润滑剂的前世今生

艺康

进入21世纪以来，随着科学技术的进步和市场空间的不断扩大，食品饮料行业得到了空前的发展，生产方式快速向规模化、集中化、自动化、超高速化转变，生产效率大幅提高。单条啤酒、饮料生产线的罐装速度从5000瓶/小时提升到40000瓶/小时，甚至更快，而不断提高的罐装速度及不断更新的包装类型对输送带的润滑方式和润滑效果提出了巨大的挑战。

润滑的本质

所谓润滑就是用具有特殊性质的材料（液体、气体、固体等）将发生相对运动的摩擦表面分隔开来，避免两摩擦表面直接接触，变干摩擦为润滑材料分子间的摩擦，达到降低磨损，延长设备使用寿命的效果。对于啤酒、饮料生产线输送带，主要存在的摩擦为：瓶子与链板之间，链板与链板导条之间的滑动摩擦及链板节环处的滚动摩擦。据文献介绍，干摩擦状态下的磨损率可达边界摩擦时的105倍。润滑剂的使用，使得各介质间的摩擦形式由干摩擦转化成边界摩擦，在减少倒瓶率的同时，极大地降低了磨损率，提高了生产效率。

润滑方式的发展

早期输送带的润滑方式采用皂液浸泡槽，即利用浸泡链板的方式用皂液进行润滑。虽然这种方式在一定程度上解决了倒瓶及设备磨损问题，解决了润滑的“有”和“无”的问题，但是随着生产线速度的提高，一系列弊端逐渐体现—倒瓶问题、卫生环境恶化、生产成本增加等都严重影响其使用。在此情况下，亟需对该润滑方式进行改进以适应生产的发展，于是集中润滑系统迅速地推广开来。

集中润滑系统由中央泵站、控制系统、管道和喷嘴组成。润滑剂泵入管道内与水进行在线混和，之后被分配到生产线的各个区域，通过喷嘴喷洒到链板上，实现对链板的润滑。其优势在于，可以根据各个区域对于润滑效果的不同要求，调整喷淋时间及润滑剂的浓度，节省生产成本，并且简化了操作流程。

近年来，随着环保意识和节水节能意识逐步深入人心，干润滑逐渐取代传统的湿润滑并成为主流，特别是在饮料行业PET包装线。干润滑的特点在于润滑剂在使用过程中不需要与水进行混和，通过压缩空气将产品原液分配到生产线的各个区域，或用喷嘴喷淋，或用毛刷涂抹的方式使润滑剂在链板上形成一层稳定的边界膜，从而达到润滑链板的目的。干润滑的出现极大地改善了生产卫生环境，降低了生产水耗及污水处理的成本，使行业实现可持续发展。

不同润滑剂产品的“得与失”

对于输送带而言，为达到良好的润滑效果，所用的润滑剂需能在链板表面形成边界膜。现在市场上使用的绝大多数润滑剂都是以表面活性剂为主要成分的产品，表面活性剂具有油性的疏水基团，具有很好的润滑性能；同时又有亲水端，可以展现出较好的水溶性。亲水端吸附在不锈钢或玻璃基体表面，长碳链疏水基团则在基体上定向排列，在链板与被输送物之间形成极薄的边界膜，从而产生润滑作用。同时，表面活性剂能降低水的表面张力，能有效实现润滑剂在输送链条表面的扩散和粘附。

在实际应用过程中，润滑剂产品不仅需要具备优良的润滑性能，还需要具备耐硬水性能（阻垢）、清洁性能、良好的抑菌性能、与包材的兼容性能（塑料瓶包装线）。

早期的润滑剂产品多以皂基类湿润滑剂为主，这类产品主要成分是阴离子表面活性剂（长链脂肪酸盐）。由于具有很好的表面延展性，这类产品具有优良的润滑效果。不过缺点也很多，如泡沫多、耐硬水性差、抑菌性差等。另外，由于产品的碱性特点，使得其与PET、PC材质不兼容，容易造成包材的应力破裂问题，严重影响该类产品的使用效果，如今只有少数的生产线仍使用该类产品。

脂肪胺类润滑剂是现在主流的湿润滑产品，该类润滑剂主要成分是脂肪胺有机酸盐，属于阳离子表面活性剂，由长链脂肪胺（C12-18）与有机酸合成产生。这类产品具有优良的润滑效果，较好的抑菌性；由于该类脂肪胺衍生物属于弱酸弱碱盐，碱性水质环境下不稳定，会水解成疏水的脂肪胺，产生沉淀物；同时，脂肪胺阳离子可以与水中的硫酸根离子、碳酸根离子等反应生成不溶于水的脂肪胺无机酸盐，会导致润滑管道和喷嘴的堵塞。使用过程中需要注意水质的影响，同时，为防止喷嘴的堵塞，需要定期用酸性清洗液对润滑系统进行清洗。

非离子表面活性剂类和磷酸酯类润滑剂是近年来新型的湿润滑剂产品。出色的润滑性能使其能适用于罐装速度不断提高的生产线，低泡性也让生产卫生环境得以更好的改善。正是技术上的优势，它们正逐步取代脂肪胺类产品成为高速生产线的主要产品。

传统的湿润滑产品虽然通过不断地更新改进以适应着包装线技术的发展，但是仍然存在诸多短板：①由于润滑剂成分在输送带链板表面形成的边界膜不够稳定，一系列的机械作用及物理化学作用会导致边界膜的破裂，为防止摩擦形式由边界摩擦转化成干摩擦，造成磨损及倒瓶问题，需要加大润滑剂的喷淋频率，从而造成水耗的增加，潮湿的环境也会带来一系列卫生问题。②润滑剂需要和水混和使用，润滑剂成分的稳定性会受到水质的影响，形成沉淀物，造成喷嘴堵塞问题。

进入新世纪以来，可持续发展、环保、水节能等主题逐渐被食品饮料行业接受，各种与其相关的新技术新产品不断地被引入行业。而干润滑技术正借着这个趋势逐步引领改变着链带润滑剂未来的发展方向。干润滑剂产品通常不与水混和使用，产品原液出色的界面附着性能，使得少量的产品就可以达到较好的润滑效果。

如今，干润滑产品比较成熟地应用于塑料输送带/PET瓶包装线上。干润滑产品类型通常是硅油乳化液，硅油通过表面活性剂的作用，与水形成O/W乳化体系。其使用时不需要与水混和，而是通过压缩空气将乳化液直接喷淋到输送带链板上，硅油对于非极性的塑料表面具有很好的吸附性，可以形成稳定的边界膜，极少量的产品可以达到非常出色的润滑效果。整个生产线由于没有水的介入，会保持干净整洁的环境，同时降低了生产水耗和下游污水处理费用，初步统计，一条普通生产线一天可节水近20吨。虽然具有省水，保持干净的卫生状况等优点，但是链带的类型、新旧程度、生产线布局、各段运行速度、是否有水洒入链带等等因素都会影响其使用效果。所以在选择润滑剂前，我们需要对整条生产线的特点有一定的了解。今后，随着技术的进一步发展，新型的干润滑产品逐渐会克服一些使用短板，从而得到更为广泛的应用。

而对于不锈钢链板而言，由于生产线的特性和目前技术的局限性，半干润滑产品会逐步成为该领域的主导。虽然产品需要与水混和使用，但是由于产品具有较好的界面吸附性能，可以通过减少喷淋频率（相对于湿润滑），在节水的同时满足生产线对润滑效果的要求。虽然该类产品在国内刚刚起步，随着产品技术的不断完善，相信在不久的将来，该类产品会绽放出绚丽的光芒。