Pengendali Busa, Dispersan, dan Deterjen dalam Pelumas: Panduan Lengkap

Aditif dapat meningkatkan, menekan, atau menambah sifat baru pada minyak. Penghilang busa, dispersan, dan deterjen tidak terkecuali. Trio aditif ini dapat ditemukan di sebagian besar pelumas jadi, meskipun dalam rasio yang bervariasi.

Mari kita bahas perbedaan utama di antara ketiganya, mengapa masing-masingnya sangat penting, dan cara untuk memastikan keberadaannya.

Apa Bedanya?

Meskipun semuanya merupakan bahan tambahan (yang dimulai dengan huruf D), fungsinya berbeda-beda. Semuanya berfungsi melindungi oli dari berbagai jenis kontaminan.

Misalnya, bahan pencegah busa mengurangi gelembung udara di dalam oli. Pada saat yang sama, deterjen menjaga permukaan logam tetap bersih, dan dispersan membungkus kontaminan sehingga tersuspensi dalam pelumas.1 Hal ini diilustrasikan pada Gambar 1.

Dari artikel terakhir kami aditif pelumas – Panduan Komprehensif, berikut beberapa penjelasan rinci tentang cara kerja masing-masing bahan aditif tersebut.

Pencegah busa

Ketika busa terbentuk di dalam pelumas, gelembung-gelembung udara kecil terperangkap di permukaan atau di dalam (disebut busa bagian dalam). Pencegah busa bekerja dengan cara mengadsorpsi gelembung busa dan mempengaruhi tegangan permukaan gelembung. Hal ini menyebabkan penggabungan dan memecahkan gelembung pada permukaan pelumas1.

Untuk busa yang terbentuk di permukaan, yang disebut busa permukaan, digunakan bahan penghilang busa dengan tegangan permukaan yang lebih rendah. Bahan ini biasanya tidak larut dalam minyak dasar dan harus didispersikan secara halus agar cukup stabil bahkan setelah penyimpanan atau penggunaan jangka panjang.

Sebaliknya, busa bagian dalam, yang merupakan gelembung udara yang terdispersi halus dalam pelumas, dapat membentuk dispersi yang stabil. Pencegah busa pada umumnya dirancang untuk mengontrol busa permukaan tetapi menstabilkan busa bagian dalam2.

Dispersan

Di sisi lain, dispersan juga bersifat polar, dan menjaga kontaminan serta komponen minyak yang tidak larut tersuspensi dalam pelumas. Mereka meminimalkan aglomerasi partikel, yang pada gilirannya menjaga viskositas minyak (dibandingkan dengan penggabungan partikel, yang menyebabkan pengentalan). Berbeda dengan deterjen, dispersan dianggap tidak mengandung abu. Mereka biasanya bekerja pada suhu pengoperasian rendah.

Deterjen

Deterjen are polar molecules that remove substances from the metal surface, similar to a cleaning action. However, some detergents also provide antioxidant properties. The nature of a detergent is essential, as metal-containing detergents produce ash (typically calcium, lithium, potassium, and sodium)1.

Apakah Pencegah Busa Diperlukan?

Pencegah busa, also called antifoam additives, are found in many oils. Most oils need to keep foam levels to a minimum, and it is very easy for foam to form in lube systems due to their design and flow throughout the equipment.

Busa yang masuk ke dalam oli dapat memengaruhi kemampuannya dalam memberikan pelumasan permukaan yang memadai. Hal ini dapat menyebabkan keausan pada permukaan, sehingga merusak peralatan.

Banyak oli memerlukan bahan penghilang busa untuk memberikan berbagai fungsi dan rasio yang berbeda-beda, bergantung pada aplikasinya. Pada cairan transmisi otomatis (ATF), penghilang busa biasanya diperlukan dalam konsentrasi 50-400ppm untuk mencegah busa berlebihan dan masuknya udara3. Sebaliknya, untuk cairan transmisi manual dan pelumas gandar, penghilang busa diperlukan dalam konsentrasi yang sedikit lebih rendah, antara 50 dan 300 ppm.

Namun, OEM harus memverifikasi konsentrasi ini. Jika konsentrasi bahan pencegah busa terlalu tinggi, hal ini justru dapat meningkatkan busa. Selain itu, bahan penghilang busa harus diseimbangkan dengan baik dengan paket aditif lainnya untuk memastikan bahan tersebut tidak melawan bahan tambahan lain secara negatif.

Ada dua jenis utama pencegah busa: pencegah busa silikon dan pencegah busa bebas silikon. Pencegah busa silikon dianggap sebagai pencegah busa yang paling efisien, terutama pada konsentrasi rendah sekitar 1%. Bahan penghilang busa ini biasanya dilarutkan terlebih dahulu dalam pelarut aromatik untuk menghasilkan dispersi yang stabil.

Namun, ada dua kelemahan signifikan yang terkait dengan pencegah busa silikon. Karena ketidaklarutannya, mereka dapat dengan mudah bertransisi keluar dari minyak dan memiliki afinitas yang kuat terhadap permukaan logam polar.

Di sisi lain, pencegah busa bebas silikon adalah alternatif lain, terutama untuk aplikasi yang memerlukan pelumas bebas silikon. Aplikasi tersebut mencakup cairan pengerjaan logam dan hidrolika, yang digunakan hampir sama dengan cairan bebas silikon, dan bahkan digunakan dalam pengaplikasian cat atau pernis pada benda-benda tersebut.

Beberapa pencegah busa bebas silikon termasuk poli(etilen glikol)s (PEG), polieter, polimetakrilat, dan kopolimer organik. Tributilfosfat juga merupakan pilihan lain untuk penghilang busa4.

Mengapa Dispersan Penting?

Seringkali deterjen dan dispersan dikelompokkan bersama terutama karena fungsinya dapat saling melengkapi. Seperti disebutkan di atas, perbedaan signifikannya adalah dispersan tidak mengandung abu, sedangkan deterjen lebih banyak mengandung senyawa logam.

Namun, beberapa dispersan tanpa abu juga menawarkan sifat “pembersihan”, sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan.

Ekor hidrokarbon oleofilik yang besar dan gugus kepala hidrofilik polar dapat mengkategorikan deterjen dan dispersan. Biasanya, ekornya larut dalam cairan dasar sementara kepalanya tertarik pada kontaminan dalam pelumas.

Molekul pendispersi menyelubungi kontaminan padat untuk membentuk misel, dan ekor non-polar mencegah adhesi partikel-partikel ini ke permukaan logam sehingga mereka menggumpal menjadi partikel yang lebih besar dan tampak tersuspensi.

Dispersan tanpa abu, menurut definisi, adalah dispersan yang tidak mengandung logam dan biasanya berasal dari polimer hidrokarbon, dengan yang paling populer adalah polibutena (PIB).

Misalnya, dispersan biasanya diperlukan dalam konsentrasi 2-6% dalam ATF dan digunakan untuk menjaga kebersihan, membubarkan lumpur, dan mengurangi gesekan dan keausan3. Nilai-nilai dalam cairan transmisi manual dan pelumas gandar bervariasi antara 1-4%.

Apakah Deterjen Benar-benar Bersih?

Secara tradisional, nama deterjen diberikan karena dianggap memberikan sifat pembersih pada minyak, mirip dengan deterjen cucian. Namun, senyawa yang mengandung logam ini juga menyediakan cadangan basa yang digunakan untuk menetralkan produk samping pembakaran dan oksidasi yang bersifat asam.

Karena sifatnya, senyawa ini menyebarkan materi partikulat, seperti bahan abrasif dan partikel jelaga, alih-alih menghilangkannya (dalam tindakan pembersihan). Ada empat jenis utama deterjen: fenat, salisilat, tiofosfat, dan sulfonat4.

Kalsium fenat adalah jenis fenat yang paling umum. Mereka dibentuk dengan mensintesis fenol teralkilasi dengan unsur belerang atau belerang klorida, diikuti dengan netralisasi dengan oksida logam atau hidroksida. Kalsium fenat ini mempunyai sifat pendispersi yang baik dan mempunyai potensi netralisasi asam yang lebih besar.

Salisilat memiliki sifat antioksidan tambahan dan kemanjuran yang terbukti dalam formulasi oli mesin diesel. Mereka dibuat melalui karboksilasi fenol teralkilasi dengan metatesis selanjutnya menjadi garam logam divalen. Produk-produk ini kemudian diolah dengan logam karbonat berlebih untuk membentuk deterjen yang sangat basa.

Tiofosfonat jarang digunakan saat ini karena merupakan produk yang berlebihan.

Sulfonat umumnya memiliki sifat anti korosi yang sangat baik. Sulfonat netral (atau berbasis berlebihan) mempunyai potensi deterjen dan netralisasi yang sangat baik. Sulfonat netral ini biasanya dibentuk dengan oksida logam atau hidroksida yang terdispersi secara koloid.

Kalsium sulfonat relatif murah dan mempunyai kinerja yang baik. Di sisi lain, magnesium sulfonat menunjukkan sifat anti korosi yang sangat baik tetapi dapat membentuk endapan abu keras setelah degradasi termal, yang menyebabkan pemolesan pada mesin. Barium sulfonat tidak digunakan karena sifat toksiknya.

Deterjen in ATFs are used in concentrations of 0.1-1.0% for cleanliness, friction, corrosion inhibition, and reduction of wear3. However, these values are a bit higher in manual transmission fluids, at 0.0 – 3.0%. On the other hand, no detergents are required for axle lubricants!

Apa Yang Terjadi Jika Bahan Aditif Ini Habis?

Untuk tiga bahan tambahan yang kita bicarakan sebelumnya, masing-masing bahan tersebut bersifat pengorbanan dalam satu atau lain hal. 

Pencegah busa get used up when they are called upon to reduce the foam in the oil. On the other hand, detergents and dispersants use their characteristics to suspend contaminants in the oil.

Dalam semua skenario ini, masing-masing bahan aditif ini dapat dianggap akan habis seiring berjalannya waktu. Saat menjalankan fungsinya, mereka akan mengalami reaksi yang mengurangi kemampuannya untuk menjalankannya lebih dari satu kali.

Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa zat aditif ini akan habis seiring berjalannya waktu meskipun secara fisik zat aditif tersebut mungkin tidak meninggalkan minyak tetapi kini hadir dalam bentuk yang berbeda.

Sifat pelepasan udara minyak dipengaruhi oleh hilangnya bahan pencegah busa. Nilai ini akan mengalami kenaikan yang signifikan, yang menunjukkan bahwa dibutuhkan waktu lebih lama untuk mengeluarkan udara dari minyak. Dengan demikian, udara tetap berada di dalam minyak dalam keadaan bebas, terlarut, tertahan, atau berbusa.

Akibatnya, hal ini berdampak pada kemampuan oli untuk melumasi komponen dengan baik dan bahkan dapat mengakibatkan mikrodiesel dan peningkatan suhu oli di dalam wadah.

Di sisi lain, seiring berkurangnya deterjen dan dispersan, kapasitas minyak untuk menahan kontaminan juga menurun.

Oleh karena itu, kita akan mulai memperhatikan bahwa endapan mungkin mulai terbentuk di bagian dalam peralatan, menyebabkan katup menempel (terutama pada sistem hidrolik) atau peningkatan suhu sistem secara umum karena endapan ini dapat memerangkap panas.

Dengan adanya peningkatan suhu, minyak dapat mulai teroksidasi, menyebabkan lebih banyak endapan yang terbentuk dan bahkan mungkin pernis.

Pada dasarnya, zat aditif ini penting untuk kesehatan oli di sistem Anda. Deterjen dan dispersan dapat membantu menjaga sistem Anda tetap bersih (bebas dari kontaminan seperti jelaga).

Bahan penghilang busa bahkan dapat mengurangi risiko keausan, peningkatan suhu pada sistem pelumasan, potensi pembentukan pernis, atau kemungkinan terjadinya mikrodiesel.

Bruno Defelippe dari Paraguay bingung dengan minyak mineral.

“Bukankah semua oli mesin adalah oli mineral?” dia bertanya. “Apa bedanya dengan ‘minyak non mineral’ – jika memang ada.”

Seperti banyak hal dalam penerbangan – dan kehidupan – jawabannya adalah “ya, ya.” Semua oli mesin adalah oli mineral.

Masalahnya di sini adalah setiap industri, wilayah negara, dan profesi memiliki bahasa dan terminologinya masing-masing.

Bertahun-tahun yang lalu, saya memberikan ceramah kepada sebuah kelompok yang terdiri dari beberapa dokter. Setelah pembicaraan, salah satu dari mereka berkomentar bahwa dia mempunyai mesin baru di pesawatnya dan dia tidak tahu bahwa dia bisa pergi ke apotek rumah sakit dan membeli minyak mineral di sana untuk mesinnya.

Setelah saya beberkan beberapa, saya jelaskan bahwa oli mineral pada penerbangan umum mengacu pada produk yang memenuhi spesifikasi Mil-L-6082E/SAE 1966 untuk oli penerbangan.

Biasanya digunakan untuk proses pembobolan beberapa mesin piston pesawat terbang, pada dasarnya hanyalah bahan dasar mineral tanpa bahan tambahan apa pun (kecuali sedikit antioksidan dan penekan titik tuang). 

Teori di balik penggunaan oli mineral untuk pembobolan mesin baru atau mesin yang telah dirombak adalah bahwa tanpa bahan tambahan pembersih dispersan tanpa abu, lebih banyak partikel keausan logam dari suku cadang baru akan tetap berada di area sabuk cincin dan bertindak sebagai senyawa pengikat yang menyebabkan keausan pada silinder dan set cincin baru.  

Klasifikasi oli mesin piston penerbangan lainnya adalah spesifikasi Mil-L-22851D/SAE 1899 untuk oli yang biasa disebut dengan AD atau oli pendispersi tanpa abu. Produk-produk ini umumnya hanyalah produk minyak mineral dengan penambahan dispersan tanpa abu untuk meningkatkan kebersihan.

Pengecualian di sini adalah oli multigrade sintetik semi atau sebagian yang dicampur dengan beberapa bahan dasar oli non-mineral.

Banyak orang yang keliru menyebut oli AD sebagai oli deterjen — dan hal semacam itu berlaku dalam komunitas penerbangan di mana hanya ada dua spesifikasi oli untuk oli mesin piston pesawat bersertifikat.

Namun hal ini tidak benar jika berhubungan dengan klasifikasi oli lainnya. Dalam dunia pelumas, minyak deterjen adalah minyak yang mengandung jenis abu atau deterjen berbahan dasar logam, bukan dispersan tanpa abu. Perbedaannya terdengar kecil, namun ada perbedaan signifikan pada mesinnya.

Pada mesin pesawat terbang, minyak deterjen jenis abu akan menumpuk endapan di dalam mesin, yang mungkin akan menyebabkan terjadinya pra-penyalaan, dan mungkin akan merusak mesin.  

Oli Apa yang Harus Saya Gunakan untuk Membobol Mesin Pesawat Saya?

Jadi oli apa yang sebaiknya Anda gunakan untuk merusak mesin baru? Jawabannya bervariasi tergantung pada perusahaan mana yang memproduksi atau membangun kembali mesin Anda dan rekomendasi perusahaan tersebut.

Misalnya, Continental merekomendasikan pembobolan menggunakan oli mineral yang memenuhi spesifikasi Mil-L-6082/SAE 1966 di semua mesinnya. Namun Lycoming merekomendasikan penggunaan oli AD yang memenuhi spesifikasi Mil-L-22851/SAE 1899 untuk pembobolan pada mesin turbocharged dan oli mineral untuk pembobolan sebagian besar mesin piston non-turbo. Ada juga beberapa rekomendasi berbeda untuk model tertentu, seperti mesin seri O-320H dari Lycoming. 

Selain itu, beberapa bengkel perbaikan mesin dan bengkel perbaikan silinder memiliki rekomendasinya sendiri.

Jadi, apa kesimpulan dari rekomendasi minyak?

Selalu tanyakan kepada orang-orang yang membuat mesin Anda mengenai rekomendasi pembobolan mereka dan kemudian ikuti rekomendasi tersebut dengan cermat. 

Tanyakan juga rekomendasi mereka mengenai oli mana yang akan digunakan setelah pembobolan dan interval penggantian oli yang disarankan. 

Hanya — dan maksud saya hanya — gunakan oli yang memenuhi spesifikasi Mil/SAE yang direkomendasikan.

Tip terakhir: Selalu pantau dan sesuaikan suhu oli Anda agar mencapai sekitar 180°F atau lebih selama pelayaran. Saat oli melewati mesin, suhunya akan menjadi 50° lebih panas dari yang ditunjukkan. Jika suhu Anda jauh di bawah 180° Anda tidak akan merebus air dan jika suhunya jauh di atas 180° Anda dapat menyebabkan minyak menjadi kokas.  

Spesifikasi MIL-L-22851 ini menetapkan persyaratan untuk oli pelumas yang mengandung aditif dispersan tanpa abu untuk digunakan dalam siklus empat langkah, mesin pesawat piston bolak-balik. Spesifikasi ini dibatalkan. Digantikan oleh SAE-J1899.

Mil-Spesifikasi