بارها نام روغن پایه را شنیده‌ایم اما آیا می‌دانید روغن پایه چیست و به چند دسته تقسیم می‌شود؟ روغن پایه، یک نوع روغن است که به عنوان پایه برای تولید روغن‌های مختلف استفاده می‌شود. ماده پایه در اکثر موارد، یک روغن پایه خام است که از آن استفاده شده و سپس با مواد دیگری مخلوط می‌شود تا بسته به نوع روغنی که در نظر گرفته شده، روغن‌هایی با ویژگی‌های خاص تولید شود.
همه روان‌کننده‌ها از یک روغن پایه تشکیل شده‌اند. به طور معمول، روان‌کننده‌ها از 90٪ روغن پایه و 10٪ مواد افزودنی تشکیل می‌شوند. اما از کجا بفهمیم بهترین روغن پایه کدام است؟ تلاش برای انتخاب بین روغن‌های معدنی(طبیعی) و مصنوعی می‌تواند گیج‌کننده باشد. این مقاله با معرفی انواع دسته‌بندی روغن پایه و ویژگی هر کدام، کمک زیادی در انتخاب تصمیم درست به شما می‌کند.
روغن پایه چیست؟
همه ما می‌دانیم روغن‌های مختلف از جمله روغن موتور، روغن هیدرولیک و… همگی برای روانکاری قطعات خودرو و دستگاه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. روغن پایه به عنوان ماده اولیه در تمامی این روانکارها وجود دارد. همه روانکارها، از دستور ساده (روغن پایه + مواد افزودنی) تبعیت می‌کنند. تنها تفاوت بین روغن و گریس این است که گریس یک غلیظ‌کننده اضافی دارد. تا 30٪ گریس از غلیظ‌کننده (یک صابون ساده یا پیچیده) تشکیل شده است.
Base Oil نامی است که به روغن‌های گرید روانکاری که در ابتدا از پالایش نفت خام (روغن پایه معدنی) یا از طریق سنتز شیمیایی (روغن پایه مصنوعی) تولید می‌شوند، داده می‌شود. موسسه نفت آمریکا (API) روغن‌های پایه را به پنج گروه طبقه‌بندی کرده. گروه I، II و III از نفت خام (روغن معدنی)، گروه IV یک روغن کاملاً مصنوعی و گروه V برای تمام روغن‌های پایه است. آنها با سطح اشباع، سطح گوگرد و شاخص ویسکوزیته مشخص می‌شوند. منظور از این اصطلاحات این است که:
سطح اشباع
اشباع‌ها نوعی مولکول هستند که معمولاً در روغن پایه یافت می‌شوند. آنها به طور طبیعی در روغن پایه وجود دارند، اما در طول فرآیند پالایش سطوح بالاتری از اشباع به دست می‌آیند. اگر سطح اشباع بیشتر باشد، پیوند مولکولی روغن قوی‌تر است. این باعث افزایش مقاومت در برابر شکست و اکسیداسیون یا از دست دادن ویسکوزیته می‌شود.
سطح گوگرد
گوگرد یک عنصر معدنی طبیعی است که در نفت خام وجود دارد. با اکسیژن واکنش نشان داده و می‌تواند برای عملکرد روغن مضر باشد. همچنین گوگرد با توجه به بودن یک آنتی اکسیدان موثر، پایداری اکسیداتیو را بهبود می‌بخشد. وقتی میزان گوگرد کمتر باشد خلوص آن بهتر است. یعنی احتمال خوردگی و اکسیداسیون را کاهش می‌دهد.
شاخص ویسکوزیته
شاخص ویسکوزیته به تغییرات ویسکوزیته در مقایسه با دمای روغن اشاره دارد. ویسکوزیته در 40 درجه سانتی گراد و 100 درجه سانتی گراد اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که شاخص ویسکوزیته بالا باشد، تغییرات با اختلاف دما کمتر می‌شود. تمام روغن‌ها با کاهش دما، افزایش ویسکوزیته و با افزایش دما، کاهش ویسکوزیته دارند.
ویژگی‌های روغن پایه
همه روغن‌های پایه دارای ویژگی‌هایی هستند که تعیین‌کننده چگونگی مقاومت در برابر چالش‌های روانکاری است. روغن صنعتی چه بر پایه معدنی و چه بر پایه مصنوعی، به هر حال به گونه‌ای طراحی شده که کاربرد خاصی داشته باشد. برخی از ویژگی‌هایی که باید در یک روغن پایه وجود داشته باشد عبارتند از:
پایداری حرارتی و شیمیایی: روغن پایه باید پایداری حرارتی و شیمیایی خوبی داشته باشد تا در شرایط گرما و فشار بالا نیز قابل استفاده باشد.
خواص خنثی‌کنندگی: روغن پایه باید خواص خنثی‌کنندگی خوبی داشته باشد تا بتواند از آن در تولید مواد شیمیایی و لوازم خودرو استفاده کرد.
قابلیت جذب و پخش مواد افزودنی: روغن پایه باید قابلیت جذب و پخش مواد افزودنی داشته باشد تا بتواند در تولید روغن‌های مختلف استفاده شود.
عدم حلالیت با آب: روغن پایه باید با آب حل نشود تا بتواند در شرایط رطوبتی استفاده شود.
قابلیت مقاومت در برابر اکسیداسیون: روغن پایه باید مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و پلیمریزاسیون داشته باشد تا بتواند در شرایط طولانی مدت قابل استفاده باشد.
پایداری شیمیایی و فیزیکی: روغن پایه باید پایداری شیمیایی و فیزیکی خوبی داشته باشد تا در شرایط طولانی مدت قابل استفاده باشد.
حفظ خواص در دمای پایین: روغن پایه باید خواص خود را در دمای پایین حفظ کند تا در شرایط سرد قابل استفاده باشد.
روغن پایه به چند دسته طبقه‌بندی می‌شود؟
در واقع روغن‌های پایه قبل از اینکه تمام مواد افزودنی به مخلوط اضافه شوند، به عنوان یک یا چند گروه از این پنج گروه API شناخته می‌شوند:
گروه I
به عنوان روغن‌های اشباع کمتر از 90 درصد، گوگرد بیش از 0.03 درصد و با محدوده شاخص ویسکوزیته 80 تا 120 طبقه‌بندی می‌شوند. این روغن از نفت خام به وجود آمده. در نتیجه ارزان‌ترین روغن‌های پایه موجود را می‌سازند. روغن‌های پایه گروه I از روش استخراج با حلال به دست می‌آیند. این منجر به یک روغن با مولکول‌های نامنظم شده که باعث افزایش اصطکاک درون روغن می‌شود.
گروه II
به صورت بیش از 90 درصد اشباع، کمتر از 0.03 درصد گوگرد و با شاخص ویسکوزیته 80 تا 120 تعریف می‌شوند. اغلب با هیدروکراکینگ ساخته می‌شوند که فرآیند پیچیده‌تری نسبت به پایه گروه I است. هیدروکراکینگ فرآیندی است که مولکول‌های هیدروکربنی بزرگ را به مولکول‌های کوچکتر تجزیه می‌کند. در نتیجه خواص آنتی اکسیدانی بهتری به آنها می‌دهد. قیمت روغن‌های گروه II نزدیک به روغن‌های گروه I است.
علاوه بر دسته‌بندی انواع روغن‌های پایه، مطالعه مقاله "روانکار گیاهی چیست و چگونه تولید می‌شود؟" نیز اطلاعات زیادی را در اختیار شما قرار می‌دهد.
روانکار گیاهی یا همان فود گرید چیست و چرا از آنها استفاده می‌کنیم؟ آنها چه تفاوتی با دیگر روانکارهای موجود در صنعت دارند؟ در پاسخ به این سوال باید گفت روان‌کننده‌های غذایی باید همان عملکردهای فنی هر روان‌کننده دیگری را انجام دهند.
گروه III
بیشتر از 90 درصد اشباع، کمتر از 0.03 درصد گوگرد و دارای شاخص ویسکوزیته بالای 120 هستند. این فرآیند طولانی‌تر برای دستیابی به روغن پایه خالص‌تر طراحی شده است. فشار و حرارت بیشتری در طول فرآیند پالایشگاه اعمال می‌شود. یعنی نسبت به روغن‌های گروه I در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر‌اند. همچنین مانند روغن‌های پایه گروه دوم، این روغن‌ها نیز رو به افزایش هستند.
گروه IV
روغن‌های پایه گروه IV پلی آلفائولفین‌ها (PAOs) هستند. یعنی همان روغن‌های صنعتی پایه اصلی مصنوعی (سنتتیک) مورد استفاده در روغن‌های صنعتی و خودرویی. این روغن‌های پایه مصنوعی از طریق فرآیندی به نام سنتز توسط انسان ساخته می‌شوند. آنها محدوده دمایی بسیار گسترده‌تری دارند. برای استفاده در شرایط سرد و گرمای بالا عالی هستند. همچنین به طور قابل توجهی قیمت بالاتری از روغن‌های پایه گروه III دارند.
گروه V
روغن‌های پایه گروه V به عنوان تمام روغن‌های پایه دیگر طبقه‌بندی می‌شوند. از جمله سیلیکون، استر فسفات، پلی آلکیلن گلیکول (PAG)، پلی‌استر، بیولوب‌ها و غیره. روغن‌های این گروه می‌توانند در دماهای بالاتر استفاده بیشتری داشته باشند. حتی در مقایسه با روغن پایه مصنوعی PAO (سنتتیک)، شوینده‌ای عالی ارائه می‌کنند که به نوبه خود باعث افزایش ساعت‌های استفاده می‌شود. گفتنی است معمولا از روغن‌های گروه V به عنوان روغن پایه استفاده نمی‌شود، بلکه به عنوان یک افزودنی برای روغن‌های پایه دیگر استفاده می‌شود.
نتیجهگیری
با اشاره به اینکه روغن پایه از طریق پالایش نفت خام تولید می‌شود، از کجا بدانیم آیا نفت خام برای تبدیل شدن به روغن پایه مناسب است یا نه؟ پالایش نفت خام یعنی نفت گرم شده تا بتوان مشتقات مختلف را از یکدیگر جدا کرد. در طی فرآیند گرمایش، هیدروکربن‌های سبک و سنگین از هم جدا می‌شوند. نوع سبک را می‌توان برای ساخت بنزین و سایر سوخت‌ها تصفیه کرد، در حالی که سنگین‌ترها برای قیر و روغن‌های پایه مناسب هستند.
تعداد زیادی نفت خام در سراسر جهان وجود دارد که برای تولید روغن پایه استفاده می‌شود. در واقع ویژگی‌های روغن پایه تعیین‌کننده چگونگی مقاومت روانکار مربوطه است. بنابراین موسسه نفت آمریکا (API) روغن‌های پایه را به پنج گروه طبقه‌بندی کرده. گروه I، II و III از نفت خام (روغن معدنی)، گروه IV یک روغن کاملاً مصنوعی و گروه V برای تمام روغن‌های پایه است که به طور کلی به عمر مفید و طولانی‌تر کمک می‌کنند.
منابع
https://petroleumservicecompany.com/blog/understanding-types-of-lubricants-base-oil-groups/
سوالات متداول
روغن پایه به جز اصلی یک روان‌کننده گفته می‌شود که معمولاً یک روغن مبتنی بر نفت یا روغن مصنوعی است. این پایه یک روان‌کننده است و اکثر خواص روان‌کنندگی آن را فراهم می‌کند.
تاثیر بسزایی در طول عمر روان‌کننده دارد. به عنوان مثال، یک روغن پایه با کیفیت بالا با پایداری اکسیداسیون خوب در برابر شکستن یا تخریب در طول زمان مقاومت می‌کند، که می‌تواند به افزایش عمر روان‌کننده کمک کند. از طرف دیگر، یک روغن پایه بی‌کیفیت که مستعد تجزیه یا اکسید شدن است می‌تواند منجر به تشکیل رسوبات مضر شده و کارایی روانکار را کاهش دهد.
به عنوان یک یا چند گروه از این پنج گروه API شناخته می‌شوند:
گروه I
گروه II
گروه III
گروه IV
گروه V
