מרכיבי שמן מנוע

על מנת להקנות לשמן המנוע המוגמר את התכונות והביצועים הנדרשים לסיכת מנועים מודרניים, מוכנסים לשמן הבסיס מוספים כימיים, המהווים עד כ-30% מנפח השמן המוגמר. תרכיז של כלל התוספים בשמן מכונה “חבילת תוספים”. מרבית התוספים הם סינתטיים, אך ישנם גם תוספים המופקים ממקורות טבעיים.
על אף שקיימים בשוק העולמי ספקים רבים מאד של שמנים בסיסיים מסוגים שונים, יצרני תוספים הנם מעטים במספר.

המבנה המולקולרי המדויק של התוספים מהווה סוד מסחרי ומקצועי של יצרני התוספים. למרות זאת, המשפחות הכימיות של התוספים מוכרות היטב בתחום. נהוג לסווג את המוספים השונים לפי תפקידיהם בשמן, ולא על פי מבניהם הכימי המדויק.

להלן התוספים העיקריים של שמני מנוע:

סוג התוסף	תפקיד	אופן פעולה	דוגמאות
מונעי שחיקה ונושאי עומסי עבודה גבוהים EP	לצמצם מגע בין חלקי מתכת, להקטין בלאי ולמנוע שחיקה והיתפסות	גורמים לציפוי כימי של חלקי מתכת ובכך מורידים חיכוך ומונעים מגע ישיר של מתכת במתכת	אבץ דיתיו-פוספאט זרחות אורגניות חומצות זרחתיות אורגניות תרכובות גופרית וכלור אורגניות שומנים מגופרים סולפידים ודי-סולפידים
משפרי מקדם חיכוך	לשנות את מקדמי החיכוך המנוע	מסתפחים לפני שטח המתכות	חומצות שומן אמידים אורגניים שומנים מהחי והצומח זרחות אורגניות אסטרים זרחניים אורגניים
מונעי קורוזיה וחלודה	להגן על חלקי מתכת בפני חלודה וקורוזיה	עושים אידוש (פסיבציה) של פני שטח המתכת ולוכדים מזהמים הגורמים לחלודה וקורוזיה (כגון: אויר, חומצה ומים)	אבץ דיתיו-פוספאט פנולאטים סולפונאטים מתכתיים חומצות שומן אמינים אורגניים
דטרגנטים	לנקות את פני שטח חלקי המנוע	מגיבים עם פיח, לכלוך, משקע ולכות ומונע את הידבקותם לפני שטח המתכת	סולפונאטים פוספונאטים פנולאטים תרכובות אורגנו-מתכתיות של סידן, מגנזיום ונתרן
דיספרסנטים	להרחיף ופזר את הלכלוך והמשקעים בתוך השמן ולמנוע שקיעה מחודשת שלהם	מקיפים את חלקיקי הפיח, הלכלוך, משקע ולכות כך שיתמוססו בשמן (תהליך של המססה)	אסטרים של אלקיל סוקסינאטים אלקין סוקסינימידים
משפרי מדד צמיגות	להוריד את קצב שינוי הצמיגות כפונקציה של שינויי טמפרטורה	חומרים פלסטיים (ממשפחות הגומי) אשר צמיגותם עולה עם עליית הטמפרטורה אשר גורמים להצמגה של השמן	פולימרים וקופולימרים של מטהאקרילאט, בוטדיאן, אולפינים וסטיראנים.
מורידי נקודת הנזילות	לאפשר לשמן לזרום בטמפרטורות נמוכות יותר	מונעים את היווצרותם של גבישי שעווה, אשר מונעים את זרימתו התקינה של השמן	פולי מטהאקרילאטים פולימרים של אלקיל נפתאלן ושל פנול
מרחיבי גומיות	לגרום לניפוח של גומיות ואטמים	מגיבים כימית עם הגומי וגורמים לניפוח מבוקר שלו	פוספאטים אורגניים תרכובות אלקין ארומטיות
מנטרליי מתכות	לגרום לאידוש (פסיבציה) של פני שטח המתכת ולמנוע תגובות קטליטיות בין המתכת לבין השמן	מגיבים על פני שטח המתכת ויוצרים שכבות ניטרליות דקות	תרכובות אורגניות מכילות חנקן או גופרית אמינים סולפידים פוספיטים
מונעי חמצון	לעכב את התיישנות השמן בעקבות תהליכי התחמצנות	מגיבים ומנטרלים תרכובות כימיות הגורמות להתחמצנות (כגון: פרוקסידים ורדיקלים)	אבץ דיתיו-פוספאט תרכובות פנוליות אמינים ארומטיים פנולים מגופרים
מונעי הקצפה	לזרז שחרור אויר משמן ולמנוע את הקצפתו	מורידים את מתח הפנים של השמן	סיליקאטים וסילוקסאנים פולימרים אורגניים

עקב כך שזהותם הכימית המדויקת של התוספים השונים בשמן אינה נחלת הכלל (וידועה רק ליצרן המוספים), נהוג לזהות את חבילת המוספים בשמן על פי ריכוזי יסודות האופייניים למוספים (כגון: זרחן, אבץ, סידן, מגנזיום, בריום, בורון, צורן, גופרית, כלור וחנקן), ועל פי הכמות הכוללת של הבסיסים ושל החומצות בשמן, תכונות המכונות: בסיסיות כללית BN (לשעבר TBN) וחומציות כללית AN (לשעבר TAN).

תהליך ייצור השמן
תהליך הייצור של שמן מנוע הנו בעיקרו תהליך פיזיקלי של ערבול המרכיבים השונים ביחסים הנכונים. יצרן השמן בוחר את השמנים הבסיסיים בצמיגויות המתאימות ואת חבילות התוספים המתאימות ומערבב אותם עד לאחידות והתערובת המוכנה מפוצלת לאריזות השונות. תהליך הייצור הנ”ל מבוקר על ידי בדיקות כימיות קפדניות (בדיקות של חומרי הגלם, של השמן לאחר ערבול ושל המוצר סופי לאחר פיצול לאריזות השונות.