышли на рынок, особенно с ростом брендов матрасов в коробке.

Но что такое пена с эффектом памяти? Из чего он сделан, как работает и как узнать, подходит ли он вам?

Мы вас прикрыли. В этом руководстве по пене с эффектом памяти мы разберем все особенности материала, то, как он используется в матрасах, и на что следует обращать внимание покупателям матрасов с умом.

Ознакомьтесь с нашим полным руководством с исследованиями, если вы хотите найти матрасы из пены с эффектом памяти с самым высоким рейтингом?

Из чего сделана пена с эффектом памяти?

Прежде всего: что такое пена с эффектом памяти с физической точки зрения?

Основным компонентом пенопласта с эффектом памяти является полимер (вещество с большими молекулами, состоящее из множества маленьких похожих субъединиц, связанных вместе), называемый полиуретаном.Полиуретан — это невероятно распространенный и универсальный пластиковый полимер, который можно использовать для производства широкого спектра материалов и продуктов, включая мебель, такую ​​как диваны и матрасы, а также такие продукты, как изоляция, жидкие краски и грунтовки, аэрозольная пена, эластичные волокна, автомобильные детали и т. Д. и даже прочные эластомеры, такие как роликовые колеса.

Пена с эффектом памяти — это так называемая «вязкоупругая» полиуретановая пена или полиуретановая пена с низким сопротивлением (LRPu). Он создается путем добавления к полиуретану различных составов и добавок, которые меняются в зависимости от типа создаваемой пены.

В конечном итоге эти химические вещества влияют на два основных качества пены с эффектом памяти: вязкость и эластичность. В контексте пены с эффектом памяти, когда мы говорим, что материал «вязкий», мы имеем в виду, что требуется много времени, чтобы изменить форму под давлением или передать энергию из одного места в другое. Когда мы говорим, что материал «эластичный», это означает, что он может растягиваться или деформироваться, но возвращаться к своей исходной форме или размеру, когда растягивающая сила снижается,

У разных производителей есть разные «рецепты» химикатов, которые они добавляют в пену, и процессы, которые они используют для создания пены.Эти рецепты и процессы влияют на ощущения и функции каждого отдельного продукта из пеноматериала с эффектом памяти и часто являются собственностью секретов. Однако, как правило, вязкоупругая пена, используемая в большинстве матрасов из пены с эффектом памяти, содержит, по крайней мере, некоторую долю соединения, называемого полиэфирполиолом, которое помогает придать пене как эластичность, так и вязкость.

Как работает пена с эффектом памяти?

Как мы уже говорили выше, матрасы из пеноматериала с эффектом памяти сконструированы так, чтобы медленно прилегать к телу в ответ на давление и, следовательно, равномерно распределять вес тела.Они также спроектированы так, чтобы быть эластичными и возвращаться к своей первоначальной форме после снятия веса тела и давления.

Пена с эффектом памяти реагирует по-разному в зависимости от того, как вы прикладываете давление или «силу». Если надавить быстро, пена будет менять форму медленнее или «неохотно». Это означает, что пена с эффектом памяти отлично поглощает силу удара, поэтому изначально она использовалась в таких областях, как строительство космических челноков. Когда в качестве материала матраса используется пена с эффектом памяти, это качество помогает матрасу равномерно амортизировать тело и создает ощущение медленной контуров, поскольку матрас адаптируется к ударам вашего тела и меняет форму вокруг ваших изгибов.

Пена с эффектом памяти также относительно медленно возвращается к своей первоначальной форме при снятии силы — в среднем около 5-10 секунд. В течение этого периода восстановления энергия от удара поглощается и рассеивается. Эта временная задержка, явление, известное как «гистерезис», также помогает смягчить состояние сна, поскольку снимает часть давления (или энергии удара), создаваемого лежащим телом.

Еще одна важная часть того, как работает пена с эффектом памяти, заключается в том, что ее вязкость уменьшается с температурой. Это означает, что по мере нагрева он становится менее жестким и гибким.Это причина того, почему матрасы из пены с эффектом памяти кажутся более мягкими или более податливыми после того, как вы какое-то время лежали на них, поскольку тепло вашего тела увеличивает температуру поверхности для сна.

Различные типы матрасов из пены с эффектом памяти

Матрасы из пены с эффектом памяти бывают самых разных размеров, форм и стилей конструкции. Помимо запатентованных различий в составах и процессах, когда речь идет о каждом отдельном продукте из пеноматериала, существует несколько основных типов пенопласта с эффектом памяти.

Типы пены с эффектом памяти

По большому счету, существует три основных типа пены с эффектом памяти:

Традиционный

Это оригинальная, «классическая» пена с эффектом памяти. Это была первая пена с эффектом памяти, появившаяся на рынке для потребительского использования. Традиционная пена с эффектом памяти разработана так, чтобы приспосабливаться к вашему телу и сконструирована так, как мы описали выше. Одна из проблем традиционной пены с эффектом памяти заключается в том, что она имеет тенденцию удерживать тепло, что может привести к тому, что спальная поверхность матрасов, в которой используется эта пена, станет неприятно теплой.Два других типа пены с эффектом памяти были созданы частично для решения этой проблемы.

Открытая ячейка

Пена с эффектом памяти с открытыми ячейками имеет те же ингредиенты, что и традиционная пена с эффектом памяти, но с другой внутренней структурой. Матрасы из пенопласта с открытыми ячейками имеют внутренние карманы (или «открытые ячейки»), которые обеспечивают вентиляцию и циркуляцию воздуха по матрасу, что помогает рассеивать тепло.

Первоначально матрасы из пенопласта с открытыми ячейками были гораздо менее плотными, что иногда сказывалось на прочности матраса и делало их менее поддерживающими.Однако были разработаны новые производственные технологии для решения этой проблемы, при этом сохраняя при этом структуру матраса с открытыми ячейками (и, следовательно, сохраняя охлаждающий эффект).

лари

Другой тип пены с эффектом памяти содержит гель в своей конструкции. Гели обычно добавляют в матрас путем закачивания в пену микрогранул на основе геля. Эти микрошарики создают карманы, похожие на те, которые существуют в матрасах с открытыми ячейками. Вместо того, чтобы просто пропускать воздух через матрас, эти гели, как правило, являются материалами с «фазовым переходом», что означает, что они активно поглощают и отводят тепло от вашего тела.

В некоторых матрасах используется поролон, который подходит только к одной из этих категорий, но многие современные матрасы из вспененного материала с эффектом памяти включают несколько, если не все три.

В дополнение к этим трем основным типам некоторые разработчики матрасов из пены с эффектом памяти теперь добавляют в свои матрасы другие материалы, часто специально для охлаждения. Один из таких материалов — медь. Медь обладает высокой проводимостью и помогает как отводить тепло, так и отводить влагу при использовании в матрасах из пеноматериала с эффектом памяти. Существуют матрасы, которые соответствуют описанию всех трех основных типов пены с эффектом памяти, в состав которых входит медь.

Еще одна перспективная инновация в области пены с эффектом памяти — это разработка более экологичных пен. Эти экологически чистые пены с эффектом памяти (или «более зеленые пены с эффектом памяти») содержат больше растительных материалов, чем средний матрас из пены с эффектом памяти. Например, они могут заменить некоторые соединения и производные на нефтяной основе, используемые при производстве стандартной пены с эффектом памяти, соединениями и производными, изготовленными из соевого или кукурузного масла. Эти производственные технологии все еще относительно новы, но они становятся все более распространенными по мере развития технологии.

Конструкция матраса

Пена с эффектом памяти используется в матрасах по-разному. Во-первых, разные матрасы из пены с эффектом памяти имеют разную конструкцию, разработанную для достижения определенных качеств. Однако существует базовый шаблон, которому следуют большинство матрасов из пены с эффектом памяти, даже если уникальные компоненты отличаются. Этот шаблон состоит из трех компонентов:

1. Комфортный слой: Эта верхняя часть матраса состоит из одного или нескольких слоев вспененного материала, которые, как правило, предназначены для придания контуров и амортизации, в зависимости от уровня жесткости матраса.Во многих конструкциях матрасов в этой секции используется более воздухопроницаемая пена, чтобы отводить тепло от поверхности сна.
2. Переходный слой: Эта секция матраса состоит из одного или нескольких слоев вспененного материала, предназначенных для работы между комфортными слоями и сердцевиной. Они, как правило, немного тверже пены на комфортных уровнях и часто помогают отводить тепло от комфортного слоя.
3. Core: Это основа матраса. Он часто состоит из более плотной пены и обычно является самым большим слоем.Он обеспечивает устойчивость и поддержку матрасу за счет других слоев поролона. В некоторых матрасах, называемых гибридными матрасами, сердцевина не из пеноматериала, а такая же сердцевина, как у матраса с пружиной. Это, как правило, обеспечивает дополнительную поддержку, отскок и вентиляцию.

Свойства пены с эффектом памяти

Теперь, когда мы знаем, что такое пена с эффектом памяти, мы можем перейти к тому, как она ощущается и на что похож сон на матрасе из пены с эффектом памяти. В целом, есть три основных характеристики, описывающих матрасы из пены с эффектом памяти в целом, хотя разные матрасы будут предлагать разные уровни каждого из этих качеств

• Контур: Одна из отличительных характеристик пены с эффектом памяти прямо в названии.Когда вы ложитесь на матрас из пены с эффектом памяти, вы можете почувствовать контур поверхности сна, особенно изгибы и углы вашего тела.
• Раковина: В дополнение к контуру, пена с эффектом памяти имеет тенденцию иметь «раковину», то есть ощущение того, что матрас обнимает его, и даже погружается в него.
• Ощущаемая реакция: Как упоминалось выше, пена с эффектом памяти чрезвычайно адаптируется к давлению, и вы можете почувствовать, как материал становится более податливым и менее вязким в ответ на давление и тепло вашего тела, когда вы ложитесь.

Пена с эффектом памяти Плюсы и минусы

В дополнение к уникальному ощущению пены, матрасы из пены с эффектом памяти обладают множеством других специфических качеств, некоторые из которых заставляют людей любить их, а некоторые могут оттолкнуть людей. Определенно есть люди, которые обожают пену с эффектом памяти, и другие, кто этого не выносит. Кроме того, есть люди, которые любят одни качества пены с эффектом памяти, но могут обойтись без других. Поэтому, говоря о пене с эффектом памяти, важно учитывать как преимущества, о которых сообщают, так и жалобы.

Плюсы пены с эффектом памяти

Обеспечивает сброс давления: Пена с эффектом памяти формирует контуры тела, используя тепло и давление вашего собственного тела, чтобы соответствовать вашей форме. Это может обеспечить облегчение в тех частях тела, на которые мы оказываем наибольшее давление во время сна, например в бедрах, плечах и шее. Оказание регулярного непропорционального давления на эти части тела может вызвать боль при пробуждении, а также затруднить засыпание и сон.

Для некоторых людей, особенно с болями в суставах или артритом, контурная пена с эффектом памяти может уменьшить боль и дискомфорт за счет равномерного распределения веса и снятия напряжения с общих точек давления.

способствует выравниванию позвоночника: Еще одним плюсом контурирующих качеств пены с эффектом памяти является то, что для многих спящих она способствует хорошему выравниванию позвоночника и обеспечивает поясничную поддержку. Когда поверхность реагирует на естественные изгибы тела, как пена с эффектом памяти, может быть легче найти положение для сна, которое позволит вашему позвоночнику оставаться в нейтральном положении. Это может предотвратить ворочание по ночам, а также боли в спине и болезненные ощущения по утрам.

Гипоаллергенный: Для людей, страдающих аллергией, одно из основных преимуществ матрасов из пены с эффектом памяти заключается в том, что они, как правило, гипоаллергенны.Благодаря своей плотной структуре матрасы из пены с эффектом памяти менее склонны привлекать и накапливать аллергены, такие как пылевые клещи, плесень и другие распространенные раздражители.

Уменьшает передачу движения: Для спящих вместе и пар, особенно тех, кто чутко спит, очень важно при выборе матраса убедиться, что вы не почувствуете этого, если ваш партнер двигается или встает ночью.

Если предотвращение передачи движения является для вас приоритетом, пена с эффектом памяти имеет значительное преимущество.Из-за плотности пены с эффектом памяти и того, как она реагирует на давление и распределяет давление, она хорошо справляется с тем, чтобы движение одной части кровати не ощущалось на другой части кровати.

Quiet: Матрасы из пены с эффектом памяти также отличаются своей бесшумностью. Это важно для пар, которые не хотят будить своих близких, когда они встают с постели, но также и для тех, кто не хочет, чтобы его беспокоили скрипы, стоны или другие звуки, которые могут исходить от особенно шумных кровать.

Минусы пены с эффектом памяти

Удержание тепла: Одна из основных претензий к матрасам из пеноматериала с эффектом памяти заключается в том, что они склонны удерживать тепло и становиться неприятно теплыми. Поскольку они разработаны, чтобы реагировать на тепло тела, а также из-за плотности материала, пена с эффектом памяти действительно может быть довольно теплой, особенно традиционная пена с эффектом памяти.

Несмотря на то, что в технологии пенопласта с эффектом памяти появились инновации для решения этой проблемы (например, пенопласты с открытыми порами и гелевые пены, а также другие методы охлаждения), они, как правило, сохраняют тепло больше, чем другие типы матрасов.Это может вызвать проблемы с засыпанием и сном, особенно если вы уже спите крепко.

Стоимость: Еще одна проблема с пеной с эффектом памяти заключается в том, что она обычно дороже, чем другие матрасы. Это особенно верно, если вы получаете особенно качественный матрас из пеноматериала с эффектом памяти: по сравнению, например, с матрасом с внутренними пружинами аналогичного качества, матрас из пеноматериала с эффектом памяти обычно будет иметь более высокую цену.

По мере того как матрасы из пены с эффектом памяти становятся все более распространенными, и особенно по мере того, как компании, производящие матрасы в коробке, становятся все более популярными, общая стоимость матрасов из пены с эффектом памяти снизилась.Однако в целом это все еще более дорогостоящий вариант.

Не является водонепроницаемым: Матрасы из пены с эффектом памяти (а также верхние части и подушки из пены с эффектом памяти) могут быть повреждены водой и влагой / жидкостью в целом. Жидкости могут разрушить пену и сократить срок службы матраса из пены с эффектом памяти. Это особенно неудобно, если вы живете в зоне с высокой влажностью, или если у вас есть маленький ребенок или домашнее животное, которое склонно к утечкам или несчастным случаям. Это также делает особенно трудной чистку матраса из пеноматериала с эффектом памяти.

Ощущение «застревания»: Некоторые люди обнаруживают, что ощущение пены с эффектом памяти может вызвать у них ощущение, что они слишком погружены в матрас, так что они чувствуют себя застрявшими или втянутыми в материал. Это может затруднить передвижение в ночное время, и некоторые люди обычно находят это неудобным или отталкивающим. Погружение матраса из пены с эффектом памяти имеет тенденцию увеличиваться по мере старения матраса, поэтому людям, которых особенно отталкивает это чувство, со временем он только больше не понравится.

Выхлопные газы и запахи: Когда матрасы из пены с эффектом памяти впервые производятся, они имеют отчетливый химический запах. Это называется «отводом газа». Как правило, запах исчезает примерно через 24 часа после распаковки, но иногда он может оставаться в течение нескольких недель. Матрасы из пены с эффектом памяти, изготовленные из более дешевых материалов, обладают более сильным и длительным отводом газов.

Тяжелые / трудно двигаться: В наши дни многие матрасы из пены с эффектом памяти поставляются в виде матрасов в коробке, что создает иллюзию их легкости.Однако обычно это не так. После того, как матрас из пены с эффектом памяти установлен, он в среднем становится немного тяжелее, чем другие типы матрасов.

Это может вызвать проблемы при попытке поднять матрас, чтобы сменить простыни, или при попытке изменить положение матраса. Это также может быть серьезной болью при перемещении, особенно когда дело касается матраса в коробке, поскольку, вероятно, будет намного сложнее вынести матрас из комнаты, чем внести его.

Как выбрать правильный матрас из пены с эффектом памяти

Если вы решили, что пена с эффектом памяти звучит для вас как правильный выбор, вы должны знать еще многое, когда ищете идеальный матрас из пены с эффектом памяти.Вот несколько общих советов о том, что искать в матрасе из пены с эффектом памяти

Стойкость

Матрасы бывают разных уровней жесткости. Твердость матраса обычно описывается по шкале от очень мягкого до очень твердого, часто в числовом выражении от 1 (очень мягкий) до 10 (очень твердый). Подумайте об этом как о более детальном сценарии Златовласки и трех медведей: некоторым людям нравятся очень твердые матрасы, некоторым они нравятся очень мягкими, а некоторым нравятся они где-то посередине.

Большинство матрасов будут описаны в магазинах или в Интернете как «приземляющиеся где-то на шкале мягкости». Однако, если этой информации нет или она недостаточно подробна, вы можете посмотреть рейтинг прогиба под нагрузкой на вдавливание (ILD). По сути, это показатель жесткости: чем выше рейтинг ILD, тем более твердым может быть матрас. В зависимости от способа оценки ILD, каждый слой матраса (например, комфорт, переход, поддержка и т. Д.) Имеет свою собственную оценку ILD, а затем весь матрас в целом имеет общую оценку ILD.По шкале ILD матрас с общим ILD 10 будет очень мягким, а матрас с ILD 50 — очень жестким. Если вы хотите что-то посередине, судите по этим стандартам.

Плотность

Плотность пены с эффектом памяти — это мера того, сколько фактической пены содержится в каждом слое матраса. Пена с эффектом памяти бывает разной плотности, которая измеряется в фунтах на кубический фут (PCF). Как правило, чем выше плотность пены, тем дольше она сохраняет форму, эластичность и поддерживает структуру.Однако пена с более высокой плотностью также имеет тенденцию спать более горячим.

Если вы спите со средней температурой (т.е. вы не спите особенно жарко), хорошая плотность, которая сокращает разницу между долговечностью и сохранением тепла, составляет около 3,0–5,0 PFC.

Толщина

Когда дело доходит до матрасов из пеноматериала с эффектом памяти, толщина означает, сколько дюймов матрас измеряет сбоку. Это отличается от плотности: например, три дюйма пены могут иметь оценку ILD 10 или 50.Матрасы из пены с эффектом памяти имеют толщину от 6 до 14 дюймов. Как правило, более толстые матрасы более удобны, чем более тонкие, а также могут быть более мягкими, в зависимости от матраса.

Помимо толщины матраса в целом, вы должны также учитывать толщину каждого отдельного уровня. Матрасы из пены с эффектом памяти работают лучше всего, если между поверхностью для сна и основанием матраса есть не менее четырех дюймов комбинированной комфортной и переходной пены.Это гарантирует, что вы воспользуетесь преимуществами опорного стержня, и матрас не станет неудобным.

Сертификаты стандартизированных испытаний

Матрасы из пены с эффектом памяти более низкого качества могут содержать добавки, которые могут ухудшить качество материала, снизить срок службы матраса и даже, возможно, вызвать раздражение и / или испускать пары, которые сомнительны для здоровья. При выборе матраса обратите внимание на сертификат Certipur-US. Это знак одобрения, который гарантирует, что пена с эффектом памяти в матрасе изготовлена ​​без определенных химикатов, которые могут быть вредными для матраса и, возможно, для вашего здоровья.

Матрас, сертифицированный Certipur-US, не содержит ртути, свинца, тяжелых металлов или формальдегида. Они также производятся без фталатов (пластификаторов, которые могут быть вредными для репродуктивного здоровья) и ПБДЭ (полибромированных дифениловых эфиров, антипирена, который запрещен в США из-за негативного воздействия на здоровье, но который иногда используется при производстве матрасов за рубежом). Эти сертифицированные матрасы также имеют более низкую концентрацию летучих органических соединений (ЛОС), которые являются основной причиной химического запаха, исходящего от выделения газов.

Выбор матраса с сертифицированной пеной дает вам на одну проблему меньше беспокойства, когда речь идет о качестве, сроке службы и безопасности вашего матраса, поэтому стоит проверить, сертифицирован ли матрас, прежде чем брать его в аренду.