دانش فنی

 

روانکاری و روانکارها


1. روانکاری

روانکاری علم تسهیل حرکت نسبی سطوح در تماس با یکدیگر است .این علم به عنوان یکی از رشته های بسیار مهم در علوم مهندسی شناخته می شود، به طوریکه موفقیت بسیاری از طرح های صنعتی در گرو آگاهی از این دانش فنی خواهد بود.امروزه توسعه صنعت روانکار یک بخش مهم از توسعه صنایع ماشینی و صنایع مربوط به آن شده است.علاوه بر این، با مطرح شدن بحث های جدیدی چون بهینه سازی مصرف و حفظ منابع تجدید ناپذیر و همچنین رعایت الزامات زیست محیطی، مطالعه بر روی روانکارها جایگاه خاصی در بین علوم پیدا کرده است. برای جلوگیری از فرسایش و از کار افتادگی زودرس ماشین آلات صنعتی و همچنین دسترسی به بیشترین بازده مکانیکی در حداقل زمان یک برنامه روانکاری مناسب جزء مهمترین شرایط مورد نیاز خواهد بود.در قرن حاضر برنامه روانکاری مناسب،یک برنامه روانکاری پایدار است که شاید کمی با تعاریف روانکاری قدیمی متفاوت باشد.
نوع روانکار،مقدار،زمان و مکان مناسب ،چهار عامل مهم در عمل روانکاری هستند که امروزه برای یک روانکاری موفق علاوه بر آنها بایدهزینه های نگهداری، تعمیرات، عملیات (هزینه سوخت،استهلاک و ...) و رعایت قوانین و الزامات زیست محیطی را نیز در نظر گرفت. آمار نشان می دهدتنها با یک افزایش 1 یا 2 درصدی در هزینه برای یک روانکاری بهتر می توان حدود 15% از هزینه های اضافی یک خودرو را کاهش داد. ضمن اینکه استفاده از یک روانکار مناسب فاصله زمانی تعویض روغن برای یک خودرو را زیاد می کند که این مسأله به حفظ محیط زیست و در نهایت حفظ منابع تجدید ناپذیر نیز کمک می کند و لذا این مسأله خود بیانگر اهمیت دانش فنی روانکارهاست. درست است که در روانکاری علاوه بر کیفیت، هزینه های مصرفی را نیز باید در نظر گرفت اما شعار شرکت های بزرگ تولید کننده روانکار، انتخاب بهترین به جای ارزانترین است. در اکثر موارد هزینه ای که باید برای تعمیرات قطعات مستهلک که ناشی از استفاده روانکار نامناسب است، بپردازیم بسیار بیشتر از هزینه ای است که می توانستیم برای یک روانکار گرانتر ولی بهتر در نظر بگیریم.
به طور کلی به لایه های گاز، مایع و یا جامد که میان دو سطح قرار می گیرند و یکنواختی حرکت یک سطح بر روی دیگری را بهبود می بخشند و از ایجاد آسیب بر روی سطوح جلوگیری می کنند، روانکار گویند.
علاوه بر کنترل و کاهش اصطکاک و سایش بین دو سطح که جزء وظایف اصلی یک روانکار است، یک روان کننده وظایف دیگری نیز دارد که عبارتند از: جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی سطح فلزات پاک کنندگی سطوح و تعلیق ذرات ناخالص و جلوگیری از رسوب آنها برروی قطعات سیستم انتقال قدرت و انرژی هیدرولیکی آب بندی سیستم و... روانکارها کاربرد های بسیار مهمی در موتورهای احتراق داخلی، وسایل نقلیه، چرخ دنده های صنعتی، کمپرسورها، توربین ها، سیستم های هیدرولیک و... دارند.90% از روانکارهای مصرفی را روغن های روانکار تشکیل می دهند که در بین آنها روغن های خودرو بیشترین مصرف را دارند.

2. تقسیم بندی انواع روانکارها


روانکارها را در یک نگاه کلی می توان به دو دسته بزرگ روانکارهای خودرو و روانکارهای صنعتی تقسیم کرد. روانکارهای صنعتی نیز به دودسته عمده روغن های صنعتی و روانکارهای مخصوص دیگر مثل گریس ها، روانکار های فلز کاری و روانکار های جامد تقسیم می شوند.
البته می توان روانکار ها را از نظر نوع حالت نیز طبقه بندی کرد. روانکار ها از نظر حالت به چهار دسته روان کننده های گازی، روان کننده های مایع، گریس ها و روان کننده های جامد تقسیم کرد.
الف - روانکارهای گازی
روانکارهای گازی مثل هوا، هلیوم، بخار مایعات و... درموارد درجه حرارت های خیلی بالا و یا پایین، سرعت بسیار زیاد و بار کم و یا در مواردی که پرتو های هسته ای در محیط وجود دارند، استفاده می شوند. یکی از خصوصیات بسیار مهم روانکارهای گازی اینست که گرانروی آنها با تغییر درجه حرارت تغییر چندانی نمی کند و به همین دلیل این روانکارها قادرند در گستره ی وسیعی از کاربرد هلی صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این چون گازها سبک تر از مایعات هستند و می توان وزن آنها را نادیده گرفت، این موضوع باعث می شود در سرعت های خیلی بالا همچنان جریان آنها آرام و یکنواخت باقی بماند. به همین جهت در یاتاقان های با سرعت خیلی زیاد بهتر از روانکارهای مابع هستند. روانکار های گازی اصطکاک کمی دارند، عاری از ناخالصی اند و خاصیت سرریزی که در مورد روانکارهای مایع و گریس ها پیش می آید را ندارند.علاوه بر آن این نوع روان کارها به دلیل سرریز نکردن می توانند مواد مطمئنی در صنایع غذایی، داروئی و شیمیایی نیز باشند. روانکاری اولتراسانتریفیوژها، ماشین های ابزار سنگ زنی دقیق که با سرعت زیاد کار می کنند، چرخ مته دندان پزشکی، راکتور های اتمی ، ماشین های ریسندگی پر سرعت، توربین های گازی، موتور جت و... از جمله موارد کاربرد این دسته از روانکارها هستند.
ب - روانکارهای مایع
مهمترین روانکارهای مایع روغن ها هستند که خود به دو دسته بزرگ روغنهای معدنی و روغن های سنتزی تقسیم بندی می شوند این نوع روانکارها رایج ترین و پر مصرف ترین نوع روانکارها هستنند هر دو دسته به نوعی از مشتقات نفت خام به حساب می آیند با این تفاوت که روغن های معدنی از انجام یک سری عملیات تفکیک بر روی نفت خام و حداکثر یک واکنش شیمیایی کنترل شده به دست می آیند در صورتیکه برای تولید روغن های سنتزی واکنش های شیمیایی کنترل شده بیشتری مورد نیاز است و به همین دلیل قیمت تمام شده روغن های سنتزی بیشتر از روغن های معدنی خواهد بود. به طور کلی روغن های معدنی به دلیل کاربرد فراوانی که در تولید روانکارها دارند نسبت به روغن های سنتزی بیشتر تولید می شوند.البته قابلیت های یک روغن سنتزی به دلیل واکنش های مخصوصی که روی آن انجام شده بیشتر از یک روغن پایه معدنی است زیرا روغن های کاملا مناسب به طور مصنوعی تولید شده و در طبیعت قابل کشف نیستند .
البته به جز روغن های سنتزی و روغن هایی که منبع اصلی آنها نفت خام است روغن های دیگری نیز وجود دارند که از جانوران، ماهی ها و گیاهان به دست می آیند که روغن های طبیعی نام دارند. استفاده از این روغن ها به عنوان روانکار در گذشته بسیار مرسوم بوده است ولی امروزه نفت خام منبع اصلی تولید روانکارها است. یکی از خصوصیات روغن های طبیعی تجزیه بیولوژیکی آسان آن است که از این لحاظ نسبت به روغن های پایه معدنی و سنتزی برتری دارند. این رو غن ها برای مدت طولانی قابل نگهداری نیستند ضمن اینکه هزینه تولید زیادی هم دارند اما با توجه به محدود بودن منابع نفتی برای مشتقات نفتی در عرصه تولید روانکار باشند.
ج - گریس ها
گریس ها جزو معروف ترین روانکارها هستند که نه مایع اند و نه جامدند. گریس ها ار یک روغن پایه معدنی یا سنتزی و یک پرکننده یا سفت کننده به دست می آیند در مواردی که روانکاری با روانکارهای مایع مشکل و امکان روانکاری مجدد محل مورد نظر است محدودیت دارد و یا اینکه یکبار روانکاری برای مدت زمان طولانی کافیست، این نوع روانکارها کاربرد فراوانی خواهند داشت.
د - روانکارهای جامد
این نوع روانکارها برای کار در شرایط بخصوص مثل خلا، بار زیاد و یا حرارت بالا و مکان هایی مثل راکتورهای هسته ای که در برابر اشعه های رادیو اکتیو قرار دارند استفاده می شوند.
مقاوم بودن در حالت خلا، فراریت کم، درجه حرارت حرارت های بالا و همچنین در برابر انرژی های ناشی از تابش مواد رادیواکتیو از مهمترین خواص یک روانکار است و روانکارهای جامد دارای این خصوصیات هستند.

3. انواع لایه های روانکاری

به طور کلی لایه های روانکاری به سه دسته عمده تقسیم می شوند :
لایه هایی سیال
لایه های نازک (لایه های سیال نازک)
لایه های جامد
لایه های سیال نیز شامل لایه های هیدرودینامیک ضخیم، الاستوهیدرو دینامیک و لایه های فشرده می باشند.
لایه های ضخیم:
در این حالت ضخامت لایه روغن چندین برابر مجموعه ناصافی های سطوح متحرک روی هم بوده و فشار هیدرولیکی لایه روغن چنان است که در مجموع با نیروی وارده بر سطوح متکی بر یکدیگر برابری و مقابله می کند (8)
لایه های هیدرودینامیک ضخیم:
به علت سرعت نسبی سطوح روانکاری شده و شکل هندسی مناسب آنها ایجاد می شوند.
لایه های هیدرو استاتیک ضخیم:
به وسیله پمپ شدن سیال با فشار بالا، بین سطوحی که ممکن است نسبت به یکدیگر متحرک یا ثابت باشند تشکیل می شود. دراین حالت فشار روغن به حدی است که می تواند جسم فوقانی را به صورت شناور روی فیلم سیال نگه دارد.
لایه های نازک:
برای ثابت نگه داشتن لایه روغن لازم است که یک جریان مداوم روغن همیشه وجود داشته باشد . در خیلی از حالات این امر عملی نبوده و یا ممکن است فشار وارده بر سطوح به قدری زیاد یا سرعت حرکت به قدری کم باشد که تشکیل فیلم سیال ممکن نباشد، تحت این شرایط لایه های روانکاری، لایه های نازک نامیده می شود.
لایه های فشرده:
وقتی که سطوح تماس در اثر فشار به یکدیگر نزدیک می شوند، بر لایه ای از روغن که بین آنها قرار گرفته فشار زیادی وارد می شود، با افزایش فشار ویسکوزیته نیز افزایش یافته ودر نتیجه روغن نمی تواند با سرعت از بین سطوح تماس خارج شود.بنابراین لایه روغن متراکم شده و می تواند بارزیادی را برای مدتی کوتاه تحمل کند، به این حالت لایه فشرده می گویند. البته اگرافزایش فشار تداوم یابد، بالاخره روغن از بین این سطوح خارج شده و تماس فلز با فلز رخ خواهد داد.

4. انواع رژیم های روانکاری


در سیستم های روانکاری بسته به شرایط مختلف از رژیم های روانکاری متفاوتی استفاده می شود.
الف - روانکاری هیدرودینامیک
در این رژیم روانکاری هیچ نوع تماس سطح به سطح وجود نداشته و گرانروی روغن به اندازه ای است که می تواند شفت و یاتاقان را از یکدیگر جدا نگه دارد. در این رژیم روانکاری تنها اصطکاک موجود، اصطکاک داخلی روغن است. یک لایه روغن، یک قطعه ی گردنده مانند میل لنگ را به صورت شناور نگه داشته و از تماس آن با یاتاقان جلوگیری می کند. در روانکاری هیدرودینامیک حرکت دو سطح نسبت به هم، همگراست و روغن به داخل سطح کشیده می شود. در واقع روغن کاری هنگامی شروع می شود که ماشین روشن شده و سرعت و بار در آن به حدی رسیده که شرایط لازم برای کشیده شدن یک لایه ی روغن بین شفت و یاتاقان به وجود آید. در ماشین هایی که دارای شفت دوران کننده در داخل یاتاقان هستند این نوع روانکاری صورت می گیرد. در روانکاری هیدرو دینامیک خواص فیزیکی روغن و بخصوص گرانروی آن باید ثابت بماند زیرا کاهش بیش از حد گرانروی باعث تماس مستقیم فلز به فلز و افزایش بیش از حد گرانروی بدلیل مقاومت داخلی زیاد روغن باعث کاهش بازده ماشین می شود.
ب - روانکاری الاستو هیدرودینامیک
وقتی در سیستم فشارهای تماسی بالا وجود داشته باشد به روانکاری الاستوهیدرودینامیک نیاز خواهد بود. همچنان که روان کننده به سطح تماس کشیده می شود فشار روی آن بالا رفته و در نتیجه گرانروی آن نیز بالا می رود. گرانروی بالا و کوتاه بودن زمان مورد نیاز برای روانکاری باعث می شود که روان کننده نتواند از بین سطوح فرار کند و در نتیجه باعث جدا شدن سطوح از یکدیگر می شود. تا زمانیکه شرایط عملکرد مانند سرعت، بارو دما خیلی زیاد نشود بدلیل لایه ی ایجاد شده، تماس سطح به سطح رخ نمی دهد. برای مثال وقتی روغن در منطقه ی تماس بین ساچمه و مسیر حرکت قرار می گیرد فشار آن به شدت افزایش می یابد. این افزایش فشار باعث افزایش گرانروی روغن و همینطور تغییر حالت آن به صورت نیمه جامد یا پلاستیکی خواهد شد. بعد از کم شدن فشار روغن به حالت اول خود بر می گردد.
ج - روانکاری جامد
در بعضی سیستم های روانکاری باید از روان کننده هایی استفاده کرد که یک لایه ی دائمی و پایدار با سطح تشکیل دهند. مثلاً در سیستم هایی که نتوان از روغن یا گریس به هر دلیلی استفاده کرد این نوع روانکاری مورد استفاده قرار می گیرد.
در این نوع سیستم ها اغلب با تماس دو سطح با یکدیگر کامل است (یاتاقان کشویی، کف گرد و ...) و یا تماس خطی (از طریق کاردک) و یا نقطه ای (یاتاقان های سوزنی) است.
برای روانکاری جامد از مواد خود روانکار استفاده می کنیم. برخی مواد به دلیل ناهمگونی در خواص مکانیکی و مثلاً بدلیل تغییر ساختاری که در اثر تنش برشی کم در ساختمان شان رخ می دهد یک ضریب اصطکاک کوچک در لایه هایشان به وجود می آید.
این ناهمگونی در خواص مکانیکی و یا به عبارت ساده تر صفحات جسم، مشخصه اجسام لایه ای می باشد. اگر این لایه ها در جسمی بتوانند بر اثر نیروی برشی کم بر روی هم بلغزند، جسم مورد نظر خود روانکار نام دارد که در وانکاری جامد از آن استفاده می شود.
گرافیت یک ماده خود روانکار است و به طور گسترده از آن در روانکاری جامد استفاده می شود.
به طور کلی مواد خود روانکار باید شامل سه ویژگی زیر باشند:
- ساختار لایه ای داشته باشند.
- توانایی چسبیدن به سطوح و ایجاد لایه روی آن را داشته باشد.
- هیچ گونه تجزیه و یا واکنش شیمیایی در دمای عملکرد و محیط مورد نظر در ماده روانکار رخ ندهد.
د - روانکاری مرزی
در این سیتم روانکاری بیشترین مقدار اصطکاک رخ می دهد. کم بودن روغن، سرعت بسیار کم سطوح و یا زیاد بودن بار تمامی نیروی وارده به وسیله لایه ی بسیار نازک روغن در حد ابعاد مولکولی از یک سطح دیگر منتقل می شود. این حالت در روشن کردن ماشین آلات، سرعت های کم یا بار زیاد روی ماشین ایجاد می شود، که در این زمان روان کننده دارای نقش بسیار کم و یا بدون نقش است. برای جلوگیری از سایش در این حالت بهترین کار استفاده از روغن هایی است که دارای مواد افزودنی فشار پذیر یا ضد سایش باشند. این مواد با سطوح واکنش داده و یک لایه محافظ بر روی آنها ایجاد می کنند که به جای سطوح فلزی ساییده می شوند. افزایش گرانروی و جریان روغن نیز می تواند به جلوگیری از سایش قطعات کمک کند ولی افزایش گرانروی سبب افزایش اصطکاک داخلی شده و دمای روغن را بالا می برد که در نهایت ممکن است از مقاومت روغن بکاهد.
به طور کلی برای درک رژیم های روانکاری ضخامت لایه روانکار که بین دو سطح در یک سیستم تریبولوژی قرار می گیرد مهم است. در بیشتر کارهای عملی فلز کاری تشخیص رژیم روانکاری کار آسانی نیست و نمی توان براحتی میزان ضریب اصطکاک در تماس های مختلف را اندازه گیری کرد.
همانطور که قبلاً اشاره شده رژیم های روانکاری بر حسب ضخامت لایه روانکار به 4 دسته کلی تقسیم می شوند:
- لایه نازک، لایه ضخیم، لایه مخلوط و لایه مرزی
وقتی که سطوح تحت شرایط لایه نازک روی یکدیگر حرکت کنند، اغلب سیال به اندازه کافی وجود دارد که مقداری ازبار بتواند به وسیله لایه ی نازک سیال و قسمت دیگر به وسیله تماس بین سطوح حمل شود. این شرایط را اغلب روانکاری لایه مخلوط می گویند. در روانکاری لایه مخلوط ممکن است در بعضی قسمت های سطوح فیلم سیال و در بعضی قسمت های دیگر فیلم نازک مشاهده شود. در شکل های زیر، انواع رژیم های روانکاری آمده اند:


1. روغن پایه (Base Oil)

روغنی که به عنوان یک پایه برای روانکار به حساب می آید و پس از اضافه کردن مواد افزودنی به آن، روانکار نهایی به دست می آید روغن پایه نامیده می شود. روغن پایه ها از لحاظ حجمی مهمترین جزء تشکیل دهنده روانکارها می باشند و از لحاظ وزنی به طور متوسط بیش از 95% ساختار یک روانکار را تشکیل می دهند. در برخی از روانکارها (روغن های کمپرسور و هیدرولیک) 99% روغن را روغن پایه و 1% آن را مواد افزودنی تشکیل می دهند. از طرفی، برخی دیگر از روانکارها مانند سیالات فلزکاری، گریس ها یا روغن دنده های صنعتی شامل حدوداُ 30% مواد افزودنی هستند. روغن پایه را می توان از منابع نفتی یا غیر نفتی به دست آورد. بیشتر روغن پایه مصرفی در جهان امروزه از پالایش نفت خام به دست می آید. از آنجا که بخش عمده ای از روغن پایه های مورد استفاده در تولید روانکارها از منابع نفتی به دست می آید، صنعت روغن پایه به عنوان قسمتی از صنایع نفت به شمار می رود.
ویژگی های روغن های پایه به دست آمده از نفت وابسته به نوع نفت خام و عملیات پالایش است. روغن های پایه نفتی اجزاء شیمیایی خود را چه مطلوب و چه نامطلوب از نفت خامی که از آن طی فرآیند پالایش به دست آمده اند، به ارث می برند. از آنجا که نفت خام حاوی ترکیبات مختلفی از قبیل هیدروکربن های پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک و همچنین ترکیبات گوگرددار می باشد، روغن پایه ها نیز متشکل از این ترکیبات هستند. چگونگی تاثیر ویژگی های روغن پایه بر خواص و کارآِیی نهایی در شکل زیر داده شده است.

پترو کیمیا سپاهان، تنها تولید کننده روغن های پایه سینتتیک در خاورمیانه و شمال آفریقا
در سال 2009 نام پترو کیمیا سپاهان در میان 19 تولید کننده روغن های پایه سیننتیک گروه 5 جهان قرار گرفت.
اطلاعات بیشتر در Global Lube Base Oil Specifications
فناوری روانکاری از زمان بسیار دور پیدایش آن، بیش از سه هزار سال پیش، تا کنون دستخوش مراحل تکامل زیادی بوده است. هرچه این فناوری تکامل بیشتری می یابد، تاثیر کیفیت روغن پایه ها بر کیفیت و کارآیی روانکار نهایی بیشتر می شود. با گذشت زمان و پیشرفت صنایع روانکاری، صنعت روغن پایه ها از سایر صنایع تولید محصولات عمده ی نفتی جدا شده است.
1. نفت خام و اجزاء آن
به نفتی که مستقیما از چاه استخراج می شود، نفت خام می گویند. نفت خام مخلوطی از ترکیبات مختلف است. نفت خام از باقیمانده جانوران ریز آبزی و گیاهان که همواره با گا در اعماق دریا ته نشین شده اند، تحت فشار و درجه حرارت به وجود آمده است. بعضی از اجزاء موجود در نفت خام خواص مطلوب در روانکاری دارند، در حالی که بقیه خواص نامطلوب دارند. این اجزاء به طور کلی به دو دسته هیدروکربنی ها و غیر هیدروکربنی ها تقسیم می شوند.
‌أ) هیدرو کربن ها
هیدرو کربن ها، ترکیباتی آلی که منحصرا از کربن و هیدروژن تشکیل شده اند، هستند و قسمن عمده نفت خام را تشکیل می دهند و شامل دسته های آلکان ها (پارافین ها)، آلکن ها (اولفین ها)، آلی سیکلیک ها (نفتن ها) و آروماتیک ها می شوند.
‌ب) ترکیبات غیر هیدروکربنی
بسیاری از ترکیبات در نفت خام شامل عناصری غیر از هیدروژن و کربن نیز می شوند که گاهی درون ساختمان حلقه ها و یا در گروه های استحلافی متصل شده به ساختمان هیدروکربن مشاهده می شوند. ترکیبات آلی گوگرددار در نفت خام، از مولکول های هتروکسیل هستند؛ در مقابل عمده مولکول های اکسیژن دار به صورت کربوکسیلیک اسیدها هستند. اسیدهای آلیفاتیک سیر شده (اسیدهای نفتنیک)، تیوفن آروماتیکها و به مقدار ناچیزی از فنول ها و فوران ها نیز ممکن است موحود باشد. البته مولکول های بسیار بزرگ و سنگین رزین ها و آسفالت ها که مخلوطی از ساختمان آروماتیک و هتروسیکلیک هستند، نیز وجود دارند.
چنانچه میزان ترکیبات گوگرددار در روغن پایه زیاد باشد، روانکار نهایی نمی تواند قطعات را در مقابل خوردگی و یا زنگ زدگی محافظت کند. گاهی این ترکیبات گوگردی به حدی فعال هستند که خود باعث ایجاد خوردگی می شوند و نیز موجب تشدید آلودگی های میکروبی در روغن و در نتیجه کاهش عمر روغن می شوند. بنابراین کنترل مقدار گوگرد در روغن پایه و حذف این ترکیبات از روغن پایه اهمیت ویژه ای دارد که در مراحل مختلف پالایش از روغن تا حدودی حذف می شوند.
2. انواع روغن پایه های معدنی
روغن پایه ها به طورکلی به سه دسته معدنی(Mineral)، سنتزی (Synthetic) و طبیعی (Natural) تقسیم بندی می شوند. روغن پایه های معدنی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، شامل دو گروه روغن های پارافینیک و نفتنیک که از تصفیه نفت خام به دست می آیند می باشند.
‌أ) روغن های پایه پارافینیک
امروزه بسیاری از روانکارهای مورد استفاده در ماشین آلات در جهان از روغن های پارافینیک ساخته می شوند. رپاین روغن ها، هیدروکربن های اشباع شده ای هستند که از به هم پیوستن هیدروژن و کربن تشکیل شده اند. این روغن ها را هیدروکربن های نرمال (زنجیرهای راست زنجیر بلند) و هیدروکربن های ایزو (شاخه دار) تشکیل می دهند. ممکن است در ساختمان این روغن ها مقادیری روغن های نفتنیک نیز وجود داشته باشد.
از آنجا که مولکول های پارافین می توانند تولید کریستال های واکس در دمای پایین بکنند، در نتیجه روغن های پارافینیکی موتور را با یک فیلم واکس می پوشانند و در موتور تشکیل رسوب می دهند. از اینرو بسیاری از مردم معتقدند که عبارت پارافینیک مترادف و هم معنی با واکس است. در صورتی که اینطور نیست و همانطور که گفته شد، روغن پارافینیک مخلوطی از هیدروکربن های مختلف است و قسمت عمده واکس موجود در آنها توسط فرآیند واکس زدایی از روغن خارج می شود. در مقایسه با روغن های نفتنیک، روغن های پارافینیک دارای خواص زیر هستند:
• مقاومت بالاتر در مقابل اکسیدشدن
• نقطه ریزش بالاتر
• شاخص گرانروی بالاتر
• فراریت کم و در نتیجه نقطه اشتعال بالاتر
• وزن مخصوص پایین

‌ب) روغن های نفتنیک

روغن های نفتنیک هیدروکربن های حلقوی سیرشده یک یا چند حلقه ای می باشند. هر حلقه می تواند دارای 5 تا 6 کربن باشد. این روغن ها در مقایسه با روغن های پارافینیک دارای خواص زیر هستند:
مقاومت نه چندان خوب در مقایل اکسیدشدن
نقطه ریزش پایین تر به دلیل نداشتن واکس
شاخص کرانروی پایین تر
فراریت بالاتر و در نتیجه نقطه اشتعال پایین تر
چگالی نسبی بالاتر
خاصیت حل کنندگی بهتر
روغن های نفتنیک به طورکلی برای محدوده دمایی کم و هنگامی که نقطه ریزش پایین مورد نیاز باشد، مخصوصا در روغن های هیدرولیک، روغن سردکننده ها، روغن های فرآیند تولید لاستیک، روغن های فلزکاری به خوبی در روانکارهای سیلندر برای موتورهای بزرگ و گریس ها قابل استفاده می باشند.
‌ج) دسته بندی روغن پایه ها بر اساس خواص فیزیکی – شیمیایی
روغن پایه ها تفاوت زیادی با یکدیگر در اجزاء مولکولی و در نتیجه در خواص فیزیکی و شیمیایی (به عنوان مثال خواص گرانروی – دما) دارند. به همین دلیل در سال 1993 انجمن نفت آمریکا (API) یک سیستم تقسیم بندی روغن طراحی و همه روغن پایه ها را بر اساس درصد وزنی ترکیبات سیرشده، درصد وزنی گوگرد و شاخص گرانروی به 5 گروه تقسیم کرده است که در جدول زیر آمده است. باید توجه داشت که روغن پایه فقط بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی دسته بندی می شود و نه بر اساس روش تولید. این بدان معناست که روش تولید به تنهایی بیانگر سطح کیفیت روغن پایه نمی باشد. برای بهبود کیفیت روغن پایه باید درصد ترکیبات سیرنشده و گوگرد موجود در آن کاهش و شاخص گرانروی روغن را افزایش داد. برای دست یافتن به این هدف، از فرآیندهای مختلف پالایش استفاده می شود.

روش تولید شاخص گرانروی درصد وزنی گوگرد درصد وزنی ترکیبات سیر شده گروه
تصفیه بوسیله حلال 80 - 120 >3/0 <90 I
هیدروفرآوری 80 - 120 ≥3/0 ≤90 II
هیدروفرآوری شدید ≤120 >3/0 <90 III
چند پارش هیدروفرآوری شدید >پلی آلفااولفین ها (PAOs) <90 IV
روش های مختلف همه روغن های پایه به غیر از گروه های 1 تا 4 همه روغن های پایه به غیر از گروه های 1 تا 4 همه روغن های پایه به غیر از گروه های 1 تا 4 V

از داده های جدول بالا به نظر می رسد که با حرکت از گروه I به III درصد پارافین ها بیشتر می شود. روغن پایه های گروه 1 با 2 متفاوت است و گروه 3 به طور قابل ملاحظه ای دارای ناخالصی کمتری می باشد (کمتر از ppm 30 گوگرد و کمتر از 10% ترکیبات سیرنشده) و روغن پایه های این گروه (گروه 3) به حدی خالص هستند که تقریبا بی رنگ هستند. روغن های گروه 3، روغن های نامتداول یا روغن پایه های دارای شاخص گرانروی بسیار بالا (VHVI) نیز نامیده می شوند. گروه 4 شامل همه پلی آلفااولفین ها(PAOs) می شود که به صورت خالص و همچنین مخلوط با روغن های پایه معدنی، برای شرایط روانکاری، به کار برده می شوند. گروه 5 شامل همه دیگر روغن پایه هایی که در برگیرنده همه روغن پایه های نفتنیک، روغن های پارافینیک با شاخص گرانروی متوسط و مایعات سنتزی مانند استرها، سیلیکون ها، پلی گلیکول ها و روغن های گیاهی می باشد.
3. روغن پایه های سنتزی

روغن های سنتزی یا مصنوعی، روغن هایی هستند که از طریق متصل کردن یک یا چند جزء آلی مشخص با وزن مولکولی کم، در شرایط کنترل شده سنتز یا ساخته می شوند. این ترکیب شدن که در شرایط کنترل شده فیزیکی و شیمیایی انجام می شود، باعث می شود روغن سنتزی حاصل، خواص مشخصی داشته باشد که از پیش مورد نظر بوده است. یعنی روغن های سنتزی، روغن های از پیش طراحی شده ای هستند که ساختار و ترکیب شیمیایی آنها طوری است که می توان روغن به دست آمده را روغن مطلوب نامید.
‌أ) ویژگی های روغن های سنتزی

ویژگی های روغن های نفتی وابسته به نوع نفت خام و عملیات پالایش است. روغن های نفتی اجزاء شیمیایی خود را چه مطلوب و چه نا مطلوب از نفت خامی که از آن توسط فرآیند پالایش بدست آمده اند، به ارث می برند. نفت خام، با توجه به موقعیت جغرافیایی و زمین شناختی محل استخراج نفت، جاوی هزاران ترکیب شیمیایی نا مطلوب می باشد که فرآیند پالایش نمی تواند همه آنها را حذف کند. اسیدهای خورنده، واکس ها، فلزات سنگین، آسفالتین ها، نفتن ها و آروماتیک ها و به همان اندازه تعداد بیشماری از از ترکیبات سولفوره، کلره و نیتروژنه در محصول نهایی باقی می مانند. ترکیبات یاد شده در مجموع دارای خصوصیات مناسب برای کاربرد روانکاری در اغلب استفاده ای موتوری و صنعتی نمی باشند.
تصفیه شدیدتر روغن های نفتی به منظور جداشازی مناسب ترین اجزا برای روانکاری، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفی نمی باشد و از لحاظ عملی نیز به دلیل نبود فناوری لازم، غیرقابل انجام است. به عنوان مثال یک ترکیب پارافینی 20 کربنه می تواند در حدود 20 میلیون ایزومر داشته باشد که جداسازی چنین گستره ای از مولکول ها با استفاده از روش های صنعتی عملا غیر ممکن می باشد. همچنین در مقایسه با روغن های سنتزی، مولکول های روغن های نفتی از نظر شکل، اندازه و طول بطور قابل توجهی ناهمگون هستند، که این نا مطلوب می باشد. به عنوان مثال وقتی موتور گرم می شود مولکول های کوچکتر تبخیر می شوند در حالیکه مولکول های بزرگتر تمایل به اکسیدشدن نشان می دهند و بر روی سطح موتور رسوب می کنند. هرچه روغن بیشتر تبخیر شود، گرانروی آن افزایش پیدا می کند و باعث ایجاد اشکال در سیستم روانکاری می شود.
بنابراین برای روغنکاری در شرایط سخت و غیر متعارف که در آن روغن های نفتی دارای کارآیی لازم نمی باشند، از روغن های سنتزی استفاده می شود. روغن های معدنی برخلاف مزایایی چون در دسترس بودن و قیمت نسبی پایین تر، دارای معایبی چون اکسیدشدن، و از دست دادن گرانروی در دماهای بالا، منفجرشدن در معرض عوامل اکسید کننده قوی و جامد شدن در دماهای پایین هستند. این ویژگی ها در برخی کاربردها نامناسب و بازدارنده هستند. برای نمونه در موتورهای جت، روانسازهای با فشار بخار کم و در صنایع غذایی و داروسازی روانکارهایی با سمیت پایین مورد نیاز هستند. این موضوع باعث گسترش روانسازهای سنتزی شده است که می توانند گستره دمایی و فشاری قابل توجهی را بدون تغییر در ساختار، تحمل کنند و در عین حال خطر آتش سوزی را نیز کاهش دهند.
‌ب) انواع روغن پایه های سنتزی

از آنجایی که بعضی از روغن ها با ساختار شیمیایی بسیار شبیه، دارای ویژگی های شیمیایی نا همگون هستند و همچنین بعضی ترکیب های متفاوت دارای خواص روغنکاری مانند هم هستند، گروه بندی روغن پایه های سنتزی با در نظر داشتن همزمان ساختار شیمیایی و ویژگی های شیمیایی، کاری مشکل است. با توجه به این نا هماهنگی، در سال 1993، شابکین (Shubkin) در کتابی که در مورد روانسازهای سنتزی نوشته است، روغن پایه های سنتزی را به شرح زیر دسته بندی کرده است:
دی آلکیل کربنات ها آلیفاتیک های حلقوی کلروتری فلوئورواتیلن آروماتیک های آلکیله
پلی بوتن ها پرفلوئوروآلکیل پلی استرها پلی آلفائولفین ها استرها
سیلاهیدروکربن ها و سیلوکسان ها فسفازین ها پلی آلکین گلایکول ها استرهای فسفاته
‌ج) هیدروکربن های سنتزی
هیدروکربن های سنتزی، به طور همزمان در ایالات متحده و آلمان توسعه داده شده اند، در آلمان نیاز به روغن های با کارآیی در دمای پایین و کمبود منابع نفتی باعث ایجاد انگیزه برای کار روی هیدروکربن های سنتزی بوده است. امروزه می دانیم که تمام هیدروکربن های سنتزی – و سایر روانکارهایی که از لحاظ اقتصادی مهم هستند – را می توان از اتیلن سنتز کرد (شکل زیر). البته اتیلن خود یکی از مهمترین محصولات پتروشیمی است که به طور عمده با استفاده از روش مولکول شکنی با بخار آب تولید می شود.

1) پلی آلفااولفین ها (PAO’s)
نامگذاری این دسته از هیدروکربن های سنتزی به عنوان پلی آلفااولفین ها به این علت است که این هیدروکربن ها معمولا از چندپارش آلفا-دکن (Oligomerization of a-decene) و یا مخلوطی از چند آلفااولفین با طول رشته حداقل 6 و یا حداکثر 12 اتم کربن تهیه می شوند. چندپارهای به دست آمده از آنها، همانند هیدروکربن های پارافینی شاخه دار و سیرشده هستند. مرحله بعدی تولید پلی آلفااولفین ها شامل هیدروژن دار کردن کاتالیستی اولفین های سیر نشده می باشد. این کار با استفاده از کاتالیست های سنتی مانند نیکل بر روی پنبه کوهی و یا پالادیم روی آلومینا انجام می شود. در مرحله سوم یا همان مرحله نهایی، چند پارهای سیرشده با استفاده از تقطیر جدا سازی می شوند. چند پارش آلفا-دکن یا مخلوط آلفااولفین ها، همیشه مخلوطی از ایزومرها را به دست می دهد که شاخه دار تر از آن هستند که مورد انتظار می باشد. این شاخه دارتر شدن ناشی از نوآرایی مولکول های آلفااولفینی است. از آنجا که این نوآرایی ها بین مولکولی هستند، وزن مولکولی محصولات به دست آمده را می توان در یک گستره مشخص در نظر گرفت.
پلی آلفااولفین ها شماری از ویژگی های یک روانکار هیدروکربنی ایده آل را که می توان آنها را با در نظر گرفتن ساختار شیمیایی، پیش بینی کرد، برآورده می سازند. گرانروی آلکان های راست زنجیر با افزایش طول زنجیر به شدت افزایش می یابد. این روند در مورد نقطه ریزش و شاخص گرانروی نیز صادق می باشد. شاخه های جانبی بلند ویژگی تغییرات گرانروی با دمای روانکار (V-T) را بهبود می بخشد. با توجه به این تغییرات، پلی آلفااولفین ها دارای برتری هایی از جمله محدودیت گستره دمای جوش، دمای ریزش بسیار پایین، شاخص گرانروی بیشتر از 135 برای همه درجه های روغن با گرانروی کینماتیک بیشتر از 2 سانتی استوک در دمای 100 درجه سانتیگراد، هستند.
فراریت پلی آلفااولفین ها در مقایسه با روغن های نفتی با ویسکوزیته یکسان کمتر می باشد و همچنین این روغن های پایه سنتزی دارای مقادیر بسیار کمی از ترکیبات سیرنشده و آروماتیک چند حلقه ای می باشند. میزان ناخالصی های سولفوره و نیتروژنه در این روغن ها بسیار ناچیز می باشد. با همه این اوصاف، در برخی از آزمایش های اکسیداسیون، پلی آلفااولفین های عاری از مواد افزودنی در مقایسه با روغن های نفتی، مقاومت کمتری در مقابل اکسیداسیون از خود نشان داده اند. به نظر می آید این موضوع به خاطر مقادیر کم آنتی اکسیدان های طبیعی باشد که در طول فرآیند های مختلف پالایش جان سالم به دربرده اند و در روغن های پایه نفتی باقی مانده اند.
پاسخ دهی و سازگاری پلی آلفااولفین ها به آنتی اکسیدان ها و همیاری آنها به EP/AW ها، نسبت به فرآورده های نفتی بهتر است. از طرف دیگر قطبیت کم این ترکیبات باعث حلالیت کمتر افزودنی های قطبی در این محصولات می شود. این مسئله می تواند مشکلاتی برای تورم و بادکردن آب بند ها و درزبندها ایجاد کند.
امروزه پلی آلفااولفین ها به طور وسیعی به عنوان روغن های اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرند. این در حالی است که استفاد مرسوم آنها تا بیش از این در صنایع هوافضا و کاربردهای طولانی مدت بوده است. این روغن ها معمولا با یکی از استرهای آلی ترکیب شده و به عنوان روغن های پایه در روغن های یاتاقان، روغن های دنده، قابل استفاده در دماهای بالا و روانکارهای توربین های گاز کوچک مورد استفاده قرار می گیرند.
2) استرهای اسیدهای کربوکسیلیک
روغن های بر پایه استر برای استفاده درموتورهای جت در طول جنگ جهانی دوم ساخته شدند. از آنجا که گروه های کربوکسیلیک دارای ممان دو قطبی بزرگی هستند، باعث کاهش فراریت و افزایش نقطه اشتعال این روغن های روانکار می شوند. از طرفی به خاطر این که پیوند های گروه COO از پایداری حرارتی بیشتری نسبت به پیوند C-C برخوردار هستند، وجود این گروه ها در ساختار شیمیایی روغن باعث پایداری حرارتی آن می شود. قابلیت حل کنندگی، روانسازی و زیست تخریب پذیری مزایای دیگری هستند که وجود گروه های کربوکسیلیک باعث آن می شوند. معایبی که حضور این گروه در روغن باعث آن می شودعبارتند از: پائین آمدن پایداری آبکافتی و واکنش دادن با فلزها و آلیاژهای حاوی مس و سرب.

اصول تهیه ی همه ی استرهای اسیدهای کربوکسیلیک از یک نوع است:
1- اسید کربوکسیلیک با مقداری اضافی از الکل در حضور یک کاتالیست واکنش داده می شود. این کاتالیست ها می توانند اسیدهایی معدنی که بصورت ایده آل روی یک جامد جذب سطحی شده اند، باشند. تبادل گرهای یونی، اسیدهای لوئیس مانند بورتری فلوئورید و هیدروکسیدهای آمفوتریک مانند هیدروکسید آلومینیوم، از جمله کاتالیست هایی هستند که می توانند مورد استفاده قرار گیرند.
2- برای جابجایی جهت تعادل به سمت محصولات، آب واکنش در طول فرآیند گرفته می شود.
3- اسید باقیمانده ی واکنش توسط کربنات سدیم یا هیدروکسید کلسیم خنثی و توسط فیلتراسیون حذف می شود و استرب دست آمده تقطیر می شود.

استرهای دی کربوکسیلیک اسید، عبارتند از استرهایی که از واکنش کربوکسیلیک اسیدهای دو عامله و الکل ها بدست می آیند. این استرها را، دی استر نیز می نامند. دو نوع از این مولکول های استری برای استفاده در روانکارها بسیار مناسب هستند:
4- استرهای حاصل از الکل های شاخعه دار نوع اول با دی کربو کسیلیک اسیدهای راست زنجیر (مانند شکل زیر).

دی (2-اتیل هگزیل) آدیپات

5- استرهای حاصل از الکل های راست زنجیر نوع اول با دی کربوکسیلیک اسیدهای شاخه دار (مانند شکل زیر).
دی اون دسیل (2و2و4-تری متیل) آدیپات


الکل هایی که برای تولید روغن های دی استری استفاده می شوند را می توان با هیدروفورمیلاسیون اولفین ها توسط کربن مونوکسید و هیدروژن بدست آورد.
دی کربوکسیلیک اسیدهای مورد نیاز را نیز می توان با استفاده از اکسیداسیون روغن های گیاهی و یا شکافت شیمیایی هیدروکربن های حلقوی سیر شده، توسط اکسیژن بدست آورد. به عنوان مثال برای بدست آوردن اسیدهای آزلاتیک و سیاسیک می توان از اکسیداسیون ملایم روغن کرچک استفاده کرد. همپنین می توان ادیپیک اسید را از شکافت سیلکوهگزان توسط اکسیژن بدست آورد.
دی استرهای راست زنجیر، دارای رفتار V-T بهتر و شاخص گرانروی بالاتری نسبت به روغن های معدنی هستند. با افزایش میزان شاخه دار شدن این ویژگی ها دچار افت می شوند ولی با این حال خواص دمای پائین بهبود می یابند. استرهای با کمترین میزان شاخه ای شدن، دارای مهمترین خواص هستند. بویژه استرهایی که در ساختار شیمیایی شان گروه های متیل در همسایگی گروه کربو کسیلیک قرار می گیرند.
استرهایی که در اطلاف گروه های کربوکسیلیک دارای ممانعت فضایی هستند (استرهای محافظت شده) از پایداری حرارتی و آبکافتی مناسبی برخوردار می باشند. با کمک کربودی ایمیدها، پایداری آبکافتی می تواند بیشتر هم بشود. در دماهای پائین گرانروی استرها از یک تابع زمانی پیروی می کند و مواد افزودنی می توانند تأثیر منفی برروی گرانروی و نقطه ریزش داشته باشند. با بکارگیری متاآکریلات ها به عنوان بهبود دهنده های شاخص گرانروی، می توان به مقادیری بین 170 تا 180 برای شاخص گرانروی دست پیدا کرد. همچنین بکارگیری استرهای پیچیده به عنوان بهبود دهنده های شاخص گرانروی باعث می شود که با میزان کمتری از تخریب مولکولی ناشی از تنش برشی مواجه باشیم. گرچه ظرفیت تحمل بار استرها بطور عمومی دو برابر ظرفیت تحمل بار روغن های نفتی است، ولی مواد افزودنی معمولاً برای بهبود کارآیی فشار پذیری به استرها افزوده می شوند.
دی استرها بدون تأثیر منفی بر روی گرانروی در دمای پائین یا رفتار نیوتونی روغن موتورها، می توانند رفتار V-T این روغن ها را بهبود بخشند. این روغن ها برای موتورهای دیزل نیز مناسب می باشند. این استرها همچنین به عنوان افزودنی های روان کننده برای گریس ها و ارتفاء دهنده های سطح سازگاری پلی آلفااولفین ها با کشپارها، اهمیت زیادی پیدا کرده اند.
استرهای پلی ال، استرهایی هستند که از واکنش اسیدهای کربوکسیلیک با الکل های چند عامله بدست می آیند. از دهه ی 1930نئوپنتیل گلایکول (2و2– دی متیل- 1و3– پرویان دی ال)، تری متیل – اولتان و – پرویان (1و1و1- تریس (هیدروکسی متیل)- اتان و- پرویان) وپنتااریتریتول (2و2- بیس (هیدروکسی متیل)- 1.3- پرویان دی ال) به عنوان پایه های الکلی این استرها شناخته می شده اند. در کناز پایداری حرارتی و پایداری در برابر اکسیداسیون، این استرها دارای خواص خوب V-T، رانسازی مناسب و خواص گرانروی فوق العاده در دمای پائین هستند. پایداری حرارتی و پایداری در برابر اکسیداسیون استرهای پلی ال به این دلیل است که پایداری حرارتی گروه OH نوع اول بیشتر از گروه OH نوع دوم است و مشتقات هیدروکسی دار نئوپنتان تنها دارای OH های نوع اول هستند. وجود زنجیرهای کوتاه باعث پائین آمدن نقطه ی ریزش این ترکیبات می شود، وجود اتم های از نوع سوم H و C در ساختار یک مولکول بطور همزمان حمله ی اکسیژن به مولکول را تسهیل می کنند. استرهای پلی ال از آنجا که حاوی هیچگونه کربن یا هیدروژن نوع سوم نمی باشند و هیچ هیدروژنی در موقعیت بتا (ß) ندارند در مقابل اکسیداسیون توسط اکسیژن و گرما پایدار می باشند. وجود هیدروژن در موقعیت های + باعث تسهیل شکافت حرارتی مولکول استری می شود.
از دهه ی 1960 استرهای پلی ال به عنوان روانکارهای دمای بالا مورد توجه قرار گرفته اند. این روغن ها در موتورهای جت با سرعت بالا، به کار می روند.
3) فسفات استرها

فسفات استرها از سال 1920 به صورت تجاری تولید شده اند و به عنوان افزودنی های روان کننده، نرم کننده و سیالات پایه سنتزی برای روغن های هیدرولیک و کمپرسور مورد استفاده قرارمی گیرند. اولین مصرف این مواد در روانکاری به صورت افزودنی های ضد سایش بوده است. پیشرفت های بعدی در سیستم های کنترل هیدرولیک، بخصوص در جنگ جهانی دوم، فسفات استرها را به عنوان سیالات هیدرولیک با کمترین قابلیت اشتعال پذیری معرفی کرد. استرهای اسید ارتو فسفریک دارای فرمول عمومی OP(OR)3هستند که در آن R یک گروه آلکیلی یا آریلی و یا مخلوطی از ترکیبات آریل و آلکیل می باشد.
خواص فیزیکی فسفات استرها به طورقابل توجهی بسته به انتخاب گروههای استخلافی مختلف، تغییر می کند. این گروه های استخلافی طوری گزینش می شوند که در یک کاربرد معین، فسفات استربدست آمده بهترین کارایی را داشته باشد.
فسفات استرها بیشتردر مواردی به کارمی روند که از غیر قابل اشتعال بودن آنها بیشترین استفاده صورت گیرد. چون در مقایسه با دیگرسیالات پایه این سیالات نسبتا گران می باشند. فسفات استرها از واکنش کلرید فسفوریل با فنل ها یا الکل ها ( یا سدیم فنوکسید ها / آلکوکسیدها، که کمتر مرسوم هستند) تولید می شوند:
3 ROH+ POCL--------OP(OR)3+HCL

تولید اولیه این استرها با استفاده از برش های <اسید کلرزیلیک خام> یا <اسید های قطران> بدست آمده از تقطیر باقیمانده قطران ذغال سنگ، انجام می شده است. این خوراک مخلوطی از کرزول و مقادیر قابل توجهی از ارتو- کرزول می باشد. از آنجا که ارتوکروزول موجود دراین استرها، اثرات زینباری بر روی اعصاب انسان دارد، امروزه از برش های کنترل شده ای از قطران ذغال سنگ که در آنها محتویات ارتوکروزول و دیگر ارتو-n- الکیل فنول ها به طور قابل توجهی کاهش یافته است، استفاده می شود. فسفات استرها یی که از برش های قطران ذغال سنگ بدست می آیند را فسفات استرهای طبیعی و موارد دیگر این ترکیبات را که از مواد اولیه ای با خلوص بالا تهیه می شوند را فسفات استرهای سنتزی می گویند. تعداد زیادی از فسفات استرهای مدرن سنتزی می باشند و ازمواد مشتق شده از فراورده های پتروشیمی تهیه می شوند. به طور مثال الکل ها با استفاده از فرایند اکسو از –a اوفین ها بدست می آیند و فنل های ایزوپروپیله یا ترشیوبوتیله از واکنش فنل ها با پروپیلن یا بوتیلین تهیه می شوند. واکنش الکل یا فنیل با کلرید فسفوریل، محصولی خامی را تولید می کند که معمولا پس از شستشو، تقطیر، خشک کردن و رنگ زدایی، محصول نهایی را بدست می دهد. از آنجایی که تری آلکیل استرهای با وزن مولکولی کم درآب محلول اند، برای شستشو و جداسازی آنها باید از تکنیک های غیر آبی استفاده کرد. برای تولید آلکیل آریل استرها، واکنش گرهای الکل و فنول به طور مجزا به ظرف واکنش افزوده می شوند. این واکنش به صورت مرحله ای انجام می شود و دمای واکنش تا حد امکان باید پایین نگه داشته شود تا از واکنش های استری شدن تبادلی جلوگیری شود. خواص فیزیکی فسفات استرها با توجه به ترکیب درصد مخلوط و نوع استخلاف های آلی، وزن مولکولی وتقارن ساختاری آنها تغییرمی کند. فسفات استرها گستره ای از مایعاتی با گرانروی کم و محلول در آب تا جامداتی غیر محلول و دیرگداز را در بر می گیرند. کاربرد استرهای فسفات بیشتر به دلیل خواص اشتعال پذیری کم و روان کنندگی خوب آنها است. ولی این کاربردها با توجه به پایداری حرارتی، پایداری آبکافت، شاخص گرانروی و خواص دمای پایین آنها، محدود می شوند.
از نظر پایداری آبکافتی، آریل استرها برتری دارند. افزایش طول زنجیر و درجه شاخه دار شدن گروه آلکیل، پایداری آبکافتی را بطور چشمگیری بهبود می بخشد. هر چه گروه استخلافی ممانعت فضایی بیشتری ایجاد کند، تهیه استر مربوطه مشکلتر می شود . ولی از طرف دیگر شاخه دار شدن باعث افت قابل توجهی در شاخص گرانروی می شود. آلکیل آریل فسفات ها نسبت به تری آریل یا تری آلکیل استرهای فسفات، تمایل بیشتری به آبکافت از خود نشان می دهند. از آنجا که اسیدهای حاصل از آبکافت استرها می توانند باعث خوردگی و همچنین تسریع برخوردهای بعدی مولکول ها شوند، آبکافت استرها اثرات جدی و نامطلوب راایجاد می کند. پایداری گرمایی تری آریل فسفات استرها به طور قابل توجهی از تری آلکیل فسفات استرها بیشتر است. تری آلکیل فسفات استرها با مکانیزمی شبیه به مکانیزم تجزیه حرارتی کربوکسیلیک اسیدها دچار تجزیه ی حرارتی می شوند.

4) پلی آلکیلن گلیکول ها
اولین پلی آلکیلن گلیکول های مناسب برای روانکاری در طول جنگ جهانی دوم تهیه شده اند. پلی آلکیلن گلیکول ها از واکنش اپوکسید ها (معمرلا اتیلن و پروپیلن اسید) و ترکیباتی که دارای هیدروژن فعال هستند( مثلا الکل و آب ) در حضور یک کاتالیست قلیایی ( مانند سدیم یا پتاسیم هیدروکسید) بدست می آیند.تفاوت در نسبت اپوکسید و گروه های انتهایی منجر به تولید محصولات مختلف می شود. بسپارهایی که گروه های آلکیلن بصورت نامنظم روی آن توزیع شده اند، با استفاده از مخلوط آلکیلن اکسیدها تولید می شوند. اضافه کردن جداگانه ی آلکیلن اکسیدهای متفاوت به واکنش باعث تولید هم بسپارهای دسته ای می شود. از آنجا که اتیلن اکسید از پروپیلن اکسید واکنش پذیر تر است، هم بسپارهای اتفاقی میل دارند که واحد های پروپیلن اکسید را در انتهای زنجیره های خود داشته باشند.
پلی آلکیلن گلیکول ها دارای حداقل یک گروه هیدروکسیل در یک سر مولکولشان هستند. بنابراین می توان آنها را الکل به حساب آورد. تعداد گروه های هیدروکسیل رامی توان با بکارگیری آب یا آغازگرهای چند عاملی افزایش داد. همانطور که می دانیم الکل ها (عامل های هیدروکسیل) در واکنش به اسیدها تولید استر و در واکنش با اولفین ها و اسیدهای معدنی قوی، تولید اثر می کنند.
از آنجا که پیوند کربن- اکسیژن از پیوند کربن- کربن قویتر است، پلی آلکین گلایکول ها خواص حل کنندگی متفاوتی نسبت به هیدروکربن ها از خود نشان می دهند. با افزایش تعداد واحد ها ی اتیلن اکسید در ساختار پلی الکیلن گلیکول ها، امتزاج پذیری آنها با آب افزایش می یابد. انحلال پذیری این ترکیبات در آب به دلیل برقرار شدن پیوند هیدروژنی بین هیدروژن مولکول آب و جفت الکترون های غیر پیوندی اکسیژن در واحد اتیلن اکسید است. محلول هایی که از انحلال پلی آلکیلن گلیکول ها در آب بدست می آیند، عملا اشتعال ناپذیر هستند.
خاصیت نمگیری پلی آلکیلن گلیکول ها وابسته به محتویات هیدروکسیلی آن هاست. این ویژگی با افزایش وزن مولکولی و تعداد پیوند های اتری کاهش می یابد. از طرفی ترکیبات پلی آلکیلن گلیکول به طور کلی در هیدروکربن ها ی آروماتیک قابل حل هستند.
وزن مولکولی و چگالی پلی آلکیلن گلیکول ها تا حد زیادی به فرایند تولید بستگی دارد. این بدان معنی است که می توان این دو ویژگی مهم را با کنترل روش تولید و بکارگیری محدودیت هایی ظریف در فرایند واکنش، به سمت مقادیر دلخواه هدایت کرد. این امکان طراحی و کنترل محصول نهایی، پلی آلکیلن گلیکول ها را از سایر روانکارها متمایز کرده است. نقطه ریزش پلی آلکیلن گلیکول های با وزن مولکولی کم که دارای 50 درصد پروپیلن اکسید هستند، می تواند تا C◦65- پایین برود. گروه های متیل جانبی عامل اصلی در جلوگیری از گسترش کریستالیزاسیون هستند. از طرف دیگر نوع خالص پلی اتیلن گلیکول های با وزن مولکولی بالا، جامداتی مومی شکل با نقطه ریزش نزدیک C◦4+ هستند. محدوده گرانروی سینماتیک پلی آلکیلن گلیکول ها در دمای C◦40 از 8 تا 100000 سانتی استوک است. نمودار رفتار V-T روغن های پلی آلکیلن گلیکول بر خلاف نمودار مربوط به روغن های معدنی که یک خط راست می باشد، نشان می دهد که گرانروی این ترکیبات چه در دماهای پایین و چه دردماهای بالا دارای مقادیر زیادی است. مقدار شاخص گرانروی (VI) پلی آلکیلن گلیکول ها حول و حوش 200 می باشد. البته پلی اتیلن گلیکول های با جرم مولکولی زیاد می توانند شاخص های گرانروی حداکثر تا 400 نیز داشته باشد.
گرم کردن ادامه دار پلی آلکیلن گلیکول ها تا دماهای بالاتراز C◦150منجر به وابسپارش این ترکیبات می شود. آلدهید های ناشی از این وابسپارش طی یک مرحله دیگربه اسید تبدیل می شوند. البته این یک مزیت است که محصولات حاصل از وابسپارش، انحلال پذیر یا فرار هستند، ولی می دانیم که اسیدها خورنده هستند. مقادیر بسیار کمی از فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، این تخریب( وابسپارش) راتسریع می کند. با افزودن آنتی اکسیدان های آمینی از این تخریب تا حد زیادی جلوگیری به عمل می آید، به طوری که می توان از روغن بدست آمده بعنوان سیالات انتقال حرارت تا دمای C◦250 استفاده کرد.
افزودنی های ضد زنگ وفشارپذیر (EP) برای استفاده در پلی آلکیلن گلیکول ها باید دارای مقاومت قابل توجهی در برابر آب باشند. ماهیت قطبی پلی آلکیلن گلیکول ها ، تمایل زیادی در این ترکیبات برای چسبیدن به سطح فلز ایجاد می کند. براین اساس لایه های نازک روانکار در فشارهای سطحی بالا نیز بدون تغییر باقی می مانند. این خاصیت درروانکارها و سیالات تراشکاری به کار می آید. این ترکیبات از آنجا که به راحتی توسط شستشو با آب پاک می شوند، انتخاب مناسبی برای استفاده در کاربردهایی است که نیاز به شستشو هست و روغن های دیگر محدودیت استفاده دارند. کم بودن مقدار سمیت پلی آلکیلن گلیکول ها، مزیتی است برای این ترکیبات که امکان استفاده از آنها در صنایع دارویی، غذایی، آرایشی و توتون و تنباکو را فراهم می سازد.
5) مخلوط روغن های سنتزی
امروزه تعداد کمی از روانکارها هستند که تنها شامل یک نوع روغن پایه می باشند. چون اولا، مخلوط کردن چند روغن پایه با خواص مختلف می تواند منجر به تهیه روغنی با کارایی و خواص مطلوب شود. دوما، بسیاری از روغن های پایه سنتزی با قطبیت بیشتر برای روغن های با قطبیت کمتر ب عنوان یک ماده افزودنی محسوب می شوند. مثل استرها در هیدروکربن ها و برعکس. در روانکارهای تغلیظ شده، مانند گریس ها حتی روغن های پایه ای که در هم امتزاج پذیر هم نمی باشند را می توان بصورت مخلوط با هم استفاده کرد.


جریان و خواص روانکارها


1. رئولوژی و خواص روانکارها
همانطور که می دانیم یک روانکار از مخلوط کردن روغن پایه و افزودنی های مختلف بدست می آید. برای رسیدن به خواص مطلوب و مورد نظر روانکار، باید عواملی چون نوع افزودنی ها و تأثیر آنها و همچنین خواص فیزیکی و شیمیایی روغن پایه را در نظر گرفت. میزان اطلاعات تولید کنندگان از خواص روغن پایه در فرمولاسیون نهایی روانکار نقش بسیار حیاتی دارد. خواص فیزیکی زیادی وجود دارد که می توان آنها را اندازه گیری کرد و تا حد زیادی قابلیت های یک روانکار را سنجید، برای اندازه گیری این خواص که در ادامه به توضیح آنها می پردازیم مراجع بین المللی استاندارد گذاری وجود دارند که چند مرجع مهم عبارتند از :
- ASTMآمریکا
- APIآمریکا
- ISOسوئیس
- DINآلمان
- SAEآمریکا
بطور کلی خواصی که مربوط به جاری شدن و تغییر شکل سیال باشد، رئولوژی نامیده می شود. گرانوری مهمترین خاصیت رئولوژیک است و تنها خاصیتی از روغن است که در طراحی فرآیند روانکاری هیدرودینامیک و الاستوهیدرودینامیک نقش دارد.

2. گرانروی
مقاومتی که یک سیال در مقابل جاری شدن، به علت اصطکاک داخلی مولکول ها از خود نشان می دهد را ویسکوزیته یا گرانروی می گویند.
اگر سیال را از دید مولکولی نگاه کنیم، بهترین پارامتری که می تواند خاصیت لایه لایه بودن سیال را توجیه کند گرانروی است. بیان گرانروی وقتی معنی دارد که همراه با ذکر دما باشد زیرا در دماهای مختلف گرانروی مقادیر متفاوتی خواهد داشت و به همین دلیل هر جا رقمی برای مقدار گرانروی ذکر شود حتماً باید میزان دما مشخص باشد. بطور کلی گرانروی روغن ها دردمای پائین، زیاد و در دمای بالا، کم خواهد شد.
‌أ) گرانروی دینامیک
گرانروی دینامیک فقط تابعی از اصطکاک داخلی مایغ است و یکی از عوامل اساسی در محاسبات طلاحی یاتاقان ها و جریان مایع می باشد و میزان آن با اندازه گیری مقدار نیروی لازم برای غلبه بر نیروی اصطکاک بین دو لایه، با ابعاد مشخص تعیین می شود.
‌ب) گرانروی سینما تیک
تعریف دیگری که برای گرانروی به کار می رود گرانروی سینماتیک است. گرانروی سینماتیک از تقسیم گرانروی مطلق بر چگالی سیال بدست می آید. برای اندازه گیری این گرانروی در آزمایشگاه از لوله های موئین استفاده می شود. در این لوله ها زمانی را که سیال تحت تأثیر نیروی وزن، فاصله بین دو نقطه ی مشخص از لوله ی موئین را طی می کند اندازه گیری کرده و با استفاده از فاکتور لوله موئین (فاکتور لوله موئین بستگی به نوع آن دارد و توسط کارخانه سازنده مشخص و بر روی آن درج می شود) گرانروی سینماتیک بدست می آید. گرانروی سینماتیک را با kv نشان می دهند.
گرانروی سینماتیک در سیستم CGSبا واحد استوک بیان می شود. 01/0 استوک را سانتی استوک می نامند و معمولاً در آزمایشگاه ها گرانروی سینماتیک بر حسب سانتی استوک اندازهگیری و گزارش می شود.
عددی که بعنوان گرانروی در جداول مربوط به روغن ها ذکر می شود نیز معمولاً گرانروی سینماتیک آنهاست.
‌ج) واحدهای گرانروی
با توجه به سیستم های مختلف اندازه گیری CGS , SI) و ...) و همینطور روش های گوناگون برای تعیین میزان گرانروی، واحد های گوناگونی برای گرانروی وجود دارد. همانطور که از فرمول های تعیین گرانروی دینامیک و سینماتیک مشخص است، این دو گرانروی دارای واحدهای مختلفی هستند که با اعمال ضریب مشخصی به دیگری تبدیل می شوند. برای تبدیل واحدهای مختلف گرانروی به هم میتوان از جداول موجود استفاده کرد.
گرانروی های بروکفیلد، انگلر، سی بولت و ردوود نیز جزء مقادیر گرانروی قرار دارند که هر کدام با ویسکومتر مخصوص به خود اندازه گیری می شوند. مقادیر این گرانروی ها با استفاده از جداول براحتی قابل تبدیل به یکدیگر هستند.
‌د) تغییرات گرانروی
گرانروی یک کمیت ثابت نبوده و به عوامل مختلفی از جمله دما، فشار، سرعت برشی و شرایط روانکاری بستگی دارد.
1) تغییرات گرانروی با دما
وقتی دمای سیال بالا می رود کشش میان مولکول های سیال کم شده و گرانروی آن کاهش می یابد. در برخی موارد گرانروی روغن با C°25 افزایش تا 80% کاهش می یابد.
2) شاخص گرانروی (VI)
در بحث های روانکاری هیچ یک از پارامتر هایی که برای بیان تغییرات گرانروی با دما مطرح شده اند به اندازه ی شاخص گرانروی جایگاه خود را پیدا نکرده اند. VI که برای اولین بار در سال 1928 در آمریکا معرفی شده است، امروزه بعنوان یک شاخص بین المللی برای یک روغن استفاده می شود.
تغییرات گرانروی نسبت به درجه حرارت را شاخص گرانروی می گویند که عددی بدون بعد است و از صفر تا مقادیر 100، 200، 300 و حتی بالاتر هم تغییر می کند (مقادیر بیش تر از 100 به VIEمعروفند).
3) تغییرات گرانروی با فشار
رابطه ی گرانروی با فشار برای کاربرد در بحث های روانکاری خیلی به وضوح بررسی نشده است. در واقع تغییرات گرانروی با فشار بیشتر مربوط به لایه های روانکار الاستوهیدرودینامیک است. وابستگی نمایی گرانروی به فشار نشان می دهد که گرانروی به سرعت با افزایش فشار، افزایش می یابد. در بیشتر روانکارها در فشارهای بسیار بالاتر از آتمسفر تأثیر فشار بر روی گرانروی قابل ملاحظه تر از سرعت و دما می باشد، که این ویژگی در روانکاری با فشار های بالا مثل چرخ دنده ها و بلبرینگ ها بسیار با اهمیت است. گرانروی بعضی روغن ها می تواند با افزایش فشار با توان ده افزایش یابد.
روانکارهای فلزکاری مثال خوبی از این روغن ها هستند.
4) تغییرات گرانروی در شرایط عملکرد
بسیاری از تحولات فیزیکی و شیمیایی یک روغن در حین عملکرد آن میتواند منجر به تغییر گرانروی آن شود. بعضی اط این عوامل گرانروی را بیشتر و بعضی دیگر گرانروی را کمتر می کنند. مثلاً اکسید شدن (که در اثر بالا رفتن دما، ورود هوا داخل روغن و تأثیر اکسیژن و ... ایجاد می شود)، نیتراسیون و یا آلودگی روغن با ذرات فلزی و گرد و غبار باعث افزایش گرانروی می شوند. مخلوط شدن روغن با مودی که گرانروی کمتری دارند (مثل روغن های سبک تر، سوخت و ...) باعث می شود تا گرانروی آن کاهش یابد. بطور کلی پس از گذشت مدتی از زمان تعویض روغن گرانروی آن شروع به تغییر می کند. این تغییرات معیار مناسبی برای تشخیص نحوه ی عملکرد روغن نیز می باشد.
‌ه) اندازه گیری گرانروی
برای اندازه گیری گرانروی روش ها و وسایل گوناگونی ابداع شده است. وسیله ای که با آن گرانروی را اندازه گیری می کنند ویسکومتر نامیده می شود. مهمترین ویسکومتر های مورد استفاده عبارتند از:
- Capillary Viscometers
- Cone on Plate Viscometers
- Falling ball Viscometers
- Rotating Cylinder Viscometers
- Short tube Viscometers
معمولترین ویسکومترهای مورد استفاده در حال حاضر ویسکومتر های چرخشی و موئینه هستند. ویسکومتر های موئینه برای سیالاتی که دارای مشخصات غیر نیوئتنی ناچیز می باشند مناسب بوده و بر اساس این اصل ساخته شده اند که یک حجم سیال از یک لوله ی مویین جریان می یابد، زمان لازم برای عبور سیال اندازه گیری شده و سپس با استفاده از آن گرانروی سینماتیک محاسبه می شود (ASTM D445 , ASTM D2161).
ویسکومتر های انگلر، ردوود و سی بولت نیز بر این اساس کار می کنند. تفاوت آنها تنها در اندازه ی سوراخ و حجم سیال مصرفی است. ویسکومترهای ردوود در انگلستان، ویسکومترهای سی بولت در اروپا و ویسکومترهای انگلر در اروپای شرقی بیشتر استفاده می شوند.
ویسکومترهای چرخشی برای سیالاتی که دارای مشخصات غیر نیوتنی قابل ملاحظه ای هستند مناسب بوده و بر اساس آرایش سیال در میان دوسطح ساخته شده اند. در این ویسکومترها یکی از سطوح ساکن و دیگری در حال چرخش است . سیال نیز در فضای میان این دو قرار می گیرد.تعیین گرانروی در این ویسکومترها با استفاده از یک گشتاور ثابت و تعیین تغییرات سرعت و یا با استفاده از یک سرعت ثابت . تعیین تغییرات گشتاور صورت می گیرد(ASTM D2983).
ویسکومترهای چرخشی، خود به دو نوع کلی ویسکومترهای دوار استوانه ای و مخروطی صفحه ای تقسیم می شوند.
امروزه شرکت های بزرگی در زمینه ساخت انواع ویسکومترها فعالیت می کنند. این ویسکومترها بسیار متنوع بوده و کاربردهای گوناگونی دارند .بعضی ازاین ویسکومترها توانایی اندازه گیری گرانروی و کنترل آن بصورت پیوسته را دارند و می توانند براحتی گرانروی را در سرعت های برشی S-1 500-15% با دقت بسیار بالا اندازه گیری کنند.
محدوده ی توانایی اندازه گیری ویسکومترهای جدید بسیار گسترده و از 5/. تا 500000 سانتی استوک متغییر است ویسکومترهای جدید قیمتی معادل 100 تا 30000 دلار ( و یا حتی بیشتر) دارند و طراحی و ساخت آنها با توجه به نوع کاربرد آنها متفاوت است.
شرکت آمریکایی بروکفیلد و شرکت ژاپنی کنون جزو پیشرفته ترین سازندگان ویسکومترهای مختلف در سطح جهان هستند.
‌و) طبقه بندی گرانروی
اولین و مهمترین شرط در انتخاب یک روغن برای کاربردهای خاص گرانروی آن است. تغییرات گرانروی یک روغن در شرایط مختلف در نحوه عملکرد آن تاثیر مستقیم دارد. به دلیل اهمیت انتخاب درست درجه گرانروی، طبقه بندی های مختلف گرانروی برای انواع روغن موتورها و روغن های صنعتی صورت گرفته است. طبقه بندی گرانروی برای روغن موتور توسط انجمن مهندسین اتومبیل ((SAE ، طبقه بندی گرانروی برای روغن دنده ها توسط SAE ، طبقه بندی گرانروی ISO، برای روغن های صنعتی و طبقه بندی گرانروی توسط AGMA ، برای روغن دنده ها از مهمترین این طبقه بندی ها هستند.
طبقه بندی های SAE برای روغن موتور و روغن دنده به ترتیب در فصل های روغن موتورهای احتراق داخلی و روغن دنده ذکر شده اند.

طبقه بندی گرانروی برای روغن های صنعتی
برای طبقه بندی گرانروی روغن های صنعتی سیستم های مختلفی وجود داشته است ولی از سال 1972 به بعد یک سیستم جهانی واحد به نام ISO در صنعت استفاده می شود ISO 3488 که مربوط به طبقه بندی گرانروی روغن های صنعتی است بیانگر گرانروی حدی (حداقل و حداکثر) و متوسط دردمای c◦40 F)◦ 104( است.
به این ترتیب بیان یک درجه گرانروی، تنها مشخص کننده یک گرانروی خاص نیست بلکه محدوده ای از گرانروی ها را در برمی گیرد. جدول زیر طبقه بندی ISO برای گرانروی روغن های صنعتی را نشان می دهد.
انجمن تولید کنندگان دنده آمریکا AGMA نیز طبقه بندی خاصی را برای گرانروی روغن دنده های صنعتی انجام داده است. این طبقه بندی نیزمانند بقیه طبقه بندی ها بیانگر یک دامنه از گرانروی است و در فصل روغن دنده درمورد آن بیشتر توضیح داده شده است. جدول زیر میزان گستره ی گرانروی در درجه های مختلف طبقه بندی ISO، SAE، AGMA و SUS را برای روغن های صنعتی، موتور، دنده و پایه در مقایسه با هم نشان می دهد.
1. خواص گرمایی روانکارها
مهمترین ویژگیهای گرمایی روانکارها عبارتند از : گرمای ویژه، رسانایی گرمایی و نفوذ گرمایی، این ویژگیها ضمن اینکه در طراحی یاتاق ها هم نقش مهمی ایفا می کنند، برای بررسی اثرات گرمایی روانکارها بسیارمهم هستند.
‌أ) اگرمای ویژه
مقدار گرمایی که لازم است تا دمای یک واحد جرم از جسم را یک درجه سانتی گراد بالا ببرد، گرمای ویژه نامیده می شود. گرمای ویژه روانکارها به صورت خطی با دما تغییر می کند و با افزایش قطیبیت یا پیوند هیدروژنی افزایش می یابد.
برای روغن پایه های معدنی و سنتزی مقدار گرمای ویژه در دمای صفر درجه ی سانتی گراد در حدود j/kg.k1800 و دمای c◦400 در حدود j/kg.k3300 می باشد.
‌ب) رسانایی گرمایی
رسانایی گرمایی برای روانکارها نیز با دما به صورت خطی تغییر می کند و متاثر از قطبیت و پیوند هیدروژنی مولکول ها می باشد. رسانایی گرمایی بیشتر روغن پایه های معدنی و سنتزی در محدوده w/mk 14/. دردمای c◦0 تا w/mk 11/. دردمای c◦ 400 تغییر می کند.
‌ج) نفوذ گرمایی
نفوذ گرمایی تعیین کننده نشر و توسعه گرما در جسم است و مقدار آن با استفاده از رسانایی گرمایی، گرمای ویژه و چگالی قابل محاسبه است.

2. خواص دمایی روانکارها
خصوصیات دمایی روانکارها در انتخاب روانکار مناسب برای یک کاربرد خاص تاثیر مستقیم دارند. در این میان گستره ی دمایی قابل استفاده ی روانکار بیشترین اهمیت را دارد. در دماهای بالا روغن ها ممکن است تجزیه شوند و در دمای پایین ممکن است به حالت جامد درآیند و حتی تا یخ زدن پیش روند که این عمل باعث خرابی روغن یا قطع جریان آن می شود. خرابی روغن و یا قطع جریان آن نیز باعث وارد آوردن صدمات جدی به قطعات ماشین آلات ونهایتا از کار انداختن آن می شود.
مهمترین ویژگیهای دمایی روانکارها عبارتند از:
نقطه ریزش، نقطه ابری شدن، نقطه قطره ای شدن، نقطه اشتعال، نقطه احتراق، نقطه آنیلین، قابلیت تبخیر، باقیمانده کربنی، پایداری در برابر حرارت، پایداری در برابر اکسیدشدن.
‌أ) نقطه ریزش
کمترین دمایی که روغن می تواند در آن دما جریان داشته باشد را نقطه ریزش می گوییم. وقتی روغن را سرد می کنیم کریستال ها ی واکس شروع به تشکیل و تجمع کرده و این مسئله مانع جریان یافتن روغن می شود. این دما در روانکاری سیستم هایی که با دماهای کم سرو کار دارند بسیار مهم است.
گرانروی روغن دراین دما معمولا بسیار زیاد است. البته ممکن است بعضی از روغن ها قبل از رسیدن به نقطه ی انجماد دارای جریان کافی نباشند و در نتیجه در انتخاب روغن مناسب نباید تنها نقطه ریزش در نظر گرفته شود. آزمون های استاندارد اندازه گیری نقطه ریزش ASTM D2500 ، D97 می باشند.
‌ب) نقطه ابری شدن
دمایی که در آن واکس ها شروع به تشکیل کریستال می کنند، نقطه ابری شدن نام دارد. ته نشینی واکس ها منجر به کاهش شفافیت روغن می شود، به همین خاطر این دما را دمای تیرگی هم می گویند.
اگر ابری شدن در دمایی بیشتر از دمای نقطه ریزش اتفاق بیفتد اصطلاحا می گویند روغن نقطه ریزش واکس دارد. دمای بحرانی دیگری به نام نقطه فلاک نیزوجود دارد که بیشتر برای روغن های یخچال کاربرد دارد. در این دما روغن از ترکیب خود جداشده و دو فازی می شود.
‌ج) نقطه قطره ای شدن
نقطه قطره ای شدن برای گریس ها تعریف می شود. دمایی که در آن گریس از حالت نیمه جامد به مایع تبدیل می شود، نقطه قطره ای شدن گریس نام دارد. در فصل گریس توضیحات بیشتری درباره ی این نقطه و روش اندازه گیری آن آمده است(ASTM D92, D93)
‌د) نقطه اشتعال
پایین ترین دمایی که در آن دما روغن آن قدر تبخیر شود که بتواند با هوا یک ماده ی قابل اشتعال تشکیل دهد و در اثر نزدیک شدن شعله در یک لحظه مشتعل و خاموش شود را نقطه اشتعال می گویند. این دما برای اندازه گیری میزان آتشگیری روغن صورت می گیرد و اندازه گیری آن یک تست برای ایمنی روغن است. ساده ترین روش برای تشخیص مخلوط نشدن سوخت و روغن آزمایش نقطه اشتعال است . روغن های کارکرده معمولا نقطه اشتعال بالایی دارند مگر اینکه با سوخت مخلوط شده باشند. آزمایش نقطه اشتعال ممکن است به صورت باز یا بسته انجام گیرد. دمای اشتعال بسته همیشه کمتر از دمای اشتعال باز بدست می آید((ASTM D92, D93 .
‌ه) نقطه احتراق
کمترین دمایی که در آن روغن آن قدر تبخیر شود که در اثر نزدیک و دور کردن شعله، آتش بگیرد و احتراق ادامه پیدا کند را نقطه احتراق می گویند. معمولا این دما c◦ 15 بالاتر آز دمای اشتعال است. دماهای احتراق و اشتعال با افزایش جرم مولکولی افزایش می یابند. برای یک روغن معمولی نقطه اشتعال حدود c◦ 210 و نقطه احتراق حدود c◦ 230 است. نقاط اشتعال و احتراق دو عامل مهم برای کنترل عملیات پالایش و رعایت مسائل ایمنی می باشند.آزمون های استاندارد برای اندازه گیری نقطه احتراق آزمون های ASTM D56, D1310 هستند.
‌و) نقطه آنیلین
به کمترین دمایی که در آن مخلوط روغن و آنیلین تشکیل یک فاز را می دهند نقطه آنیلین می گویند. نقطه آنیلیین برای مشخص کردن تقریبی هیدروکربن های آروماتیک در روغن استفاده می شود. نقطه آنیلین کمتر نشان دهنده وجود ترکیبات آروماتیک بیشتر در روغن است.((ASDTM D 611
‌ز) فراریت
در بسیاری از کاربردهای روانکارها کم شدن روانکار بدلیل تبخیر بسیار مهم است. فراریت یک روغن بر اساس اندازه گیری مستقیم بخار روغن بیان می شود. برای تعیین آن، مقداری مشخص از روغن را در یک محفظه دمایی در خلا قرار می دهند و مواد تبخیر شده در سطح میعان کننده را جمع آوری می کنند.
سپس کاهش وزن روغن بر اثر تبخیر تابعی از زمان بیان می شود(( ASTM D2715
‌ح) باقیمانده کربنی
مقدار رسوب باقیمانده ی( برحسب درصد وزنی) یک روغن پس از تبخیر و پیرولیز آن تحت شرایط استاندارد را باقیمانده ی کربنی می نامند(ASTM D189, D524( برای اندازه گیری باقیمانده کربنی روغن حتما باید پیرولیز شود. اگر روغن را بسوزانیم تبدیل به آب و CO2 شده و از بین می رود. در دمای c◦300 یا بیشتر در غیاب هوا ، روغن به اجزای با وزن مولکولی کمتر تجزیه می شود و از خود موادی به صورت ته نشین باقی می گذارد. تمایل روغن ها به تشکیل این مواد کربنی یکی از آزمایشهایی است که روی روغن ها انجام می شود. روغن پایه های نفتنیک نسبت به روغن پایه های پارافینیک دارای باقیمانده کربنی کمتری هستند. اصولا هر چه کیفیت تصفیه بهتر باشد باقیمانده کربنی کمتر خواهد بود. باقیمانده کربنی درروغن های سنتزی از اهمیت کمتری برخوردار است زیرا روغن های سنتزی دارای پایداری در برابر حرارت خوبی هستند. بطور کلی روغن هایی که برای ساخت روانکارها استفاده می شوند باید باقیمانده کربنی کمی داشته باشند تا وقتی در شرایط دماهای بالا قرارمی گیرند و تبخیر می شوند از خود چیزی به جای نگذارند. معمولا از آزمون RCR برای اندازه گیری باقیمانده کربنی استفاده می شود.
‌ط) پایداری در برابر حرارت
پایداری در برابر حرارت یک روغن، مقدار مقاومت آن در برابر تخریب ساختار مولکولی یا بازآرایی ساختار آن در دماهای بالا ودر غیاب اکسیژن است. جایی که روغن پایه به ترکیباتی چون اتیلن، متان و اتان تبدیل می شود. افزایش پایداری گرمایی به مراحل تصفیه برمی گردد و آنجا کنترل می شود. روغن های سنتزی معمولا دارای پایداری در برابر حرارت بیشتری نسبت به روغن های معدنی هستند. مواد افزودنی استفاده شده در روغن ها دارای پایداری کمتری از خود روغن پایه ها می باشند.
تجزیه حرارتی روغن ها در دمایی بسیار بالاتر از دمای اکسیداسیون آنها اتفاق می افتد و به همین دلیل بیشترین دمایی که روغن می تواند مورد استفاده قرار گیرد با پایداری در برابر اکسید شدن تعیین می شود.
‌ي) پایداری در برابر اکسید شدن
پایداری روغن در برابر ترکیب با اکسیژن در دماهای بالا را پایداری در برابراکسید شدن گویند. اکسید شدن روغن سبب افزایش گرانروی و تولید رسوب درسیستم می شود.
سرعت واکنش اکسیژن بوسیله افزایش دما، وجود آب، اسیدها و کاتالیزورهای فلزی افزایش می یابد. البته سرعت اکسید شدن به نوع و کیفیت روغن پایه و مواد افزودنی به کاربرده شده نیز بستگی دارد وبا گذشت زمان افزایش می یابد.
برخی روغن های سنتزی مثل پلی آلفا اللفین ها نسبت به روغن های پایه معدنی دارای پایداری بهتری در برابر اکسید شدن می باشند. یکی از راه های بهبود پایداری در برابر اکسید شدن، حذف ترکیبات آروماتیکی و مولکول های حاوی گوگرد، اکسیژن و نیتروژن از ساختار روغن است. آزمون های استاندارد برای اندازه گیری پایداری در برابر اکسید شدن آزمون های (ASTM D943, D2272, D2893, D1313, D2446) هستند.

3. دیگر خواص روانکارها
علاوه بر خصوصیات گرمایی و دمایی، ویژگیهای دیگری نیز مثل کشش سطحی، عدد خنثی شدن، ضریب شکست و .... در روانکارها بررسی می شوند.
‌أ) کشش سطحی
به طور کلی روانکارهای مختلف در پخش شدن روی سطح و خیس کردن آن یکسان عمل نمی کنند و رفتارهای متفاوتی را با توجه به درجه ی اکسیداسیون و مواد افزودنی از خود نشان می دهند.تر کردن سطح و پخش شدن روی آن به کشش سطحی وابسته و کاملا نسبت به مواد افزودنی حساس است . کشش سطحی همان نیروهای جاذبه ی مولکول ها در سطح است. این ویژگی به همراه ویژگیهایی چون عدد خنثی شدن معیار مهمی درتعیین خراب شدن روغن در ترانسفورماتورها، سیستم های هیدرولیک و توربین ها است. در جدول 2-4 مقایسه ای از کشش های سطحی دسته ای از مواد ذکر شده است.
آزمون های استاندارد برای تعیین کشش سطحی آزمون های ASTM D371, D2285 هستند.
‌ب) عدد خنثی شدن
به مقدار هیدروکسید پتاسیم لازم(برحسب میلی گرم) برای خنثی کردن اسیدهای موجود در یک گرم روغن، عدد اسیدی گفته می شود.((TAN همچنین به مقدار هیدروکسید پتاسیم معادل اسید کلریدریک یا اسید هیپوکلریک(برحسب میلی گرم) که برای خنثی کردن مواد قلیایی موجود دریک گرم روغن به کارمی رود عدد بازی می گویند((TBN
به طور کلی افزایش عدداسیدی و کاهش عدد بازی روغن، نشان دهنده اکسید شدن روغن و از بین رفتن کیفیت مواد افزودنی موجود در آن است. برای یک روغن هردوعدد ممکن است گزارش شود. می توان از عدد خنثی شدن بعنوان ملاکی برای تشخیص زمان تعویض روغن استفاده کرد.
آزمون های استاندارد برای اندازه گیری عدد خنثی شدن آزمون های ASTM D974, D664 هستند.
‌ج) ضریب شکست
نسبت سرعت یک پرتو نور با طول موج معین در هوا به سرعت همان پرتو در روغن را ضریب شکست نور در روغن می گویند. میزان ضریب شکست تابعی از دما و فشار است و به ساختار روغن بستگی دارد و به همین دلیل از آن در طبقه بندی روغن پایه ها استفاده می شود. آزمون های استاندارد برای اندازه گیری میزان ضریب شکست آزمون های ASTM D1218, D1747 هستند.
‌د) چگالی
جرم واحد حجم روغن را که با واحد Kg/m3 یا g/cm3نشان داده می شود، چگالی روغن می گویند.
دانسیته ی نسبی: عبارت است از وزن مخصوص روغن به وزن مخصوص آب در دمای معین F)°60) (DI298, ASTM D941, D1217).
دانسته ی API: تابغ خاصی از چگالی نسبی است و به صورت زیر تعریف می شود.
‌ه) خاکستر سولفاته
پس از اینکه مقدار مشخصی روغن سوزانده و روی باقیمانده ی حاصل از سوخت آن اسید سولفوریک اضافه شود و سپس دوباره سوزانده شود، درصد خاکستری که باقی می ماند را خاکستر سولفاته می گویند. بوسیله ی این آزمایش می توان مقدار مواد غیر قابل احتراق در روغن (معمولاً عناصر غیر فلزی) را اندازه گیری کرد. افزایش خاکستر سولفاته در روغن کارکرده معمولاً نشان دهنده ی آلوده شدن روغن به موادی از قبیل گردو خاک، براده های تشکیل شده در اثر ساییدگی و احتمالاً نمک های سرب (که از سرب موجود در بنزین بدست می آیند می باشد.
‌و) رنگ
رنگ یکی از ویژگی های روغن ها است که براحتی قابل تشخیص است. رنگ یک روغن پایه در کارائی آن تأثیری ندارد، ولی چون یک خاصیت قابل رویت است براحتی می توان برای تشخیص آلودگی روغن از آن استفاده کرد. طبق تعریف ASTM طبقه بندی رنگ بصورت زیر می باشد:
معادل رنگ ASTM 4/5 یا کمتر ، کم رنگ
تیره تر از ASTM 4/5 ، پر رنگ
تیره تر از ASTM 8، سیاه
هر چه روغن پایه سنگین تر باشد رنگ آن نیز تیره تر خواهد بود. البته تیرگی رنگ می تواند ناشی از اکسید شدن روغن نیز باشد.
‌ز) پایداری رنگ
مقاومت در برابر تغییر رنگ یک ویژگی مهم برای یک روانکار به حساب می آید. زمانی که روغن بسته بندی شده و نگهداری می شود نباید تغییر رنگ از خود نشان دهد، یک روانکار خوب باید پایداری رنگ خوبی داشته باشد.

روش های آزمایش روغن
آزمایشگاه مجهز منطبق بر استاندارد ISO 17025
تکنولوژی روز دستگاه های آزمایشگاهی، مطالعه، تحقیق و علاقه به تولید محصولات متمایز در آزمایشگاه پترو کیمیا سپاهان در هم آمیخته اند تا تبلور مولکول های معجزه گر روغن سینولکس را بر خط ممتد کیفیت رقم زنند. دانشمندان ایرانی مجرب و محقق اندوخته سال های خود را با تلاطم روغن در هم می آمیزند تا جدید ترین مباحث ساخت خودرو در جهان را در فرمولاسیون روغن های سینولکس جای دهند.

ما کیفیت را حق مشتری دانسته و بهبود مستمر آن را بر اساس کاوش، کوشش و پایش خط مشی آزمایشگاه سینولکس قرار داده ایم.

رعایت مسائل زیست محیطی و اجتماعی در تولید
تولید روغن های سینتتیک تجزیه پذیر
اجتناب از آلودگی محیط زیست در فرآیند تولید:
عدم دور ریزی روغن در محیط
عدم تولید گازهای گلخانه ای
استفاده از فاضلاب صنعتی
اهمیت به سلامت کارکنان:
استفاده از لباس ایمنی استاندارد
التزام کارکنان خط تولید به نوشیدن روزانه شیر
مواد مصرفی در محصولات
روغن های پایه درجه 1 پالایشگاهی
روغن های پایه سینتتیک تولید شرکت و وارداتی
مواد افزودنی روغن از شرکت های زیر