ปลุกพลังสายเขียว!! ในโรงกลึงด้วยน้ำมันหล่อลื่นจากพืช

โรงงานหลายแห่งกำลังมองหาทางเลือกใหม่เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต  น้ำมันหล่อลื่นจากพืช สำหรับ cutting fluid จึงกลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับโรงงานในปัจจุบัน น้ำมันหล่อลื่นชนิดนี้ถูกพัฒนาจากวัตถุดิบธรรมชาติอย่างน้ำมันปาล์ม , ราปซีด หรือไขมันพืชชนิดต่าง ๆ นำมาผ่านกระบวนการดัดแปลงเชิงเคมีมากมายเพื่อให้เกิดความคงตัวทางความร้อนและความเสถียรต่อการใช้งาน 

MMThailand เราขอพาทุกท่านทำความรู้จักกับคุณสมบัติ ประเภทต่าง ๆ รวมถึงข้อดีข้อจำกัด และภาพรวมในการพัฒนาที่ช่วยให้โรงงานก้าวสู่การใช้น้ำมันหล่อลื่นที่ยั่งยืนมากยิ่งขึ้น

โดยบทความนี้เน้นพูดถึงน้ำมันหล่อลื่นจากพืชที่ถูกใช้ในกระบวนการ machining เช่น ตัด กลึง เจาะ ฯลฯ ซึ่งอาจอยู่ในรูปของ Cutting Fluid, MQL (Minimum Quantity Lubrication) หรือระบบหล่อลื่นแบบชีวภาพอื่น ๆ

และบทความนี้ไม่ได้พูดถึงน้ำมันหล่อลื่นในระบบแบริ่งหรือ slideways ของเครื่องจักรโดยตรงนะครับ แต่โฟกัสที่การใช้งานหล่อลื่นบริเวณพื้นที่ตัดเฉือน (Machining Zone) ซึ่งเกี่ยวข้องกับ Cutting Fluid โดยเฉพาะ

น้ำมันหล่อลื่นจากพืช ?

น้ำมันหล่อลื่นจากพืชเป็นกลุ่มสารหล่อลื่นที่ได้จากวัตถุดิบธรรมชาติ ความโดดเด่นอยู่ที่ดัชนีความหนืดที่สูงกว่าน้ำมันแร่ทั่วไปและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ จึงช่วยลดความเสี่ยงด้านมลพิษเมื่อเกิดการรั่วซึมหรือปล่อยทิ้ง อย่างไรก็ดี วัตถุดิบต้นทางนั้นมีโครงสร้างกรดไขมันอิสระซึ่งอาจทำให้เกิดการออกซิเดชันได้ง่าย จึงต้องอาศัยสารต้านอนุมูลอิสระเสริมและการออกแบบโครงสร้างโมเลกุลให้ทนต่ออุณหภูมิสูง

เกร็ดน่ารู้คั่นบทความ – ดัชนีความหนืดช่วยบอกว่าน้ำมันจะรักษาความหนืดไว้ได้ดีแค่ไหนเมื่อร้อนหรือเย็น ซึ่งสำคัญมากในวงการอุตสาหกรรม ที่ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงบ่อย ๆ แต่ก็มีบางสถานการณ์ต้องการความหนืดน้อยเพื่อการระบายความร้อนเร็วก็มีเช่นกันขึ้นอยู่กับการเลือกใช้งาน

ประเภทหลักของน้ำมันหล่อลื่นจากพืชสำหรับ Cutting fluid

น้ำมันหล่อลื่นจากพืชแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก เริ่มที่น้ำมันพืชธรรมชาติ (Neat Vegetable Oils) ซึ่งเป็นเพียวออยล์ที่ผ่านการกรองและปรับคุณภาพให้เหมาะกับงาน CNC กลุ่มนี้ให้การหล่อลื่นที่ดีเยี่ยมและช่วยให้เศษชิ้นงานเคลื่อนตัวออกอย่างรวดเร็ว แต่ต้องควบคุมอัตราการเติมสารเสริมเพื่อชะลอการออกซิเดชันให้เหมาะสม 

ต่อมาคือเอสเทอร์สังเคราะห์จากน้ำมันพืช (Bio-based Synthetic Esters) ซึ่งผ่านกระบวนการแปรสภาพเป็นโมเลกุลใหม่ที่มีความทนทานทั้งต่อออกซิเดชันและความร้อนสูง ทำให้อายุการใช้งานนานขึ้นและลดการเสื่อมสภาพลงอย่างมีนัยสำคัญ 

สุดท้ายคือระบบอิมัลชันและนาโนลูบริแคนท์ (Emulsions & Nano-lubricants) ที่ผสมน้ำมันพืชเข้ากับสารก่ออิมัลชันหรืออนุภาคนาโน ช่วยยกระดับการระบายความร้อนและการหล่อลื่นในพื้นที่จุดสัมผัสอย่างละเอียด อย่างไรก็ดี ต้องอาศัยเทคโนโลยีควบคุมเสถียรภาพสูงเพื่อให้สเปกน้ำมันคงเส้นคงวาตลอดการใช้งาน

ข้อดีเมื่อเทียบกับน้ำมันหล่อลื่นทั่วไป ใครแน่กว่ากัน ?

การเปลี่ยนมาใช้หล่อลื่นจากพืชนั้นนำมาซึ่งข้อดีหลากหลายด้าน เริ่มตั้งแต่การย่อยสลายทางชีวภาพที่ช่วยลดภาระการจัดการของเสียในโรงงาน และความปลอดภัยต่อผู้ปฏิบัติงานเนื่องจากมีสารระเหยจำกัด ไม่ก่อให้เกิดการระคายเคืองหรือเป็นพิษ 

ส่วนในมุมการผลิต ดัชนีความหนืดที่สูงและความสามารถในการรักษาช่วงความหนืดให้คงที่ยิ่งขึ้น ช่วยให้การหล่อลื่นยังคงประสิทธิภาพทั้งที่อุณหภูมิต่ำและสูง ส่งผลให้แรงตัดเฉือนไม่ผันผวนมากนัก

ข้อจำกัดที่ควรพิจารณา

ข้อจำกัดที่โรงงานต้องเตรียมรับมือ โดยเฉพาะด้านความเสถียรต่อออกซิเดชันและไฮโดรไลติกที่ต่ำกว่าน้ำมันสังเคราะห์หรือ Mineral Oil จึงอาจต้องปรับระบบกรองและควบคุมอุณหภูมิภายในห้องเครื่องจักรให้เข้มงวดมากขึ้น 

นอกจากนี้ ต้นทุนวัตถุดิบและกระบวนการผลิตที่สูงขึ้น อาจทำให้ต้นทุนต่อชั่วโมงการผลิตปรับตัวสูงขึ้นเล็กน้อย และวัสดุซีลบางประเภทอาจมีปฏิกิริยากับน้ำมันพืชได้ จึงต้องตรวจสอบ Compatibility ก่อนการใช้งานจริง

ประวัติการพัฒนาและการแพร่หลายในอุตสาหกรรม

การเริ่มต้นของน้ำมันหล่อลื่นพืชนั้นย้อนหลังไปถึงยุโรปช่วงทศวรรษ 1980 เมื่อคณะกรรมาธิการยุโรปส่งเสริมให้หันมาใช้สารหล่อลื่นที่ย่อยสลายได้ ตามด้วยการเปิดตัวผลิตภัณฑ์กลุ่ม EAL (Environmental Awareness Lubricants) ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 

โดยบริษัทน้ำมันชั้นนำหลายแห่งซึ่งได้เริ่ม R&D เพื่อพัฒนาสูตรให้เหมาะกับงาน CNC โดยเฉพาะ งานศึกษาของนักวิจัยในปี 2010 ก็ยืนยันถึงประสิทธิภาพของ Vegetable-oil Based Cutting Fluids ในงานตัดเฉือนระดับไมโคร 

เมื่อเข้าศตวรรษที่ 21 หลายโรงงานเริ่มทดลองใช้ emulsions จากน้ำมันพืชผสมสารนาโน และพบว่าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนได้ชัดเจนจนกลายเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน 

อ่านมาถึงตรงนี้หลายคนคงจะมีคำถามอยู่ในใจว่า “ แล้วทำไม ? น้ำมันแร่ถึงมีบทบาทในปัจจุบันมากกว่าทั้งที่หลายโรงงานเริ่มทดลองนำมาใช้ตั้งแต่ช่วงต้นของ ศตวรรษที่21” เราจะพูดถึงประเด็นนี้กันในอนาคตแน่นอนครับ เพราะถ้าให้ย้อนกลับไปบทความนี้คงยาวเกินกว่าที่ใครจะอ่านไหว 

บทสรุปและแนวทางการเปลี่ยนแปลง

เมื่อพิจารณาภาพรวมแล้ว น้ำมันหล่อลื่นที่มาจากพืชจึงไม่ใช่แค่เทรนด์ด้านสิ่งแวดล้อม แต่เป็นทางเลือกยุทธศาสตร์ที่ช่วยยกระดับประสิทธิภาพและความยั่งยืนของการผลิตในโรงงาน CNC ทุกรูปแบบ การก้าวสู่การใช้หล่อลื่นจากพืชจึงควรเริ่มจากการทดลองในส่วนงานที่มีเงื่อนไขการใช้งานสอดคล้องและศึกษาความเข้ากันได้กับระบบซีลภายใน 

จากนั้นปรับปรุงกระบวนการกรองและควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าประสิทธิภาพการผลิตจะเพิ่มขึ้นควบคู่ไปกับการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง โรงงานที่เปิดใจทดลองจะได้ประโยชน์ทั้งด้านต้นทุนระยะยาวและภาพลักษณ์องค์กรที่เป็นมิตรต่อโลกยุคใหม่

บทความที่น่าสนใจ

• ถอดบทเรียน Hitachi Energy สู่ความยั่งยืนด้านพลังงานสะอาด
• Sustainable พลิกโฉมการผลิตสู่ความยั่งยืนในยุคอุตสาหกรรมใหม่
• ทำธุรกิจคำนึงถึงสิ่งแวดล้อม ด้วยการสร้างอุตสาหกรรมสีเขียว
• ความยั่งยืนในอุตสาหกรรม PCB และเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อสิ่งแวดล้อมกลายเป็นปัจจัยแข่งขัน