Punca penuaan yang paling biasa dalam minyak dan gris adalah pengoksidaan. Proses ini secara langsung mengurangkan ciri prestasi pelincir, menyebabkan, antara lain, penebalan, pembentukan mendapan berbahaya dan pengurangan bahan pelindung. Memahami mekanisme pengoksidaan dan menguruskan fenomena ini dengan berkesan merupakan cabaran utama bagi industri moden.
Kestabilan oksidatif sebagai faktor utama dalam kestabilan
Pengoksidaan pelincir adalah proses kimia yang membawa kepada perubahan struktur yang tidak dapat dipulihkan, mengakibatkan kehilangan sifat fizikokimia utama.
Akibat pengoksidaan termasuk peningkatan kelikatan yang terhasil daripada pempolimeran molekul teroksida, pembentukan asid organik, varnis dan mendapan, serta pengurangan kebanyakan bahan tambahan yang meningkatkan prestasi, yang memerlukan penggantian pelincir yang lebih kerap. Bentuknya yang terdegradasi menyebabkan haus pramatang komponen mekanikal.
Degradasi minyak bermula dengan penguraian antioksidan yang terkandung di dalamnya. Hanya selepas antioksidan ini habis sepenuhnya, barulah proses penuaan asas minyak yang sebenar dan pantas berlaku. Perlu diingat bahawa asas sintetik tertentu secara semula jadi menunjukkan kestabilan oksidatif yang lebih tinggi daripada minyak mineral. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa faktor seperti kelembapan, suhu tinggi, kehadiran zarah logam (pemangkin), sinaran UV dan pendedahan berterusan kepada oksigen mempercepatkan fenomena buruk ini dengan ketara.
Baca: bagaimana minyak mineral berbeza daripada minyak sintetik.
Pengoksidaan pelincir
Pengoksidaan destruktif dalam minyak dan gris berlaku dalam kitaran permulaan, perambatan, percabangan dan penamatan.
Kitaran bermula pada fasa permulaan , apabila molekul kehilangan satu atau lebih elektron dan membentuk radikal bebas dan peroksida reaktif. Ini disebabkan oleh pengaruh tenaga luaran, dan faktor permulaan biasanya suhu tinggi, sinaran UV atau ricih mekanikal.
Semasa perambatan, radikal ini bertindak balas dengan oksigen dan membiak, menyebabkan perubahan kimia selanjutnya dalam gris.
Apabila percabangan berlaku, bilangan spesies reaktif meningkat, mempercepatkan penebalan dan pembentukan mendapan sehingga pelincir tidak lagi dapat melindungi komponen. Pada ketika ini, proses penuaan yang cepat berlaku.
Sehingga kitaran ditamatkan , pengoksidaan akan berterusan sehingga minyak atau gris menjadi hampir tidak berguna.
Bagaimanakah penuaan gris boleh dicegah?
Proses pengoksidaan boleh dikawal dengan campur tangan dalam peringkat kimia utamanya. Perlindungan yang berkesan adalah berdasarkan terutamanya pada pengehadan permulaan (pengasingan daripada oksigen dan suhu tinggi) dan mengganggu perambatan (menyekat tindak balas rantai).
Perencat pengoksidaan (antioksidan) adalah alat utama dalam memerangi penuaan minyak . Ini adalah bahan tambahan yang meningkatkan daya tahan minyak asas terhadap pengoksidaan, sekali gus memanjangkan hayat perkhidmatan pelincir.
Tindakannya melibatkan:
- Menukar radikal bebas yang agresif kepada bentuk yang stabil – menghentikan tindak balas rantai pengoksidaan,
- Melindungi pelincir – antioksidan bertindak balas dengan lebih cepat dengan oksigen berbanding minyak asas, sekali gus memelihara sifat-sifatnya,
- Berinteraksi dengan komponen lain – dalam formulasi pelincir, perencat pengoksidaan berfungsi bersama-sama dengan bahan tambahan lain (contohnya AW atau EP).
Apakah jenis antioksidan yang ada?
Untuk memastikan perlindungan menyeluruh pelincir terhadap penuaan, tindakan sinergi dua jenis perencat pengoksidaan digunakan: antioksidan primer dan sekunder.
- Antioksidan utama
Antioksidan primer – selalunya amina aromatik atau fenol – bertindak sebagai pemungut radikal. Ia menangkap radikal bebas semasa fasa penyebaran dan meneutralkannya. Ia mendermakan atom hidrogen kepada radikal, menukarkannya menjadi molekul yang stabil. Dengan berbuat demikian, ia memperlahankan proses degradasi dan membantu mengehadkan tindak balas rantai yang membawa kepada pembentukan mendapan dan varnis.
- Antioksidan sekunder
Antioksidan sekunder (contohnya fosfit atau sebatian sulfur) memainkan peranan sokongan dan penting untuk kestabilan jangka panjang formulasi. Ia bertindak balas dengan peroksida yang tidak stabil, yang terbentuk sebagai hasil sampingan tindakan antioksidan primer. Ia mengganggu kitaran pengoksidaan dan menghalang proses percabangan, menjadikannya penting untuk kestabilan jangka panjang formulasi.
Yang penting, dalam sistem sinergi canggih, antioksidan sekunder dapat ‘menyegarkan’ molekul antioksidan primer, memulihkan keupayaannya untuk menyingkirkan radikal. Biasanya, dalam formulasi pelincir, ia berfungsi bersama sepanjang keseluruhan kitaran pengoksidaan. Bersama-sama, ia meningkatkan daya tahan minyak asas terhadap pengoksidaan, membolehkan pelincir beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dan untuk tempoh yang lebih lama daripada yang mungkin tanpanya.
Untuk menyokong kestabilan pelincir, Kumpulan PCC menawarkan siri Rostabil , contohnya Rostabil TDP . Sebatian fosforus organik memainkan peranan penting dalam produk ini. Produk daripada siri ini merupakan penyelesaian yang baik bukan sahaja untuk pelincir perindustrian , tetapi juga untuk plastik dan salutan, yang mana kestabilan terma merupakan parameter kritikal.
Menguji rintangan pengoksidaan pelincir
Pengujian rintangan pengoksidaan merupakan bahagian penting dalam menilai ketahanan pelincir. Salah satu kaedah analisis yang paling diiktiraf dalam bidang ini ialah TOST ( Ujian Kestabilan Minyak Turbin ), yang dijalankan mengikut ASTM D943.
Sampel minyak tertakluk kepada pecutan proses penuaan yang melampau melalui pendedahan kepada oksigen tulen, suhu tinggi dan kehadiran mangkin logam. Semasa ujian, kadar peningkatan bilangan asid diukur. Peningkatan ini menunjukkan degradasi kimia progresif komponen minyak dan pembentukan produk penguraian berasid yang terhasil daripada pengoksidaan.
Kaedah ini membolehkan kita menentukan berapa lama pelincir tertentu akan mengekalkan sifat pelindungnya.
