گروههای روغن پایه
تقریباً هر روانکنندهای که امروزه در کارخانهها استفاده میشود بر اساس روغن پایه شناخته میشود. دسته روغن پایه مشخص میکند روغن از چه چیزی ساخته شده، چگونه تولید میشود، و چگونه روانکار با محیطهای خاصی مانند گرمای شدید برخورد میکند. موسسه نفت آمریکا یا American Petroleum Institute که به اختصار API خوانده میشود روغنهای پایه را در پنج دسته طبقهبندی کرده است. سه گروه اول از نفت خام پالایش شدهاند. روغنهای پایه گروه IV روغنهای فول سنتتیک (پلی آلفائولفین) هستند. گروه V شامل همه انواع روغنهای پایه است که در طبقهبندی گروههای I II، III یا IV قرار نمیگیرند.
گروه I
روغنهای پایه گروه I به عنوان روغنهای اشباع کمتر از 90 درصد، محتوای گوگرد بیش از 0.03 درصد و با محدوده شاخص ویسکوزیته 80 تا 120 طبقهبندی میشوند. محدوده دمایی این روغن ها از 32 تا 150 درجه فارنهایت ( 0 تا 65.56 درجه سانتیگراد) است. روغنهای پایه گروه I حلال هستند و فرآیند پالایش سادهتری دارند. به همین دلیل است که آنها ارزانترین روغنهای پایه موجود در بازار هستند.
گروه II
روغنهای پایه گروه II به صورت بیش از 90 درصد اشباع، کمتر از 0.03 درصد گوگرد و با شاخص ویسکوزیته 80 تا 120 تعریف می شوند. آنها اغلب با استفاده از فرایند شیمیایی هیدروکراکینگ ساخته میشوند که فرآیند پیچیدهتری نسبت به آنچه برای پایه گروه I استفاده میشود، به شمار میرود. هیدروکراکینگ یک فرآیند پالایشی است که برای تبدیل مولکولهای هیدروکربن سنگین به محصولات سبکتر و با ارزشتر مانند بنزین، گازوئیل و سوخت جت استفاده میشود. این فرایند شامل شکستن مولکولهای هیدروکربن بزرگ و واکنش آنها با هیدروژن در حضور یک کاتالیزور، معمولاً در دما و فشارهای بالا است.
روغنهای پایه گروه دوم خواص آنتیاکسیدانی بهتری دارند. آنها همچنین دارای رنگ شفافتر بوده و در مقایسه با روغنهای پایه گروه I قیمت بیشتری دارند. با این حال، روغنهای پایه گروه II امروزه در بازار بسیار رایج شدهاند و قیمت آنها بسیار نزدیک به روغنهای گروه I است.
مقاله "روغن مصنوعی پلیآلکیلنگلیکول" شما را در درک فرمولاسیون و کاربرد پایه پنج یاری میدهد.
این ترکیبات به طور تمیز میسوزند و هیچ اثری از خود باقی نمیگذارند و به عنوان روغن حامل برای روانکنندههای جامد و برای روانکاری زنجیرهای در دمای بالا استفاده میشود.
مقاله "پلیآلفائولفینها: ساختاری بهینه در فرمولاسیون روانکار" راهنمایی جامع در درک ساختار پایه گروه چهار.
پلیآلفائولفین حاوی ساختارهای حلقهای، پیوندهای دوگانه، گوگرد، اجزای نیتروژن یا هیدروکربنهای مومی نیست. عدم وجود این ساختارها منجر به ایجاد یک روغن پایه بسیار غیر قطبی با شاخص ویسکوزیته بالا (تقریباً 130) میشود.
گروه III
روغنهای پایه گروه III بیشتر از 90 درصد اشباع، کمتر از 0.03 درصد گوگرد و دارای شاخص ویسکوزیته بالای 120 هستند. این روغن ها فرآیند طولانیتر را برای دستیابی به روغن پایه خالصتر طی میکنند. اگرچه روغنهای پایه گروه سوم از نفت خام ساخته شدهاند، گاهی اوقات به عنوان هیدروکربن های سنتز شده توصیف میشوند. مانند روغنهای پایه گروه دوم، استفاده از این روغنها نیز رو به افزایش است.
گروه IV
روغنهای پایه گروه IV پلیآلفائولفینها (PAOs) هستند. این روغنهای پایه مصنوعی از طریق فرآیندی به نام synthesizing ساخته می شوند.Synthesizing” به فرآیند ترکیب اجزا یا عناصر جداگانه برای ایجاد یک ترکیب، ماده یا محصول جدید اشاره دارد. این فرایند شامل ایجاد یک ترکیب بزرگتر و پیچیدهتر از قطعات سادهتر از طریق فرآیندهای شیمیایی یا بیولوژیکی است. این روغنهای پایه محدوده دمایی بسیار گستردهتری دارند و برای استفاده در شرایط سرد و حتی کاربردهایی با دمای بالا عالی هستند.
گروه V
روغنهای پایه گروه V از تمام روغنهای پایه دیگر از جمله سیلیکون، استر فسفات، پلیآلکیلنگلیکول (PAG)، پلیاستر، بیولوبها و غیره استفاده میکند. استرها روغنهای رایج در پایه گروه V هستند که در فرمولهای روانکنندههای مختلف برای بهبود خواص روغن پایه موجود استفاده میشوند. روغنهای استر میتوانند در دماهای بالاتر استفاده بیشتری داشته باشند و در مقایسه با روغن پایه مصنوعی PAO، خواص عالی ارائه میکنند که به نوبه خود باعث افزایش ساعتهای استفاده از روانکار میشود.
مروری بر روند تولید انواع گروههای پایه
در اوایل دهه 1990، موسسه نفت آمریکا سیستمی را برای توصیف انواع مختلف روغن پایه پیادهسازی کرد. نتیجه، توسعه و معرفی شمارههای گروه روغن پایه بود. روغنهای پایه گروه I، روغنهای پایه قدیمیتری هستند که توسط فناوری تصفیه حلال ایجاد میشوند که برای حذف ساختارهای شیمیایی ضعیفتر یا عوامل نامناسب (ساختارهای حلقهای، ساختارهایی با پیوند دوگانه) از نفت خام استفاده میشود. پالایش حلال فناوری اولیه مورد استفاده در پالایشگاههایی بود که بین سالهای 1940 و 1980 ساخته شدند. روغنهای پایه گروه I به دلیل ساختار گوگرد، نیتروژن و حلقهای که در روغن باقی ماندهاند، معمولاً از رنگ کهربایی تا قهوه ای طلایی متغیر هستند. آنها معمولاً دارای شاخص ویسکوزیته (VI) از 90 تا 105 هستند. عملکرد این روغنها به این نکته بستگی دارد که ویسکوزیته با دما چقدر تغییر میکند، یعنی روغن چقدر در دماهای بالاتر نازک و در دماهای پایین چقدر ضخیم میشود. روغن های پایه گروه I رایجترین نوع مورد استفاده برای روغنهای صنعتی هستند، اگر چه امروزه به طور فزایندهای استفاده از از روغنهای پایه گروه II جایگزین گروه I میشود.
روغنهای پایه گروه دوم با استفاده از فرآیند تصفیه هیدرولیکی برای جایگزینی فرآیند سنتی پالایش با حلال ایجاد میشوند. در این روش از گاز هیدروژن برای حذف اجزای نامطلوب نفت خام استفاده میگردد. این روش منجر به ایجاد یک روغن پایه شفاف و بیرنگ با ساختارهای گوگرد، نیتروژن یا حلقه بسیار کم خواهد شد. شاخص ویسکوزیته این گروه به طور معمول بالای 100 است. در سالهای اخیر، قیمت این روغن پایه بسیار شبیه به روغنهای پایه گروه I شده است. روغنهای پایه گروه دوم هنوز جزو روغنهای معدنی محسوب میشوند. آنها معمولا در فرمولاسیون روغن موتور خودرو کاربرد دارند. گروه II “Plus” اصطلاحی است که برای روغنهای پایه گروه دوم استفاده میشود که دارای VI یا شاخص ویسکوزیته کمی بالاتر از حدود 115 هستند، اگرچه ممکن است این اصطلاح توسط API به رسمیت شناخته نشده باشد.
روغنهای پایه گروه III نیز با استفاده از فرآیند گاز هیدروژن برای تصفیه نفت خام استفاده میکند، اما این بار این فرآیند شدیدتر است و از دما و فشار بالاتری نسبت به روغنهای پایه گروه دوم استفاده میشود. روغن پایه به دست آمده در این روش شفاف و بیرنگ است اما دارای شاخص ویسکوزیته بالاتر از 120 است. علاوه بر این، نسبت به روغنهای گروه I در برابر اکسیداسیون مقاومتر هستند. قیمت روغنهای پایه گروه III بیشتر از گروه I و II است. روغنهای پایه گروه سوم توسط بسیاری از افراد فنی به عنوان روغنهای معدنی در نظر گرفته میشوند زیرا مستقیماً از پالایش نفت خام به دست میآیند. روغن های پایه گروه یک، دو و سه اساساً منعکسکننده تحول در فناوری پالایش در 70 یا 80 سال گذشته هستند.
روغنهای پایه گروه IV، روغنهای پایه مصنوعی پلیآلفائولفین (PAO) هستند که بیش از 50 سال از وجود آنها میگذرد. آنها مواد شیمیایی خالصی هستند که در یک کارخانه شیمیایی ایجاد میشوند و در فرایند تولید آنها خبری از تقطیر و پالایش نفت خام نیست. PAOها در دسته هیدروکربنهای مصنوعی قرار میگیرند. آنها دارای شاخص ویسکوزیته بیشتر از 120 هستند و به طور قابل توجهی گرانتر از روغنهای پایه گروه III به شمار میروند و آن هم به دلیل درجه بالایی از پردازش مورد نیاز برای ساخت آنها است. روغنهای پایه گروه V شامل تمام روغنهای پایهای که در گروه های یک، دو، سه و چهار قرار ندارند. بنابراین استرهای مصنوعی مختلف، پلیآلکیلنگلیکول ها (PAGs)، استرهای فسفات و غیره در این گروه قرار میگیرند.
نکته مهمی که به یاد داشته باشید این است که همواره باید روغن پایهای انتخاب کنید که برای کاربرد، محدوده دما و شرایط کارخانه شما مناسب است.
منبع
Corporation, N. (2012) Base oil Groups explained | Machinery lubrication. https://www.machinerylubrication.com/Read/29113/base-oil-groups
سوالات متداول
روغنهای پایه جزء اصلی روانکنندهها هستند و به عنوان پایهای برای فرمولاسیون انواع روغنها مانند روغن موتور، سیالات هیدرولیک و روانکنندههای صنعتی عمل میکنند.
معمولاً پنج گروه اصلی روغن پایه وجود دارد: گروه I، گروه II، گروه III، گروه IV، و گروه V. هر گروه روغنهایی را با فرآیندهای تصفیه و ویژگی های عملکرد متفاوت نشان میدهد.
انتخاب روغن پایه مناسب به عواملی مانند شرایط عملیاتی برنامه، تجهیزات مورد نیاز، انتظارات عملکرد و انطباق با مقررات بستگی دارد. مشاوره با کارشناسان روانکار یا مراجعه به مشخصات و توصیههای صنعت میتواند در انتخاب مناسبترین روغن پایه کمک کند.
