유분석의 의의
윤활유
- 윤활유의 비중은 성능을 결정 짓는데 있어서 직접 관계되는 요소는 아니나, 규정의 오일파악 및 중량 환산시 사용된다.
- ① 비중의 정의 [ t1=15℃, t2=4℃ 혹은 t1=t2=60℉(미국) ]
- ② API : 미국석유협회(American Pettolrum Institute)에서 정한 비중이며 물 10이상, 물보다 무거운 것은 10이하의 수치로 표시한다.
- ③ 비중과 API도와의 관계
- ① 점도의 의미
- 점도는 윤활유의 물리화학적 성질중 가장 기본이 되는 성질중의 하나로서 점도의 의미는 액체가 유동할 때 나타나는 내부저항을 말한다.
기계윤활에 있어서 기계의 조건이 동일하다면 마찰 손실, 마찰열, 기계적 효율이 점도로서 결정된다.
- ② 점도의 단위 및 측정
- - 절대점도 : 포아즈(Poise : g/㎝ · sec)
- - 동점도(Kinematic Viscosity) : 스톡스(Stokes : ㎠/sec), 동점도를 C. G. S단위로 표시한 것을 Stokes라 하며 그 1/100을 취하여 Centistokes(cSt)라 한다.
또 절대점도와는 다음 식이 성립된다.
- - 공업용 점도단위
SSU,SUS(Saybolt Universal Second) : 세이볼트 점도계로 60cc 의 시료유가 규정온도에서 유츌되는 시간.
RW,Red(Redwood초) : Redwood 점도계로 50cc의 시료유가 규정온도에서 유출되는 시간을 말하며 Redwood 1호형 및 2호형이 있다.
E˚(Engler도) : 200cc의 시료유가 유출되는 시간을 20℃의 물이 유출되는 시간으로 나눈 값을 말한다.
- 점도는 온도가 상승하면 점도는 떨어지고 반대로 온도가 떨어지면 점도는 커진다.
이와 같이 온도에 따른 점도의 변화관계를 지수로 나타낸 것이 점도지수이고,
점도지수는 Paraffine계가 풍부한 미국의 Pennsylvania산 오일을 점도지수 100으로 하고
Naphthene계가 풍부한 미국의 Gulf Coast산 오일을 점도지수 0으로 하여
다른 오일의 점도지수를 이것과 비교하여 나타낸 것이다.
- "점도지수"가 높을수록 : 온도에 대한 점도변화"가 적다.
- 윤활유의 온도를 낮추면 유동성을 잃어 마침내는 응고되고 만다. 윤활유가 이와 같이 유동성을 잃기 직전의 온도를 유동점(Pour Point)이라고 하며 유동점은 윤활유의 급유와 관계가 깊다. 윤활유가 유동성을 잃고 응고되는 원인은 대개 두 가지 원인에 의한다.
- - Wax Pour Point
- 이것은 윤활유중에 함유된 파라핀왁스(Paraffin Wax)가 결정화됨과 동시에 결정격자중으로 유분이 흡수되어 전체가 고화되는 현상이다.
- - Viscosity Pour Point
- 온도가 하강함에 따라 점도가 극단적으로 커져서 일정온도하에서는 유동되지 않는 현상으로서 대체로 윤활유의 점도가 300,00cSt에 달하면 유동성을 잃게 된다.
그러나 윤활유의 응고현상은 대부분 왁스의 결정 때문이다.
- ① 인하점의 의미
- 석유제품은 모두 그들의 온도에 상당하는 증기압을 갖기 때문에 이들은 어느 온도까지 가열하게 되면 증기가 발생하게 되고 그 증기는 공기와의 혼합가스가 되어 인화성 또는 약한 폭발성을 갖게 된다. 이때 이 혼합가스에 외부로부터 불꽃을 접근시키면 순간적으로 섬강을 내면서 인화되어 발생증기가 소멸된다.
이때의 온도를 인화점(Flash Point)이라고 한다. 석유제품에서 인화점은 대단히 중요하다. 그것은 인화의 위험을 표시하는 척도로서 사용되기 때문에 취급 및 사용상에서 뿐만 아니라 불순물의 혼입을 판단하는 데도 유용하다.
- ② 인화점 측정
- - 클리블랜드(Cleveland) 개방식(KS M2010, ASTM D 92) 인화점이 80℃이상인 윤활유, 아스팔트 증의 석유제품에 적용하며 연료유에는 통상 적용하지 않는다.
- - 펜스키 마텐스(Pensky Martens) 밀페식(KS M2010, ASTM D 93) 인화점이 80℃ 이하의 윤활유, 원유, 경유, 중유등에 적용한다.
- ① 의미
- 석유제품의 산성 또는 알칼리성을 나타내는 것으로서 산화조건하에 사용되는 동안 오일 중에 일어난 상대적 변화를 알기 위한 척도로서 사용 된다.
- ② 용어의 정리
- - 전산가(Total Acid Number) : 시료 1g 중에 함유된 전산성분을 중화하는 데 소요되는 KOH의 mg 수
- - 전알칼리가(Total Base Number) : 시료 1g 중에 함유된 전알칼리성분을 중화하는 데 소요되는 산과 당량의 KOH mg 수를 말한다.
- - 중화가 : 전산가 및 전알칼리가 총칭
- ③ 측정방법
- - 전위차 적정법(KS M 2004) - 진한색의 윤활유(알칼리성 첨가제를 함유한 엔진오일 등) 시료를 용제로 용해시키고, 우리전극과 비교전극을 사용해서 알콜성 수산화칼륨(KOH)표준액 또는 알콜성 염산(HCI) 표준액으로 전위차로 적정한다.
- - 지시약 적정법(KS M 2024) - 일반적인 시험방법 : 시료를 툴루엔 (또는 벤젠), 이소프로필알콜 및 소량의 물혼합용제로 용해시키고 α-나픈톨벤젠 지시약을 사용하여 실온에서 KOH 또는 HCI의 알콜성 표준액으로 적정한다.
- 잔류탄소란 오일의 증발, 열분해 후에 생기는 탄화잔류물을 뜻하나 이 잔류물은 일반적으로 탄소만으로 되어 있지는 않다.
따라서 윤활유의 잔류탄소는 윤활유의 정제도와 밀접한 관계가 있으며 특히 내연기관에 사용되는 윤활유에 있어서 잔류탄소는 더욱 중요한 의미를 갖는다.
측정방법으로는 콘라드슨법과 램스보텀법이 있다.
- 동판부식시험은 오일 중에 함유되어 있는 유이유황 및 부식성물질로 인한 금속의 부식여부에 관한 시험이다. 시험 방법으로는 잘 연마된 동판을 시료에 담그고 규정시간, 규정온도로 유지한 후 이것을 꺼내어 세정하고, 동판부식표준편과 비교하여 시료의 부식성을 판정한다.
- 황산회분이란 윤활유 첨가제가 함유된 신유 또는 윤활유용 첨가제를 태워서 생긴 탄화잔류물에 황산을 가하고 가열해서 항양으로 된 회분을 말한다.
따라서 황산회분은 윤활유의 금속첨가제를 정양적으로 측정하는 데 그 목적이 있다.
- 윤활유는 탄화수소화합물이므로 공기중의 산소와 반응해서 산화되기 쉽다. 특히 산화저건인 온도 촉매의 존재하에서는 반응속도가 빨라지고 활유가 산화를 받으면 물성을 번화를 가져와 윤활유로서 기능을 상실하고 만다. 따라서 윤활유의 산화안정도시험은 내산윤도를 평가하는 방법이고 이것은 유활유를 일정조건 (온도, 시각, 촉매존재하)에서 산화시킨후 신유와의 점도비, 전산가증가, 래커부착 여부를 비교측정하는 것이다.
그리이스(Grease)
- 그리이스의 주도는 윤활유의 점도에 해당하는 것으로서 그리이스의 굳은 정도를 나타내며 이것은 규정된 원추를 그리이스 표면에 떨어뜨려 일정시간 (5초)에 들어간 깊이를 측정하여 그 mm의 10배 수치로서 나타낸다.
- - 혼화주도 : 혼화기에 그리이스를 60회 혼합시킨 후에 측정한 주도
- - 불혼화주도 : 그리이스를 혼화하지 않은 그대로를 측정한 주도
- - 고형주도 : 굳은 그리이스의 주도로서 절단기에 의해 절단된 표면에 대하여 측정된 주도이며 보통 주도가 85이하인 그리시스에 적용된다.
- 그리이스를 가열했을 때 반고체상의 그리이스가 액상으로 되어 떨어지는 최초의 온도를 말한다.
- 그리이스의 적점은 내열성을 평가하는 기준이 되고 그리이스의 사용온도가 결정된다.
- 이유도란 그리이스를 장기간 저장할 경우 또는 사용중에 그리이스를 구성하고 있는 오일이 분리되는 현상을 말하고 이것을 또 이장현상이라고도 한다.
- 이장현상은 겔상의 구조가 충분하지 못하거나 섬유상 결합으로 인한 모세관지름의 산화를 초래할 경우 오일의 유지가 불안정할 때 일어난다.
- 그리이스의 전단안정성, 즉 기계적 안정성을 평가하는 방법이다. 시험방법은 혼화기에 시료를 채우고 1분간 60회씩 100,000번 혼화한 후 주도를 측정해서 주도변화를 비교 평가하는 것이다.
