Applicazioni ed utilizzo del PTFE nei motori endotermici.

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1 Articolo tratto da Mototecnica Gennaio 2004 Applicazioni ed utilizzo del PTFE nei motori endotermici. Qualche anno fa ci siamo posti la domanda, se e quanto fosse utile aggiungere PTFE all'olio motore delle nostre moto. Le promesse dei produttori sembravano essere miracolose, ma bisognava fidarsi? I risultati conseguiti ci sono sembrati più che soddisfacenti: abbiamo ottenuto una sensibile riduzione dei consumi di carburante e di olio motore, nonché una maggior rotondità di erogazione. Vediamo ora più scientìficamente di che cosa stiamo parlando. II PTFE (politetrafluoroetilene = Teflon) è un polimero con eccellenti proprietà. Ha il più basso coefficiente d'attrito dei materiali solidi sia a livello statico che dinamico. Ha una buona resistenza termica, tanto che comincia ad alterarsi dopo i 300 C. La sua decomposizione comincia intorno ai 400 Q è usato come sigillante o come protettivo per parti soggette ad aggressioni chimiche (cuscinetti, anelli di tenuta), in quanto forma sugli stessi un film secco. I più importanti lubrificanti solidi sono la grafite e il bisolfuro di molibdeno MoS 2. Sono costituiti sostanzialmente da lamelle solide, che hanno la proprietà di scivolare bene l'una sull'altra, e presentano una forte resistenza al taglio, unita ad una forte adesione molecolare. Le proprietà lubrificanti del PTFE sono basate soprattutto sul suo basso coefficiente d'attrito. Le parti metalliche trattate con PTFE scivolano fra di loro, separate da un cuscinetto elastico formato da infinite sferette microniche. L'assoluta stabilità chimica e il suo comportamento neutro, favoriscono le proprietà dello stesso, che elenchiamo di seguito. L'adesione del PTFE ai metalli è abbastanza scarsa se paragonata a quella della grafite o del MoS 2. Con speciali processi chimici, però, è possibile sopperire a tale mancanza. Nessuna incompatibilità del PTFE con altri additivi od oli. II suo coefficiente d'attrito non cambia in ambiente aggressivo e neppure in vapori d'olio, come nel caso del MoS 2. Il limite della lubrificabilità del PTFE può essere rappresentato forse dalla temperatura, in quanto oltre i 300 C comincia a decomporsi. Ci sembra, tuttavia, un buon limite per garantire la lubrificazione dei motori a scoppio che non raggiungono la temperatura suddetta nelle zone lubrificate dall'olio. Va inoltre considerato che dopo tale temperatura esso si decompone in gas, non creando alcun problema di morchie, incrostazioni e residui carboniosi. Molte prove di laboratoriosono state condotte per determinare l'effettiva validità del PTFE addizionato agli oli lubrificanti. I metodi più usati sono stati quelli che prevedevano l'uso degli apparecchi di laboratorio di tipo "4 Sfere" e "Disco - Pignone" al fine di accertare il diagramma IRG ( International Research Group of Wear on Engineering Materials ). Esistono sul mercato vari tipi di resine fluorocarboniche. Si sono condotte varie prove per accertare l'adattabilità delle stesse agli obiettivi che si volevano raggiungere. In questa analisi sono stati verificati soprattutto i seguenti fattori: grado di polarità. dimensione delle particene e loro distribuzione concentrazione e tipo di resine compatibilita con vari tipi di oli dispersione e stabilizzazione. Le prove hanno denotato una forte riduzione dell'usura anche con bassa concentrazione di PTFE. Inoltre è stato accertato che particelle submicroniche sono più efficaci di altre fra i 5 e i 15 micron. Rifacendoci ad un diagramma IRG, nei test condotti abbiamo visto come anche una piccola percentuale di PTFE influisca notevolmente nell'alzare la curva di transizione tra la I e la II regione e come, invece, non ha influenza alcuna nella curva di transizione fra le regioni II e III. In altre parole, la lubrificazione limite può essere allontanata mediante apporto del PTFE. Per quanto riguarda la regione III, invece, l'apporto del PTFE ha importanza relativa. Nei motori endotermici possiamo dire che, a regime normale, si verifica la lubrificazione idrodinamica nelle regioni I e II. Concludendo, si evince che un corretto uso del prodotto PTFE protegge il motore ed in particolare favorisce: partenze a freddo protezione ai sovraccarichi

2 riduzioni di temperature elevate che riducono il potere lubrificante protezione da un'eventuale insufficienza di lubrificante. In sintesi, nei sistemi operanti a carico moderato, l'aggiunta di piccole quantità di PTFE riduce drasticamente l'attrito e l'usura, in quanto la lubrificazione limite viene eliminata. Comunque, il PTFE non sostituisce altri additivi chimici tipo EP. Nei sistemi molto caricati una combinazione PTFE ed additivi EP è la migliore soluzione, in quanto si riduce l'usura con il PTFE e lo strisciamento con gli additivi EP. La riduzione di consumo su motori caldi, che si è visto essere tra il 3% e 8%, può essere attribuita a due fattori: una riduzione dell'attrito e una maggior tenuta fra gli organi in movimento. Ovviamente i valori cambiano da motore a motore e in funzione del suo stato meccanico o dei materiali con cui esso è stato costruito. Affinche il PTFE possa esprimere tutta la sua efficacia per il trattamento delle superfici metalliche dei motori, è necessario che le sue particene non vengano trattenute dal filtro. La sua filtrabilità è da mettere in relazione alla grandezza delle particelle, alla loro polarità, alla tendenza alla coagulazione e ai sospendenti usati. Particene polarizzanti, anche 1/20 inferiori alle maglie del filtro, o coagulanti sono facilmente trattenute dal filtro. I prodotti messi a punto hanno comprovate possibilità di passare attraverso le maglie del filtro. Si è accertato in laboratorio come, anche dopo 4000 passaggi attraverso filtri da 20 micron, la quantità di PTFE trattenuta sia minima. Sia le prove di laboratorio sia quelle pratiche hanno dimostrato l'indiscussa efficacia del PTFE adeguatamente miscelato all'olio nella forma e nel sistema appropriato. Abbiamo poi effettuato dei test sul nostro banco prova su una moto (Honda GL )

3 che poteva rappresentare un buon campione, in quanto la sua percorrenza attiva era di ben km. Prima di additivare l'olio abbiamo effettuato una rullata, che ci ha dato una potenza massima a 7350 giri/min di 61,8 kw, con una coppia max di 99,5 Nm a 4980 giri/min. Siamo passati poi alla fase preparatoria della moto, dopo aver additivato l'olio motore con la prima fase del trattamento (250 mi di Sintoflon lattina nera), abbiamo lasciato che girasse al minimo per circa due ore. Le indicazioni del produttore dell'additivo suggeriscono una percorrenza di km ; purtroppo, non avendo a disposizione il tempo necessario, ci siamo accontentati di fare come sopra menzionato. Nella seconda fase abbiamo estratto l'olio contenuto nella coppa per poi sostituirlo con dell'olio nuovo di analoghe caratteristiche, adittivandolo con la seconda fase del prodotto al PTFE (150 mi di Sintoflon Protector). A questo punto abbiamo lasciato girare il motore per circa un'ora,

4 affinchè il prodotto aderisse a tutte le parti del motore. Terminata tutta la fase di preparazione del motoveicolo abbiamo effettuato la prova al banco ottenendo questi nuovi risultati: potenza massima rilevata 62,8 kw a 7300 giri/min con un incremento di 1 kw rispetto alla prova precedente che corrisponde ali' 1,61%; coppia massima rilevata 106 Nm a 4950 giri/min con un incremento di ben 6,5 Nm corrispondenti ad un incremento percentuale del 6,53%. Con queste prove possiamo affermare che un corretto apporto di PTFE, nel motore in prova, avente un chilometraggio elevato ha dato dei buoni risultati. Per contro possiamo affermare che l'eccessivo apporto di PTFE in un motore con frizione a bagno d'olio, come accade nella maggior parte dei motoveicoli in commercio, potrebbe causare un indesiderato slittamento della frizione; si sconsiglia vi vamente di utilizzare più di 125 mi di prodotto Sintoflon Protector per ogni litro di cilindrata del vostro motore. Con quanto sopra descritto, non vogliamo affermare che l'apporto di PTFE nell'olio motore possa fare miracoli. Per esempio, i grippaggi causati da interferenza non potranno essere scongiurati, né si può pensare di poter recuperare tutta la compressione persa a causa dell'usura. Nonostante ciò, ci sentiamo di affermare che l'utilizzo dell'additivo al PTFE nei motori endotermici può dare i seguenti vantaggi, degni di particolare attenzione: riduzione dell'attrito, partico-larmente a freddo ed a caldo,- riduzione del consumo carburante tra il 3% ed il 8% (dato particolarmente soggettivo); riduzione del consumo d'olio (nei motori molto usurati); aumento della compressione e quindi della potenza,- riduzione dell'usura quindi aumento della vita del motore,- riduzione della rumorosità; riduzione di fumosità allo scarico (motori usurati ),- antigrippaggio in caso di mancanza di olio (oltre i 100 km). PROPRIETA LUBRIFICANTI SOLIDI GRAFITE MoS s PTFE COLORE NERO NERO BIANCO DENSITÀ' 2,25 4,8 2,2 COEFFICIENTE DI FRIZIONE STATICO COEFFICIENTE DI FRIZIONE DINAMICO RESISTENZA ALLA TEMPERATURA RESISTENZA CHIMICA DECOMPOSIZION E DEL PRODOTTO 0,2 0,2 0,05 0,05 0,02 0, C 400 C 310 C OTTIMA BASSA OTTIMA GASSOSA SOLIDA GASSOSA

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