آنچه باید در مورد روغن سیلیکون بدانیم

آنچه باید در مورد روغن سیلیکون بدانیم

این مقاله خواص فیزیکی و شیمیایی روغن سیلیکون را ارائه می دهد. روغن سیلیکون کاربرد دارویی، خودرویی و صنعتی بسیاری دارد.
سیلیکوسان بسپار شده مایع با زنجیره های جانبی آلی را می توان روغن سیلیکون نامید. روغن سیلیکون دارای اتم های متغیر سیلیکون و اکسیژن است. این روغن بی بو غیر اشتعال زا و غیر سمی است. به خاطر خواص روغن کاری شونده و پایداری حرارتی عالی، از این روغن در صنایع زیادی همانند صنعت دارو، خودرو و هوا و فضا استفاده می شود. ما خلاصه ای از خواص این روغن و حوزه های کاربردی مختلف آن را ارائه می دهیم.

خواص

چگالی روغن سیلیکون در دمای ۲۵ درجه ی سانتی گراد با ضریب شکست فرمول برابر فرمول است.
روغن سیلیکون بدون مزه است. چسبندگی بسار متغیری دارد.
این روغن کشش سطحی بسیار پایینی دارد.
روغن سیلیکون عامل دی الکتریک خوبی است.
مطابق گزارشات دارویی، روغن سیلیکون غیر سمی است. ولی اگر با چشم تماس پیدا کند ممکن است سبب سوزش موقتی شود.
روغن سیلیکون فشار بخار پایینی دارد.
خواص ضد کف زای دارد و به طور گسترده ای در صنعت غذایی استفاده می شود.
روغن سیلیکون نقطه ی جوش بالاتر از فرمول دارد.

کاربردها

روغن سیلیکون به عنوان جایگزینی برای مایع زجاجی چشم در طی بسیاری از اعمال جراحی استفاده می شود زیرا، ماده ی دیگری خلوص این روغن را ندارد.
بسیاری از داروهای ضد نفخ حاوی این روغن است. روغن سیلیکون گاز تشکیل شده در سیستم گوارشی را کاهش می دهد.
از روغن سیلیکون در پمادها و کرم های پوست استفاده می شود. چونکه روغن سیلیکون دافع آب است، با ایجاد لایه ای محافظ از خشک شدن پوست جلوگیری می کند.
کرم های دارویی دارای روغن سیلیکون به خاطر نفوذپذیری فرا پوستی، در بهبود زخم های سوختگی و آماس پوست مؤثر است و همچنین دارای خواص ضد لخته شدن است.
ابزارآلات پزشکی با روغن سیلیکون روغن کاری می شود.
از روغن سیلیکون در نجاری نیز برای روغن کاری استفاده می شود.
آشپزها اغلب به غذا کمی روغن سیلیکون اضافه می کنند تا از کف کردن غذا جلوگیری کنند. ولی هرگز روغن سیلیکون را به کلی جایگزین نمی کنند زیرا، می تواند سمی باشد.
از روغن سیلیکون در فرآیند تخمیر در کارخانه های دلستر سازی استفاده می شود.
از آن به خاطر خواص ضد بُرش در صنعت هوایی به عنوان روغن هیدرولیک استفاده می شود.
مواد سردکننده ی موجود در دستگاه های سردکننده نیز حاوی روغن سیلیکون است.
منسوجات به پرداخت کاری نرم نیاز دارد بنابراین، از روغن سیلیکون برای فراهم کرن این نرمی استفاده می شود.

تشریح ویسکومتر

در تریبولوژی و علم مطالعه روانکاری، ویسکوزیته اغلب مهمترین مشخصه یک روغن نامیده می شود. چرا ویسکوزیته در روانکاری دستگاه اینقدر مهم است؟ برای مثال یک ویسکوزیته بسیار کم اجازه خواهد داد که بین اجزای داخلی در حرکت تماس سطحی منجر به تولید سایش گردد. از سوی دیگر، یک ویسکوزیته بیش از حد زیاد برای غلبه بر مقاومت داخلی روانکار جهت سیالیت، دستگاه را به انجام کار سخت تر مجبور خواهد نمود. به همین دلیل، نه تنها درک ویسکوزیته روغن مهم است بلکه چگونگی امکان تغییر آن با توجه به عامل نوسان یا شرایط محیطی نیز مهم است.

ویسکومترها و رئومترها

ویسکوزیته اندازه گیری مقاومت یک سیال به جریان (تنش برشی) در دمای داده شده است. همانطور که شرایط سیالیت متفاوت است، همه سیالات یک ویسکوزیته بدون تغییر را حفظ می کنند. ویسکوزیته سیالی که با شرایط تغییر می کند یک سیال غیر نیوتنی نامیده می شود. ویسکوزیته این نوع از سیالات توسط رئومترها اندازه گیری می شود. ویسکومترها ویسکوزیته سیالات نیوتونی را اندازه گیری می کنند.

ویسکوزیته کینماتیک و ویسکوزیته مطلق

از میان اتواع روش ها با دو روش مختلف می توان ویسکوزیته را بیان نمود: ویسکوزیته کینماتیک و ویسکوزیته مطلق. تفاوت اصلی آنها در این است که ویسکوزیته کینماتیک مقاومت سیال برای جریان تحت نیروی گرانش اندازه گیری می گردد، در حالیکه ویسکوزیته مطلق مقاومت سیال برای جریان توسط یک نیروی خارجی و کنترل شده اندازه گیری می گردد، در هر دو سیالیت یا از طریق یک لوله موئین و یا توسط حرکت با اعمال نیرو توسط سیال می باشد.

ویسکوزیته کینماتیک با سانتی استوک (cSt) و ویسکوزیته مطلق با سانتی پواز (cP) گزارش می گردد. برای مقایسه، اغلب ویسکوزیته مطلق با تقسیم کردن ویسکوزیته کینماتیک بر وزن مخصوص سیال (SG) بدست می آید.

cSt = cP/SG  یا عکس معادله

cP = cSt x SG

 لوله شیشه ای U شکل تحت جریان گرانشی

ویسکومتر موئین ASTM D 445-97

روش های اندازه گیری ویسکوزیته

چندین روش برای اندازه گیری تست ویسکوزیته وجود دارد، و هر کدام دارای مزایایی می باشند. در ادامه رایج ترین روش های مورد استفاده در تست اندازه گیری ویسکوزیته روغن های پایه نفتی ارائه شده است.

ویسکومتر موئین (شیشه ای)

دستگاه اصلی مورد استفاده در تست ویسکومتر موئین، لوله ای شیشه ای به شکل کلی “U” است که معمولا U تیوب نامیده می شود. روش تست برای همچین لوله ای، نیازمند آنست که ویسکومتر همراه با سیال برای یک مدت زمان خاص درون یک حمام با دمای کنترل شده ( معمولا ۴۰ یا ۱۰۰ درجه سانتی گراد) و خواندن دقیق زمان ( بر حسب ثانیه) غوطه ور شود سپس مدت زمان ( بر حسب ثانیه) سپری شده توسط سیال برای عبور از یک نقطه علامتگذاری شده به نقطه دیگر علامتگذاری شده را بدست می آوریم. این زمان اندازه گیری شده را سپس در یک عدد ثابت ( که برای هر ویسکومتر مقداری خاص است)، برای محاسبه ویسکوزیته مطلق و یا کینماتیک ضرب می کنیم.

ویسکومتر چرخشی

ویژگی کلیدی ویسکومتر چرخشی دستگاهی دوار است با نام اسپیندل که درون سیال مورد تست غوطه ور می گردد. جهت اندازه گیری مقاومت سیالیت مایع از گشتاور یک شفت دوار استفاده می شود. از آنجا که این اندازه گیری تحت نیروی گرانش نبوده بلکه تابعی از تنش برش درون سیال است، ویسکومتر چرخشی ویسکوزیته مطلق سیال را محاسبه می نماید. از این نوع ویسکومترها می توان به بروکفیلد اشاره نمود.

ویسکومتر چرخشی (بروکفیلد).  ASTM D2983

از انواع متنوع ویسکومترهای چرخشی، می توان ویسکومتر Stabinger را نام برد. با استفاده از یک اسپیندل شناور اصلاح شده، توسط نیروهای الکترومغناطیسی چرخش داخل سیال کنترل می شود. این یک مزیت است زیرا باعث حذف اصطکاک اسپیندل و بدنه موتور می گردد.

ویسکومتر سقوط ساچمه یا سقوط پیستون

جایگزین کمتر رایج برای اندازه گیری ویسکوزیته سقوط ساچمه یا سقوط پیستون می باشد. در این تست به یک ساچمه یا یک پیستون اجازه داده می شود که در سیال پایین بیاید و مدت زمان عبور آن از یک نقطه مشخص به نقطه مشخص شده دوم اندازه گیری گردد. مطابق با قانون استوکس، با مشخص بودن سرعت نهایی، اندازه و دانسیته ساچمه یا پیستون ویسکوزیته معین می شود.

انواع ویسکومترها

روش های متعددی برای اندازه گیری ویسکوزیته وجود دارد. اکثر ویسکومترها برای بهترین موارد مد نظر بصورت تجاری بفروش می رسند. در ادامه تعدادی از این دسته بندی ها آورده شده است.

ویسکومترهای دستی

همانطور که از نام آنها پیداست، ویسکومترهای دستی برای هر مکانی که برپایی عملی آزمایشگاه مدنظر مقدور نمی باشد، در نظر گرفته شده است. در بسیاری از برنامه های کاربردی در محل این ویسکومترها برای قرائت سریع، اعلام ویسکوزیته تقریبی معمولا بمنظور ضمانت تجزیه و تحلیل ارائه می شوند.

ویسکومترهای کوچک در سایت

برای خواندن دقیق تر ویسکوزیته، ویسکومترهای کوچک در محل آزمایشگاهی در قیمت های معقول به بازار عرضه شده است. این نوع ویسکومترها عبارتند از انواع U تیوب یا بروکفیلد. در حالی که انواع متفاوتی از ویسکومتر U تیوب وجود دارد، سه نوع از شناخته شده ترین استوالد، کنن-فنسک و ابلوهد می باشد.

ویسکومتر با سرویس کامل

بمنظور بدست آوردن بالاترین میزان دقت در تست ویسکوزیته، باید از ویسکومتر سرویس کامل استفاده نمود. این دستگاه بطور معمول قابلیت انجام خودکار تست ویسکوزیته کینماتیک و مطلق در طیف گسترده ای از دما و همچنین محاسبات چگالی و وزن مخصوص را دارد. یکی از چالش های مشترک آزمایشگاه های انالیز روغن در مواجه با مقدار نمونه مورد نیاز و انجام تست های متعدد است که توانایی انجام این تست با مقادیر کم را پوشش می دهد. تعداد زیادی از ویسکومترهای سرویس کامل می توانند با اندازه گیری دقیق و با استفاده از حجم نمونه کمتر از ۰٫۱ میلی لیتر تکرارپذیری ۰٫۱ درصدی ارائه دهند. در آزمایشگاه های بزرگ که در طول روز صدها نمونه تست می گردد، این یک مزیت ضروری ویسکومترهای سرویس کامل است.

ویسکومترهای این لاین و آنلاین

در خطوط فعال روغن، که بطور مرتب تست ویسکوزیته انجام می شود، برخی ویسکومترها بطور دائم قادر به اندازه گیری ویسکوزیته می باشند. این اندازه گیری ها معمولا با استفاده از یک سنسور یا مبدل که بطور مستقیم این لاین( در بخشی از خط لوله) یا آنلاین ( توسط جریان بای پاس و یا مبدل) انجام می شود. ویسکوزیته اندازه گیری می شود و پس از آن به صورت سیگنال الکترونیکی به یک کامپیوتر و یا یک دستگاه نظارتی ارسال می گردد.

عوامل موثر بر اندازه گیری ویسکوزیته

اگرچه اندازه گیری ویسکوزیته سیالات ظاهرا ساده بنظر می رسد، انجام اندازه گیری های دقیق آنها می تواند کاری دشوار باشد برای یک اندازه گیری موثر عوامل متعددی که برای اندازه گیری شناخته اند عبارتند از:

درجه حرارت

تنها مسئولیت کنترل دمای حمام ویسکوزیته، حصول اطمینان از ثابت ماندن دما در مدت زمان آزمایش اندازه گیری ویسکوزیته ( معمولا در ۴۰ یا ۱۰۰ درجه سلسیوس) با کنترل دمایی ۰٫۰۲ درجه سلسیوس می باشد.

ویسکومتر شیشه ای

ویسکومترهای موئین نه تنها دما بر دقت آنها تاثیرگذار است بلکه به قطر دقیق داخلی لوله نیز وابسته می باشند. به همین دلیل، این لوله های شیشه ای از بوروسیلیکات کم انبساط تهیه می گردند و اغلب این ویسکومترها یک عدد ثابت به عنوان ضریب تصحیح همراه می باشند. در کالیبراسیون سالانه و متناسب با دمای مورد استفاده این ثابت تصحیح می گردد. کالیبراسیون جهت حصول اطمینان از خطاهای کوچکی است که ممکن است صورت پذیرد.

اندازه ویسکومتر

تنوع اندازه ویسکومتر با توجه به طیف گسترده ای از ویسکوزیته است که ممکن است مورد آزمایش قرار گیرد. توصیه می شود بمنظور جلوگیری از خطای انسانی، مدت زمان حداقلی ۲۰۰ ثانیه ایی (اندازه گیری دستی با استفاده از کرنومتر) برای عبور سیال از یک نقطه مشخص شده به نقطه دیگر در نظر گرفته شود.

شستشوی بین اندازه گیری ها

یکی دیگر از عوامل مهم تست ویسکوزیته کیفیت شستشوی درون لوله ویسکومتر، مابین اندازه گیری ها است. بطور معمول، مراحل تمیز کردن، شستشو و خشک کردن با استفاده از حلال های مختلفی انجام می شود. در آزمایشگاه هایی که بطور مداوم و در حجم بالایی نمونه ارسال می گردد، جهت حصول اطمینان از پاکیزگی موثر، از سیستم های شستشو استفاده می گردد. با این وجود، همچنان با یک بررسی بصری می توان تعیین نمود که آیا یک چرخه شستشوی دوم بویژه برای روغن های کارکرده لازم می باشد یا خیر.

 عوامل مهم دیگر که می تواند اندازه گیری ویسکوزیته را تحت تاثیر قرار دهد عبارتند از روش و صحت اندازه گیری زمان، هندلینگ صحیح نمونه، استمرار در کنترل کیفیت.