GEMUK LUMAS (LUBRICATING GREASE )

Grease adalah pelumas yang dikentalkan dengan bahan sabun atau non sabun agar memenuhi konsistensi/hardness tertentu.

KLASIFIKASI TINGKAT MUTU:

Klasifikasi tingkat mutu grease berdasarkan beberapa pengujian mekanik sebagai berikut:

• Kestabilan  shear,  penetrasi  multistroke (P 10.000 atau P100.000 strokes), ASTM D 217.

• Pengujian Four ball EP (ASTM D 2596) yang mendefinisikan   karakteristik   Extreme Pressure (load carrying capability).

• Uji  keausan  dengan  menggunakan  Four ball wear, ASTM D 2266.

• Karakteristik water washout, ASTM D 1264.

TINGKAT KONSISTENSI :

Sementara  sifat  alir  pelumas   didefinisikan dalam  tingkat  viskositas, sifat  alir  pada pelumasan grease didefinisikan dalam   tingkat konsistensi. Konsistensi   pada   grease diklasifikasikan  oleh  National. Lubricating Grease  Insitute   (NLGI)  yang membagi pelumasan   grease    ke    dalam 9  tingkat consistency,  dari  000  sampai  6. Semakin besar  nomornya, maka makin  stabil tingkat  konsistensi  dan makin keras jenis grease  tersebut. Tingkat  konsistensi  grease NLGI  adalah seperti pada tabel di bawah.

PENGENTAL DAN KOMPONEN STRUKTURAL LAINNYA

Grease lumas terdiri atas dua komponen dasar yaitu thickening agent dan cairan atau base oil dimana thickening agent tersebut tersebar. Banyak  jenis  dan  kombinasi thickener dengan base oil, bersama-sama dengan  structure  modifier tambahan  dan aditif  lainnya  yang  membentuk  formulasi grease    dengan     properties    tertentu, sebagaimana dalam disebutkan pada tabel dibawah.

Thickener berbasis simple soap Simple soap, sebagaimana disebutkan pada tabel di bawah, terbentuk ketika asam lemak atau ester, baik yang berasal dari hewan atau tumbuhan, dikombinasikan dengan alkali atau logam alkali tanah dan direaksikan atau dilakukan penyabunan biasanya dengan adanya panas, tekanan atau pengadukan. Alkali atau logam alkali tersebut berada dalam bentuk elemen atau dalam bentuk hidroksida atau oksida. Sifat kestabilan   mekanik   dan    rheological   dari formula grease menghasilkan struktur serat yang ditentukan oleh metal soapnya.

Air merupakan produk  samping  selama proses penyabunan.  Selain  itu,  dari    sistem pembuatannya sendiri sudah mengandung sumber air. Sebagian kecil air yang terbentuk saat reaksi saponifikasi dapat ditahan selama proses. Air  ini  terhidrolisis kemudian membentuk sejumlah  metal soap yang setara, yang menghasilkan carboxylic acid bebas yang membantu    proses    penyebaran   molekul sabun  (soap molecules).  Jumlah air  yang  lebih besar    terkadang   dapat   diakomodir   dalam rangkaian molekul dan menjadi elemen struktural dimana kasus ini sering ditemui dalam grease kalsium yang sederhana.

Konsistensi grease yang berbasiskan sabun  seperti    pada    tabel    pada  tabel dibawah,  tergantung    pada  parameter yang berkaitan dengan thickener berikut:

• Jumlah sabun

• Panjang rantai substrat rantai asam lemak

• Tingkat percabangan

• Jumlah senyawa tidak jenuh

• Jumlah senyawa polar pada rantai molekul asam lemak

• Adanya senyawa struktur modifier tertent

• Ukuran partikel

Meningkatnya konsentrasi sabun hampir selalu menghasilkan peningkatan konsistensi atau kepadatan. Panjang rantai atom carbon 18 dari substrat asam umumnya optimal. Makin panjang rantai menyebabkan grease makin lunak karena meningkatnya kelarutan minyak, sementara makin pendeknya rantai juga menyebabkan grease makin lunak dikarenakan rendahnya kontak akibat terbatasnya kelarutan minyak. Adanya  rantai-rantai  cabang  menurunkan konsistensi karena rantai tersebut memproduksi struktur kristal yang tidak seragam.

Kelompok yang polar dengan molekul asam memberikan dampak positif dikarenakan ikatan hidrogen antar molekul.  Oleh karena  itu,  asam hidroksistearat  merupakan bahan sabun  yang  populer. Molekul asam  lemak tak jenuh tidak dipergunakan sebagai  pengental grease karena  kelarutannya  rendah  sehingga menurunkan  konsistensi dan  dropping point.Konsistensi  serta sifat fisik lainnya dari  grease yang  berbahan dasar sabun dapat  dimodifikasi dengan menambahkan bahan  kimia  tertentu  yang  disebut  structure modifiers.  Sifat  polar material ini membantu dalam  penyebaran molekul  pengental.  Ukuran  partikel juga merupakan parameter penting  yang mempengaruhi konsistensi  grease yang berbasiskan    sabun. Jika    ukuran    partikel menjadi kecil  maka rasio daerah permukaan  terhadap penurunan volume nilai penetrasi  cenderung meningkat. Ukuran partikel yang  optimal dapat    diperoleh    dengan    mengatur temperatur dengan hati-hati selama proses.Lithium soap: Lithium grease (grease lithium) adalah produk yang berbahan dasar sabun (soap based  product)    yang    terpenting    dan setidaknya mencapai 50% produksi grease dalam  negeri.  Sekitar  60-70%  dari grease yang  diproduksi  di  dalam  negeri adalah  12-hydroxystearic acid. Grease lithium dibuat dengan melakukan reaksi antara fatty acid atau ester dengan lithium hydroxide dalam mineral  oil    (pelumas mineral). Grease ini memiliki tekstur yang halus dan berserabut

Keuntungan grease lithium adalah:

• Shear  stability   yang  sangat  baik;  cocok dipergunakan dalam high-speed plain and rolling-element bearings.

• Dropping points yang tinggi  dan  stabilitas termal yang baik. temperatur (suhu) operasi maksimum mendekati 140 oC.

• Tahan  terhadap  air; melawan  wash-out dalam mill bearing.

• Perlindungan  terhadap  karat  dan  korosi paling tidak setara dengan perlindungan sodium grease.

• Aditif (rust  inhibitor, oxidation  inhibitor, EP agents)  biasanya  memperlihatkan  respon yang lebih besar daripada sabun jenis lain; oleh karena itu, lithium grease lebih mudah dibuat untuk melayani kondisi dan lingkungan yang khusus.

• Properties perapat yang baik sekali.  

Beberapa studi pengental lithium-soap menunjukkan  bahwa  relatif  kurangnya solubility dari soap dalam pelumas mengarah kepada grease  lattice  structure yang lebih baik, namun sebaliknya menurunkan pemisahan pelumas selama tugasnya.

Complex Soap-Based thickener:

Grease  sabun komplek dikembangkan untuk operasi pada temperatur yang lebih tinggi dari peralatan produksi yang moderen. Struktur pengental dibentuk  dengan  mereaksikan secara serentak turunan asam  lemak  dan  sejumlah  senyawa  polar  yang  lain, yang disebut    senyawa    pengompleks. Contohnya: reaksi 12-hydroxystearic acid  dan  azelaic  acid  dengan  lithium hydroxide menghasilkan struktur yang lebih kompleks  dari pada struktur lithium soap yang sederhana.  Senyawa pengompleks biasanya mempunyai  berat molekul  yang lebih rendah dari pada beratnya turunan asam lemak.Calcium Complex Soap: Calcium complex grease (grease calcium complex) dipergunakan untuk melumasi rolling-element  bearing pada suhu antara 172 oC (bandingkan dengan suhu kerja maksimum hanya 90 oC untuk grease calcium  soap  yang  sederhana). Di atas temperatur itu, grease  ini mulai mengalami destabilisasi dan dapat  melepaskan ketones. Grease-grease ini dibuat dengan mereaksikan campuran asam stearat  atau asam 12 hidroksi stearat dan asam  organik berberat molekul yang  rendah-umumnya  asam  asetat-yang direaksikan  dengan  kalsium  hidroksida dalam larutan pelumas.  Suhu reaksi awal tetap  dijaga  rendah  untuk  mencegah penguapan  dari  senyawa  pengompleks. Karena air didorong  dalam reaksi, suhu secara pelan-pelan meningkat.Pemakaian  asam  asetat  sebagai  senyawa pengompleks digunakan untuk  peningkatkan sifat extreme pressure produk jadi. Jika tambahan aditif EP tidak diperlukan, maka nilai beban tinggi timken OK sudah didapat dari senyawa asetatnya. meningkatnya jumlah asam asetat dalam campuran reaktan meningkatkan nilai pembawa  beban,   tapi sering  mengorbankan konsistensi . Grease kompleks dengan kandungan asam asetat tinggi cenderung mengeras.Lithium complex soap: Lithium complex soap dapat  digunakan  pada  suhu  yang  lebih  tinggi dan memberikan jaminan usia pakai yang lebih  lama  dibandingkan  dengan  simple-soap sejenis. Secara khusus dropping point di atas 260 oC atau sekitar 80 oC lebih tinggi dari pada dropping point lithium grease yang konvensional.  Suhu    operasi  maksimum untuk  lithium  complex  greases  sekitar  175 oC, sementara simple lithium grease umumnya tidak akan dapat beroperasi pada suhu di atas 140 oC.

Alumunium  complex  soaps: Grease  kompleks aluminium secara khusus dibuat dengan mereaksikan    suatu   campuran    fatty   acid, benzoic    acid    dan    air    dengan    alu  minum  isopropoxide di dalam mineral oil. Jika rasio fatty acid dengan benzoic acid ditingkatkan, maka oil solubility dari pengental complex meningkat tapi stabilitas struktural menurun. Aluminum  complex  grease dengan  komposisi  optimal   memiliki dropping  point    mendekati  260oC sementara simple aluminum-soap  grease    dapat    mempunyai  dropping   point hanya 110 oC.Di samping memiliki properties suhu tinggi yang baik, aluminum complex greases sangat stabil dan mampu menahan pencucian air. Oleh karena itu, grease ini merupakan suatu alternatif yang kompetitif terhadap calcium complex grease untuk lubrikasi rolling bearing element.  Kelemahan utama mereka adalah tidak mampu mengantisipasi karat  dan korosi  dan tidak dapat selalu mudah dikoreksi engan aditif tambahan.

Organic non-Soap thickeners

Polyurea, organic  thickener  non  soap  yang paling banyak dipergunakan dibuat dengan mereaksikan  isocyanate  dengan  amines. Secara kimiawi, produk  itu dapat digambarkan sebagai berikut:

Bilamana kelompok asetat digabung dengan rantai polymer, maka perancangan “polyurea acetate complex” dapat diaplikasikan. Grease polyurea mempunyai sifat tahan terhadap air dan mempunyai stabilitas thermal yang baik.  Karena  daya  tahannya,  grease  polyurea sering dipergunakan dalam “sealed for life bearing”  yang  diisikan  sewaktu pemasangan,  disumbat selamanya dan diopera  sikan tanpa  pelumasan kembali sepanjang usia peralatan normal.Grease    polyurea  cenderung  lebih mahal dari pada   grease   berbasiskan   sabun   yang  konvensional karena mereka membutuhkan  proses yang lebih canggih dan material yang  lebih mahal. Rendahnya sifat pemompaan  grease  polyurea  ini membatasi  pemakaiannya  terutama dalam sistem yang tersentralisasi.

Non-soap thickener : (pengental berbasiskan non soap) lainnya: contoh-contoh dari non soap thickener organik lainnya antara lain garam terepthalic acids, phosporic acids, dan thiophosporic acids, dan phosponic acids; dan  polyethylene, polycar  bohydrates, dan halogenated polyethylene. thickener ini dipergunakan  dalam  aplikasi  komersial maupun untuk kepentingan akademis.

Inorganic thickeners

Sifat-sifat khusus grease pengental anorganikterutama clays dan silica telah menjadikannya bermanfaat dalam aplikasi khusus yang terus meningkat.

• Clay: Dua  jenis clay yaitu montmorillonite group-bentonite  dan  hectorite  adalah thickening  agent  inorganic  yang  amat penting. Grease yang berbasiskan material ini dapat digunakan pada suhu yang  amat tinggi  karena  clay  tidak  mempunyai  titik leleh  (melting point)  dan  tidak  mudah berubah  bentuk  menjadi  fase  lain. Oleh karena itu, clay  based  greases  banyak digunakan untuk aplikasi aerospace (ruang angkasa).

• Silica: Thickening agents yang berbasis silica dibuat dengan menghilangkan sodium silicate yang menyebar dengan baik dengan di-isocyanates atau epoxides. Struktur gel yang dihasilkan  berbentuk amorf dan bukan crystalline.Karena toleransinya terhadap radiasi, grease  silica yang mengandung fluida dasar aromatik  sering  dipergunakan untuk melumasi rolling-element bearing pada pembangkit  tenaga  nuklir .