در چند دهه گذشته، بحث اصلی از «روغن معدنی در برابر روغن نهنگ» به «روغن معدنی در برابر روغن سینتتیک» تغییر یافته است. هرچند فرآیندهای مرسوم تولید روغن معدنی تقریباً ثابت مانده‌اند، اما پیشرفت‌های فناوری امکان جداسازی بهتر برش‌های نفتی و بهبود کیفیت را فراهم کرده است.
تا دهه ۱۸۵۰، نفت بیشتر به‌عنوان یک مزاحم تلقی می‌شد؛ ماده‌ای که به‌طور ناخواسته وارد چاه‌ها یا سایر منابع آب آشامیدنی می‌گردید. کاربرد اصلی آن در آن زمان به‌عنوان دافع حشرات یا در برخی درمان‌های خانگی محدود می‌شد. ورود روغن معدنی به عرصه تجاری‌سازی گسترده، به تحقیقات جیمز کرتیس بوث از مؤسسه فرانکلین در فیلادلفیا بازمی‌گردد. او با انجام یک‌سری تحلیل‌های شیمیایی ساده بر روی «نفت خام» دریافت که این ماده را می‌توان تقطیر کرد و به روغن و محصولات مشابه چربی نهنگ تبدیل نمود.
به یک‌باره، تمام نفتی که عملاً در سطح کشور وجود داشت قابل استفاده شد. نخستین رقابت جدی در بازار روانکار میان «روغن کربنی» و چربی نهنگ شکل گرفت و روغن معدنی به دلیل فراوانی و سهولت تولید، در مقایسه با شکار نهنگ در اقیانوس آزاد، پیروز این رقابت شد.
با این حال، درجه‌ای بسیار بالاتر از روغن‌های روانکار را می‌توان از طریق سنتز کاتالیستی هیدروکربن‌های گازی تولید کرد. به‌طور خلاصه، روغن معدنی معمولاً ارزان‌تر اما از نظر کیفیت پایین‌تر از روغن سینتتیک است. هرچند این جمله خلاصه تفاوت بین دو نوع روغن است، اما عوامل متعددی برای انتخاب روغن مناسب یک تجهیز خاص باید مورد بررسی قرار گیرد.
طبقه‌بندی روغن‌های پایه
مؤسسه نفت آمریکا (API) یک سیستم ساده برای طبقه‌بندی روغن‌های پایه ارائه کرده است. گروه‌های I، II و III عمدتاً از نفت خام به‌دست می‌آیند:
-
گروه I: تصفیه‌شده با حلال و حاصل از روش‌های سنتی تصفیه با حلال
-
گروه II: هیدروپروسس شده، با خواصی مشابه گروه III اما با شاخص گرانروی پایین‌تر
-
گروه III: حاصل از پالایش بسیار عمیق‌تر
از نظر تجاری، روغن‌های گروه III که به‌شدت پالایش شده‌اند، از نظر ساختار مولکولی شباهت زیادی به روغن‌های سینتتیک دارند.
گروه IV شامل تمام پلی‌آلفااولفین‌ها (PAO) است و کاملاً سینتتیک محسوب می‌شود؛ این گروه پرکاربردترین روغن سینتتیک در صنعت است.
گروه V شامل تمام روغن‌های پایه‌ای است که در چهار گروه قبلی قرار نمی‌گیرند. در این گروه برخی روغن‌های معدنی مانند نفتنیک‌ها وجود دارند، اما غالب آن را روغن‌های سینتتیک خاص تشکیل می‌دهند. روغن‌های گروه V معمولاً کاربردهای ویژه دارند؛ مانند روغن‌های نسوز، سازگار با محیط زیست، مقاوم در برابر پرتو واشعه‌ها، یا روغن‌هایی با پتانسیل پایین تشکیل وارنیش.
انتخاب صحیح گروه روغن پایه بسیار اهمیت دارد، زیرا روغن پایه ۷۰ تا ۹۹ درصد ترکیب نهایی روانکارهای مورد استفاده در موتور یا تجهیزات صنعتی را تشکیل می‌دهد. کارایی نهایی روانکار عمدتاً از روغن پایه ناشی می‌شود و هرچند ادتیوها برخی ویژگی‌ها را بهبود می‌بخشند، اما تأثیر اصلی مربوط به نوع روغن پایه است.
ساختار شیمیایی
نفت خام از انواع زنجیره‌های هیدروکربنی تشکیل شده است. فرآیندهای پالایشی مختلف موجب تولید نسبت‌های متفاوتی از این زنجیره‌ها می‌شوند، اما همه آن‌ها به‌صورت طبیعی در روغن معدنی وجود دارند. در مقابل، در فرآیند سنتزی تنها زنجیره‌های مطلوب طراحی و تولید می‌شوند.
از آنجا که زنجیره‌های مختلف عملکردهای متفاوتی دارند، انتخاب روغن پایه‌ای که خصوصیات ذاتی آن با کاربرد موردنظر هماهنگ باشد بسیار حیاتی است.
برای مثال، اگر دستگاهی به روانکاری با شاخص گرانروی بالا و پایداری اکسیداسیونی مناسب نیاز داشته باشد، می‌توان از فرآیند سنتزی برای تولید دسته‌ای تقریباً خالص از ایزوپارافین استفاده کرد یا از پالایش نفت خام برای حذف یا تبدیل بیشترین مقدار زنجیره‌های غیرپارافینی بهره برد. همچنین، در تولید سینتتیک احتمال تشکیل دقیق ساختار مولکولی مطلوب بسیار بیشتر است.
محدودیت‌های هر دو نوع روغن
روانکارهای سینتتیک مزایای عملکردی قابل توجهی دارند؛ از جمله عمر سرویس طولانی‌تر و دامنه دمایی عملیاتی بسیار گسترده‌تر. این ویژگی‌ها موجب استارت سرد بهتر، پایداری حرارتی بالاتر و حتی مقاومت در برابر حریق می‌شوند.
اما محدودیت اصلی آن‌ها این است که در شرایط نگهداری یا استفاده نامناسب، سریع‌تر دچار تخریب می‌شوند. به‌عنوان مثال، در محیط‌هایی که زنگ‌زدگی یا ذرات ریز فلزی وجود داشته باشد، روغن سینتتیک آسیب خواهد دید؛ زیرا ترکیب مولکولی بسیار خالص آن فاقد مولکول‌های فعال (Free Radicals) برای جذب این آلاینده‌هاست.
در مقابل، روغن‌های معدنی نیز محدودیت‌هایی دارند. ناخالصی‌های موجود در آن‌ها می‌تواند منجر به تشکیل موم، وارنیش یا لجن شود. همچنین در دماهای بالا احتمال اکسیداسیون شدید وجود دارد که می‌تواند تولید لجن یا اسید کند. علاوه‌بر این، با افزایش دما، ویسکوزیته به‌طور قابل توجهی افت می‌کند و لایه روانکاری نازک می‌شود.
چه زمانی از روغن معدنی یا سینتتیک استفاده کنیم؟
در نهایت، هیچ پاسخ یکسانی برای همه کاربردها وجود ندارد. درست است که روغن معدنی ارزان‌تر و روغن سینتتیک معمولاً عملکرد بهتری دارد؛ اما پرسش اصلی باید حول وظیفه و شرایط کاری بچرخد:
-
روانکار برای چه کاربردی استفاده می‌شود؟
-
شرایط عملیاتی چگونه است؟
-
سابقه آلودگی یا نگهداری تجهیز چیست؟
-
شرایط ذخیره‌سازی و جابه‌جایی روانکار چگونه است؟
با رویکرد سیستماتیک و مبتنی بر نوع کاربرد، به‌سرعت روشن می‌شود که انتخاب روغن نه یک تصمیم ساده «معدنی یا سینتتیک »، بلکه ارزیابی جامع از شرایط کاری، نیاز تجهیز و مدیریت روانکاری است—رویکردی که موجب عملکرد بهتر تجهیز، روانکار و کل فرآیند روانکاری خواهد شد.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع می‌باشد.
