น้ำมันหล่อลื่นเป็นสิ่งจำเป็นในชีวิตยุคใหม่ เครื่องยนต์และกระปุกเกียร์ของรถยนต์ทำงานได้อย่างราบรื่นด้วยน้ำมันและจาระบีที่มีความซับซ้อน ในขณะที่ฮาร์ดดิสก์ของคอมพิวเตอร์ใช้ฟิล์มอินทรีย์บางๆ เพื่อให้แน่ใจว่าหัว “อ่าน/เขียน” สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยความเร็วสูงทั่วทั้งสื่อบันทึก อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลของนักวิเคราะห์บางคน ต้นทุนโดยตรงของแรงเสียดทานและการสึกหรอ
สามารถคิด
เป็นเกือบ 10% ของผลิตภัณฑ์มวลรวมประชาชาติ (GNP) ในประเทศอุตสาหกรรมหลายแห่ง ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาคาดการณ์ว่าการประหยัดต้นทุนได้ถึง 1% ของ GNP สามารถทำได้ง่ายๆ โดยใช้สารหล่อลื่นที่เหมาะสมกับงาน น้ำมันหล่อลื่นเป็นของเหลวที่โดดเด่น ตัวอย่างเช่น ในช่วงฤดูหนาว
ในดีทรอยต์ น้ำมันเครื่องรถยนต์ชนิดเดียวกันจะต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -40 °C ถึงสูงกว่า 250 °C ซึ่งเป็นอุณหภูมิใกล้กับแหวนลูกสูบด้านบน นอกจากนี้ยังต้องรับมือกับแรงดันระหว่าง 10 5ถึง 10 9ปาสคาล เช่นเดียวกับสารปนเปื้อน รวมทั้งอนุภาคโลหะและเขม่า
ฟางเส้นสุดท้ายคือของเหลวนี้จะต้องจัดการกับเงื่อนไขเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือทุกวันเป็นเวลาถึงสองปี ซึ่งเป็นระยะเวลาที่แนะนำระหว่างการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่อง ตามข้อมูลของผู้ผลิตรถยนต์บางรายน่าแปลกที่แรงผลักดันสำคัญประการหนึ่งที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาน้ำมันหล่อลื่นคือสิ่งแวดล้อม
ยานพาหนะสมัยใหม่จำเป็นต้องปล่อยมลพิษน้อยกว่ารถยนต์และรถบรรทุกรุ่นเก่ามาก แท้จริงแล้ว การปล่อยไอเสียจากรถยนต์สมัยใหม่ทั่วไปนั้นต่ำกว่าที่ผลิตในทศวรรษ 1960 ประมาณ 50 เท่าคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้ตามธรรมชาติจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง และเป็นหนึ่ง
ในสารมลพิษที่สำคัญที่สุดที่มีเป้าหมายในการลด แท้จริงแล้ว ยานพาหนะที่มีการใช้เชื้อเพลิงสูงจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม สหภาพยุโรปกำลังเป็นผู้นำที่แข็งแกร่งในการแก้ปัญหานี้ และระบุว่าปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เฉลี่ยที่ปล่อยออกมาจากยานพาหนะทุกคัน
ควรลดลง
จากค่าเฉลี่ยในปัจจุบันที่ 200 กรัมต่อกิโลเมตรให้เหลือน้อยกว่า 140 กรัมต่อกิโลเมตรจากปี 2551 ซึ่งเทียบเท่ากับการปรับปรุงอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยเฉลี่ยจาก 33 เป็น 47 ไมล์ต่อแกลลอน การเพิ่มขึ้นดังกล่าวจะนำไปสู่การลดคาร์บอนไดออกไซด์ลงอย่างมาก ในสหราชอาณาจักรเพียงแห่งเดียว
ซึ่งมีรถยนต์ประมาณ 20 ล้านคัน แต่ละคันครอบคลุมระยะทางเฉลี่ย 16,000 กม. ทุกปี ปริมาณ CO 2 ที่ลดลงรวมต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ 19 ล้านตัน เห็นได้ชัดว่าผู้ผลิตกำลังทำการเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมหลายอย่างกับยานพาหนะของตนเพื่อพยายามปรับปรุงการประหยัดเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม
ข้อเท็จจริงที่ไม่ค่อยทราบกันดีก็คือการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสามารถปรับปรุงได้อย่างมากเพียงแค่เปลี่ยนน้ำมันหล่อลื่น ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงของรถยนต์สมัยใหม่ได้ถึง 5% เพียงแค่เปลี่ยนจากน้ำมันเกรดรวมทั่วไปเป็นน้ำมันหล่อลื่น “ปรับแรงเสียดทาน” ที่มีความหนืดต่ำ
สิ่งนี้จะนำไปสู่การลดลงของ CO 2 ต่อปี ประมาณ 3 ล้านตันในสหราชอาณาจักร โปรดจำไว้ว่าตัวเลขนี้มีไว้สำหรับสหราชอาณาจักรและสำหรับรถยนต์เท่านั้น การประหยัด CO 2 ได้มากขึ้น เป็นไปได้อย่างชัดเจนหากใช้สารหล่อลื่นที่เพิ่มประสิทธิภาพในรถบรรทุกและในเครื่องจักรอื่นๆ ด้วย
น้ำมันหล่อลื่น
คืออะไร?น้ำมันหล่อลื่นรถยนต์มีบทบาทหลักสี่ประการ ควบคุมแรงเสียดทานและการสึกหรอในเครื่องยนต์ ป้องกันเครื่องยนต์จากสนิม ระบายความร้อนลูกสูบ และปกป้องน้ำมันเครื่องที่เก็บไว้ในบ่อจากก๊าซเผาไหม้ 75%-95% ของน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ทั่วไปประกอบด้วยน้ำมันพื้นฐาน
ซึ่งเป็นน้ำมันแร่ที่มาจากโรงกลั่นโดยตรง น้ำมันพื้นฐานเหล่านี้สามารถประกอบด้วยสายโซ่ตรงหรือสายกิ่งของไฮโดรคาร์บอน โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนที่มีวงแหวนอะโรมาติกติดอยู่ หรือสายโซ่เหล่านี้สามารถเกิดจากปฏิกิริยาเคมีเพิ่มเติมของน้ำมันพื้นฐาน ส่วนที่เหลือของน้ำมันหล่อลื่นประกอบด้วย
สารเติมแต่งหลายชนิด ซึ่งใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ สารเหล่านี้รวมถึงสารเติมแต่งป้องกันการสึกหรอ สารยับยั้งการกัดกร่อน สารต้านอนุมูลอิสระ สารซักฟอก สารช่วยกระจายตัว สารเติมแต่งป้องกันโฟม และโมเลกุลโพลิเมอร์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่าสารปรับความหนืด ซึ่งเติมเพื่อปรับปรุงความผันแปร
ของความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นตามอุณหภูมิ ความหนืดเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญที่สุดของน้ำมันหล่อลื่น วิธีที่น้ำมันแปรผันตามอุณหภูมิ อัตราเฉือน และความดันเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการทำงานของน้ำมันหล่อลื่นในเครื่องยนต์ในระดับที่ดี แต่คุณสมบัติทางเคมีของน้ำมันหล่อลื่น
ก็มีความสำคัญเช่นกัน น้ำมันต้องทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน และต้องสามารถ “วาง” ฟิล์มป้องกันเพื่อต่อสู้กับการสึกหรอเมื่อสัมผัสกับโลหะซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ พฤติกรรมของฟิล์มน้ำมันที่ติดอยู่ระหว่างสองพื้นผิวที่เคลื่อนที่นั้นวัดได้จากความหนืดไดนามิก ซึ่งวัดเป็นมิลลิปาสกาลวินาที
แม่นยำยิ่งขึ้น ความหนืดไดนามิกเกี่ยวข้องกับความเค้นเฉือน แรงเฉือนที่กระทำต่อน้ำมันต่อหน่วยพื้นที่ และอัตราการเฉือน ความแตกต่างของความเร็วระหว่างพื้นผิวทั้งสองหารด้วยการแยกตัว อย่างไรก็ตาม มักจะสะดวกกว่าในการวัดปริมาณที่เรียกว่าความหนืดจลนศาสตร์ ซึ่งเป็นความหนืดไดนามิกหารด้วย
ความหนาแน่นของของไหล และวัดเป็นน้ำมันหล่อลื่นแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้างๆ เกรดเดียวและหลายเกรด ขึ้นอยู่กับว่าความหนืดของสารนั้นเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอุณหภูมิหรือไม่ ระบบการจำแนกประเภทที่มีรายละเอียดมากขึ้นได้รับการคิดค้น สารหล่อลื่นทั่วไปหนึ่งชนิดได้รับการอธิบาย
