کف‌زدایی‌ها، پخش‌کننده‌ها و مواد شوینده در روان‌کننده‌ها: راهنمای کامل

افزودنی ها می توانند خواص جدیدی را به روغن ها افزایش دهند، سرکوب کنند یا اضافه کنند. مواد ضد کف، پخش کننده ها و مواد شوینده از این قاعده مستثنی نیستند. این سه ماده افزودنی را می توان در اکثر روان کننده های تمام شده یافت، البته در نسبت های متفاوت.

بیایید تفاوت‌های اصلی بین این سه، چرایی اهمیت هر کدام و راه‌های تایید حضور آنها را مورد بحث قرار دهیم.

چه تفاوتی دارد؟

در حالی که همه آنها افزودنی هستند (که با حرف D شروع می شوند)، عملکرد آنها به طور مشخص متفاوت است. همه آنها برای محافظت از روغن در برابر انواع مختلف آلاینده ها کار می کنند.

به عنوان مثال، ضد کف ها حباب های هوا را در روغن کاهش می دهند. در عین حال، مواد شوینده سطوح فلزی را تمیز نگه می‌دارند و مواد پخش‌کننده آلاینده‌ها را محصور می‌کنند تا در روان‌کننده معلق شوند.1 این در شکل 1 نشان داده شده است.

از آخرین مقاله ما در مواد افزودنی روان کننده - یک راهنمای جامع، در اینجا توضیحات مفصلی از نحوه عملکرد هر یک از این افزودنی ها ارائه شده است.

کف زدا

هنگامی که کف در روان کننده تشکیل می شود، حباب های هوای ریز یا در سطح یا داخل به دام می افتند (به نام فوم داخلی). مواد ضد کف با جذب روی حباب فوم و تأثیر بر کشش سطحی حباب عمل می کنند. این باعث ادغام و شکستن حباب روی سطح روان کننده می شود.

برای فومی که در سطح ایجاد می شود، به نام کف سطحی، از مواد ضد کف با کشش سطحی کمتر استفاده می شود. آنها معمولاً در روغن پایه محلول نیستند و باید به خوبی پراکنده شوند تا حتی پس از ذخیره یا استفاده طولانی مدت به اندازه کافی پایدار باشند.

از طرف دیگر، فوم داخلی، که حباب های هوای ریز در روان کننده است، می تواند پراکندگی های پایداری ایجاد کند. ضد کف های معمولی برای کنترل کف سطحی طراحی شده اند اما فوم داخلی را تثبیت می کنند.

پراکنده کننده ها

از سوی دیگر، پراکنده ها نیز قطبی هستند و آلاینده ها و اجزای روغن نامحلول را در روان کننده معلق نگه می دارند. آنها تجمع ذرات را به حداقل می‌رسانند که به نوبه خود ویسکوزیته روغن را حفظ می‌کند (در مقایسه با ادغام ذرات که منجر به ضخیم شدن می‌شود). بر خلاف مواد شوینده، پراکنده کننده ها بدون خاکستر در نظر گرفته می شوند. آنها معمولاً در دمای عملیاتی پایین کار می کنند.

مواد شوینده

مواد شوینده are polar molecules that remove substances from the metal surface, similar to a cleaning action. However, some detergents also provide antioxidant properties. The nature of a detergent is essential, as metal-containing detergents produce ash (typically calcium, lithium, potassium, and sodium)1.

آیا مواد ضد کف ضروری هستند؟

کف زدا, also called antifoam additives, are found in many oils. Most oils need to keep foam levels to a minimum, and it is very easy for foam to form in lube systems due to their design and flow throughout the equipment.

هنگامی که فوم وارد روغن می شود، می تواند بر توانایی آن برای روانکاری سطحی کافی تأثیر بگذارد. این می تواند منجر به سایش در سطح سطح شود و به تجهیزات آسیب برساند.

بسیاری از روغن ها برای ارائه عملکردهای مختلف و در نسبت های متفاوت بسته به کاربردشان به مواد ضد کف نیاز دارند. در مایعات گیربکس اتوماتیک (ATF) معمولاً به مواد ضد کف در غلظت های 50-400ppm نیاز است تا از ایجاد کف زیاد و حباب هوا جلوگیری شود. از سوی دیگر، برای مایعات گیربکس دستی و روان کننده های محور، مواد ضد کف در غلظت های کمی کمتر، بین 50 تا 300 ppm مورد نیاز است.

با این حال، OEM ها باید این غلظت ها را تأیید کنند. اگر غلظت مواد ضد کف بیش از حد زیاد باشد، در واقع باعث افزایش کف می شود. علاوه بر این، مواد ضد کف باید به درستی با بسته های افزودنی دیگر متعادل شوند تا اطمینان حاصل شود که آنها با افزودنی دیگر مقابله منفی نمی کنند.

دو نوع اصلی کف زدا وجود دارد: کف گیر سیلیکونی و کف زدای بدون سیلیکون. کف زداهای سیلیکونی به ویژه در غلظت های پایین حدود 1% کارآمدترین مواد ضد کف محسوب می شوند. این ضد کف ها معمولاً در حلال های معطر از قبل حل می شوند تا پراکندگی پایداری ایجاد کنند.

با این حال، دو عیب قابل توجه در ارتباط با کف زدای سیلیکونی وجود دارد. به دلیل حل نشدن آنها، آنها به راحتی می توانند از روغن خارج شوند و میل قوی به سطوح فلزی قطبی دارند.

از طرف دیگر، کف زداهای بدون سیلیکون جایگزین دیگری هستند، به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به روان کننده های بدون سیلیکون دارند. چنین کاربردهایی شامل سیالات فلزکاری و هیدرولیک است که نزدیک به سیالات بدون سیلیکون و حتی آنهایی که در اعمال رنگ یا لاک بر روی این قطعات استفاده می شوند.

برخی از کف زداهای بدون سیلیکون عبارتند از پلی (اتیلن گلیکول) (PEG)، پلی اترها، پلی متاکریلات ها و کوپلیمرهای آلی. تری بوتیل فسفات نیز گزینه دیگری برای کف زداها است.

چرا پراکنده ها مهم هستند؟

اغلب، شوینده‌ها و مواد پخش‌کننده عمدتاً به این دلیل با هم گروه‌بندی می‌شوند که عملکرد آنها می‌تواند مکمل یکدیگر باشد. همانطور که در بالا ذکر شد، تفاوت قابل توجه این است که پخش کننده ها بدون خاکستر هستند، در حالی که مواد شوینده بیشتر ترکیبات حاوی فلز هستند.

با این حال، برخی از پخش‌کننده‌های بدون خاکستر نیز ویژگی‌های «تمیزکننده» را ارائه می‌کنند، بنابراین این دو متقابل نیستند.

یک دم بزرگ هیدروکربنی اولئوفیل و یک گروه سر هیدروفیل قطبی می تواند مواد شوینده و پراکنده کننده را دسته بندی کند. به طور معمول، دم در مایع پایه حل می شود در حالی که سر به سوی آلاینده های موجود در روان کننده جذب می شود.

مولکول‌های پراکنده آلاینده‌های جامد را می‌پوشانند و میسل‌ها را تشکیل می‌دهند و دم‌های غیرقطبی از چسبیدن این ذرات به سطوح فلزی جلوگیری می‌کنند به طوری که به ذرات بزرگ‌تر تجمع می‌کنند و معلق به نظر می‌رسند.

پخش‌کننده‌های بدون خاکستر، طبق تعریف، آن‌هایی هستند که حاوی فلز نیستند و معمولاً از پلیمرهای هیدروکربنی مشتق می‌شوند که محبوب‌ترین آنها پلی‌بوتن‌ها (PIBs) است.

به عنوان مثال، پراکنده‌کننده‌ها معمولاً در غلظت‌های 2-6 درصد در ATF مورد نیاز هستند و برای حفظ پاکیزگی، پراکنده کردن لجن و کاهش اصطکاک و سایش استفاده می‌شوند. این مقادیر در مایعات گیربکس دستی و روان کننده های محور بین 1-4٪ متفاوت است.

آیا مواد شوینده واقعا تمیز می شوند؟

به طور سنتی، به مواد شوینده نام خود را می دادند زیرا فرض بر این بود که آنها خاصیت تمیز کنندگی روغن را دارند، مشابه مواد شوینده لباسشویی. با این حال، این ترکیبات حاوی فلز همچنین ذخیره قلیایی را برای خنثی کردن محصولات جانبی احتراق اسیدی و اکسیداسیون فراهم می کنند.

این ترکیبات به دلیل ماهیت خود، ذرات معلق مانند سایش ساینده و ذرات دوده را به جای حذف آنها (در یک عمل تمیز کردن) پراکنده می کنند. چهار نوع اصلی شوینده وجود دارد: فنات ها، سالیسیلات ها، تیوفسفات ها و سولفونات ها.

فنات کلسیم رایج ترین نوع فنات هستند. آنها با سنتز فنل های آلکیله شده با گوگرد عنصری یا کلرید گوگرد و به دنبال خنثی سازی با اکسیدهای فلزی یا هیدروکسیدها تشکیل می شوند. این فنات های کلسیم خاصیت پخش کنندگی خوبی دارند و پتانسیل خنثی سازی اسیدی بیشتری دارند.

سالیسیلات ها دارای خواص آنتی اکسیدانی اضافی و اثربخشی ثابت شده در فرمولاسیون روغن موتور دیزل است. آنها از طریق کربوکسیلاسیون فنل های آلکیله شده با متاتز بعدی به نمک های فلزی دو ظرفیتی تهیه می شوند. سپس این محصولات با کربنات فلزی اضافی برای تشکیل مواد شوینده بسیار اساسی استفاده می‌شوند.

تیوفسفونات ها امروزه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند زیرا محصولی بیش از حد هستند.

سولفونات ها به طور کلی دارای خواص ضد خوردگی عالی هستند. سولفونات های خنثی (یا بیش از حد) دارای پتانسیل شوینده و خنثی سازی عالی هستند. این سولفونات‌های خنثی معمولاً با اکسیدها یا هیدروکسیدهای فلزی پراکنده کلوئیدی تشکیل می‌شوند.

سولفونات کلسیم نسبتا ارزان هستند و عملکرد خوبی دارند. از سوی دیگر، سولفونات‌های منیزیم خواص ضد خوردگی بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند، اما می‌توانند پس از تخریب حرارتی رسوبات خاکستر سخت را تشکیل دهند که منجر به پرداخت حفره در موتورها می‌شود. سولفونات باریم به دلیل خاصیت سمی استفاده نمی شود.

مواد شوینده in ATFs are used in concentrations of 0.1-1.0% for cleanliness, friction, corrosion inhibition, and reduction of wear3. However, these values are a bit higher in manual transmission fluids, at 0.0 – 3.0%. On the other hand, no detergents are required for axle lubricants!

وقتی این افزودنی ها مصرف می شوند چه اتفاقی می افتد؟

برای سه افزودنی که قبلاً در مورد آنها صحبت کردیم، هر یک از آنها به نوعی قربانی می شوند. 

کف زدا get used up when they are called upon to reduce the foam in the oil. On the other hand, detergents and dispersants use their characteristics to suspend contaminants in the oil.

در تمام این سناریوها، می توان هر یک از این افزودنی ها را به مرور زمان تخلیه کرد. در حین انجام وظایف خود، آنها تحت واکنش هایی قرار می گیرند که توانایی آنها را برای انجام بیش از یک بار کاهش می دهد.

از این رو، می توان نتیجه گرفت که این افزودنی ها با گذشت زمان کاهش می یابند، حتی اگر از نظر فیزیکی روغن را ترک نکرده باشند، اما اکنون به شکل دیگری وجود دارند.

خاصیت آزادسازی هوای روغن تحت تأثیر از بین رفتن مواد ضد کف قرار می گیرد. این مقدار افزایش قابل توجهی خواهد داشت که نشان می دهد مدت زمان بیشتری طول می کشد تا هوا از روغن آزاد شود. به این ترتیب، هوا در روغن در حالت آزاد، محلول، حباب یا کف باقی می ماند.

در نتیجه، این بر توانایی روغن برای روانکاری صحیح اجزاء تأثیر می گذارد و حتی می تواند منجر به میکرودیزل و افزایش دمای روغن در سامپ شود.

از سوی دیگر، با کاهش مواد شوینده و پخش کننده، ظرفیت روغن در نگهداری آلاینده ها نیز کاهش می یابد.

بنابراین، متوجه می‌شویم که رسوبات ممکن است در داخل تجهیزات شروع به شکل‌گیری کنند که منجر به چسبیدن سوپاپ‌ها (به ویژه در سیستم‌های هیدرولیک) یا افزایش کلی دمای سیستم می‌شود، زیرا این رسوبات می‌توانند گرما را به دام بیندازند.

با افزایش دما، روغن می تواند شروع به اکسید شدن کند و منجر به تشکیل رسوبات بیشتر و حتی لاک زدن شود.

اساسا، این افزودنی ها برای سلامت روغن در سیستم شما ضروری هستند. مواد شوینده و پخش کننده ها می توانند به تمیز نگه داشتن سیستم شما (عاری از آلاینده هایی مانند دوده) کمک کنند.

ضد کف ها حتی می توانند خطر سایش، افزایش دمای سیستم روانکاری، پتانسیل تشکیل لاک یا احتمال تسلیم شدن در برابر میکرودیزل را کاهش دهند.

برونو دفلیپ از پاراگوئه در مورد روغن های معدنی سردرگم است.

«آیا همه روغن‌های موتور «روغن‌های معدنی» نیستند؟ او می پرسد. "تفاوت با "روغن های غیر معدنی" چیست - اگر آنها وجود داشته باشند."

مانند بسیاری از چیزها در هوانوردی - و زندگی - پاسخ این است "خوب، یک جورهایی، بله." تمام روغن موتورها روغن معدنی هستند.

مشکل اینجاست که هر صنعت، منطقه و حرفه ای از کشور زبان و اصطلاح خاص خود را دارد.

سال‌ها پیش، با گروهی که شامل چند پزشک بود، سخنرانی کردم. پس از صحبت، یکی از آنها اظهار داشت که او یک موتور جدید در هواپیما دارد و نمی‌دانست که می‌تواند به داروخانه بیمارستان برود و فقط برای موتورش مقداری روغن معدنی در آنجا تهیه کند.

بعد از اینکه کمی حل کردم، توضیح دادم که روغن معدنی در هوانوردی عمومی به محصولی اطلاق می شود که دارای مشخصات Mil-L-6082E/SAE 1966 برای روغن های هوانوردی است.

معمولاً برای فرآیند شکست برای برخی از موتورهای پیستونی هواپیما استفاده می‌شود، و اساساً فقط پایه معدنی است که تقریباً هیچ افزودنی ندارد (به جز مقدار کمی آنتی اکسیدان و کاهش دهنده نقطه ریزش). 

تئوری پشت استفاده از روغن معدنی برای شکستن موتورهای جدید یا تعمیر اساسی این است که بدون افزودنی‌های تمیزکننده پراکنده بدون خاکستر، بیشتر ذرات سایش فلزی از قطعات جدید در ناحیه تسمه حلقه باقی می‌مانند و به عنوان ترکیبات پوششی عمل می‌کنند تا در سیلندرها و مجموعه‌های رینگ جدید ساییده شوند.  

طبقه‌بندی دیگر برای روغن‌های موتور پیستونی هوانوردی، مشخصات Mil-L-22851D/SAE 1899 برای روغن‌هایی است که معمولاً به عنوان روغن‌های AD یا روغن پخش‌کننده بدون خاکستر شناخته می‌شوند. این محصولات به طور کلی فقط محصولات روغن معدنی هستند با افزودن یک پراکنده بدون خاکستر برای بهبود تمیزی.

استثنا در اینجا روغن های چند درجه ای نیمه مصنوعی یا جزئی هستند که با برخی از روغن های پایه غیر معدنی ترکیب می شوند.

بسیاری از مردم به اشتباه روغن‌های AD را روغن‌های شوینده می‌نامند - و این نوع کارها در جامعه هوانوردی که فقط دو مشخصات روغن برای روغن‌های موتور پیستون هواپیما تأیید شده وجود دارد.

اما در برخورد با طبقه بندی های دیگر روغن ها نادرست است. در دنیای روان کننده، روغن شوینده روغنی است که حاوی مواد شوینده نوع خاکستر یا مواد شوینده مبتنی بر فلز است، در مقایسه با پراکنده کننده بدون خاکستر. تفاوت به نظر کوچک است، اما تفاوت قابل توجهی در موتور وجود دارد.

در موتور هواپیما، یک روغن شوینده از نوع خاکستر رسوباتی در موتور ایجاد می کند که احتمالاً منجر به پیش اشتعال می شود و احتمالاً موتور را از بین می برد.  

برای شکستن موتور هواپیما از چه روغنی باید استفاده کنم؟

پس برای شکستن موتور جدید از چه روغنی باید استفاده کرد؟ پاسخ بسته به اینکه چه شرکتی موتور شما را تولید یا بازسازی کرده و توصیه های آن شرکت متفاوت است.

به عنوان مثال، Continental استفاده از روغن معدنی را که دارای مشخصات Mil-L-6082/SAE 1966 است، در همه موتورهایش توصیه می‌کند. اما Lycoming توصیه می‌کند از روغن AD مطابق با مشخصات Mil-L-22851/SAE 1899 برای شکستن در موتورهای توربوشارژ و روغن معدنی برای شکستن بیشتر موتورهای پیستونی غیر توربو استفاده کنید. همچنین توصیه‌های متفاوتی برای مدل‌های خاص مانند سری موتورهای O-320H از Lycoming وجود دارد. 

علاوه بر این، چندین مغازه بازسازی موتور و مغازه های بازسازی سیلندر توصیه های خاص خود را دارند.

بنابراین، نکته نهایی در مورد توصیه های نفت چیست؟

همیشه با افرادی که موتور شما را بر اساس توصیه های آنها برای خرابی ساخته اند چک کنید و سپس آن توصیه ها را از نزدیک دنبال کنید. 

همچنین توصیه های آنها را در مورد روغن مورد استفاده پس از شکستن و فواصل توصیه شده تعویض روغن جویا شوید. 

فقط - و منظورم فقط - از روغن هایی استفاده کنید که مشخصات توصیه شده Mil/SAE را برآورده می کنند.

نکته آخر: همیشه دمای روغن خود را کنترل و تنظیم کنید تا در طول سفر دریایی به حدود 180 درجه فارنهایت یا بیشتر برسد. با عبور روغن از داخل موتور، تا 50 درجه گرمتر از آنچه نشان داده شده است، می شود. اگر دمای شما خیلی کمتر از 180 درجه باشد، آب را نمی جوشانید و اگر خیلی بالاتر از 180 درجه باشد، می توانید باعث کک شدن روغن شوید.  

این مشخصات MIL-L-22851 الزامات روغن‌های روان‌کاری حاوی افزودنی‌های پخش‌کننده بدون خاکستر را برای استفاده در موتورهای هواپیمای پیستونی رفت و برگشتی چهار زمانه تعیین می‌کند. این مشخصات لغو شده است. جایگزین SAE-J1899.

Mil-Spec