مع التطور الذي تشهده صناعة زيوت السيارات، تلعب الإضافات الكيميائية دور هام في إطالة عمر المحرك وحماية مكوناته المختلفة من خلال توفير العديد من المزايا ووضع حلول لكثير من المشاكل التي تنشأ نتيجة لتشغيله، ومن خلال تعرفنا إلى هذه الإضافات فإنه يمكننا تخمين نوع الحماية التي توفرها هذه الإضافات.
بالإضافة إلى ما سبق، فإن هذه الإضافات الكيميائية لاتخص نوع معين من الزيوت مثل زيوت المحركات المعدنية أو المصنعة (المخلقة)، بل هي إضافات تتواجد في هذه الأنواع من الزيوت وبكميات ونسب متفاوتة بحسب العلامة التجارية أو الشركة المصنعة لها.
كيف يمكننا تعريف الإضافات؟
الإضافات هي مجموعة من المركبات الكيميائية التي تضاف إلى الزيت الأساسي بهدف تحسين معدلات الأداء.
تمثل هذه الإضافات مانسبته 5% تقريباً من وزن الزيت في بعض العلامات التجارية، في حين أن تحديد هذه الإضافات ونوعياتها يتوقف على الإستخدام النهائي للزيت المنتج سواء أكان لمحركات البنزين أو محركات الديزل وغيرها من أنواع المحركات المستخدمة.
لفهم طبيعة عمل هذه الإضافات، ترى بعض المراجع تقسيمها إلى اربع مجموعات رئيسية تبعاً لطبيعة عمل ودور هذه الإضافات.
مجموع الإضافات تقع تحت المجموعات التالية:
-
إضافات ذات العلاقة بسير التفاعلات الكيميائية داخل المحرك:
• المنظفات Detergents
• مضادات الأكسدة Antioxidants
• مانعات الصدأ Rust/Corrosion inhibitors
• مانعات نشاط المعادن Metal deactivators
-
إضافات التحكم في معدلات اللزوجة:
• مغلظات القوام ومحسنات مؤشر اللزوجة Viscosity modifiers
• مخفضات درجة سيولة الزيت Pour point depressants
-
إضافات التليين والحماية:
• معدلات الاحتكاك Friction modifiers
• مانعات التآكل (Antiwear agents (AW
-
إضافات التحكم في الرواسب والمخلفات:
• المشتتات Dispersants additives
• مانعات تكون الرغوة Foam inhibitors
• معدلات بلورات الشمع Wax crystal modifiers
نستعرض الآن هذه الإضافات بشيء من التفصيل.
المنظفات Detergents
هذه الإضافات هي قلوية الأساس، ومهمتها المحافظة على نظافة المكونات المعدنية داخل المحرك من خلال العمل على منع تراكم المخلفات والرواسب وتجمعها على الأسطح المعدنية لهذه المكونات.
بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه المنظفات تقوم بمعادلة الأحماض (بسبب التأثير القلوي لهذه المنظفات) التي تتكون داخل المحرك والناتجة عن عمليات الإحتراق.
بعض أنواع المنظفات تعمل أيضاً كمانعة لعمليات الأكسدة في المحرك.
مضادات الأكسدة Antioxidants
تعمل هذه الإضافات على تأخير تحلل الزيت وتدهور خصائصه الكيميائية الناتجة عن عمليات الأكسدة التي تحدث داخل المحرك، إذ تشير بعض الدراسات إلى أن معدل الأكسدة يتضاعف كلما ارتفعت درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية.
عدم التحكم في زيادة معدلات الأكسدة نتيجة الإرتفاع في درجات الحرارة يؤدي إلى تكون الرواسب والأحماض التي تؤدي بدورها مع مرور الزمن إلى حدوث الصدأ، لذلك فإن التحكم في عمليات الأكسدة من خلال هذه الإضافات يعمل على التقليل من تأثير هذه الرواسب السلبي على الأجزاء المختلفة للمحرك.
المواد الكيميائة المستخدمة في هذه الإضافات هي من نوع الأحماض الأمينية ومركبات الفينول.
مانعات الصدأ Rust/Corrosion inhibitors
كما سبق الإشارة، فإن معدلات الأكسدة تتضاعف داخل المحرك مع كل ارتفاع يعادل 10 درجات على مقياس الحرارة، مما يسبب في زيادة كمية الرواسب والأحماض، وبالتالي فإن التحكم في هذه التفاعلات يقلل من معدلات التأكسد وبالتالي يحد من تكون الصدأ.
تتفاوت آلية عمل مانعات الصدأ بحيث يعمل البعض منها على معادلة الأحماض الناتجة عن عمليات الإحتراق، بينما يعمل بعضها الآخر من خلال تكوين غشاء يحمي الأجزاء المعدنية للمحرك من تأثير هذه المخلفات.
مانعات نشاط المعادن Metal deactivators
تعمل هذه الإضافات على توفير حالة من الثبات في المعادن من خلال إيقاف نشاط الأيونات في هذه المعادن.
وجود كميات قليلة من المعادن (الحديد والنحاس على سبيل المثال) في الوقود والزيت يمكن أن يسرع من عملية الأكسدة وما يترتب عليها من أضرار، لذلك تعمل هذه الإضافات وبصورة فاعلة على أيقاف أو تقليل التأثير التحفيزي لبدء تفاعل ونشاط هذه المعادن.
مغلظات القوام ومحسنات اللزوجة Thickeners & Viscosity index improvers
هذه الإضافات هي من نوع البوليمر، وعند إضافتها للزيوت المعدنية فإنها تعمل على تقليل التغيرات التي تطرأ على كثافة الزيت نتيجة التفاوت في درجة حرارة المحرك صعودا وهبوطاً.
مع ارتفاع درجات الحرارة، تصبح الزيوت المعدنية أقل كثافةً وتميل إلى أن تصبح أكثر سيولة، وبالتالي فإنها تفقد قدرتها على تكوين الغشاء المغلف الذي يفترض أن يوفره الزيت المستعمل للأجزاء المعدنية في المحرك.
مع استخدام هذه الإضافات، يصبح الزيت ذو قوام أكثر كثافة حتى مع تغير درجات الحرارة إرتفاعاً، وبالتالي يعمل على تكوين الغشاء الملين أو المغلف والذي يساعد في حماية الأجزاء الميكانيكية المختلفة للمحرك من الإحتكاك والتآكل.
مخفضات درجة سيولة الزيت Pour point depressants
الإنخفاض في درجات الحرارة يعمل على التأثير بصورة سلبية على الأساس الزيتي المستخدم في الزيوت المعدنية بصورة خاصة، إذ تعمل درجات الحرارة المنخفضة على زيادة كثافة الزيت ونقص في خاصية السيولة، وهنا يأتي دور هذا النوع من الإضافات.
تقوم مخفضات درجة السيولة بالمحافظة على سيولة الزيت وانسيابيته حتى في حالات انخفاض درجات الحرارة ليساعد ذلك في وصول أسرع للزيت إلى الأجزاء المختلفة في المحرك وتليينها.
معدلات الاحتكاك Friction modifiers
الهدف الرئيس لهذه الإضافات هي منع الإحتكاك بين الأجزاء الصلبة المختلفة بالمحرك، وهي تختلف عن مانعات التآكل التي سيأتي ذكرها بالرغم أن معدلات الإحتكاك هذه لها خاصية منع التآكل أيضاً.
تتلخص آلية عمل هذه المعدلات في إلتصاق جزيئاتها الكيميائية على الأسطح المعدنية للأجزاء المختلفة للمحرك مكونة بذلك طبقة حماية رقيقة تقاوم الضغط وتقلل من عمليات الإحتكاك المعدني داخل المحرك.
مانعات التآكل (Antiwear Agent (AW
تعمل هذه الإضافات على التفاعل مع السطح المعدني للأجزاء الداخلية للمحرك لتكوين ما يشبه الغشاء الذي يلين هذه الأسطح ويقلل من تأثير الإحتكاك بينها.
الإضافات الأكثر شيوعاً من هذا النوع تتكون من مركب من مادتي الزنك والفسفور (والكبريت في بعض الأحيان) تحت مسمى ZDDP اختصاراً للمركب الكيميائي zinc dialkyldithiophosphate، وتعمل هذه المادة أيضاً كمانع للصدأ والأكسدة.
هناك أيضاً العديد من المواد الأخرى المستخدمة كمانعات للتآكل، هذه بعضها:
-
(Zinc dithiophosphate (ZDP
-
(Tricresyl phosphate (TCP
-
(Halocarbons (chlorinated paraffins
-
Glycerol mono oleate
-
Stearic acid
المشتتات Dispersants Additives
تعمل هذه الإضافات على منع تكون الرواسب وتجمعها على الأسطح المعدنية الحساسة المكونة لمحرك السيارة، بحيث تساعد هذه الإضافات في فصل هذه الرواسب عن الزيت ومنع تجمعها وتكتلها.
مانعات تكون الرغوة أو الفقاعات (Foam inhibitors (Defoamants
تتحكم درجة لزوجة الزيت وكذلك معدلات الشد على سطح الزيت في تكوين الفقاعات عند حركته والتي تتجمع لتكوين مايشبه الرغوة.
تُكوّن الزيوت ذات الكثافة المنخفضة فقاعات ذات حجم كبير تميل بدورها إلى التلاشي، أما في حالات الكثافة العالية فإن الفقاعات تميل إلى ان تكون صغيرة الحجم مما يجعل عملية تلاشيها صعباً.
هنا يأتي دور مانعات الرغوة من خلال التأثير على خاصية الشد على سطح الزيت لتؤدي بذلك إلى تكون فقاعات ذات جدار رقيق يمكن أن تتلاشى بسهولة لتحافظ بذلك على تماسك الزيت المستعمل.
معدلات بلورات الشمع Wax crystal modifiers
تعمل هذه المعدلات على منع تكون الشمع وبالتالي المساعدة في تحسين أداء منقي الزيت (الفلتر) الملحق بالمحرك في فصل الرواسب الشمعية عن الزيت، ليظل دور هذه المعدلات المساعدة في نقاء الزيت و سهولة حركته.
ختاماً، تناولنا فيما سبق أهم الإضافات الكيميائية التي تدخل في صناعة زيوت المحركات والتي تؤثر في اداء هذه الزيوت إيجاباً وتطيل العمر الإفتراضي لمحرك سيارتك.
ولعموم الفائدة، نأمل الرجوع إلى مقالنا السابق بخصوص تصنيف زيوت محرك السيارة للتعرف إلى هذه الأنواع عن كثب، مرحبين في ذات الوقت بملاحظاتكم وتعليقاتكم حول هذه المواضيع.
|
