روانکار ها با پایه ی مصنوعی یا سینتتیک

بهره گیری از آنالیز روغن در شناسایی مسائل تخریب سیال توسط وارنیش
آبان ۲۷, ۱۳۹۷
انواع مدیای فیلتر و دسته بندی آنها
آبان ۲۷, ۱۳۹۷

روانکارها با پایه ی مصنوعی یا سینتتیک

شش مدل پایه ی روانکار که در ساخت روانکار های سینتتیک مورد استفاده قرار گرفته است به شرح زیر هستند، که هر یک ویژگی و کاربرد های مخصوص خود را عرضه می کنند.
۱- سیلیکون به عنوان ماده ای با میزان تبخیر کم، کمترین تاثیر پذیری در برابر آلاینده های شیمیایی، پایداری حرارتی، و همچنین عملکرد مناسب در محیط هایی با دمای پایین، حائز اهمیت است. ویژگی های فوق سیلیکون را یک نمونه بسیار عالی برای استفاده به عنوان سیال انتقال حرارت، گریس های مخصوص و روغن ترمز خودرو از نوع DOT 5 می کنند. با این حال، دو محدودیت در سیلیکون برای کاربرد روان کنندگی، وجود دارد. نخست، آنها را نمی توان در روانکاری سیلندر موتورهای احتراق داخلی استفاده کرد، زیرا محصول احتراق دی اکسید سیلیکون است(ماده ای سمی) . دوم ، عملکرد آن ها در فشار های محدود است. با این حال توانایی این نوع پایه ی روغن در پایداری هیدرولیکی بی نظیر است.

 

۲- دی استرها، و یا دی بیسیک اسید استر ها، در طول جنگ جهانی دوم توسعه یافته است و محصول واکنش الکل ها با زنجیره بلند اسیدهای کربوکسیلیک می باشند. از لحاظ تاریخی، آنها به عنوان روانکار های کمپرس به علت تمایل کم کوک در دمای ۴۰۰ درجه ی فارنهایت موثر بودند. آن ها حلالیت و پاک کننده ای بسیار عالی دارند.

 

۳- پلیل استرها یا نئو پنتیل پلی استرها، در کاربرد هایی با دمای بالا در شرایطی که پایداری اکسیداتیو حیاطی است جایگزین شده اند. کاربردهای رایج آنها شامل استفاده به عنوان روان کننده در موتور هواپیما، توربین گازی با درجه حرارت بالا،  سیال سیستم  هیدرولیک، و به عنوان سیال تبادل (انتقال) حرارت می شود. آنها همچنین می توانند به عنوان یک مخلوط CO پایه روغن با PAO به منظور افزایش حلالیت افزودنی استفاده شوند و تمایل PAO برای تشکیل الاستومرها سخت و کوچک شده را کاهش دهند.

 

۴- PAO ها پلیمرهای هیدروکربنی تولید شده توسط کاتالیزور oligomerization از آلفا الفین خطی هستند. آنها به عنوان روانکار با بالاترین کارایی در نظر گرفته می شوند  و یک شاخص گرانروی بالا و پایداری هیدرولیکی مناسب را فراهم می کنند. PAO ها در استفاده رایج تر هستند، و هزینه ی کمتری نسبت به روغن های سینتتیک دیگر دارند که به همین علت در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

 

۵- فسفات استر، فسفات استر در کاربرد هایی که ایمنی و مقاومت در برابر اشتعال حائز اهمیت است با ارزش هستند و از کاربرد های آن ها در سیال سیستم هیدرولیک و  هواپیما می توان نام برد.  نقطه ی اشتعال بالا، مقاومت در برابر  آتش گرفتن،  و درجه حرارت پایین سوختن، آن ها را به یک سیال خود خاموش شونده تبدیل می سازد. با این حال، آنها دارای نقاط ضعفی از جمله ثبات(پایداری) هیدرولیکی ضعیف هستند، که می تواند به شکل گیری محصولات جانبی اسیدی قوی منجر شود.  در استفاده از این دسته از روانکار باید دقت به عمل آید زیرا آن ها نیز می توانند در برابر رنگ و بتونه تخریب و واکنش دهند.

 

۶- PAG ها دارای کاریرد های سطح روانکاری مناسب، شاخص گرانروی بالا و پایداری خوب حرارتی می باشند. سیال پایه PAG در هر دو شکل محلول و نامحلول در آب و در یک طیف گسترده ای از درجه گرانروی در دسترس هستند. آن ها در درجه حرارت های بالا میزان تبخیر کمی دارند و  آن ها می توانند هم در محیط هایی با دمای بالا و هم دما های پایین کار کنند. آنها معمولا به عنوان  مایعات فلزکاری،روانکار سطح غذایی(صنایع غذایی) و به عنوان روان کننده در تجهیزات هیدرولیک و کمپرسور استفاده می شوند. با این حال لازم به ذکر است ، PAG محلول در آب با روغن های پایه ی نفتی ناسازگار است، و در انتقال روغن های نفتی به پایه ی PAG بایستی مراقبت و دقت به عمل آید.

 

از میان روانکار ها و روغن های مصنوعی (سینتتیک) که در بالا ذکر شد پایه ی PAG در حال حاضر یکی از روانکار های پیشنهادی برای بسیاری از صنایع محسوب می شود و در کاربرد های گسترده تری نیز فعالیت دارند. از آن جایی که در این مقاله سعی بر شناخت وارنیش در روانکار های صنعتی و رفع مشکلات آن است وقت آن رسیده که جویای ارتباط این موضوع با پایه ی  PAG باشیم. در ادامه بصورت اجمالی به تاریخ توسعه تا مزیت این سیستم ها در برابر وارنیش بحث خواهیم کرد.

توسعه PAG

روانکار PAG یکی از اولین روان کننده های مصنوعی است که توسعه یافت و تجاری گشت. آنها تحت دستور نیروی دریایی ایالات متحده در بازخورد با آتش سوزی سیال هیدرولیک در کشتی ناشی از برخورد مهمات در جنگ جهانی دوم بوجود آمدند. در سال ۱۹۴۲، و برای ۳۰ سال بعد، نیروی دریایی به طور انحصاری از پایه ی آّب – گلیکول سیالات هیدرولیک PAG که مقاوم در برابر آتش بود و می توانست در یک محدوده دمایی گسترده کار کند، استفاده می کرد. و بعد از آن، روغن PAG موقعیت خود را در استفاده به عنوان روانکار صنایع نساجی و روانکار خنک کننده در نورد گرم فلزات یافت.

 

PAG با درصد ترکیب وزنی اکسی پروپیلن مقابل اکسی اتیلن در زنجیره پلیمر طبقه بندی می شود.به عنوان مثال  PAG با گروه  صد درصد وزن اکسی پروپیلن در آب نامحلول هستند. در حالی که گروهی که با ۵۰ تا ۷۵ درصد وزنی اکسی اتیلن  در دمای محیط، محلول در آب هستند.

 

اگر چه PAG مدت زمان طولانی است که به عنوان روان کننده های صنعتی استفاده می شود، اما تحقیقات اخیر به توسعه روانکار PAG  برای استفاده در تجهیزات صنعت فرآوری مواد غذایی منجر شده است. این محصولات (روان کننده ها) به عنوان روانکار تایید شده ی سطح غذایی شناخته می شوند. در این کار برد آن ها، روان کنندگی عالی، افزایش پایداری اکسیداتیو، شاخص بالا گرانروی (۱۸۰ تا ۲۸۰) و نقاط ریزش کم را عرضه می کنند.

کاربردها و مزایای PAG

بخاطر  شاخصه هایی که روانکار PAG  را تشکیل می دهند، آنها منحصرا برای تعدادی از صنایع و کاربردهای تولیدی مناسب هستند. حلالیت  آب در آن ها این امکان را برای پاک سازی اجزاء دستگاه فراهم می کند. روانکار های PAG  شاخص گرانروی بالا و پایداری برشی (تحمل تنش برشی) را فراهم می سازند.  PAG نیز برای تبخیر کم در کاربرد هایی با درجه حرارت بالا ، و برای مقاومت در برابر شکل گیری رسوب (بخصوص رسوب وارنیش و تشکیل لجن) دارای ارزش هستند. زیست تخریب پذیری آنها، این دسته را برای کاربرد های سازگار با محیط زیست حساس، ایده آل می کند.

 

PAG به عنوان بهترین روان کننده برای کمپرسور شناخته می شود. آن ها معمولا انتخاب مناسبی برای کمپرس اتیلن و گاز طبیعی با فشار بالا هستند،جایی که پایداری ویسکوزیته ی روانکار های پایه ی هیدرو کربنی بگونه ای منفی تحت تاثیر حلالیت گاز در سیال قرار می گیرند . در کمپرس تبرید،روانکار PAG و پلیل استر تقریبا به طور انحصاری با نسل فعلی مبرد HFC سازگار با محیط زیست از جمله R-134 aوR-152 a استفاده می شوند. دو تا از بزرگترین شرکت های آمریکایی کمپرسور OEM برای ۲۰ سال از روانکار های PAG  برای ماشین های کمپرس دوار هوا استفاده کرده اند.  و حتی اخیرا، شرکت سومی نیز این نوع روانکار را به گزینه ی انتخابی پیشنهاد می کند.

 

از دیدگاه آزمایشگاهی، وضعیت سیال های PAG برای نظارت نسبتا آسان است. در اکثر کاربرد ها، هنگامی که به زمان پایانی کار روانکار می رسیم، تنها تغییر چشم گیر، افزایش در عدد اسیدی ناشی از اکسیداسیون سیال است. بسته به محتوای افزودنی ها، روانکار های PAG  جدید معمولا دارای عدد اسیدی بین ۰٫۱ الی ۰٫۵ mg KOH/g  می باشد. افزایش یک واحد عدد اسیدی در مشخصات سیال محدوده ی قابل قبولی است. ویسکوزیته حتی در مراحل آخر زندگی سیال نسبتا پایدار باقی می ماند.  محدود ه ی آب در PAG  نسبت به سیالات هیدرو کربنی مقدار بیشتری می باشد زیرا مقدار بیشتری از آب را در خود حل می کنند. حتی روانکار PAG نا محلول آب نیز قبل از این که اجازه دهد تا آب از سیال آزاد شود مقدار ۰٫۷ درصد آلودگی آبی را به خود می گیرد.

 

روانکار PAG  همچنین در تجهیزات به مدت سالیانه که بدون تغییرات فصلی نیز کار می کنند ، مفید است. ویژگی های انتقال حرارت برتر ، پایداری حرارتی و اکسیداسیون آنها را برای استفاده به عنوان مایعات انتقال حرارت در سیستم های بادی باز بزرگ، و برای سیالات روند تولید پلاستیک، الاستومر، نخ و یا قطعات فابریک در جایی که تطابق سیال با قطعات مهم است مورد استفاده قرار می گیرند.

 

تاکید جدید بر حفظ انرژی بر علاقه به روانکار دنده خوش بازده انرژی افزوده است. به عنوان مثال، خواسته افراطی از روانکار چرخ دنده در توربین های بادی توسط PAG امکان پذیر شده است. سرعت پایین و بار سطحی زیاد بر روی چرخ دنده ها در این واحد منتج به مشکلات از قبیل حفره توسط روغن های هیدرو کربنی می شدند که با استفاده از PAG بر این مشکل می توان غلبه کرد. در دیگر کاربردهای گیربکس، به ویژه چرخ دنده های حلزونی، به طور طبیعی ضریب کم اصطکاک، صرفه جویی در انرژی، دمای پایین تر و نرخ سایش پایین تر تنها در سیالات روان کار PAG یافت می شوند.

 

مزیت های این نوع از روانکار های مصنوعی کم نیست و حتی امروزه نیز پس از گذشت ۳۰ الی ۴۰ سال در حال پیشر فت است، از مزیت هایی که امروزه مطرح است استفاده ی آن ها در تعداد بیشتری از سیستم ها می باشد. به عنوان مثال نمونه هایی از  این استفاده را در توربین های گازی نیز می توان دید، که مزیت های  تشکیل نشدن وارنیش و لجن، پتانسیل کمتر در کمپرس آدیاباتیک، نبود تخلیه ی الکتریکی، غیر سمی بودن، پاک کنندگی، برای تمام فصول بودن و پایداری حرارتی بالا را تنها در PAG می توان یافت.

 

بسیاری از مشکلاتی که در حال حاضر در زمینه ی وارنیش و لجن روانکار مطرح هستند چه در داخل روغن و تخریب آن و چه تاثیر منفی آن بر روی ماشین آلات قابل حل یا پیشگیری هستند که در حال حاضر پیشنهاد جهانی انتخاب روانکار های  PAG می باشد. اما باید در نظر گرفت که با وجود مزیت هاdd که PAG در خود نهفته دارد ، در مقیاس های بزرگ پر هزینه ولی قابل اعتماد هستند ، لذا در نهایت امر تنها تصمیم گیری صحیح با توجه به تمامی شرایط راحتی و آسودگی در کار را فراهم می کند.