การเปรียบเทียบศักยภาพ ‘น้ำมันหล่อเย็นชีวภาพ’ เพื่อการขึ้นรูปโลหะ

สารหล่อเย็นหรือน้ำมันหล่อเย็น (Cutting Fluid) ในงานขึ้นรูปโลหะ มีหน้าที่หลักในการระบายความร้อน หล่อลื่นลดแรงเสียดทาน และปกป้องไม่ให้เกิดสนิม นอกจากนี้ สารหล่อเย็นยังเป็นทรัพยากรในกระบวนการผลิตที่มีนัยสำคัญของการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรในกระบวนการผลิตอีกด้วย

ท่ามกลางการขับเคลื่อนของโลกอุตสาหกรรมการผลิตที่มีการใช้ทรัพยากรหลากหลายในปริมาณที่เพิ่มสูงขึ้น และบางครั้งยังเกิดภาวะการขาดแคลนทรัพยากร การปนเปื้อนสารเคมี ตลอดจนภาวะโลกร้อนที่เข้ามามีผลกระทบมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเชื้อเพลิงเพิ่มสูงขึ้น รวมไปถึงนโยบายภาครัฐและแผนยุทธศาสตร์ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เป็นปัจจัยสนับสนุนให้เกิดการพัฒนาและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสารหล่อลื่นที่ได้จากพลังงานทางเลือก โดยนำส่วนประกอบจากสารชีวภาพมาเป็นทางเลือกอันดับต้นๆ ในการประยุกต์ใช้ เนื่องจากสารชีวภาพมีผลกระทบต่อร่างกายผู้ปฏิบัติงานน้อยกว่า และนี่เองเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้มีการนำเมล็ดพืชมาพัฒนาเพื่อประยุกต์ใช้เป็นน้ำมันหล่อเย็น

ปัจจัยและขั้นตอนการทดสอบ

ในกระบวนการทำงานของน้ำมันหล่อเย็น ปัจจัยที่ต้องคำนึงถึง ได้แก่ ความแร็วในการตัด อัตราการป้อน ความลึกของการตัด มุมของการตัดและวัตถุดิบ ซึ่งถือเป็นเป้าหมายและผลที่คาดหวังของการใช้งานน้ำมันหล่อเย็นชีวภาพ

เมล็ดแตงโมและเมล็ดสะเดาที่ได้นั้น จำเป็นต้องตากแดดให้สารที่เคลือบเมล็ดหายไปเสียก่อน จากนั้นจึงนำมาบดให้มีสภาพเหมือนครีมก่อนที่จะนำไปใส่ถังที่มีน้ำเดือดและนำเข้าเตาอบในห้องทดลองที่มีอุณหภูมิระหว่าง 120 – 140 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 นาที โดยประมาณจากนั้นนำไปห่อผ้าเพื่อกรองและใช้เครื่องจักรอัดแรงลงไปจนกระทั่งไม่มีน้ำมันออกมา จึงสำเร็จขั้นตอนการสกัดน้ำมัน

สำหรับการทดสอบสถานะของน้ำมันนั้น ใช้การทดสอบมาตรฐาน ASTM D 97, ASTM D 1298, ASTM D 93, ASTM D445, SLFA2800 ด้วยเครื่อง SN40B จาก TEX TRENCIN Lathe Machine

การทดสอบภายใต้อุณหภูมิสภาพแวดล้อมคงที่ 34 องศาเซลเซียส แบ่งการทดสอบออกเป็น 3 ชุด แต่ละชุดแบ่งอัตราส่วนผสมของน้ำมันกับน้ำเป็น 3 แบบ คือ อัตราส่วน 50 : 50 อัตราส่วน 25 : 75 และ 100% ผลการทดสอบ มีดังนี้

1. ความเร็วรอบการหมุนอยู่ที่ 250 รอบ / นาที และความลึกของการตัดอยู่ที่ 1 มม.

2. ความเร็วรอบการหมุนอยู่ที่ 710 รอบ / นาที และความลึกของการตัดอยู่ที่ 0.50 มม.

3. ความเร็วรอบการหมุนอยู่ที่ 180 รอบ / นาที และความลึกของการตัดอยู่ที่ 0.75 มม.

ผลการทดลอง

เมื่อสำรวจค่าความหนืดของสารหล่อลื่นที่อุณหภูมิ 100 °C พบว่าน้ำมันจากเมล็ดสะเดามีค่าอยู่ที่ 8.08 และน้ำมันจากเมล็ดแตงโมอยู่ที่ 8.56

จากผลการทดสอบ พบว่า น้ำมันที่มาจากเมล็ดพืชสามารถใช้ทดแทนน้ำมันหล่อเย็นที่มีปิโตรเลียมเป็นพื้นฐานได้อย่างสมบูรณ์ โดยมีการปรับแต่งเพียงเล็กน้อยสำหรับสูตรและส่วนผสม ซึ่งการใช้น้ำมันหล่อเย็นเหล่านี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นที่ผิวที่ทำการขึ้นรูปวัสดุที่ใช้น้ำมันหล่อเย็นจากเมล็ดพืชนั้น มีคุณภาพใกล้เคียงกับน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้กันอยู่ทั่วไป ซึ่งถือว่าเป็นการทดลองที่ประสบผลสำเร็จ ช่วยลดความเสี่ยงและสารพิษในการทำงาน รวมถึงรักษาคุณภาพของชิ้นงานที่เกิดขึ้นไว้ได้อย่างดี

EXECUTIVE SUMMARY

Soluble oil which has petroleum as its base are causing toxic and risk to the health of operator and also cost with valuable resources. The research and development for metal cutting fluids has been provided alternative resources to reduce that harmful risk while maintain the quality as the standard soluble. The oils which made from neem seed and water melon seed have potential that could replace standard soluble oil for metal cutting fluids, particularly the water melon seed that has an interesting quality