ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับน้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรม

สารบัญ

1. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (Based oils) มีกี่ชนิด

2. น้ำมันแร่ (Mineral oils)

3. น้ำมันสังเคราะห์ (Synthetic oils)

4. สารเพิ่มคุณภาพ (Additives)

5. คุณสมบัติที่สำคัญของน้ำมันหล่อลื่น

ประโยชน์ของน้ำมันหล่อลื่น ในทางอุตสาหกรรมใช้ในการหล่อลื่นลดแรงเสียดทาน ลดความร้อน และลดการสึกหรอจากการเสียดสีระหว่างชิ้นส่วนเครื่องจักรอุตสาหกรรม

หน้าที่หลักของน้ำมันหล่อลื่น

    • ลดแรงเสียดทาน
    • ป้องกันการสึกหรอ

ประโยชน์ทางอ้อมของน้ำมันหล่อลื่น

    • ปกป้องชิ้นส่วนจากการกัดกร่อน
    • ควบคุมอุณหภูมิ (ระบายความร้อน)
    • สร้างชิ้นฟิลม์น้ำมันเคลือบผิวชิ้นส่วน

น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (Base oil)

น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (Base oil) น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ น้ำมันพืชหรือสัตว์ (Vegetable or Animal Oil), น้ำมันแร่ (Mineral oil) และน้ำมันสังเคราะห์ (Synthetic oil) โดยทั่วไปแล้วนิยมใช้น้ำมันแร่มาผลิตเป็นน้ำมันหล่อลื่นสำเร็จรูปมากที่สุด เพราะมีคุณภาพดีพอ และราคาถูก น้ำมันสังเคราะห์นั้นจะนำไปใช้ในงานที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษๆ บางอย่างเท่านั้น เนื่องจากน้ำมันสังเคราะห์มีคุณสมบัติหลายๆด้านที่โดดเด่นกว่าน้ำมันแร่ เช่นสามารถสร้างผิลม์น้ำมันที่บางแต่แข็งแกร่งได้, อายุการใช้งานยาวนาน แต่ราคาจะสูงกว่าน้ำมันชนิดอื่นๆจึงใช้เฉพาะงานที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษ

1. น้ำมันหล่อลื่นพิ้นฐานจากปิโตรเลียมหรือน้ำมันแร่ (Mineral oil)

เป็นน้ำมันพื้นฐานที่นิยมใช้มากที่สุด เนื่องจากมีคุณภาพดีและราคาถูก น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานชนิดนี้เป็นผลผลิตอันหนึ่งที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบในหอกลั่นที่ได้มาจากกระบวนการขุดเจาะน้ำมันดิบ (Crude oil) ผ่านกระบวนการกลั่น (Refinery process) แบ่งได้ 3 ประเภท

    • น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานพาราฟินิก (Paraffinic based) : ข้อดีคือหาได้ง่าย มีราคาที่ถูก และสามารถใช้ในงานทั่วไปได้ดีพอสมควร ไทยสามารถกลั่นน้ำมันพื้นฐานชนิดนี้ได้ น้ำมันชนิดนี้จะมีดัชนีความหนืดสูง
    • น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานแนพธินิก (Naphthenic based) : คุณสมบัติบางด้านจะโดดเด่นกว่าน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานพาราฟินิก และราคาจะค่อนข้างสูงกว่าน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานพาราฟินิก น้ำมันชนิดนี้จะมีดัชนีความหนืดปานกลางถึงต่ำ
    • น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานอะโรแมติก (Aromatic based) : นิยมใช้ในการนำมาผลิตเป็นเครื่องสำอาง น้ำมันชนิดนี้จะมีดัชนีความหนืดต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับชนิดพาราฟินิก และแนพธินิก

คุณสมบัติของน้ำมันพื้นฐานชนิดน้ำมันแร่ทั้ง 3 ประเภท

2. น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานชนิดสังเคราะห์ (Synthetic oil)

เป็นน้ำมันที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นด้วยกระบวนการทางเคมี ทำให้มีคุณสมบัติพิเศษที่โดดเด่นกว่าน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานชนิดน้ำมันแร่ เนื่องจากถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ข้อจำกัดของน้ำมันพื้นฐานชนิดน้ำมันแร่

ส่วนใหญ่ใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานในงานพิเศษเฉพาะที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษ ในด้านดัชนีความข้นใสสูง จุดไหลเทต่ำ และมีการระเหยต่ำ เป็นต้น น้ำมันสังเคราะห์ที่ใช้กันมากมีอยู่หลายชนิด และมีราคาค่อนข้างสูง น้ำมันสังเคราะห์ที่ใช้กันมากมีดังนี้

    • Polyalphaolefins (PAOs)
    • Alkelated Aromatic
    • Di Esters
    • Polyol Esters
    • Phosphate Esters
    • Polyglycols
    • Silicones
    • Silicate Ester

สารเพิ่มคุณภาพ (Additive)

เนื่องมาจากน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน หรือ Based oil นั้นมีคุณสมบัติที่จำกัด ในกระบวนการผลิตน้ำมันหล่อหลื่นอุตสาหกรรมเช่น น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulic oil), น้ำมันเกียร์ (Gear oil), น้ำมันคอมเพรสเซอร์ (Compressor oil) และน้ำมันหล่อลื่นชนิดอื่นๆ จะต้องมีการเติมสารเพิ่มคุณภาพ (additive) เข้าไปเพื่อให้ได้คุณสมบัติของน้ำมันให้ได้ตามที่ต้องการ เช่นเพิ่มคุณบัติต้านแรงเสียดทาน, เพิ่มหรือลดความหนืด, รับแรงกดสูง, คุณสมบัติป้องกันสนิม, สารลดฟอง, สารต้านอ๊อกซิเดชั่น เป็นต้น 

องค์ประกอบของน้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรมนั้น จะประกอบไปด้วยน้ำมันพื้นฐาน (Based oil) ชนิดน้ำมันแร่ หรือ น้ำมันพื้นฐานชนิดสังเคราะห์ ประมาณ 80% – 96% และจะต้องมีการเติมสารเพิ่มคุณภาพ (Additive) เข้าไปด้วยประมาณ 10% – 20% ขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำมันหล่อลื่นที่ต้องการ รวมถึงมีการใส่สารปรับปรุงความหนืด (Viscosity index improve) เข้าไปด้วยเพื่อให้ได้ความหนืดของน้ำมันตามที่กำหนดเป็นเบอร์ความหนืดของน้ำมัน

สารเพิ่มคุณภาพที่นิยมใช้มีดังนี้ ไม่ได้ใช้ทุกรายการขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำมันที่ต้องการผลิต และคุณสมบัติพิเศษอื่นๆที่ต้องการของน้ำมันหล่อลื่น

    • Friction Modifiers : เป็นสารที่เติมเข้าไปเพื่อลดการสัมผัสกันของพื้นผิวให้เกิดน้อยที่สุด ทั้งในลักษณะ sliding และ rolling
    • Anti Wear and Extreme Pressure : สารลดแรงเสียดทาน และป้องกันการเสียดสีกันระหว่างโลหะ (metal-to-metal contact)
    • Viscosity Modifiers : สารเพิ่มดัชนีความหนืดของน้ำมัน (VI : Viscosity index)
    • Pour Point Depressant : สารเพิ่มการไหลตัวของน้ำมัน และป้องกันการตกผลึกในการใช้งานน้ำมันที่อุณหภูมิต่ำ
    • Detergents : สารทำความสะอาดและขจัดสิ่งสกปรกในน้ำมัน ป้องกันการเกิดตะกอนน้ำมัน (Oil sludge)
    • Dispersants : สารป้องกันการก่อตัวของตะกอน (เขม่าสะสม) และป้องกันการเติบโตของอนุภาคสารปนเปื้อน
    • Rust and Corrosion Inhibitor : สารป้องกันการเกิดสนิม และการกัดกร่อนจากการเกิดอ๊อกซิเดชั่นที่ผิวโลหะ
    • Anti Oxidants : สารยืดอายุของน้ำมัน ป้องกันการเสื่อมสภาพโดยการเพิ่มความต้านทานการเกิดออกซิเดชันในน้ำมัน
    • Anti-Foam : สารป้องกันการเกิดฟองในน้ำมัน
    • Demulsifiers : สารเพิ่มความสามารถในการแยกน้ำออกจากน้ำมัน

คุณสมบัติที่สำคัญของน้ำมันหล่อลื่น

    • ความหนืด (Viscosity) ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการหล่อลื่นนั้น ความหนืดเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่สำคัญที่สุดที่จะไปพิจารณาเป็นอย่างแรกในการเลือกใช้น้ำมันหล่อลื่นให้เหมาะกับงาน น้ำมันที่มีความหนืดต่ำจะให้ฟิลม์หล่อลื่นที่บางทำให้ไม่สามารถรับภาระน้ำหนักได้มาก แต่สามารถแทรกตัวไปตามส่วนต่าง ๆ ที่ต้องการหล่อลื่นได้อย่างรวจเร็วและระบายความร้อนได้ดี ส่วนน้ำมันที่มีความหนืดสูงจะให้ฟิล์มหล่อลื่นที่หนาจึงสามารถรับแรงกดได้ดีกว่า แต่จะต้องเสียพลังงานในการเฉือนฟิล์มน้ำมันมากขึ้นและระบายความร้อนได้ช้า ความหนืดจะมีค่าแปรเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิของน้ำมันกล่าวคือหนืดมากเมื่ออุณหภูมิลดลง และหนืดน้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วิธีการวัดความหนืดทำโดยการจับเวลาที่น้ำมันปริมาณหนึ่งหน่อยไหลผ่านรูหลอดแก้วของเครื่องวัดความหนืด (Viscometer) ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่ถูกควบคุมให้คงที่ ค่าความหนืดที่นิยมใช้กันแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบันได้แก่ค่าความหนืดคิเนแมติก (Kinematic Viscosity) ที่มีหน่วยเป็นเซ็นติสโตก (cSt)
    • ดัชนีความหนืด (Viscosity index) ตัวเลขที่ใช้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นกับอุณหภูมิโดยการเปลี่ยบเทียบกับน้ำมันมาตรฐาน น้ำมันที่มีค่าดัชนความหนืดสูงจะมีค่าความหนืดเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปน้อยกว่าน้ำมันที่มีค่าดัชนีความหนืดต่ำ
    • จุดไหลเท (Pour point) เมื่ออุณหภูมิของน้ำมันลดต่ำลงความหนืดหรือความต้านทานการไหลของน้ำมันจะเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ จนในที่สุดน้ำมันจะหยุดไหล อุณหภูมิสูงสุดที่น้ำมันเริ่มหยุดไหลเรียกว่า “จุดไหลเท” น้ำมันหล่อลื่นที่ได้มาจากน้ำมันดิบประเภทพาราฟินนิก จะมีจุดไหลเทกว่าน้ำมันหล่อลื่นที่ได้จากน้ำมันดิบประเภทเนฟทานิก เนื่องจากมีส่วนประกอบของไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลประเภทที่ทำให้เกิดไขสูง คุณสมบัตินี้จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาในกรณีที่ใช้งานกับอุณหภูมิต่ำ เช่น น้ำมันเครื่องคอมเพรสเซอร์ห้องเย็น หรือการเลือกใช้งานน้ำมันในประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำ
    • จุดวาบไฟ (Flash point) อุณหภูมิต่ำที่น้ำมันจะต้องถูกทำให้ร้อนขึ้นจนไอของน้ำมันระเหยออกมามากเพียงพอที่จะติดไฟ ซึ่งในการประเมิณถึงความเหมาะสมของน้ำมันหล่อลื่นในด้านความปลอดภัยสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง
    • ค่าความเป็นกรดรวม (Total Acid Number; TAN) ในการทดสอบน้ำมันจะต้องมีการวัดค่าความเป็นกรดเพื่อให้ทราบว่าควรเปลี่ยนถ่ายน้ำมันแล้วหรือยัง หากมีค่าความเป็นกรดมากอาจจะทำให้เกิดการกัดซีลยางในระบบหรือกัดกร่อนชิ้นส่วนที่เป็นทองเหลือง ทองแดง เป็นต้น โดยค่ามาตราฐานค่า TAN จะต้องต่ำกว่า 1 หากสูงกว่า 1.5 จะต้องมีการพิจารณาเปลี่ยนถ่ายน้ำมันในระบบเครื่องจักร
    • การเกิดฟองน้ำมัน (Foaming) ฟองน้ำมันที่เกิดขึ้นในระบบหากมีมากจะมีผลให้ระบบส่งกำลังผิดพลาด เช่นในระบบไฮดรอลิก (Hydraulic system) ซึ่งใช้ลูกสูบในการดันน้ำมันเพื่อส่งกำลังหากมีฟองเกิดขึ้นจะทำให้สูญเสียกำลังของกระบอกไฮดรอลิก
easternproducechemical

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น