INTRODUCTION – บทนำ
สภาวะของบริเวณที่ผิวสัมผัสเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนเครื่องจักร ตลอดจนสภาวะแวดล้อมรอบข้าง เป็นปัจจัยที่จำเป็นต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกใช้ สารหล่อลื่น ทั้งสองปัจจัยนี้ก่อให้เกิดข้อกำหนดในการทำงานที่มีความซับซ้อน ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่สารหล่อลื่นต้องเผชิญและต้องตอบสนองให้ได้ เพื่อให้อุปกรณ์มี อายุการใช้งาน (service life) ที่เหมาะสม
ขอบเขตความสามารถและข้อจำกัดของสารหล่อลื่น จะถูกกำหนดโดย “ระดับความเข้มงวด” และ “ความสำคัญเชิงวิศวกรรม” ของข้อกำหนดแต่ละข้อ แม้จะมีเพียงข้อกำหนดเดียวที่มีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการใช้งานบางประเภท หากข้อกำหนดนั้นเกินขีดจำกัดที่สารหล่อลื่นชนิดหนึ่งจะรองรับได้ การเลือกใช้สารหล่อลื่นชนิดนั้นก็จะ “ไม่น่าใช้” หรือ “ไม่เหมาะสม” ในภาพรวม ไม่ว่าข้อกำหนดอื่น ๆ ทั้งหมดจะยังอยู่ในช่วงที่สารหล่อลื่นชนิดนั้นสามารถรองรับได้ก็ตาม
คำอธิบายศัพท์เทคนิคเพิ่มเติม
- บริเวณผิวสัมผัสเสียดทาน (frictional contacts)
คือบริเวณที่ผิวของชิ้นส่วนสองชิ้นเสียดสีกัน เช่น ฟันเฟือง–ฟันเฟือง แบริ่ง–เพลา ลูกกลิ้ง–ราง ฯลฯ จุดเหล่านี้คือ “สนามรบ” ที่ฟิล์มสารหล่อลื่นต้องเข้าไปป้องกันการสึกหรอและการจับติด (scuffing). - ข้อกำหนด (requirements)
หมายถึงเงื่อนไขที่สารหล่อลื่นต้องทำให้ได้ เช่น ต้องทนความร้อนสูง, ต้องไม่สลายตัวง่าย, ต้องป้องกันสนิม, ต้องเข้ากันได้กับซีล ฯลฯ ในงานจริง วิศวกรจะต้องดูว่า “ข้อกำหนดไหนสำคัญที่สุด” สำหรับเครื่องจักรนั้น - ขอบเขตและข้อจำกัดของสารหล่อลื่น (ranges and limitations)
คือช่วงที่สารหล่อลื่นทำงานได้ดี เช่น ช่วงอุณหภูมิที่ยังคงความหนืดเหมาะสม หรือช่วงแรงโหลดที่ยังป้องกันการสึกหรอได้ หากใช้งานเกินช่วงนี้จะเริ่มมีปัญหา เช่น ฟิล์มแตก ความร้อนสูงผิดปกติ หรือเกิดการสึกหรอเร็ว - อายุการใช้งาน (service life)
ใช้ทั้งกับ “อายุของสารหล่อลื่น” (ก่อนเสื่อมสภาพ) และ “อายุของเครื่องจักร” ที่ได้รับการปกป้องจากสารหล่อลื่นที่เหมาะสม
เหตุผลในการเลือกใช้ของน้ำมันสังเคราะห์
มีอยู่ สองเหตุผลหลัก ที่ทำให้ต้องตัดสินใจเลือกใช้ของน้ำมันสังเคราะห์แทนการใช้น้ำมันแร่เป็นเบสของสารหล่อลื่น คือ
- คุณสมบัติที่ต้องการ (required property)
เป็นคุณสมบัติที่ ไม่สามารถหาได้ จากน้ำมันแร่เลย
แม้จะเติมสารเพิ่มคุณภาพ (additives) แล้วก็ตาม - ระดับหรือคุณภาพของคุณสมบัติที่ต้องการ (required level of property)
เป็นกรณีที่น้ำมันแร่ มี คุณสมบัตินั้น แต่ ให้ได้ไม่ถึงระดับ ที่การใช้งานต้องการ
แม้จะใช้สารเพิ่มคุณภาพช่วยแล้วก็ตาม
กล่าวโดยสรุปคือ ถ้าคุณต้องการคุณสมบัติ “ชนิดใหม่” ที่น้ำมันแร่ไม่มีให้เลย หรือ ต้องการ “คุณภาพสูงกว่าอย่างมาก” ของคุณสมบัติเดิมที่น้ำมันแร่ทำไม่ได้ การใช้ของน้ำมันสังเคราะห์จึงจะมีเหตุผลชัดเจนในเชิงวิศวกรรม
คุณสมบัติที่มักทำให้ “ของน้ำมันสังเคราะห์” เหนือกว่าน้ำมันแร่
โดยทั่วไป น้ำมันแร่จะด้อยกว่าของน้ำมันสังเคราะห์ในด้านต่อไปนี้ (ขึ้นกับชนิดของของน้ำมันสังเคราะห์ด้วย):
- ความเสถียรทางความร้อน (thermal stability)
ทนความร้อนสูงเป็นเวลานาน โดยไม่เกิดการสลายตัวหรือเกิดคราบมากเกินไป - ความเสถียรต่อการออกซิเดชัน (oxidation stability)
ทนการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง ทำให้เกิดกรด คราบยาง หรือสารออกซิเดชันอื่น ๆ น้อยลง → ยืดอายุการใช้งานของสารหล่อลื่น - พฤติกรรมความหนืดต่ออุณหภูมิ (viscosity–temperature behaviour / ดัชนีความหนืด – VI)
ของไหลสังเคราะห์หลายชนิดมี ดัชนีความหนืดสูง หมายถึง เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน ความหนืดเปลี่ยนไม่มาก ฟิล์มน้ำมันจึงคงตัวได้ดีกว่า - พฤติกรรมการไหลที่อุณหภูมิต่ำ (low-temperature fluidity)
สามารถไหลและสร้างฟิล์มน้ำมันได้แม้ที่อุณหภูมิต่ำมาก (จุดไหลเทต่ำ) เหมาะกับงานสตาร์ทเย็น หรืออุปกรณ์กลางแจ้งในสภาพอากาศหนาวจัด - การระเหยที่อุณหภูมิสูง (low volatility at high temperature)
ของไหลสังเคราะห์บางชนิดระเหยช้ากว่าน้ำมันแร่อย่างชัดเจน จึงลดการสูญเสียน้ำมัน ลดการเติมเพิ่ม และลดไอระเหยที่อาจก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยหรือสุขภาพ - ช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานได้ (liquid range / service temperature range)
สามารถครอบคลุมทั้งอุณหภูมิต่ำและสูงในระบบเดียวกัน ทำให้ใช้งานได้ยืดหยุ่นขึ้น - ความทนรังสี (radiation resistance)
เหมาะกับงานที่มีการแผ่รังสี เช่น ในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ หรืออุปกรณ์ในสภาวะพิเศษ - ความทนไฟ (fire resistance)
เบสฟลูอิดบางกลุ่ม เช่น phosphate esters หรือ PFPE มีจุดวาบไฟและพฤติกรรมเมื่อโดนเปลวไฟดีกว่าน้ำมันแร่ จึงเหมาะกับระบบไฮดรอลิกหรือระบบหล่อลื่นในพื้นที่เสี่ยงไฟ
คำอธิบายศัพท์เทคนิคเพิ่มเติม
- สารต้านออกซิเดชัน (antioxidants / oxidation inhibitors)
เป็นสารเติมที่ใส่ในสารหล่อลื่นเพื่อลดการเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจน เมื่อใช้ร่วมกับเบสฟลูอิดที่มีความเสถียรสูงอยู่แล้ว (เช่น PAO หรือ ester) จะช่วยยืดอายุสารหล่อลื่นได้อย่างมาก โดยเฉพาะในระบบที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง - ความเสถียรทางความร้อน vs. ความเสถียรต่อการออกซิเดชัน
- ความเสถียรทางความร้อน คือ ความสามารถของสารหล่อลื่นในการคงสภาพโครงสร้างเมื่อเผชิญความร้อน (ไม่แตกตัว / แตกสลายเป็นคาร์บอน ฯลฯ)
- ความเสถียรต่อการออกซิเดชัน คือ ความสามารถในการต้านปฏิกิริยากับออกซิเจน ซึ่งมักทำให้เกิดกรด น้ำมันข้น และ sludge
ทั้งสองอย่างเกี่ยวข้องกันแต่ไม่เหมือนกัน — ของไหลบางชนิดทนความร้อนได้ดี แต่ถ้าไม่มีสารต้านออกซิเดชันก็อาจเกิดกรดและคราบได้เร็ว
- ช่วงอุณหภูมิใช้งาน (service temperature range)
ในงานจริง วิศวกรจะสนใจว่า “ในช่วงอุณหภูมิที่เครื่องจักรทำงานจริง ฟิล์มน้ำมันยังหนาพอ ปั๊มยังดูดได้ง่าย และน้ำมันไม่เสื่อมเร็วเกินไปหรือไม่” การเลือกของไหลสังเคราะห์จึงมักมาจากจุดนี้ เช่น เตาอบ 200–250°C, ห้องเย็น -30°C เป็นต้น
“ข้อเสียและข้อจำกัดของของน้ำมันสังเคราะห์ / ความจริงที่ไม่ได้เหนือกว่าน้ำมันแร่ทุกด้าน”
ต้องตระหนักด้วยว่า โดยภาพรวมแล้ว ของน้ำมันสังเคราะห์ไม่ได้รวมเอาคุณสมบัติทั้งหมดที่กล่าวมาก่อนหน้าในระดับที่ “เหนือกว่า” น้ำมันแร่เสมอไป
ในความเป็นจริง ยังมีคุณสมบัติบางประการของของน้ำมันสังเคราะห์ที่อาจ ด้อยกว่า น้ำมันแร่ ได้แก่
- พฤติกรรมทางไฮโดรไลซิส (hydrolytic behavior) – ความไวต่อการสลายตัวเมื่อมีน้ำหรือความชื้น
- พฤติกรรมการกัดกร่อน (corrosion behavior) – แนวโน้มที่จะทำให้โลหะเป็นสนิมหรือเกิดการกัดกร่อน
- พฤติกรรมด้านพิษวิทยา (toxicological behavior) – ผลกระทบต่อสุขภาพและความปลอดภัยของผู้ใช้งาน
- ความเข้ากันได้กับวัสดุอื่น (compatibility with other materials) – เช่น พลาสติก ยาง สี เคลือบผิว
- ความสามารถในการผสมน้ำมันแร่ (miscibility with mineral oil)
- ความเข้ากันได้กับวัสดุปะเก็นและซีล (compatibility with seal materials)
- ความสามารถในการละลายสารเพิ่มคุณภาพ (additive solubility) เช่น สารต้านออกซิเดชัน สารเพิ่มความรับแรงโหลด สารป้องกันการสึกหรอ ฯลฯ
- ความพร้อมในการจัดหา (availability) ทั้งในแง่ภาพรวมของตลาด และในบางเกรดความหนืดเฉพาะ
- ราคา (price) ซึ่งมักสูงกว่าน้ำมันแร่อย่างมีนัยสำคัญ
อย่างไรก็ดี ต้องย้ำอีกครั้งว่า ยังไม่มีน้ำมันสังเคราะห์ชนิดใดที่ “ด้อยกว่าในทุกคุณสมบัติ” เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันแร่
ผลที่เกิดขึ้นคือ ของน้ำมันสังเคราะห์บางชนิดอาจให้สมรรถนะด้อยกว่าในงานเฉพาะบางประเภท แต่กลับให้สมรรถนะเหนือกว่าอย่างชัดเจนในงานประเภทอื่น
ดังนั้น จึงต้องพิจารณามุมมองต่อไปนี้เพิ่มเติมด้วย:
คุณสมบัติบางประการที่เป็น “จุดเด่น” ของของน้ำมันสังเคราะห์ อาจเชื่อมโยงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้กับคุณสมบัติอีกด้านที่ “ด้อยลง” เมื่อพิจารณาเลือกสารหล่อลื่นสำหรับงานเฉพาะหนึ่ง ๆ
ตัวอย่างเช่น พฤติกรรมของสารหล่อลื่นภายใต้สภาวะ การหล่อลื่นแบบฟิล์มปะปน (mixed-film lubrication)
จะถูกควบคุมอย่างมากโดย ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของสารหล่อลื่นกับผิวสัมผัสเสียดทาน
ซึ่งสะท้อนผ่าน “ความไวต่อปฏิกิริยาทางเคมีและทางกายภาพ” ของของไหลนั้น
สารหล่อลื่นสังเคราะห์จำนวนมากมีจุดเด่นคือ ความเสถียรทางเคมีและทางกายภาพสูง ซึ่งนำไปสู่ ความทนทานต่อการออกซิเดชันและความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยม
แต่ความเสถียรสูงนี้เอง อาจทำให้พฤติกรรมภายใต้สภาวะ mixed-film อยู่ในระดับเพียงปานกลาง หรืออาจถึงขั้น “ไม่ดี” เมื่อเทียบกับน้ำมันแร่บางประเภท
การจำแนกประเภทของน้ำมันสังเคราะห์
น้ำมันสังเคราะห์สามารถจำแนกประเภทได้ตาม องค์ประกอบทางเคมี (chemical composition) ดังที่แสดงใน Table 1 เช่น
- กลุ่มไฮโดรคาร์บอน (hydrocarbons)
- กลุ่มโพลีอีเทอร์ (polyether oils)
- กลุ่มเอสเตอร์ (esters)
- ของไหลที่มีฟอสฟอรัส (phosphorus-containing fluids)
- ของไหลที่มีซิลิคอน (silicon-containing fluids)
- ของไหลที่มีฮาโลเจน เช่น ฟลูออรีน คลอรีน (halogen-containing fluids)
อีกแนวทางหนึ่งในการจัดระบบ คือการจำแนกตาม โครงสร้างทางเคมี (chemical structure) ของโมเลกุล ซึ่งแสดงไว้ใน Table 2 โดยแบ่งเป็นตระกูลโครงสร้างหลัก เช่น
- พอลิเมอร์สายตรง / สายกิ่ง
- โครงสร้างวงแหวนอะโรมาติก
- อีเทอร์
- เอสเตอร์แบบต่าง ๆ ฯลฯ
ในอีกมุมมองหนึ่ง น้ำมันแร่และน้ำมันสังเคราะห์ยังสามารถจำแนกได้ตาม กระบวนการผลิต (process-route) ซึ่งแสดงใน Table 3
- น้ำมันแร่ (mineral oils) ผลิตจากการกลั่น (distillation) และการทำให้บริสุทธิ์ (refining) ของน้ำมันดิบ
- น้ำมันสังเคราะห์ (synthetic fluids) ผลิตจาก ปฏิกิริยาเคมี ที่ออกแบบให้ได้โครงสร้างโมเลกุลตามต้องการ
คำอธิบายศัพท์เทคนิคเพิ่มเติม
- จำแนกตามองค์ประกอบทางเคมี (by chemical composition)
คือดูจาก “อะตอมอะไรผสมกับอะไร” เช่น C–H, C–O, C–O–Si, C–O–P ฯลฯ
วิธีนี้ช่วยให้มองภาพรวมว่า น้ำมันสังเคราะห์กลุ่มหนึ่ง ๆ จะมีพฤติกรรมใกล้เคียงกัน เช่น
- กลุ่มเอสเตอร์มักทนความร้อนดีและจุดไหลเทต่ำ
- กลุ่มซิลิโคนมักมีดัชนีความหนืดสูงมาก เป็นต้น
- จำแนกตามโครงสร้างทางเคมี (by chemical structure)
เป็นการเจาะลึกกว่าระดับองค์ประกอบ โดยดูว่ามีโครงสร้างเป็น สายตรง, สายกิ่ง, วงแหวน, อีเทอร์, เอสเตอร์ ฯลฯ
โครงสร้างเหล่านี้มีผลโดยตรงต่อคุณสมบัติด้าน- ความหนืด–อุณหภูมิ
- ความสามารถสร้างฟิล์มน้ำมัน
- ความสามารถละลาย สารต้านออกซิเดชัน และสารเพิ่มคุณภาพอื่น ๆ
- จำแนกตามกระบวนการผลิต (by process-route)
เน้นว่า “น้ำมันนั้นมาจากไหน”- ถ้ามาจากการกลั่นน้ำมันดิบ → จัดเป็นน้ำมันแร่ (แม้จะผ่านการปรับปรุงคุณภาพหลายขั้นตอนก็ตาม)
- ถ้าได้มาจากการสังเคราะห์โมเลกุลใหม่ผ่านปฏิกิริยาเคมี → จัดเป็นน้ำมันสังเคราะห์
ในงานจริง การเข้าใจการจำแนกทั้งสามมิติ (องค์ประกอบ, โครงสร้าง, กระบวนการผลิต) ช่วยให้วิศวกรสามารถคาดการณ์ได้ว่า น้ำมันสังเคราะห์แต่ละกลุ่มน่าจะให้สมบัติด้านใดเด่นหรือด้อย ก่อนจะดูข้อมูลเชิงทดลองในตารางสมบัติอย่างละเอียด
ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF SYNTHETIC FLUIDS (Table 4–12)
ข้อดี–ข้อเสียของน้ำมันสังเคราะห์แต่ละกลุ่ม
ผู้เขียนรวบรวม ข้อดีและข้อเสียของน้ำมันสังเคราะห์ชนิดสำคัญ ไว้ในตารางที่ 4–12
แต่ละตารางกล่าวถึงน้ำมันสังเคราะห์หนึ่งกลุ่ม โดยดูด้านต่าง ๆ เช่น
- ความเสถียรต่อความร้อนและการออกซิเดชัน
- พฤติกรรมความหนืดต่ออุณหภูมิ
- การไหลที่อุณหภูมิต่ำ
- การรับ แรงโหลด และการป้องกันการสึกหรอ
- ความสามารถในการละลายสารเพิ่มคุณภาพ (additives) เช่น สารต้านออกซิเดชัน, สารป้องกันการสึกหรอ, สารรับแรงกดสูง
- ความเข้ากันได้กับซีล สี วัสดุอื่น
- ความเป็นพิษ และราคาสัมพัทธ์
🔹 TABLE 4 – Polyisobutenes (PIB)
น้ำมันพอลีไอโซบิวทีน
ข้อดี
- มีให้เลือกหลายระดับความหนืด เหมาะสำหรับการออกแบบสูตรที่ต้องการความหนืดสูงหรือเพิ่มความเหนียว (tackiness)
- ให้ฟิล์มน้ำมันหนาและต่อเนื่อง ช่วยป้องกันการสึกหรอได้ดีในสภาวะที่ต้องการฟิล์มหนา
- เผาไหม้ค่อนข้างสะอาด เหมาะสำหรับงานที่ต้องการให้คาร์บอนตกค้างต่ำ
- คุณสมบัติการหล่อลื่นดีเมื่อใช้ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม
ข้อเสีย
- ความเสถียรต่อการออกซิเดชัน อยู่ในระดับปานกลาง → หากใช้งานที่อุณหภูมิสูงต่อเนื่อง ต้องพึ่งพา สารต้านออกซิเดชัน เป็นอย่างมาก
- พฤติกรรมความหนืดต่ออุณหภูมิไม่ดี (ดัชนีความหนืดต่ำ) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะลดลงมาก
- พฤติกรรมที่อุณหภูมิต่ำไม่ดี ทำให้การไหลและการสตาร์ทในสภาวะเย็นจัดเป็นปัญหา
🔹 TABLE 5 – Polyalphaolefins (PAO)
น้ำมันโพลีอัลฟาโอเลฟิน (กลุ่ม IV)
ข้อดี
- มีให้เลือกหลายเกรดความหนืด ครอบคลุมตั้งแต่ความหนืดต่ำสำหรับความเร็วสูง ไปจนถึงความหนืดสูงสำหรับแรงโหลดมาก
- ดัชนีความหนืด (VI) สูง → ความหนืดเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิน้อย ฟิล์มน้ำมันคงตัว
- จุดไหลเทต่ำมาก ใช้งานได้ดีในอุณหภูมิต่ำ (เช่น ต่ำกว่า –40°C)
- ความเสถียรต่อการออกซิเดชันและความร้อนดี → ยืดอายุการใช้งานของน้ำมัน ลดการเกิด sludge และคราบยาง
- มีความเป็น “เคมีเฉื่อย” สูง ไม่มีกลุ่มอะโรมาติกที่เป็นพิษ → โปรไฟล์ด้านสุขภาพดีกว่าน้ำมันแร่ที่ยังมีอะโรมาติกปน
- โดยทั่วไปเข้ากันได้กับซีล น้ำมันแร่ และ เอสเตอร์ ทำให้สามารถผสมกันเพื่อปรับคุณสมบัติได้
- ทนต่อการย่อยสลายโดยน้ำ (ไฮโดรไลซิส) ได้ดี
ข้อเสีย
- ความสามารถในการละลายสารเพิ่มคุณภาพบางชนิด (เช่น EP, AW) ต่ำกว่าเอสเตอร์หรือน้ำมันแร่ → มักต้องผสมกับเอสเตอร์เพื่อช่วยเรื่อง solvency
- ในบางกรณีอาจทำให้ซีลบางประเภทหดหรือบวมได้ ต้องตรวจสอบ ความเข้ากันได้กับซีล เป็นรายระบบ
- ไม่ย่อยสลายทางชีวภาพ (biodegradability ต่ำ) เมื่อเทียบกับน้ำมันจากพืชหรือน้ำมันสังเคราะห์ชีวภาพ
🔹 TABLE 6 – Polyalkylene Glycols (PAG)
น้ำมันโพลีอัลคิลีนไกลคอล
ข้อดี
- ดัชนีความหนืดสูง → ความหนืดคงตัวดีเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน
- มีแรงเสียดทานต่ำมาก เหมาะกับงานเกียร์ประเภท worm gear หรือระบบที่ต้องการลดการสูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทาน
- สามารถรับ แรงโหลด และป้องกันการสึกหรอได้ดีมากในสภาวะ boundary / mixed-film
- ให้พื้นผิวสะอาด ไม่เกิดคราบ sludge ง่าย
- หลายเกรดสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เหมาะกับงานที่ต้องคำนึงถึงสิ่งแวดล้อม
ข้อเสีย
- โดยทั่วไป ไม่ผสมน้ำมันแร่ → การเปลี่ยนจากน้ำมันแร่เป็น PAG ต้องล้างระบบอย่างดี
- ความเข้ากันได้กับซีลและสีจำกัด ต้องใช้วัสดุซีลและ coating ที่เหมาะสม (เช่น FKM, PTFE)
- บางชนิดไวต่อการดูดซึมน้ำ (hygroscopic) ทำให้ต้องควบคุมความชื้นในระบบ
🔹 TABLE 7 – Perfluoroalkylethers (PFPE)
น้ำมันเพอร์ฟลูออโรอัลคิลอีเทอร์
ข้อดี
- มีความเสถียรทางเคมีและทางความร้อนสูงมาก เป็นหนึ่งในเบสฟลูอิดที่ทนที่สุด
- ทนการออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม แม้ที่อุณหภูมิสูงในบรรยากาศออกซิเจนหรือในสิ่งแวดล้อมที่มีสารเคมีรุนแรง
- ไม่ติดไฟ และทนรังสีได้ดี จึงเหมาะกับงานพิเศษ เช่น อวกาศ นิวเคลียร์ และอุตสาหกรรมเคมี
- ช่วงอุณหภูมิการใช้งานกว้างมาก ทั้งต่ำมากและสูงมาก
ข้อเสีย
- ไม่ละลายสารเพิ่มคุณภาพส่วนใหญ่ → การปรับคุณสมบัติด้วย additive ทำได้จำกัด
- ความสามารถในการรับแรงโหลดแบบ boundary มักต้องพึ่งพาโครงสร้างโมเลกุลเองเพียงเล็กน้อย ไม่มีฟิล์ม EP จาก additive ช่วยมากนัก
- ราคา สูงมาก เมื่อเทียบกับน้ำมันสังเคราะห์อื่น ๆ จึงใช้เฉพาะในงานที่มีเหตุผลรองรับด้านสมรรถนะหรือความปลอดภัยชัดเจน
🔹 TABLE 8 – Polyphenylethers (PPE)
น้ำมันโพลีฟีนิลอีเทอร์ (รวมถึง Alkyl Diphenyl Ether – ADE)
ข้อดี
- ความเสถียรทางความร้อนและการออกซิเดชันสูงมาก รองจาก PFPE
- ทนรังสีและสารเคมีรุนแรงได้ดี
- ให้ฟิล์มน้ำมันที่ทนการสึกหรอและการจับติด (scuffing) ได้ดีในสภาวะ mixed-film
- ระเหยต่ำ เหมาะกับระบบสุญญากาศหรืออุณหภูมิสูงที่ต้องการลดการสูญเสียน้ำมันจากการระเหย
ข้อเสีย
- พฤติกรรมการไหลที่อุณหภูมิต่ำไม่ดี → จุดไหลเทสูง
- ดัชนีความหนืด (VI) ต่ำกว่าน้ำมันสังเคราะห์หลายชนิด
- ราคาสูง และมีเกรดความหนืดให้เลือกไม่มาก
🔹 TABLE 9 – Esters (เช่น Diesters, Polyolesters)
ข้อดี
- เมื่อใช้ร่วมกับ สารต้านออกซิเดชัน จะมีความเสถียรต่อการออกซิเดชันดีกว่าน้ำมันแร่
- จุดไหลเทต่ำและการไหลที่อุณหภูมิต่ำดีมาก → เหมาะกับงานที่ต้องการสตาร์ทในอุณหภูมิต่ำ
- ดัชนีความหนืดดี ทำให้ฟิล์มน้ำมันคงตัวในช่วงอุณหภูมิกว้าง
- เป็นตัวทำละลาย (solvent) additive ที่ดี → ช่วยให้ใส่สารเพิ่มคุณภาพด้าน EP / AW / detergent ได้ง่าย
- หลายชนิดย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
ข้อเสีย
- ไวต่อ ไฮโดรไลซิส โดยเฉพาะเมื่อมีน้ำและอุณหภูมิสูง → เกิดกรดและทำให้ค่า TAN เพิ่ม
- ความเข้ากันได้กับซีลและสีบางชนิดไม่ดี ต้องเลือกวัสดุให้เหมาะสม
- ราคาสูงกว่าน้ำมันแร่ และบางเกรดต้องนำเข้าพิเศษ
🔹 TABLE 10 – Phosphate Esters
ข้อดี
- มีคุณสมบัติเด่นคือ ทนไฟ (fire-resistant) เหมาะสำหรับระบบไฮดรอลิกในโรงไฟฟ้าและบริเวณที่มีความเสี่ยงจากเปลวไฟสูง
- ทนความร้อนและการออกซิเดชันได้ดี
- สามารถรับแรงโหลดและป้องกันการสึกหรอได้ดี
ข้อเสีย
- มีแนวโน้มกัดกร่อนโลหะบางชนิด (เช่น ทองแดง โลหะนุ่ม) หากไม่ได้ควบคุมสูตรอย่างเหมาะสม
- มีความเป็นพิษสูงกว่าน้ำมันกลุ่มอื่น จึงต้องให้ความสำคัญด้านความปลอดภัยของผู้ใช้งาน
- ไม่เข้ากันกับซีลบางชนิดและสีบางประเภท
🔹 TABLE 11 – Silicone Oils
ข้อดี
- มีดัชนีความหนืดสูงมาก → ความหนืดเปลี่ยนตามอุณหภูมิน้อย เหมาะสำหรับงานที่ต้องการฟิล์มคงที่ในช่วงอุณหภูมิกว้าง
- เสถียรทางความร้อนและการออกซิเดชันดี สามารถใช้งานที่อุณหภูมิสูงได้
- ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีง่าย เหมาะกับงานที่ต้องการความเฉื่อยสูง เช่น งานไฟฟ้าบางประเภท
ข้อเสีย
- ความสามารถในการรับแรงโหลดและการป้องกันการสึกหรอแบบ boundary ต่ำมาก แม้จะเติม additive ก็เพิ่มได้จำกัด
- มักไม่ผสมน้ำมันแร่หรือเบสฟลูอิดอื่นได้ดี ทำให้การออกแบบสูตรหลายเบสฟลูอิดทำได้ยาก
- ราคาสูงกว่าน้ำมันแร่ทั่วไป
🔹 TABLE 12 – PAMA/PAO Cooligomers
ข้อดี
- มีดัชนีความหนืดสูง และระเหยต่ำ → เหมาะสำหรับสูตรที่ต้องการ “น้ำมันพื้นฐานที่มี VI สูงมาก”
- เสถียรต่อการออกซิเดชันดี
- ผสมกับน้ำมันแร่และ additive ได้ดี
ข้อเสีย
- มีความหนืดให้เลือกจำกัดเมื่อเทียบกับ PAO หรือเอสเตอร์
- ราคาค่อนข้างสูง และใช้เฉพาะในงานเฉพาะทาง
สรุปเชิงวิศวกรรม
- ไม่มีน้ำมันสังเคราะห์ชนิดใดที่ดีที่สุดในทุกด้าน
- การเลือกต้องดู “งานจริง” เป็นหลัก เช่น อุณหภูมิ, แรงโหลด, สภาพการหล่อลื่น (hydrodynamic / mixed-film / boundary), ความต้องการด้านสิ่งแวดล้อม และงบประมาณ
- ตาราง 4–12 ช่วยให้มองเห็นว่า “ถ้าต้องการจุดเด่นด้านใด” ควรพิจารณากลุ่มไหนเป็นพิเศษ เช่น
- ต้องการทนไฟมาก → มองไปที่ phosphate esters, PFPE
- ต้องการ VI สูงและใช้งานทั่วไป → PAO + Ester
- ต้องการแรงเสียดทานต่ำมากใน worm gear → PAG
