روغن پایه چیست؟ + معرفی 3 نوع آن

آیا برای شما هم سوال پیش آمده که روغن پایه چیست؟ باید بگوییم یکی از مهمترین ماده های اولیه در صنعت و خودرو است. این ماده پر مصرف ترین ماده اولیه است و تشکیل دهنده روغن موتور و روانکار های صنعتی و خودرویی است که آن را روغن پایه می نامند. سهم آن در محصول بعضا تا نود و هفت درصد می‌ رسد. روغن پایه نامی است که به روغن های درجه روانکاری داده می شود که در ابتدا از پالایش روغن خام (روغن پایه معدنی) یا از طریق سنتز شیمیایی (روغن پایه مصنوعی) تولید می شود. در این مقاله به بررسی یکی از محصولات نفتی می پردازیم.

همه روان کننده ها حاوی روغن پایه هستند. قبل از اینکه با مواد افزودنی یا یک غلیظ کننده مثل گریس مخلوط شود، به عنوان پایه روان کننده عمل می کند. اما چگونه می توان فهمید کدام روغن پایه بهترین است؟ تلاش برای انتخاب بین روغن های معدنی و مصنوعی می تواند گیج کننده باشد. این مقاله پیچیدگی بین فرمولاسیون روغن پایه را تجزیه می کند تا بتوانید برای هر کاربرد تصمیم درستی بگیرید.

Base Oil

روغن پایه به روغنی گفته می شود که به عنوان یک پایه برای روانکار محسوب می شود. مهم ترین جز تشکیل دهنده ی روانکار ها از لحاظ حجمی، روغن پایه می باشد و از نظر وزنی به طور متوسط بیش از نود و پنج درصد فرمولاسیون یک روانکار را تشکیل می دهد. برای استفاده در تولید روغن های اتومبیل و صنعتی، روغن و گریس، محصولات لاستیکی، روغن سفید و روغن پارافین و غیره پیشنهاد می شوند.

در برخی از روانکار ها (روغن کمپرسور و هیدرولیک) 99% روغن را روغن پایه و تنها 1% آن را مواد افزودنی تشکیل می دهد. روغن های پایه را می توان از منابع نفتی یا غیر نفتی به دست آورد. بیشتر روغن های پایه ی مصرفی در جهان از پالایش نفت خام به دست می آید. عمده ی ترکیبات تشکیل دهنده ی روغن های پایه را ترکیبات پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک تشکیل می دهند.

روان کننده های مدرن از طیف وسیعی از مایعات پایه و مواد افزودنی شیمیایی تهیه شده اند. روغن پایه دارای چندین کارکرد است اما در درجه اول این ماده روان کننده است، لایه ای از مایعات را فراهم می کند که سطوح متحرک را از هم جدا می کند یا گرما را از بین می برد و ذرات را می پوشند در حالی که حداقل اصطکاک را حفظ می کند. بسیاری از خواص روان کننده با افزودن مواد افزودنی شیمیایی ویژه به مایع پایه تقویت شده یا ایجاد می شوند.

تحلیل روغن پایه

مصارف روغن پایه

روغن های پایه برای تولید محصولاتی از جمله گریس های روان کننده، روغن موتور و مایعات فرآوری فلز استفاده می شوند. محصولات مختلف به روغن و ترکیبات مختلفی نیاز دارند. یکی از مهمترین عوامل ویسکوزیته مایع در دماهای مختلف است. اینکه روغن خام مناسب برای تهیه آن در روغن پایه مناسب باشد یا نه، با غلظت مولکولهای روغن پایه و همچنین میزان آسان این استخراج ها مشخص می شود.

روغن پایه با استفاده از پالایش نفت خام تولید می شود. در طی فرآیند گرمایش، هیدروکربن های سبک و سنگین از هم جدا می شوند. برای ساختن بنزین و سایر سوخت ها می توان از آنهایی که سبک هستند استفاده کرد، در حالی که سنگین تر ها برای قیر و روغن های پایه مناسب است.

اجزای نفت خام

در سراسر جهان تعداد زیادی روغن خام وجود دارد که از آنها برای تولید روغن پایه استفاده می شود. رایج ترین آن نوعی روغن خام پارافینی است، اگرچه روغن های نفتی دیگری نیز وجود دارد که محصولاتی با حلالیت بهتر و خاصیت بسیار خوبی در دماها ی پایین ایجاد می کنند.

با استفاده از فناوری هیدروژناسیون، که در آن گوگرد و آروماتیک ها با استفاده از هیدروژن، تحت فشار زیاد از بین می روند، می توانید روغن پایه ای بسیار خالص بدست آورید که در مواردی که نیاز های کیفیت به خصوص دقیق باشد، مناسب هستند. مواد شیمیایی – مواد افزودنی – به منظور رفع نیازهای کیفیت محصولات نهایی از نظر مثلا خاصیت اصطکاک و تمیز کننده به روغن پایه اضافه می شوند. انواع خاصی از روغن موتور حاوی بیش از بیست درصد مواد افزودنی است.

روش های انتخاب روغن پایه

روغن پایه را باید با توجه به کاربرد مورد نظرمان انتخاب کنیم. یک مثال رایج ویسکوزیته است. ویسکوزیته بالاترین استحکام فیلم کافی را فراهم می کند، در حالی که ویسکوزیته کمتر سیالیت در دمای پایین و مصرف انرژی کمتری را ارائه می دهد. در برخی موارد، ممکن است ترجیح دهید تعادلی بین این دو برقرار کنید.

اگرچه درک روش تولید روغن لزوما مهم نیست، اما دانستن گزینه های روغن پایه موجود و مزایا و معایب آنها بسیار مهم است. بهینه‌ سازی انتخاب روان‌ کننده می‌تواند به حداقل رساندن فرصت‌ های خرابی دستگاه کمک کند. در حالی که مواد مصنوعی به طور قابل توجهی گرانتر از روغن معدنی هستند، هزینه خرابی تجهیزات معمولا بسیار بالاتر است. اگر هزینه، یک عامل کلیدی در تصمیم گیری شماست، مطمئن شوید که عاقلانه انتخاب می کنید.

---

خواص شیمیایی روغن پایه

1- فراریت:

کم شدن روغن، غلیظ شدن روغن و شکل گیری رسوبات

2- فعالیت سطحی:

کف کردن، رهاسازی هوا، تشکیل امولسیون و فشار پذیری

3- اکسید شدن:

شکل گیری رسوبات، غلیظ شدن روغن، شکل گیری لجن و خوردگی فلزات

4- گرانروی:

سیالیت در دمای پایین، هدر رفتن انرژی، محافظت در برابر سایش و خنک کاری مناسب

5- قدرت حل کنندگی:

تمیزی موتور، سازگاری با درزگیرها، کاربردهای فرایندی و پایداری فرمولاسیون

ویژگی های روغن پایه

همه روغن های پایه دارای ویژگی هایی هستند که تعیین می کند چگونه در برابر انواع چالش های روانکاری مقاومت کنند. برای یک روغن معدنی، هدف فرآیند پالایش بهینه سازی خواص حاصل برای تولید روان کننده برتر است. برای روغن‌ هایی که به‌طور مصنوعی تولید می‌شوند، هدف از فرمول‌ های مختلف، ایجاد روان‌ کننده‌ای با خواصی است که ممکن است در یک روغن معدنی قابل دستیابی نباشد. چه بر پایه مواد معدنی و چه بر پایه مواد مصنوعی، هر روغن پایه به گونه ای طراحی شده است که کاربرد خاصی داشته باشد.

برخی از مهمترین خواص روغن پایه عبارتند از محدودیت های ویسکوزیته و شاخص ویسکوزیته، نقطه ریزش، اکسیداسیون و پایداری حرارتی، نقطه آنیلین (معیار حلالیت روغن پایه نسبت به سایر مواد از جمله مواد افزودنی) و پایداری هیدرولیتیک (مقاومت روانکار). تجزیه شیمیایی در حضور آب.

دسته بندی روغن های پایه

روان کننده ها را می توان به روش های مختلفی دسته بندی کرد. یکی از رایج ترین طبقه بندی ها بر اساس روغن پایه تشکیل دهنده است: معدنی، مصنوعی یا گیاهی. روغن معدنی که از نفت خام به دست می آید، می تواند با طیف وسیعی از کیفیت های مرتبط با فرآیند پالایش نفت تولید شود. مواد مصنوعی از طریق فرآیند سنتز ساخته شده توسط انسان هستند و در تعدادی فرمولاسیون با خواص منحصر به فرد برای هدف مورد نظر خود تولید می شوند. روغن‌ های پایه گیاهی که از روغن‌ های گیاهی به دست می‌آیند، درصد بسیار کمی از روان‌ کننده‌ ها را نشان می‌دهند و عمدتا برای منافع تجدید پذیر و زیست‌ محیطی استفاده می‌شوند.

انواع روغن پایه

به طور کلی روغن پایه به سه دسته کلی تقسیم می شود.

1- روغن های پایه معدنی

روغن به دست آمده از نفت خام را روغن پایه ی معدنی می نامند که به صورت مستقیم از پالایش نفت خام به وجود می آید.

این روغن شامل دو دسته اصلی می باشد:

1. روغن های پارافینیک
2. روغن های نفتنیک

روغن های پارافینیک از هیدروکربن های نرمال (راست زنجیر) و هیدروکربن های ایزو (شاخه دار) تشکیل می شوند. اما روغن های نفتنیک از هیدروکربن های حلقوی سیر شده ی یک یا چند حلقه ای تشکیل می شوند. می توان این دو روغن را بر اساس معیار هایی با هم مقایسه کرد و کارکرد و تفاوت های آن ها را با هم سنجید.

روغن های پارافینیک در مقایسه با روغن های نفتنیک دارای خواص زیر هستند:

• دمای ریزش بالاتر

• وزن مخصوص کمتر

• شاخص گرانروی بالاتر

• خاصیت حل کنندگی کمتر

• مقاومت بالا در برابر اکسید شدن

• فراریت کم و در نتیجه نقطه ی اشتعال بالاتر

روغن های نفتنیک به طور کلی، برای محدوده های دمایی کم و هنگامی که نقطه ی ریزش پایین مورد نیاز است، به کار گرفته می شوند. به خصوص در روغن های هیدرولیک، سرد کننده ها، روغن های تولید لاستیک، فلزکاری و در روانکار های سیلندر برای موتور های بزرگ و گریس ها قابل استفاده می باشند.

هنگام مقایسه خواص بین گروه‌ های روغن پایه معدنی، معمولاً مزایای بیشتری با روغن‌ هایی که بسیار تصفیه شده‌اند، از جمله آن‌ هایی که پایداری اکسیداسیون، پایداری حرارتی، شاخص ویسکوزیته، نقطه ریزش و دمای عملیاتی بالاتر دارند، خواهید دید. البته، با پالایش بیشتر روغن، در برخی از نقاط ضعف کلیدی نیز رخ می دهد که می تواند بر حلالیت افزودنی و زیست تخریب پذیری تأثیر بگذارد.

2- روغن های پایه طبیعی

در دو دهه ی اخیر به دلیل افزایش ملاحظات زیست محیطی، توجه به روانکار های طبیعی افزاییش بیشتری پیدا کرده است. این روغن های از منابع گیاهی به دست می آیند. اجزای اصلی روغن های طبیعی مخلوطی از تری گلیسیرید هایی است که دارای بخش های کربوکسیلیک های اسیدی با زنجیرهای بلند می باشند. این کربوکسیلیک اسیدها به عنوان اسیدهای چرب شناخته می شوند. و به طورکلی زنجیره های مستقیمی به طول 8 تا 22 اتم کربن دارند که ممکن است کاملا سیرشده باشند و یا یک یا چند پیوند سیر نشده روی زنجیر خود داشته باشند.

روغن های گیاهی را می توان به شکل طبیعی برای روانکاری استفاده کرد. نقطه ی اشتعال و احتراق روغن های گیاهی نسبت به روغن های معدنی بسیار بالاتر است (حدود 326ºC). اما این روغن ها در شکل طبیعی، پایداری کافی در مقابل اکسید شدن ندارند. دیگر ویژگی نامطلوب روغن های گیاهی نقطه ی ریزش بالای آن هاست که این مشکل را می توان با افزودن مواد افزودنی مناسب، حل کرد.

قدرت روانکاری روغن های گیاهی بسیار بیشتر از روغن های معدنی است.

3- روغن های پایه سنتزی

روغن های سنتزی یا مصنوعی، روغن هایی هستند که از طریق متصل کردن یک یا چند جز آلی مشخص با وزن مولکولی کم، در شرایط کنترل شده، سنتز یا ساخته می شوند. این ترکیب شدن که در شرایط کنترل شده فیزیکی و شیمیایی انجام می شود، باعث می شود که روغن حاصل، خواص مشخصی داشته باشد که از پیش مورد نظر بوده است.

روغن های معدنی برخلاف مزایایی چون در دسترس بودن و قیمت نسبی پایین تر، دارای معایبی مانند اکسید شدن و از دست دادن گرانروی در دماهای بالا، منفجر شدن در معرض عوامل اکسید کننده ی قوی و جامد شدن در دما های پایین بودند. این موضوع باعث گسترش مصرف روغن های سنتزی شده است که می توانند گستره ی دما و فشاری قابل توجهی را بدون تغییر در ساختار تحمل کنند و در عین حال خطر آتش سوزی را نیز کاهش دهند. با این حال استفاده از روغن های سنتزی زمانی منطقی است که:

– استفاده از روغن های سنتزی هزینه های عملیاتی را آنقدر پایین بیاورد که هزینه های بالای خرید آن را جبران کند.

– استفاده از روغن های سنتزی، مشکلی در رابطه با کاربرد روغن های معدنی را حل کند.

مانند شرایط کارکرد در درجه حرارت های خیلی بالا یا خیلی پایین.

کاربرد ها

به طور کلی، وقتی صحبت از خواص تحت تأثیر دماهای شدید، مانند پایداری اکسیداتیو و حرارتی است، که می‌ تواند به عمر مفید طولانی‌ تر کمک کند، مواد مصنوعی می‌توانند مزایای بیشتری ارائه دهند. در شرایطی که روانکار با راه اندازی سرد یا دمای عملیاتی بالا مواجه می شود، مواد مصنوعی مانند PAO ها معمولا بهتر از روغن های معدنی عمل می کنند. PAO ها همچنین ویژگی‌ های بهبود یافته‌ ای را در رابطه با قابلیت تجزیه و پایداری هیدرولیتیک نشان می‌دهند که بر توانایی روان‌کننده برای کنترل آلودگی آب تأثیر می‌گذارد.

در حالی که PAO ها برای کاربردهایی مانند روغن موتور، روغن دنده، روغن بلبرینگ و سایر کاربردها ایده آل هستند، روغن معدنی به دلیل هزینه کمتر و قابلیت های خدمات معقول، روغن اصلی انتخابی باقی می ماند. روغن معدنی با بیش از 90 درصد استفاده در بازار های صنعتی و خودروسازی، جایگاه خود را به عنوان رایج ترین روغن پایه در اکثر کاربرد ها تثبیت کرده است.