คุณจะพบสารเคมีในรถของคุณได้ที่ไหน?

เราใช้อะไรสร้างรถยนต์ได้บ้าง?

แม้ว่าหัวใจของรถทุกคันคือเครื่องยนต์ที่โดยมากแล้วเป็นตัวกำหนดไดนามิกของรถทั้งคัน แต่ส่วนประกอบอื่นๆ รวมถึงตัวถังก็มีบทบาทสำคัญไม่แพ้กัน วัสดุที่ใช้เป็นการผสมผสานระหว่างความรู้และประสบการณ์ในด้านเคมี ฟิสิกส์ และวิศวกรรมวัสดุ แม้ว่าเหล็กยังคงเป็นวัสดุพื้นฐานที่ใช้ในตัวถังรถ แต่การใช้คอมโพสิต โพลีเมอร์ และแม้แต่ขยะ รีไซเคิล บางชนิดก็กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบของร่างกายส่วนใหญ่ทำจากเหล็กแผ่นรีด เหล็กเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน นอกจากนี้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุขั้นสุดท้าย จึงมีการนำตัวดัดแปลงมาใช้ในรูปแบบขององค์ประกอบทางเคมีที่เลือก เช่น ทองแดง แมงกานีส นิกเกิล และโคบอลต์ เหล็กที่ใช้จะมีองค์ประกอบน้ำหนักที่แตกต่างกันบ้าง ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบโครงสร้างของรถ เช่น เหล็กที่ใช้ในส่วนลูกปืนมีความโดดเด่นด้วยปริมาณคาร์บอนต่ำ นอกจากนี้ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะ วิศวกรได้พัฒนาเหล็กเกรดพิเศษ รวมถึงเกรดที่ช่วยให้มั่นใจถึงความเหนียวหรือความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ต้องการ อลูมิเนียม ก็สามารถนำมาใช้ทำโครงรถได้เป็นต้น อลูมิเนียมมีข้อเสียบางประการเมื่อเทียบกับเหล็ก (เช่น ความแข็งแรงเชิงกลต่ำกว่า) แต่ยังไวต่อความชื้นน้อยกว่าอีกด้วย มันไม่ได้ถูกใช้เป็นโลหะบริสุทธิ์ แต่ใช้เฉพาะในรูปของโลหะผสมเท่านั้น ชนิดและปริมาณของสารเติมแต่งโลหะผสมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติขั้นสุดท้ายที่ต้องการ สารเติมแต่งที่ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ แมกนีเซียม ซิลิคอน ทองแดง และแมงกานีส โลหะผสมแต่ละชนิดมีค่าพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงควรเลือกตามข้อกำหนดขององค์ประกอบสุดท้าย วัสดุโครงสร้างที่นิยม ได้แก่ วัสดุคอมโพสิต นี่คือสิ่งที่เราเรียกว่าวัสดุที่ประกอบด้วยส่วนประกอบมากกว่าสองส่วน คอมโพสิตสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ผลิตขึ้นโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าโลหะพื้นฐาน (เหล็กและโลหะผสม โลหะผสมนิกเกิล อลูมิเนียม แมกนีเซียม ทองแดง ฯลฯ) เซรามิกพื้นฐาน (อลูมิเนียมออกไซด์ ซิลิคอนไนไตรด์ ฯลฯ) และฐาน โพลีเมอร์ (เทอร์โมเซตติงและเรซินที่รักษาด้วยสารเคมี วัสดุเทอร์โมพลาสติก ฯลฯ) วัสดุคอมโพสิตที่ใช้กันมากที่สุดคือใยแก้ว ผลิตขึ้นโดยการเติมสารตัวเติมโพลีเมอร์ลงใน ใยแก้ว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการใช้วัสดุคอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงเชิงกลสูง

เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น

เชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่นเป็นองค์ประกอบสำคัญอื่นๆ ที่มีบทบาทสำคัญมากในอุตสาหกรรมยานยนต์ ที่นี่เรายังพบสารประกอบทางเคมีอีกมากมาย

เชื้อเพลิง

สิ่งสำคัญที่สุดของเชื้อเพลิงคือคุณสมบัติของเชื้อเพลิง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีโดยตรง เชื้อเพลิงเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนประกอบหลักจากไฮโดรคาร์บอนและมีส่วนผสมขององค์ประกอบอื่นๆ

• น้ำมันเบนซิน เป็นส่วนผสมของเหลวของอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมของคาร์บอน 5 ถึง 12 อะตอม ซึ่งได้มาจากการแก้ไขน้ำมันดิบ นอกจากนี้ น้ำมันเบนซินยังประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว (ซึ่งมีพันธะหลายพันธะในโมเลกุล) และอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (ประกอบด้วยวงแหวนเบนซีน) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติจึงได้มีการเพิ่มสิ่งที่เรียกว่าสารป้องกันการน็อค (สารประกอบเคมีที่เลือก) เข้าไปด้วย เนื้อหาทั้งหมดมักจะไม่เกิน 1%พารามิเตอร์สำคัญที่บ่งบอกถึงคุณภาพของน้ำมันเบนซินคือค่าออกเทน ค่าของมันกำหนดความสามารถในการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพ ปกติปั๊มน้ำมันจะให้บริการน้ำมันที่มีค่าออกเทน 95 และ 98
• น้ำมันดีเซล เป็นเชื้อเพลิงที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ น้ำมันดีเซลประกอบด้วยเศษส่วนแนฟเทนิก พาราฟินิก และอะโรมาติก ผลิตภัณฑ์ดิบมีกำมะถันจำนวนมากซึ่งเป็นที่ไม่พึงประสงค์อย่างมาก นี่คือสาเหตุที่สกัดกำมะถันโดยวิธีไฮโดรรีไฟน์นิ่ง คุณภาพของน้ำมันดีเซลถูกกำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่าเลขซีเทน เป็นพารามิเตอร์ที่บ่งชี้ความสามารถในการลุกติดไฟของน้ำมันดีเซลได้เอง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีอย่างเคร่งครัด ยิ่งค่าสูงเท่าไร การสตาร์ทเครื่องยนต์ขณะเย็นโดยปล่อยไอเสียต่ำที่สุดก็จะยิ่งง่ายขึ้นเท่านั้น
• LPG และ CNG เป็นก๊าซสองประเภทที่ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ รถยนต์มักจะใช้ระบบ LPG ก๊าซนี้เป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่เกิดจากปิโตรเลียม ส่วนประกอบหลักคือโพรเพนและบิวเทน ทุ่งนาของมันมาพร้อมกับน้ำมันดิบและถูกสกัดตามมาด้วย LPG ได้มาจากผลพลอยได้จากการแปรรูปน้ำมันดิบ CNG ย่อมาจากก๊าซธรรมชาติอัดซึ่งสกัดจากบ่อน้ำ เป็นก๊าซธรรมชาติซึ่งมีเทนเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังอาจมีไนโตรเจน อีเทน หรือโพรเพนในปริมาณเล็กน้อย ปริมาณของแต่ละส่วนประกอบขึ้นอยู่กับแหล่งก๊าซ

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเคมีสำหรับ อุตสาหกรรมเชื้อเพลิง และเกี่ยวกับ การสกัดและผลิตน้ำมันและก๊าซ

น้ำมันหล่อลื่น

น้ำมันหล่อลื่นมีความสำคัญเท่าเทียมกันกับยานยนต์ มีบทบาทหลายอย่างในการควบคุมการเสียดสีและการสึกหรอของส่วนประกอบแต่ละชิ้น น้ำมันหล่อลื่นยังช่วยปกป้องเครื่องยนต์จาก การกัดกร่อน ตรวจสอบอุณหภูมิลูกสูบที่เหมาะสม และอื่นๆ อีกมากมาย การจำแนกประเภททั่วไปของน้ำมันหล่อลื่นที่ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ประกอบด้วย:

• น้ำมันเครื่อง เป็นสารหล่อลื่นที่ช่วยปกป้องเครื่องยนต์ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำมันพื้นฐาน ส่วนที่เหลือเป็นสารเติมแต่งที่ส่งผลต่อคุณสมบัติของน้ำมัน โดยทั่วไปน้ำมันพื้นฐานจะได้มาจากน้ำมันแร่ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนเหลวที่เกิดจากการแปรรูปน้ำมันดิบ สารเติมแต่งที่ใช้ได้แก่ สารประกอบออกฤทธิ์ที่พื้นผิว (ซึ่งทำหน้าที่เป็น อิมัลซิไฟเออร์ ) สารปรับความหนืด หรือสารต้านการกัดกร่อน
• บทบาทหลัก ของน้ำมันเกียร์ คือการลดแรงเสียดทานระหว่างองค์ประกอบการผสมพันธุ์ ส่วนประกอบหลักคือน้ำมันพื้นฐานซึ่งเป็นน้ำมันแร่หรือน้ำมันสังเคราะห์ ส่วนที่เหลือประกอบด้วยสารเติมแต่งต่างๆ
• จาระบีพลาสติก ที่ใช้กับข้อต่อของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว (เช่น แบริ่งหรือข้อต่อ) โครงสร้างของจาระบีพลาสติกมีลักษณะคล้ายโครงที่ทำจากสารเพิ่มความข้น (โดยปกติจะเป็นสบู่ธรรมดา แว็กซ์ โพลีเมอร์ หรือซิลิกาไฮโดรไลซ์) โดยมีน้ำมันอยู่ข้างใน เฟสที่มีปริมาตรมากในน้ำมันหล่อลื่นนั้นถูกครอบงำโดยเฟสต่อเนื่อง ซึ่งประกอบด้วยน้ำมันแร่หรือน้ำมันสังเคราะห์ โพลีไกลคอล เอส เทอร์ หรือซิลิโคนเหลว สารปรับปรุง เช่น ผงโลหะ เทฟลอน หรือโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน องค์ประกอบของจาระบีพลาสติกอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับผู้ผลิตและคุณสมบัติและการใช้งานขั้นสุดท้ายของจาระบี

ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ น้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรมและของเหลวฟังก์ชัน

เซลล์กัลวานิกของยานยนต์ ได้แก่ แบตเตอรี่

แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าเคมีแบบผันกลับได้ ในรถยนต์ มีหน้าที่กักเก็บพลังงานที่สามารถนำมาใช้ได้ เช่น เพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์และระบบทั้งหมดของรถ หรือการสตาร์ทเครื่องยนต์ ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในแต่ละเซลล์ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า แบตเตอรี่ประเภทหลักที่ใช้ในรถยนต์คือแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่ถือเป็นอุปกรณ์ที่มี ‘สารเคมี’ มาก ประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์ที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม โดยจะวางไว้ในช่องแยกของตัวเครื่องที่ทำจากวัสดุทนกรด เซลล์เดียวประกอบด้วยแผ่นบวกและลบเรียงสลับกัน อิเล็กโทรดบวกทำจากตะกั่วไดออกไซด์ และอิเล็กโทรดลบทำจากตะกั่วที่มีรูพรุน โครงของทุกแผ่นประกอบขึ้นจากตารางที่ทำจากโลหะผสมตะกั่ว-แคลเซียม แบตเตอรี่รุ่นล่าสุดยังมีองค์ประกอบทางเคมีอีกชนิดหนึ่ง: เงิน โดยจะเพิ่มความต้านทานของอุปกรณ์ต่อการทำงานของวงจรและอุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์ที่สูง ตัวเว้นระยะเพลตในแบตเตอรี่ทำจาก โพลีเอทิลีน ช่องว่างระหว่างแผ่นจะเต็มไปด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริก (VI) ที่เป็นน้ำ 37%หลักการทำงานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น น้ำจาก กรดซัลฟิวริก (VI) ทำให้โมเลกุลของกรดแตกตัว (แยกตัวออก) เป็นไอออนไฮโดรเจนและอนุมูลของกรด ซึ่งถูกส่งไประหว่างแผ่นขั้วบวกและขั้วลบในขณะที่กำลังชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับเครื่องรับกระแสไฟฟ้า กระแสจะไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ องค์ประกอบทางเคมีของอิเล็กโทรดเปลี่ยนแปลงและเกิดตะกั่วซัลเฟต ซึ่งทำให้แบตเตอรี่คายประจุ การชาร์จจะดำเนินการโดยการย้อนกลับกระบวนการทั้งหมด เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านจากแหล่งภายนอก เช่น วงจรเรียงกระแส จะทำให้ลีดซัลเฟตถูกแปลงกลับเป็นตะกั่วไดออกไซด์และตะกั่วที่มีรูพรุน กระบวนการชาร์จยังมาพร้อมกับการสลายตัว (อิเล็กโทรไลซิส) ของน้ำให้เป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน

เคมีภัณฑ์ดูแลรถยนต์

คงไม่มีใครต้องมั่นใจว่าการบำรุงรักษารถยนต์มีความสำคัญอย่างยิ่ง ไม่เพียงแต่ช่วยให้รถสะอาดและดูแลรักษาอย่างดีเท่านั้น แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ อีกด้วย ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในการดูแลรักษารถยนต์มักเรียกกันว่า สารเคมีดูแลรักษารถยนต์ ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาสำหรับ:

• ดูแลร่างกาย,
• การดูแลเบาะ,
• การดูแลแดชบอร์ด,
• เก็บรักษาชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

ผลิตภัณฑ์ที่ระบุไว้มีสารเคมีจำนวนหนึ่ง ประเภทและปริมาณขึ้นอยู่กับการใช้งานขั้นสุดท้าย ผลิตภัณฑ์ที่มีไว้สำหรับล้างและดูแลร่างกาย เช่น แชมพูรถยนต์ จะมีสารลดแรงตึงผิวเป็นหลัก (สารออกฤทธิ์ที่พื้นผิว) พวกเขามีหน้าที่กำจัดสิ่งสกปรกอย่างมีประสิทธิภาพ สารดังกล่าวได้แก่สารประกอบที่มี ชื่อ INCI เช่น Sodium Lauryl Sulphate หรือ Coco Dieathanolamide นอกจากนี้มักใช้โซเดียมคลอไรด์และไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ มีการใช้แอลกอฮอล์โดยเฉพาะในการเตรียมการทำความสะอาดและดูแลกระจกรถยนต์ ช่วยให้ขจัดสิ่งสกปรกได้ง่ายขึ้นและระเหยได้เร็วโดยไม่ทิ้งคราบ ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาเพื่อทำความสะอาดเบาะและแผงหน้าปัดส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารที่มีคุณสมบัติทำความสะอาดและขจัดคราบไขมัน รวมถึงสารลดแรงตึงผิวและแว็กซ์ สารประกอบน้ำหอมถูกใช้เป็นสารเติมแต่ง ดู ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและสูตรเคมีสำหรับอุตสาหกรรมการดูแลรถยนต์