องค์ประกอบและคุณสมบัติของสารหล่อลื่น

องค์ประกอบและคุณสมบัติของสารหล่อลื่น

สารหล่อลื่นเป็นได้ทั้งในสภาวะ ก๊าซ, ของเหลว , กึ่งของเหลว หรือแม้กระทั่งของแข็ง การหล่อลื่นด้วยก๊าซ เช่น การใช้อากาศเป็นสารหล่อลื่นในระบบที่มีความเร็วรอบสูงมากๆ ที่ภาระการใช้งานต่างๆ เช่น การเหวี่ยงด้วยความเร็วสูง ,ปั๊มอัดอากาศในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ , เข็มทิศแบบไจโร เป็นต้น สารหล่อลื่นแบบของเหลว ( น้ำมันหล่อลื่น ) ครอบคลุมกว้างขวางมากตั่งแต่ก๊าซเหลว ไปจนถึง น้ำมันหล่อลื่น ที่มีความหนืดสูงมากๆ ปัจจุบันวัสดุที่ใช้เป็นพื้นฐานของกระบวนการผลิตสารหล่อลื่นของเหลวคือ น้ำมันหล่อลื่น ที่กลั่นได้จากน้ำมันปิโตรเลี่ยม นอกจากนั้น ก็ยังมีพวก ไขสัตว์และน้ำมันพืช เป็นต้น

สารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง ซึ่งไม่มีสสารนำพาไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือสภาวะกึ่งของเหลว มักถูกนำมาใช้งานในสภาวะที่ผิดปกติเท่านั้น สารหล่อลื่นของแข็งได้แก่ แกรไฟต์ , โมลิบดินั่มไดซัลไฟต์ ,PTFE ( Polytetrafluoroethylene ) และอื่นๆ เช่น เอสเบสตอส ถูกนำมาใช้เป็นเส้นใยเสริมในการหล่อลื่นของวัสดุประเภทคอมโพสิท เป็นต้น

  จารบี เป็นสารหล่อลื่นประเภทกึ่งของแข็งกึ่งของเหลว ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบที่ทำให้ น้ำมันหล่อลื่น เหนียวข้น( ตัวทำให้เป็นไข ) จารบี โดยหลักการแล้วก็คือน้ำมันแร่ หรือ น้ำมันหล่อลื่น สังเคราะห์ที่ถูกทำให้ข้นเหนียว โดยการใช้ไขสบู่ ประเภทที่มีองค์ประกอบแร่ธาตุต่างๆเช่น จารบีสบู่แคลเซี่ยม จารบีสบู่โซเดียม จารบีแบเรี่ยม จารบีลิเที่ยม  จารบีสบู่อลูมิเนียม จารบีสบู่ยูเรีย และ จารบีโพลี่ยูเรีย เป็นต้น หรืออาจจะใช้ บิทูเมนเป็นองค์ประกอบของ จารบี เช่นจารบีบีทูเบน ที่ใช้สำหรับเฟืองเปิด รับภาระงานหนัก ที่ต้องการความเหนียวเพื่อยึดเกาะผิวคู่วัสดุดีมากๆ

แม้ว่าสารหล่อลื่นอาจจะมีอยู่ในทุกสภาวะ แต่ที่ใช้งานจริงๆมี 2 สภาวะ คือ ของเหลวและ กึ่งของแข็งกึ่งของเหลว โดยปกติในทางปฎิบัติแล้ว ปัจจัยที่มีผลต่อคุณสมบัติของสารหล่อลื่นจากภายนอกได้แก่ ภาระ ( แรงกระทำ ), พลังงานความร้อน และปฎิสัมพันธ์กับวัสดุที่เป็นคู่สัมผัส

ผลกระทบของแรงกระทำมีผลต่อแรงดัน ( ความเค้นอัด ) และความเค้นเฉือน ส่วนผลกระทบของพลังงานได้แก่ การเพิ่มขึ้นและลดลงของความร้อนในระบบ และในบางกรณี สารหล่อลื่น ต้องมีการสัมผัสกับก๊าซ ( เช่น อากาศ ก๊าซต่างๆ ) หรือสัมผัสกับของเหลว เช่น น้ำ หรือสัมผัสกับของแข็ง จำพวก โลหะหรือซีลต่างๆ จากปัจจัยต่างๆเหล่านี้สารหล่อลื่นต้องมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้สารหล่อลื่นที่มีคุณสมบัติที่ดี จึงควรมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

- ควรมีความหนืดหรือความแข็งอ่อน ( ในกรณีของจาระบี ) ที่เหมาะสมต่อการใช้งานที่อุณหภูมิห้องและสามารถที่จะคงค่าความหนืดได้อย่างดี เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระบบ

- ที่ระดับอุณหภูมิสูง สารหล่อลื่นที่ดีไม่ควรที่จะมีการเปลี่ยนแปลงไปของคุณสมบัติต่างๆทั้งทางกายภาพและทางเคมี และควรจะมีอัตราการระเหยในปริมาณต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

- ที่ระดับอุณหภูมิต่ำ สารหล่อลื่นควรจะยังคงมีความสามารถในการไหลได้อย่างเป็นอิสระ และสารหล่อลื่นดังกล่าวควรจะมี คุณสมบัติของของไหลแบบนิวโตเนียนอยู่ โดยที่ไม่มีการแยกตัวขององค์ประกอบในสารหล่อลื่นบางส่วนออกไปเป็นของแข็ง

- ในบางลักษณะของการใช้งานต้องมีความสามารถทนทานต่อการแผ่กัมมันตภาพรังสีของรังสีแกมม่าพลังงานสูง เช่น ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ทั้งนี้เนื่องจากว่าคุณสมบัติหลักของสารหล่อลื่นคือ ต้องช่วยลดแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในระหว่างผิวสัมผัสที่มีการเคลื่อนไหว สารหล่อลื่น ต้องไม่จำนนต่อแรงกระทำที่เกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสนั้นๆและ สารหล่อลื่น ยังต้องคงไว้ซึ่งคุณสมบัติของการบีบอัดตัวไม่ได้อยู่เสมอ

  องค์ประกอบของจารบี ในแต่ละเบอร์ความแข็ง ( NLGI - National Lubricating Grease Institute )

 เบอร์ความแข็ง                                        ส่วนประกอบของจารบี

 NLGI 1                                                 POLYMER 11% , LUBRICATING OIL 89%

 NLGI 2                                                POLYMER 14% , LUBRICATING OIL 86% , EP/Anti Corrosion 6% , Anti Oxidation additive 1%

 NLGI 3                                                POLYMER 41.5% , Anti Oxidant 1% ,  EP/Anti Corrosion 6% , Polymer ester 20% , Ester oil 20% , Phosphoric Acid (conc.85%) , Bismuth hydroxystearate 10%