Представьте шум старой водяной мельницы. Скрипят деревянные валы, скользят по втулкам первые «механизмы» Европы. Рядом ремесленник в запачканном переднике втирает в ось густую тёмную мазь. Это не смазка с графитом и не литол — это смесь жира, смолы и дёгтя. Так в Средневековье смазывали мельницы, кузнечные меха, тележные оси и первые станки. История смазок интереснее, чем кажется: многие принципы современных смазочных материалов были нащупаны задолго до появления химии как науки.
С чего всё начиналось
Человек начал бороться с трением раньше, чем научился писать. На египетских изображениях видно, как перед санями с тяжёлым грузом поливают дорогу жидкостью, чтобы полозья легче скользили. А на осях древнеегипетских колесниц археологи нашли остатки смазки на основе животного жира. Античные римляне смазывали оси повозок оливковым маслом и жиром.
Что было в средневековой смазке
Каждый мастер был немного исследователем и подбирал смесь под свою задачу:
- Животный жир — гусиный, свиной, говяжье сало — давал скольжение и мягкость.
- Растительные масла — конопляное, льняное, оливковое — там, где нужна была жидкая смазка.
- Смола — сосновая живица — давала вязкость и липкость, удерживала смазку на оси.
- Дёготь — продукт сухой перегонки берёсты или древесины — защищал от влаги и гниения. В России смесь дёгтя с жиром веками была «колёсной мазью» для телег.
- Иногда добавляли пепел, воск или травы, чтобы смесь дольше держалась.
Что об этом говорит современная химия
Жиры — это триглицериды жирных кислот. Их молекулы полярны и прилипают к поверхности металла и дерева, образуя граничную плёнку, которая снижает трение. На этом же принципе работают современные противоизносные компоненты и модификаторы трения: полярная молекула, которая держится за поверхность. Слабое место жиров — окисление: они прогоркают, густеют и полимеризуются. Поэтому средневековую мазь приходилось часто обновлять.
Смола и дёготь содержат смоляные кислоты, фенолы и другие соединения. Они водоотталкивающие и антисептические — не дают дереву гнить, а смазке разлагаться под действием микроорганизмов. По сути, это первые ингибиторы и консерванты.
Пепел — самая неожиданная находка. Древесная зола содержит щёлочь — карбонат калия. Щёлочь, нагретая с жиром, омыляет его, то есть превращает в мыло. А мыло, распределённое в масле, загущает его, создавая пластичную структуру. Именно так устроены современные пластичные смазки: литол и солидол — это минеральное масло, загущённое мылами лития и кальция. Средневековые мастера, сами того не зная, получали примитивную мыльную смазку.
От дёгтя к синтетике
- XIX век — промышленная революция требует смазок для паровых машин и станков. Из нефти начинают получать минеральные масла, появляются кальциевые мыльные смазки — предшественники солидола.
- Начало XX века — двигатели внутреннего сгорания и автомобили дают толчок развитию моторных масел.
- 1930–1940-е годы — первые присадки к маслам, появление литиевых смазок, которые до сих пор остаются самыми распространёнными в мире.
- Вторая половина XX века — синтетические базовые масла: полиальфаолефины, сложные эфиры, полиалкиленгликоли; комплексные и полимочевинные загустители.
Первый R&D-отдел
Средневековые ремесленники были первым R&D-отделом: экспериментировали, наблюдали, улучшали и делали выводы. Их смазки были примитивны, но из таких поисков родилась сама идея совершенствования смазочных материалов. Метод с тех пор не изменился — изменились инструменты: вместо глаза и опыта мастера — лаборатория, стандартные испытания и анализ работающего масла. Как это выглядит сегодня, можно прочитать в статье «Масла KATANA: из чего они сделаны и почему это видно в двигателе» и в статье о пластичных смазках.
Колёса крутились, мельницы работали — и мир медленно катился к будущему, где появятся синтетические масла. И, к счастью, они больше не пахнут дёгтем.