Gambaran Umum Tentang Base Oil

Apakah Base Oil?
Base Oil adalah fraksi yang dihasilkan dari proses sintesa kimia (base oil sintetik) atau penyulingan minyak mentah/crude (base oil mineral) yang komposisinya sangat tergantung kepada sumber crude dan proses pengilangannya. Major component base oil adalah senyawa organik rantai hidrokarbon, dimana rantai hidrokarbon ini dapat berbeda dalam hal :

• Ukuran molekulnya dapat berukuran medium sampai besar
• Rantai hidrokarbon dapat berbentuk cabang, linear, struktur aromatik atau alifatik
• Beberapa molekul dapat mengandung impurities Nitrogen, Oxygen, dan atau Sulfur

Bagaimana Base Oil Dihasilkan?

A.  BASE OIL MINERAL
Base oil mineral terdiri atas base oil parafinik, naftenik, dan aromatik yang dihasilkan dari proses pengilangan crude oil seperti pada Gambar 1. Crude oil sendiri terdiri atas banyak fraksi yang memiliki perbedaan titik didih, dimana fraksi ter-rendah adalah fuel dan fraksi terberat adalah asphalt. 

Gambar 1. Proses Pengilangan Crude Oil

Proses pengilangan untuk menghasilkan base oil pada Gambar 1 secara garis besar adalah sebagai berikut :

1.       Destilasi Atmosferik

Tahapan pertama yang dilalui adalah destilasi atmosferik, dimana pada tahap ini akan dihasilkan fraksi ringan seperti gas, naptha, bensin, kerosin, solar, dan residu.

2.       Destilasi Vakum

Residu Ex. Destilasi Atmosferik mengandung lube base oil, wax, dan asphalt. Ketiga material ini dipisahkan melalui proses destilasi pada temperatur tinggi dan kondisi vakum. Pada proses destilasi vakum utamanya menghasilkan base oil dengan berbagai macam rentang viskositas

Setelah diperoleh Lube Base Oil, kemudian dilakukan proses sebagai berikut :

a.       Stabilisasi

Untuk menghilangkan material-material yang dapat menyebabkan pembentukan sludge dan varnish. Metode ini meliputi :

-          Solvent extraction

-          Hydrofinishing

Meningkatkan stabilitas base oil terhadap oksidasi dan tampilan warna

-          Severe hydro-treating

Menghilangkan nitrogen dan sulfur untuk disubtitusi dengan hidrogen

-          Hydrocracking

b.      De-waxing

Untuk menghilangkan wax agar base oil memiliki fluiditas yang baik pada temperatur rendah. Metode ini meliputi :

-          Solvent dewaxing

Menghilangkan wax melalui proses filtrasi dan pendinginan dengan menggunakan pelarut.

-          Catalytic dewaxing

Menghilangkan wax dengan menggunakan katalis

-          Iso dewaxing

Merubah wax menjadi base oil berkualitas melalui penyusunan ulang molekul wax dengan menggunakan katalis

Proses tersebut diatas akan menghasilkan base oil mineral baik Group I, Group II maupun Group III, tergantung kepada tahapan yang dilalui.

Contoh Proses Pengilangan Untuk Menghasilkan Base Oil Mineral Group I, II dan III

B. BASE OIL SINTETIK
1. Base Oil Group IV
Base Oil yang termasuk ke dalam Group IV adalah PAO (Poly Alpha Olefin). PAO dihasilkan dari proses sintesa kimia, oleh karena itu PAO terjaga kemurnianya dari impurities seperti sulfur, phosphor dan wax. PAO merupakan hasil oligomerisasi senyawa 1-decene, dimana 1-decene adalah senyawa hasil oligomerisasi etilen,  sehingga dapat dikatakan bahwa senyawa penyusun PAO adalah identik dan dapat di design sesuai dengan keinginan manufacturer.

2. Base Oil Group V
Base Oil yang termasuk ke dalam Group V adalah semua base oil yang tidak termasuk ke dalam Group I, II, II, dan IV. Diantaranya adalah :

• Ester. Ester sendiri dihasilkan dari proses reaksi asam organik dan alkohol. Tipe ester yang banyak digunakan sebagai base oil diantaranya adalah ester, diester, polyol ester.
• PolyAlkyleneGlycol (PAG)
• Silicone

Bagaimana Cara Membuat Pelumas?

Bahan baku yang diperlukan untuk membuat pelumas hanya base oil dan aditif, tetapi tidak dengan serta merta pencampuran keduanya menghasilkan pelumas yang baik. Pelumas yang baik adalah pelumas yang memiliki formulasi yang seimbang, tidak berlebih salah satu komponen-nya, dan tentu saja secara aspek komersil masih dapat dijual/cost effective. Sebagai gambaran, berikut adalah proses membuat pelumas dari link Afton Chemical  :

Sebelum melakukan formulasi pelumas, dasar-dasar mengenai hal-hal tersebut dibawah sangat penting untuk diperhatikan :

1. Memiliki pemahaman atas sifat bahan baku, baik base oil maupun aditif
2. Memiliki pemahaman mengenai tipe pelumas yang akan diformulasi 
3. Memiliki gambaran umum mengenai aplikasi pelumas di engine/equipment yang akan digunakan

Langkah-langkah dalam formulating pelumas adalah sebagai berikut :

1. Melakukan screening bahan baku yang akan digunakan
2. Melakukan hand blend/trial blend skala lab untuk menentukan komposisi bahan baku, sesuai dengan target pelumas yang akan dibuat. Target yang harus dicapai dalam formulating adalah sebagai berikut:

-   Target Uji Fisika & Kimia 

-   Target Uji Kinerja/Bench Test

-   Target Uji Lapangan

3. Formulasi yang telah memenuhi target tersebut diatas siap untuk diproduksi secara massal. 

 

A.      TARGET UJI FISIKA KIMIA

Masing-masing tipe pelumas memiliki aturan fisika kimia yang harus dipenuhi, yaitu :

1.       Pelumas Otomotif

-          Global Guidence

Secara general mengacu kepada Society of Automotive Engineer (SAE) J 300 (http://www.widman.biz/English/Tables/J300.html)

Tabel 1. SAE J 300

-          Indonesian Gudience

Mengacu SNI

2.       Pelumas Transmisi dan Differential Otomotif

-          Global Guidence

Secara general mengacu kepada Society of Automotive Engineer (SAE) J 306

(http://www.widman.biz/English/Tables/J306.html)

Tabel 2. SAE J 306

-           Indonesian Gudience

Mengacu SNI

3.       Pelumas Indusrial

-          Global Guidence

Secara general mengacu kepada ISO Viscosity Grade (http://roymechx.co.uk/Related/Hydrostatics/Hydraulic_Reservoir.html)

Tabel 3. ISO Viscosity Grade

-          Indonesian Gudience

Mengacu SNI

B.      TARGET UJI KINERJA/BENCH TEST

Setelah diperoleh formula yang telah memenuhi target fisika kimia yang ditentukan, selanjutnya perlu dilakukan evaluasi apakah pelumas memiliki performance sesuai dengan yang diharapkan. Target uji kinerja pelumas didasarkan pada beberapa hal, sbb :

1.       Tentukan benchmark

Pilih pelumas yang dianggap terbaik pada kelasnya oleh pasar dan atau memiliki kualitas serta performance level terbaik berdasarkan PDS (Product Data Sheet) atau label yang tertera pada kemasan. Pelumas benchmark adalah pelumas yang dijadikan standard acuan minimal, usahakan pelumas yang akan diformulasi memiliki hasil kinerja yang sama atau lebih baik dari pelumas benchmark.

2.       Tentukan kinerja kritis dimana pelumas harus perform

Masing-masing tipe pelumas memiliki kinerja kritis dimana pelumas harus perform, misal pada pelumas turbine ketahanan oksidasi harus sangat baik, sementara pada pelumas hidrolik sifat anti keausan harus sangat baik, sehingga pada parameter ini kandidat pelumas harus menunjukkan hasil yang juga sangat baik.

3.       Analisa hasil yang diperoleh pada poin 1 dan 2

Setelah dilakukan evaluasi terhadap kinerja dan ditemukan bahwa kinerja pelumas :

a.       Masih lebih rendah daripada pelumas benchmark

Jika hasil uji kinerja kandidat pelumas masih lebih rendah dari pelumas benchmark maka formulasi harus diulangi dari tahap A. Perbaikkan formulasi dapat dilakukan dengan penggantian base oil dan atau aditif paket ataupun menambahkan aditif komponen tertentu.

b.      Sama atau lebih baik dari pelumas benchmark

Jika hasil kandidat pelumas sudah sama atau lebih baik dari pelumas benchmark, maka kandidat formula dapat dilanjutkan ke tahap target uji lapangan untuk melihat kinerjanya pada skala engine/equipment di lapangan.

C.      TARGET UJI LAPANGAN

Uji lapangan hanya dilakukan untuk pelumas yang telah lulus evaluasi fisika&kimia dan uji kinerja skala lab. Uji lapangan adalah uji real aplikasi pelumas pada engine/equipment, yaitu :

1.       Engine Test/Road Test Untuk Pelumas Otomotif

Uji dapat dilakukan dengan melakukan road test pada kendaraan mobil/motor yang sesuai, untuk kemudian dilakukan evaluasi terhadap used oil dan mesin (rating varnish/sludge pada bagian-bagian yang dilumasi, analisa keausan pada part-part seperti piston, cylinder liner, dsb)

2.       Field Test Untuk Pelumas Industri

Uji dapat dilakukan dengan melakukan filling kandidat pelumas pada mesin/equipment tertentu sesuai dengan peruntukkan pelumas (pelumas hidrolik dapat diuji di excavator, crane, atau injection molding) untuk kemudian dimonitor used oil dan kondisi mesin/equipment.